BR122017025290B1

BR122017025290B1 - Sistema para monitorar equipamento de trabalho na terra

Info

Publication number: BR122017025290B1
Application number: BR122017025290-9A
Authority: BR
Inventors: Eric L. Bewley; Noah Cowgill; Joseph E. Blomberg
Original assignee: Esco Group Llc
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2022-02-01
Also published as: AU2018201720B2; US10024033B2; AU2020202517B2; BR122017025284B1; AU2018201714A1; AU2014262221C1; PE20210250A1; US20180100294A1; AR110222A2; ES2969508T3; US20180100292A1; AU2018201733C1; AU2014262221A1; EP3074575C0; US20150149049A1; AU2020202517A1; AU2018201720C1; AU2018201735C1; JP2019163689A; US20180100293A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo e a uma ferramenta para monitorar o status, a saúde e o desempenho de partes de desgaste utilizadas em equipamento de trabalho na terra. O processo e a ferramenta permitem que o operador otimize o desempenho do equipamento de terraplanagem. A ferramenta tem uma via livre para as partes de desgaste durante a utilização e pode ser integrada com uma caçamba ou lâmina sobre o equipamento de terraplanagem.

Description

Pedido Relacionado

[001] Este pedido reivindica os benefícios de prioridade ao Pedido de Patente Provisório U.S. 61/908.458 depositado no dia 25 de novembro de 2013 e intitulado "Wear Part Monitoring", que é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

Campo da Invenção

[002] A presente invenção refere-se a um sistema e uma ferramenta para monitorar o status, a saúde e o desempenho de partes de desgaste utilizadas em vários tipos de equipamento de trabalho na terra.

Antecedentes da Invenção

[003] Em mineração e construção, as partes de desgaste (por exemplo, dentes, bocais e rebordos) são comumente fornecidas ao longo das bordas do equipamento de escavação para proteger o equipamento subjacente contra o desgaste indevido e, em alguns casos, também executam outras funções, tais como romper o chão à frente da borda de escavação. Por exemplo, as caçambas para as máquinas retroescavadoras, as enxadas de cabo, enxadas de face, escavadeiras hidráulicas e semelhantes são normalmente dotadas de vários componentes de desgaste, tais como dentes de escavação e defletores que estão ligados a um rebordo de uma caçamba. Um dente inclui, tipicamente, um adaptador fixo ao rebordo de uma caçamba e um membro de desgaste fixo ao adaptador para iniciar o contato com o chão e romper o chão à frente da borda de escavação da caçamba.

[004] Durante o uso, as partes de desgaste normalmente encontram carga pesada e as condições altamente abrasivas que, às vezes, fazem com que as partes de desgaste sejam desengatadas e perdidas a partir da máquina de escavação. Por exemplo, à medida que uma caçamba engata no solo, um membro de desgaste, também conhecido como um ponto, ocasionalmente será perdido a partir do adaptador. Os operadores das máquinas de escavação nem sempre são capazes de ver quando uma parte de desgaste foi perdida. É bem sabido que uma parte de desgaste perdida pode causar danos ao equipamento de escavação a jusante. Por exemplo, um membro de desgaste perdido pode causar danos que levam à inatividade adicional para os transportadores, telas, bombas e trituradores. Se uma parte de desgaste ficar presa em um triturador, a parte de desgaste pode ser ejetada e causar um perigo para os trabalhadores, ou pode ser comprimida e requerer que um operador desaloje a peça que, por vezes, pode ser uma tarefa difícil, demorada e/ou um processo perigoso. Além disso, para continuar a operar o equipamento de escavação com partes de desgaste em falta pode levar a uma diminuição da produção e a um desgaste excessivo nos outros componentes do equipamento de escavação.

[005] O ambiente abrasivo faz com que as partes de desgaste se tornem eventualmente desgastadas. Se as partes de desgaste não forem substituídas no momento apropriado, uma parte de desgaste excessivamente gasta pode ser perdida, podendo diminuir a produção, e outros componentes do equipamento de escavação podem experimentar o desgaste desnecessário.

[006] Os sistemas com vários graus de sucesso têm sido utilizados para monitorar quando um membro de desgaste foi desgastado ou danificado e necessita de substituição. Por exemplo, o sistema de monitoramento de desgaste de dente e o sistema de detecção de dente ausente, vendidos pela Motion Metrics, utilizam uma câmara óptica montada em uma haste da enxada do equipamento de escavação. Além disso, a patente U.S. 8.411.930 refere-se a um sistema e método para detectar os membros de desgaste danificados ou ausentes. O sistema tem uma câmara de vídeo resistente à vibração que é, de preferência, montada em uma haste da enxada. Porque os sistemas acima estão localizados sobre uma haste da enxada, os sistemas só tem uma visão clara dos membros de desgaste durante uma parte da escavação e da operação de despejo. Como resultado, há potencial para os sistemas não registrem imediatamente que um membro de desgaste foi perdido ou precisa ser substituído. Além disso, caso os sistemas registrem incorretamente que um membro de desgaste foi perdido, os sistemas podem ter que esperar até o próximo ciclo de escavação e despejo para confirmar que o membro de desgaste foi, de fato, perdido e que um objeto não estava obstruindo a visão sistêmica e registrou um alarme falso.

[007] Outros sistemas com vários graus de sucesso têm sido utilizados para monitorar se um membro de desgaste está preso à base de uma máquina escavadora. Por exemplo, os sistemas mecânicos foram fixos entre o membro de desgaste e a base para a detecção da presença e ausência do membro de desgaste. Na Patente U.S. 6.870.485, o sistema contém um interruptor de mola entre as partes de desgaste. Quando as partes de desgaste são separadas, um interruptor elétrico ativo um transmissor de rádio alertando o operador que uma parte de desgaste foi perdida. Na Patente U.S. 5.743.031, o sistema compreende um indicador ligado ao dente e um acionador fixo ao bocal. Em um exemplo, o atuador atua uma lata de fumaça para fornecer um sinal visual de que o dente caiu ou está prestes a cair. Esses sistemas não determinam quando um membro de desgaste alcançou o fim de vida útil e precisa ser substituído e esses sistemas mecânicos podem ser onerosos e complexos de instalar quando um membro de desgaste é desgastado e precisa de substituição.

Sumário da Invenção

[008] A presente invenção refere-se a um sistema e ferramenta para monitorar as partes de desgaste para equipamento de trabalho na terra. A ferramenta de monitoramento é particularmente bem adequada para o monitoramento da presença e da saúde (isto é, o perfil de desgaste atual) das partes de desgaste utilizadas com caçambas utilizadas para operações de escavação, em ambientes de mineração e de construção.

[009] Em um aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados em conjunto com o dispositivo lógico programável para determinar se as partes de desgaste estão presentes no equipamento de terraplanagem. Se uma parte de desgaste não estiver presente, o dispositivo lógico programável dispara um alerta. O alerta informa o operador quando uma parte de desgaste foi perdida do equipamento de escavação. Isso permite que o operador tome as medidas necessárias para assegurar que a parte de desgaste faltando seja substituída e que a parte de desgaste ausente não danifique o equipamento de escavação a jusante. Como exemplo, o sensor eletrônico pode ser uma câmera, um telêmetro a laser, um sensor de ultrassom ou outro sensor de medição de distância. Em uma construção preferencial, a câmara é escolhida a partir de um grupo que consiste em câmaras 2D, câmeras 3D e câmaras de infravermelho.

