ES2978568T3

ES2978568T3 - Sistemas y métodos para medición de fuerzas en maquinaria de movimiento de tierras y control de los mismos, y maquinaria automática o semiautomática

Info

Publication number: ES2978568T3
Application number: ES19816785T
Authority: ES
Inventors: Bertran Nil Vallve; Castane Javier Triginer; Llinas Jordi Marquez; Tordera Albert Gimeno; Frigola Ester Alonso; Boixeda Jorge Triginer
Original assignee: Metalogenia Research and Technologies SL
Current assignee: Metalogenia Research and Technologies SL
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2024-09-16
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: MX2021006888A; AU2025204165A1; US12325984B2; JP7826357B2; US20250163684A1; EP4317615A3; JP7457021B2; EP3894639B1; CL2021001533A1; US20220025617A1; JP2024073554A; ZA202103651B; AU2019398427B2; KR102800416B1; WO2020120718A1; CA3122505A1; KR20210102251A; JP2022512227A; EP3666983A1; EP3894639A1

Abstract

Sistema (1-3) para maquinaria de movimiento de tierras (100), que comprende: una pluralidad de elementos de desgaste (10-15) adaptados para acoplarse con una cuchilla (111) de implementos de excavación (110) de una máquina de movimiento de tierras (100); uno o más sensores (20) para medir fuerzas, estando dispuesto cada sensor de los uno o más sensores (20) en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15) o entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15); y medios de control central (50) para procesar mediciones de los uno o más sensores (20) con el fin de calcular la fuerza soportada por los elementos de desgaste (10-15). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para medición de fuerzas en maquinaria de movimiento de tierras y control de los mismos, y maquinaria automática o semiautomática

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo de los sistemas para maquinaria de movimiento de tierras. Más particularmente, la presente invención se refiere a métodos para la medición de fuerzas en maquinaria de movimiento de tierras y a máquinas de movimiento de tierras con sistemas para medición de fuerzas, y métodos para controlar dicha maquinaria y las propias máquinas. Las máquinas de movimiento de tierras pueden ser, por ejemplo, excavadoras, cargadoras para trabajos de obras públicas y minería, buques de dragado o similares.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El uso de máquinas de movimiento de tierras tales como excavadoras o cargadoras, por ejemplo, para trabajar en obras de construcción, minería, dragado, etc., es habitual. Estas máquinas comprenden por lo general implementos de excavación (por ejemplo, cazo, pala, cabeza de draga, etc.) en los que se recoge el material. Los implementos de excavación, por ejemplo, el cazo, están sometidos a tensiones elevadas y a un desgaste considerable, principalmente en la zona denominada cuchilla. Por este motivo, en general las cuchillas suelen tener una pluralidad de elementos instalados que sirven para proteger la cuchilla y los implementos de excavación contra el desgaste y para aumentar la penetración del cazo en el terreno.

Estos elementos de protección incluyen:

- dientes: que tienen la función de penetrar en el terreno y proteger la cuchilla de los implementos de excavación;

- portadientes: que tienen la función de proteger la cuchilla y soportar los dientes;

- protectores u obenques frontales: que 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;

- protectores u obenques laterales: que protegen los lados de los implementos de excavación;

- elementos de fijación: elementos para fijar los elementos de desgaste entre los mismos (por ejemplo, los dientes a los portadientes), o para fijar los elementos de desgaste a la cuchilla de los implementos de excavación (por ejemplo, el portadientes a la cuchilla).

Todos estos elementos están sometidos a fuertes requisitos mecánicos, esfuerzo y fuerte desgaste. Por este motivo, por lo general tienen que ser sustituidos con cierta frecuencia, cuando el desgaste sufrido así lo requiera. En conjunto, estos elementos de protección se denominan generalmente elementos de desgaste o herramientas de contacto con el suelo, es decir,<g>E<t>.

En estas máquinas de movimiento de tierras, los parámetros más importantes son su fiabilidad, productividad y eficiencia, es decir, el coste por cantidad de material excavado y cargado y el tiempo de máquina en operación sin incidentes.

Es importante medir y calcular dichos requisitos mecánicos o fuerzas a los que los elementos de desgaste están sometidos, especialmente durante la parte más exigente de la operación de la máquina que suele ser la operación de excavación y carga, para garantizar la productividad y la eficiencia de la máquina. Actualmente, para conocer de la manera más precisa posible las fuerzas, presiones y cargas a las que están sometidos los dientes y otros elementos de desgaste, se realizan estudios teóricos, ofreciendo soluciones matemáticas complejas y sofisticadas; siendo una aproximación de los datos reales del terreno.

Estas soluciones actuales incluyen simulaciones mecánicas complejas y teóricas, y son una aproximación del comportamiento completo de la máquina y de la operación de la misma, para ofrecer el mejor criterio de diseño de la máquina, especialmente en situaciones particulares tales como condiciones particulares del terreno. Puesto que la información proporcionada estas soluciones actuales es teórica, es difícil correlacionarla con la realidad de la operación de excavación. Lo que es más, como estas simulaciones son teóricas y son solo una aproximación del caso real, precisamente por la falta de datos reales y precisos de las tensiones a las que están sometidos los GET, en el estado de la técnica para minimizar el riesgo de romper los GET demasiado rápido debido a las tensiones, los mismos se fabrican sobrediseñados para la operación de la máquina, por ejemplo, teniendo en cuenta la fuerza de arranque máxima de la máquina, incluso si en muchas ocasiones la fuerza de excavación no llega a esta fuerza de arranque máxima. Esto, a su vez, da como resultado una eficiencia del procedimiento de excavación que es menor que la de una máquina que tiene GET dimensionados de acuerdo con el nivel de tensiones al que deben someterse.

WO2018/095536A1 describe un sistema para monitorear un estado de unión de una herramienta de contacto con el suelo (GET) en una máquina de minería, movimiento de tierras o procesamiento de rocas. El sistema comprende proveer GET con al menos un sensor de proximidad configurado para detectar una proximidad del GET relativa a una región de montaje de maquinaria pesada en la que se puede montar el GET. El sensor de proximidad está configurado para generar datos de proximidad que se transmiten desde el GET a través de una un camino de comunicación inalámbrica a un receptor ubicado remoto del GET con el receptor configurado para proporcionar en tiempo real el estado de unión del GET, identificando así el desprendimiento parcial o aflojamiento de un GET y evitar la pérdida indeseable de GET y la contaminación de la materia prima extraída o procesada.

Beisteiner F. et. al. "Verschleissuntersuchungen am Grabgefass im FelshaufWerk arbeitender Hydraulikbagger -Messung von Grabkraften und Grabbewegungen", XP000248298, describe un ensayo experimental para mejorar las medidas de protección contra el desgaste en máquinas de movimiento de tierras mediante un dinamómetro que puede permitir determinar el desgaste en máquinas de movimiento de tierras.

US2012/000097A1 describe un método de excavación con elementos cortantes puntiagudos, que comprende los pasos de proporcionar un conjunto de excavación con al menos un elemento cortante puntiagudo, el elemento cortante puntiagudo tiene una característica de tener su mayor resistencia al impacto ante fuerzas resultantes alineadas con el eje central; hacer contactar el al menos un elemento cortante puntiagudo contra una formación de modo que la formación aplique una fuerza resultante contra el elemento cortante puntiagudo; determinar un ángulo de la fuerza resultante; y modificar al menos un parámetro de excavación para alinear la fuerza resultante con el eje central del elemento de corte puntiagudo.

Conocer las fuerzas ejercidas sobre los GET de manera precisa no solo permitiría disponer los elementos de desgaste en la cuchilla de un cazo que sean más adecuados para las condiciones de movimiento de tierras, sino que también permitiría: determinar si las operaciones de movimiento de tierras se realizan de manera eficiente y hacerlas más eficientes, reducir el riesgo de romper los GET, predecir o predecir mejor la vida útil de los elementos de desgaste y ayudar a maniobrar o incluso controlar la máquina para, por ejemplo, mejorar el coste por tonelada movida, reducir el consumo de energía, mejorar la vida útil de los elementos de desgaste y/o de la máquina, etc.

Es más, conocer dichas fuerzas permitiría también determinar cuál es la reacción del terreno sobre los GET a lo largo de la operación de excavación y carga, algo que proporciona información sobre cómo se está comprometiendo el terreno. Por el contrario, determinar simplemente la reacción del terreno con respecto a un solo elemento de desgaste (o el cazo, por ejemplo) no es representativo de cómo el terreno está reaccionando realmente y, así, la información no es suficiente para saber cómo se está llevando a cabo la operación de excavación y carga. Dicha información sería útil tanto para la operación actualmente en curso como para la confección de elementos de desgaste para dicha operación (o similares, es decir, en condiciones similares).

Por consiguiente, hay interés en proporcionar sistemas y métodos para determinar las fuerzas, presiones y/o cargas a las que están sometidos los elementos de desgaste de la maquinaria de movimiento de tierras de manera que se reduzca tanto la dependencia de variables hipotéticas por falta de métricas como la reacción del terreno con respecto a una pluralidad de elementos de desgaste. También hay interés en proporcionar sistemas y métodos para ayudar al operador de una máquina o incluso controlar una máquina sin operador en función de dichas fuerzas, presiones y/o cargas, y también en la provisión de tales máquinas.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Los métodos definidos en la reivindicación 1, y realizaciones de los mismos definidos en las reivindicaciones 2-9, y las máquinas de movimiento de tierras definidas en la reivindicación 10, y realizaciones de las mismas definidas en las reivindicaciones 11-15 de la presente invención están destinados a superar los problemas anteriores.

Un sistema para maquinaria de movimiento de tierras, en particular, para sus implementos de excavación (por ejemplo, un cazo, una pala, un cabezal de corte o una cabeza de draga), es parte de la máquina de movimiento de tierras como las reivindicadas. El sistema comprende: una pluralidad de elementos de desgaste adaptados para acoplarse con una cuchilla de los implementos de excavación de una máquina de movimiento de tierras, y uno o más sensores para la medición de fuerzas (por ejemplo, tensiones o deformaciones unitarias), estando cada sensor del uno o más sensores dispuesto en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste o entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste.

El sistema comprende además medios de control centrales para el cálculo de la fuerza soportada por los elementos de desgaste en base a mediciones (por ejemplo, tensiones, deformaciones unitarias) del uno o más sensores, y para proporcionar instrucciones de salida al menos en base a las mediciones procesadas para que las instrucciones de salida comprenden al menos uno de: emitir una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y reducir una fuerza de arranque de la máquina cuando los valores procesados excedan un umbral de fuerza excesiva predeterminado; y emitir una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y aumentar la fuerza de arranque de una manera automática cuando los valores procesados son menores a un umbral de fuerza óptima predeterminado.

El sistema es un sistema de medición de fuerza que permite medir fuerzas en maquinaria de movimiento de tierras (por ejemplo, excavadoras, cargadoras, buques de dragado, etc.) y, más particularmente, el requisito mecánico o fuerza soportada por elementos de desgaste para la maquinaria de movimiento de tierras. Debido a las medidas del uno o más sensores, que son la adquisición de datos reales en el campo, se puede evitar el uso de aproximaciones matemáticas teóricas en el diseño de maquinaria de movimiento de tierras y de elementos de desgaste o GET de los mismos y, es más, pueden evitarse también en la operación de tales máquinas con elementos de desgaste; la adquisición de datos de campo permite ajustar la forma en que opera una máquina.

