ES2947712T3 - Método de detección de caída, sistema y máquina correspondientes - Google Patents

Abstract

- obtener una medida del acelerómetro (100) de cada elemento de desgaste (1); - determinar una medida de posición rotacional (102) de cada elemento de desgaste (1) con respecto al eje de referencia (4) en base a su medida de acelerómetro (100); - determinar un valor medio de referencia (103) en base a todas las medidas de posición rotacional (102); - determinar un valor de desviación (104) de cada elemento de desgaste (1) en base a la desviación entre su medida de posición rotacional (102) con respecto al valor medio de referencia (103); - determinar que hay una caída de un elemento de desgaste (1) si su valor de desviación (104) supera un valor umbral (105); y - repetir los pasos de manera iterativa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de detección de caída, sistema y máquina correspondientes

Campo de la invención

La invención se sitúa en el campo de las máquinas de movimiento de tierras, por ejemplo excavadoras, provistas de unos elementos de desgaste reemplazables que entran en contacto con el terreno para tareas tales como las de excavación. En el ámbito de la técnica, estos elementos de desgaste se conocen también con el nombre de GET, ground engaging tools, por sus siglas en inglés. Comprenden elementos tales como:

- dientes: tienen la función de penetrar en el terreno y proteger la cuchilla de la pala de una excavadora; - portadientes: tienen la función de proteger la cuchilla y soportar los dientes;

- protectores frontales: tienen la función de proteger el labio en las zonas comprendidas entre los dientes y también cumplen la función de penetración, pero en menor medida que los dientes; y

- protectores laterales: protegen los laterales del cazo de una excavadora.

Más concretamente, la invención se refiere a un método de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste de entre una pluralidad de elementos de desgaste de una máquina de movimiento de tierras, en el que cada elemento de desgaste está provisto de un acelerómetro de tres ejes. Dicho acelerómetro estando formado como un único elemento o por varios acelerómetros individuales que, conjuntamente, son capaces de dar medidas respecto a tres ejes.

La invención también se refiere a un sistema de detección de caída que implementa el método anterior, así como a una máquina de movimiento de tierras provista con dicho sistema de detección de caída.

Estado de la técnica

En el sector de las máquinas de movimiento de tierras, debido a las duras condiciones de trabajo, en ocasiones se produce la caída de alguno de los elementos de desgaste que, además, suelen quedar mezclados con las tierras y rocas que se están moviendo por la máquina. Esto presenta diversos problemas, en primer lugar, la pérdida económica de reemplazar el elemento de desgaste. En segundo lugar, la máquina empieza a funcionar de forma menos eficiente porque ha perdido uno de los elementos de contacto con el terreno. Además, puede dañarse la parte de la máquina donde se fija el elemento de desgaste. Por estos motivos, en los casos actuales si el operario sospecha que puede haber caído un elemento de desgaste, debe parar la máquina cuanto antes para la revisión, lo que supone una pérdida de tiempo y productividad que repercute en una pérdida económica. Por otro lado, el elemento puede quedar mezclado con el terreno excavado y, si por ejemplo, se trata de una instalación de extracción de minerales que deben ser triturados, el elemento de desgaste entra en la trituradora y puede dañarla seriamente. Este punto es especialmente problemático a nivel de seguridad porque podría implicar que un operario deba acceder a la trituradora de forma manual para extraer el diente del interior de la misma. Generalmente, esto supone actuación directa del operario, con el consiguiente riesgo para su integridad física.

Por estos motivos, se han empezado a dotar las máquinas de movimiento de tierras de métodos y sistemas para la detección de caídas de los elementos de desgaste.

Algunos métodos conocidos se basan en incorporar un transmisor en cada elemento de desgaste, y uno o varios receptores que reciben las señales de dichos transmisores, normalmente por un enlace de radiofrecuencia. De esta forma, si el receptor pierde contacto con dicho transmisor se supone que el elemento de desgaste ha caído. Sin embargo, este tipo de soluciones presenta el inconveniente que, en los casos en los que el elemento de desgaste cae en un lugar cercano al receptor, puede suceder que no se pierda el contacto con el transmisor y, por lo tanto, no se detecte la caída. Esto es particularmente importante en el caso que la máquina de movimiento de tierras sea una excavadora provista de una pala y los elementos de desgaste sean los dientes de dicha pala. En este tipo de casos, si el elemento de desgaste cae dentro de la pala, es probable que no se detecte la caída hasta que se vacíe dicha pala. Si el vaciado se realiza en una trituradora, puede dañarse la misma debido a la presencia del elemento de desgaste caído.

