ES2841122B2 - EQUIPMENT FOR THE ANALYSIS OF THE VIBRATION SPECTRUM IN MATERIALS - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
EQUIPO PARA EL ANÁLISIS DEL ESPECTRO DE VIBRACIÓN EN MATERIALESEQUIPMENT FOR THE ANALYSIS OF THE VIBRATION SPECTRUM IN MATERIALS
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hoy en día existen diferentes métodos a nivel mundial que permiten escanear el contenido de un paquete sin necesidad de abrirlo, un ejemplo clásico es el escáner de un aeropuerto que permite escanear el contenido de una maleta. Sin embargo, la identificación de estos escáneres por su tecnología se realiza por imágenes, formas y colores y no realmente por el material que se encuentra dentro, lo cual limita su uso. Actualmente, es imposible diferenciar entre agua o alcohol etílico en un recipiente y eso puede ser muy peligroso, por esto, las normativas con líquidos y otros elementos debe ser fuerte para evitar un accidente aéreo. Además de esto, los precios asociados a estas tecnologías son altos, sus maquinarias robustas y poco flexibles respecto a su manejo. Lo mismo pasa con otros tipos de escáneres ya sean láseres de rayos x o ultrasonido como el que se usa en algunas inspecciones técnicas o en las mujeres embarazadas. Nowadays there are different methods worldwide that allow you to scan the contents of a package without opening it. A classic example is an airport scanner that allows you to scan the contents of a suitcase. However, the identification of these scanners by their technology is done by images, shapes and colors and not really by the material found inside, which limits their use. Currently, it is impossible to differentiate between water or ethyl alcohol in a container and that can be very dangerous, which is why regulations with liquids and other elements must be strong to avoid an airplane accident. In addition to this, the prices associated with these technologies are high, their machinery robust and not very flexible regarding its management. The same thing happens with other types of scanners, whether x-ray lasers or ultrasound, such as the one used in some technical inspections or in pregnant women.
Por todo lo anterior, algunas industrias han buscado por todos los medios conocer lo que hay dentro de un paquete sea grande o pequeño sin necesidad de abrirlo, con más precisión y con tecnologías más económicas, menos robustas y con mayor flexibilidad. Lo anterior, fue el primer eslabón en la idea que desencadenó el diseño y construcción del primer prototipo creado para el análisis de vibraciones en sistemas estáticos de la presente invención. For all of the above, some industries have sought by all means to know what is inside a package, whether large or small, without having to open it, with more precision and with cheaper, less robust and more flexible technologies. The above was the first link in the idea that triggered the design and construction of the first prototype created for the analysis of vibrations in static systems of the present invention.
De esta manera, la presente invención se refiere al escaneo de productos, sistemas o contenedores de una manera más rápida, no invasiva, económica y robusta utilizando el análisis de vibraciones propias de los materiales para poder realizar una clasificación o escaneo por material a diferencia de la detección de imagen, color o contorno como lo hacen otro tipo de escáneres. In this way, the present invention refers to the scanning of products, systems or containers in a faster, non-invasive, economical and robust way using the analysis of vibrations inherent to the materials to be able to perform a classification or scanning by material as opposed to detecting image, color or contour as other types of scanners do.
La presente invención por lo tanto se refiere a un escáner por vibraciones que incluye una base estática y una base amortiguada o caja vibrante dentro de la cual se pondrá el objeto a analizar. La base amortiguada o caja vibrante permitirá la utilización de un sistema dinámico de impulso que impactará la base amortiguada o caja vibrante produciendo una onda de vibración y como resultante un espectro que será captado por sensores del tipo acelerómetros. La base es amortiguada o caja vibrante gracias a resortes calculados a tensión para dar sujeción, pero a la vez permitir la libre oscilación. Las señales vibratorias son captadas a través de acelerómetros ubicados axial y radialmente a la base amortiguada o caja vibrante, los cuales permiten adquirir la señal en un equipo de cómputo para un posterior tratamiento, clasificarla, guardarla y compararla. The present invention therefore relates to a vibration scanner that includes a static base and a damped base or vibrating box inside which the object to be analyzed will be placed. The damped base or vibrating box will allow the use of a dynamic impulse system that will impact the damped base or vibrating box, producing a vibration wave and, as a result, a spectrum that will be captured by accelerometer-type sensors. The base is cushioned or vibrating box thanks to springs calculated under tension to provide support, but at the same time allow free oscillation. The vibrating signals are captured through accelerometers located axially and radially to the damped base or vibrating box, which allow the signal to be acquired in a computer equipment for subsequent processing, classification, storage and comparison.