[0010] Em um outro aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados em conjunto com o dispositivo lógico programável para determinar o grau de desgaste que uma parte do equipamento de terraplanagem foi desgastada. Se a parte de desgaste for desgastada, uma quantidade predeterminada do dispositivo lógico programável dispara um alerta. O alerta informa o operador quando uma parte de desgaste desgastada deve ser substituída. Isso permite que o operador tome as ações necessárias para substituir a parte de desgaste desgastada para que outros componentes do equipamento de terraplanagem não sofrem desgaste desnecessário. Como exemplo, o sensor eletrônico pode ser uma câmera, um telêmetro a laser, um sensor de ultrassom ou outro sensor de medição de distância. Em uma construção preferencial, a câmara é escolhida a partir de um grupo que consiste em câmaras 2D, câmeras 3D e câmaras de infravermelho.

[0011] Em um outro aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados em conjunto com o dispositivo lógico programável para determinar como uma caçamba cheia é carregada durante uma operação de escavação. Em uma construção preferencial, o dispositivo lógico programável pode ser programado para comunicar as cargas atuais e passadas para cada ciclo de escavação a um operador ou dispositivo sem fio. Isso permite que o operador ajuste a operação de escavação para preencher a caçamba de maneira ideal com a capacidade desejada. Esse sistema pode ser um sistema autônomo ou integrado com outro sistema, como um sistema de monitoramento para monitorar a presença e/ou a saúde das partes de desgaste instaladas na caçamba. Como exemplo, o sensor eletrônico pode ser uma câmera, um telêmetro a laser, um sensor de ultrassom, ou outro sensor de medição de distância. Em uma construção preferencial, a câmara é escolhida a partir de um grupo que consiste em câmaras 2D, câmeras 3D e câmaras de infravermelho.

[0012] Em um outro aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados em conjunto com o dispositivo lógico programável para determinar uma percentagem em que a caçamba foi preenchida. A percentagem pode ser determinada medindo a corrente de preenchimento da caçamba e comparando o preenchimento atual com a potência nominal da caçamba. O sensor eletrônico pode ser, por exemplo, uma câmera, um telêmetro a laser, um sensor de ultrassom, ou outro sensor de medição de distância. Em uma construção preferencial, a câmara é escolhida a partir de um grupo que consiste em câmaras 2D, câmeras 3D e câmaras de infravermelho. Esse sistema pode ser um sistema autônomo ou integrado com outro sistema, como um sistema de monitoramento do preenchimento de caçamba.

[0013] Em um outro aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados para determinar o tempo de ciclo de escavação. Em uma construção preferencial, o dispositivo lógico programável pode ser programado para comunicar o tempo de ciclo de corrente e os tempos de ciclos anteriores para cada ciclo de escavação da caçamba para um operador ou dispositivo sem fio. Isso permite que o operador ajuste a operação de escavação para um desempenho ideal. Como exemplo, um acelerômetro e/ou um inclinômetro pode ser utilizado para determinar o início de um ciclo de escavação. Esse sistema pode ser um sistema independente ou pode ser integrado com o outro sistema, como um sistema de monitoramento para o monitoramento da presença e/ou saúde das partes de desgaste instaladas na caçamba.

[0014] Em um outro aspecto da invenção, os sensores eletrônicos são utilizados para determinar os eventos de alto impacto sobre uma borda da caçamba de escavação (isto é, maior do que os experimentados durante a operação normal de escavação). Em uma construção preferencial, o dispositivo lógico programável pode registrar o momento da ocorrência de alto impacto. O dispositivo lógico programável pode ser programado para comunicar os eventos de alto impacto para um operador ou dispositivo sem fio. Como um exemplo, um acelerômetro pode ser utilizado para determinar quando um evento de alto impacto ocorre. Esse sistema pode ser um sistema autônomo, mas pode ser integrado com o outro sistema, como um sistema de monitoramento para o monitoramento da presença e/ou saúde das partes de desgaste instaladas na caçamba. Isso permite que um operador ou equipe de manutenção determine melhor o que pode ter causado o estado atual das partes de desgaste (por exemplo, o membro de desgaste está presente, o membro de desgaste está perdido e o membro de desgaste está desgastado).

[0015] Em um outro aspecto da invenção, uma ferramenta é instalada em uma parte de desgaste que engata e move a terra a ser escavada. Em uma construção preferencial, a ferramenta é instalada sobre uma caçamba utilizada para as operações de escavação de modo que o sistema de monitoramento dispõe de uma linha clara de visão para uma borda de escavação da caçamba de escavação em toda a operação de despejo. A ferramenta pode ser fixa a uma superfície interna da caçamba ou a ferramenta pode ser fixa a uma superfície externa da caçamba. Como exemplo, o sistema de monitoramento pode ser integrado com o invólucro da caçamba, integrado entre duas placas internas de um recipiente que tem um invólucro de parede dupla, ou instalado na ponte ou na parte superior da caçamba.

[0016] Em um outro aspecto da invenção, os recursos são incorporados na parte de desgaste para auxiliar na detecção de ausência e presença. Em uma construção preferencial, os recursos são incorporados em um adaptador de modo que se o sistema de monitoramento for capaz de detectar o recurso, o sistema de monitoramento é programado para emitir um alerta de que o membro de desgaste foi perdido. Em outra construção preferencial, os recursos são incorporados no membro de desgaste de modo que se o sistema de monitoramento for capaz de detectar o recurso, o sistema de monitoramento é programado para indicar que o membro de desgaste não foi perdido a partir do equipamento de escavação.

[0017] Em um outro aspecto da invenção, os recursos são incorporados na parte de desgaste para auxiliar na determinação do grau de desgaste que uma parte do equipamento de escavação foi desgastada. Em uma construção preferencial, a parte de desgaste contém vários recursos ao longo do comprimento do perfil de desgaste esperado de modo que, à medida que a parte de desgaste é desgastada, o sistema de monitoramento é capaz de detectar o número de recursos remanescentes na parte de desgaste.

[0018] Em outro aspecto da invenção, o sistema de monitoramento fornece alertas para os operadores de equipamento, bancos de dados e dispositivos remotos quando as partes de desgaste no equipamento de escavação precisam de manutenção. Em uma construção preferencial, o sistema de monitoramento se comunica de modo sem fio.

[0019] Em um outro aspecto da invenção, o sistema de monitoramento é dotado de um dispositivo para apresentar ou indicar o estado, saúde e o desempenho de partes de desgaste. Em uma construção preferencial, o sistema de monitoramento é dotado de um monitor. Em outra construção preferencial, o sistema de monitoramento é integrado com um sistema de visualização que é uma parte do equipamento de escavação sendo monitorada ou um visor que é remoto ao sistema de monitoramento.

[0020] Em um outro aspecto da invenção, o sistema de monitoramento armazena o histórico do status, da saúde e do desempenho de partes de desgaste.

[0021] Em outro aspecto da invenção, o sistema de monitoramento utiliza luzes para iluminar as partes de desgaste a ser monitoradas para que os sensores eletrônicos forneçam leituras precisas sobre o status, a saúde e o desempenho das partes de desgaste.