Por estos motivos, se hace necesario proveer un método mejorado de detección de elementos de desgaste para máquinas de movimiento de tierra.

El documento WO2018095536 divulga un sistema para monitorizar una situación de unión de una herramienta de conexión a tierra (GET) en una máquina de procesamiento de minería, rocas o movimientos de tierras. El sistema comprende proporcionar a GET por lo menos un sensor de proximidad configurado para detectar una proximidad de GET con respecto a una región de montaje de maquinaria pesada en la cual se puede montar GET El sensor de proximidad está configurado para generar datos de proximidad que se transmiten desde GET a través de una vía de comunicación inalámbrica a un receptor situado lejos de GET con el receptor configurado para producir en tiempo real el estado de unión de GET. El presente sistema es ventajoso para identificar la separación o aflojamiento parcial de una GET para evitar una pérdida no deseada de GET y la contaminación de materia prima extraída o procesada.

El documento US2015284935A1 divulga un método para detectar la presencia de máquinas de trituración de piedra en máquinas de movimiento de tierras, en las que por lo menos una etiqueta RFID está dispuesta en la herramienta que ejecuta por lo menos una radiocomunicación periódica con un lector. La interrupción y/o la ausencia de la misma genera una señal de alarma como indicación de un mal funcionamiento o rotura de la herramienta.

El documento US201898590A1 divulga un producto y sistema para identificar y monitorizar una característica que incluye la pieza ID, la presencia, la condición, el uso y/o el rendimiento de los productos de conexión a tierra usados en diversos tipos de equipamiento de movimiento de tierras.

Descripción de la invención

La invención tiene como finalidad proporcionar un método de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste de entre una pluralidad de elementos de desgaste de una máquina de movimiento de tierras del tipo indicado al principio, que permita solventar los problemas expuestos anteriormente.

Otro objetivo de la invención es un sistema de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste de entre una pluralidad de elementos de desgaste de una máquina de movimiento de tierras, así como una máquina de movimiento de tierras provista de dicho sistema.

Esta finalidad se consigue mediante un método de detección de caída, del tipo indicado al principio, caracterizado por que se selecciona por lo menos un eje de referencia, y dicho método comprende los pasos siguientes cuando dicha máquina de movimiento de tierras se encuentra en un estado operativo:

a) para cada uno de dichos elementos de desgaste, obtener una medida de acelerómetro de dicho elemento de desgaste, proporcionada por dicho acelerómetro de tres ejes de dicho elemento de desgaste;

por cada uno de dichos por lo menos un eje de referencia:

b) para cada uno de dichos elementos de desgaste, determinar una medida de posición de rotación respecto a dicho eje de referencia de dicho elemento de desgaste, a partir de dicha medida de acelerómetro de dicho elemento de desgaste;

c) determinar un valor de referencia medio, a partir de dichas medidas de posición de rotación de cada uno de dichos elementos de desgaste;

d) para cada uno de dichos elementos de desgaste, determinar un valor de desviación de dicho elemento de desgaste, a partir de la desviación entre dicha medida de posición de rotación de dicho elemento de desgaste respecto a dicho valor de referencia medio;

e) para cada uno de dichos elementos de desgaste, determinar que existe una caída de dicho elemento de desgaste si dicho valor de desviación de dicho elemento de desgaste supera un valor umbral; y

f) repetir en iteraciones sucesivas los pasos (a) a (e).

En las máquinas de movimiento de tierras, habitualmente los elementos de desgaste que actúan simultáneamente se encuentran todos alineados, o presentando únicamente pequeñas variaciones de alineación. La alineación se garantiza, por ejemplo, mediante elementos de posicionamiento de tipo poka-yoke. Además, pueden utilizarse estrategias de calibración para compensar pequeñas variaciones en la alineación. Un ejemplo no exclusivo es en el caso de máquinas excavadoras provistas de palas de excavación, donde los elementos de desgaste van montados en el labio de dicha pala. Así, en el funcionamiento normal de la máquina de movimiento de tierras, cuando no hay ninguna caída de ningún elemento de desgaste, todos los elementos de desgaste que están actuando presentan el mismo movimiento simultáneo. En particular, para un eje de referencia seleccionado y para un momento determinado, todos los elementos de desgaste se encuentran en la misma posición de rotación respecto a dicho eje de referencia. En caso de que un elemento de desgaste se encuentre en una posición muy distinta al resto, esto puede ser un indicio de que dicho elemento de desgaste ha caído. De esta forma, el método descrito determina la posición de cada uno de los elementos de desgaste, y con las medidas de posición de todos ellos el método hace posible detectar la caída de uno (o incluso varios) de los elementos de desgaste por comparación con el resto, y no solo por datos aislados relativos a dicho elemento de desgaste.