La presente invención resulta ser fuente novedosa y práctica de información que se retroalimenta dentro del nuevo campo de aplicación de análisis de vibraciones, el cual actualmente, se encuentra dentro de utilizaciones en sistemas dinámicos o en movimiento, principalmente en el diagnóstico y seguimiento de fallos en sistemas rotativos, máquinas, motores, generadores, etc. La invención pretende desprenderse de estas áreas, con el fin de ejecutar un análisis estático a cualquier tipo de elemento, aprovechando la vibración y frecuencia natural específica que genera cada material de la naturaleza sin importar su estado sólido, líquido o incluso gaseoso. The present invention turns out to be a novel and practical source of information that is fed back within the new field of application of vibration analysis, which is currently found within uses in dynamic or moving systems, mainly in the diagnosis and monitoring of failures in rotating systems, machines, motors, generators, etc. The invention aims to get rid of these areas, in order to carry out a static analysis of any type of element, taking advantage of the vibration and specific natural frequency generated by each material in nature regardless of its solid, liquid or even gaseous state.
ANTECEDENTESBACKGROUND
La presente invención surgió a partir de la problemática planteada en el Proyecto Europeo de Aerogeneradores Offshore (Aerogenerador en mar) con la Empresa Acciona Energía, quienes estudiaron los análisis de vibraciones con el fin de llevar a cabo un mantenimiento predictivo a los aerogeneradores y una plataforma de seguimiento del estado de los mismos llamada "Condition monitoring” en inglés. Dicho análisis de vibraciones dio a conocer determinadas condiciones de los elementos en movimiento o cuyo comportamiento dinámico presentaba diferencias de acuerdo con: rodamientos, ejes, multiplicadora, carcasas y otros. The present invention arose from the problem raised in the European Offshore Wind Turbine Project (Offshore Wind Turbine) with the Acciona Energía Company, who studied vibration analyzes in order to carry out predictive maintenance on the wind turbines and a platform. monitoring of their status called "Condition monitoring" in English. Said vibration analysis revealed certain conditions of the moving elements or whose dynamic behavior presented differences according to: bearings, axles, multiplier, casings and others.
De esta manera, es posible identificar que la vibración que produce cualquier elemento rotativo y los diferentes picos de amplitud que aparecen en algunas frecuencias específicas de los espectros analizados, representan el estado o condición del elemento rotativo; y de acuerdo con el análisis mecánico. De acuerdo con lo anterior, se han determinado frecuencias específicas del estado de los elementos como por ejemplo, un defecto en una bola de un rodamiento, o la desalineación de un eje. In this way, it is possible to identify that the vibration produced by any rotating element and the different amplitude peaks that appear at some specific frequencies of the analyzed spectra, represent the state or condition of the rotating element; and according to the mechanical analysis. In accordance with the above, specific frequencies of the state of the elements have been determined, such as, for example, a defect in a ball of a bearing, or the misalignment of an axle.
El estado del arte comprende diferentes desarrollos que implican el análisis de materiales mediante vibración que se refieren a usos específicos tal como el documento de patente EP1324031A2 titulado "Ground anchorage testing system” el cual se refiere a un método para evaluar la integridad de anclajes al suelo, determinando la respuesta vibratoria de un impulso de carga emitido al material a probar y la generación de señales eléctricas que indican la respuesta; donde dicho sistema se emplea in situ y está específicamente diseñado para sistemas de anclaje que son difíciles de acceder y revisar de otra forma. Este desarrollo por lo tanto no solucionaba el problema de poder determinar remotamente mediante un sistema portable, el contenido de una caja basándose en un sistema de vibración mediante resortes. The state of the art includes different developments that involve the analysis of materials by vibration that refer to specific uses such as the patent document EP1324031A2 entitled "Ground anchorage testing system" which refers to a method to evaluate the integrity of ground anchors. , determining the vibration response of a load pulse emitted to the material to be tested and the generation of electrical signals that indicate the response; where said system is used in situ and is specifically designed for anchoring systems that are otherwise difficult to access and check; This development therefore did not solve the problem of being able to remotely determine, through a portable system, the contents of a box based on a spring-based vibration system.
Por otro lado, el documento de patente GB1082934A titulado "Apparatus for defect analysis and classification of workpieces” que se refiere a un aparato que comprende una unidad de detector que incluye un tipo conocido de sensor de defectos que funciona según el principio de corrientes parásitas que tiene una bobina de búsqueda que está conectada y determina la frecuencia de un oscilador, cuya salida se amplifica y se retroalimenta una tensión rectificada a través de un control de nivel y filtro que mantiene la amplitud de la constante de oscilación. On the other hand, the patent document GB1082934A entitled "Apparatus for defect analysis and classification of workpieces" which refers to an apparatus comprising a detector unit that includes a known type of defect sensor that operates according to the principle of eddy currents that It has a search coil that is connected and determines the frequency of an oscillator, the output of which is amplified and a rectified voltage is fed back through a level control and filter that maintains the amplitude of the oscillation constant.
