ES2935968T3 - Sistema de monitorización de un miembro de desgaste y procedimiento para monitorizar un miembro de desgaste - Google Patents

Abstract

1. Un sistema de monitoreo de miembros de desgaste para una herramienta de contacto con el suelo, incluyendo el sistema: un conjunto de medición que tiene: un dispositivo emisor configurado para emitir una señal de medición hacia un miembro de desgaste de la herramienta de contacto con el suelo; un dispositivo de detección configurado para detectar una señal de medición reflejada en respuesta a la señal de medición emitida hacia el elemento de desgaste; y un procesador configurado para: analizar la señal de medición reflejada con un modelo de referencia bidimensional; y determinar una condición del elemento de desgaste en base al análisis de la señal de medición reflejada con el modelo de referencia bidimensional. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de monitorización de un miembro de desgaste y procedimiento para monitorizar un miembro de desgaste Campo de la invención

La presente invención versa sobre un sistema de monitorización de un miembro de desgaste y un procedimiento de uso. En particular, la invención versa, sin limitación, sobre un sistema de monitorización de un miembro de desgaste y un procedimiento de uso para una herramienta de acoplamiento al suelo.

Antecedentes de la invención

No debe interpretarse que la referencia a la técnica antecedente en la presente memoria sea una admisión de que tal técnica constituye un conocimiento común general en Australia u otros lugares.

El desacoplamiento de miembros de desgaste, por ejemplo, de cucharas de excavadora durante su uso reduce la productividad y plantea otros problemas en un lugar de trabajo. A título de ejemplo, si se desacopla un miembro de desgaste de una cuchara de excavadora, el miembro de desgaste puede dañar otro equipo en un entorno minero cuando se procesa de forma inadvertida, por ejemplo, por una machacadora. Además, cavar con miembros de desgaste desacoplados es inherentemente menos eficaz.

Como un intento para evitar el desacoplamiento inesperado de miembros de desgaste, se emplean programas de mantenimiento preventivo en lugares de trabajo. También se han propuesto otras tecnologías para monitorizar y registrar la pérdida de miembros de desgaste. Sin embargo, estas tecnologías son normalmente complejas y no son aptas para todas las condiciones experimentadas, por ejemplo, en un entorno minero.

El documento US 2005/261799 A1 divulga un procedimiento y un aparato para detectar un cambio en una herramienta de trabajo con una porción de acoplamiento. Un sistema de control detecta un cambio en la relación entre la porción de acoplamiento de la herramienta de trabajo y al menos una de la herramienta de trabajo y otra porción de acoplamiento de la herramienta de trabajo. Si el cambio es mayor que un valor predeterminado, el sistema de control produce una señal de error.

El documento US 2015/149049 A1 divulga un proceso y una herramienta para monitorizar el estado, la salud, y el rendimiento de partes de desgaste usadas en equipo de movimiento de tierras. La herramienta tiene una línea clara de visión con las partes de desgaste durante su uso y puede integrarse con una cuchara o cuchilla en el equipo de movimiento de tierras.

El documento CN 104018545 A divulga un sistema de alarma y detección de diente de pala basado en un sensor de barrido láser, que comprende: un controlador PLC, un sensor de barrido láser conectado con un terminal de entrada de la señal del controlador PLC, y un terminal de salida de la señal del controlador PLC conectado con una alarma acústica y visual y una pantalla de medio de visualización montada en el voladizo de la pala.

Objeto de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de monitorización de un miembro de desgaste y un procedimiento de uso que supere o palíe uno o más de los problemas o desventajas descritos anteriormente, o que al menos proporcione una alternativa útil.

Otros objetos preferidos de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción.

Sumario de la invención

En una forma, aunque no necesariamente la única forma o la más generalizada, la invención versa sobre un sistema de monitorización de un miembro de desgaste para una herramienta de acoplamiento al suelo, incluyendo el sistema: un conjunto de medición que tiene:

un dispositivo emisor configurado para emitir una señal de medición hacia un miembro de desgaste de la herramienta de acoplamiento al suelo;

un dispositivo de detección configurado para detectar una señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste; y

un procesador configurado para:

analizar la señal reflejada de medición con un modelo de referencia bidimensional, incluyendo el modelo de referencia bidimensional una entrada de reflejo esperado; y

determinar una condición del miembro de desgaste en función del análisis de la señal reflejada de medición con el modelo de referencia bidimensional,

en el que la señal (110) de medición comprende una pluralidad de señales de medición en forma de una pluralidad de planos láser que se extienden en una dirección transversal entre sí.

Preferiblemente, el miembro de desgaste tiene la forma de un diente, un adaptador y/o una corona.

Preferiblemente, la señal de medición incluye luz.

Preferiblemente, la señal de medición incluye luz monocromática.

Preferiblemente, la señal de medición incluye luz pulsátil.

Preferiblemente, el dispositivo emisor está configurado para guiar la luz pulsátil tras su transmisión. Preferiblemente, la luz es guiada hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia arriba y/o hacia abajo.

Preferiblemente, el conjunto de medición contribuye a medir el tiempo de vuelo de una señal de luz dirigida hacia el miembro de desgaste.

Preferiblemente, el conjunto de medición comprende un sistema de medición y detección iluminado por láser (LIDAR, por sus siglas en inglés).

Preferiblemente, el conjunto de medición comprende un LIDAR sin escáner.

Preferiblemente, el conjunto de medición comprende un sistema LIDAR de estado sólido.

Preferiblemente, la señal de medición es generada desde un dispositivo láser. En una forma adicional, la señal de medición es generada desde un dispositivo de radar.