Para la determinación de dichas medidas de posición de rotación se utilizan acelerómetros de tres ejes previstos en cada uno de dichos elementos de desgaste. En particular, los acelerómetros de tres ejes generalmente proporcionan los componentes de aceleración para cada uno de sus ejes X'Y'Z'. Dado que cada elemento de desgaste está provisto de un acelerómetro, al moverse dicho elemento de desgaste, su acelerómetro correspondiente proporciona unas medidas de aceleración respecto a cada uno de sus ejes X'Y'Z' en función del movimiento de dicho elemento de desgaste. El experto entenderá que dicha aceleración comprende además la acción de cualquier campo gravitatorio en el que se encuentre el acelerómetro, por lo que, incluso en los casos en los que el elemento de desgaste está quieto o en un movimiento rectilíneo a velocidad constante, dicho acelerómetro de tres ejes proporciona medidas de acuerdo con dicho campo gravitatorio. Así, dado que las máquinas de movimiento de tierras conocidas se utilizan normalmente en la superficie exterior de la Tierra, las medidas de acelerómetro siempre incluirán un factor de aceleración correspondiente a un vector vertical descendente en dirección al centro de la Tierra, con una aceleración aproximada de 9,8 m s 2 también expresado como 1 g. En particular, se ha comprobado que en algunos casos este es el factor principal para las operaciones habituales de las máquinas de movimiento de tierras, incluso cuando están funcionando, dado que las aceleraciones a las que dicha máquina somete a los elementos de desgaste son a menudo mucho menores en comparación a la atracción gravitatoria terrestre. De esta forma, se hace posible utilizar acelerómetros para determinar medidas de posición de rotación de los elementos de desgaste respecto a un sistema de coordenadas compuesto por dichos ejes de referencia seleccionados. En este documento dicha posición de rotación respecto a un eje también se denominará orientación respecto a un eje. A modo de ejemplo, suponiendo un sistema de coordenadas con ejes de referencia ortogonales X, Y y Z, en el que los ejes X e Y son paralelos al suelo, y el eje Z es vertical, los acelerómetros de tres ejes permiten obtener medidas de orientación respecto a los ejes X e Y En este caso, no es posible obtener medidas de posición de rotación respecto al eje Z mediante acelerómetros dado que para ese caso no se producen cambios en el valor de la fuerza de atracción gravitatoria. Para esta componente sería necesario el uso de otros dispositivos tales como giroscopios.

El experto entenderá que puede ser necesario realizar los cálculos oportunos para el cambio de coordenadas entre los ejes del acelerómetro y los ejes de referencia seleccionados. En este sentido, las medidas de acelerómetro pueden comprender distintos datos, medidas en bruto o previamente procesadas, por ejemplo, para transformar el sistema de coordenadas en caso de que el acelerómetro no esté alineado con los ejes de referencia seleccionados.

Para cada eje de referencia, a partir de dichas medidas de posición de rotación respecto de dicho eje de referencia, se realiza un promediado entre las posiciones de rotación de todos los elementos de desgaste y se determina que un elemento de desgaste ha caído en caso de que se desvíe de dicho promediado más allá de un umbral.

De esta forma, si uno de los elementos de desgaste presenta unas características de posición de rotación o movimiento que se alejan del resto de elementos de desgaste, puede ser una indicación que dicho elemento de desgaste se ha desprendido. A diferencia de la técnica conocida esta detección se produce incluso en el caso que el elemento caiga en un punto cercano a la máquina. Efectivamente, con el método descrito aquí no es necesaria la pérdida de conexión con el elemento de desgaste para determinar que éste ha caído. En general la detección de caída basada en una pérdida de conexión no es fiable. Es habitual que, por situaciones tales como las condiciones ambientales o el tipo de terreno que se están moviendo, se pierda la conexión, lo que causaría falsos positivos. Además, la detección por pérdida de conexión supone que la señal no debe ser de una potencia demasiado elevada, ya que de otro modo siempre se estaría recibiendo, incluso con el elemento caído. Esto hace necesario utilizar una potencia suficientemente baja como para que se pierda la conexión en el momento que el elemento se desprenda de la máquina. En comparación, la solución aquí indicada permite utilizar enlaces de radiofrecuencia que emitan a mayor potencia, lo que facilita la localización posterior de un elemento de desgaste caído.

