ES1156261U - Dispositivo para la medida no destructiva de propiedades físicas asociadas al estado de conservación de objetos - Google Patents

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Abstract

1. Dispositivo para la medida no destructiva de propiedades físicas asociadas al estado de conservación de un objeto (1), caracterizado porque comprende: - un cuerpo de impacto (2) configurado para trazar una trayectoria de impacto sobre el objeto (1) sometido a medida; - un medio de sujeción (3) que configura la trayectoria del cuerpo de impacto (2) sobre el objeto (1) sometido a medida; - un transductor (8) equipado con medios de conversión de señales mecánicas y/o acústicas en señales eléctricas, asociadas al impacto del cuerpo de impacto (2) sobre el objeto (1); y - un microcontrolador (9) para el registro y el proceso de las señales eléctricas generadas por el transductor (8).

Description

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DESCRIPCION
DISPOSITIVO PARA LA MEDIDA NO DESTRUCTIVA DE PROPIEDADES FfSICAS ASOCIADAS AL ESTADO DE CONSERVACION DE OBJETOS
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invention se enmarca dentro del campo tecnico correspondiente a los dispositivos para medicion de propiedades fisicas de diferentes objetos. Mas concretamente, la invencion se refiere a un dispositivo para la medida no destructiva de propiedades fisicas tales como densidad, resistencia mecanica, adhesion de las capas y presencia de poros. Su sector principal de aplicacion es el analisis de materiales susceptibles de alteration mediante otras tecnicas de evaluation destructivas, tales como obras de arte u objetos fragiles.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En la actualidad, son conocidos diversos dispositivos utilizados para la medicion de propiedades fisicas de objetos, basados en el analisis de su comportamiento frente a impactos no destructivos sobre los mismos. Estos dispositivos se distinguen entre si, fundamentalmente, por los elementos utilizados para registrar los datos de impacto sobre el objeto sometido a medida.
Un ejemplo de ello son los esclerometros. Estas herramientas basan su funcionamiento en el lanzamiento de un peso contra una muestra y en la medicion del rebote de dicho peso. El esclerometro puede considerarse como una herramienta parcialmente destructiva en multiples aplicaciones, mayoritariamente relacionadas con el analisis de elementos constructivos y de obra civil, tales como estructuras de obra nueva, materiales de alta resistencia, pilares, muros, etc., ya que tras su uso se provoca una huella de pequeno tamano y profundidad en el material sujeto a medida. No obstante, la existencia de dicha huella tras el uso del esclerometro, por minima que sea, hace que este dispositivo no sea aplicable en la medicion de propiedades de objetos con alto valor patrimonial, tales como obras de arte o materiales de alta fragilidad.
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El dispositivo propuesto por la presente invention supone una alternativa mejorada sobre los sistemas conocidos en la actualidad, ya que proporciona una tecnica no destructiva de analisis de propiedades fisicas de objetos, apta para el de analisis de materiales susceptibles de alteration mediante otras tecnicas de evaluation destructivas, lo que resulta especialmente valioso en el analisis de obras de arte, objetos arqueologicos o de relevancia historica, etc.
Asimismo, el dispositivo de la invencion permite la utilization simultanea o intercambiable de diferentes medios de transduction de senales mecanicas, lo que mejora la precision de la medida recogida, y permite el uso del dispositivo sea cual sea el nivel de ruido ambiente y la position del objeto cuyas propiedades desean medirse.
DESCRIPCION BREVE DE LA INVENCION
Un objeto de la presente invencion es, pues, proporcionar una tecnica no destructiva de analisis de propiedades fisicas de objetos, que posea una alta sensibilidad y precision.
Para ello, se propone un dispositivo que comprende, ventajosamente:
- un cuerpo de impacto configurado para trazar una trayectoria de impacto sobre un objeto sometido a medida;
- un medio de sujecion que configura la trayectoria del cuerpo de impacto sobre el objeto sometido a medida;
- un transductor equipado con medios de conversion de senales mecanicas y/o acusticas en senales electricas, estando dichas senales asociadas al impacto del cuerpo de impacto sobre el objeto; y
- un microcontrolador para el registro y el proceso de las senales electricas generadas por el transductor.