Preferiblemente, la señal de medición es un plano láser.

Preferiblemente, la señal de medición se extiende en una dirección que es sustancialmente perpendicular a una superficie del miembro de desgaste cuando el miembro de desgaste pasa a través de la señal de medición.

Preferiblemente, la señal de medición comprende una pluralidad de señales de medición.

Preferiblemente, la pluralidad de señales de medición tiene la forma de una pluralidad de planos láser.

Preferiblemente, la pluralidad de planos láser se extiende en una dirección transversal entre sí.

Preferiblemente, la pluralidad de planos láser está separada por un ángulo entre aproximadamente 0,5 grados y 3,0 grados.

Preferiblemente, la pluralidad de señales de medición se extiende en una dirección que es sustancialmente perpendicular a una superficie del miembro de desgaste cuando el miembro de desgaste pasa a través de la pluralidad de señales de medición.

Preferiblemente, el dispositivo de detección incluye un fotodetector.

Preferiblemente, la señal reflejada de medición es reflejada desde el miembro de desgaste.

Preferiblemente, la señal reflejada de medición es reflejada desde una pluralidad de miembros de desgaste.

Preferiblemente, la pluralidad de miembros de desgaste está dispuesta sustancialmente de forma simétrica en torno a un eje axial.

Preferiblemente, la señal reflejada de medición incluye una luz reflejada.

Preferiblemente, la señal reflejada de medición incluye una serie de puntos de luz a lo largo de un plano.

Preferiblemente, la señal reflejada de medición comprende una pluralidad de señales reflejadas de medición.

Preferiblemente, la pluralidad de señales reflejadas de medición tiene la forma de planos láser reflejados.

Preferiblemente, la pluralidad de señales reflejadas de medición incluye luces reflejadas.

Preferiblemente, las luces reflejadas forman una matriz de luces reflejadas.

Preferiblemente, las luces reflejadas son usadas para establecer una o más distancias a puntos.

Preferiblemente, las una o más distancias a puntos se extienden a lo largo de un plano.

Preferiblemente, las una o más distancias a puntos incluyen una distribución de puntos de luz en varias direcciones transversales.

Preferiblemente, una de las direcciones transversales es tomada respecto a la señal de medición y/o la señal reflejada de medición.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer un resultado de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer el resultado de tiempo de vuelo comparando la fase relativa de la señal reflejada de medición con la señal de medición.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer el resultado de tiempo de vuelo en función de una duración del tiempo que tarda la señal reflejada de medición desde el miembro de desgaste y de la velocidad de la luz.

Preferiblemente, el procesador está configurado para recuperar un tiempo desde cuando se dirige un impulso de luz hacia el miembro de desgaste, desde el dispositivo emisor, y se detecta la señal reflejada de medición por medio del dispositivo de detección.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer una o más distancias a puntos hasta el miembro de desgaste en función del resultado de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer una pluralidad de distancias a puntos hasta el miembro de desgaste en función de los resultados de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, el procesador está configurado para establecer distancias a puntos para píxeles en una imagen detectada por el dispositivo de detección.

Preferiblemente, la imagen es bidimensional.

Preferiblemente, se recupera la entrada de reflejo esperado a partir de una operación simétrica.

Preferiblemente, la operación simétrica incluye comparar las una o más distancias a puntos.

En una forma adicional, se recupera la entrada de reflejo esperado de una señal reflejada de medición anterior. Preferiblemente, se usa la señal reflejada de medición anterior para establecer las una o más distancias a puntos hasta el miembro de desgaste en función del o de los resultados de tiempo de vuelo.

En otra forma, se recupera la entrada de reflejo esperado de un modelo de reconocimiento de patrones.

Preferiblemente, el modelo de reconocimiento de patrones establece un patrón esperado asociado con el reflejo del miembro de desgaste.

Preferiblemente, el patrón esperado asociado con el reflejo del miembro de desgaste está basado en las una o más distancias a puntos hasta el miembro de desgaste.

Preferiblemente, se compara la entrada de reflejo esperado con la señal reflejada de medición para determinar una o más diferencias entre las mismas.

Preferiblemente, en respuesta a la determinación de que están ausentes de la señal reflejada de medición una o más diferencias en forma de la entrada de reflejo esperado o similar, se determina que el miembro de desgaste está en una condición desacoplada de la herramienta de acoplamiento al suelo.

Por ejemplo, la operación simétrica determina si la señal reflejada de medición, de la pluralidad de miembros de desgaste, es sustancialmente simétrica. En respuesta a que la operación simétrica determine que la señal reflejada de medición es no simétrica, se determina que uno de los miembros de desgaste de la pluralidad de miembros de desgaste está en la condición desacoplada.

Preferiblemente, en respuesta a la determinación de que están ausentes una o más diferencias en forma de una de la pluralidad de señales reflejadas de medición, se determina que la condición del miembro de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste.

Por ejemplo, si n señales de medición son dirigidas hacia el miembro de desgaste, el modelo de reconocimiento de patrones determinaría que se esperan n señales reflejadas de medición. En respuesta a recibir n-1 señales reflejadas de medición, se determina que la condición del miembro de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste.

Preferiblemente, el sistema incluye, además, una cámara. Preferiblemente, la cámara registra el trabajo relacionado con el miembro de desgaste. Preferiblemente, la cámara permite la reproducción para confirmar de forma visual cuándo se desacopla el miembro de desgaste.