Cabe destacar, que son conocidos los acelerómetros con función de detección de caída libre. Un experto podría verse inclinado a utilizar esta función para la detección de caídas. Sin embargo, el inconveniente de esta solución es que si el elemento de desgaste no cae realmente en caída libre, por ejemplo debido a un golpe o un rebote, esta función no sería capaz de detectar dicha caída. Además se podrían dar falsas detecciones si la velocidad de trabajo de la máquina fuese cercana a la de caída libre.

Es posible que el elemento caído quede en una orientación que no permita distinguirlo del resto en caso de realizar el método para un único eje de referencia. Por este motivo, en unas formas de realización preferente el método utiliza por lo menos dos ejes de referencia.

En relación con el valor de referencia medio descrito en el paso (c), el experto entenderá que pueden utilizarse distintas formulaciones para obtener valores representativos. A modo de ejemplos no excluyentes, puede comprender una media aritmética, ponderada, geométrica, armónica, cuadrática, mediana, o moda, entre otros, o incluso cálculos derivados de los anteriores y/o combinaciones de los mismos, siempre y cuando dicho valor de referencia medio pueda servir como indicación del estado general del sistema y usarse en la comparación posterior respecto cada elemento de desgaste. De la misma forma, el valor de desviación descrito en el paso (d) puede obtenerse por distintas formulaciones siempre que sean adecuadas para indicar una divergencia entre las medidas de cada elemento de desgaste respecto a dicho valor de referencia. A modo de ejemplo no excluyente puede ser una resta directa o en valor absoluto entre el valor de referencia medio y el valor para el elemento de desgaste. Este ejemplo es particularmente ventajoso cuando el valor de referencia medio se corresponda con la media aritmética o ponderada. Otros ejemplos no excluyentes comprenden otros cálculos de distancia incluso basados en geometrías no euclidianas. En base a la forma de obtención de dicho valor de referencia medio y de dichos valores de desviación, el experto no tendrá problemas en determinar dicho valor umbral, por ejemplo, mediante cálculos previos modelando el funcionamiento de la máquina de movimiento de tierras y sus elementos de desgaste, mediante pruebas de campo o combinaciones de ambos.

Sobre la base de la invención definida en la reivindicación principal se han previsto unas formas de realización preferentes cuyas características se encuentran recogidas en las reivindicaciones dependientes.

Preferentemente, cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes comprende un único dispositivo acelerómetro que proporciona medidas de aceleración respecto a cada uno de sus tres ejes ortogonales X'Y'Z', lo que supone una opción compacta y permite su fabricación un gran rango de tamaños y formas de los elementos de desgaste.

Preferentemente, cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes comprende tres acelerómetros de un eje, de forma que la medida de acelerómetro de tres ejes correspondiente es una composición de las medidas de cada uno de los acelerómetros de un eje. Esta opción permite seleccionar con gran flexibilidad los ejes a medir, a través del posicionamiento de dichos tres acelerómetros de un eje.

Preferentemente, dichos acelerómetros son acelerómetros piezoeléctricos, que presentan unas características particularmente ventajosas en cuanto a volumen, resistencia y consumo de energía.

Preferentemente, cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes está dispuesto de forma alineada con su respectivo elemento de desgaste. Así, cada acelerómetro está previsto en su respectivo elemento de desgaste y dispuesto de forma que sus ejes de coordenadas coinciden con los ejes de coordenadas del elemento de desgaste. Esta opción simplifica el procedimiento de cálculo dado que no es necesaria una transposición de coordenadas entre el sistema de coordenadas del acelerómetro y el sistema de coordenadas de su correspondiente elemento de desgaste.

Preferentemente, el intervalo entre dichas iteraciones sucesivas es de entre 0,5 y 15 segundos, lo que resulta un rango ventajoso para las condiciones habituales de uso de los elementos de desgaste. El experto no tendrá problemas en seleccionar el tiempo de dicho intervalo considerando factores tales como el consumo de energía del acelerómetro (especialmente en caso de que funcione mediante baterías), así como la velocidad y cadencia de trabajo de la máquina de movimiento de tierras. Así mismo, en caso de que las medidas de acelerómetro se envíen periódicamente desde cada elemento de desgaste pero sin una perfecta sincronización entre los distintos elementos de desgaste, resulta conveniente que los intervalos sean pequeños en relación con la velocidad de movimiento de los elementos de desgaste. Efectivamente, para este caso resulta necesario que las medidas de acelerómetro se envíen con un intervalo igual o menor al intervalo entre dichas iteraciones sucesivas. En caso de que dichos envíos no estén sincronizados, para cada intervalo las medidas de acelerómetro llegan en momentos distintos. Si la máquina de movimiento de tierras está funcionando, dichos momentos distintos implican posiciones y/u orientaciones distintas de los elementos de desgaste. Si el intervalo no es pequeño en relación con el movimiento, puede darse el caso que alguno de los elementos de desgaste se determine falsamente como caído al presentar una orientación que se aleja del resto. Preferentemente, dicho intervalo es de 1 segundo, lo que supone una relación favorable entre consumo energético y periodo de intervalo para máquinas del tipo excavadoras.

