ES2949539B2 - Metodo implementado por ordenador, producto de ordenador y sistema para medicion sin contacto de propiedades reologicas de un producto fluido derivado del cemento - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

MÉTODO IMPLEMENTADO POR ORDENADOR, PRODUCTO DE ORDENADOR Y

SISTEMA PARA MEDICIÓN SIN CONTACTO DE PROPIEDADES REOLÓGICAS DE UN

PRODUCTO FLUIDO DERIVADO DEL CEMENTO

Campo de la técnica

La presente invención concierne a un método implementado por ordenador, a un producto de ordenador y a un sistema para medición sin contacto de propiedades reológicas de un producto fluido derivado del cemento.

El producto fluido será un producto fluido derivado del cemento, es decir una mezcla cementosa antes de su fraguado, principalmente hormigones de todo tipo (normales, autocompactantes, blancos o coloreados, de fraguado acelerado o retardado, etc.) pero que también incluye morteros, rellenos fluidos, micro-hormigones, hormigones proyectados ("gunita”), etc.

Las propiedades reológicas son aquellas propiedades, propias de los materiales con capacidad de fluir, que determinan la relación entre los esfuerzos aplicados sobre dichos materiales y la deformación que sufren bajo dichos esfuerzos.

Las propiedades reológicas pueden incluir, entre otras, la fluidez, plasticidad, viscosidad y/o la viscoelasticidad del producto fluido. Las propiedades reológicas pueden incluir otros valores como por ejemplo un valor de asentamiento, como por ejemplo el obtenido mediante un ensayo de cono de Abrams habitualmente aplicado a productos fluidos derivados del cemento, que indica la trabajabilidad para el vertido en obra del producto fluido, que es una de las propiedades reológicas del producto fluido.

El método implementado por ordenador para medición sin contacto de propiedades reológicas de productos fluidos derivados del cemento, comprende:

realizar un primer análisis que obtiene la velocidad de unas palas de un tambor mezclador y detecta variación de la velocidad constitutivas de un primer parámetro;

realizar un segundo análisis que obtiene al menos una secuencia de imágenes de un producto fluido contenido en el tambor mezclador, identifica partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido en las diferentes imágenes, detecta variaciones de la velocidad y dirección de desplazamiento de las mismas constitutivas de un segundo parámetro;

realizar un tercer análisis que detecta una correlación entre cada primer y segundo parámetro y a partir del cual calcula al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido.

Estado de la técnica

Una de las prácticas más comunes en la industria del hormigón y otros derivados del cemento es la inspección y evaluación visual de los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido mientras se amasa en el tambor mezclador, típicamente dentro del camión hormigonera, esta evaluación estando basada enteramente en la experiencia y percepción del usuario. Dicho usuario procede entonces a añadir aditivos modificadores de las propiedades reológicas del producto fluido, como agua y/o aditivos químicos, para modificar las propiedades reológicas del producto fluido hasta llevarlas a un valor aceptable para su uso en obra.

Como resulta evidente, esta práctica es poco fiable y no permite la repetibilidad de dicha evaluación de un modo objetivo.

Además, según en qué etapa del proceso se realice dicha intervención, esta práctica facilita los abusos por parte de personal, especialmente el personal implicado en el transporte y/o vertido en obra, que habitualmente no tiene responsabilidad sobre la dosificación de materias primas ni sobre el resultado del producto final, ni registra estas acciones. Esto ocurre especialmente cuando el producto fluido se transporta en un tambor mezclador montado en un camión hormigonera y el conductor de dicho vehículo interviene en la composición del producto fluido durante el transporte.

En muchas ocasiones donde el tiempo de transporte y/o el de descarga del material son largos, y/o la temperatura ambiente es alta, y/o se utilizan cementos de alta resistencia inicial, entre otros, la reología del material cambia sustancialmente desde su confección en central hasta el momento de su uso en obra. Cuando los camiones hormigonera cuentan con un sistema de dosificación automática de agua y/o aditivos químicos que permiten ajustar la reología del material durante el transporte y la descarga del material, éstos se utilizan de forma puntual o mediante "goteo” (i.e. una dosificación pequeña y continua por un largo período de tiempo) para corregir estos cambios. La dosificación de agua y/o aditivo por goteo es, generalmente, una actuación "a ciegas” en la cual se ajusta el goteo en previsión de una pérdida de trabajabilidad estimada en función de las condiciones anteriormente mencionadas, por tanto, en numerosas ocasiones peca de excesos o defectos. El presente sistema mejora esta práctica dada la medición objetiva, constante y en tiempo real, de las propiedades reológicas del material, pudiendo actuar de forma proporcionada y oportuna a los cambios detectados.

Es también práctica habitual también el realizar pruebas empíricas al producto fluido una vez el vehículo ha llegado a la obra, típicamente con el ensayo del cono de Abrams, entre otras, pero en caso de detectarse unas propiedades reológicas inadecuadas se requiere tiempo para añadir aditivos al producto fluido y amasar durante el tiempo suficiente para lograr una mezcla homogénea, tiempo que se añade al tiempo del transporte y que puede resultar excesivo.

Se conoce también el documento US2017361492A1, que describe un camión hormigonera dotado de un tambor rotativo dotado de un sensor capaz de medir directamente al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido contenido dentro del tambor, y puede además incluir otros sensores para detectar la velocidad de giro del tambor, la velocidad y dirección del camión, parámetros atmosféricos, etc. Según este documento, los parámetros de propiedad reológica del producto fluido pueden ser utilizados para regular, por ejemplo, el giro del tambor. Sin embargo, la medición directa de las propiedades reológicas del producto fluido mediante sensores propuesta en este documento requiere de disponer dichos sensores en contacto directo con el producto fluido, lo que comporta una implementación costosa y elevados costes de limpieza y mantenimiento.

La presente invención resuelva los anteriores y otros problemas.

Breve descripción de la invención

La presente invención propone, de acuerdo con un primer aspecto, un método implementado por ordenador para medición sin contacto de propiedades reológicas de productos fluidos.

Se entiende que el producto fluido puede ser cualquier producto con capacidad de fluir, con mayor o menor viscosidad, preferiblemente un producto fluido derivado del cemento que contiene al menos una mezcla de cemento, agua y áridos en proporciones conocidas, antes del fraguado.

El método implementado por ordenador propuesto comprende:

obtener primeros datos relativos a una velocidad de desplazamiento de unas palas de un tambor mezclador a lo largo de al menos un período de tiempo;

obtener segundos datos relativos a un producto fluido contenido en el tambor mezclador a lo largo del al menos un período de tiempo;

De un modo no conocido se propone que los segundos datos sean al menos una secuencia de imágenes de al menos parte de una superficie superior expuesta de un producto fluido contenido en el tambor mezclador a lo largo del al menos un período de tiempo.