Preferiblemente, el sistema incluye un modelo de identificación de vehículos. Preferiblemente, el modelo de identificación de vehículos incluye uno o más sensores para establecer la identificación de vehículos. Preferiblemente, el modelo de identificación de vehículos usa el procesador para llevar a cabo una operación de identificación de vehículos.

Preferiblemente, el modelo de identificación de vehículos permite la identificación de un vehículo asociado cuando se desacopla el miembro de desgaste. Es decir, el modelo de identificación de vehículos contribuye, preferiblemente, a determinar a qué vehículo puede haberse suministrado el miembro desacoplado de desgaste durante una operación de suministro.

Preferiblemente, el sistema incluye, además, una alarma. Preferiblemente, el procesador está en comunicación con la alarma, de forma que la alarma notifique a un usuario cuándo se desacopla el miembro de desgaste y/o el estado asociado de desgaste del miembro de desgaste está en un estado crítico de desgaste predeterminado.

Preferiblemente, el conjunto de medición está configurado para obtener datos digitales del terreno. Preferiblemente, los datos digitales del terreno son usados como parte de la cartografía digital del terreno.

Preferiblemente, el conjunto de medición está configurado para usarse junto con la cámara para obtener datos de fragmentación. Preferiblemente, los datos de fragmentación están relacionados con escombros asociados con la herramienta de acoplamiento al suelo. Preferiblemente, los datos de fragmentación están relacionados con el tamaño de los escombros.

Otro ejemplo versa sobre un sistema de monitorización de un miembro de desgaste para una herramienta de acoplamiento al suelo, incluyendo el sistema:

un conjunto de medición que tiene:

un dispositivo emisor configurado para emitir una señal de medición hacia un miembro de desgaste de la herramienta de acoplamiento al suelo;

un dispositivo de detección configurado para detectar una señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste; y

un procesador configurado para:

establecer un resultado de tiempo de vuelo en función de la señal reflejada de medición o la ausencia de la misma; analizar el resultado de tiempo de vuelo con un modelo de referencia; y

determinar una condición del miembro de desgaste en función del análisis de la señal reflejada de medición con el resultado de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, el modelo de referencia incluye una entrada de reflejo esperado.

Preferiblemente, la entrada de reflejo esperado comprende un resultado de tiempo de vuelo esperado.

Preferiblemente, en respuesta a que el resultado de tiempo de vuelo sea diferente al resultado de tiempo de vuelo esperado, se determina una condición asociada del miembro de desgaste.

Preferiblemente, el sistema de la presente memoria es como se describe.

En otra forma, la invención versa sobre un procedimiento para monitorizar un miembro de desgaste de una herramienta de acoplamiento al suelo, incluyendo el procedimiento las etapas de:

emitir una señal de medición hacia el miembro de desgaste;

detectar una señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste; analizar la señal reflejada de medición con un modelo de referencia bidimensional, incluyendo el modelo de referencia bidimensional una entrada de reflejo esperado; y

determinar una condición del miembro de desgaste en función del análisis de la señal reflejada de medición con el modelo de referencia bidimensional,

en el que la señal de medición comprende una pluralidad de señales de medición en forma de una pluralidad de planos láser que se extienden en una dirección transversal entre sí.

Preferiblemente, el miembro de desgaste tiene la forma de un diente, un adaptador y/o una corona. Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye emitir una pluralidad de señales de medición.

Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye generar un láser procedente de un dispositivo láser para formar la señal de medición.

Preferiblemente, la etapa de emitir la pluralidad de señales de medición hacia el miembro de desgaste incluye generar una pluralidad de láseres procedentes del dispositivo láser para formar la pluralidad de señales de medición.

Preferiblemente, el láser tiene la forma de un plano láser. En una forma adicional, el plano láser es dirigido a través de espejos para formar la pluralidad de la pluralidad de láseres. Preferiblemente, la pluralidad de láseres tiene cada uno la forma de planos láser.

Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye generar luz.

Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye generar luz pulsátil. Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye guiar la luz pulsátil. Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye mover el miembro de desgaste hasta un campo de visión de la señal de medición.

Preferiblemente, la etapa de emitir la señal de medición hacia el miembro de desgaste incluye emitir la señal de medición en una dirección que es sustancialmente perpendicular a una superficie del miembro de desgaste cuando el miembro de desgaste pasa a través de la señal de medición.

Preferiblemente, la etapa de detectar la señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste incluye detectar la señal reflejada de medición desde el miembro de desgaste.

Preferiblemente, la etapa de detectar la señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste incluye detectar la señal reflejada de medición desde una pluralidad de miembros de desgaste. Preferiblemente, la etapa de detectar la señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste incluye detectar una pluralidad de señales reflejadas de medición.

Preferiblemente, la pluralidad de señales reflejadas de medición tiene cada una la forma de una luz reflejada.

Preferiblemente, la pluralidad de señales reflejadas de medición tiene cada una la forma de un plano láser reflejado. Preferiblemente, la etapa de analizar la señal reflejada de medición con el modelo bidimensional incluye recuperar un resultado de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, establecer una o más distancias a puntos hasta el miembro de desgaste en función del resultado de tiempo de vuelo.

Preferiblemente, la etapa de recuperar la entrada de reflejo esperado incluye llevar a cabo una operación simétrica. Preferiblemente, la etapa de recuperar la entrada de reflejo esperado incluye recuperar una señal reflejada de medición anterior.

Preferiblemente, la etapa de recuperar la entrada de reflejo esperado incluye usar un modelo de reconocimiento de patrones. Preferiblemente, la etapa de usar el modelo de reconocimiento de patrones establece un patrón esperado asociado con el reflejo del miembro de desgaste.

