Doctora en la Universidad de Vigo crea una máquina capaz de identificar y clasificar la calidad de las placas de pizarra

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La Ingeniera de Minas por la Universidad de Vigo en 2009 y Máster en Tecnología Medioambiental por la Universidad de Vigo en 2012, Carla Iglesias Comesaña. Tiene presentado como doctoramiento en la Universidade de Vigo un modelo de utilidad: Sistema para la caracterización de placas de pizarra, un sistema de visión artificial capaz de identificar las placas de pizarra en función de su calidad.

Como base a un prototipo, para su tesis doctoral realizó importantes mejoras en cuanto a la portabilidad y adaptabilidad de la nueva tecnología, con un sistema cuyo núcleo un sistema mecánico y un sistema óptico de visión artificial que recoge la información del color, monocromo y superficial de las placas; y su software que analiza las imágenes en la busca de los defectos más habituales y determinantes de la pizarra: faltas de material, mal escuadrado, irregularidades superficiales y presencia de carbonatos y sulfuros. En base a esos datos, decide la calidad comercial de cada pieza.

Como coautores de la patente en España del año 2014 aparecen además Javier Taboada Castro, Javier Martínez Torres, José Antonio Vilán Vilán, Marcos López Lago.

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Fuente: Universidad de Vigo

N. de solicitud Patente: U201300806 
Titular/es: Universidad de Vigo 
Inventores: Javier Taboada, Carla Iglesias, Javier Martínez, José Antonio Vilán y Marcos López

 

Sistema para caracterización de placas de pizarra

 

Sector de la Técnica

La presente invención se sitúa en el Sector de los sistemas mecánico-ópticos que tiene aplicación concretamente en la industria de la pizarra, en particular trata de un sistema que mecano-óptico que permite clasificar de las placas de pizarra según su calidad para su uso en la construcción.

 

Antecedentes

La pizarra es uno de los materiales naturales más empleados tradicionalmente en la construcción, ya que su impermeabilidad y baja degradación bajo condiciones atmosféricas hacen que sea un óptimo recurso como material para techar. Las placas que se instalan en las cubiertas de las viviendas son fruto de un proceso de elaboración que comienza con la extracción de los llamados "rachones" en cantera. Una vez trasladados a la nave de elaboración, se someten a una serie de cortes mediante sierras de disco para obtener bloques de dimensiones adecuadas. Aprovechando que la pizarra es un material exfoliable por naturaleza, de dichos bloques se obtienen placas de un grosor de alrededor de 4 mm mediante el uso de cuñas, en un proceso enteramente manual que ejecutan operarios experimentados. Las placas obtenidas, cuya forma será rectangular, pueden recortarse según distintos patrones para adaptarlas a una serie de geometrías, o bien conservar su forma rectangular. El proceso de elaboración finaliza con la inspección ocular por parte de un experto que caracteriza, una a una, todas las placas según distintas calidades comerciales en función de los defectos, tanto estéticos como estructurales que presenten. La caracterización de las placas de pizarra en las distintas calidades comerciales se basa en la observación de la presencia o ausencia de una serie de defectos estéticos y superficiales, que hacen que el material sea de mejor o peor calidad (y por tanto mayor o menor valor comercial) , o pueden incluso hacer que no sea vendible por sus pésimas características que impedirían su instalación y adecuado comportamiento como material para techar. Entre los defectos habituales, podemos encontrar los siguientes:

• Defectos de Material. Las placas de pizarra deben ser rectangulares minimizando la posible ausencia de material en alguna de las cuatro esquinas.

• Falsa Escuadra. Además de las ausencias de material, las placas de pizarra deben presentar un alto grado de regularidad en su forma rectangular.

• Alabeo. Las placas deben ser lo más planas posibles.

• Defectos de Superficie. Se trata de pequeños gradientes en la superficie de las placas de pizarra, que posteriormente pueden producir la rotura de la misma.

• Presencia de carbonatos. Que se ponen de manifiesto por su típica tonalidad blanquecina, conocidos como ''flores blancas" debido a su típica forma elipsoidal (con forma de flor).

• Presencia de sulfuros. Son detectados gracias a su tonalidad amarillenta. Su presencia es indeseada debido a la alteración que sufren con el tiempo a la intemperie, pudiendo provocar la permeabilidad de la placa de pizarra.