Dicho sistema anterior ofrecía la posibilidad de obtener un espectro del estado de piezas para construcción analizadas junto a un material de referencia mediante su espectro de vibración, pero no constituye un sistema que permita la identificación de diferentes patrones de acuerdo con la caja y el sistema de vibración mecánica requerido. Said previous system offered the possibility of obtaining a spectrum of the state of construction parts analyzed together with a reference material through its vibration spectrum, but it does not constitute a system that allows the identification of different patterns according to the box and the construction system. mechanical vibration required.
Por su parte, el documento MX2011004811A titulado "Método y dispositivo para análisis por vibración y base de datos de muestra para el mismo y uso de una base de datos de la muestra” se refiere a un método y aparato para análisis de emisión acústica, y que produce vibraciones resultantes y evaluadas, en las que se somete a un espectro de vibración en varios momentos o continuamente y un análisis multivariable. For its part, document MX2011004811A entitled "Method and device for vibration analysis and sample database therefor and use of a sample database" refers to a method and apparatus for acoustic emission analysis, and which produces resulting and evaluated vibrations, in which it is subjected to a vibration spectrum at various times or continuously and a multivariate analysis.
A pesar de tener una base conceptual similar, tales desarrollos presentan sistemas de gran complejidad y poca versatilidad para ser aplicables en diferentes usos como en la determinación de patrones que indiquen los componentes o tipos de materiales presentes en un contenedor cerrado. Despite having a similar conceptual basis, such developments present systems of great complexity and little versatility to be applicable in different uses such as in the determination of patterns that indicate the components or types of materials present in a closed container.
Tal problema de ingeniería fue abordado por los inventores del presente desarrollo al enfrentarse a la llegada de inmigrantes chinos en contenedores que provenían de ese país y la imposibilidad de abrir todos los contenedores al tiempo que llegaban en barcos debido al gran volumen de estos. El puerto y su departamento de ingeniería pensaron en soluciones como por ejemplo la visión artificial, sin embargo, esto implicaba abrir cada contenedor lo cual lo hacía inviable. El uso de escáneres de gran tamaño como los usados en los aeropuertos, es igualmente inviable por temas de logística, ubicación y costo. Such an engineering problem was addressed by the inventors of the present development when faced with the arrival of Chinese immigrants in containers coming from that country and the impossibility of opening all the containers at the time they arrived on ships due to their large volume. The port and its engineering department thought about solutions such as artificial vision, however, this involved opening each container which made it unfeasible. The use of large scanners, such as those used in airports, is equally unfeasible due to logistics, location and cost issues.
Por lo tanto, con el fin de solucionar dicho problema, los inventores propusieron la realización de un análisis de vibraciones utilizando equipos portátiles de sujeción a los contenedores y la utilización de grúas tipo pluma como elemento oscilador y un sistema que golpeará el contenedor para producir vibración así como la identificación de patrones de los componentes internos del contenedor. Therefore, in order to solve this problem, the inventors proposed carrying out a vibration analysis using portable equipment for securing containers and the use of boom-type cranes as an oscillating element and a system that will hit the container to produce vibration. as well as the identification of patterns of the internal components of the container.