Se consigue con ello obtener medidas no destructivas de propiedades fisicas de objetos, obteniendose un dispositivo apto para el de analisis de materiales susceptibles de alteracion mediante otras tecnicas de evaluacion destructivas, tales como obras de arte u objetos fragiles.
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En una realization preferente de la invention, el transductor comprende un acelerometro o un microfono como medios de transduction, pudiendo ambos ser utilizados en combination en el dispositivo de medida.
En otra realizacion preferente de la invencion, el medio de sujecion comprende una varilla conectada al cuerpo de impacto y un rodamiento, configurados para permitir un movimiento pendular de dicho cuerpo de impacto, siguiendo una trayectoria de caida por gravedad. Mas preferentemente, el medio de sujecion comprende, asimismo, un soporte conectado con la varilla y configurado para situarse sobre una superficie horizontal o vertical.
En otra realizacion preferente de la invencion, el medio de sujecion comprende un cilindro hueco para alojar el cuerpo de impacto y que guia a este en una trayectoria de caida. Mas preferentemente, el cilindro permite caer o rodar al cuerpo de impacto a lo largo de una trayectoria sustancialmente oblicua, o permite caer al cuerpo de impacto a lo largo de una trayectoria sustancialmente vertical de caida libre.
En otra realizacion preferente de la invencion, el cuerpo de impacto comprende una esfera de rebote.
En otra realizacion preferente de la invencion, el cuerpo de impacto comprende un nucleo metalico y un recubrimiento plastico.
En otra realizacion preferente de la invencion, el microcontrolador esta incluido en el propio cuerpo de impacto, o bien esta situado en un punto alejado pero comunicado con dicho cuerpo, a traves de medios de transmision inalambrica o a traves de una comunicacion mediante cable.
En otra realizacion preferente de la invencion, el microcontrolador esta integrado en uno o mas ordenadores, configurados mediante software para la gestion y tratamiento de los datos de analisis recabados.
En otra realizacion preferente de la invencion, el transductor y el microcontrolador estan comunicados a traves de una conexion de cable o de un medio de transmision inalambrico.
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En otra realization preferente de la invention, el dispositivo comprende un medio de control realizado mediante interruptores de paro-marcha e interruptores de medicion de datos.
En una realizacion preferente de la invencion, el dispositivo comprende un medio de alimentation electrica mediante una o mas baterias, o mediante una conexion de cable a red electrica.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra un esquema del dispositivo de la invencion, segun una realizacion preferente de la misma basada en el uso de una varilla y un rodamiento, configurados para permitir un movimiento pendular del cuerpo de impacto sobre el objeto sometido a analisis.
La Figura 2 muestra un esquema del dispositivo de la invencion, segun una realizacion preferente de la misma basada en el uso de un cilindro hueco, que aloja el cuerpo de impacto y que guia a este en una trayectoria de caida libre sustancialmente vertical para su impacto sobre el objeto sometido a analisis.
DESCRIPCION DE UNA REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
Se expone, a continuation, una description detallada de la invencion, referida a diferentes realizaciones preferentes de la misma, basadas en la Figuras 1-2 del presente documento. Dichas realizaciones se aportan con fines ilustrativos, pero no limitativos, de la invencion reivindicada.
Tal y como se muestra en la Figura 1, el principio de funcionamiento esencial de la presente invencion se basa en el analisis del comportamiento de un objeto (1) sometido a un impacto no destructivo. Dicho objeto (1), pues, sera el objeto del analisis, a partir del cual se extraeran las propiedades asociadas a su estado de conservation, tales como su densidad, resistencia mecanica, adhesion de capas o presencia de poros, entre otras. Para realizar el citado analisis, el dispositivo de la invencion comprende, preferentemente, un cuerpo de impacto (2) de baja masa (cuyo valor no altere o dane la
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superficie del objeto (1) al impactar sobre el), que se encuentra unido a un medio de sujecion (3) destinado a definir o guiar la trayectoria de impacto del cuerpo (2) sobre el objeto (1) sometido al analisis. En una realization preferente de la invention, el cuerpo de impacto (2) comprende una esfera de rebote, construida por ejemplo mediante un nucleo metalico y un recubrimiento plastico.