Cada sensor de uno o más sensores permite medir el cambio de estado en uno o más elementos de desgaste debido a los requisitos mecánicos o fuerza que soportan dichos uno o más elementos de desgaste mientras la máquina está trabajando, y especialmente (pero no solo) durante las operaciones de excavación y carga en las que los implementos de excavación (el término cazo se utilizará en lo sucesivo como equivalente a implementos de excavación, sin embargo, la divulgación se aplicará igualmente a otros implementos de excavación, tales como palas, cabezales de corte o cabezas de draga) están en contacto con el suelo por lo que algunos o todos los elementos de desgaste entran en contacto con el suelo. En este sentido, dicho uno o más elementos de desgaste son al menos el elemento de desgaste en el que está dispuesto el sensor y, preferentemente, uno o más de otros elementos de desgaste acoplados mecánicamente con dicho elemento de desgaste; como alternativa, cuando el sensor se encuentra entre dos elementos de desgaste, dicho uno o más elementos de desgaste son uno de dichos dos elementos de desgaste y, preferentemente, ambos elementos de desgaste y, más preferentemente, también uno o más de otros elementos de desgaste acoplados mecánicamente con uno o ambos elementos de desgaste. El cambio de estado puede ser uno o más de: deformación, presión, carga, par, posición, etc., y dichos datos se procesan para determinar el requisito mecánico real o la fuerza a la que están sometidos el uno más elementos de desgaste, y también el ángulo de la fuerza a la que están sometidos el uno más elementos de desgaste debido a la determinación de la fuerza en los diferentes ejes.

La pluralidad de elementos de desgaste del sistema comprende cualquiera de: dientes, portadientes, protectores (frontales y/o laterales), elementos de fijación (en forma de, por ejemplo, pasadores, abrazaderas, etc.), y combinaciones de los mismos. A este respecto, en algunos ejemplos, la pluralidad de elementos de desgaste comprende una pluralidad de portadientes, una pluralidad de dientes, una pluralidad de protectores y una pluralidad de elementos de fijación.

Al disponer uno o más sensores en los elementos de desgaste, los sensores proporcionan datos más precisos de cada posición individualmente que los sensores dispuestos en otros elementos estructurales de la máquina (por ejemplo, cazo, labio, pluma, etc.) que no tienen contacto directo con el terreno, en otras palabras, elementos estructurales distintos de los GET. Debido a que estos otros elementos estructurales no se acoplan con el suelo, no es posible determinar a partir de mediciones en estos elementos cómo el suelo ejerce fuerza sobre los diferentes elementos de desgaste. Por lo tanto, a partir de tales mediciones, un solo elemento de desgaste podría estar recibiendo toda la fuerza, o algunos de ellos, o todos, y no sería posible saberlo. Adicionalmente, cuanto más lejos esté el sensor del lugar donde el suelo ejerce la fuerza sobre los elementos de desgaste, menor será la tensión resultante de la fuerza y menor la sensibilidad a la direccionalidad de la fuerza, imposibilitando así medir la fuerza aplicada sobre los elementos de desgaste y con qué ángulo. A modo de ejemplo, la tensión de la fuerza puede superar los 1200 MPa en los dientes, ser de aproximadamente 600 MPa en los portadientes y ser de aproximadamente 50 MPa o menos en el cazo más allá de la cuchilla del mismo. Si bien en los dientes y en los portadientes los valores de fuerza son representativos de la fuerza aplicada a los elementos de desgaste y a la direccionalidad de los mismos, ese no es el caso para el cazo, por no hablar de otros elementos distintos al cazo.

Un sistema de acuerdo con la presente divulgación se diseña y fabrica preferentemente teniendo en cuenta los diferentes tipos de elementos de desgaste en términos de dimensiones, formas y número de los mismos. En otras palabras, se pueden diseñar y fabricar diferentes juegos de GET para los cazos considerando que uno o más sensores para la medición de fuerzas se van a disponer en los mismos. De esta forma, los sistemas de acuerdo con la presente divulgación se pueden producir en masa, dando como resultado una fabricación rentable de los mismos debido a la posibilidad de implementar los sistemas a nivel industrial. Esto es preferible puesto que los GET deben sustituirse de vez en cuando, algunos elementos de desgaste con más frecuencia que otros, así, también es necesario el reemplazo de los sensores y cualquier electrónica de los sistemas; la sustitución puede realizarse al mismo tiempo que se sustituyen los elementos de desgaste para reducir el tiempo de inactividad de una máquina.

En algunos ejemplos, uno, algunos o cada sensor del uno o más sensores están dispuestos en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste y sensores restantes (ninguno, uno o algunos) del uno o más sensores están dispuestos entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste. En algunos ejemplos, uno, algunos o cada sensor del uno o más sensores están dispuestos entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste y los sensores restantes (ninguno, uno o algunos) del uno o más sensores están dispuestos en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste.

En algunos ejemplos, cada sensor del uno o más sensores es uno de: un medidor de tensión, un manómetro, un medidor de desplazamiento relativo, una tira de fibra óptica y una tira piezoeléctrica. En algunos de estos ejemplos, todos los sensores del uno o más sensores son del mismo tipo de calibre o tira.

En algunos ejemplos, al menos un sensor (o cada sensor) del uno o más sensores está dispuesto en una cavidad formada en el elemento de desgaste respectivo en el que está dispuesto el al menos un sensor (o cada sensor).

En algunos de estos ejemplos, el al menos un sensor (o cada sensor) está dispuesto en una pared que delimita la cavidad.

En algunos de estos ejemplos, uno o más elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste teniendo al menos un sensor dispuesto en los mismos tienen ejes axial, transversal y vertical; y uno, algunos o cada uno de los sensores de la cavidad están dispuestos en una o más paredes que delimitan la cavidad con respecto al eje transversal o vertical de los mismos (por ejemplo, paredes laterales), y/o uno, algunos o cada uno de los sensores de la cavidad están dispuestos en una pared que delimita la cavidad con respecto al eje axial de los mismos (por ejemplo, pared delantera).

A modo de ejemplo, uno o más sensores están dispuestos en la pared delantera de la cavidad, que en ejemplos preferidos es una pared de la cavidad en el eje axial que está más cerca de un borde de la pluralidad de elementos de desgaste para entrar en contacto con el suelo (el borde de los dientes que va a hacer contacto con el suelo), y, opcionalmente, uno o más sensores están dispuestos en una pared lateral o paredes laterales de la cavidad. A modo de otro ejemplo, uno o más sensores están dispuestos en una pared lateral o paredes laterales de la cavidad y, opcionalmente, uno o más sensores están dispuestos en la pared delantera de la cavidad. En algunos ejemplos, la pared delantera es la única pared que delimita la cavidad con respecto al eje axial debido a una abertura que forma la cavidad que se encuentra en el extremo opuesto con respecto al eje axial.

Al disponer los sensores en la pared delantera y/o las paredes laterales, las mediciones de fuerzas pueden ser más precisas que las mediciones con sensores dispuestos en otras ubicaciones debido a la distribución de fuerzas durante un proceso de excavación. Dicho de otro modo, la forma en que las fuerzas se distribuyen habitualmente entre la pluralidad de elementos de desgaste es tal que las fuerzas se ejercen de forma más significativa sobre las paredes de la cavidad, por tanto, se puede medir un valor más preciso de las tensiones ejercidas sobre los elementos de desgaste con sensores dispuestos en estos lugares.

En algunos ejemplos, una, algunas o cada cavidad formada en elementos de desgaste tienen uno o más sensores dispuestos en su interior. En algunos de estos ejemplos, el número de sensores dispuestos en la cavidad o cavidades está entre 3 y 5.

Preferentemente, en estos casos, uno o algunos sensores están dispuestos en la pared delantera, y uno o algunos sensores están dispuestos en una pared lateral o paredes laterales, lo que hace posible medir fuerzas en diferentes ubicaciones de la cavidad. Esto, a su vez, permite determinar con mayor precisión las fuerzas a las que están sometidos los elementos de desgaste porque las fuerzas no se aplican uniformemente a las paredes de la cavidad; las tensiones o deformaciones unitarias medidas con sensores dispuestos en paredes opuestas suelen tener diferencias considerables debido a cómo el terreno ejerce fuerzas sobre el diente durante la operación de la máquina. La medición de cada una de estas tensiones o deformaciones unitarias es importante tanto para la optimización del diseño de los elementos de desgaste y de la máquina, como para la optimización del funcionamiento de los elementos de desgaste y de la máquina.

En algunos ejemplos, una o más cavidades formadas en los elementos de desgaste tienen una forma ahusada, siendo el ahusamiento preferentemente con respecto a un eje axial del uno o más elementos de desgaste correspondientes. En algunos de estos ejemplos, la una o más cavidades son más estrechas en una primera porción de las mismas más cercana a un primer borde del elemento de desgaste respectivo para entrar en contacto con el suelo que una segunda porción más cercana a un segundo borde opuesto al primer borde.

En algunos ejemplos, un primer espesor t<1>se define entre una parte exterior del elemento de desgaste y la cavidad (que tiene al menos un sensor dispuesto en su interior) en una primera porción de la cavidad que está más cercana de un primer borde del elemento de desgaste respectivo para entrar en contacto con el suelo que una segunda porción más cercana a un segundo borde opuesto al primer borde, y un segundo espesor t<2>se define entre la parte exterior del elemento de desgaste y la cavidad en la segunda parte, y t<1>es menor o igual que t<2>(y tanto t<1>como t<2>son mayores que 0). En algunos de estos ejemplos, dicha cavidad (o cavidades) se forma en un elemento de desgaste que es un diente o un portadientes.

En algunos ejemplos, una o más cavidades o cada cavidad en la que se dispone al menos un sensor comprenden un elemento para proteger el respectivo al menos un sensor o electrónica de control del mismo. En algunos de estos ejemplos, el elemento es o comprende (además) un revestimiento, por ejemplo, un revestimiento de silicona, un revestimiento de resina, etc. En algunos de estos ejemplos, el elemento es o comprende (además) un elemento de protección sólido, por ejemplo, una placa que puede estar hecha de, por ejemplo, metal, tal como, por ejemplo, acero.

Las fuerzas aplicadas a los elementos de desgaste durante las operaciones de excavación y carga suelen estar en el intervalo de cientos de kilo newtons, y dichas fuerzas se aplican también a cualquier elemento dentro de los elementos de desgaste. La provisión de elementos de protección en forma de revestimientos o elementos de protección sólidos mejora la vida útil de los sensores y de los componentes asociados a los mismos, por ejemplo, la electrónica de control, como se describe a continuación. De lo contrario, puede ocurrir que uno o más sensores no midan las tensiones o deformaciones unitarias con precisión porque se mueven como resultado del acoplamiento de los elementos de desgaste con el suelo, y posiblemente el uno o más sensores dejen de funcionar debido a los requisitos mecánicos a los que el uno o más sensores están sometidos. Cuando esto sucede, los elementos de desgaste todavía están en condiciones de operación, pero ya no es posible medir las fuerzas a las que están sometidos, y el personal o la máquina no pueden saber cuál es la condición de funcionamiento de los elementos de desgaste y si el contacto con el terreno se está llevado a cabo con eficacia. Ambos problemas impactan negativamente en toda la operación de la máquina, puesto que el estado de los elementos de desgaste no se puede determinar en base a datos reales, lo que puede resultar en la rotura repentina de los mismos que provoca la detención de la operación de la máquina, y el coste por tonelada movida normalmente aumenta a medida que se proporcionan menos datos sobre la operación de contacto con el suelo, por nombrar algunas situaciones adversas.