El método propone también calcular, mediante el análisis de los primeros datos y los segundos datos, al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido, dicho cálculo comprendiendo:

analizar los primeros datos, mediante un primer algoritmo, detectando variaciones en dicha velocidad de desplazamiento de las palas, cada variación detectada determinando un primer parámetro;

analizar los segundos datos, mediante un segundo algoritmo, identificando partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido en las diferentes imágenes de la citada al menos una secuencia de imágenes; rastreando una dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles identificados a lo largo del al menos un período de tiempo; y detectando variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles identificados a lo largo del al menos un período de tiempo, cada variación detectada determinando un segundo parámetro;

detectar, mediante un tercer algoritmo, una correlación entre cada primer parámetro y al menos uno de los segundos parámetros subsiguientes, , identificando cómo las variaciones en la velocidad de giro de las palas del tambor mezclador afectan a la variación en la velocidad y dirección de desplazamiento del producto fluido, estando dicho al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido calculado considerando las correlaciones detectadas.

Se entiende que la detección de la correlación es la detección, mediante comparación, de cómo el primer parámetro afecta al segundo parámetro, es decir cómo las variaciones en la velocidad de giro de las palas del tambor mezclador afectan a la variación en la velocidad y dirección de desplazamiento del producto fluido.

De acuerdo con lo anterior, el método propone primero determinar la velocidad de desplazamiento de las palas, encargadas del amasado del producto fluido, y detectar variaciones en dicha velocidad de desplazamiento de las palas mediante el primer algoritmo.

La velocidad de desplazamiento típicamente es una velocidad de giro, que podrá ser suministrada al procesador directamente por un accionador de las palas, podrá ser suministrada por un sensor asociado a dichas palas o a algún elemento cinemáticamente vinculado a dichas palas, o podrá ser deducida por el primer algoritmo a partir del análisis de al menos una secuencia de imágenes.

El método propone capturar la secuencia de imágenes del producto fluido, típicamente imágenes de al menos parte de una superficie superior expuesta del producto fluido contenido dentro del tambor mezclador, y suministrar dicha secuencia de imágenes al segundo algoritmo.

Normalmente, la secuencia de imágenes será obtenida por un dispositivo de adquisición de imágenes, como por ejemplo una o varias cámaras de vídeo, y/o de infrarrojos, y/o al menos un sensor de detección y localización por láser (conocido como LIDAR por sus siglas en inglés). Se entiende que las mediciones de distancias tridimensionales obtenidas por el sensor de detección y localización por láser pueden ser representadas como una imagen tridimensional, por lo que dicho dispositivo puede ser considerado como un dispositivo de adquisición de imágenes.

El segundo análisis, efectuado por el segundo algoritmo, permite identificar y determinar la dirección y velocidad de desplazamiento de partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles existentes en el producto fluido en dicha secuencia de imágenes, e identificar variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles a lo largo del al menos un período de tiempo.

El desplazamiento de dichas partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles por la superficie del producto fluido permite conocer cómo fluye el producto fluido, cuando las palas lo están amasando, y también inmediatamente después de una variación de la velocidad de las palas. Esto resulta especialmente relevante inmediatamente después de detener dicho amasado, cuando la velocidad de las palas es cero.

Típicamente esto se consigue mediante algoritmos de reconocimiento visual que analizan las imágenes de la secuencia de imágenes.

El tercer análisis detecta la correlación existente entre las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas y las variaciones en la velocidad y dirección del desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles. Esta correlación proporciona información referente a las propiedades reológicas del producto fluido, a partir de la cual el tercer algoritmo puede determinar al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido.

Es decir, que analizando como las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas repercuten en la velocidad y dirección del desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido, permiten determinar los parámetros reológicos de dicho producto fluido.

De acuerdo con una realización preferida, el tercer algoritmo, para calcular el al menos un parámetro de propiedades reológicas del producto fluido, tiene en consideración para realizar dicho cálculo matrices de datos que almacenan y correlacionan los siguientes datos de ejemplos anteriores:

variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas;

variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido;

al menos un parámetro de propiedades reológicas de cada producto fluido.

Dicha consideración que hace el tercer algoritmo de dichas matrices de datos puede comprender, por ejemplo, acceder a las matrices de datos para localizar los ejemplos más próximos a las circunstancias detectadas en cada caso, obteniendo el al menos un parámetro de propiedades reológicas de dichos ejemplos más próximos, o para interpolar al menos un parámetro de propiedades reológicas de los parámetros de propiedades reológicas de los ejemplos más próximos localizados.

Alternativamente, dicha consideración puede realizarse mediante el entrenamiento del tercer algoritmo, que es un algoritmo de aprendizaje automático, de inteligencia artificial y/o de redes neuronales, mediante dichas matrices de datos, permitiendo al tercer algoritmo entrenado el cálculo del parámetro de propiedades reológicas sin necesidad de acceder en cada caso a las matrices de datos y permite extrapolar fuera del conjunto de datos de aprendizaje.

Se propone también que el tercer análisis comprenda además obtener la composición y cantidad del producto fluido analizado, y que las matrices de datos consideradas por el tercer algoritmo almacenen y correlacionen, además, para cada ejemplo anterior, información de la composición y cantidad del producto fluido.

Esto permitirá que el tercer algoritmo considere preferentemente aquellos datos de las matrices de datos que hacen referencia a productos fluidos con una composición y/o cantidad igual o similar a la composición y/o cantidad del producto fluido objeto del análisis, para obtener un parámetro de propiedad reológica más preciso.

De acuerdo con otra realización de la invención, el tercer análisis podrá incluir detectar y medir un desfase temporal existente entre un momento de inicio de cada primer parámetro y un momento de inicio de cada respectivo segundo parámetro subsiguiente y/o entre un momento de final de cada primer parámetro y un momento de final de cada respectivo segundo parámetro subsiguiente, y utilizar dicho desfase temporal en el cálculo del parámetro de propiedad reológica del producto fluido.

Es decir, que el tiempo que pasa desde que se inicia una variación en la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador hasta que dicha variación repercute en una variación en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido, proporciona información relevante que ayuda a determinar con precisión las propiedades reológicas del producto fluido.

De igual forma, que el tiempo que pasa desde que termina una variación en la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador hasta que termina la variación en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido provocada por la variación del desplazamiento de las palas, proporciona también información relevante que ayuda a determinar con precisión las propiedades reológicas del producto fluido.

El tercer análisis podrá incluir determinar la duración de la variación que determina cada primer parámetro, y la duración de la variación que determina de cada respectivo segundo parámetro subsiguiente, y utilizar dichas duraciones de las variaciones en el cálculo del parámetro de propiedad reológica del producto fluido.

Es decir, que la diferencia existente entre durante cuánto tiempo la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor está variando, y durante cuánto tiempo la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido está variando a consecuencia de la variación del desplazamiento de las palas, proporciona también información relevante que permite un mejor cálculo de las propiedades reológicas del producto fluido.

El segundo algoritmo podrá ser, por ejemplo, un algoritmo de reconocimiento visual. Existen muchas distintas estrategias conocidas por los expertos que permiten detectar e identificar partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles en imágenes por medio de algoritmos de reconocimiento visual.

Se propone también que la obtención de datos relativos a la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador comprenda que el primer algoritmo:

analice la citada al menos una secuencia de imágenes del producto fluido;

identifique bordes, aristas, juntas, líneas y/o manchas, de las palas, y/o del tambor mezclador cuando es un tambor rotativo en las diferentes imágenes de la citada al menos una secuencia de imágenes;

rastree una dirección y velocidad de desplazamiento de los bordes, aristas, juntas, líneas y/o manchas a lo largo del al menos un período de tiempo.