Preferiblemente, la entrada de reflejo esperado incluye las una o más distancias a puntos.

Preferiblemente, la etapa de analizar la señal reflejada de medición con el modelo bidimensional incluye comparar la entrada de reflejo esperado con la señal reflejada de medición para determinar una o más diferencias entre las mismas. Preferiblemente, en respuesta a la determinación de que están ausentes de la señal reflejada de medición una o más diferencias en forma de la entrada de reflejo esperado o similar, se determina que el miembro de desgaste está en la condición desacoplada de la herramienta de acoplamiento al suelo.

Por ejemplo, la etapa de llevar a cabo la operación simétrica incluye determinar si la señal reflejada de medición, de la pluralidad de miembros de desgaste, es sustancialmente simétrica. En respuesta a que la operación simétrica determine que la señal reflejada de medición es no simétrica, se determina que uno de los miembros de desgaste de la pluralidad de miembros de desgaste está en la condición desacoplada.

Preferiblemente, en respuesta a la determinación de que están ausentes una o más diferencias en forma de una de la pluralidad de señales reflejadas de medición, se determina que la condición del miembro de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste.

Por ejemplo, la etapa de usar el modelo de reconocimiento de patrones incluye determinar que se esperan n señales reflejadas de medición si se dirigen n señales de medición hacia el miembro de desgaste. En respuesta a recibir n-1 señales reflejadas de medición, se determina que la condición del miembro de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, la etapa de registrar imágenes de trabajo relacionadas con el miembro de desgaste para confirmar de manera visual cuándo se desacopla el miembro de desgaste.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, la etapa de identificar un vehículo para contribuir a determinar a qué vehículo se puede haber suministrado el miembro desacoplado de desgaste durante una operación de suministro.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, la etapa de activar una alarma cuando se desacopla el miembro de desgaste y/o el estado asociado de desgaste del miembro de desgaste se encuentra en un estado crítico de desgaste predeterminado.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, obtener datos del terreno con la señal de medición y la señal reflejada de medición. Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, formar una cartografía digital del terreno con los datos del terreno.

Preferiblemente, el procedimiento incluye, además, obtener datos de fragmentación. Preferiblemente, los datos de fragmentación están relacionados con el tamaño de los escombros.

Otro ejemplo versa sobre un procedimiento para monitorizar un miembro de desgaste de una herramienta de acoplamiento al suelo, incluyendo el procedimiento las etapas de:

emitir una señal de medición hacia el miembro de desgaste;

detectar una señal reflejada de medición en respuesta a la señal de medición emitida hacia el miembro de desgaste; analizar la señal reflejada de medición para establecer un resultado de tiempo de vuelo; y

determinar una condición del miembro de desgaste en función del análisis de la señal reflejada de medición con el resultado de tiempo de vuelo.

Las características y ventajas adicionales de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.

Breve descripción de los dibujos

Solamente a título de ejemplo, se describirán realizaciones preferidas de la invención más completamente en lo que sigue con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la Figura 1 ilustra un sistema de monitorización de un miembro de desgaste para una herramienta de acoplamiento al suelo, según una realización de la invención;

la Figura 2 ilustra una señal de medición del sistema de monitorización de un miembro de desgaste para la herramienta de acoplamiento al suelo mostrada en la Figura 1, según una realización de la invención;

la Figura 3 ilustra una señal reflejada de medición del sistema de monitorización de un miembro de desgaste para la herramienta de acoplamiento al suelo mostrada en la Figura 1, según una realización de la invención; y

la Figura 4 ilustra un procedimiento para monitorizar un miembro de desgaste para una herramienta de acoplamiento al suelo con referencia a las Figuras 1 a 3, según una realización de la invención.

Descripción detallada de los dibujos

Se hace notar que, en la presente divulgación, el uso de un número de referencia seguido de una letra minúscula indica realizaciones alternativas de un elemento general identificado por el número de referencia. Por lo tanto, por ejemplo, una herramienta 20a de acoplamiento al suelo es similar, pero no idéntica, a una herramienta 20b de acoplamiento al suelo. Además, las referencias a un elemento identificado por el número se refieren a una o más realizaciones de ese elemento. Por lo tanto, por ejemplo, una referencia a una herramienta 20 de acoplamiento al suelo puede incluir tanto la herramienta 20a de acoplamiento al suelo como la herramienta 20b de acoplamiento al suelo.

La Figura 1 ilustra un sistema 10 de monitorización de un miembro de desgaste para una herramienta 20 de acoplamiento al suelo, según una realización de la invención.

La herramienta 20 de acoplamiento al suelo en la presente realización forma parte de una excavadora 2. Sin embargo, se apreciará que la herramienta 20 de acoplamiento al suelo puede formar parte, por ejemplo, de un cargador sobre ruedas neumáticas, una excavadora de tipo retroexcavadora, una excavadora de tipo pala, una pala electromecánica, una cuchara de arrastre o similares.

Como se muestra con mayor claridad en la Figura 2, una pluralidad de herramientas 20 de acoplamiento al suelo (indicadas como 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f) está ubicada a lo largo una cuchara de la excavadora 2. En la presente realización, las herramientas 20 de acoplamiento al suelo incluyen cada una un miembro 22 de desgaste (indicados como 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, respectivamente) en forma de un diente y un miembro adicional 24 de desgaste (indicado como 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, respectivamente) en forma de un adaptador. También se apreciará que, por ejemplo, otro miembro de desgaste en forma de coronas 26 o similares puede constituir parte de las herramientas 20 de acoplamiento al suelo a lo largo de la cuchara de la excavadora 2. Sin embargo, se dirigirá la atención hacia los miembros 22 de desgaste y miembros adicionales 24 de desgaste en la presente realización.

