BR112019018441A2 - sistema de detecção de colisão para uma proteção contra batida - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um sistema de detecção de colisão (1) para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida (2), compreendendo pelo menos uma proteção contra batida (2), que é fornecido com um sensor para detectar uma colisão em ou contra a dita proteção contra batida (2), em que o dito sistema compreende uma unidade de processamento, que é fornecida para avaliar, com base nos sinais gerados pelo sensor, o efeito de uma colisão na proteção contra batida (2) e, se necessário, iniciar um sinal de alarme.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA
DE DETECÇÃO DE COLISÃO PARA UMA PROTEÇÃO CONTRA BATIDA.
[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de detecção de colisão para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida fixamente ereta, que compreende pelo menos uma proteção contra batida. A proteção contra batida é, de preferência, um protetor de cremaIheira, uma barreira de segurança, um travão de roda, uma tela de proteção, um protetor de coluna ou de estaca.
[0002] Em ambientes industriais, tais como armazéns e centros logísticos, empilhadeiras são frequentemente usadas para manipular as mercadorias. A fim de proteger as zonas de pedestres, cremalheiras, máquinas ou outros elementos estruturais contra uma batida (colisão, impacto) com empilhadeiras ou outro tráfego, os chamados dispositivos de proteção contra batida ou proteções de batida são instalados. Estes são geralmente feitos de materiais, tais como metal, plástico ou de uma combinação dos dois.
[0003] As proteções contra batida em questão são projetadas para resistir a uma energia de impacto máxima específica (colisão). Abaixo deste nível de energia, o sistema reage elasticamente, com isso ele retorna ao seu formato original. Acima deste nível de energia, uma deformação (plástica) ocorrerá. Isso é ilustrado pela figura 1, que é uma representação de um diagrama geral de estresse-deformação para polímeros. Estas partes do sistema que são submetidas à carga na zona plástica não irão quebrar ou rachar imediatamente, mas perdem sua resistência inicial. Isso não é, no entanto, sempre visualmente aparente. Isso é porque uma deformação plástica de um polímero também pode ocorrer internamente sem danos visuais no exterior, ou porque o dispositivo de proteção é construído de tal forma que ele consiste em elementos internos e externos, em que um elemento interno danificado não fica
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2/9 visível. Isso pode levar a situações perigosas se ocorrer uma batida adicional em uma proteção contra batida danificada. Mesmo com um impacto abaixo do valor máximo de energia projetado, a proteção contra batida pode então quebrar.
[0004] Exemplos típicos da indústria são os motoristas de empilhadeira imprudentes, que causam batidas fortes e que nem sempre relatam isso ao seu superior se não houver danos visíveis. Eles não percebem, no entanto, que, como resultado dessa batida, a proteção contra batida sofre (muitas vezes) sérios danos, o que pode dar origem a sérios riscos no caso de uma batida seguinte, por exemplo, por pessoas ou os elementos a serem protegidos.
[0005] Pela publicação de patente internacional WO 2011/038764, é conhecida a colocação de uma pluralidade de sensores de posição em posições definidas em um veículo e/ou em um ou mais componentes de veículo para, assim, ser capaz de determinar se um impacto ocorreu em qualquer lugar. Através dos vários sensores, torna-se possível gerar uma imagem tridimensional do veículo (ou de um componente do veículo). Se, como consequência, por exemplo, de um impacto, a posição relativa dos vários sensores um em relação ao outro muda, então essa imagem tridimensional também mudará da mesma forma. Subsequentemente fazendo a comparação com a imagem original, é possível determinar onde ocorreu um impacto. O documento WO 2011/038764 também descreve que os veículos podem ainda ser equipados com vários sensores adicionais para obter funções adicionais, tais como, por exemplo, um sensor de aceleração para registrar o número de rolagens em caso de acidente, ou um sensor de velocidade para determinar a velocidade do veículo. No entanto, esta publicação de patente descreve apenas modalidades específicas para veículos, que, devido ao seu custo, não serão diretamente utilizadas para estruturas fixamente eretas (estaticamente), tal como o sistema de detecção de colisão. Além disso,
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3/9 ele é um sistema complexo.
[0006] O objetivo desta invenção é fornecer um sistema de detecção que permita que os usuários sejam informados sobre o estado de uma proteção contra batida específica.