La solución planteada tiene ventajas extraordinarias frente a otras como escáneres o cámaras. Frente a la primera los escáneres no son máquinas portátiles, su precio es demasiado alto como para tener una en cada centro de envío y recepción de paquetería o en el vehículo de transporte de paquetería, además normalmente son de gran tamaño y pueden ser lentos al entregar los resultados y existir elementos internos como placas de sistemas electrónicos que no dejan realizar una verificación precisa. Sin embargo, hay que dejar claro que son los sistemas más utilizados actualmente y utilizan una técnica no invasiva respecto al empaque. El tema de cámaras tiene un gran problema y es la técnica invasiva necesaria para la inserción de la cámara por más pequeña que sea, sin embargo, tienen otros inconvenientes como la visibilidad interna, la ubicación de los elementos por el espacio de maniobra interno, la empaquetadura interior (plástico, papel, tela, cartón, entre otros) que no permita ver el estado real del artículo o los artículos, algunas ventajas como la posible portabilidad, rapidez y tal vez bajo costo. Frente a estas dos grandes posibilidades de solución nuestra propuesta ofrece grandes ventajas como lo son el costo de cada aparato o máquina de verificación, la portabilidad tanto en oficinas de envío y recepción como en vehículos transportistas, la facilidad de manejo por cualquier tipo de operario con instrucciones básicas, la posibilidad de imprimir el espectro o los espectros en el envío para que el cliente los firme y los constate al final de la entrega, la fácil calibración de acuerdo al tamaño, tipo o manejo del paquete y finalmente la técnica no invasiva que le da al cliente la tranquilidad de que su paquete no ha sido manipulado ni violentado. The proposed solution has extraordinary advantages over others such as scanners or cameras. Regarding the first, scanners are not portable machines, their price is too high to have one in each parcel shipping and receiving center or in the parcel transport vehicle, in addition they are normally large in size and can be slow when delivering. the results and there are internal elements such as electronic system boards that do not allow a precise verification to be carried out. However, it must be made clear that they are the most used systems currently and use a non-invasive technique regarding packaging. The issue of cameras has a big problem and it is the invasive technique necessary for the insertion of the camera, no matter how small it may be, however, they have other drawbacks such as internal visibility, the location of the elements through the internal maneuvering space, the inner packaging (plastic, paper, fabric, cardboard, among others) that does not allow the real state of the item or items to be seen, some advantages such as possible portability, speed and perhaps low cost. Faced with these two great solution possibilities, our proposal offers great advantages such as the cost of each device or verification machine, portability both in shipping and receiving offices and in transport vehicles, ease of handling by any type of operator with basic instructions, the possibility of printing the spectrum or spectra in the shipment for the customer to sign and verify at the end of the delivery, the easy calibration according to the size, type or handling of the package and finally the non-invasive technique that It gives the customer peace of mind that their package has not been tampered with or tampered with.
Por todo lo anterior, a partir de 2016 los inventores han trabajando en la Universidad EAN elaborando un prototipo de este sistema de vibraciones con el apoyo de Colciencias, obteniendo resultados positivos y llevando a cabo de forma sorprendente la clasificación de diferentes tipos de materiales en su espectro de vibración para identificación de patrones como se describe a continuación. For all of the above, since 2016 the inventors have been working at the EAN University developing a prototype of this vibration system with the support of Colciencias, obtaining positive results and carrying out in a surprising way the classification of different types of materials in their vibration spectrum for pattern identification as described below.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La figura 1 identifica la metodología de extracción de la firma del análisis del espectro de vibración, denominado por los inventores como "Firma ViSPA” (Vibration Spectrum Analysis) de cualquier elemento a analizar. Figure 1 identifies the methodology for extracting the vibration spectrum analysis signature, called by the inventors as “ViSPA Signature” (Vibration Spectrum Analysis) of any element to be analyzed.
En forma general, y de acuerdo con las figuras 1 - 11 la metodología de utilización del prototipo para extraer la Firma ViSPA de productos o elementos y comparar su similitud se realiza así: In general terms, and according to Figures 1 - 11, the methodology for using the prototype to extract the ViSPA Signature of products or elements and compare their similarity is carried out as follows:
1. Ubicar el producto o elemento al que se quiere extraer la Firma ViSPA dentro de la caja vibrante o encima de la bandeja (2).1. Place the product or element from which you want to extract the ViSPA Signature inside the vibrating box or on top of the tray (2).
2. Iniciar la aplicación del software de extracción y guardado de la Firma ViSPA.2. Start the ViSPA Signature extraction and saving software application.
3. Iniciar ciclo de captura de firma por 3 veces con la pregunta: ¿Es la firma VISPA capturada n=3?3. Start signature capture cycle 3 times with the question: Is the VISPA signature captured n=3?
3.1. Impactar la caja vibrante con el sistema de percusión o actuador lineal eléctrico o pistilo (4a).3.1. Impact the vibrating box with the percussion system or electric linear actuator or piston (4a).
3.2. Capturar la señal de vibración en el software mediante los sensores de vibración o acelerómetros (5 y 6).3.2. Capture the vibration signal in the software using the vibration sensors or accelerometers (5 and 6).
3.3. Repetir los pasos 3 y 4 dos veces más con el fin de promediar los resultados. 4. Verificar las n firmas ViSPA y sus similitudes en la caracterización cuantitativa en frecuencia.3.3. Repeat steps 3 and 4 two more times in order to average the results. 4. Verify the n ViSPA signatures and their similarities in the quantitative characterization in frequency.
5. Guardar la firma ViSPA resultante del producto o elemento.5. Save the resulting ViSPA signature of the product or element.