Preferentemente, en cada iteración, los pasos (b) a (e) se realizan considerando únicamente los elementos de desgaste de los que se dispone de dichas medidas de acelerómetro para dicha iteración. De esta forma, se descarta la contribución de los elementos de desgaste para los que no se tienen una medida de acelerómetro, por ejemplo, debido a problemas de comunicación, o caída del propio elemento de desgaste. Esta opción permite adaptarse a situaciones transitorias como por ejemplo una pérdida puntual de comunicación, y también a situaciones de cambio como por ejemplo la caída de un diente o una avería en uno de los acelerómetros.

Una forma de realización ventajosa comprende el paso adicional siguiente:

- determinar que existe una pérdida de conexión de un elemento de desgaste en caso de que durante N iteraciones sucesivas, no se disponga de ninguna de dichas medidas de acelerómetro de dicho elemento de desgaste;

siendo N un número mayor o igual que 1. De esta forma, es posible reforzar la detección de caídas mediante la determinación de desconexión, lo que aumenta el número de casos en los que se detectan anomalías para un elemento de desgaste. Para esta forma de realización, cuando hay N o más iteraciones sucesivas en las que no hay medida de acelerómetro para un elemento de desgaste, se determina que se ha perdido la conexión de dicho elemento. El experto no tendrá problema en determinar el valor de N teniendo en cuenta el intervalo entre iteraciones sucesivas.

Preferentemente, siendo N un valor que corresponda a un tiempo de entre 15 segundos y 15 minutos. Más preferentemente de 30 segundos.

Preferentemente, cada uno de dichos por lo menos un eje de referencia se selecciona de forma que, para cada uno de dichos elementos de desgaste, dicha medida de posición de rotación respecto a dicho eje de referencia comprende una medida de inclinación de cabeceo o una medida de inclinación de alabeo.

Las medidas de inclinación de alabeo, cabeceo y guiñada, son ampliamente conocidas en la técnica, pero se proporcionan referencias aclaratorias en las figuras adjuntas. A modo de ejemplo, en caso de que cada acelerómetro de tres ejes esté alineado con su respectivo elemento de desgaste y de forma que los ejes X'Y'Z' del acelerómetro de tres ejes están dispuestos de forma que X' corresponde al eje longitudinal horizontal, Y' al eje transversal horizontal y Z' al eje vertical, se puede determinar las medidas de inclinación de alabeo y cabeceo mediante las fórmulas siguientes:

En las que:

Gx es la medida de acelerómetro para el eje X' del acelerómetro de tres ejes,

Gy es la medida de acelerómetro para el eje Y' del acelerómetro de tres ejes, y

Gz es la medida de acelerómetro para el eje Z' del acelerómetro de tres ejes.

Dichas medidas de acelerómetro están expresadas en las mismas unidades, por ejemplo, en mili g o en ms2

El experto entenderá que en este ejemplo se describen unos ejes X'Y'Z' relativos al acelerómetro y, en consecuencia, a su elemento de desgaste. Los elementos de desgaste suelen presentar una forma alargada, y se suelen representar gráficamente en una posición horizontal, así el uso de las expresiones “horizontal” y “vertical” se entenderán por extensión de esa posición habitual de representación.

Normalmente, no puede ser determinada una medida de inclinación de guiñada mediante medidas de acelerómetro dado que un cambio de guiñada no produce un cambio en la fuerza de atracción gravitatoria al ser este un movimiento de rotación respecto a un eje vertical.

Preferentemente, en dicho paso (c), determinar un valor de referencia medio se realiza mediante una suma ponderada de dichas medidas de posición de rotación de cada uno de dichos elementos de desgaste. De esta forma, es posible controlar la contribución de las medidas de cada uno de los elementos de desgaste a dicho valor de referencia medio. Esto es particularmente ventajoso en caso de que se tenga conocimiento que alguno de ellos proporciona valores con una desviación respecto al resto. Preferentemente, en caso de que todos los elementos de desgaste estén dentro de unos márgenes de desviación predeterminados, dicha ponderación es uniforme.