En algunos ejemplos, el sistema comprende además electrónica de control acoplada con uno o más sensores. En algunos de estos ejemplos, la electrónica de control está dispuesta en una cavidad de un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste, simplificando así las transmisiones de datos entre los sensores y la electrónica de control, puesto que las comunicaciones se pueden realizar en forma cableada o inalámbrica, pero con pocas interferencias debido a una corta separación entre los sensores y la electrónica de control, y pocos o ningún obstáculo entre los dos. La provisión de electrónica de control simplifica la transmisión de datos a otros componentes del sistema, tales como los medios de control centrales como descritos, o para controlar las características centrales de la máquina, por ejemplo. La electrónica de control se proporciona preferentemente con un módulo de comunicaciones que incluye una antena para la transmisión y recepción de datos inalámbricos.

En algunos ejemplos, los medios de control centrales están acoplados en comunicación con el uno o más sensores, y/o acoplados en comunicación con la electrónica de control (en aquellos ejemplos en las que el sistema comprende dicha electrónica). El acoplamiento en comunicación es de forma inalámbrica, por ejemplo, mediante comunicaciones de RF, pero en algunos ejemplos, el acoplamiento en comunicación es de forma cableada; para este fin, los medios de control centrales pueden estar provistos de un módulo de comunicaciones que incluye una antena para la transmisión y recepción de datos inalámbricos.

Los medios de control centrales están configurados con fines informativos para notificar, por ejemplo, al operador de la máquina, si la fuerza excede un umbral predeterminado (por ejemplo, umbral predeterminado de fuerza excesiva), con el consiguiente riesgo de rotura del elemento o elementos de desgaste en cuestión; y/o si la fuerza es menor que un nivel operativo óptimo (por ejemplo, umbral de fuerza óptimo predeterminado), con la consiguiente posibilidad de ser capaz de soportar más fuerza y, por tanto, siendo capaz de excavar aportando más fuerza. Ambos tipos de notificaciones pueden conducir a la mejora u optimización del ciclo de excavación y carga con un riesgo reducido de experimentar la rotura del elemento o elementos de desgaste en cuestión, o incluso sin ningún riesgo inmediato porque las fuerzas posteriores se medirán nuevamente con el uno o más sensores, por lo tanto, la excavación posterior con la máquina se controlará para detectar una fuerza excesiva o subóptima a la que están sometidos los elementos de desgaste a medida que se aplica más fuerza de excavación.

Los medios de control centrales comprenden uno o más procesadores, una o más memorias, y un módulo de comunicaciones para recibir datos de los sensores o de la electrónica de control (ya sea como comunicaciones inalámbricas o cableadas).

En algunos ejemplos, los medios de control centrales comprenden al menos un procesador y al menos una memoria por elemento de desgaste que tiene uno o más sensores dispuestos en su interior, o por par de elementos de desgaste que tienen uno o más sensores dispuestos entre los mismos. Cada al menos un procesador calcula la fuerza soportada por el sensor o sensores respectivos en base a las mediciones de los mismos, de esta manera cada elemento de desgaste supervisado tiene al menos un procesador para el cálculo de las fuerzas del mismo.

En algunos ejemplos, los medios de control centrales proporcionan además instrucciones para al menos uno de: ajustar la fuerza aplicada por la máquina, cambiar el ángulo de ataque de los implementos de excavación (y, por tanto, de los GET) y cambiar la trayectoria de los implementos de excavación. Para este fin, los medios de control centrales proporcionan las instrucciones en base a si la fuerza calculada excede el umbral predeterminado (por ejemplo, umbral de fuerza excesiva predeterminado), y/o si la fuerza calculada es menor que un nivel de operación óptimo (por ejemplo, umbral de fuerza óptimo predeterminado). La provisión de instrucciones se puede llevar a cabo mediante, por ejemplo, uno o más procesadores adicionales y una o más memorias adicionales que procesan las fuerzas calculadas para cada elemento de desgaste supervisado, en cuyo caso los diferentes procesadores proporcionan las fuerzas calculadas a dicho procesador o procesadores adicionales para su procesamiento combinado.

Los medios de control centrales pueden ayudar al operador de la máquina por medio de instrucciones para ajustar, regular y corregir automáticamente al menos una de las fuerzas a aplicar por la máquina, el ángulo de ataque del cazo y la trayectoria del cazo, ayudando así al operador a llevar a cabo la operación de excavación y carga de la manera más óptima y productiva en base a los umbrales predeterminados establecidos en los medios de control centrales. Esto, a su vez, evita paradas no programadas mejorando así el coste por tonelada movida. La forma en que el ajuste, regulación y corrección se llevan a cabo es aplicando más o menos fuerza al cazo cuando hace contacto con el suelo (es decir, se aplica más o menos presión a los cilindros del sistema hidráulico), cambiando el ángulo de ataque con el que el cazo entra en contacto con el suelo durante la operación de excavación y carga, y/o cambiando la trayectoria que sigue el cazo durante la operación de excavación y carga, esto último se consigue moviendo la pluma y el brazo de la máquina.

Adicionalmente o como alternativa, dicho uno o más procesadores adicionales y una o más memorias pueden procesar las fuerzas calculadas para proporcionar información sobre la operación de los GET y, opcionalmente, de la máquina también.

El procesamiento realizado por los medios de control centrales incluye preferentemente realizar un aprendizaje automático para determinar progresivamente con mayor precisión el estado y operación de los elementos de desgaste y, opcionalmente, de la máquina también, lo que a su vez permite la provisión de instrucciones mejor adaptadas a la situación en la que se encuentran los elementos de desgaste y la máquina. En este sentido, los medios de control centrales son capaces de utilizar datos históricos de operación de los elementos de desgaste y/o de la máquina, entradas de la máquina recibidas durante la operación de la máquina y/o datos históricos de la misma, etc.

En algunos ejemplos, los medios de control centrales calculan la fuerza soportada por los elementos de desgaste además en base a una o más entradas de la máquina (que normalmente son proporcionadas por el control central de la máquina, pero también pueden proporcionarse por las unidades que recopilan todos los datos generados en un componente o sistema respectivo de la máquina). Dicha una o más pueden ser uno o más de: potencia que suministra la máquina, fuerza de arranque (es decir, BOF), consumo de energía, rendimiento de un sistema hidráulico de la máquina, etc., que reciben los medios de control centrales a través de su módulo de comunicaciones. Los medios de control centrales interpretan la una o más entradas junto con la fuerza calculada de modo que, después de su procesamiento completo, los medios proporcionan instrucciones de salida que, como se ha mencionado anteriormente, ajustan, regulan y corrigen automáticamente la fuerza que se va a suministrar. A este respecto, la una o más entradas de la máquina pueden resultar en el ajuste de los umbrales predeterminados y, por tanto, los mismos valores de fuerza en dos situaciones diferentes pueden producir instrucciones de salida diferentes.

A modo de ejemplo, cuando la fuerza de arranque y/o el consumo de energía están por encima de ciertos valores que se definen como excesivos y, por tanto, considerados no convenientes para la operación de la máquina, el umbral de fuerza excesivo predeterminado puede reducirse; de esta forma, incluso si los valores de fuerza no parecen implicar riesgo de rotura de los elementos de desgaste en cuestión, la operación general de la máquina es tal que existe el riesgo de que se produzcan otros problemas, por ejemplo, mal funcionamiento del sistema hidráulico. Los datos combinados de las entradas de la máquina y los valores de fuerza pueden ser procesados por los medios de control centrales para realizar ajustes en la máquina por medio de instrucciones. Como alternativa, los medios de control centrales pueden no ajustar los umbrales predeterminados en base a la una o más entradas de la máquina, pero los valores de fuerza se ajustan en base a dicha una o más entradas, por ejemplo, aplicando un factor de corrección en forma de número real que varía los valores de fuerza una vez procesados. En ambos sentidos, se pueden obtener los mismos resultados.

De igual manera, los medios de control centrales procesan tanto la una o más entradas de la máquina como los valores de fuerza para proporcionar instrucciones que ayuden al operador a mejorar la operación de excavación y carga, que, como se ha mencionado anteriormente, puede resultar en realizar esta operación de la manera más óptima y productiva, y evitar paradas no programadas mejorando así el coste por tonelada movida.

Cuando los medios de control centrales procesan solo los valores de fuerza, y cuando los medios utilizan tanto los valores de fuerza como la una o más entradas de la máquina, los medios de control centrales gestionan la máquina para una operación óptima de la misma regulando la fuerza aplicada durante la operación en función de los datos procesados para maximizar la eficiencia de la máquina y la productividad de la operación en sí.

En el contexto de la presente divulgación, la expresión "fuerza de arranque" se usa indistintamente con "fuerza aplicada" y "fuerza de excavación" para referirse a la fuerza aplicada al cazo para entrar en contacto con el suelo.

En algunos ejemplos, los medios de control centrales están configurados para el acoplamiento comunicativo con un centro de control característico de la máquina para proporcionar la información de los sensores (procesados por los medios de control centrales) al centro de control de la máquina, permitiendo así que la máquina gestione la información con los datos reales proporcionados por los medios de control centrales.

Debido a la comunicación en tiempo real entre los medios de control centrales y la máquina, la máquina es capaz de interpretar los datos y tomar decisiones en base a las lecturas de presión, fuerza o carga recibidas.

Cuando la fuerza o presión medida con el uno o más sensores del sistema da como resultado valores de fuerza calculados que exceden un umbral predeterminado (por ejemplo, un umbral predeterminado de fuerza excesiva), que generalmente se establece en base a las propiedades mecánicas de los elementos de desgaste (por ejemplo, resistencia de los mismos) y, opcionalmente, en función del desgaste al que han sido sometidos, los medios de control centrales preferentemente hacen al menos uno de: informar a un operador, por medio de una o más señales perceptibles (algo que normalmente está controlado por el centro de control de la máquina, por lo que los medios de control centrales proporcionan una instrucción para emitir dicha señal o señales), de una posible rotura inminente de los elementos de desgaste en cuestión si la fuerza de arranque aplicada no se reduce, y/o si el ángulo de ataque o la trayectoria del cazo no se cambia para reducir la fuerza ejercida sobre los elementos de desgaste, y proporcionar la instrucción a la máquina para reducir la fuerza de arranque aplicada o cambiar el ángulo de ataque o la trayectoria del cazo para reducir la probabilidad o incluso prevenir la rotura de los elementos de desgaste.