El medio de sujecion (3) puede adoptar configuraciones diversas en diferentes realizaciones preferentes de la invencion. Asi, la Figura 1 muestra una realizacion del dispositivo donde dicho medio de sujecion (3) comprende una varilla (4) y un rodamiento (5), configurados para permitir un movimiento pendular del cuerpo de impacto (2), siguiendo una trayectoria de caida por gravedad. Mas preferentemente, dicha realizacion comprende, asimismo, un soporte (6) que puede colocarse sobre una superficie horizontal, como una mesa, o vertical, como una pared.
En una realizacion alternativa del dispositivo, mostrada en la Figura 2, el medio de sujecion (3) comprende preferentemente un cilindro (7) hueco de diametro interior capaz de alojar el cuerpo de impacto (2) y que guia a este en una trayectoria de caida libre sustancialmente vertical. Otras configuraciones basadas en una orientation oblicua, de forma que el cilindro (7) permita caer o rodar al cuerpo de impacto (1) con dicha orientacion a lo largo de su trayectoria, son tambien posibles en el ambito de la invencion.
Para registrar los datos correspondientes al impacto producido sobre el objeto (1) sometido a analisis, el cuerpo de impacto (2) comprende, preferentemente, un transductor (8) de senales mecanicas y/o acusticas en senales electricas. Dicho transductor (8) puede comprender, preferentemente, un acelerometro o un microfono, pudiendose utilizar ambos en combination.
Para el analisis de los datos registrados por el transductor (8), el dispositivo de la invencion comprende, preferentemente, un microcontrolador (9) configurado para procesar dichos datos. El microcontrolador (9) puede estar incluido en el propio cuerpo de impacto (2), o bien estar situado en un punto alejado pero comunicado con dicho cuerpo (2), a traves de medios de transmision inalambrica o por cable. El microcontrolador (9) puede estar integrado en uno o mas ordenadores, preferentemente configurados mediante software para la gestion y tratamiento de los datos de analisis recabados.
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Por su parte, la comunicacion entre el transductor (8) y el microcontrolador (9) puede llevarse a cabo, en diferentes realizaciones de la invention, por medio de una conexion de cable, o por un medio de transmision inalambrico de tipo wi-fi, bluetooth o tecnologias similares.
Como se ha mencionado, la principal ventaja de la tecnica propuesta por la invencion es que permite la evaluation de propiedades fisicas, tales como densidad, resistencia mecanica, adhesion de las capas y presencia de poros, en objetos (1) de cualquier tipo sin provocar la alteration de los mismos. Esto hace que el dispositivo de la invencion sea especialmente adecuado para aplicaciones de medicion de propiedades fisicas de objetos (1) fragiles o de alto valor patrimonial, tales como obras de arte, donde se hace especialmente necesario que las medidas realizadas sean de tipo no destructivo.
De forma mas detallada, el modo de funcionamiento del dispositivo de la presente invencion se basa en la identification de los instantes de tiempo en los que el cuerpo de impacto (2) de baja masa golpea un objeto (1). Mediante la utilization de un transductor (8) tal como un acelerometro o como con el microfono, es posible registrar el aumento de nivel de vibration o de ruido, segun el caso, causado por los impactos sobre el objeto (1). La identificacion de estos instantes de tiempo para una trayectoria conocida del cuerpo de impacto (2), combinada con el registro de la vibracion sonora, proporcionan la information necesaria para obtener la energia disipada en el impacto, asociada a las caracteristicas mecanicas del objeto (1), asi como su densidad y otras propiedades fisicas que pueden ser medidas con el dispositivo.
El uso de un acelerometro como transductor (8) resulta especialmente ventajoso en aplicaciones donde existe un nivel de ruido ambiente muy elevado, tal que imposibilita la determination de la senal acustica asociada al ensayo. El acelerometro se instala en el interior del cuerpo de impacto (2) de baja masa, para medir la aceleracion que sufre dicho cuerpo en el dominio temporal al golpear un objeto (1). Los valores registrados durante el lapso del impacto permiten derivar las propiedades del objeto (1) sometido a analisis.