[0007] O objetivo da invenção é alcançado fornecendo um sistema de detecção de colisão para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida fixamente ereta, compreendendo pelo menos uma proteção contra batida, em que a dita proteção contra batida é dotada com, no máximo, um sensor para registar uma aceleração da proteção contra batida, a fim de detectar, assim, uma colisão sobre ou contra a dita proteção contra batida e em que o dito sistema compreende uma unidade de processamento, que é fornecida para avaliar, com base nos sinais gerados pelo sensor, o efeito de uma colisão na proteção contra batida, e, se necessário, iniciar um sinal de alarme. De preferência, a unidade de processamento é fornecida para registrar as colisões detectadas.
[0008] Em estruturas fixamente eretas, tal como a proteção contra batida de acordo com a invenção, a aceleração (inicial) é, em circunstâncias de uso normal, 0. No entanto, no caso de um impacto (colisão), a estrutura sofrerá uma aceleração, em primeiro lugar positiva e, posteriormente - ao retornar à posição original - negativa. Isso leva a um perfil de aceleração que é traduzido pela unidade de processamento (via um algoritmo) em um impacto expresso em Joules. Este valor calculado é então comparado com os valores de limite conhecidos (limiar) da estrutura (proteção contra batida) que foi afetada.
[0009] O sistema de acordo com esta invenção permite que o evento de colisão (impacto) de uma proteção contra batida específica seja reconhecido, e, por assim dizer, torne visível o dano não visualmente aparente. O sistema é fornecido para registrar cada batida e para calcular a sua gravidade. Ao manter registro do histórico das batidas (colisões), também é possível planejar a manutenção preventiva, para
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4/9 que o risco de um sistema com falha seja diminuído.
[0010] Em uma modalidade preferencial do sistema de detecção de acordo com a invenção, a unidade de processamento calculará a energia de impacto (Ei) de uma colisão em ou contra a proteção contra batida com base na aceleração registada e no tempo da aceleração. Em particular, um sinal de alarme é gerado se a energia de impacto registrada for maior do que um valor predefinido (Et).
[0011] Em uma modalidade preferida do sistema de detecção de colisão de acordo com a invenção, o sinal gerado pelo sensor contém informação sobre o local da colisão e a magnitude da colisão (energia de impacto). A energia de impacto de uma batida pode ser medida e calculada com vários sensores. Em uma modalidade preferencial, o sensor é um acelerômetro, um aferidor de deformação mecânico ou um sensor ótico. Naturalmente, outros sensores conhecidos adequados para determinar a magnitude de uma colisão também se enquadram no âmbito desta invenção.
[0012] De acordo com uma modalidade mais preferencial do sistema de detecção de colisão de acordo com esta invenção, a avaliação de uma colisão ocorre durante uma fase de avaliação, em que a avaliação é feita com base em pelo menos os sinais gerados pelo sensor e as propriedades do material a partir do qual o dispositivo de proteção é feito. De preferência, utiliza-se dados que podem ser derivados do diagrama de estresse-deformação do material a partir do qual o dispositivo de proteção é feito. Além disso, informações e dados de simulações e testes físicos, em que, por exemplo, uma certa massa é colidida com uma certa velocidade contra um dispositivo de proteção específico, podem ser levados em conta.
[0013] Em uma modalidade particular do sistema de detecção de colisão de acordo com a invenção, a proteção contra batida é um protetor de cremalheira, uma barreira de segurança, um travão de roda, uma
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5/9 tela de proteção, um protetor de coluna ou de estaca.
[0014] Outro assunto dessa invenção refere-se a um método para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida fixamente ereta, em que uma colisão em ou contra a proteção contra batida é detectada por meio de no máximo um sensor para registrar uma aceleração da proteção contra batida, e em que, por meio de uma unidade de processamento, o efeito da colisão na proteção contra batida é avaliado e, se necessário, um sinal de alarme é iniciado. A avaliação de uma colisão é realizada de preferência durante uma fase de avaliação, em que a avaliação é feita com base, pelo menos, nos sinais gerados pelo sensor e nas propriedades do material a partir do qual a proteção contra batida é feita.
[0015] O método de acordo com esta invenção é particularmente adequado para implementação em um sistema de detecção de colisão de acordo com esta invenção.
[0016] A fim de ilustrar e indicar ainda as propriedades e particularidades desta invenção, segue-se agora uma descrição mais detalhada do dispositivo e método de acordo com a invenção. Seja claro que nada do que se segue na descrição pode ser interpretado como uma limitação da proteção, reivindicada nas reivindicações, para esta invenção.
[0017] Nesta descrição, é feita referência, por meio de números de referência, aos desenhos anexos, em que:
[0018] - Figura 1: é uma representação de um diagrama geral de estresse-deformação para polímeros;
[0019] - Figura 2: é uma representação esquemática de um sistema de detecção de colisão de acordo com a invenção;
[0020] - Figuras 3 a 11: mostram um número de possíveis modalidades de uma proteção contra batida que pode ser usada no sistema de detecção de colisão de acordo com a invenção.