Cuando la fuerza o presión medida con el uno o más sensores es menor que el nivel óptimo establecido (por ejemplo, umbral de fuerza óptimo predeterminado) de dichos elementos de desgaste, que generalmente se establece al menos en base a las propiedades mecánicas de los elementos de desgaste y el desgaste al que han sido sometidos si se conoce, los medios de control centrales informan preferentemente a un operador, mediante una o más señales perceptibles, de la posibilidad de aplicar más fuerza durante la operación. Si los medios de control centrales reciben una o más entradas de la máquina en relación con los límites y la condición de otros componentes de la máquina, tales como motores, sistemas hidráulicos, cables de transmisión, etc., y la resistencia estructural real de la máquina, los medios de control centrales pueden informar al operador solo cuando esa una o más entradas también son indicativas de un posible aumento de la fuerza de arranque o cambio en el ángulo de ataque o la trayectoria que sigue el cazo (que daría lugar a una mayor fuerza aplicada) que no pone en peligro la máquina, por tanto, si al procesar tanto los valores de fuerza como la una o más entradas, los medios de control centrales determinan un posible riesgo si se aumenta la fuerza aplicada, entonces los medios preferentemente no informan al operador de un posible aumento en la fuerza de arranque, o los medios pueden informar al operador, pero también indican que el operador debe considerar los límites y la condición de esos otros componentes, lo que también hacen los medios de control centrales cuando no reciben dicha una o más entradas. Otra alternativa es que los medios de control centrales proporcionen instrucciones a la máquina para aumentar la fuerza aplicada o cambiar la trayectoria o el ángulo de ataque del cazo para aumentar la fuerza aplicada y, por tanto, optimizar la operación de excavación y carga, reduciendo así el ciclo de carga y mejorando la eficiencia de la operación en sí. En este caso también, los medios de control centrales pueden determinar no proporcionar las instrucciones si los medios reciben dicha una o más entradas de la máquina y existe el riesgo de dañar la máquina si se aumenta la fuerza aplicada.

Por un lado, esto permite reducir o prevenir la rotura del sistema (los elementos de desgaste, el sensor o sensores, etc.). Esto evita paradas no programadas de las máquinas, que son muy costosas ya que afectan la productividad de la mina, cantera u obra de construcción; y, por otra parte, permite optimizar el tamaño de los elementos de desgaste, buscando el equilibrio óptimo entre más penetración sin riesgo de rotura, menos, más dientes de penetración con la seguridad de que no se romperán, porque en el caso de acercarse al estrés final, la máquina recibe la información y/o instrucciones correspondientes para reducir la fuerza de arranque, proporcionando así una mayor eficiencia de excavación, más productividad, con menor consumo energético. El tamaño de los elementos de desgaste puede optimizarse controlando las fuerzas calculadas que resultan del sistema de la presente divulgación y, posiblemente, otros valores de la máquina y/o la operación como el consumo de energía, toneladas movidas por carga, características del terreno, etc.; con esta información, por ejemplo, cuando se vaya a realizar la sustitución posterior de elementos de desgaste, un operador puede decidir hacerlo, pero con elementos de desgaste de formas diferentes (por ejemplo, diente más largos o más cortos, dientes afilados o romos) o elementos de desgaste de diferentes tamaños cuando se sustituyen todos los GET o los portadientes, ambos mejoran la eficiencia de la operación. A modo de ejemplo, cuando se pueda aplicar más fuerza a los elementos de desgaste, los dientes más largos y afilados pueden mejorar la operación, mientras que cuando se aplica una fuerza excesiva a los elementos de desgaste, los dientes más cortos y anchos pueden mejorar la operación.

Esta capacidad de proporcionar datos a las máquinas sobre los elementos de desgaste en tiempo real permite un sistema de comunicación dual, es decir, combinar datos sobre la propia máquina (potencia, sistema hidráulico, etc.) con datos medidos en el terreno con el sistema. Esta retroalimentación permite al operador de la máquina disponer de datos reales que permiten tomar mejores decisiones durante el proceso de excavación y carga. Asimismo, el sistema puede ayudar al operador regulando, corrigiendo y ajustando automáticamente la fuerza aplicada, haciendo más fácil y preciso el trabajo del operador. El mismo sistema puede actuar dentro de un entorno de máquina autónoma, sin un operador en la propia máquina. Ya sea una máquina controlada a distancia sin un operador en cabina o una máquina autónoma, el sistema permite realizar el proceso de excavación con mayor precisión y eficiencia y reducir o evitar la rotura de los elementos de desgaste.

Por aumentar y reducir la fuerza aplicada se quiere decir preferentemente aumentar y reducir la fuerza aplicada con los cilindros para mover el cazo, respectivamente. Al cambiar el ángulo de ataque para aumentar o reducir la fuerza aplicada, se quiere decir preferentemente modificar uno o más ángulos con los que el cazo debe entrar en contacto con el suelo porque, dependiendo del ángulo con el que el cazo se pone en contacto con el suelo, la fuerza aplicada resultante es mayor o menor, incluso cuando no se ordena ningún aumento o reducción de la fuerza aplicada con los cilindros. Al cambiar la trayectoria seguida por el cazo para aumentar o reducir la fuerza aplicada se quiere decir preferentemente modificar cómo se mueve el cazo a lo largo de su trayectoria antes de entrar en contacto con el suelo porque, dependiendo de la forma en que se mueva el cazo para entrar en contacto con el suelo, la fuerza aplicada resultante es mayor o menor, incluso cuando no se ordena ningún aumento o reducción de la fuerza aplicada con los cilindros.

En algunos ejemplos, el sistema comprende además la máquina, comprendiendo la máquina el centro de control acoplado en comunicación con los medios de control centrales.

Un aspecto de la invención se refiere a una máquina de movimiento de tierras definida en la reivindicación 10, y que comprende: implementos de excavación; y un sistema de acuerdo como el descrito previamente, la pluralidad de elementos de desgaste del mismo estando acoplada con una cuchilla de los implementos de excavación.

En algunas realizaciones, la máquina comprende además un centro de control para operar la máquina. Además, en estas realizaciones, los medios de control centrales están acoplados en comunicación con el centro de control; los medios de control centrales proporcionan instrucciones de salida al centro de control para operar la máquina al menos en base a las mediciones de uno o más sensores; y el centro de control opera la máquina al menos en base a las instrucciones de salida de manera que la máquina es operada al menos parcialmente por instrucciones proporcionadas por el centro de control.

El sistema permite actuar dentro de un entorno de máquina semiautomática (es decir, operado parcialmente por las instrucciones proporcionadas por el centro de control) y/o automática, es decir, ayudando a un operador con la operación de la máquina o máquina operada digitalmente sin un operador en la misma. El sistema permite realizar el proceso de excavación con mayor precisión y eficiencia, reducir la probabilidad y/o prevenir roturas inesperadas de los elementos de desgaste, mediante la integración de los datos medidos por el sistema y los datos proporcionados por la propia máquina. También, en un entorno de máquina semiautomática, el operador puede estar dentro de la máquina, o alejado de la máquina, es decir, en otras instalaciones desde donde pueda controlar y operar la máquina.

En algunas realizaciones, la máquina comprende además medios de visión artificial, primeros medios para detectar tanto posición como orientación de una pluma de la máquina, segundos medios para detectar tanto posición como orientación de un brazo, y terceros medios para detectar tanto posición como orientación de los implementos de excavación.

Los medios de visión artificial pueden ser al menos uno de: una o más cámaras y un sistema LIDAR; con tales medios, es posible determinar cómo es el entorno y el terreno y, por tanto, orientar la máquina y poner los GET en contacto con el suelo. Los primeros medios, los segundos medios y los terceros medios comprenden cada uno sensores que proporcionan mediciones de posición y orientación de la pluma, el brazo y el cazo como se conoce en la técnica, por ejemplo, una o más cámaras, radar, LIDAR, y sensores para la medición de ángulos entre las partes móviles de los mismos.

Además de estar acoplado en comunicación con los medios de control centrales, el centro de control está preferentemente acoplado en comunicación (de forma inalámbrica) con una estación de control remota de la máquina, por lo que un operador puede controlar y operar la máquina. Para este fin, la estación de control comprende uno o más medios de presentación de usuario en los que los datos de los medios de visión artificial, los primeros, los segundos y los terceros medios se muestran al operador.

La estación de control comprende además uno o más medios de entrada de usuario para la operación remota de la máquina. La estación de control transmite las instrucciones del usuario al centro de control de la máquina. El centro de control de la máquina ejecuta las instrucciones tras la recepción de las mismas, o procesa las instrucciones en base a las entradas recibidas de los medios de control centrales y cualquier otra entrada de la máquina. En este último caso, las instrucciones del usuario son una de ajustar, regular y corregir de acuerdo con el estado de la máquina para que, como se ha explicado anteriormente con referencia al sistema descrito previamente, el operador sea asistido en la operación de la máquina gracias a los datos generados dentro de la máquina.

Cuando la máquina opera de forma autónoma, el centro de control utiliza al menos los datos de cada uno de los medios de visión artificial, los primeros medios, los segundos medios, los terceros medios, y los medios de control centrales para conducir la máquina y operar la pluma, el brazo y el cazo para que las operaciones de excavación y carga, la operación de transporte y la operación de descarga se efectúan. En este sentido, los datos y/o instrucciones recibidas de los medios de control centrales son procesados por el centro de control para operar la pluma, el brazo y el cazo, ya que esos datos revelan cómo se está realizando la operación de excavación, si la fuerza de arranque es excesiva o subóptima, y cómo el cazo y los elementos de desgaste del mismo se ponen en contacto con el suelo.

Las mediciones de los diferentes elementos de desgaste son indicativas de cómo se ponen en contacto con el suelo, no solo desde el punto de vista de las cargas sobre los propios elementos de desgaste, sino también desde el punto de vista del tipo de suelo con el que se acoplan los elementos de desgaste. Respecto a esto último, los valores de fuerza pueden indicar particularidades del terreno (especialmente, pero no únicamente, cuando se aplican técnicas de aprendizaje por máquina a estos valores), algo que influye en la forma en que se contacta el terreno y tanto en el tipo como en el tamaño de los elementos de desgaste necesarios para un movimiento de tierras más eficiente.

Por medio de la visión artificial, el centro de control conduce la máquina dentro, por ejemplo, de la cantera para realizar los diferentes pasos del procedimiento de excavación, y mueve también la máquina hacia el suelo para que se active de tal manera que la distancia entre la máquina y el suelo esté dentro de un intervalo de distancia valores para que el cazo pueda llegar al suelo, y con un ángulo de ataque y trayectoria del cazo determinados por el centro de control o los medios de control centrales; en este sentido, los medios de visión artificial pueden ayudar aún más en la operación gracias a los datos que brindan sobre el terreno (por ejemplo, la forma del mismo, cómo cambia al ponerse en contacto con los GET y al retirar el cazo, etc.). Como es evidente, el ángulo de ataque determinado debe ser el ángulo de ataque con el que el cazo se pone en contacto con el suelo, por lo tanto, una distancia entre la máquina y el suelo que no se controla adecuadamente puede provocar que el cazo se ponga en contacto con el suelo con un ángulo de ataque diferente. De igual manera, el centro de control no solo necesita posicionar la máquina correctamente (según cómo se va a poner en contacto con el suelo) en lo que respecta a la distancia, sino que también debe orientar la máquina correctamente para que se ponga en contacto con el suelo según lo ordenado (ya sea por la máquina misma o por el operador, que en algunos casos es asistido por la máquina), por lo tanto, el centro de control procesa los datos de los medios de visión artificial junto con las instrucciones para ponerse en contacto con el suelo para que la operación semiautomática o automática se lleve a cabo correctamente.