Los miembros 22 de desgaste (es decir, los dientes) están conectados de forma separable con el miembro adicional 24 de desgaste (es decir, los adaptadores). Los miembros adicionales 24 de desgaste están conectados cada uno de forma separable con una nariz que forma parte de la excavadora 2. Los miembros 22, 24 de desgaste están dispuestos sustancialmente de forma simétrica en torno al eje axial 4.

El sistema 10 de monitorización de un miembro de desgaste incluye un conjunto 100 de medición y un procesador 200. El conjunto 100 de medición comprende sistema de medición y detección iluminado por láser (LIDAR). En este sentido, el conjunto 100 de medición comprende un dispositivo emisor en forma de un dispositivo láser y un dispositivo de detección en forma de un fotodetector.

Sin embargo, en realizaciones adicionales puede usarse un conjunto 100 de medición que usa luz (pulsátil) para contribuir a establecer resultados de tiempo de vuelo. En particular, los resultados de tiempo de vuelo pueden establecerse comparando la fase de la señal de medición con la señal reflejada de medición. Alternativa o adicionalmente, los resultados de tiempo de vuelo pueden establecerse determinando una duración de tiempo entre la señal de medición y la señal reflejada de medición.

El dispositivo láser está configurado para generar una señal de medición en forma de una pluralidad de planos láser 110 (indicados como 110a, 110b, 110c, 110d) en la presente realización. Aunque, como se apreciará por lo que sigue, parte de la presente invención también puede llevarse a cabo con un plano láser. Los planos láser 110 se extienden en una dirección transversal entre sí. Es decir, los planos láser 110 en la presente realización están separados por un ángulo de aproximadamente 0,8 grados, pero pueden separarse más.

El conjunto 100 de medición está ubicado en un brazo de la excavadora 2, de forma que el dispositivo láser dirija la pluralidad de planos láser 110 hacia los miembros 22, 24 de desgaste. Es decir, según se mueve la cuchara de la excavadora 2 a través de los planos láser 110, normalmente durante una parte de un ciclo de suministro y vuelta a la excavación, los planos láser 110 serán reflejados de la pluralidad de miembros 22, 24 de desgaste. Preferiblemente, los planos láser 110 se extienden en una dirección que es sustancialmente perpendicular a una superficie de los miembros 22, 24 de desgaste cuando los miembros 22, 24 de desgaste pasan a través de los planos láser 110. Sin embargo, se apreciará que los planos láser 110 pueden extenderse en otras direcciones transversales con respecto a las superficies de los miembros 22, 24 de desgaste. En realizaciones adicionales, también se apreciará que la luz (pulsátil) puede dirigirse hacia los miembros 22, 24 de desgaste en la presente invención.

En respuesta a que se emitan los planos láser 110 hacia los miembros 22, 24 de desgaste, la Figura 3 ilustra una señal reflejada de medición que tiene una pluralidad de planos láser reflejados 112 (indicados como 112a, 112b, 112c, 112d), según una realización de la invención. En realizaciones adicionales, puede usarse una señal reflejada de medición que incluye una matriz de luz reflejada para llevar a cabo la presente invención.

Los planos láser reflejados 112 son detectados por el fotodetector del conjunto 100 de medición y son comunicados al procesador 200. De forma similar, en realizaciones adicionales, la matriz de luz reflejada puede comunicarse con el procesador 200. El procesador 200 se encuentra en comunicación inalámbrica con el conjunto 100 de medición pero, como apreciaría una persona experta en la técnica, el procesador 200 puede encontrarse en comunicación cableada con el conjunto 100 de medición.

El procesador 200 está ubicado en una cabina de la excavadora 2. El procesador 200 está configurado para analizar la señal reflejada de medición en forma de los planos láser reflejados 112 con un modelo de referencia bidimensional. En función del análisis de los planos láser reflejados 112 con el modelo de referencia bidimensional, se puede determinar una condición de los miembros 24, 26 de desgaste.

Con lo anterior en mente, también se podría apreciar que, en una realización adicional, el procesador 200 está configurado para analizar la señal reflejada de medición en forma de la matriz de luz reflejada para establecer los resultados de tiempo de vuelo. En función de estos resultados de tiempo de vuelo, el procesador 200 puede determinar, entonces, por ejemplo, una distancia por píxel para la imagen (es decir, luz) recibida por el dispositivo de detección. Esto, a su vez, crea una o más distancias a puntos hasta el miembro de desgaste que pueden ser procesadas por el siguiente modelo de referencia bidimensional.

El modelo de referencia bidimensional incluye una entrada de reflejo esperado. En la presente realización, la entrada de reflejo esperado puede recuperarse a partir de una operación simétrica, una señal reflejada de medición anterior y/o un modelo de reconocimiento de patrones.

En respuesta a la determinación de que están ausentes de la señal reflejada de medición, recuperada a partir de la operación simétrica, de la señal reflejada de medición anterior y/o del modelo de reconocimiento de patrones, una o más diferencias en forma del reflejo esperado o similar, el procesador 200 determina que el o los miembros 22, 24 de desgaste está en la condición desacoplada de la herramienta 20 de acoplamiento al suelo. Es decir, por ejemplo, si los planos láser reflejados 112b, 112c asociados con el miembro 22a de desgaste están ausentes, según se establece de la comparación con la señal reflejada de medición anterior, se determinaría que el miembro 22a de desgaste está desacoplado. De forma similar, si una o más de las distancias a puntos hasta el o los miembros 22, 24 de desgaste están ausentes, según se establece de la comparación con la señal reflejada de medición anterior, se determinaría que el miembro 22, 24 de desgaste está desacoplado.