Como se ha mencionado previamente, en otra realization preferente de la invencion se puede utilizar un microfono como transductor (8). Esta realizacion de la invencion es especialmente ventajosa en aplicaciones donde existe un nivel de ruido ambiente bajo o
controlado. El microfono se puede instalar en un lugar proximo a la zona donde el cuerpo de impacto (2) incide en el objeto (1) cuyas propiedades desean medirse.
En otras realizaciones de la invencion, es posible combinar un acelerometro y un 5 microfono en el transductor (8), lo que proporciona una mayor information en la recogida de datos y permite el uso del dispositivo bajo diferentes condiciones acusticas, aumentando asi su versatilidad.
Con relation al control del dispositivo de la invencion, este puede ser realizado mediante 10 interruptores de paro-marcha y de medicion de datos. Asimismo, en lo que respecta a su alimentation electrica, el dispositivo puede comprender una o mas baterias o una conexion de cable a red electrica.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Dispositivo para la medida no destructiva de propiedades fisicas asociadas al estado de conservation de un objeto (1), caracterizado por que comprende:
    - un cuerpo de impacto (2) configurado para trazar una trayectoria de impacto sobre el objeto (1) sometido a medida;
    - un medio de sujecion (3) que configura la trayectoria del cuerpo de impacto (2) sobre el objeto (1) sometido a medida;
    - un transductor (8) equipado con medios de conversion de senales mecanicas y/o acusticas en senales electricas, asociadas al impacto del cuerpo de impacto (2) sobre el objeto (1); y
    - un microcontrolador (9) para el registro y el proceso de las senales electricas generadas por el transductor (8).
  2. 2. - Dispositivo segun la reivindicacion anterior, donde el transductor (8) comprende un acelerometro.
  3. 3. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el transductor (8) comprende un microfono.
  4. 4. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de sujecion (3) comprende una varilla (4) conectada al cuerpo de impacto (2) y un rodamiento (5), configurados para permitir un movimiento pendular de dicho cuerpo de impacto (2), siguiendo una trayectoria de caida por gravedad.
  5. 5. - Dispositivo segun la reivindicacion anterior, donde el medio de sujecion (3) comprende, asimismo, un soporte (6) conectado con la varilla (4) y configurado para situarse sobre una superficie horizontal o vertical.
  6. 6. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde el medio de sujecion (3) comprende un cilindro (7) hueco para alojar el cuerpo de impacto (2) y guiar a este en una trayectoria de caida.
  7. 7. - Dispositivo segun la reivindicacion anterior, donde el cilindro (7) esta orientado definiendo una trayectoria del cuerpo de impacto (2) sustancialmente oblicua.
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  8. 8. - Dispositivo segun la reivindicacion 6, donde el cilindro (7) esta orientado definiendo una trayectoria del cuerpo de impacto (2) de ca^da libre, sustancialmente vertical.
  9. 9. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el cuerpo de impacto (2) comprende una esfera de rebote.
  10. 10. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el cuerpo de impacto (2) comprende un nucleo metalico y un recubrimiento plastico.
  11. 11. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el microcontrolador (9) esta incluido en el propio cuerpo de impacto (2), o bien esta situado en un punto alejado pero comunicado con dicho cuerpo (2), a traves de medios de transmision inalambrica o por cable.
  12. 12. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el microcontrolador (9) esta integrado en uno o mas ordenadores, configurados mediante software para la gestion y tratamiento de los datos de analisis recabados.
  13. 13. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el transductor (8) y el microcontrolador (9) estan comunicados a traves de una conexion de cable o de un medio de transmision inalambrico.
  14. 14. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que
    comprende un medio de control realizado mediante interruptores de paro-marcha e interruptores de medicion de datos.
  15. 15. - Dispositivo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que
    comprende un medio de alimentacion electrica mediante una o mas baterias, o mediante una conexion de cable a red electrica.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ES2699123A1 (es) * 2018-02-09 2019-02-07 Univ Castilla La Mancha Máquina de ensayo para determinar la altura de rebote de un balón y método
EP3517928B1 (en) * 2018-01-26 2023-11-29 Shimadzu Corporation Natural frequency measuring device and method of measuring a natural frequency of a system

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WO2019155106A1 (es) * 2018-02-09 2019-08-15 Universidad De Castilla La Mancha Máquina de ensayo para determinar la altura de rebote de un balón y método

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