Breve Descrição dos Desenhos

[0022] A figura 1 é uma vista lateral de uma máquina escavadora de mineração da técnica anterior;

[0023] a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma caçamba de escavadeira da técnica anterior;

[0024] a figura 3 é uma vista em perspectiva de um rebordo da técnica anterior de uma caçamba de escavadeira;

[0025] a figura 4 é uma vista em perspectiva de um conjunto de dente da arte anterior;

[0026] a figura 5 é uma vista em perspectiva explodida do conjunto de dente mostrado na figura 4;

[0027] a figura 6 é uma vista em perspectiva parcialmente explodida de um conjunto de dente arte da técnica anterior que tem apenas um ponto e um adaptador;

[0028] a figura 7A e 7B descreve as etapas gerais do processo para monitorar o estado de saúde e das partes de desgaste de acordo com a presente invenção;

[0029] a figura 8 é uma seção transversal de um sistema de monitoramento da presente invenção;

[0030] a figura 9 é uma vista em perspectiva de uma caçamba com um sistema de monitoramento instalado na ponte da caçamba de acordo com a presente invenção;

[0031] a figura 10 é uma vista em perspectiva de uma parte superior de uma caçamba de enxada de face hidráulica com um sistema de monitoramento integrado no invólucro da caçamba de acordo com a presente invenção. O rebordo, parede de fundo, paredes laterais, e outros detalhes da caçamba são omitidos para simplificar o desenho;

[0032] a figura 11 é uma vista em perspectiva de um compartimento para um sistema de monitoramento de acordo com a presente invenção;

[0033] a figura 12 é uma vista em perspectiva de um bocal e/ou uma ferramenta de raspagem para manter uma parede transparente limpa de acordo com a presente invenção;

[0034] a figura 13 é uma vista em perspectiva frontal de um dispositivo para a manutenção de um material transparente limpo de acordo com a presente invenção;

[0035] a figura 14 é uma vista em perspectiva de um membro de desgaste com um recurso único e/ou padrão ao longo do comprimento do perfil de desgaste esperado do membro de desgaste de acordo com a presente invenção;

[0036] a figura 15 é uma vista lateral parcial feita ao longo das linhas 15-15 do membro de desgaste mostrado na figura 14;

[0037] a figura 16 é uma vista em perspectiva de uma base com um recurso único e/ou padrão na superfície superior da base, de modo que o recurso único e/ou padrão só pode ser visto quando o membro de desgaste não está presente de acordo com a presente invenção;

[0038] a figura 17 é uma vista frontal de uma interface homem- máquina (IHM) para ser usada com um sistema de monitoramento de acordo com a presente invenção;

[0039] a figura 18 é uma vista frontal de uma HMI móvel para ser usada com um sistema de monitoramento de acordo com a presente invenção;

[0040] a figura 19 é uma vista lateral de um sensor eletrônico para determinar o preenchimento de uma caçamba de acordo com a presente invenção;

[0041] a figura 20 é uma vista lateral de um sensor eletrônico para determinar o preenchimento de uma carroceria do caminhão de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

[0042] A presente invenção refere-se a um sistema para monitorar o status, a saúde e o desempenho de partes de desgaste utilizadas em vários tipos de equipamento de trabalho na terra que incluem, por exemplo, equipamentos de escavação e equipamento de transporte de terra. O equipamento de escavação é pretendido como um termo geral para se referir a qualquer um de uma variedade de máquinas de escavação usadas na mineração, construção e outras atividades e que, por exemplo, incluem tratores, carregadores, retroescavadoras, enxadas de cabo, enxadas de face e escavadeiras hidráulicas. O equipamento de escavação também se refere aos componentes de engate no solo dessas máquinas, tais como a caçamba, lâmina, ou a cabeça de corte. O equipamento de transporte de terra destina-se também como um termo geral para se referir a uma variedade de equipamentos que é usada para transportar o material terrestre e que, por exemplo, inclui rampas e leitos e carrocerias de caminhão de mineração. A presente invenção é adequada para monitorar o status, a saúde e o desempenho de partes de desgaste utilizadas em equipamento de escavação sob a forma, por exemplo, de caçambas de escavação, lâminas, rebordos, dentes e defletores. Adicionalmente, certos aspectos da presente invenção também são adequados para o monitoramento do status e saúde de uma superfície de desgaste sob a forma, por exemplo, de extensores e leitos ou carrocerias de caminhões. Por conveniência de discussão, o processo de monitoramento da parte de desgaste é discutido em termos de um sistema de monitoramento que monitora um ponto sobre uma máquina escavadora de mineração, no entanto, o processo de monitoramento pode ser usado com outras partes de desgaste usadas com vários tipos de equipamento de terraplanagem.

[0043] Os termos relativos, tais como frontal, traseiro, superior, inferior e semelhantes são usados para a conveniência da discussão. Os termos frontal ou para a frente são usados, em geral, para indicar o sentido normal de deslocamento do material terrestre em relação à parte de desgaste durante a utilização (por exemplo, durante a escavação), e superior ou topo são usados, em geral, como uma referência para a superfície sobre a qual o material passa quando, por exemplo, ele é coletado para dentro da caçamba. No entanto, reconhece-se que na operação de várias máquinas de terraplanagem, os conjuntos de desgaste podem ser orientados em diferentes formas e se movem em todos os tipos de direções durante o uso.

[0044] Uma escavadeira de mineração 1 é equipada com uma caçamba 3 para a coleta de material terrestre ao escavar (figura 1). A caçamba 3 inclui uma estrutura ou invólucro 4 que define uma cavidade 16 para a coleta de material durante a operação de escavação (figura 2). O invólucro 4 pode incluir uma parede superior 6 que tem suportes de fixação 8 para fixar a caçamba 3 ao equipamento de terraplanagem 1, uma parede de fundo 10 oposta à parede de topo 6, uma extremidade traseira com uma parede traseira 12, e um par de paredes laterais opostas 14 cada uma localizada entre a parede de topo 6, a parede de fundo 10 e a parede traseira 12. O invólucro 4 pode ser construído com paredes que têm uma única placa, ou pode ser construído com partes da caçamba que têm placas duplas, como é bem conhecido. Várias configurações de caçambas são conhecidas e variações na geometria da caçamba existem, por exemplo, a caçamba pode não ter uma parede de topo como em uma caçamba de retroescavadora, a parede traseira pode ser articulada como uma caçamba de concha, ou uma parte das paredes laterais pode ser articulada como em uma caçamba de enxada de face hidráulica. A geometria específica da caçamba não se destina a ser limitativa, uma vez que a presente invenção pode ser usada com vários tipos de caçambas e com diversos tipos de partes de desgaste utilizadas em equipamento de trabalho na terra. A caçamba 3 tem um rebordo 5 que se estende para a frente da parede de fundo 10 e é a borda de escavação da caçamba 3 (figuras 2 e 3). A borda de escavação é a parte do equipamento que conduz o contato com o solo. Os conjuntos de dentes e defletores são frequentemente fixos à borda de escavação para proteger a borda e romper o solo em frente do rebordo 5. Múltiplos conjuntos de dentes 7 e defletores 9, tais como os descritos na Publicação do Pedido de Patente U.S. 2013/0.174.453, que é incorporada aqui a título de referência, podem ser fixos ao rebordo 5 da caçamba 3 (figuras 2-5). O dente 7 ilustrado inclui um adaptador 11 soldado ao rebordo 5, uma placa intermédia 13 montada no adaptador 11, e um ponto (também chamado de ponta) 15 montado na base 13. O ponto 15 inclui uma cavidade para trás da abertura para receber o bocal 17 da base 13, e uma extremidade dianteira 19 para a penetração no solo (figura 5). Os mecanismos de fixação ou travas 21 são usados para fixar o membro de desgaste 15 à base 13, e a base 13 ao bocal 23 (figura 5). Outros arranjos de dente são possíveis, por exemplo, o conjunto de dente 7a pode ser definido com apenas um adaptador 11a fixo ao rebordo e um ponto 15a (figura 6), tal como divulgado na Patente U.S. 7.882.649 que é aqui incorporada a título de referência. Um aspecto da presente invenção refere-se ao monitoramento da presença e/ou da saúde do membro de desgaste sobre uma base. Para facilitar a discussão, o pedido discute, em geral, o monitoramento da presença e/ou saúde de um membro de desgaste em uma base fixa a uma caçamba de escavação. No entanto, a invenção pode ser utilizada para monitorar a presença e/ou a saúde de um membro de desgaste sobre uma base em vários tipos de equipamento de terraplanagem e pode monitorar um ponto sobre um adaptador, um ponto sobre um adaptador intermédio, um adaptador intermédio em um adaptador, um adaptador, um bocal de um rebordo fundido, um defletor, um rebordo, uma lâmina, um corredor de desgaste, um forro de caminhão, ou outro membro de desgaste de outros tipos de equipamento de trabalho na terra. Durante a vida útil da caçamba ou outro equipamento, o membro de desgaste se desgasta e precisa ser substituído várias vezes.