La metodología para el proceso de verificar un producto específico mediante su firma ViSPA es realizada según los siguientes pasos: The methodology for the process of verifying a specific product through its ViSPA signature is carried out according to the following steps:
1. Realizar los pasos del 1 al 4 del procedimiento de extracción de firma.1. Perform steps 1 to 4 of the signature extraction procedure.
2. Comparar la firma ViSPA guardada frente a la base de datos de firmas ViSPA e identificar la que tenga una mayor similitud.2. Compare the saved ViSPA signature against the ViSPA signature database and identify the one with the greatest similarity.
3. Informar visualmente que producto o productos son similares, iguales o semejantes de acuerdo a la aplicación.3. Visually inform which product or products are similar, the same or similar according to the application.
Este sistema tipo escáner de productos basado en análisis de vibraciones estáticas se compone de unas características físico mecánicas mínimas relacionadas a continuación. Sin embargo, para algunas aplicaciones específicas el versado en la materia podrá realizar de acuerdo con la presente invención algunos cambios en los sistemas base como los que se verán posteriormente. This product scanner type system based on static vibration analysis is made up of the minimum physical-mechanical characteristics listed below. However, for some specific applications, those skilled in the art will be able to make some changes in the base systems in accordance with the present invention, such as those that will be seen later.
1. Una base estática (1) que se separa de la base amortiguada o caja vibrante (2) utilizando resortes (3) para evitar el paso de la vibración de la base amortiguada o caja vibrante (2) a la base estática (1). 1. A static base (1) that is separated from the damped base or vibrating box (2) using springs (3) to prevent the passage of vibration from the damped base or vibrating box (2) to the static base (1) .
2. Una base amortiguada o caja vibrante (2) que permite introducir o colocar elementos o productos a analizar y que permita transmitir la vibración a estos productos. 2. A cushioned base or vibrating box (2) that allows the introduction or placement of elements or products to be analyzed and that allows vibration to be transmitted to these products.
3. Un sistema de impacto o impulso de generación de vibración (4) a la base amortiguada o caja vibrante (2) y por lo tanto a los elementos introducidos en la misma. 3. An impact or impulse system to generate vibration (4) to the damped base or vibrating box (2) and therefore to the elements introduced therein.
4. Un sistema de sensorización basado en medidores de vibración o acelerómetros para captar el espectro de vibración producida (5 y 6). 4. A sensorization system based on vibration meters or accelerometers to capture the spectrum of vibration produced (5 and 6).
En una modalidad preferida, la base amortiguada o caja vibrante (2) puede ser fabricada en acero Cold Rolled para cumplir con el efecto de transmisor de vibración. In a preferred embodiment, the damped base or vibrating box (2) can be manufactured from Cold Rolled steel to fulfill the vibration transmitter effect.
En otra modalidad particular de la invención, (figura 2) el prototipo consta de una base estática (1) y una base amortiguada o caja vibrante (2) que permite la transmisión de vibraciones mecánicas a los elementos en estudio mediante un actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) que impactará la bandeja superior (2) y a la vez permite el acceso a las señales producidas por los objetos. Para esto, la base (2) cuenta con sujeciones robustas y a la vez flexibles (3) que permiten su vibración prolongada. In another particular embodiment of the invention, (figure 2) the prototype consists of a static base (1) and a damped base or vibrating box (2) that allows the transmission of mechanical vibrations to the elements under study by means of an electric linear actuator or pistil (4a) that will impact the upper tray (2) and at the same time allows access to the signals produced by the objects. For this, the base (2) has robust and at the same time flexible fastenings (3) that allow prolonged vibration.
En otra modalidad más preferida de la invención existen dos cajas como se observa en la figura 4 y 5, una (2) contenida dentro de la otra (1), unidas por resortes (3) logrando así una vibración de la caja vibrante tomando la exterior como sistema de referencia. La caja vibrante (2) interna que se observa en la figura 3 tiene agujeros roscados para el posicionamiento de sensores y la extracción de información de vibraciones axiales (5) y radiales (6). La separación entre ambas cajas está dada por los resortes (3) calculados a tensión y con la capacidad de transmitir la menor cantidad de vibración a la caja estática (1) y almacenar y distribuir la vibración en la caja vibrante. Así mismo, las figuras 3, 4 y 5 muestran la ubicación de los resortes (3) anteriores y posteriores y sensores del tipo acelerómetros axial (5) y radial (6). In another more preferred embodiment of the invention there are two boxes as seen in Figure 4 and 5, one (2) contained within the other (1), joined by springs (3) thus achieving a vibration of the vibrating box taking the exterior as a reference system. The internal vibrating box (2) seen in Figure 3 has threaded holes for positioning sensors and extracting information from axial (5) and radial (6) vibrations. The separation between both boxes is given by the springs (3) calculated under tension and with the capacity to transmit the smallest amount of vibration to the static box (1) and store and distribute the vibration in the vibrating box. Likewise, figures 3, 4 and 5 show the location of the front and rear springs (3) and axial (5) and radial (6) accelerometer type sensors.