De acuerdo con lo anterior, los datos relativos a la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador son también deducidos a partir de un análisis automático, por parte del primer algoritmo, de al menos una secuencia de imágenes del producto fluido que muestren también partes de las palas y/o de las paredes interiores del tambor mezclador, permitiendo así detectar automáticamente, por ejemplo mediante un algoritmo de reconocimiento visual, bordes, aristas, juntas, líneas y/o manchas, de las palas, y/o del tambor mezclador. El seguimiento del desplazamiento de los elementos detectados, a lo largo de la secuencia de imágenes, permite determinar la dirección y velocidad de giro del tambor y de las palas, sin necesidad de sensores adicionales conectados al mezclador. Esto simplifica y abarata el sistema y le proporciona mayor robustez, al disponer de menos elementos susceptibles de fallo.

Alternativamente, la obtención de los datos relativos a la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador, se realiza a través de un dispositivo detector de giro del tambor mezclador.

Existen muchas posibles realizaciones de dicho sensor, por ejemplo, se puede fijar un imán sobre la pared del tambor y colocar un detector de efecto Hall que detecte cada revolución del tambor mezclador, o se puede incluir un sensor óptico enfocado hacia una superficie del tambor, detectando el desplazamiento de dicha superficie observando el paso de marcas, o irregularidades de dicha superficie. Otras realizaciones comprenden, por ejemplo, que el accionador del tambor mezclador, o en dispositivo de control que controla dicho accionador del tambor mezclador, actúe como dispositivo detector de giro del tambor mezclador proporcionando información relativa a dicho giro al procesador que implementa el primer algoritmo.

El primer algoritmo podrá analizar también, como parte de los datos relativos a la velocidad de desplazamiento de las palas del tambor mezclador, datos de aceleración horizontal y vertical del tambor mezclador, por ejemplo, proporcionados por un acelerómetro multiaxial. Según una realización preferida, el tambor mezclador estará integrado en un vehículo, como un camión hormigonera, donde se realiza el amasado del producto fluido durante el transporte. En dichos vehículos el tambor mezclador gira alrededor de un eje inclinado respecto a la horizontal, y está dotado de una embocadura estrecha concéntrica con el eje inclinado, quedando la mayor parte del volumen interior del tambor mezclador por debajo de dicha embocadura. El tambor mezclador incluye habitualmente unas palas, de forma helicoidal, también llamado de tomillo de Arquímedes, unidas a un intradós del tambor mezclador, que permite mejorar el amasado del producto fluido, y retenerlo dentro del tambor mezclador cuando gira en una dirección, o expulsarlo por la embocadura cuando gira en dirección contraria.

En el caso de que el tambor mezclador esté integrado en un vehículo, como el camión hormigonera antes descrito, el desplazamiento y las aceleraciones horizontales y verticales del camión repercutirán también en el movimiento del producto fluido en el interior del tambor. Por lo tanto, los datos de aceleración horizontal y vertical del tambor mezclador deberán ser también tenidos en cuenta para determinar los parámetros reológicos del producto fluido. Por ejemplo, dichos datos de aceleración pueden ser utilizados para determinar un período de tiempo durante el cual no se detectan aceleraciones horizontales ni verticales del tambor mezclador, y proceder entonces a ejecutar el primer y el segundo análisis durante al menos un período de tiempo carente de aceleraciones verticales y horizontales. De este modo, se evita que el desplazamiento del camión hormigonera afecte al cálculo de las propiedades reológicas.

El método propuesto podrá incluir, además, según otra realización, un cuarto análisis, realizado en un procesador de una unidad de computación que implementa un cuarto algoritmo, que comprende detectar cuando el parámetro de propiedad reológica está fuera de un rango de valores preestablecido, y generar, en respuesta a dicha detección, una señal de alarma.

Es decir, que cuando el cuarto algoritmo analiza el parámetro de propiedad reológica del producto fluido obtenido del cálculo, y determina si está dentro de un rango de valores preestablecidos, considerados como valores aceptables. En caso contrario el cuarto algoritmo genera una señal de alarma.

Dichos valores preestablecidos estarán almacenados, siendo accesibles al procesador, y podrán haber sido establecidos manualmente, o automáticamente, considerando por ejemplo la composición del producto fluido, o unos requisitos exigidos por el receptor del producto fluido.

Dicha señal de alarma podrá simplemente ser almacenada, o podrá ser transmitida a un usuario para que valore las actuaciones a emprender para corregir los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido.

El método propone además que, en respuesta a la señal de alarma, se pueda realizar un quinto análisis, en un procesador de una unidad de computación que implemente un quinto algoritmo. El quinto análisis comprendería:

obtener una información referente a la composición y cantidad del producto fluido;

calcular unos parámetros de propiedades reológicas modificados del producto fluido, considerando al menos la información referente a la composición y cantidad del producto fluido, el parámetro de propiedades reológicas del producto fluido calculado en el tercer análisis, y un aditivo corrector con una determinada composición y cantidad añadido al producto fluido, calculando la composición y cantidad del aditivo corrector para que el parámetro de propiedades reológicas modificados del producto fluido esté dentro del rango preestablecido.

Es decir, que el quinto algoritmo tiene acceso a la composición y cantidad del producto fluido contenido en el tambor mezclador, típicamente porque dicha información estará almacenada en un sitio accesible por el procesador, y el quinto algoritmo calcula cómo la incorporación de diferentes aditivos, en distintas cantidades, afectarán a los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido, considerando dicha información de la composición y la cantidad del producto fluido, permitiendo obtener un parámetro de propiedades reológicas modificado previsto del producto fluido. Esto permite que el quinto algoritmo determine qué aditivos, y en qué cantidades, permiten corregir los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido para que estén dentro del rango preestablecido.

El quinto algoritmo podrá realizar dicho cálculo de los aditivos, por ejemplo, mediante un cálculo iterativo de distintas alternativas y distintas cantidades de aditivos y/o de mezclas de aditivos, descartando aquellas alternativas y cantidades de aditivos que alejan el resultado final del resultado deseado, y calculando variaciones adicionales próximas a aquellos aditivos y cantidades que proporcionan resultados más próximos a los deseados hasta obtener un resultado óptimo.

Se entiende que, en el campo de los productos fluidos derivados del cemento, los aditivos pueden estar seleccionados entre: agua, plastificantes, superplastificantes, modificadores de viscosidad, aireantes, acelerante de fraguado, retardador de fraguado, etc.

Una vez determinada la composición y cantidad de un aditivo corrector que, añadido al producto fluido, se pronostique que producirá una modificación del parámetro de propiedades reológicas, calculado en el tercer análisis, hasta un parámetro corregido de propiedades reológicas situado dentro del rango de valores preestablecido, se puede proceder a comunicar dicha composición y cantidad de aditivos requeridos a un usuario para que incorpore manualmente dichos aditivos con la composición y cantidad calculada.