[0045] Quando um membro de desgaste atinge um perfil de desgaste mínimo recomendado (isto é, o membro de desgaste é considerado totalmente desgastado), o membro de desgaste é substituído de modo que a produção não diminui e a base, mediante a qual o membro de desgaste repousa, não sofre o desgaste desnecessário. A figura 7A e 7B ilustra as etapas para um sistema de monitoramento que monitora o status e a saúde dos membros de desgaste em uma caçamba de escavação. O processo apresenta três verificações de membro de desgaste diferentes que são executadas em paralelo e os resultados das três verificações resulta em um resultado do processo (por exemplo, membro de desgaste ok para a operação contínua, membro de desgaste está desgastado, e membro de desgaste está ausente). As variações no processo existem, por exemplo, pode ser desejável monitorar apenas se os membros de desgaste estão presentes ou monitorar apenas quando os membros de desgaste são usados de tal modo que eles devem ser substituídos. Em outro exemplo, pode ser desejável realizar mais do que 3 diferentes verificações do membro de desgaste ou realizar menos 3 verificações do membro de desgaste ou apenas a utilizar partes do processo. Em outro exemplo, o processo pode ser realizado em série (isto é, realizar a primeira verificação do membro de desgaste e seguir para a próxima verificação do membro de desgaste, se necessário). É também possível para o sistema para calcular a vida útil restante da parte de desgaste com base na quantidade da parte de desgaste restante e na taxa de desgaste para ajudar o operador na determinação de quando se deve substituir as partes de desgaste.

[0046] Como cada tipo de membro de desgaste tem um perfil mínimo de desgaste recomendado ou definido, uma das verificações do membro de desgaste pode ser para determinar o comprimento atual de cada membro de desgaste da caçamba. O sistema de monitoramento 25 pode utilizar um sensor eletrônico 27 para determinar o comprimento atual de cada membro de desgaste na caçamba (figura 8). O comprimento dos membros de desgaste pode ser, por exemplo, determinado por uma câmara, um sensor ultrassônico, um interferômetro a laser ou outro sensor de medição de distâncias. Em algumas modalidades, a câmera pode ser uma câmera óptica ou a câmera pode ser uma câmara de imagem térmica. Em algumas modalidades, o sistema de monitoramento pode ser equipado com luzes para iluminar a(s) parte(s) de desgaste a ser monitorizada(s) de modo que os sensores eletrônicos podem fornecer leituras precisas. As luzes que iluminam a(s) parte(s) de desgaste pode(m), em alternativa, ser uma parte do equipamento de terraplanagem ou pode(m) não ser necessária(s) para iluminar as partes de desgaste. Se o sistema de monitoramento utiliza uma câmara para determinar os comprimentos dos membros de desgaste sobre a caçamba, a primeira câmara pode adquirir uma imagem do rebordo 5 e dos conjuntos de dentes fixos 7 (figura 3). A seguir, o dispositivo lógico programável em uma unidade central de processamento (CPU), controlador, PC, ou Controlador Lógico Programável (PLC) (todos os quais serão, em geral, referenciados como um controlador) podem aplicar uma linha de referência para a imagem do rebordo da caçamba (não mostrado). A linha de referência pode, por exemplo, definir o limite de desgaste permitido para cada um dos membros de desgaste, pode representar o rebordo da caçamba, ou a linha de referência pode ser uma linha arbitrária para estabelecer uma "borda posterior" ou o ponto final para o dispositivo lógico programável. A linha de referência pode ser, por exemplo, linear ou não linear, dependendo do tipo de rebordo e/ou membros desgaste. A linha de referência (não mostrada) será, de preferência, localizada para trás da borda dianteira da base 5 (figura 5). O dispositivo lógico programável pode ter integrado o software de reconhecimento de visão para determinar a borda dianteira de cada membro de desgaste na borda da caçamba. O software de reconhecimento de visão pode ser, por exemplo, "In-Sight" vendido pela Cognex. O dispositivo lógico programável é programado para contar o número de pixels entre a linha de referência e da borda dianteira de cada membro de desgaste. Com base na contagem de pixel, o dispositivo lógico programável é programado para determinar o comprimento atual de cada membro de desgaste. Uma vez que o comprimento atual de cada membro de desgaste é determinado, o dispositivo lógico programável compara o comprimento atual com o perfil de desgaste mínimo definido para o tipo de membros de desgaste instalados na caçamba. O dispositivo lógico programável pode fazer referência a um banco de dados com o tipo de membros de desgaste atualmente instalados na caçamba ou pode determinar o tipo de membros de desgaste instalados na caçamba com o uso do software de reconhecimento de visão. O dispositivo lógico programável também pode fazer referência a um banco de dados de caçamba e usar a geometria da peça para ajudar o software de reconhecimento de visão para determinar o tipo e número de membros de desgaste instalados na caçamba. Se o comprimento de cada membro de desgaste na caçamba for maior que o perfil de desgaste mínimo definido (isto é, dentro de um intervalo definido) e os resultados das outras verificações de membro de desgaste paralelas são aceitáveis (por exemplo, o membro de desgaste se encontra na base e o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base), o dispositivo lógico programável pode ser programado para realizar um ciclo de volta ao início do processo e novamente determinar o comprimento de cada membro do desgaste (figura 7A e 7B). O dispositivo lógico programável pode seguir continuamente pelo processo ou pode haver um atraso construído no processo para que o processo seja executado uma vez durante um prazo estabelecido. Se o comprimento atual de pelo menos um membro de desgaste estiver perto de um perfil mínimo desgaste (isto é, dentro de um intervalo definido) e os resultados das outras verificações de membro de desgaste paralelas forem aceitáveis (por exemplo, usar um membro se encontra na base e o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde número esperado de bordas que se estendem a partir da base), o dispositivo lógico programável pode ser programado para produzir um alerta de precaução de que um membro de desgaste específico está próximo de precisar de substituição. O alerta pode ser, por exemplo, um alerta visual, retorno háptico, e/ou um alerta de áudio. O sistema de monitoramento sem fio pode fornecer os alertas para os operadores de equipamentos e/ou dispositivos sem fio para o acesso pelo operador ou outro, como o pessoal de manutenção, gerentes de mina ou similares. Se, no entanto, o comprimento de cada membro de desgaste não for maior que o perfil de desgaste mínimo (isto é, menos do que um intervalo definido) e os resultados das outras verificações de membro de desgaste paralelas forem aceitáveis (por exemplo, o membro de desgaste se encontra na base e o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base), o dispositivo lógico programável pode ser programado para produzir um alerta de que o membro de desgaste foi desgastado. O dispositivo lógico programável pode ser programado para produzir imediatamente o alerta ou para reduzir os alarmes falsos; o dispositivo lógico programável pode ser programado, por exemplo, para repetir o processo de um número predefinido de vezes, ou para repetir o processo durante um período de tempo predefinido para validar o resultado do processo. Isso reduz a probabilidade de que o dispositivo lógico programável não registra um objeto que obstrui o membro de desgaste ou o sensor eletrônico como um membro de desgaste gasto ou ausente.