Además, en respuesta a la determinación de que están ausentes una o más diferencias en forma de una de la pluralidad de señales reflejadas de medición obtenidas a partir de la operación simétrica, de la señal reflejada de medición anterior y/o del modelo de reconocimiento de patrones, se determina que la condición del o de los miembros 22, 24 de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste. Por ejemplo, si el plano láser reflejado 112b asociado con el miembro 22a de desgaste está ausente pero el plano láser 112c asociado con el miembro 22a de desgaste está presente, según se establece de la comparación con el modelo de reconocimiento de patrones, se determina que la condición del miembro 22a de desgaste se ha desgastado al menos más allá del plano láser 112b. Esto se explica de forma resumida adicionalmente en el siguiente procedimiento.

El sistema 10 de monitorización de un miembro de desgaste en la presente realización también incluye una cámara, un sistema de monitorización de vehículos y una alarma. La cámara está incorporada en el conjunto 100 de medición en la presente realización. La cámara registra el trabajo en forma de operaciones de excavación o similares relacionadas con los miembros 22, 24 de desgaste. Partiendo de esta base, la cámara permite la reproducción para confirmar de forma visual cuándo se desacopla el miembro 22, 24 de desgaste.

El módulo de identificación de vehículos incluye uno o más sensores para establecer la identificación de un vehículo. En el presente contexto, el módulo de identificación de vehículos normalmente establece la identidad de un camión en el que la excavadora está descargando o suministrando escombros. En este sentido, cuando se desacopla un miembro 22, 24 de desgaste, el módulo de identificación de vehículos contribuye a determinar a qué vehículo puede haberse suministrado el miembro desacoplado 22, 24 de desgaste durante una operación de suministro.

El procesador 200 está en comunicación con la alarma. En respuesta a una señal del procesador 200, la alarma notifica a un usuario cuando se desacopla el miembro 22, 24 de desgaste y/o el estado asociado de desgaste del miembro 22, 24 de desgaste se encuentra en un estado crítico de desgaste. Esto se explica de forma resumida adicionalmente a continuación.

El conjunto 100 de medición también está configurado para obtener datos digitales del terreno. Estos datos del terreno pueden usarse como parte de la cartografía digital del terreno. Además, el conjunto 100 de medición, junto con la cámara, puede usarse para obtener la fragmentación. Los datos de fragmentación están relacionados normalmente con el tamaño de los escombros (es decir, montones de tierra).

La Figura 4 ilustra un procedimiento 1000 para monitorizar un miembro 22, 24, 26 de desgaste de una herramienta 20 de acoplamiento al suelo, según una realización de la invención, con referencia a las Figuras 1 a 3.

En la etapa 1100, la excavadora 2 recoge una palada de escombros y eleva su cuchara para suministrarlos a un vehículo en forma de un camión.

En la etapa 1200, según eleva la excavadora 2 su cuchara, los miembros 22, 24 de desgaste pasan de forma transversal a través de la pluralidad de planos láser 110, que son emitidos del dispositivo láser. La pluralidad de planos láser 110 está dirigida hacia superficies del miembro 22, 24 de desgaste en una dirección sustancialmente perpendicular. Se apreciaría que las coronas 26, que también pueden monitorizarse, también pasan de forma transversal a través de la pluralidad de planos láser 110 pero la presente realización está dirigida hacia la monitorización de los miembros 22, 24 de desgaste. Además, en otras realizaciones que usan luz (pulsátil), se apreciaría que los miembros 22, 24, 26 de desgaste pasarán a través de la luz (pulsátil) cuando están en el campo de visión.

En la etapa 1300, el fotodetector detecta los planos láser reflejados 112, como se muestra en la Figura 3, en respuesta a que los planos láser 110 estén dirigidos hacia los miembros 22, 24 de desgaste. En realizaciones adicionales, el fotodetector puede detectar luz reflejada en respuesta a que los miembros 22, 24 de desgaste entren en el campo de visión de la luz (pulsátil) procedente del dispositivo emisor.

En la etapa 1400, el procesador 200 analiza los planos láser reflejados 112 con un modelo de referencia bidimensional. El modelo de referencia bidimensional incluye una entrada de reflejo esperado. En la presente realización, la entrada de reflejo esperado puede recuperarse a partir de una operación simétrica, una señal reflejada de medición anterior y/o un modelo de reconocimiento de patrones. Cada una de estas entradas de reflejo esperado puede usarse para determinar una condición del miembro de desgaste en la etapa 1500 y, por lo tanto, se explica de forma resumida a su vez a continuación.

En la etapa 1410a, cuando se recupera la entrada de reflejo esperado de la operación simétrica, el procesador 200 analiza los planos láser reflejados 112 para determinar si son simétricos en torno al eje axial 4. Por ejemplo, la operación simétrica determina si los planos láser reflejados 112a, en ambos lados del eje axial 4 (es decir, asociados con los miembros 22c, 22d de desgaste), son recibidos por el fotodetector. En realizaciones adicionales, se puede determinar si las distancias a puntos hasta los miembros 22, 24 de desgaste, en ambos lados del eje axial 4, son sustancialmente simétricas.