 

Existen en la bibliografía muy pocos trabajos que aborden el problema de la clasificación de las placas de pizarra a través de sistemas de visión artificial (sistemas que combinan herramientas de software y hardware con la finalidad de obtener, procesar y analizar cualquier información obtenida a través de cámaras digitales). Uno de ellos es el sistema de Guita et al. (2005), que inspecciona de un modo automático las placas de pizarra a la salida de la línea de proceso de pintura de las mismas. En este caso, el material tratado es pizarra pintada (no natural), y el sistema diseñado comprende, en esencia, un sistema de visión COl1 una cámara lineal (en blanco y negro) conectada a un pe, un sistema de iluminación de luz colimada y un algoritmo de inspección de las imágenes. La base de este sistema es la luz captada por la cámara después de ser reflejada en las placas, ya que en función de la respuesta de la superficie de la pizarra se analizan las características texturales de ésta. Mediante el algoritmo de inspección se analiza la geometría de la placa, la posición de los orificios (necesarios para su puesta en obra), la homogeneidad de la capa de pintura gris aplicada y los posibles defectos presentes en la placa derivados de la aplicación de dicha capa de pintura. El objeto del trabajo descrito no es en realidad el análisis de la pizarra natural, sino que se centra en la evaluación de su superficie modificada por una capa de pintura. Los defectos detectados son, en consecuencia, relativos a la correcta aplicación de dicho pigmento, no a los defectos naturales propios del material base. Un sistema que sí trata de identificar los defectos naturales de las placas de pizarra con el objetivo de caracterizarlas en las distintas calidades comerciales es el presentado por López et al. (2010). En este caso, se presenta un sistema híbrido 3D-2D láser escáner que trata de automatizar el proceso de análisis de las placas y la posterior clasificación por su calidad. El sistema de adquisición de imagen se compone, básicamente, de una cámara lineal 2D y un láser escáner 3D (que no sólo aporta imágenes, sino también información geométrica en las tres dimensiones espaciales), conectadas a un ordenador en el cual se aplica un algoritmo de tratamiento de las imágenes. Mediante la combinación de ambas cámaras se consiguió analizar los siguientes defectos: defectos de material (con la imagen capturada por la cámara 2D), alabeo, falsa escuadra, defectos de superficie y presencia de carbonatos (estos últimos se estudian con la información del láser escáner 3D). Sin embargo, dicho sistema no es capaz de detectar todos los defectos de las placas de pizarra (ambas cámaras son en blanco y negro, lo que imposibilita la distinción de los sulfuros), y su diseño es tal que su traslado a otra ubicación supone el desmontaje de todos los componentes y 'del cuadro eléctrico.

 

Breve descripción de la invención

Las limitaciones de los sistemas anteriormente descritos han suscitado la presente invención, cuyo objetivo es lograr una caracterización completa de las placas de pizarra al final de la línea de producción en las naves de elaboración, analizando para ello la totalidad de los defectos señalados al principio de este apartado de antecedentes. El estudio de la presencia de sulfuros en las placas conlleva la introducción de una cámara a color, siendo el sistema de adquisición de imagen radicalmente diferente de los empleados en los sistemas anteriormente citados, y en consecuencia también los algoritmos de tratamiento de las imágenes.

 

La presente invención se refiere a un sistema, que comprende un sistema mecánico, un sistema óptico de visión artificial, y un sistema electrónico que permite la medición y detección de defectos en las placas de pizarra. El sistema mecánico comprende:

  • Una cinta transportadora plana de color blanco.
  • Un dispositivo que transforma el movimiento mecánico en impulsos eléctricos (encoder).
  • 2 fotocélulas.
  • Un sistema de visión artificial contiene los siguientes elementos:
    • Un láser con haz lineal.
    • Una cámara láser escáner color 3D.
    • Una luz auxiliar.

El sistema electrónico está formado por un ordenador dotado con un software que permite el procesado en tiempo real de las imágenes digitales obtenidas por el sistema de visión.

El sistema mecánico permite el posicionamiento y movimiento óptimo de las placas de pizarra de acuerdo con las necesidades del sistema de visión, además de garantizar la posición y estabilidad del citado sistema de visión como son posición, distancia de las cámaras con respecto a la placa de pizarra. 

 

Más información:

https://duvi.uvigo.gal/duvi_gl/contenido/artigos/investigacion/2018/01/artigo_0010.html

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1 comentario

  • Enlace al Comentario CoreyBix Sábado, 24 Marzo 2018 09:48 publicado por CoreyBix

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