[0047] Devido ao fato de que cada membro de desgaste e cada base tem uma geometria específica, outra verificação do membro de desgaste pode ser para determinar os recursos de cada membro de desgaste e da base na caçamba para ajudar a saber se o membro de desgaste ainda está fixo à base. Como será descrito em detalhes a seguir, os recursos e/ou padrões únicos também podem ser incluídos no membro de desgaste ou sobre a base para ajudar com saber se o membro de desgaste ainda está fixo à base. Se os principais recursos, recursos únicos e/ou padrões forem incorporados no membro de desgaste e o sistema de monitoramento for capaz de detectar o recurso e os resultados da outras verificações do membro de desgaste paralelas são aceitáveis (por exemplo, o desgaste do perfil é aceitável e o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base), o sistema de monitoramento é programado de modo que o membro de desgaste não foi perdido a partir do equipamento de escavação. Em uma modalidade alternativa, os recursos e/ou padrões únicos são incorporados em uma base, de tal modo que a recurso único e/ou padrão só pode ser visto se o membro de desgaste estiver ausente. Se o sistema de monitoramento registrar os recursos e/ou padrão e os resultados das outras verificações do membro de desgaste paralelas não forem aceitáveis (por exemplo, o desgaste do perfil não é aceitável e o número de bordas que se estendem a partir da base não corresponde ao número esperado de bordas que se estende a partir da base), o sistema de monitoramento é programado para produzir um alerta de que o membro de desgaste foi perdido.

[0048] Uma vez que cada base tem um número específico de bordas que se estende a partir disso (ou seja, para cada base existe uma parte de desgaste que se estende a partir da base), uma outra verificação do membro de desgaste pode ser para determinar quantas bordas se estendem desde a base fixa ao rebordo até a caçamba para auxiliar e saber se o membro de desgaste ainda é fixo à base. Isso pode ser feito através da contagem do número de bordas que se estendem a partir da base ou da borda (isto é, o número de extremidades que se estendem a partir da base ou rebordo em uma direção para a frente paralelo ao movimento da caçamba de uma operação normal de escavação) e através da comparação com o número esperado de bordas que se estendem a partir da base ou rebordo. Se, por exemplo, o número de extremidades que se estendem a partir da base ou do rebordo não corresponder ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base ou rebordo e os resultados da outras verificações de membro de desgaste paralelas forem aceitáveis (por exemplo, o desgaste do perfil é aceitável e o desgaste faz parte da base), o dispositivo lógico programável é programado para dar um alerta de precaução (não mostrado) e/ou pode ser programado para repetir o processo de monitoramento de início. O processo de monitoramento pode ser repetido, porque pode ter havido um erro no processo (por exemplo, uma rocha ou outro item foi mal interpretado como um membro de desgaste). De um modo semelhante, se o membro de desgaste estiver sobre a base, mas o número de bordas que se estendem a partir da base não corresponder ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base e o perfil de desgaste da parte de desgaste não é aceitável, o dispositivo lógico programável é programado para repetir o processo de monitoramento, desde o início (não mostrado na figura 7A ou 7B). Em uma modalidade alternativa, o dispositivo lógico programável pode ser programado para enviar um alerta de precaução (por exemplo, o membro de desgaste pode ser usado, mas algo pode ser apresentado entre os membros de desgaste, ou o membro de desgaste pode ser perdido e um objeto está sendo mal interpretado como um membro de desgaste). Se o perfil de desgaste é aceitável e o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base, mas o membro de desgaste não se encontra na base (por exemplo, o recurso único na base normalmente não é visível quando membro de desgaste está presente e é atualmente visível), o dispositivo lógico programável pode ser programado para repetir o processo de monitoramento, desde o início uma vez que algo pode ter causado um erro no processo (não mostrado na figura 7A ou 7B). Se o perfil de desgaste não é aceitável e membro de desgaste não se encontra na base, mas o número de bordas que se estendem a partir da base corresponde ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base, o dispositivo lógico programável pode ser programado para repetir o processo de monitoramento, desde o início como algo que pode ter causado um erro no processo (não mostrado na figura 7A ou 7B). Se o perfil de desgaste for aceitável, mas o número de bordas que se estendem a partir da base não corresponder ao número esperado de bordas que se estendem a partir da base e o membro de desgaste não se encontrar na base, o dispositivo lógico programável pode ser programado para repetir o processo de monitoramento a partir do início uma vez que algo pode ter causado um erro no processo (não mostrado na figura 7A ou 7B).

[0049] Os resultados e os alertas do processo podem ser enviados a uma interface homem-máquina (IHM). Os detalhes da HMI serão discutidos em mais detalhes abaixo. O sistema de monitoramento da saúde da caçamba pode também se comunicar com outros sistemas de computadores sem fio ou através de um cabo do(s) membro(s) de desgaste específico(s) que precisa(m) de manutenção, quer porque o membro de desgaste foi perdido ou porque o membro de desgaste gasto passou pelo perfil mínimo de desgaste. Além disso, o sistema de monitoramento pode armazenar todos os resultados do processo.

[0050] Além de monitorar o status e a saúde dos membros de desgaste sobre a caçamba, o sistema de monitoramento pode monitorar o desempenho da caçamba ou outros membros de desgaste. Por exemplo, o sistema de monitoramento pode determinar a forma como a caçamba cheia é carregada durante o ciclo de escavação. À medida que a caçamba é carregada, o material a ser escavado tem uma tendência de encher a caçamba com um perfil estabelecido. Uma vez que a caçamba 3a foi preenchida pelo operador, os sensores eletrônicos 27 medem a distância D1 para a carga 91 no interior da caçamba 3a (figura 19) e o dispositivo lógico programável usa a distância e um banco de dados de perfis de preenchimento estabelecidos para determinar o volume da carga dentro da caçamba. Os sensores eletrônicos 27 e o dispositivo lógico programável pode ainda determinar uma percentagem que a caçamba foi preenchida. A percentagem pode ser determinada por comparação do preenchimento atual da caçamba até à capacidade nominal da caçamba. Em uma modalidade alternativa, os sensores eletrônicos 27 podem medir a distância D1 para o carregamento 91 dentro de uma carroceria do caminhão 3b (figura 20) e o dispositivo lógico programável usa a distância e um banco de dados de perfis de preenchimento estabelecidos para determinar o volume da carga no interior da carroceria do caminhão. Semelhante à caçamba, os sensores eletrônicos podem ser utilizados para determinar a percentagem de que a carroceria do caminhão foi preenchida. O sensor eletrônico pode ser uma câmera, um telêmetro a laser, um sensor de ultrassom, ou outro sensor de medição de distância. O dispositivo lógico programável pode determinar a percentagem que a caçamba é preenchida com base na distância para a carga dentro da caçamba. Os resultados do ciclo de escavação atual e dos últimos ciclos de escavação podem ser comunicados ao operador do equipamento ou a outros bancos de dados e sistemas de computador. Isso permite que o operador do equipamento adapte a forma como o operador escava para otimizar o preenchimento da caçamba e da carroceria do caminhão. O sistema de monitoramento pode, por exemplo, utilizar os mesmos sensores eletrônicos utilizados para monitorar o estado de saúde e das partes de desgaste ou pode usar os sensores eletrônicos separados para monitorar o preenchimento da caçamba. Os sensores eletrônicos podem ser, por exemplo, uma câmera, um telêmetro a laser, ou um sensor de ultrassom. A câmara pode ser, por exemplo, uma câmara 3D capaz de determinar a profundidade, ou pode ser uma câmara acoplada ao software de reconhecimento de visão, conforme descrito acima. É também possível para os sensores eletrônicos determinar o preenchimento da caçamba para ser componentes separados do sistema de monitoramento e não ser incorporados no sistema de monitoramento. A utilização de um sistema de monitoramento para monitorar o preenchimento de uma caçamba pode ser usada como um sistema autônomo, ou seja, sem um sistema para monitorar a presença e/ou saúde das partes de desgaste. Esse tipo de sistema de monitoramento pode também ser utilizado em aplicações sem a caçamba (por exemplo, tais como bandejas de caminhões) para monitorar a eficácia ou a otimização do operador.