[0021] Uma solução para reconhecer o evento de impacto de uma
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6/9 proteção contra batida e, assim, para tornar visível o dano invisível, é colocar o sistema de detecção de colisão (impacto) de acordo com esta invenção, que registra cada batida e calcula a sua gravidade.
[0022] De acordo com esta invenção, o sistema de detecção de colisão (1) para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida (2) e como representado esquematicamente na figura 2 compreende pelo menos uma proteção contra batida (2), que é fornecida com um sensor para a detecção de uma aceleração em ou contra a dita proteção contra batida (2), em que o dito sistema (1) compreende uma unidade de processamento, que é fornecida para avaliar, com base nos sinais gerados pelo sensor, o efeito de uma colisão no dispositivo de proteção (2) e, se necessário, para iniciar um sinal de alarme.
[0023] A unidade de processamento calculará a energia de impacto (Ei) de uma colisão em ou contra a proteção contra batida com base na aceleração registrada e no tempo da aceleração. Um sinal de alarme é gerado se a energia de impacto registrada é maior do que um valor prédefinido (Et).
[0024] Batidas não críticas (assim, com valores na zona de deformação elástica no diagrama de estresse-deformação - veja a figura 1) e batidas críticas (valores na zona de deformação plástica no diagrama de estresse-deformação - veja figura 1) são registradas e gravadas. Regras (valores) são configuradas para cada tipo de proteção contra batida. Essas regras estipulam o comportamento que o sistema de detecção de colisão deve exibir no caso de uma batida. Assim, o sistema, por exemplo, pode gerar um sinal (alarme) no caso de uma batida grave.
[0025] A unidade de processamento faz uso de um algoritmo. O algoritmo pode ser fornecido tanto na unidade de processamento quanto na proteção contra batida. Esse algoritmo identifica o tipo de batida a partir do perfil dos dados de impacto. Para isso, o padrão da aceleração durante o período do impacto é analisado. Desta forma, pode ser feita
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7/9 uma distinção entre uma batida lenta, mas poderosa e uma batida breve. Ambas podem levar a um impacto crítico, mas têm um perfil de impacto completamente diferente. Alguns parâmetros que são importantes neste contexto: o momento em que a aceleração se torna negativa, o número de vezes que a aceleração muda sucessivamente de positiva para negativa, a duração das várias fases no gráfico de aceleraçãotempo.
[0026] O algoritmo (a unidade de processamento) posteriormente, como uma função do tipo de batida, converte os valores de aceleração em um valor de impacto em Joules. Este valor é então comparado com os valores limiares que são determinados para cada produto. Assim, uma avaliação é feita da gravidade da batida.
[0027] Desta forma, por exemplo, empiricamente, um número de valores limiares foi determinado. Assim, determinou-se que o valor limiar da energia que a proteção contra batida como mostrado na figura 5 pode absorver ao máximo é de 15.800 Joules. Em valores mais altos, a proteção contra batida falha (quebra). Se ocorrer, assim, um impacto nesta proteção contra batida (2), no caso da proteção contra batida mostrada na figura 5, um sinal de alarme será então gerado se a energia de impacto registrada for maior do que o valor ajustado de 15.800 Joules. No caso da proteção contra batida mostrada na figura 11, o valor máximo antes que a quebra ocorra situa-se em 3.200 Joules.
[0028] Ao manter registro da história das batidas, também é possível planejar a manutenção preventiva, de modo que o risco de um sistema com falha é reduzido.
[0029] A energia de impacto de uma batida pode ser medida e calculada com vários sensores: um acelerômetro, um aferidor de deformação mecânico, um sensor ótico ou um sensor similar. Preferência é dada a um acelerômetro.
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8/9 [0030] No caso de um acelerômetro, os valores de aceleração medidos dependem dos seguintes parâmetros:
- a construção mecânica;
- a localização do sensor;
- o material, ou combinação de materiais, da construção;
- energia do impacto.
[0031] Mas esses parâmetros também são cruciais para os outros sensores.
[0032] Os valores medidos de aceleração (valores G) durante o impacto (tempo t) são usados para calcular a energia (Ei) do impacto.
[0033] Em virtude de simulações e testes físicos (com velocidades e massas de veículos conhecidas), sabe-se qual é o comportamento de um dispositivo de proteção específico em caso de impacto em vários valores de energia (Et).