También se debe tener en cuenta que la caja vibrante (2) debe ser percutida para conseguir su vibración, por lo tanto, la caja exterior (1) tiene abertura que permite el golpe de excitación a la caja vibrante (2). It should also be taken into account that the vibrating box (2) must be struck to achieve its vibration, therefore, the outer box (1) has an opening that allows the excitation blow to the vibrating box (2).
En otra modalidad preferida, el diseño cuenta con un paso para el cableado y una distancia entre cajas que permita el posicionamiento de los sensores, actuador lineal de impacto y cables. In another preferred embodiment, the design has a passage for wiring and a distance between boxes that allows the positioning of the sensors, linear impact actuator and cables.
En otra modalidad preferida de la invención el equipo o escáner de vibración comprende un sistema portátil de impulso (10) el cual se adhiere a un contenedor usando electroimanes (12). Dicho sistema portátil de impulso (10) se encargará de producir la vibración y se acoplará al contenedor cuando este izado, secundado por dos sistemas de sensorización (13 y 14). El sistema recibirá la señal para habilitar el actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) por radiofrecuencia y el sistema de sensado (13, 14) enviará la información del espectro también por radiofrecuencia. Este prototipo tiene una utilización industrial aplicado al sector transporte y en este caso específico al análisis de contenido interno de los contenedores. In another preferred embodiment of the invention, the vibration equipment or scanner comprises a portable impulse system (10) which adheres to a container using electromagnets (12). Said portable impulse system (10) will be responsible for producing the vibration and will be coupled to the container when it is raised, supported by two sensorization systems (13 and 14). The system will receive the signal to enable the electric linear actuator or piston (4a) by radio frequency and the sensing system (13, 14) will send the spectrum information also by radio frequency. This prototype has an industrial use applied to the transportation sector and in this specific case to the analysis of the internal content of containers.
A continuación, se muestran tres ejemplos de identificación de producto realizados dentro de las diferentes aplicaciones del prototipo: Below are three examples of product identification carried out within the different applications of the prototype:
EJEMPLOSEXAMPLES
1.Ejemplo 1.Control de calidad sobre bandas transportadoras para verificación del estado de alimentos u otros productos. 1.Example 1.Quality control on conveyor belts to verify the status of food or other products.
2.Ejemplo 2.Identificación de paquetería respecto al contenido interno. (Descrito anteriormente) 2.Example 2.Parcel identification regarding internal content. (Previously described)
3.Ejemplo 3.Sistema de identificación portátil y adaptable a contendedores para la identificación de productos internos. 3.Example 3.Portable identification system adaptable to containers for the identification of internal products.
A futuro se tiene en ideación y fase de diseño un sistema de identificación del estado del cuerpo humano y sus partes, esto con el fin de lograr identificar problemas o posibles enfermedades. In the future, a system for identifying the state of the human body and its parts is in the ideation and design phase, in order to identify problems or possible diseases.
EJEMPLO 1EXAMPLE 1
Control de CalidadQA
Este sistema de acuerdo con la figura 2 comprende dos bases: una base estática y una base amortiguada o caja vibrante. La base estática (1) utilizada es en sí misma es el actuador lineal de impacto. A este actuador se le llama shaker electrodinámico o base estática (1) y produce una frecuencia de vibración que se transfiere a una bandeja superior en acero Cold Rolled en este caso específico la bandeja es la base amortiguada o caja vibrante (2) dinámica. Esta bandeja está soportada por cuatro resortes (3). El shaker electrodinámico es activado por un actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) que impactará en la bandeja superior con un sistema de control para producir la frecuencia y amplitud deseada. El material colocado sobre la bandeja superior (2) recibirá toda la frecuencia de vibración inducida por el shaker y reaccionará imprimiendo a esta frecuencia su correspondiente disipación sobre el material a identificar. Esta disipación se medirá con sensores tipo acelerómetro axial (5) y radial (6) y permitirá identificar el estado del material a analizar. Este prototipo tiene una utilización industrial de control de calidad aplicado en gran medida al sector alimentos. This system according to Figure 2 comprises two bases: a static base and a damped base or vibrating box. The static base (1) used is itself the linear impact actuator. This actuator is called an electrodynamic shaker or static base (1) and produces a vibration frequency that is transferred to an upper Cold Rolled steel tray. In this specific case, the tray is the damped base or dynamic vibrating box (2). This tray is supported by four springs (3). The electrodynamic shaker is activated by an electric linear actuator or piston (4a) that will impact the upper tray with a control system to produce the desired frequency and amplitude. The material placed on the upper tray (2) will receive the entire vibration frequency induced by the shaker and will react by imprinting its corresponding dissipation on the material to be identified at this frequency. This dissipation will be measured with axial (5) and radial (6) accelerometer type sensors and will allow the state of the material to be analyzed to be identified. This prototype has an industrial use of quality control applied largely to the food sector.