[0051] O sistema de monitoramento pode ser equipado com sensores eletrônicos que são capazes de determinar o tempo de ciclo de um ciclo de escavação. Por exemplo, o sistema de monitoramento pode ser equipado com um acelerômetro e um inclinômetro (não mostrado). O inclinômetro fornece a orientação da caçamba e o acelerômetro registra um pico em vigor quando a caçamba está na orientação de escavação adequada e, portanto, indicando que o ciclo de escavação foi iniciado. O dispositivo lógico programável pode determinar o tempo desde o início de um ciclo de escavação para o início do segundo ciclo de escavação (isto é, o tempo entre picos quando o inclinômetro indica que a caçamba está na orientação adequada de escavação). Os resultados do tempo de ciclo atual e os tempos de ciclos passados podem ser comunicados ao operador do equipamento ou para um dispositivo sem fio. Isso permite ao operador ajuste a operação de escavação para um desempenho ótimo. É também possível para os sensores eletrônicos determinar que o tempo de ciclo não deve ser incorporado no sistema de monitoramento. O monitoramento do preenchimento de uma caçamba ou bandeja do caminhão e/ou tempo de ciclo pode ajudar os operadores de minas (ou similares) a otimizar suas operações. Em uma modalidade alternativa, um sensor de pressão pode ser usado em vez de um acelerômetro para determinar quando o ciclo de escavação foi iniciado. O sensor de pressão pode ser um sensor de pressão hidráulica integrado com o braço do equipamento de terraplanagem. Em uma outra modalidade preferencial, uma célula de calibração de tensão ou de carga é usada para determinar quando o ciclo de escavação foi iniciado. O medidor de tensão ou célula de carga pode ser localizado na caçamba ou um membro de desgaste sobre a caçamba. Em uma modalidade alternativa, o GPS pode ser utilizado para determinar a orientação da caçamba.

[0052] O sistema de monitoramento pode ser equipado com sensores eletrônicos que são capazes de determinar os eventos de alto impacto na borda de caçamba de escavação (isto é, maior do que o experimentado durante a operação normal de escavação). Por exemplo, o sistema de monitoramento pode utilizar um acelerômetro, medidor de tensão, célula de carga ou um sensor de pressão para determinar os impactos de pico (não mostrado). O dispositivo lógico programável pode registrar o tempo do evento de alto impacto. Os resultados dos eventos de alto impacto podem ser comunicados ao operador do equipamento ou para um dispositivo sem fio. É também possível para os sensores eletrônicos determinar o evento de alto impacto como componentes separados da eletrônica do sensor para a determinação do tempo de ciclo de escavação ou não ser incorporados ao sistema de monitoramento.

[0053] De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema de monitoramento 25 que tem pelo menos um sensor eletrônico é incorporado à caçamba 3 de modo que o sensor tem sempre uma linha clara de visão da borda de escavação ou rebordo 5 da caçamba 3, independentemente de como o operador orienta a caçamba 3 durante a escavação e a operação de despejo (figuras 9 e 10). O sensor eletrônico pode ser, por exemplo, integrado com o invólucro 4 da caçamba (figura 10), integrado entre duas placas interiores de um recipiente que tem um invólucro de parede dupla (não mostrado), ou instalado na ponte 29, ou na parte superior da caçamba (figura 9). Os sensores eletrônicos podem ser, por exemplo, uma câmara, um sensor ultrassônico ou um interferômetro a laser. A câmera pode ser, por exemplo, uma câmera Cognex 7100. No entanto, o sistema de monitoramento pode ser montado ou integrado com, por exemplo, uma barra ou outro suporte do equipamento de escavação, ou ao corpo do equipamento de escavação. Em uma aplicação sem caçamba, o sistema de monitoramento pode ser, de preferência, montado e ou integrado a um membro de base que sustenta a parte de desgaste. O elemento de base pode ser, por exemplo, uma bandeja de caminhão ou uma lâmina. Se o sistema de monitoramento for fixo à bandeja do caminhão, o sistema de monitoramento pode monitorar a presença e/ou a saúde dos extensores na bandeja do caminhão. Do mesmo modo, se o sistema de monitoramento for fixo à lâmina de uma escavadora ou medidor, o sistema de monitoramento pode monitorar a presença e/ou da saúde das partes finais sobre a lâmina ou borda dianteira da lâmina. Como na montagem do sistema de monitoramento na caçamba, a montagem na bandeja de caminhão ou lâmina iria fornecer uma linha clara de visão para a parte ou partes que estão sendo monitoradas.

[0054] O(s) sensor(s) eletrônico(s) 27 pode(m) ser alojado(s) em um ou mais compartimentos 31, em um ou mais locais na parte de desgaste, que engata e move no solo a ser escavado para proteger o(s) sensor(s) eletrônico(s) 27, a partir do ambiente de mineração rígido e manter a abertura 33 do compartimento do sensor eletrônico 27 livre de partículas, sujeiras ou outro material que possa impactar negativamente o sensor eletrônico 27 (figuras 8 e 11). O invólucro 31 pode ter um ou mais suportes de montagem 35 para a montagem do invólucro 31 sobre a primeira parte de desgaste. O invólucro 31 pode alojar o equipamento eletrônico adicional (não mostrado) para controlar e processar os dados do sensor eletrônico 27. Em uma modalidade alternativa, a totalidade ou parte do equipamento eletrônico adicional pode ser alojado no equipamento de escavação ou em um local remoto (não mostrado). Por exemplo, um ou mais sensores eletrônicos 27 podem estar localizados em um ou mais locais em/sobre a caçamba e os sensores eletrônicos 27 podem se comunicar através de um fio ou de modo sem fio com outros sensores eletrônicos e/ou o equipamento eletrônico adicional dentro da cabine do equipamento de escavação. Em modalidades alternativas, um ou mais sensores eletrônicos 27 (mostrados em linhas tracejadas na figura 9) podem ser colocados sobre ou na segunda parte de desgaste que é fixa à primeira parte de desgaste que engata e move no solo a ser escavado. A primeira parte de desgaste pode ser, por exemplo, uma caçamba, uma lâmina, uma carroceria do caminhão, ou semelhante, e a segunda parte do desgaste pode ser, por exemplo, um ponto, um adaptador intermédio, um adaptador, uma defletor, um bocal, um rebordo, um corredor de desgaste, um forro de caminhão, ou algo semelhante. O(s) sensor(s) eletrônico(s) na segunda parte de desgaste pode(m) se comunicar com o(s) sensor(s) eletrônico(s) sobre a primeira parte de desgaste, a segunda parte de desgaste e/ou o equipamento eletrônico adicional que pode estar localizado na primeira parte de desgaste ou localizado de modo remoto à primeira parte de desgaste. Tal como acontece com o(s) sensor(s) eletrônico(s) na primeira parte de desgaste, o(s) sensor(s) eletrônico(s) na segunda parte de desgaste pode(m) se comunicar através de um fio ou sem fio. O equipamento eletrônico adicional pode ser, por exemplo, um controlador, uma fonte de alimentação, uma câmara, e/ou um dispositivo sem fio. O controlador pode ser, por exemplo, um CLP S7- 1200 vendido pela Siemens. A fonte de alimentação pode alimentar apenas o sensor eletrônico ou pode também alimentar o equipamento eletrônico adicional. Em uma modalidade alternativa, duas fontes de alimentação são fornecidas. A primeira fonte de alimentação para ligar o equipamento eletrônico e uma segunda fonte de alimentação para ligar o equipamento eletrônico adicional. A fonte de alimentação pode ser, por exemplo, uma fonte de alimentação vendida pela Lambda e/ou uma fonte de alimentação SDC-5. A câmera pode ser, por exemplo, uma câmera de circuito fechado de televisão (CCTV). A câmera CCTV pode fornecer uma HMI com uma transmissão ao vivo da borda da caçamba. Os detalhes da HMI serão discutidos em mais detalhes abaixo. O dispositivo sem fio pode ser, por exemplo, um servidor de dispositivo serial sem fio vendido pela B&B Electronics (anteriormente Quatech).