Preferentemente, en dicho paso (d), dicho valor de desviación comprende realizar una resta entre dicha medida de posición de rotación y dicho valor de referencia medio, lo que supone una operación simplificada en cuanto a cálculo y que resulta en una medida de la diferencia lineal entre ambos valores. Preferentemente, dicho valor de desviación comprende obtener el valor absoluto de dicha resta, de manera que se obtiene una medida que puede considerarse como una distancia absoluta.

La invención también se refiere a un sistema de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste de entre una pluralidad de elementos de desgaste de una máquina de movimiento de tierras, que comprende:

• dicha pluralidad de elementos de desgaste, estando cada elemento de desgaste provisto de un sensor que comprende un acelerómetro de tres ejes, y en el que dicho sensor está configurado para emitir unas medidas de acelerómetro proporcionadas por dicho acelerómetro de tres ejes;

• un módulo de control, configurado para:

o recibir dichas medidas de acelerómetro; y

o llevar a cabo el método descrito anteriormente.

Este sistema, por lo tanto, incorpora las ventajas técnicas descritas en el método anterior y que, en aras de la brevedad, no se repetirán aquí.

La invención también se refiere a una máquina de movimiento de tierras que incorpora un sistema de detección de caída como se ha descrito anteriormente.

La invención también abarca otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras que la acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Las ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción en la que, sin carácter limitativo con respecto al alcance de la reivindicación principal, se exponen unas formas preferidas de realización de la invención haciendo mención de las figuras.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una pala de excavadora provista de elementos de desgaste usados en el método de la invención.

La figura 2 muestra una vista en sección de un elemento de desgaste provisto de un acelerómetro de tres ejes en su interior.

La figura 3 es una vista esquemática de una máquina de movimiento de tierras provista de un sistema de detección de caída como el de la invención.

La figura 4 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización preferentes del método de detección de caída de la invención.

Descripción detallada de unas formas de realización de la invención

La figura 3 muestra una máquina de movimiento de tierras 2, en este caso una excavadora, provista de una pluralidad de elementos de desgaste 1, que para el ejemplo comprenden los dientes fijados a la pala de la excavadora. La figura 1 muestra un detalle de una pala y la figura 2 muestra una sección de uno de los dientes. Para el ejemplo, la máquina de movimiento de tierras 2, incorpora un sistema de detección de caída para detectar la caída de un elemento de desgaste 1 de entre dicha pluralidad de elementos de desgaste 1 de dicha máquina de movimiento de tierras 2. El sistema comprende dicha pluralidad de elementos de desgaste 1, estando cada elemento de desgaste 1 provisto de un sensor que comprende un acelerómetro de tres ejes 3, y en el que dicho sensor está configurado para emitir unas medidas de acelerómetro proporcionadas por dicho acelerómetro de tres ejes 3. En los ejemplos, las medidas de acelerómetro comprenden las aceleraciones en los tres ejes expresadas en mili g, en el que 1 mili g corresponde a 0,0098 m/s2.

El sistema también comprende un módulo de control 5, simbolizado de forma esquemática en la figura 3, y configurado para recibir dichas medidas de acelerómetro y llevar a cabo alguna de las formas de realización del método de detección de caída que se describen a continuación. Por motivos de claridad, el módulo de control 5 se ha representado fuera de la cabina de la máquina de movimiento de tierras 2, aunque en algunas formas de realización puede encontrarse ubicado dentro de la misma. En el ejemplo, se utiliza una antena de alta ganancia para conseguir un enlace de radiofrecuencia adecuado, dado que las señales emitidas desde los elementos de desgaste presentan una potencia limitada. Otras formas de realización utilizan varias antenas en aras de mejorar la cobertura. Para la mayoría de formas de realización, dicha antena se encuentra sujeta en la barandilla exterior o bien en el techo de la máquina 2. Esta última opción es la que se muestra en la figura 3.

Por su parte, el operario de la máquina de movimiento de tierras 2 puede tener a su disposición una interfaz, por ejemplo una pantalla, en la que muestran las alarmas y/o los parámetros del sistema.

En algunos ejemplos, el módulo de control 5 se conecta a servidores remotos para transmitir la información. Dicha conexión puede ser mediante cualquiera de los medios de conexión conocidos en la técnica, por ejemplo, un radioenlace, una conexión mediante telefonía celular, etc. Estas formas de realización permiten la monitorización remota del sistema, por ejemplo, en relación a las alarmas y parámetros.