Alternativamente, el procesador podrá controlar unos actuadores asociados a unos depósitos de aditivos, permitiendo que el procesador proceda a realizar automáticamente dicha incorporación de aditivos al producto fluido con la composición y cantidad calculados.

Opcionalmente, se contempla que el quinto algoritmo tenga en consideración, para realizar dicha determinación de la composición y cantidad del aditivo corrector, matrices de datos que almacenan y correlacionan los siguientes datos de ejemplos anteriores:

composición y cantidad inicial de distintos productos fluidos;

al menos un parámetro de propiedades reológicas de cada una de dichas composiciones iniciales;

una composición y cantidad de un aditivo corrector añadido a cada uno de dichos distintos productos fluidos;

al menos un parámetro de propiedades reológicas de cada uno de dichos distintos productos fluidos tras la adición del aditivo corrector.

En tal caso, en vez de realizar un cálculo iterativo, que vaya calculando diferentes alternativas hasta hallar aquellas que mejores resultados proporcionan, sin tener ninguna referencia previa de cuáles son los aditivos que más probablemente proporcionarán la corrección deseada, el quinto algoritmo podrá tener en consideración una base de datos que contenga ejemplos de cómo se ven alterados los parámetros de propiedades reológicas de diferentes productos fluidos, con distintas composiciones y/o distintas cantidades, cuando se les incorporan distintos aditivos con diferentes composiciones y cantidades. Esta matriz de datos permitirá al quinto algoritmo determinar, en base a los ejemplos anteriores, cuáles son las composiciones y cantidades de aditivos que más probablemente proporcionarán el resultado deseado para el producto fluido actual, al analizar productos fluidos anteriores con composiciones similares y parámetros de propiedades reológicas iniciales y/o modificadas similares a los del producto fluido contenido en el tambor mezclador.

El quinto algoritmo podrá también utilizar la información obtenida de dicha base de datos como punto de partida para un cálculo iterativo como el antes descrito.

El método propuesto puede comprender, además, detectar, mediante el primer análisis, una detención de las palas del tambor mezclador, y realizar un sexto análisis, en un procesador de una unidad de computación que implementa un sexto algoritmo, que comprende: detectar variaciones en las propiedades ópticas y/o de tersura de la superficie del producto fluido en un período de la secuencia de imágenes inmediatamente posterior a la detención detectada, determinando un sexto parámetro; y

utilizar dicho sexto parámetro en el cálculo de propiedades reológicas del producto fluido.

De acuerdo con lo anterior, cuando las palas se detienen, el sexto algoritmo analiza que varías las propiedades ópticas y/o de tersura de la superficie del producto fluido durante un período inmediatamente posterior a dicha detención. Las propiedades ópticas pueden incluir el brillo, la reflectancia, la transparencia, el color u otros. Estas propiedades ópticas proporcionan también información relevante para determinar los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido. Por ejemplo, un incremento considerable del brillo de la superficie puede ser indicativo de una excesiva fluidez del producto fluido.

La tersura de la superficie del producto fluido, es decir la variación en la rugosidad de dicha superficie tras la detención del movimiento de las palas, también ofrece información relevante de los parámetros de propiedades reológicas del producto fluido. Por ejemplo, la desaparición completa o sustancial de las rugosidades de la superficie puede ser indicativo de una excesiva fluidez y de una decantación excesiva de los áridos.

La presente invención propone también, como parte del método, la obtención de una secuencia de imágenes del interior del tambor mezclador antes del llenado con el producto fluido y, mediante un análisis visual de dichas imágenes, detectar una cantidad de producto fluido remanente en el interior del tambor mezclador. Habitualmente el producto fluido remanente serán restos de agua de limpieza o restos de producto fluido de un lote anterior.

En ocasiones no es posible descargar todo el material que se ha enviado a obra y los camiones retornan a la central de carga con un volumen remanente. A partir de dicha detección se calcula una estimación de la cantidad de agua contenida en el tambor mezclador y, a continuación, se utiliza dicha estimación para formular y suministrar al tambor mezclador un producto fluido inicial que, incorporado al tambor mezclador y tras su amasado con el producto fluido remanente, proporcione el producto fluido con los parámetros de propiedades reológicas deseados.

Estimar el volumen del producto fluido remanente y añadir nuevo material, a veces recalificando el conjunto como material de una calidad diferente (normalmente más baja), permite aprovechar dicho producto fluido remanente. Para ello es importante conocer exactamente el volumen remanente y las adiciones de agua y/o aditivo realizadas en transporte y en obra, para lo cual el presente sistema puede ofrecer un dato mucho más preciso que las estimaciones visuales de los conductores.

De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención concierne a un sistema para medición sin contacto de propiedades reológicas de productos fluidos derivados del cemento que comprende:

un tambor mezclador dotado de una abertura de acceso y de palas en su interior;

al menos un dispositivo de adquisición de imágenes enfocado hacia el interior del tambor mezclador; y

al menos una unidad de computación que tiene al menos un procesador configurado para implementar el método antes descrito.

El tambor mezclador será, preferiblemente, un tambor rotativo alrededor de un eje inclinado, estando la abertura de acceso concéntrica con el eje inclinado, y siendo las palas unas palas helicoidales unidas a una cara interior del tambor rotativo, estando el tambor mezclador integrado en un camión.

El sistema podrá comprender, además, una interfaz, alojada en la cabina del camión, en comunicación con la citada al menos una unidad de computación para mostrar al menos algunos de los resultados de los cálculos realizados como parte del método descrito, y opcionalmente también imágenes obtenidas del interior del tambor mezclador.

Típicamente mostrará el parámetro de propiedades reológicas del producto fluido calculado, ya sea mediante un valor concreto, por ejemplo un valor equivalente al que se obtiene de un ensayo con cono de Abrams, medido en centímetros de asentamiento, o mediante una indicación dentro de una escala, por ejemplo, indicando simplemente si está dentro del rango preestablecido o si está un poco o muy por encima o un poco o muy por debajo de dicho rango preestablecido, por ejemplo, mediante un código de colores.

Otra información que puede proporcionarse a través de la interfaz es, por ejemplo, la composición y cantidad de aditivos calculados a añadir al producto fluido para corregir sus parámetros de propiedades reológicas.

Se propone también que al menos una parte de la citada al menos una unidad de computación sea una unidad externa al camión que esté en comunicación inalámbrica con el resto del sistema embarcado en dicho camión. Esto permite, por ejemplo, que los equipos informáticos más caros y sensibles estén en una ubicación segura, con un mejor mantenimiento y sin riesgo de recibir impactos.

El sistema podrá incluir, además, camiones adicionales con tambores mezcladores adicionales asociados a dispositivos de adquisición de imágenes adicionales, todo ello en comunicación inalámbrica con dicha al menos una parte de la citada al menos una unidad de computación externa al camión. Por lo tanto, esta al menos parte de una unidad de computación externa al camión podrá controlar simultáneamente el producto fluido de múltiples tambores mezcladores de diferentes camiones, resultando en una unidad de computación compartida.