En algunas realizaciones, el centro de control opera la máquina al menos en base a las instrucciones de salida, de manera que la máquina es completamente operada (es decir, es autónoma) por instrucciones proporcionadas por el centro de control.

En algunos casos, los medios de visión artificial son móviles y/o giratorios, y el centro de control opera los medios de visión artificial para cambiar los datos que proporcionan desde el terreno.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método definido en la reivindicación 1 y que comprende los pasos de: proporcionar un sistema en una máquina de movimiento de tierras, comprendiendo el sistema:

una pluralidad de elementos de desgaste adaptados para acoplarse con una cuchilla de implementos de excavación de una máquina de movimiento de tierras; y

uno o más sensores para la medición de fuerzas, estando cada sensor del uno o más sensores dispuesto en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste o entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste;

medir fuerzas (por ejemplo, en forma de tensiones o deformaciones unitarias) con uno o más sensores; procesar las mediciones de uno o más sensores con los medios de control centrales para calcular las fuerzas en base a las mediciones; y

determinar, los medios de control centrales, una acción a realizar en base a las fuerzas calculadas para que: cuando las fuerzas calculadas superan un umbral de fuerza excesivo predeterminado, la acción es al menos una de las siguientes: emitir una advertencia en forma de al menos una señal perceptible y reducir la fuerza de arranque de la máquina de movimiento de tierras de manera automática; y

cuando las fuerzas calculadas son menores que un umbral de fuerza óptimo predeterminado, la acción es al menos una de las siguientes: emitir una advertencia en forma de al menos una señal perceptible y aumentar la fuerza de arranque de manera automática.

El sistema se dispone en la cuchilla del cazo de la máquina de movimiento de tierras, lo que permite adquirir datos reales sobre las fuerzas, presiones y/o cargas ejercidas sobre los elementos de desgaste.

Durante la excavación con la máquina de movimiento de tierras, el uno o más sensores miden las tensiones o deformaciones unitarias a las que están sometidos los elementos de desgaste. Los medios de control centrales reciben, de uno o más sensores, las mediciones y las procesan para emitir una advertencia y/o cambiar la fuerza de arranque de la máquina de acuerdo con el valor de las fuerzas en relación con los umbrales predeterminados; los medios de control centrales pueden proporcionar instrucciones de salida correspondientes a cualquiera de estas acciones para que un centro de control de la máquina realice la acción. Para este fin, los medios de control centrales están provistos de uno o más procesadores, una o más memorias, y un módulo de comunicaciones para recibir datos de los sensores y, opcionalmente, de la máquina, y también para transmitir datos a la máquina, por ejemplo, a un centro de control o unidad del mismo que controla la operación de la máquina.

En algunas realizaciones, aumentar y reducir la fuerza de arranque comprende al menos uno de: aumentar y reducir, respectivamente, la presión aplicada a los cilindros de un sistema hidráulico de la máquina; cambiar el ángulo de ataque de los implementos de excavación para aumentar y reducir, respectivamente, la fuerza de arranque; y cambiar una trayectoria seguida por los implementos de excavación para aumentar y reducir, respectivamente, la fuerza de arranque.

En algunas realizaciones, la máquina de movimiento de tierras comprende un centro de control para operar la máquina; la acción determinada con los medios de control centrales comprende al menos: reducir la fuerza de arranque de la máquina de movimiento de tierras de manera automática cuando las fuerzas calculadas superan un umbral de fuerza excesiva predeterminado; y aumentar la fuerza de arranque de manera automática cuando las fuerzas calculadas son menores que un umbral de fuerza óptimo predeterminado. Además, en estas realizaciones, el centro de control opera la máquina de manera que la máquina sea operada al menos parcialmente por instrucciones proporcionadas por el centro de control.

En algunas realizaciones, la máquina comprende además: medios de visión artificial; primeros medios para detectar tanto posición como orientación de una pluma de la máquina; segundos medios para detectar tanto posición como orientación de un brazo de la máquina; y terceros medios para detectar tanto posición como orientación del cazo. En algunas de estas realizaciones, el centro de control opera la máquina al menos en base a la acción de tal manera que la máquina es completamente operada por las instrucciones proporcionadas por el centro de control.

En algunas realizaciones, el sistema es un sistema de arriba.

En algunas realizaciones, la máquina es una máquina de acuerdo con el aspecto de la invención.

Ventajas similares que las descritas para el sistema también son aplicables a la máquina de movimiento de tierras y al método.

Un aspecto no reivindicado se refiere a un método que comprende los pasos de:

recibir, por un aparato informático de una estación de trituración:

los valores de la fuerza aplicada a una pluralidad de elementos de desgaste de una máquina de movimiento de tierras, o

datos indicativos de las características del material cargado con la máquina de movimiento de tierras; determinar, por el aparato informático, las características del material al menos en base a los valores de fuerza cuando se reciben dichos valores de fuerza; y

ajustar, por el aparato informático, una operación de la estación de trituración al menos en base a las características del material recibido o determinado.

El aparato informático de una estación que tritura (es decir, una trituradora) el material resultante de una operación de movimiento de tierras puede procesar los valores de fuerza o los datos para configurar la estación de trituración de acuerdo con las características del material que se va a triturar. Si el material es homogéneo, heterogéneo, compacto, rocoso, suelto o sin compactar, duro, etc. son datos importantes para configurar la estación de trituración de la manera más óptima posible para triturar el material a un ritmo elevado y con un consumo de energía reducido.

Al recibir los valores o los datos, preferentemente de un sistema como el descrito arriba o una máquina como la descrita arriba, el aparato informático determina las características del material (si son los valores de fuerza lo que se recibe) y ajusta la operación en consecuencia; si no, si se reciben los datos, entonces, el aparato informático utiliza esos datos para ajustar la operación en consecuencia.

En algunos ejemplos, ajustar la operación de la estación de trituración comprende al menos uno de: cambiar una fuerza de la misma, cambiar sus revoluciones y ajustar un cono de la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para completar la descripción y para proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman parte integral de la descripción e ilustran realizaciones de la invención, lo que no debería interpretarse como una restricción del alcance de la invención, sino tan solo como ejemplos de cómo puede realizarse la invención. Los dibujos comprenden las siguientes Figuras:

Las Figuras 1-3 muestran sistemas de acuerdo con diferentes realizaciones en forma de diagrama de bloques. Las Figuras 4 y 5 son una vista en perspectiva y una vista en alzado de una sección longitudinal de una parte de un sistema de acuerdo con una realización que incluye un diente con sensores; en la Figura 5 se muestran también los vectores de fuerza resultantes del uso de una máquina de movimiento de tierras con dicho sistema.

La Figura 6 es una vista en alzado en sección longitudinal de un sistema de acuerdo con una realización que incluye un diente y un conjunto de portadientes con sensores.

La Figura 7 es una vista en planta en sección longitudinal de un sistema de acuerdo con una realización que incluye un diente y un conjunto de portadientes con sensores.

La Figura 8 es una vista en alzado en sección longitudinal de un sistema de acuerdo con una realización que incluye un portadientes con sensores.

La Figura 9 es una vista en alzado en sección longitudinal de un sistema de acuerdo con una realización con sensores al menos en un portadientes.

Las Figuras 10A-10B y 11A-11B son vistas en perspectiva de secciones de sistemas de acuerdo con las realizaciones con sensores al menos en los portadientes.

La Figura 12 muestra esquemáticamente un sensor para sistemas de acuerdo con las realizaciones.

La Figura 13 es una vista en alzado en sección longitudinal de un sistema de acuerdo con una realización con sensores entre los elementos de desgaste.

La Figura 14 es una vista en perspectiva de parte de un sistema de acuerdo con una realización con sensores al menos en un portadientes.

Las Figuras 15-17 son vistas en perspectiva de partes de sistemas de acuerdo con las realizaciones con elementos de fijación en forma de abrazaderas que tienen sensores.

Las Figuras 18A-18B muestran, desde diferentes vistas, un sistema de acuerdo con una realización con sensores dentro de una cavidad en un portadientes; La Figura 18C muestra un cuerpo con los sensores de la Figura 18B. Las Figuras 19A y 19B son vistas en perspectiva de un portadientes y de un diente de un sistema de acuerdo con una realización con sensores al menos en una parte de un portadientes para recibirse en el alojamiento de un diente. La Figura 20 muestra un gráfico con una medición de fuerza realizada con un sensor en el cazo de una máquina de movimiento de tierras.

La Figura 21 muestra un gráfico con una pluralidad de mediciones de fuerza con sensores en un cilindro en la pluma de una máquina.

Las Figuras 22A-22B muestran gráficos con valores de fuerza de dos dientes de un sistema de acuerdo con una realización.

Las Figuras 23A-23E muestran gráficos con fuerzas y ángulos calculados del cazo procesando las mediciones de un sistema de acuerdo con una realización.

La Figura 24 muestra un operador que controla a distancia una máquina de movimiento de tierras que tiene un sistema de acuerdo con una realización.

Las Figuras 25A-25C muestran diferentes ejemplos de la fuerza ejercida sobre un cazo o de los ángulos de ataque calculados con sistemas de acuerdo con las realizaciones.

Las Figuras 26A y 26B muestran gráficos con dos modos de operación de los sistemas de acuerdo con las realizaciones.

La Figura 27 muestra, en forma de diagrama de bloques, el ejemplo de procesamiento por medios de control centrales de los sistemas de acuerdo con las realizaciones.

La Figura 28 muestra, en forma de diagrama de bloques, un método según una realización.

Las Figuras 29-32 muestran ejemplos de formas de ajustar las operaciones de excavación y carga de una máquina de movimiento de tierras.

DESCRIPCIÓN DE FORMAS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

La Figura 1 muestra un sistema 1 de acuerdo con algunas realizaciones. El sistema 1 incluye una pluralidad de elementos de desgaste 10 adaptados para acoplarse con una cuchilla de un cazo o una pala de una máquina de movimiento de tierras. La pluralidad de elementos de desgaste 10 comprende al menos los dientes 11, los portadientes 12, los elementos de fijación 13, 14 y los protectores frontales y/o laterales 15; diferentes ejemplos de algunos de estos elementos de desgaste se describirán a continuación con referencia a otras Figuras.

El sistema 1 incluye también uno o más sensores 20 que están dispuestos en un elemento de desgaste (unidos a una superficie del mismo o a una cavidad formada en el elemento de desgaste) de la pluralidad de elementos de desgaste 10, o entre dos elementos de desgaste (unidos a un espacio entre las superficies del mismo, o a una cavidad formada entre los dos elementos de desgaste) de la pluralidad de elementos de desgaste 10. A modo de ejemplo, el sistema 1 puede comprender treinta sensores 20, quince de los que están dispuestos de manera que hay tres sensores en cada diente 11 de cinco dientes, y los quince sensores restantes 20 están dispuestos de manera que hay tres sensores en cada portadientes 12 de cinco portadientes.