La siguiente explicación de las partes hace referencia a la figura 2: The following explanation of the parts refers to Figure 2:
1. Shaker electrodinámico (base estática) 1. Electrodynamic shaker (static base)
2. Bandeja superior en acero Cold Rolled (base dinámica) 2. Upper tray in Cold Rolled steel (dynamic base)
3. Resortes a compresión (cuatro (4) resortes) 3. Compression springs (four (4) springs)
4a. Actuador lineal del shaker (pistilo que impactará en la bandeja superior) 4a. Shaker linear actuator (pistil that will impact the upper tray)
5. Sensor tipo acelerómetro (Axial) 5. Accelerometer type sensor (Axial)
6. Sensor tipo acelerómetro (Radial) 6. Accelerometer type sensor (Radial)
EJEMPLO 2.EXAMPLE 2.
identificación de Paquetería.Parcel identification.
Este sistema de acuerdo con las figuras 3, 4 y 5 sirve para colocar objetos dentro de la caja vibrante (2), los objetos no pueden superar el tamaño interno de esta caja. Luego de colocados se activa un actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) que golpea la caja produciendo vibración sobre la misma y transmitiéndosela al objeto a analizar. Los sensores acelerómetros (5 y 6) captan y envían a un computador esta señal para guardarla y luego poder compararla. Este prototipo tiene una utilización industrial en empresas de paquetería. This system according to figures 3, 4 and 5 serves to place objects inside the vibrating box (2), the objects cannot exceed the internal size of this box. After being placed, an electric linear actuator or piston (4a) is activated that hits the box, producing vibration on it and transmitting it to the object to be analyzed. The accelerometer sensors (5 and 6) capture and send this signal to a computer to save it and then compare it. This prototype has industrial use in parcel delivery companies.
Explicación partes.Parts explanation.
1. Caja soporte metálica en acero inoxidable1. Stainless steel metal support box
2. Caja vibrante en acero Coled Rolled2. Coled Rolled steel vibrating box
3. Resortes a tensión (cuatro (4) resortes superiores y cuatro (4) resortes inferiores) 4a. Actuador lineal eléctrico o pistilo (sistema de impacto por impulso)3. Tension springs (four (4) upper springs and four (4) lower springs) 4a. Electric linear actuator or piston (impulse impact system)
5. Sensor tipo acelerómetro (Axial)5. Accelerometer type sensor (Axial)
6. Sensor tipo acelerómetro (Radial)6. Accelerometer type sensor (Radial)
EJEMPLO 3.EXAMPLE 3.
Identificación en ContenedoresIdentification in Containers
Este sistema presenta un claro ejemplo de una de las características fundamentales de la invención que es la portabilidad. This system presents a clear example of one of the fundamental characteristics of the invention, which is portability.
De acuerdo con la figura 6 y 7 que muestran desde dos ángulos un contenedor que incluye el sistema portátil de impulso (10) en el cual la base amortiguada o caja vibrante será el mismo contenedor (1), el cual será objeto de análisis una vez este izado por la grúa móvil portuaria (no mostrada). According to Figure 6 and 7, which show from two angles a container that includes the portable impulse system (10) in which the cushioned base or vibrating box will be the same container (1), which will be the object of analysis once It is lifted by the mobile harbor crane (not shown).
El sistema de las figuras 8 y 9 que obedece al sistema portátil de impulso (10), se adhiere al contenedor usando electroimanes (12). Dicho sistema portátil de impulso (10) se encargará de producir la vibración y se acoplará al contenedor (2) cuando este izado, secundado por dos sistemas de sensorización, uno exactamente en la cara contraria al contenedor (dirección axial) (14) y otro en cualquiera de las otras caras disponibles del contenedor (dirección radial) (13). El sistema recibirá la señal para habilitar el actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) por radiofrecuencia y el sistema de sensado (13, 14) enviará la información del espectro también por radiofrecuencia. Este prototipo tiene una utilización industrial aplicado al sector transporte y en este caso específico al análisis de contenido interno de los contenedores. The system of figures 8 and 9, which obeys the portable impulse system (10), adheres to the container using electromagnets (12). Said portable impulse system (10) will be responsible for producing the vibration and will be coupled to the container (2) when it is raised, supported by two sensorization systems, one exactly on the opposite side of the container (axial direction) (14) and another on any of the other available faces of the container (radial direction) (13). The system will receive the signal to enable the electric linear actuator or piston (4a) by radio frequency and the sensing system (13, 14) will send the spectrum information also by radio frequency. This prototype has an industrial use applied to the transportation sector and in this specific case to the analysis of the internal content of containers.