El dispositivo de adquisición de imágenes estará preferiblemente situado fuera del tambor mezclador, enfrentado a la abertura de acceso. Dicho dispositivo de adquisición de imágenes será, preferiblemente, una o varias cámaras de video, una o varias cámaras de video infrarrojas y/o al menos un sensor de detección y localización por láser, también conocido como LIDAR por sus siglas en inglés, que permite obtener una lectura tridimensional de la geometría de un objeto, en este caso del interior del tambor rotativo y de la superficie superior del producto fluido.

Los dispositivos de adquisición de imágenes pueden montarse con estabilizadores para amortiguar vibraciones, movimientos y/o aceleraciones, mejorando la captura de las imágenes a procesar. También existe la posibilidad de realizar correcciones de este tipo por software. La presente invención concierne también, de acuerdo con un tercer aspecto, a un producto de ordenador que comprende instrucciones de código que, cuando se ejecutan en un dispositivo de computación, implementan el método antes descrito.

Otras características de la invención aparecerán en la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización.

Breve descripción de las figuras

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que:

la Fig. 1 muestra una vista esquemática en alzado lateral de un camión hormigonera dotado de un tambor mezclador y equipado con el sistema de acuerdo con una primera realización según la cual todos los componentes del sistema están embarcados en dicho camión y el método es completamente ejecutado a bordo de dicho camión;

la Fig. 2 muestra una vista esquemática en alzado lateral de una flota de camiones hormigonera, el sistema incluyendo una unidad de computación en una ubicación remota en comunicación inalámbrica con cada uno de los camiones de la flota de camiones hormigonera, uno de dichos camiones incluyendo un tambor mezclador y al menos un dispositivo de adquisición de imágenes, y cada uno de los restantes incluyendo un tambor mezclador adicional y al menos un dispositivo de adquisición de imágenes adicional;

las Figs. 3A, 3B y 3C muestran tres vistas esquemáticas de la secuencia de imágenes tomadas por el al menos un dispositivo de adquisición de imágenes del interior del tambor mezclador, donde se pueden ver partes de las palas y una superficie superior del producto fluido, y donde se han representado con rectángulos las distintas partículas, grupos de partículas y/o bordes del producto fluido, y los bordes, aristas, juntas, líneas y/o manchas, de las palas identificados respectivamente durante el segundo análisis y durante el primer análisis, y se han representado con flechas las direcciones de desplazamiento identificadas de los elementos detectados;

Descripción detallada de un ejemplo de realización

Las figuras adjuntas muestran ejemplos de realización con carácter ilustrativo no limitativo de la presente invención.

El sistema propuesto, según la realización mostrada en la Fig. 1, comprende un tambor mezclador (30), rotativo alrededor de un eje inclinado, embarcado en un camión hormigonera y dotado de unas palas (31) helicoidales unidas a su intradós y de una embocadura estrecha concéntrica con el eje inclinado y situada en la mitad superior del tambor mezclador (30).

Fuera del tambor mezclador (30), enfrentado a la embocadura y orientado hacia el interior hueco del tambor mezclador (30), se dispone al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20), habitualmente una o varias cámaras de vídeo, que pueden ser de visión normal y/o infrarroja, y que pueden estar complementadas mediante un sistema de medición por LIDAR que proporciona un mapa tridimensional del volumen del producto fluido en movimiento del interior, facilitando la detección de desniveles del producto fluido.

El sistema comprende también al menos una unidad de computación (10) dotada de al menos un procesador y conectada a dicho al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20) para la obtención de secuencias de imágenes del interior del tambor mezclador (30), como la mostrada en las Figs. 3A, 3B y 3C.

En esta secuencia de imágenes, proporcionada a modo de ejemplo, se han indicado con cuadrados aquellos elementos identificados, así como la dirección y velocidad de su desplazamiento indicado de modo esquemático mediante flechas. Los elementos identificados incluyen partículas y grupos de partículas de la superficie superiore del producto fluido, así como un borde frontal que, en las imágenes 3B y 3C desborda por encima de una pala y cae, convirtiéndose en un desnivel. En estas imágenes se ha identificado también una marca, en forma de línea, de unas de las palas, permitiendo así detectar automáticamente la velocidad y dirección de giro de las palas (31).

El posicionamiento del citado al menos un dispositivo de adquisición de imágenes difiere según el diseño particular de cada camión hormigonera, pero en general se sitúan en la zona cercana a la tolva de carga, de forma tal que tengan un ángulo de visión suficiente de al menos una porción de la superficie superior del producto fluido contenido en el tambor mezclador, preferiblemente una porción mayoritaria del mismo, considerando también diferentes niveles de llenado del tambor rotativo.

En algunas configuraciones pueden colocarse por encima de la tolva de carga, mientras que en otras pueden colocarse por debajo. Generalmente se intenta colocar estos equipos en un ángulo respecto al eje del tambor mezclador tal que se obtenga una buena visibilidad del interior a la vez que no estorben ni se vean afectados por las operaciones de carga del material y limpieza del tambor mezclador.

Dadas las características de las operaciones habituales de carga del material y limpieza posterior del camión (imprescindible tras cada carga), dicho al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20) se propone que esté fijado al resto del camión mediante un soporte desplazable entre una posición operativa, como la hasta ahora descrita, y una posición replegada en la que dicho al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20) queda apartado de la embocadura, facilitando las operaciones de carga, descarga y limpieza, protegiendo así dicho dispositivo.

Opcionalmente el desplazamiento de dicho al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20) podrá ser un desplazamiento automático, controlado por la unidad de computación (10), por ejemplo, cuando se requiera la obtención de imágenes para ejecutar el método propuesto.

Opcionalmente, se propone que en la cabina del camión se incluya una interfaz (11), normalmente una pantalla o una pantalla táctil, que suministre al conductor del camión información suministrada por el sistema, en particular los parámetros de las propiedades reológicas del producto fluido calculadas por el sistema, así como aditivos a añadir sugeridos, en caso de ser calculados. Opcionalmente dicha interfaz será una interfaz inalámbrica, dotada de una batería, que permita su uso en cualquier ubicación. En este caso se podrá utilizar un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil, u otro dispositivo equivalente, dotado de una aplicación informática específica, a modo de interfaz (11).

Esta interfaz (11) puede alertar ante desviaciones de características reológicas, velocidad de giro y número de revoluciones durante el transporte, actuaciones tomadas por el sistema o que debe autorizar el usuario, etc. Este elemento sirve también para obtener información sobre la evaluación visual de reología que realizan habitualmente los conductores y utilizar esta información para mejorar el entrenamiento de la inteligencia artificial. Existen mecanismos para fomentar la participación y precisión de estas evaluaciones, por ejemplo, técnicas de “gamification” donde se convierte la evaluación en una especie de juego competitivo entre distintos conductores para evaluar la precisión de sus evaluaciones.

Dado que los equipos ópticos tienen componentes delicados se prevé un mecanismo mecánico de protección que confine y proteja a los mismos durante las operaciones de carga del material y posterior limpieza del camión (posición replegada), y que pueda activarse de forma automática para permitir la medición en el momento oportuno.

El sistema es capaz de determinar, mediante análisis de la secuencia de imágenes obtenida del dispositivo de adquisición de imágenes (20), si la visión de la cámara y/o LIDAR se ha obstruido parcial o totalmente, si se ha perdido el enfoque, si el ángulo de visión es el correcto, etc.