Cada sensor en uno de los elementos de desgaste proporciona mediciones para calcular los valores de fuerza de acuerdo con uno de los ejes, por tanto, se disponen al menos tres sensores por elemento de desgaste para calcular las fuerzas en los tres ejes.

El/los sensor/es 20 está/n configurado/s para medir fuerzas mientras se disponen en o entre los elementos de desgaste; por ejemplo, el/los sensor/es es/son capaces de medir tensiones o deformaciones unitarias, que se refieren a la fuerza aplicada a los elementos de desgaste.

La Figura 2 muestra un sistema 2 de acuerdo con algunas realizaciones. El sistema 2 incluye la pluralidad de elementos de desgaste 10, el uno o más sensores 20, y tanto la electrónica de control 40 como los medios de control centrales 50.

La electrónica de control 40 está acoplada en comunicación con el uno o más sensores 20 (a través de comunicaciones cableadas o inalámbricas) y los medios de control centrales 50 (mediante comunicaciones inalámbricas o cableadas; los medios de control centrales 50 no están preferentemente dispuestos en el mismo elemento de desgaste o entre los mismos elementos de desgaste, sino fuera de los elementos de desgaste, por tanto, en estos casos, las comunicaciones son preferentemente inalámbricas) para proporcionar las mediciones de los sensores 20 a los últimos 50 mediante un módulo de comunicaciones (no ilustrado). Cada sensor 20 puede tener una electrónica de control 40 respectiva, o varios sensores 20 dispuestos en el mismo elemento de desgaste 10 o entre los mismos elementos de desgaste 10 pueden compartir una o más electrónica de control 40. La electrónica de control 40 recibe las mediciones, las digitaliza con un convertidor de analógico a digital y proporciona una salida de flujo de datos con las mediciones digitalizadas o después de procesarlas; por ejemplo, la electrónica de control 40 puede aplicar un filtro digital a las mediciones para filtrar el ruido.

Los medios de control centrales 50 comprenden, preferentemente para cada sensor 20 del sistema, al menos un procesador 51, al menos una memoria 52 y un módulo de comunicaciones 53. Los medios de control centrales 50 reciben las mediciones de la electrónica de control 40 y las procesan para calcular los valores de fuerza ejercida sobre los elementos de desgaste 10. Por medio del módulo de comunicaciones 53, estos valores pueden enviarse después a un centro de control de una máquina que incorpora el sistema 2 para informar al operador sobre las fuerzas aplicadas a los elementos de desgaste 10 durante el procedimiento de excavación para que pueda tomar decisiones sobre cómo operar la máquina con conocimiento de esos datos, si diferentes elementos de desgaste pueden ser más adecuados para el procedimiento de excavación, y/o si existe un riesgo de falla de los elementos de desgaste y es conveniente sustituirlos. El centro de control puede también procesar los valores de fuerza recibidos para proporcionar instrucciones al menos en base a los mismos.

También, debido al al menos un procesador 51, los medios de control centrales 50 son capaces de proporcionar instrucciones para, por ejemplo, provisión de comandos de una o más señales perceptibles por el usuario indicativas de una condición de los elementos de desgaste 10 o un nivel recomendado de fuerza de arranque según lo determinado por el al menos un procesador 51 utilizando las mediciones y/o instrucciones para, por ejemplo, controlar o ayudar en la operación de la máquina que incorpora el sistema 2 cambiando la fuerza de arranque, el ángulo de ataque del cazo de la máquina y/o la trayectoria seguida por el cazo de la máquina. Los medios de control centrales 50 transmiten tales instrucciones al centro de control de la máquina, que a su vez puede ejecutar las instrucciones recibidas de los medios 50, o procesarlas y modificarlas de acuerdo con cualquier medida que tenga el centro de control de otros componentes de la máquina.

Para la provisión de las instrucciones por los medios de control centrales 50, los medios 50 pueden recibir también, desde la máquina (por ejemplo, desde el centro de control o desde diferentes unidades del mismo), la una o más entradas sobre el estado de otros componentes de la máquina. Por consiguiente, el procesador o procesadores 51 de los medios 50 procesan dicha una o más entradas junto con los valores de fuerza calculados y proporcionan las instrucciones en base a ambas fuentes de datos.

Para calcular las fuerzas, un conjunto de ecuaciones que definen el comportamiento mecánico del elemento detectado se almacena en la al menos una memoria 52 de los medios de control centrales 50 que emiten valores de fuerza cuando se reciben tensiones o deformaciones unitarias. Este conjunto de ecuaciones se basa en las leyes de la física y preferentemente establece condiciones de equilibrio estático de manera que tanto las sumas de fuerzas sean iguales a cero como las sumas de momentos sean iguales a cero como se conoce en la técnica. Como en esa situación el elemento de desgaste está en equilibrio y no se mueve ni se deforma, el elemento de desgaste tiene una rigidez determinada que puede modelarse mediante simulaciones, y después se calibran los factores de las ecuaciones que relacionan las tensiones o deformaciones unitarias con las fuerzas ejercidas sobre el elemento de desgaste mediante ensayos experimentales para llegar a valores de los factores que hacen posible proporcionar valores de fuerzas precisos en base a las mediciones. Por tanto, dichos valores de los factores se calibran teniendo en cuenta las posiciones de los sensores en los elementos de desgaste y el número de sensores utilizados cuando el sistema está instalado en el cazo de una máquina.

El sistema 2 comprende también uno o más dispositivos de suministro de energía 25, tales como una o más baterías, para alimentar al menos la electrónica de control 40. Preferentemente, aunque no necesariamente, uno o más de dichos dispositivos de suministro de energía 25 están dispuestos en los elementos de desgaste 10; de esta forma, siempre que se sustituyan los elementos de desgaste 10, los sensores 20, la electrónica de control 40 y el uno o más dispositivos de suministro de energía 25 se sustituyen también.

Preferentemente, uno o más dispositivos de suministro de energía 25 están dispuestos en una misma ubicación de los medios de control centrales 50 para alimentarlos. Los medios de control centrales 50 están dispuestos preferentemente fuera de los elementos de desgaste 10 (donde el espacio es escaso y, por tanto, es un desafío ubicar procesadores, memorias y dispositivos de suministro de energía adicionales), por ejemplo, en la cabina de la máquina. En estos casos, los medios de control centrales 50 pueden también alimentarse por un dispositivo de suministro de energía de la propia máquina.

En algunas realizaciones, el uno o más sensores 20 pueden tener una electrónica de control 40 incrustada en los mismos para reducir las dimensiones generales de los sensores y la electrónica de control; por ejemplo, el uno o más sensores 20 pueden tener un convertidor de analógico a digital incrustado en los mismos y un módulo de comunicaciones. Este puede ser el caso cuando el espacio (en o entre los elementos de desgaste) para la disposición del uno más sensores 20 y la electrónica de control 40 requiere la mayor minimización posible para colocar dichos componentes en su interior. Se puede apreciar que los datos que pueden proporcionarse por el sistema 2 hacen posible adaptar los elementos de desgaste (por ejemplo, sus dimensiones, formas, número, etc.) a las condiciones a las que se enfrenta la máquina, para que las dimensiones de los elementos de desgaste se reduzcan y, por tanto, se evite el sobrediseño, el tamaño para ubicar el uno o más 20 y la electrónica de control 40 se vuelve más limitado.

La Figura 3 muestra un sistema 3 de acuerdo con algunas realizaciones. El sistema 3 incluye la pluralidad de elementos de desgaste 10, el uno o más sensores 20, el uno o más dispositivos de suministro de energía 25, la electrónica de control 40 y los medios de control centrales 50. El sistema 3 incluye también la máquina 100 con el cazo 110 y el centro de control 150 del mismo. El centro de control 150 está provisto de al menos un procesador 151, al menos una memoria 152 y un módulo de comunicaciones 153 para la transmisión y recepción de datos cableada y/o inalámbrica. El cazo 110 está acoplado con un brazo 108, acoplado, a su vez, con una pluma 106.

En algunas realizaciones, tal como la de la Figura 3, la máquina 100 es semiautomática, es decir, es operada por un operador con al menos la asistencia de los medios de control centrales 50 y el centro de control 150, o automática, es decir, es operada por los medios de control centrales 50 y el centro de control 150, y comprende medios de visión artificial 120, primeros medios 125 para detectar tanto posición como orientación de la pluma 106, segundos medios 130 para detectar tanto posición como orientación del brazo 108, y terceros medios 135 para detectar tanto posición como orientación del cazo 110. El centro de control 150 puede operar cada uno de: los medios de movimiento (no ilustrados) de la máquina 100 con la ayuda de los medios de visión artificial 120, la pluma con la ayuda de los primeros medios 125, el brazo con la ayuda de los segundos medios 130, y el cazo 110 con la ayuda de los terceros medios 135; también, los medios de control centrales 50 proporcionan instrucciones al centro de control 150 para ajustar la fuerza de arranque, el ángulo de ataque del cazo 110 o la trayectoria del cazo (cada uno de los que puede ajustarse operando la pluma y/o el cazo 110), y/o para informar al operador (si lo hay) de la máquina 100 al ordenar la provisión de señales perceptibles por el usuario o la transmisión de datos indicativos de: un estado de los elementos de desgaste 10, valores de fuerza calculados, posibles cambios en la fuerza de arranque, ángulo de ataque y/o trayectoria en base a los cálculos realizados por los medios de control centrales 50, etc. Para este fin, el centro de control 150 transmite los datos a, por ejemplo, una estación remota por medio del módulo de comunicaciones 153, o proporciona al usuario señales perceptibles por medio de los medios de presentación del usuario (no ilustrados) de la máquina 100, por ejemplo, pantalla, altavoces, LED, dispositivos de vibración, etc.

La Figura 4 muestra parte de un diente 11 (en el que el alojamiento 19 mostrado en la Figura 5 no está representado) como elemento de desgaste de un sistema de acuerdo con una realización, mientras que en la Figura 5 se muestra el diente 11 en su totalidad. El diente 11 tiene un primer extremo 31 adaptado para entrar en contacto con el suelo durante las operaciones de excavación como se conoce en la técnica (en lo sucesivo, parte delantera), y un segundo extremo 32 (en lo sucesivo denominado parte trasera) adaptado para recibir un portadientes (como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 6-7) que soporta al diente 11 de modo que pueda permanecer unido a un cazo de una máquina de movimiento de tierras (como se muestra, por ejemplo, en las Figuras 25A-25C).

El diente 11 comprende una cavidad 16a formada en el lado del segundo extremo 32, es decir, en el lado donde se recibe el portadientes. La cavidad 16a es una región que está abierta desde dicho lado, y dicha región está libre del portadientes al unirse a la misma, en otras palabras, el portadientes no alcanza dicha cavidad 16a una vez instalada. Dentro de dicha cavidad 16a se dispone uno o más sensores 20a-20b para la medición de las fuerzas a las que está sometido el diente 11, las más importantes suelen ser durante las operaciones de excavación y carga en las que, idealmente, el primer extremo 31 entra en contacto con el suelo, algo que en última instancia depende de: la fuerza de excavación, la trayectoria del cazo, el ángulo de ataque del cazo, la disposición de los elementos de desgaste en su cuchilla y la geometría de los elementos de desgaste.