En la presente realización, dado que se devuelven los planos láser reflejados 112 en torno al eje axial 4, y son simétricos al mismo, en la Figura 3, se determina que los miembros 22, 24 de desgaste se encuentran en una condición adecuada en la etapa 1500. Sin embargo, en respuesta a que la operación simétrica determine que la señal reflejada de medición es no simétrica, se determina que los miembros relacionados 22, 24 de desgaste están en la condición desacoplada y/o en un estado asociado de desgaste en la etapa 1500.

Por ejemplo, si los láseres reflejados 112b, 112c relacionados con el miembro 22f de desgaste no tienen láseres reflejados correspondientes en el lado opuesto del eje axial 4, se puede determinar que el miembro 22a de desgaste está en la condición desacoplada en la etapa 1500. De forma similar, si el láser reflejado 112b relacionado con el miembro 22f no tiene un láser reflejado 112b en el lado opuesto del eje axial 4, se puede establecer que el miembro 22a de desgaste se ha desgastado más allá del plano láser reflejado 112b asociado con el mismo. Por lo tanto, se puede determinar que la condición del miembro 22a de desgaste se encuentra en este estado asociado de desgaste en la etapa 1500.

En la etapa 1410b, cuando se recupera la entrada de reflejo esperado de la señal reflejada de medición anterior, el procesador 200 analiza los planos láser reflejados 112 comparándolos con una señal reflejada de medición anterior que representa cuándo los miembros 22, 24 de desgaste se encuentran en una condición adecuada (es decir, ni desacoplados ni sustancialmente desgastados).

En la presente realización, dado que todos los planos láser reflejados 112 en la Figura 3 casarían sustancialmente con la señal reflejada anterior, dado que los miembros 22, 24 de desgaste en la Figura 3 no están desacoplados ni sustancialmente desgastados, se determina que los miembros 22, 24 de desgaste están en una condición adecuada en la etapa 1500.

Sin embargo, si los planos láser reflejados 112b, 112c no fueron recibidos desde el miembro 22a de desgaste, según se establece de la comparación con la señal reflejada anterior, se puede determinar que el miembro 22a de desgaste está en la condición desacoplada en la etapa 1500. De forma similar, si el plano láser reflejado 112b no fue recibido desde el miembro 22a de desgaste, se puede establecer de la comparación con la señal reflejada anterior que el miembro 22a de desgaste se ha desgastado más allá del plano láser reflejado 112b asociado con el mismo. Por lo tanto, puede determinarse que la condición del miembro 22a de desgaste se encuentra en este estado asociado de desgaste en la etapa 1500. Usar las distancias a puntos hasta los miembros 22, 24 de desgaste de forma similar también permite que el procesador 200 determine si el miembro 22, 24 de desgaste se encuentra desacoplado y/o desgastado hasta un estado particular.

En la etapa 1410c, cuando se recupera la entrada de reflejo esperado del modelo de reconocimiento de patrones, el procesador 200 analiza los planos láser reflejados 112 comparándolos con un patrón esperado asociado con el reflejo de los miembros 22, 24 de desgaste. En la presente realización, se establece el patrón esperado en función del número de planos láser 110 dirigidos hacia los miembros 22, 24 de desgaste, de la ubicación de los miembros 22, 24 de desgaste y del número esperado de los planos láser reflejados 112 que han de ser detectados por el fotodetector. En realizaciones adicionales, el patrón esperado puede establecerse, por ejemplo, por la distancia píxel a píxel de la imagen (es decir, luz) recibida por el dispositivo de detección respecto a los miembros 22, 24 de desgaste.

Respecto a la presente realización, se esperan tres planos láser reflejados 112b, 112c, 112d de los miembros 22a, 24a de desgaste. En consecuencia, dado que todos los planos láser reflejados 112 en la Figura 3 casarían sustancialmente con el patrón esperado, dado que los miembros 22, 24 de desgaste en la Figura 3 no están desacoplados ni sustancialmente desgastados, se determina que los miembros 22, 24 de desgaste se encuentran en una condición adecuada en la etapa 1500.

Sin embargo, si los planos láser reflejados 112b, 112c no fueron recibidos desde el miembro 22a de desgaste, según se establece de la comparación con el patrón esperado, se puede determinar que el miembro 22a de desgaste está en la condición desacoplada en la etapa 1500. De forma similar, si el plano láser reflejado 112b no fue recibido desde el miembro 22a de desgaste, se puede establecer del patrón esperado que el miembro 22a de desgaste se ha desgastado más allá del plano láser reflejado 112b asociado con el mismo. Por lo tanto, puede determinarse que la condición del miembro 22a de desgaste se encuentra en este estado asociado de desgaste en la etapa 1500.

Aunque se determina que los miembros 22, 24 de desgaste se encuentran en una condición adecuada en la presente realización, en el caso de que se determine que un miembro 22, 24 de desgaste se encuentra desacoplado o en un estado asociado de desgaste que se considera crítico (es decir, que probablemente falle y/o requiera sustitución), se activa una alarma para alertar a un usuario de la condición del miembro 22, 24 de desgaste en la etapa 1600a. Esta alarma puede comunicarse al usuario de forma visual o acústica.

De forma similar, en la etapa 1600a, en el caso de que se determine que un miembro 22, 24 de desgaste esté desacoplado, el módulo de identificación de vehículos contribuye a determinar a qué vehículo se puede haber suministrado el miembro desacoplado 22, 24 de desgaste durante una operación de suministro.

Además, en la etapa 1600c, en el caso de que se determine que un miembro 22, 24 de desgaste esté desacoplado, pueden usarse las imágenes registradas de la cámara para confirmar de forma visual cuándo se desacopla el miembro 22, 24 de desgaste.