Se pueden añadir elementos señalizadores al tambor mezclador, que no afectan a su operación habitual (e.g. una pequeña chapa con un código QR o un color y forma claramente destacables, etc.), que ayuden a determinar la correcta calibración tanto de calidad de imagen como de ángulo de enfoque de los elementos ópticos.

En caso de encontrar algún inconveniente y no ser capaz de corregirlo de forma autónoma, el sistema emite una alerta al personal pertinente indicando el problema y el ajuste necesario; una vez resuelto comprueba el correcto funcionamiento y nuevamente informa al personal involucrado que la actuación ha sido exitosa.

Adicionalmente el sistema puede contar con una fuente de luz, para la iluminación del interior del tambor mezclador (30) que se accione a conveniencia para mejorar la calidad de las imágenes obtenidas, facilitando así el análisis de las mismas. Esta fuente de luz puede ser blanca y/o de unas longitudes de onda particulares, ajustadas o ajustables automáticamente, que mejoren la captura de imágenes y su posterior procesamiento.

El sistema cuenta con una memoria que almacena las secuencias de imágenes obtenidas. El sistema puede incluir también una antena de comunicación inalámbrica para la transmisión de información a otros equipos remotos, a una interfaz (11) inalámbrica, o para recibir instrucciones de forma remota. Dicha antena inalámbrica podrá ser utilizada, por ejemplo, para comunicar al sistema información relevante del producto fluido cargado en el tambor mezclador (30), como por ejemplo su composición y cantidad de producto fluido, el rango preestablecido de propiedades reológicas aceptable, etc.

Opcionalmente la unidad de computación (10) y la interfaz (11) estarán integrados en un único dispositivo.

La unidad de computación (10) será preferiblemente un ordenador con capacidad suficiente para realizar ciertos análisis en tiempo real y sin necesidad de conectarse a un servidor central, ya que tiene grabados los modelos de inteligencia artificial a aplicar en cada caso (que pueden descargarse de forma automática en cada carga para la dosificación pertinente si no fuera posible almacenarlos todos en su memoria). Este tipo de ordenadores son de uso habitual y estándar en la industria, por ejemplo, Raspberry Pi, Arduino, y similares.

Podrá existir también una o más unidades de computación remotas, tipo servidor u ordenador central, que realizan el almacenamiento de todos los registros, archivos de vídeo, imágenes, etc., y que generan los modelos de análisis utilizados por el sistema embarcado en el camión en base a los algoritmos de aprendizaje de inteligencia artificial. Es decir que estos equipos remotos almacenarán datos históricos de ejemplos anteriores, que se utilizarán para los cálculos del método propuesto, o para la mejora de los algoritmos utilizados para dichos cálculos.

Estos equipos realizan todas las funciones que, por su capacidad, no pueden realizar los equipos embarcados en el camión, y aquellas que no son necesarias en tiempo real, como el almacenamiento de datos históricos (base de datos, etc.), generación y actualización de modelos de evaluación de inteligencia artificial, entre otros.

Opcionalmente se puede incluir un sistema de limpieza para las lentes y elementos ópticos, que puede accionarse de forma automática en caso de ser necesario, por ejemplo, una limpieza por agua y/o aire a presión, circuitos ya disponibles de forma estándar en todo camión hormigonera.

Opcionalmente se pueden incluir sensores que determinen la inclinación del camión, tanto en el eje longitudinal como transversal, para tener en cuenta esta información a la hora de evaluar la reología del material. También pueden incluirse sensores de aceleración horizontal y vertical del camión para tener en cuenta esta información a la hora de evaluar, o para descartar ciertos datos que se tomen durante aceleraciones considerables.

Opcionalmente, se pueden obtener imágenes y vídeos de los propios ensayos reológicos de control y aceptación, como por ejemplo el ensayo del cono de Abrams, para sumar esta información al conjunto de datos de entrenamiento y realizar así mediciones cuantitativas y cualitativas de mayor precisión y calidad. Para esto se prevé el uso de una cámara portátil, por ejemplo, integrada en la interfaz (11) inalámbrica, o a un pie, trípode, o brazo que la fije en una posición adecuada y reproducible (dentro de un margen de tolerancia), opcionalmente una placa o chapa para mejorar el contraste, y/o una fuente de luz. Esta cámara graba la realización de los distintos ensayos reológicos y puede obtener datos tanto cuantitativos como cualitativos del producto fluido, los cuales se incorporan constantemente a la matriz de datos que alimenta al modelo de aprendizaje y evaluación.

De acuerdo con otra realización mostrada en la Fig. 2, la citada al menos una unidad de computación (10), o al menos parte de la misma, es externa al camión, minimizando así los equipos embarcados en el camión, y dicha unidad de computación podrá a la vez controlar tambores mezcladores adicionales (30’), cada uno dotado de al menos un dispositivo de adquisición de imágenes adicional (20’), equivalentes al tambor mezclador (30) y al dispositivo de adquisición de imágenes (20) hasta ahora comentados.

De este modo, se minimizan los equipos embarcados en los camiones, y se pueden compartir recursos, permitiendo que una unidad de computación centralizada realice la mayoría de los cálculos para una pluralidad de camiones de una flota de camiones.

En cuanto al método propuesto, en las Figs. 3A, 3B y 3C se muestra una secuencia de imágenes del interior del tambor mezclador (30) obtenidas por un dispositivo de adquisición de imágenes (20), donde se puede ver como las palas (31) del tambor mezclador (30) han girado y se ha producido un desplazamiento de las partículas de la superficie del producto fluido.

En estas vistas se han representado, mediante rectángulos, las partículas, contornos, marcas, etc., detectados automáticamente por los algoritmos, y las flechas representan la dirección y velocidad de desplazamiento de dichos elementos detectados.

En estas figuras puede verse cómo el producto fluido desborda por el frontal de una de las palas (31), a medida que dicha pala (31) gira. La detección de dicho desborde, de la altura alcanzada por el producto fluido antes de desbordar, de la velocidad de caída, o de su contorno durante dicha caída es particularmente revelador de las propiedades reológicas del producto fluido.

Los productos fluidos de base cementicia, como por ejemplo el hormigón, se modelan generalmente como un fluido o plástico tipo Bingham, que posee una tensión umbral de corte mínima ("yield stress”) para producir un desplazamiento (habitualmente descrito en términos de una velocidad de corte o agitación "shear rate”). La relación entre la velocidad de corte/agitación y la tensión de corte ("shear stress”) necesaria a aplicar es conocida como viscosidad, que se deduce de la pendiente de la curva en un diagrama de shear rate/shear stress.

Debido a estas características reológicas la velocidad de agitación del producto fluido es un parámetro clave para la evaluación, es por esto que el sistema propuesto tiene la capacidad de evaluar la reología del producto fluido en cuestión a distintas velocidades de agitación, que puede ser incluso en reposo (velocidad cero), teniendo en cuenta así el efecto de las aceleraciones y deceleraciones del tambor mezclador para realizar y mejorar la evaluación. Los camiones hormigonera tienen siempre un control de velocidad de rotación sobre el que se puede actuar automáticamente si el equipo lo permite, o instruir al conductor a variar esta velocidad de forma manual para realizar la medición. Por esto, la unidad de computación del sistema propuesto podrá tener control directo sobre dicha velocidad de rotación de tambor mezclador, o podrá dar indicaciones al operario del tambor mezclador (típicamente el conductor del camión hormigonera) a través del interfaz (11) antes mencionado.