En esta realización, dentro de la cavidad 16a hay dispuestos cuatro sensores 20a-20b, dos de los que no se ven debido a la perspectiva del diente 11. Los cuatro sensores 20a-20b están dispuestos de manera que cada uno de ellos se une a una de las paredes que delimitan la cavidad 16a de acuerdo con los ejes Y y Z ilustrados; en este sentido, la medición de la fuerza se realiza preferentemente en un punto lo más cercano posible al lugar donde se soporta dicha fuerza. Cuando los sensores se colocan en estas ubicaciones, las tensiones o deformaciones unitarias aplicadas al diente 11 se pueden medir en una porción considerable de la estructura del diente 11 puesto que la magnitud y los componentes de las tensiones o deformaciones en cada uno de los lados suelen diferir de la magnitud y componentes de las tensiones o deformaciones en los otros lados. Esto, a su vez, proporciona una mayor cantidad de datos reales que se pueden usar para calcular la fuerza a la que está sometido el diente 11 (u otro elemento de desgaste en aquellas realizaciones en las que el sensor o sensores están dispuestos en un elemento de desgaste diferente).

En otras realizaciones, uno o más sensores o cada sensor 20a-20b se disponen en la pared que delimita la cavidad 16a de acuerdo con el eje X ilustrado; dicha pared suele ser plana, simplificando así la unión del sensor a la misma.

El uno o más sensores 20a-20b son, por ejemplo, galgas extensométricas, que pueden ser plana o cilíndricas, manómetros, medidores de desplazamiento relativo, tiras de fibra óptica, tiras piezoeléctricas o sensores de presión.

Como se conoce en la técnica, de acuerdo con la ley de Hooke, el esfuerzo relacionado con la fuerza y el esfuerzo relacionado con la tensión están vinculados porque ambos tienen su propia proporcionalidad lineal que se puede determinar y vincular matemáticamente bajo una misma constante de proporcionalidad. Por tanto, bajo una determinada deformación en los sensores 20a-20b, por ejemplo, galgas extensométricas, la tensión varía y se puede determinar la fuerza que ha recibido el diente 11, sometido a calibración.

Solo en aras de la claridad, en adelante, el eje X se denominará dirección axial o longitudinal, el eje Y se denominará dirección lateral o transversal y el eje Z se denominará dirección vertical; es evidente que los ejes y los nombres de los mismos podrían definirse de manera diferente sin apartarse del alcance de la presente invención.

Como se observa en la Figura 5, el diente 11 tiene la cavidad 16a conectada con un alojamiento 19 que aloja parte de un portadientes al unirse al diente 11. Como se ha mencionado anteriormente, dentro de dicha cavidad 16a, los cuatro sensores 20a-20d (uno de los sensores 20d se superpone a otro sensor 20b debido a la representación en sección) están dispuestos en las paredes de los mismos, en particular en las paredes laterales, mientras que en otras realizaciones uno, algunos o todos los sensores están dispuestos en la pared delantera (es decir, la pared más cercana al primer extremo 31 y que delimita la cavidad 16a con respecto a la dirección axial).

La cavidad 16a tiene una forma ahusada de tal manera que se es más estrecha en la parte de la cavidad 16a más cercana al primer extremo 31 (como se muestra con la flecha de anchura w1), es decir, la parte delantera, que en la parte de la cavidad 16a más cercana al segundo extremo 32 (como se muestra con la flecha de anchura w1), y un primer espesor definido entre la parte exterior del diente 11 y siendo la cavidad 16a más gruesa en la parte delantera que en la parte trasera (como se muestra con las flechas de espesor t<1>y t<2>).

La geometría de la cavidad 16a formada en el diente 11 (o que se forma en otros elementos de desgaste como se describe más adelante) puede ser tal que tenga en cuenta tanto la deformación como la tensión para que las medidas puedan ser lo suficientemente sensibles, y al mismo tiempo no extremadamente sensibles para que las mediciones no se confundan con ruido electrónico. Por consiguiente, la geometría de la cavidad 16a también es tal que es lo suficientemente robusta para soportar las tensiones de trabajo convencionales de los procedimientos de excavación y, además, no exceda un límite máximo de deformación, en el que los sensores 20a-20b se dañarían debido a la deformación, imposibilitando la toma de mediciones (esto ocurre cuando se excede la zona elástica de los materiales de los sensores 20a-20d, puesto que quedarían deformados permanentemente). También, la geometría del alojamiento 19 se puede modificar con respecto a los alojamientos cuando no se forma ninguna cavidad de modo que los puntos de contacto sean constantes, de esta manera la distancia entre la fuerza de aplicación y el punto de reacción no varía porque, de lo contrario, eso podría ser una fuente de errores en las mediciones que empeoran la precisión de las fuerzas calculadas en base a las mediciones.

Preferentemente, el uno o más sensores están dispuestos en porciones de paredes cuyo espesor es sustancialmente constante para mediciones más precisas y estables.

La Figura 6 muestra un sistema de acuerdo con una realización que, además de los sensores (no ilustrados), comprende medios de control centrales 50 y electrónica de control 40 dispuestos dentro de la cavidad 16a formada en el diente 11.

En este ejemplo, se muestra un portadientes 12 unid al diente 11 una vez que se recibe dentro del alojamiento del diente 11. Como también se ve en la Figura 7, por ejemplo, un pasador 14 asegura el portadientes 12 al diente 11. A pesar de la introducción del portadientes 12 en el diente 11, se puede observar por medio de las líneas discontinuas que la cavidad 16a está libre del portadientes 12 y, por tanto, puede alojar componentes para la medición de fuerzas.

La electrónica de control 40 está conectada a los sensores, ya sea de forma inalámbrica o cableada, y envía señales de forma inalámbrica o cableada a los medios de control centrales 50, que en esta realización están situados fuera de los elementos de desgaste 11-12 (por ejemplo, en la cabina de la máquina 100). Las señales incluyen mediciones de los sensores dentro de la cavidad 16a, por tanto, la fuerza o presión ejercida sobre los dientes 11 se puede obtener en tiempo real.

Los medios de control centrales 50 calculan valores de fuerza en base a estas mediciones, y debido a la comunicación entre la máquina 100 (por ejemplo, un centro de control de la misma) y la electrónica de control 40 o sensores, cualquier instrucción 55 desarrollada por los medios de control centrales 50 puede proporcionarse a la máquina 100 para gestionar el trabajo de la máquina, y/o para informar a un operador de la misma sobre cualquier determinación realizada por los medios de control centrales 50. También, los medios de control centrales 50 pueden enviar datos a los sensores o la electrónica de control 40 de los mismos para ordenar, por ejemplo, la activación o desactivación de las mediciones, ajuste de tasas de muestreo o tasas de transmisión, etc.

Para evitar daños accidentales en la electrónica de control 40 y/o en los sensores dentro de la cavidad 16a, se proporcionan preferentemente uno o más elementos para protegerlos a fin de aislar los componentes dentro de la cavidad 16a contra la humedad, agua y suciedad. En este sentido, un elemento de protección en forma de placa maciza 70, por ejemplo, de metal, tal como acero, está dispuesto en dicha cavidad 16a, y/o la cavidad 16a está revestida con una sustancia protectora, tal como silicona o resina, llenando así parcial o completamente cualquier espacio libre dentro de la cavidad 16a. Asimismo, la electrónica de control 40 puede estar alojada dentro de una caja de protección resistente a golpes y a la entrada de partículas que afecten al correcto funcionamiento de la misma.

La Figura 7 muestra una vista en planta de un sistema de acuerdo con una realización que es similar a la de la Figura 6, en el que el diente 11 tiene una geometría diferente y la cavidad 16b formada en el mismo no está ahusada, sino que sus paredes laterales (es decir, las que delimitan la cavidad 16b con respecto al eje Y) tienen un espesor constante. En esta vista en planta, el pasador 14 que acopla mecánicamente el portadientes 12 con el diente 11 se ve mejor que en la Figura 6.

Los dientes 11 y los portadientes 12 de los sistemas de las Figuras 6-7 son de un tamaño tal que el portadientes 12 se suelda preferentemente a la cuchilla de un cazo (no ilustrado).

La Figura 8 muestra un sistema de acuerdo con una realización que incluye una pluralidad de sensores 20a-20e dentro de una cavidad 16c del portadientes 12.

La cavidad 16c está formada en una porción del portadientes 12 donde se ramifica en los dos brazos, entre los que se recibe y se aloja la cuchilla de un cazo. Dentro de la cavidad 16c se han dispuesto al menos cinco sensores 20a-20e de manera que dos sensores 20b, 20c están dispuestos en una pared que delimita la cavidad 16c en dirección vertical, dos sensores 20d, 20e están dispuestos en una pared opuesta que delimita la cavidad 16c también en la dirección vertical, y un sensor 20a está dispuesto en una pared que delimita la cavidad 16c en la dirección axial. Son posibles otras disposiciones y números de sensores sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

En esta realización, el diente 11 no tiene una cavidad formada en su interior porque no hay sensores dispuestos en el diente 11, pero en otras realizaciones se pueden disponer sensores en el diente 11 además del portadientes 12, en cuyo caso también se puede formar una cavidad en el diente 11.

La Figura 9 muestra un sistema de acuerdo con una realización que incluye uno o más sensores dentro de las cavidades 16d formadas en los brazos del portadientes 12.

El portadientes 12 está unido al diente 11 por medio de un pasador 14, y recibe la cuchilla 110 de un cazo entre los brazos del portadientes 12. El portadientes 12 está acoplado mecánicamente con la cuchilla 111 mediante elementos de fijación 13, 14, que son una abrazadera 13 (en este caso una abrazadera en C) y una cuña 14.

Las cavidades 16d son uno o más orificios pasantes formados en cada brazo, y dentro de los que se introducen uno o más sensores; un ejemplo de tales sensores se ilustra en la Figura 12. Se ha descubierto que la formación de las cavidades 16d en la parte de los brazos más cercana a la ubicación donde los brazos se ramifican proporciona un buen equilibrio entre las propiedades mecánicas del portadientes 12 (para resistir las fuerzas durante el contacto con el suelo) y la precisión en las mediciones de fuerza del uno o más sensores. El diámetro de estas cavidades 16 es preferentemente de 10 milímetros o menos, y mayor o igual a 2 milímetros, y el diámetro es más preferentemente de 5 milímetros.

Las Figuras 10A-10B muestran un sistema de acuerdo con una realización similar a la de la Figura 9, en el que las cavidades 16d están formadas en las mismas porciones de los brazos que en la realización de la Figura 9, y también en la porción en la que se ramifican los brazos.

Dentro de tales cavidades 16d, un sensor 20a, 20b, por ejemplo, en forma de galga extensométrica (que es, por ejemplo, cilíndrica), se introduce para la medición de tensiones o deformaciones unitarias del portadientes 12.

Las Figuras 11A-11B muestran un sistema de acuerdo con una realización similar a la de la Figura 9, en el que las cavidades 16e están formadas en las mismas porciones de los brazos que en la realización de las Figuras 10A-10B, y también en la porción en la que se ramifican los brazos.