[0055] O invólucro pode ter pelo menos um entalhe 37 de um lado de modo que a abertura 33 de pelo menos um sensor eletrônico 27 tem uma linha clara de visão para a borda 5 da caçamba 3 (figuras 8, 9 e 11). Em uma modalidade alternativa, a caçamba pode ter um entalhe 39 de modo que a abertura do sensor eletrônico tem uma linha clara de visão para o rebordo (não mostrado) da caçamba (figura 10). O entalhe 37 ou 39 pode ser coberto com uma parede transparente 41, uma parede translúcida ou uma parede clara de modo que o sensor eletrônico é completamente vedado dentro do compartimento (figura 8, 10, e 11). Além disso, um bocal 43 pode ser direcionado para pulverizar ar, água, ou outro tipo de agente de limpeza sobre a parede transparente 41 de modo que à medida que a sujeira e partículas se acumulam no ar, a água ou o agente de limpeza limpam a parede transparente 41 e mantêm a parede transparente 41, ver através (figura 12). Em uma modalidade alternativa, o sensor eletrônico pode ter uma tampa transparente construída para proteger a abertura do sensor eletrônico e o bocal pode ser direcionado para pulverizar o ar, a água, ou agente de limpeza diretamente na tampa transparente do sensor eletrônico (não mostrando). Em uma modalidade alternativa, uma ferramenta de limpeza 45 pode ser fornecida para limpar a tampa transparente da abertura ou a parede transparente 41 (figura 12). A ferramenta de limpeza pode ser integrada com um bocal de pulverização para o ar, a água ou o agente de limpeza. Em uma modalidade alternativa, a ferramenta de limpeza pode ser uma ferramenta separada a partir do bocal. A ferramenta de limpeza pode ser, por exemplo, um pente, escova, ou um rodo de borracha. Em uma modalidade alternativa, o entalhe 37 no compartimento ou o entalhe dentro da caçamba pode ser dotado de uma primeira bobina 47 de material transparente 49 que se estende por todo o entalhe para uma segunda bobina 51 (figura 13). À medida que o material transparente 49 se torna opaco, um motor (não mostrado) pode girar a segunda bobina 51 de modo que o material transparente 49 se move a partir da primeira bobina 47 para a segunda bobina 51 e uma nova seção de material transparente 49 cobre o entalhe. Em uma modalidade alternativa, o entalhe pode ser dotado de múltiplas camadas de material transparente, de modo que quando a camada superior precisa ser substituída, a camada superior de idade pode ser arrancada para expor uma nova camada de material transparente (não mostrada). Em ainda outra modalidade alternativa, a abertura da eletrônica do sensor pode ter uma tampa móvel. A tampa móvel pode abranger o sensor eletrônico quando não estiver em uso e pode ser removida de modo que o sensor eletrônico pode fazer uma medição (não mostrada).

[0056] O sensor eletrônico 27 e o equipamento eletrônico adicional (não mostrado) podem ser montados nos dispositivos de amortecimento de vibração 53 de modo que as vibrações da escavação e da operação de despejo não afetam negativamente o sensor eletrônico 27 e o equipamento eletrônico adicional (figura 8). Vários dispositivos de amortecimento de vibração 53 conhecidos na indústria podem ser utilizados para amortecer as vibrações sentidas. Os dispositivos de amortecimento de vibração 53 podem ser, por exemplo, montados na parte superior e inferior de uma unidade de montagem 55, que segura o sensor de vibração 27. Os dispositivos eletrônicos de amortecimento 53 podem ser, por exemplo, elastômeros ou molas.

[0057] Um recurso único e/ou padrão 57 pode ser adicionado ao longo do comprimento do perfil de desgaste esperado do membro de desgaste 15 para ajudar o sistema de monitoramento a determinar o perfil de desgaste atual do membro de desgaste 15 (figura 14 e 15). O recurso único e/ou padrão 57 pode ser adicionado ao membro de desgaste 15 no momento de fabricação ou após a fabricação. O recurso único e/ou padrão 57 pode ser, por exemplo, ranhuras 59 e/ou nervuras cortadas, fundidas, forjadas ou na parte superior da superfície externa 61 do membro de desgaste 15. Em uma modalidade alternativa, o recurso único e/ou padrão pode ser um material de revestimento duro aplicado à parte superior da superfície externa do membro de desgaste (não mostrado). À medida que o membro de desgaste 15 penetra no solo e é usado, os recursos únicos e/ou padrão 57 também se desgastam. O sensor eletrônico pode ser capaz de detectar o quanto resta dos recursos únicos e/ou padrão 57 (por exemplo, quantas ranhuras 59 e/ou nervuras permanecem). Com base no perfil de desgaste atual e no perfil de desgaste mínimo definido, a unidade de monitoramento da saúde pode enviar um alerta (que pode ser um alarme visual, audível e/ou táctil) quando o membro de desgaste 15 está prestes a ser usado para o mínimo desgaste perfil. Um alerta separado pode ser enviado quando o membro de desgaste 15 foi desgastado após o perfil mínimo de desgaste.

[0058] Os recursos e/ou padrões únicos podem ser incorporados no membro de desgaste ou base para ajudar na ausência e detecção de presença. O recurso único e/ou padrão podem ser adicionados ao membro de desgaste ou base no momento de fabricação ou após a fabricação. O recurso único e/ou padrão 57 podem ser, por exemplo, ranhuras 59 e/ou sulcos cortados, fundidos ou forjados na parte superior da superfície externa 61 do membro de desgaste (figura 14 e 15). Em uma modalidade alternativa, o recurso único e/ou o padrão pode ser um material de revestimento duro aplicado à parte superior da superfície externa do membro de desgaste (não mostrado). Em uma modalidade alternativa, o recurso único e/ou padrão 63 podem ser, por exemplo, uma forma de corte, fundido ou forjado para dentro da superfície superior 65 da base 13, de modo que o recurso único e/ou o padrão 63 é visível somente se o membro de desgaste já não estiver fixo à base 13 (figura 9 e 16). Em uma modalidade alternativa, o revestimento duro pode ser usado para aplicar uma forma para a superfície superior da base (não mostrada). Em uma modalidade alternativa, uma forma 67 pode ser cortada na superfície superior 65 da base 13 e uma medalha 69 pode ser encaixada à pressão, colada, ou de outro modo fixa no interior do corte (figura 16).