El sistema 10 de monitorización de un miembro de desgaste y el procedimiento 1000 proporcionan una solución sencilla para detectar miembros perdidos 22, 24, 26 de desgaste. Esto aumenta la productividad, dado que cavar con miembros desacoplados de desgaste es inherentemente menos eficaz. Además, identificar cuándo se desacopla un miembro 22, 24, 26 de desgaste permite una recuperación rápida del miembro 22, 24, 26 de desgaste evitando otros problemas potenciales en un lugar de trabajo (por ejemplo, que un miembro de desgaste sea procesado por una machacadora).

El sistema 10 de monitorización de un miembro de desgaste y el procedimiento 1000 también permiten la monitorización del desgaste de los miembros 22, 24, 26 de desgaste. En consecuencia, como parte de un régimen de mantenimiento preventivo, los miembros 22, 24, 26 de desgaste pueden sustituirse cuando alcanzan un estado crítico de desgaste predeterminado para evitar un tiempo de inactividad no programado.

Además, los planos láser 110 son adecuados para aplicaciones de minería y similares. De forma similar, se apreciaría que el uso de luz (pulsátil) para establecer resultados de tiempo de vuelo en la presente invención es adecuado para aplicaciones de minería y similares y proporciona una opción adicional para determinar la condición de los miembros 22, 24, 26 de desgaste.

Adicionalmente, el sistema 10 y procedimiento asociado de uso pueden obtener datos digitales del terreno que forman parte de una cartografía digital del terreno. Además, los datos de fragmentación pueden obtenerse con el conjunto 100 de medición y la cámara. Esto añade versatilidad adicional al sistema 10 y al procedimiento asociado de uso.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (10) de monitorización de un miembro de desgaste para una herramienta (20) de acoplamiento al suelo, incluyendo el sistema:

un conjunto (100) de medición que tiene:

un dispositivo emisor configurado para emitir una señal (110) de medición hacia un miembro (22, 24) de desgaste de la herramienta (20) de acoplamiento al suelo;

un dispositivo de detección configurado para detectar una señal reflejada (112) de medición en respuesta a la señal (110) de medición emitida hacia el miembro (22, 24) de desgaste; y

un procesador (200) configurado para:

analizar la señal reflejada (112) de medición con un modelo de referencia bidimensional, incluyendo el modelo de referencia bidimensional una entrada de reflejo esperado; y

determinar una condición del miembro (22, 24) de desgaste en función del análisis de la señal reflejada (112) de medición con el modelo de referencia bidimensional,

comprendiendo la señal (110) de medición una pluralidad de señales de medición en forma de una pluralidad de planos láser que se extienden en una dirección transversal entre sí.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que la entrada de reflejo esperado es recuperada a partir de una operación simétrica.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que la entrada de reflejo esperado es recuperada a partir de una señal reflejada de medición anterior.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la entrada de reflejo esperado es recuperada de un modelo de reconocimiento de patrones que establece un patrón esperado asociado con el reflejo del miembro (22, 24) de desgaste.

5. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la entrada de reflejo esperado es comparada con la señal reflejada de medición para determinar una o más diferencias entre las mismas, y en el que en respuesta a la determinación de que están ausentes de la señal reflejada de medición las una o más diferencias en forma de la entrada de reflejo esperado o similar, se determina que el miembro (22, 24) de desgaste está en la condición desacoplada de la herramienta (20) de acoplamiento al suelo.

6. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la entrada de reflejo esperado es comparada con la señal reflejada (112) de medición para determinar una o más diferencias entre las mismas, y en el que la señal reflejada (112) de medición comprende una pluralidad de señales reflejadas de medición y, en respuesta a la determinación de que están ausentes las una o más diferencias en forma de una de la pluralidad de señales reflejadas de medición, se determina que la condición del miembro (22, 24) de desgaste se encuentra en un estado asociado de desgaste.

7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el conjunto de medición comprende un sistema de medición y detección iluminado por láser (LIDAR).

8. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que un módulo de identificación de vehículos incluye uno o más sensores para establecer la identificación de vehículos que permite la identificación de un vehículo asociado cuando se desacopla el miembro de desgaste.

9. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que para analizar la señal reflejada (112) de medición con el modelo de referencia bidimensional, el procesador (200) está configurado para establecer una o más distancias a puntos hasta el miembro (22, 24) de desgaste en función de uno o más resultados de tiempo de vuelo.

10. Un procedimiento para monitorizar un miembro (22, 24) de desgaste de una herramienta (20) de acoplamiento al suelo, incluyendo el procedimiento las etapas de:

emitir una señal (110) de medición hacia el miembro (22, 24) de desgaste;

detectar una señal reflejada (112) de medición en respuesta a la señal (110) de medición emitida hacia el miembro (22, 24) de desgaste;

analizar la señal reflejada (112) de medición con un modelo de referencia bidimensional, incluyendo el modelo de referencia bidimensional una entrada de reflejo esperado; y

determinar una condición del miembro (22, 24) de desgaste en función del análisis de la señal reflejada (112) de medición con el modelo de referencia bidimensional,

en el que la señal (110) de medición comprende una pluralidad de señales de medición en forma de una pluralidad de planos láser que se extienden en una dirección transversal entre sí.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el procedimiento incluye, además, una etapa de identificar un vehículo para contribuir a determinar a qué vehículo se ha suministrado el miembro desacoplado de desgaste durante una operación de suministro.

12. El sistema o procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la señal (110) de medición incluye luz pulsátil.