Durante la agitación o amasado el sistema evalúa el volumen de producto fluido contenido dentro del tambor mezclador y su movimiento, tanto de distintas partículas individuales, o grupos de partículas que pueden identificarse en superficie (evaluando posición, rotación, velocidad, dirección, aceleración, etc.) como de la propia superficie del conjunto del producto fluido, por ejemplo determinando la altura que alcanza el producto fluido por encima de las palas de amasado antes de caer, ángulos y pendientes que alcanza el producto fluido dentro del tambor mezclador, si durante la caída el producto fluido permanece unido o se divide en partes o "gotas” (también puede incluir el tamaño, forma, distribución, etc., de dichas gotas), si al caer se producen salpicaduras, entre otras.

La evaluación del producto fluido a baja velocidad y/o en reposo permite, y en especial en la transición entre estar en movimiento y estar en reposo, además de mejorar la evaluación cuantitativa, evaluar características cualitativas como la segregación (decantación de las partículas de mayor tamaño al fondo por diferencia de densidad y pérdida de cohesión), la exudación (aparición de líquido, generalmente de diferente color y/o con manchas, en la superficie, también puede ir acompañado por la formación de burbujas y/o espuma), entre otras, que no se pueden apreciar cuando el producto fluido está siendo amasado ya que estos efectos no ocurren mientras el producto fluido se agita.

Además de lo anteriormente mencionado, el presente sistema es capaz de determinar, también de forma visual y con el mismo equipo, la velocidad y el sentido de giro del tambor mezclador del camión hormigonera, y registrar el número de giros. Tanto la velocidad de giro durante el transporte como el número de revoluciones están habitualmente limitados (con máximos y mínimos) en las normativas aplicables.

Adicionalmente el sistema puede comprobar que se realice un amasado o “reamasado” correcto, entendido como un mínimo de tiempo y/o revoluciones del tambor mezclador a una velocidad mínima determinada, tras la adición de cualquier sustancia utilizada para modificar la reología del producto fluido, como por ejemplo agua y/o aditivos químicos.

Adicionalmente el sistema puede detectar la adición de agua, aditivos, y otros materiales que se realicen de forma autorizada o no, mediante el análisis de las imágenes obtenidas. Se puede almacenar el vídeo completo de todo el proceso de transporte y descarga para mejorar la trazabilidad del proceso, y con este fin cualquier obstrucción de la visión o desactivación del sistema también puede registrarse y señalarse como actividad sospechosa de manipulaciones no autorizadas, especialmente si al finalizar dicha interrupción se aprecia un cambio sensible en la reología del producto fluido.

Otra ventaja es que, ante adiciones conocidas de agua y/o aditivos, se puede evaluar “el antes y el después” de las mismas que, conociendo los datos de dosificación de materials primas, permite al personal versado en diseños de mezclas obtener curvas de dosificación de agua y/o aditivos y propiedades reológicas como la consistencia medida en el ensayo de cono de Abrams, una herramienta sumamente útil para el diseño de dosificaciones. El sistema puede registrar y confeccionar estas curvas y relaciones de forma automática a partir de datos recogidos de diversas fuentes.

El sistema puede detectar, además, variaciones reológicas que no se pueden explicar en base a la proporción de materias primas dosificadas, es decir cuando la carga y proporciones de materias primas componentes del producto fluido han sido correctas. Esto ocurre a menudo en la producción industrial y puede indicar que alguna de las materias primas ha variado en sus características, produciendo así un cambio en la reología del producto fluido, aunque se haya dosificado en similar proporción que en el pasado. También podría indicar un desajuste en la calibración de alguna de las básculas o sistemas de dosificación de la central de fabricación. Si bien el presente sistema no tiene como objetivo identificar las causas de estas variaciones, el simple hecho de detectarlas y notificar inmediatamente al personal pertinente aporta un gran valor y novedad.

El sistema puede detectar grumos o bolas secas dentro del producto fluido, que se producen habitualmente en ciertas condiciones de carga al no empaparse completamente el árido y el cemento con el agua, o bien porque el árido dosificado contenía ya estos grumos o aglomeraciones de partículas (generalmente por contaminación con arcillas). También puede detectar otros materiales anómalos si tienen un tamaño suficiente (por ejemplo, alrededor de más del doble del tamaño máximo de árido) como por ejemplo trozos de madera, plástico, etc., que suelen ser contaminación de los áridos y perjudican al producto y/o al vertido del mismo.

Otra ventaja del presente sistema es que permite conocer el volumen remanente de producto fluido en el camión a partir de la información de datos visuales del producto fluido en movimiento y/o en reposo en el interior del tambor mezclador, y/o de datos tridimensionales de la superficie del producto fluido en movimiento y/o en reposo obtenidos por LIDAR, y/o del número de revoluciones en el sentido de descarga y de carga. Este dato complementario es de alto valor para la práctica industrial, tanto para determinar consumos como devoluciones de producto fluido remanente, y/o la aplicación adicional de agua y/o aditivos en una proporción correcta si fuera necesaria una corrección reológica de una parte de la carga del camión, por ejemplo, por ser una descarga lenta y que dicha parte haya perdido trabajabilidad por el tiempo transcurrido.

También podría detectar un remanente de producto fluido y/o agua de lavado en el tambor mezclador en el momento previo a la carga, y avisar al personal pertinente. Es un problema habitual en la industria que los camiones, supuestamente vacíos, entren a cargar con agua remanente de limpieza o lavado en su interior, la cual altera la reología del producto fluido y produce problemas de calidad.

El sistema puede detectar daños y/o desgastes en el tambor mezclador y sus palas de amasado, por ejemplo, la pérdida de pletinas de sacrificio que se sueldan en el borde de las palas para que la abrasión que produce el producto fluido no las desgaste.

EJEMPLO 1

De acuerdo con un ejemplo particular, se coloca una única cámara de vídeo y se analiza el comportamiento en transporte de una carga completa de producto fluido (6 metros cúbicos) en un camión hormigonera, para un hormigón tipo HA25/B/20/IIa (uno de los tipos de hormigón armado más comunes en España) con la siguiente dosificación para un metro cúbico de hormigón:

• Cemento CEM II A-M (P-L) 42,5 R: 280 kg

• Arena silícea AF-0/4-M-S-L (4,34% humedad): 897 kg

• Árido grueso silíceo machacado AG-4/20-M-S (0,57% humedad): 950 kg

• Agua de red: 160 litros

• Aditivo plastificante Sikaplast 1003: 1.68 kg

• Aditivo superplastificante Sikament 3003: 2.52 kg

Se conocen ciertas propiedades de los materiales constituyentes, como por ejemplo la granulometría de la arena y el árido grueso, equivalente de arena, humedad, absorción de agua, etc., también características del cemento, aditivos químicos, y del agua de amasado. Se asegura de que el camión no contenga restos de agua de limpieza de la carga anterior, ni otros materiales extraños previamente a la carga.