La figura 4 muestra una forma de realización de ejemplo del método de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste 1 de entre una pluralidad de elementos de desgaste 1 de una máquina de movimiento de tierras 2, según la invención. En aras de la claridad, la figura 4 muestra el diagrama de flujo únicamente para un elemento de desgaste 1. Como se ha comentado cada elemento de desgaste 1 está provisto de un acelerómetro de tres ejes 3. Para el ejemplo, cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes 3 comprende un único acelerómetro piezoeléctrico de tres ejes que está dispuesto de forma alineada con su respectivo elemento de desgaste 1. Otras formas de realización comprenden tres acelerómetros de un eje, tal y como se indica en la figura 2, presentando unos ejes relativos X'Y'Z'.

En el método del ejemplo, se selecciona por lo menos un eje de referencia 4. En particular, para las formas de realización de ejemplo, se seleccionan los ejes X e Y indicados en la figura 1 y la figura 3. De forma que se obtienen medidas de posición de rotación 102 correspondientes al cabeceo 107, que corresponde a una rotación respecto al eje Y, y al alabeo 108, que corresponde a una rotación respecto al eje X. La figura 4 muestra dos ramas del diagrama de flujo para uno de los elementos de desgaste 1: una rama corresponde al cabeceo 107 y la otra al alabeo 108.

De esta forma, dicho método comprende los pasos descritas a continuación cuando dicha máquina de movimiento de tierras 2 se encuentra en un estado operativo.

Un paso (a) que comprende, para cada uno de dichos elementos de desgaste 1, obtener una medida de acelerómetro 100 de dicho elemento de desgaste 1, proporcionada por dicho acelerómetro de tres ejes 3 de dicho elemento de desgaste 1. En particular, los sensores incorporados en cada elemento de desgaste 1 envían unos valores de aceleración proporcionados por cada acelerómetro de tres ejes 3, respecto sus ejes X', Y' y Z'. Las medidas son recibidas por el módulo de control 5. Para cada iteración los pasos siguientes se realizan considerando únicamente aquellos elementos de desgaste 1 de los que se dispone de medidas de acelerómetro 100 en dicha iteración.

Para cada uno de dichos por lo menos un eje de referencia 4, es decir, por un lado para el cabeceo y por otro lado para el alabeo, el método sigue los pasos descritos a continuación.

Un paso (b) que comprende, para cada uno de dichos elementos de desgaste 1, determinar una medida de posición de rotación 102 respecto a dicho eje de referencia 4 de dicho elemento de desgaste 1, a partir de dicha medida de acelerómetro 100 de dicho elemento de desgaste 1. En el caso del ejemplo, se obtiene una medida de cabeceo para el eje de referencia Y, así como una medida de alabeo para el eje de referencia X.

Un paso (c) que comprende, determinar un valor de referencia medio 103, a partir de dichas medidas de posición de rotación 102 de cada uno de dichos elementos de desgaste 1. Por motivos de claridad, en la figura 4 únicamente se muestra el diagrama de flujo para uno de los elementos de desgaste 1. Sin embargo, para determinar dicho valor de referencia medio 103 son necesarias las contribuciones de las medidas de rotación 102 de todos los elementos de desgaste 1. La contribución de elementos de desgaste 1 no mostrados se ha representado con una flecha gruesa horizontal conectada a la caja con referencia 103.

En el caso del ejemplo, dicho valor de referencia medio 103 se obtiene mediante una suma ponderada de dichas medidas de posición de rotación 102 de cada uno de dichos elementos de desgaste 1. Inicialmente, con la misma ponderación para cada uno de los elementos de desgaste 1.

Un paso (d) que comprende, para cada uno de dichos elementos de desgaste 1, determinar un valor de desviación 104 de dicho elemento de desgaste 1, a partir de la desviación entre dicha medida de posición de rotación 102 de dicho elemento de desgaste 1 respecto a dicho valor de referencia medio 103. Para el ejemplo, dicho valor de desviación 104 se obtiene como el valor absoluto de la resta entre dicha medida de posición de rotación 102 y dicho valor de referencia medio 103.

Un paso (e) que comprende, para cada uno de dichos elementos de desgaste 1, determinar que existe una caída de dicho elemento de desgaste 1 si dicho valor de desviación 104 de dicho elemento de desgaste 1 supera un valor umbral 105.

El método comprende también repetir en iteraciones sucesivas los pasos (a) a (e). En particular, para los ejemplos, el intervalo entre dichas iteraciones sucesivas es de 1 segundo. En este sentido, la flecha de vuelta entre la caja marcada con 105 y la inicial marcada con 100 simplemente indica una nueva iteración.