En las figuras 8, 9 y 9a se detalla el sistema portátil de impulso (10) basado en una base plana con cuatro electroimanes de sujeción (12), un sistema de control basado en electrónica de potencia (21) controlado por radio frecuencia (20) y un actuador lineal eléctrico o pistilo (4a) para el sistema de impacto o impulso de generación de vibración (4). Figures 8, 9 and 9a detail the portable impulse system (10) based on a flat base with four holding electromagnets (12), a control system based on power electronics (21) controlled by radio frequency (20 ) and an electric linear actuator or piston (4a) for the impact or vibration generation impulse system (4).
Explicación de las partes Explanation of the parts
Sistema portátil de impulso, explicación partes. Portable impulse system, parts explanation.
4a. Actuador lineal eléctrico o pistilo (sistema de impacto por impulso)4a. Electric linear actuator or piston (impulse impact system)
8. Actuador lineal eléctrico (pistilo que impactará en el contenedor)8. Electric linear actuator (piston that will impact the container)
Placa planaflat plate
12. Electroimanes (cuatro electroimanes de sujeción)12. Electromagnets (four holding electromagnets)
20. Sistema de recepción por radiofrecuencia para control del actuador lineal eléctrico o pistilo20. Radio frequency reception system to control the electric linear actuator or piston
21. Sistema de control de potencia de electroimanes y actuador lineal eléctrico o pistilo21. Power control system of electromagnets and electric linear actuator or piston
Las figuras 10 y 11 detallan por su parte el sistema portátil de sensorización (13, 14) que comprende en una base plana con dos electroimanes de sujeción (12), un sistema de envío de espectro, control y monitorización por radiofrecuencia (23) y un sistema de sensorización basado en dos sensores del tipo acelerómetro (5). Figures 10 and 11 detail the portable sensorization system (13, 14) that comprises, on a flat base with two holding electromagnets (12), a spectrum sending, control and monitoring system by radio frequency (23) and a sensorization system based on two accelerometer-type sensors (5).
Explicación de las partesExplanation of the parts
23. Sistema de envío de espectro por radiofrecuencia23. Radio frequency spectrum delivery system
5. Sensor tipo acelerómetro5. Accelerometer type sensor
13, 14. Placa plana13, 14. Flat plate
12.Electroimanes (dos electroimanes de sujeción)12.Electromagnets (two holding electromagnets)
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1. Diagrama de flujo del proceso para generar la firma análisis del producto. Figura 2. Equipo o sistema de la invención para análisis de calidad de material. Figure 1. Flow diagram of the process to generate the product analysis signature. Figure 2. Equipment or system of the invention for material quality analysis.
Figura 3. Caja interna vibrante para identificación de paquetería. Figure 3. Vibrating internal box for package identification.
Figura 4. Equipo o sistema de la invención para análisis de paquetería incluyendo la caja externa e interna. Figure 4. Equipment or system of the invention for parcel analysis including the external and internal box.
Figura 5. Equipo o sistema de la invención para análisis de paquetería incluyendo la caja externa e interna vista frontal. Figure 5. Equipment or system of the invention for parcel analysis including the external and internal box, front view.
Figura 6. Equipo o sistema de la invención para identificación de contenedores. Figure 6. Equipment or system of the invention for container identification.
Figura 7. Equipo o sistema de la invención para identificación de contenedores vista trasera. Figure 7. Equipment or system of the invention for identification of rear view containers.
Figura 8. Sistema portátil de la invención, vista frontal. Figure 8. Portable system of the invention, front view.
Figura 9. Vista trasera del sistema portátil de la invención. Figure 9. Rear view of the portable system of the invention.
Figura 9a. Es un sistema de impulso de generación de vibración compuesto por: un actuador tipo electroimán, soportado sobre una base metálica adherida a la caja vibrante. Figure 9a. It is a vibration generation impulse system composed of: an electromagnet type actuator, supported on a metal base attached to the vibrating box.
Figura 10. Sistema de sensores del sistema portátil, vista frontal. Figure 10. Wearable system sensor system, front view.
Figura 11. Sistema de sensores del sistema portátil, vista trasera Figure 11. Wearable system sensor system, rear view
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