En los ensayos en fresco de este hormigón se obtienen unos valores de:

• Asentamiento por cono de Abrams ("slump”): 6 cm

• Aire ocluido: 3,9%

• Densidad: 2259 kg/m3

• Resistividad eléctrica (resistivímetro manual de 4 puntas): 5 Ohm/m

• Apreciación visual: asentamiento normal, sin segregación ni exudación, proporciones correctas de finos y gruesos. Valores obtenidos en ensayos son normales para esta dosificación.

Tanto los datos de dosificación, características de las materias primas, como los de resultados de ensayos en fresco y apreciaciones visuales se alimentan al sistema de inteligencia artificial que correlaciona dicha información con lo observado por la cámara durante el amasado en el camión. En base a cierto número de resultados de ensayos y análisis de imágenes el sistema es capaz de ajustar los distintos pesos relativos de las redes neuronales para identificar las propiedades de las imágenes de tal forma de ser capaz de medir la reología, en este ejemplo expresada en centímetros de asentamiento por en el ensayo de cono de Abrams, con un grado suficiente de confianza.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Método implementado por ordenador para medición sin contacto de propiedades reológicas de productos fluidos derivados del cemento con áridos, en donde el método comprende:

obtener al menos una secuencia de imágenes de al menos parte de una superficie superior expuesta de un producto fluido contenido en un tambor mezclador (30) a lo largo del al menos un período de tiempo mediante al menos una cámara (20) enfocada hacia el interior del tambor mezclador (30);

determinar una velocidad de desplazamiento de unas palas (31) del tambor mezclador (30) a partir de datos proporcionados por un accionador de las palas, por un sensor asociado a las palas, o a partir del análisis de dicha al menos una secuencia de imágenes por parte de un primer algoritmo de reconocimiento visual, detectando variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas (31) visibles en dicha secuencia de imágenes a lo largo de al menos un período de tiempo; y

analizar la citada al menos una secuencia de imágenes identificando partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido en las diferentes imágenes de la citada al menos una secuencia de imágenes mediante un segundo algoritmo de reconocimiento visual, detectando la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles identificados a lo largo del al menos un período de tiempo; y detectando variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles identificados a lo largo del al menos un período de tiempo;

calcular un desfase temporal existente entre un momento de inicio y/o de final de cada variación en la velocidad de desplazamiento de las palas detectada y un momento de inicio y/o de final de una variación en la velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido detectada correlacionada con la variación en la velocidad de giro de las palas del tambor mezclador, mediante un algoritmo que compara las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas detectadas con las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles del producto fluido detectadas;

obtener matrices de datos de ejemplos anteriores que contienen al menos un parámetro de propiedades reológicas, de ensayos reológicos de control de cada ejemplo anterior, correlacionado con un desfase temporal entre las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas, y las subsiguientes variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles de la superficie del producto fluido calculado a partir de secuencias de imágenes de dichos ejemplos anteriores; y entrenar un tercer algoritmo, que es un algoritmo de aprendizaje automático, de inteligencia artificial y/o de redes neuronales mediante el procesado de dichas matrices de datos de ejemplos anteriores obteniendo un tercer algoritmo entrenado; y suministrar, al tercer algoritmo entrenado, el desfase temporal, las variaciones en la velocidad de desplazamiento de las palas, y las subsiguientes variaciones en la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles de la superficie del producto fluido obtenidas del segundo algoritmo; y calcular mediante el tercer algoritmo entrenado al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido a partir de los parámetros de propiedades reológicas de ejemplos anteriores; detectar, mediante un cuarto algoritmo, cuando el parámetro de propiedad reológica calculado por el tercer algoritmo entrenado está fuera de un rango de valores preestablecido y generar y transmitir a un usuario una señal de alarma en respuesta a dicha detección.

2. El método según reivindicación 1 en donde el tercer algoritmo está entrenado con matrices de datos de ejemplos anteriores que correlacionan también la composición y cantidad del producto fluido analizado.

3. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el primer algoritmo de reconocimiento visual identifica y rastrea la dirección y velocidad de desplazamiento de bordes, aristas, juntas, líneas y/o manchas, de las palas (31), y/o del tambor mezclador (30) cuando es un tambor rotativo, en las diferentes imágenes de la citada al menos una secuencia de imágenes a lo largo del al menos un período de tiempo.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el método comprende detectar una aceleración horizontal y vertical del tambor mezclador (30) y en donde citado al menos un período de tiempo en el que se determina la velocidad de desplazamiento de las palas (31) y la dirección y velocidad de desplazamiento de las partículas, grupos de partículas, contornos y/o desniveles de la superficie del producto fluido es un período de tiempo durante el cual no se detectan aceleraciones horizontales ni verticales del tambor mezclador (30).

5. Sistema para medición sin contacto de propiedades reológicas de productos fluidos derivados del cemento con áridos que comprende:

un tambor mezclador (30) dotado de una abertura de acceso y de palas (31) en su interior; al menos un dispositivo de adquisición de imágenes (20) enfocado hacia el interior del tambor mezclador (30) para la obtención de al menos una secuencia de imágenes; y al menos un primer dispositivo de adquisición de primeros datos relativos a una velocidad de desplazamiento de las palas (31);

al menos una unidad de computación (10) que tiene al menos un procesador configurado para analizar la citada al menos una secuencia de imágenes mediante un segundo algoritmo de reconocimiento visual, y para calcular al menos un parámetro de propiedad reológica del producto fluido según el método descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores mediante un tercer algoritmo entrenado, siendo dicho tercer algoritmo entrenado un algoritmo de aprendizaje automático, inteligencia artificial y/o redes neuronales, entrenado con matrices de datos de ejemplos anteriores según lo descrito en la reivindicación 1.

6. El sistema según reivindicación 5 en donde el tambor mezclador (30) es un tambor rotativo alrededor de un eje inclinado, estando la abertura de acceso concéntrica con el eje inclinado, y siendo las palas unas palas helicoidales unidas a una cara interior del tambor rotativo, estando el tambor mezclador (30) integrado en un camión.

7. El sistema según reivindicación 6 en donde el sistema comprende una interfaz (11), alojada en la cabina del camión, en comunicación con la citada al menos una unidad de computación (10) para mostrar al menos algunos de los resultados de los cálculos realizados por la citada al menos una unidad de computación (10).

8. El sistema según reivindicación 5, 6 o 7 en donde al menos parte de la citada al menos una unidad de computación (10) es una unidad externa al camión en comunicación inalámbrica con el resto del sistema.

9. El sistema según reivindicación 8 en donde el sistema comprende, además, camiones adicionales con tambores mezcladores adicionales (30’) asociados a dispositivos de adquisición de imágenes adicionales (20’).

10. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 anteriores en donde el dispositivo de adquisición de imágenes (20) está situado fuera del tambor mezclador (30), enfrentado a la abertura de acceso.

11. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 anteriores en donde el dispositivo de adquisición de imágenes (20) comprende una o varias cámaras de video, una o varias cámaras de infrarrojos y/o al menos un sensor de detección y localización por láser.