Otra forma de realización del método comprende el paso adicional de determinar que existe una pérdida de conexión de un elemento de desgaste 1 en caso de que durante N iteraciones sucesivas, no se disponga de ninguna de dichas medidas de acelerómetro de dicho elemento de desgaste 1. En el que N es un número mayor o igual que 1, preferentemente correspondiente a 30 segundos.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Método de detección de caída para detectar la caída de un elemento de desgaste (1) de entre una pluralidad de elementos de desgaste (1) de una máquina de movimiento de tierras (2), en el que cada elemento de desgaste (1) está provisto de un acelerómetro de tres ejes (3);

caracterizado por que se selecciona por lo menos un eje de referencia (4), y dicho método comprende los pasos siguientes cuando dicha máquina de movimiento de tierras (2) se encuentra en un estado operativo:

a) para cada uno de dichos elementos de desgaste (1), obtener una medida de acelerómetro (100) de dicho elemento de desgaste (1), proporcionada por dicho acelerómetro de tres ejes (3) de dicho elemento de desgaste (1);

por cada uno de dichos por lo menos un eje de referencia (4):

b) para cada uno de dichos elementos de desgaste (1), determinar una medida de posición de rotación (102) respecto a dicho eje de referencia (4) de dicho elemento de desgaste (1), a partir de dicha medida de acelerómetro (100) de dicho elemento de desgaste (1);

c) determinar un valor de referencia medio (103), a partir de dichas medidas de posición de rotación (102) de cada uno de dichos elementos de desgaste (1);

d) para cada uno de dichos elementos de desgaste (1), determinar un valor de desviación (104) de dicho elemento de desgaste (1), a partir de la desviación entre dicha medida de posición de rotación (102) de dicho elemento de desgaste (1) respecto a dicho valor de referencia medio (103);

e) para cada uno de dichos elementos de desgaste (1), determinar que existe una caída de dicho elemento de desgaste (1) si dicho valor de desviación (104) de dicho elemento de desgaste (1) supera un valor umbral (105); y

f) repetir en iteraciones sucesivas los pasos (a) a (e).

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes (3) comprende tres acelerómetros de un eje.

3. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que dichos acelerómetros son acelerómetros piezoeléctricos.

4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que cada uno de dichos acelerómetros de tres ejes (3) está dispuesto de forma alineada con su respectivo elemento de desgaste (1). 5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el intervalo entre dichas iteraciones sucesivas es de entre 0,

5 y 5 segundos, preferentemente, de 1 segundo.

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que en cada iteración, los pasos (b) a (e) se realizan considerando únicamente los elementos de desgaste (1) de los que se dispone de dichas medidas de acelerómetro (100) para dicha iteración.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende el paso adicional siguiente:

- determinar que existe una pérdida de conexión de un elemento de desgaste (1) en caso de que durante N iteraciones sucesivas, no se disponga de ninguna de dichas medidas de acelerómetro de dicho elemento de desgaste (1);

siendo N un número mayor o igual que 1.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que cada uno de dichos por lo menos un eje de referencia (4) se selecciona de forma que, para cada uno de dichos elementos de desgaste (1), dicha medida de posición de rotación (102) respecto a dicho eje de referencia (4) comprende una medida de cabeceo (107) o una medida de alabeo (108).

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que en dicho paso (c), determinar un valor de referencia medio (103) se realiza mediante una suma ponderada de dichas medidas de posición de rotación (102) de cada uno de dichos elementos de desgaste (1).

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que en dicho paso (d), dicho valor de desviación (104) comprende realizar una resta entre dicha medida de posición de rotación (102) y dicho valor de referencia medio (103), preferentemente obteniendo el valor absoluto de dicha resta.

11. Sistema de detección de caída, para detectar la caída de un elemento de desgaste (1) de entre una pluralidad de elementos de desgaste (1) de una máquina de movimiento de tierras (2), que comprende:

• dicha pluralidad de elementos de desgaste (1), estando cada elemento de desgaste (1) provisto de un sensor que comprende un acelerómetro de tres ejes (3), y en el que dicho sensor está configurado para emitir unas medidas de acelerómetro proporcionadas por dicho acelerómetro de tres ejes (3);

• un módulo de control (5), configurado para:

o recibir dichas medidas de acelerómetro; y

o llevar a cabo el método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Máquina de movimiento de tierras (2) que incorpora un sistema de detección de caída según la reivindicación 11.