[0034] A comparação de (Ei) e (Et), portanto, fornece uma avaliação da gravidade da batida, e, portanto, também do dano para o sistema.
[0035] Um sensor de impacto é conectado a um dispositivo de proteção (2). A fixação pode ser realizada tanto no interior quanto no interior. Os dados do sensor são enviados para uma unidade de processamento. A unidade de processamento pode ser integrada ou pode ficar localizada a uma distância do dispositivo de proteção (2). Os valores processados são então enviados para um aparelho de leitura. Isso pode ser incorporado ao sistema de detecção, bem como ser acomodado na unidade de processamento externa, mas também pode ser um computador externo.
[0036] Um sensor pode ser acomodado em vários tipos de proteções contra batida (2) (veja as figuras 3 a 11). Abaixo, um número não limitative de modalidades é descrito resumidamente:
- barreiras de segurança (figura 3): constituída por placa de
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9/9 base, mastro vertical de plástico e barras horizontais de plástico. As barras são fixadas no mastro vertical. A placa de base é fixada no chão.
- telas de proteção (figura 4): constituídas de placa de base, mastros verticais de plástico e telas plásticas fixadas aos mastros verticais. A placa de base é fixada no chão.
- proteção contra batida simples e dupla (figuras 5 e 6): constituída por ‘postes’ e ‘vigas’. Os postes consistem em uma placa de base, na qual é montada uma caixa tubular de plástico. Em torno disso fica um segundo tubo (mais externo). Entre os dois tubos encontra-se um elemento de absorção de impacto. As vigas são montadas nos postes por meio de um tubo interno horizontal. A placa de base é fixada no chão.
- combinação de proteção contra batida e barreiras de segurança (figura 7);
- proteção de cremalheira independente: (figura 8)
- proteção de cremalheira (figura 9): invólucro de plástico que é fixado em torno de uma cremalheira de metal.
- portões (figura 10): unidade articulada construída a partir de uma combinação de componentes de plástico e de metal.
- portais protetores;
- mastros de proteção independentes (figura 11) análogos a um poste.
- protetores de colunas: consistem em dois invólucros de plástico ocos, que são colocados um contra o outro.
- travões de rodas: produtos sólidos de borracha.
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES1. Sistema de detecção de colisão (1) para a detecção e avaliação do estado de uma proteção contra batida fixamente ereta (2), compreendendo pelo menos uma proteção contra batida (2), caracterizado pelo fato de que a proteção contra batida (2) é provida de no máximo um sensor para registrar uma aceleração da proteção contra batida (2) a fim de detectar, assim, uma colisão em ou contra a dita proteção contra batida (2), em que o dito sistema (1) compreende uma unidade de processamento que é fornecida para avaliar, com base nos sinais gerados pelo sensor, o efeito de uma colisão na proteção contra batida (2) e, se necessário, iniciar um sinal de alarme.
- 2. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento calculará a energia de impacto (Ei) de uma colisão em ou contra a proteção contra batida (2) com base na aceleração registrada e no tempo da aceleração.
- 3. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que um sinal de alarme é gerado se a energia de impacto registrada é maior do que um valor préajustado (Et).
- 4. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento é fornecida para registrar colisões detectadas.
- 5. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sinal gerado pelo sensor contém informação sobre o local da colisão e a magnitude da colisão.
- 6. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dePetição 870190087247, de 05/09/2019, pág. 21/272/2 que a avaliação de uma colisão ocorre durante uma fase de avaliação, em que a avaliação é feita com base, pelo menos, nos sinais gerados pelo sensor e nas propriedades do material do qual é feita a proteção contra batida (2).
- 7. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito sensor é um acelerômetro, um aferidor de deformação mecânico e/ou um sensor ótico.
- 8. Sistema de detecção de colisão (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a proteção contra batida (2) é um protetor de cremalheira, uma barreira de segurança, um travão de roda, uma tela de proteção, um protetor de coluna ou de estaca.
- 9. Método para detectar e avaliar o estado de uma proteção contra batida fixamente ereta (2), caracterizado pelo fato de que uma colisão em ou contra a proteção contra batida (2) é detectada por meio de no máximo um sensor para registrar uma aceleração da proteção contra batida (2) e em que, por meio de uma unidade de processamento, o efeito da colisão na proteção contra batida (2) é avaliado e, se necessário, um sinal de alarme é iniciado.
- 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a avaliação de uma colisão ocorre durante uma fase de avaliação, na qual a avaliação é feita com base, pelo menos, nos sinais gerados pelo sensor e nas propriedades do material do qual a proteção contra batida (2) é feita.
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