[0059] Pelo menos uma HMI 71 pode ser fornecida para exibir o status atual e de saúde dos membros de desgaste na caçamba (figuras 17 e 18). A HMI 71 pode ser cabeada ao sistema de monitoramento, ou pode ser um dispositivo sem fio 81 (figura 18). A HMI 71 pode estar localizada no compartimento 2 do equipamento de escavação 1 (figura 1) ou pode estar localizada em um local remoto. Além disso, a HMI pode ser integrada com um sistema de apresentação atualmente no equipamento de escavação (por exemplo, com a exibição de OEM), pode ser integrado com um novo sistema de exibição dentro do equipamento de escavação, ou pode ser integrado com um sistema de exibição remoto. A HMI 71 pode ser configurada para fornecer uma exibição gráfica 73 sobre o estado atual dos membros de desgaste na borda da caçamba (figura 17 e 18). A HMI 71 pode, por exemplo, fornecer alertas visuais (por exemplo, texto 75 e/ou imagens pictóricas), retorno háptico (por exemplo, vibrações), áudio e alertas sobre o status de cada membro de desgaste (figura 17). O alerta visual pode ser, por exemplo, uma imagem gráfica 77 que exibe cada membro de desgaste e o status de cada desgaste membro (ou seja, desgaste presente, ausente/aceitável, precisando de manutenção). A HMI 71 pode ser projetada para exibir uma imagem ao vivo 79 do rebordo da carroceria para que um operador possa verificar visualmente que um alerta é válido. A HMI pode ser projetada para exibir um gráfico de histórico (não mostrado) para que um operador possa determinar quando um alerta aconteceu para que um operador possa tomar as medidas necessárias se um membro de desgaste for perdido.

[0060] Os vários sistemas de monitoramento e recursos podem ser utilizados em conjunto ou como um único sistema autônomo, sem outros recursos. Embora a discussão acima tenha discutida a invenção, em conjunto com os dentes de uma caçamba, o sistema pode ser usado para detectar a presença e/ou a saúde de outras partes de desgaste sobre uma caçamba, tais como defletores, asas, e/ou extensores. Além disso, os sistemas da presente invenção também podem ser utilizados para monitorar a presença ou a saúde das partes de desgaste de outros tipos de equipamento de terraplanagem, como extensores em calhas ou bandejas de caminhões, ou partes finais nas lâminas.

[0061] A descrição anterior descreve exemplos específicos para um sistema de monitoramento do desgaste de caçamba. O sistema inclui diversos aspectos ou recursos da presente invenção. As características de uma modalidade podem ser utilizadas com características de outra modalidade. Os exemplos dados e a combinação de características apresentadas não se destinam a ser limitativos no sentido de que devem ser utilizados juntos.

Claims

1. Sistema para monitorar equipamento de trabalho na terra (1), o sistema compreendendo: pelo menos um sensor eletrônico (27) para detectar características de uma operação de trabalho na terra em cada uma de uma pluralidade de ciclos operacionais, e de forma sem fio transmitir referida informação; um controlador com lógica programável utilizando a informação transmitida para realizar uma avaliação sobre a operação; e uma interface homem-máquina (71) fornecendo a avaliação para um operador do equipamento de trabalho na terra durante o uso para permitir que o operador ajuste o uso do equipamento de trabalho na terra com base na avaliação; caracterizado pela detecção de características incluindo (i) detecção, por uma linha de visão em uma caçamba (3) fixada ao equipamento de trabalho na terra, de um primeiro conjunto de informações referentes a uma quantidade de material terrestre reunida na caçamba (3) durante cada um dos ciclos de escavação e (ii) detecção, por uma linha de visão em uma bandeja de caminhão (3b) sendo carregada pela caçamba (3), um segundo conjunto de informações referentes a uma quantidade de material terrestre carregada na bandeja do caminhão (3b) pela caçamba (3) durante cada um dos vários ciclos de escavação, e o controlador usando o primeiro e segundo conjuntos de informações para determinar o desempenho do equipamento de trabalho na terra como a avaliação.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma característica detectada inclui uma quantidade de material terrestre reunido em uma caçamba (3) presa ao equipamento de trabalho na terra, e o ciclo operacional é um ciclo de escavação.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a avaliação inclui uma porcentagem da caçamba (3) que é enchida durante cada ciclo de escavação.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a avaliação inclui um volume de material terrestre reunido na caçamba (3) durante cada ciclo de escavação.

5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a avaliação pode ser utilizada para ajustar a escavação para encher de forma ótima a caçamba (3).

6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma característica detectada inclui uma duração de cada um dos ciclos de escavação.

7. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que inclui um banco de dados para armazenamento de perfis de enchimento para a caçamba (3), em que o pelo menos um sensor eletrônico (27) detecta uma distância entre o pelo menos um sensor eletrônico (27) e o material terrestre na caçamba (3) ao longo da linha de visão, e o controlador com lógica programável utiliza a distância e os perfis de enchimento para realizar a avaliação.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, o banco de dados armazena a informação transmitida para cada um dos ciclos de escavação, e o controlador com lógica programável utiliza a informação transmitida para um ciclo de escavação atual e para um ciclo de escavação passado para realizar a avaliação.

9. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que inclui um banco de dados para armazenar as informações transmitidas para cada um dos ciclos de escavação, em que o controlador com lógica programável utiliza a informação transmitida de um ciclo de escavação atual e de um ciclo de escavação passado para realizar a avaliação.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma característica detectada inclui uma quantidade de material terrestre reunido em uma bandeja de caminhão (3b) pelo equipamento de trabalho na terra, e o ciclo operacional é um de encher a bandeja de caminhão (3b).

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma característica detectada inclui uma quantidade de material terrestre reunido em uma caçamba (3) presa ao equipamento de trabalho na terra durante cada ciclo de escavação.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a avaliação pode ser utilizada para ajustar a escavação para encher de forma ótima a bandeja de caminhão (3b).

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor eletrônico (27) inclui um primeiro sensor eletrônico preso à caçamba (3) e um segundo sensor eletrônico preso à bandeja de caminhão (3b).

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor eletrônico (27) é preso à bandeja de caminhão (3b).

15. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que inclui um banco de dados para armazenar perfis de enchimento para a bandeja de caminhão (3b), em que o pelo menos um sensor eletrônico (27) detecta uma distância entre o pelo menos um sensor eletrônico (27) e o material terrestre na bandeja de caminhão (3b) ao longo de uma linha de visão, e o controlador com lógica programável utiliza a distância e os perfis de enchimento para realizar a avaliação.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o banco de dados armazena as informações transmitidas para cada um dos ciclos operacionais, e o controlador com lógica programável utiliza as informações transmitidas de um ciclo de operação atual e um ciclo de operação passado para realizar a avaliação.

17. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que inclui um banco de dados para armazenar as informações transmitidas para cada um dos ciclos operacionais, em que o controlador com lógica programável utiliza as informações transmitidas de um ciclo de operação atual para um ciclo de operação passado para realizar a avaliação.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o equipamento de trabalho na terra inclui uma caçamba (3), o ciclo operacional sendo um ciclo de escavação, e a pelo menos uma característica detectada inclui a duração do ciclo de escavação.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui um banco de dados para armazenar as informações transmitidas para um dos ciclos operacionais, e em que o controlador com lógica programável utiliza as informações transmitidas de um ciclo operacional atual e de um ciclo operacional passado para realizar a avaliação com relação a operação.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui um segundo sensor eletrônico (27) para detectar a quantidade de material terrestre em uma bandeja de caminhão (3b) carregada pela caçamba (3), e transmitir de forma sem fio tal informação, e em que o controlador com lógica programável utiliza as informações transmitidas dos primeiro e segundo sensores eletrônicos para determinar um enchimento da caçamba (3) em cada ciclo de escavação para encher de forma ótima a bandeja de caminhão (3b).