Las cavidades 16e son orificios de un diámetro preferentemente no mayor de 25 milímetros, y más preferentemente dentro de un intervalo de 15 a 25 milímetros (incluidos ambos puntos finales). Estas cavidades 16e no son orificios pasantes, por lo tanto, solo cuentan con una abertura. Dentro de dichas cavidades 16e uno o más sensores 20, 20b, tales como, aunque no necesariamente, se disponen las galgas extensométricas cilíndricas o los medidores de desplazamiento relativo para la medición de fuerzas.

La Figura 12 muestra una sección de una cavidad, tal como la cavidad 16d de la realización de las Figuras 9, 10A-10B, con una galga extensométrica 21 introducida en su interior.

La galga extensométrica 21 está unida a un cilindro 23 fabricado, por ejemplo, de acero que comprende un orificio pasante 22 en el que se introduce y une la galga extensométrica 21.

En este ejemplo, el diámetro del cilindro 23 es de aproximadamente 4 o 5 milímetros, y es menor que el diámetro de la cavidad 16d formada en el portadientes 12; el diámetro del orificio pasante 22 en el cilindro es de aproximadamente 2 milímetros. El cilindro 23 se une a las paredes de la cavidad 16d por medio de adhesivo 24, por ejemplo, de modo que el cilindro 23 no se salga de la cavidad 16d durante la operación de la máquina que incorpora el sistema.

La galga extensométrica 21 proporciona las mediciones realizadas para controlar la electrónica o los medios de control centrales que normalmente están fuera de la cavidad 16d por medio de un cable (no ilustrado). Además de transmitir las mediciones, el cable evita la entrada de partículas dentro de la cavidad 16d puesto que ocupa al menos parte del diámetro del orificio de la cavidad 16d, reduciendo así la probabilidad de que el sensor se dañe debido a partículas.

La Figura 13 muestra un sistema de acuerdo con una realización en la que los sensores 20a, 20b están dispuestos entre diferentes elementos de desgaste. En particular, los sensores 20a, 20b están dispuestos dentro de un espacio entre el elemento de fijación 13a (una abrazadera en C) y el portadientes 12.

A partir de las mediciones de los sensores 20a, 20b, la fuerza soportada por el elemento de fijación 13a, o por el portadientes 12, o preferentemente por ambos, puede calcularse.

La Figura 14 muestra parte de un sistema de acuerdo con una realización en la que uno o más sensores 20 están dispuestos en una lámina o caja (en este ejemplo, se muestra una caja), estando dispuesta dicha lámina o caja en una cavidad 16f formada en un lado o brazo de un portadientes 12.

La cavidad 16f está formada en una porción de un brazo del portadientes 12 que está cerca de una ubicación desde donde se ramifican los dos brazos. La cavidad 16f está formada en el lado exterior del brazo, en otras palabras, en el lado opuesto a donde se recibe la cuchilla de un cazo.

La lámina o caja se une al portadientes 12 en la cavidad 16f por medio de un accesorio fijo o un accesorio liberable. Respecto al primero, la lámina o caja se puede unir soldándose a la cavidad, o con adhesivo, en cuyo caso se prefiere que el adhesivo sea lo más rígido posible para que las fuerzas aplicadas a la cavidad 16f no se vean disminuidas por el adhesivo, algo que reduciría los valores medidos por los sensores 20. Como se ha indicado, la fijación por medio de un accesorio liberable también es posible proporcionando al menos una junta roscada (preferentemente una pluralidad de tales juntas para asegurar de manera confiable la lámina o caja al portadientes 12); para este fin, la cavidad 16f está provista de orificios para recibir las juntas roscadas.

Al disponer la lámina o caja de esta manera, el portadientes 12 se puede montar primero en la cuchilla del cazo, soldarse si es necesario, y después la lámina o caja con los sensores 20 se acopla mecánicamente con el portadientes 12. En caso de mal funcionamiento o falla de los componentes en la lámina o caja (los sensores, la electrónica de control si la hubiera, el dispositivo o dispositivos de suministro de energía, etc.), la sustitución de los mismos se puede realizar sin retirar el portadientes 12 de la cuchilla del cazo.

Preferentemente, se une una caja de protección a la lámina o caja para que, si el portadientes 12 se va a soldar a la cuchilla del cazo para su acoplamiento mecánico o se van a desoldar las juntas soldadas, cuando dicha caja de protección (con la lámina o caja dentro) ya está dispuesta en la cavidad 16f, la mismo puede evitar el daño de los componentes debido a las altas temperaturas alcanzadas durante las tareas de soldadura o desoldadura.

En algunas realizaciones, ambos brazos tienen una cavidad 16f formada en su interior para recibir una lámina o caja con uno o más sensores 20, de esta forma se pueden calcular las fuerzas soportadas por cada brazo.

La Figura 15 muestra parte de un sistema de acuerdo con una realización en la que una placa 20 que incorpora uno o más sensores (no ilustrados) en la misma está unida a un elemento de fijación 13b.

El elemento de fijación 13b es una abrazadera en C para fijar un portadientes a la cuchilla de un cazo, de modo que no se necesita o no se pueda proporcionar una junta soldada, que es convencionalmente el caso cuando la cuchilla y/o el portadientes son de grandes dimensiones y una junta soldada puede no ser lo suficientemente confiable para la operación de la máquina.

La placa 20 puede estar provista de electrónica de control además del uno o más sensores de modo que al unirla a un lado de la abrazadera en C, la electrónica de control ya queda conectada al uno más sensores.

En la Figura 17 se muestra una disposición similar de una placa 20, que muestra parte de un sistema de acuerdo con otra realización en el que la abrazadera en C 13c tiene una forma tal que comprende una porción rebajada. En la porción rebajada, se dispone convencionalmente un componente elástico (no ilustrado) para asegurar el acoplamiento mecánico entre la abrazadera en C y una cuña. La placa 20 está dispuesta en una pared dentro de esta porción rebajada, y el componente elástico todavía puede disponerse en la porción rebajada y encima de la placa 20 para asegurar el acoplamiento mecánico como se ha mencionado anteriormente.

La Figura 16 muestra una parte de un sistema de acuerdo con otra realización en la que una abrazadera en C 13c con una porción rebajada comprende un sensor 20 dispuesto su interior. En este caso, un medidor de desplazamiento relativo está unido a un lado de la porción rebajada.

Las Figuras 18A-18B muestran un sistema de acuerdo con una realización en el que un portadientes 12 (solo se ilustra una porción del mismo) tiene una pluralidad de sensores 20 dispuestos en su interior.

Los sensores 20 están unidos a diferentes lados de un cuerpo 25 (ilustrado por separado en la Figura 18C). Dicho cuerpo 25 está precomprimido y dispuesto dentro de una cavidad 16g del portadientes 12 adaptada para recibir un elemento de fijación, que acopla mecánicamente el portadientes 12 con un diente 11 siempre que el primero se recibe en un alojamiento del último. Los sensores 20 están unidos al cuerpo 25, que en este ejemplo presenta la forma de un hexágono extruido que encaja dentro de la cavidad 16g, pero son posibles también otras formas sin apartarse del alcance de la presente divulgación, por ejemplo, una forma cilíndrica. El cuerpo 25 está hecho de un material que tiene un módulo elástico que le permite reproducir las deformaciones sufridas por la cavidad 16g; a modo de ejemplo, el cuerpo 25 puede ser de plástico, resina, aluminio, etc.

Cuando se ejerce fuerza sobre el diente 11 (como se ilustra con la flecha que se extiende desde el primer extremo 31 hacia el otro extremo del diente 11 y que llega al portadientes 12, ilustrándose dicha flecha en forma curvilínea para indicar las diferentes direcciones con las que se puede ejercer la fuerza sobre el diente 11 como también se muestra con las tres flechas rectas junto al primer extremo 31), se ejerce fuerza sobre el portadientes 12 deformando así la cavidad 16g del mismo como se muestra ilustrativamente por medio de una pluralidad de elipses en la Figura 18A. Así, el cuerpo 25 dentro de la cavidad 16g reproduce dicha deformación.

Dependiendo de la deformación del cuerpo 25, algunos sensores 20 u otros medirán las tensiones o deformaciones unitarias del cuerpo 25, y los valores de fuerza se pueden calcular a partir de las mediciones. En estos casos, por ejemplo, se puede introducir un pasador desde cada lado de la cavidad 16g para acoplar mecánicamente el portadientes 12 con el diente 11, y el cuerpo 25 se dispone entre los dos pasadores.

En algunas otras realizaciones, los sensores 20 están unidos a las paredes de la cavidad 16g del portadientes 12, en cuyo caso no se proporciona el cuerpo 25. De esta forma, los sensores 20 miden las tensiones o deformaciones unitarias cuando la cavidad 16g se deforma. También es posible mecanizar un diámetro mayor que el de la cavidad 16g a lo largo de la trayectoria de la misma de modo que los sensores 20 se unan a las paredes en ese diámetro mayor, no bloqueando así el paso del elemento de fijación.

Las Figuras 19A y 19B son vistas en perspectiva de un portadientes 12 y de un diente 11 de un sistema de acuerdo con una realización.

En la Figura 19A solo se ilustra parte del portadientes 12, en particular, una parte exterior de lo que a veces se denomina punta del portadientes 12, que es la parte recibida en un alojamiento de un diente (como el alojamiento 19 de la Figura 5). En diferentes caras o porciones rebajadas de la punta del portadientes 12, una pluralidad de sensores 20a-20d (dos de los cuales 20b, 20d se muestran con líneas discontinuas para ilustrar que están unidos a una cara opuesta del portadientes 12 y no serían visibles de otro modo) se disponen para la medición de fuerzas. En este sentido, los sensores 20a-20d medirán la magnitud y las direcciones de las deformaciones de la punta (como se ilustra con flechas solo en aras de la claridad).

El portadientes 12 con los sensores 20a-20d se muestra dentro del alojamiento del diente 11 en la Figura 19B. Se puede observar que los sensores 20a-20d están en la parte exterior del portadientes 12 que está dentro del alojamiento del diente 11.

Aunque no se ilustra, los sistemas descritos con referencia a los ejemplos de las Figuras 4-11B, 13-19B pueden comprender componentes adicionales como se describe, por ejemplo, en las Figuras 1-3.

La Figura 20 muestra un gráfico que incluye una medición de fuerza de un sensor en el cazo de una máquina de movimiento de tierras durante una operación de movimiento de tierras completa.

El gráfico muestra cualitativamente el nivel de fuerza cuya magnitud se midió con un solo sensor en el cazo durante: una operación de carga 191, una operación de transporte 192 y una operación de descarga 193.

Como se puede ver, la operación más exigente es la operación de carga 191, durante la que la máquina y los elementos de desgaste pueden romperse si se aplica una fuerza de arranque excesiva. También se puede apreciar que tener un sensor en el cazo solo proporciona valores de magnitud de fuerza que pueden no ser suficientes para determinar el estado real de los elementos de desgaste o de la máquina, en otras palabras, no hay datos suficientes para inferir si los elementos de desgaste y la máquina tienen un rendimiento inferior, sobre rendimiento, están a punto de sufrir una falla inminente, la operación de movimiento de tierras es eficiente, etc. Además, aunque estos datos pueden ser útiles para operar la máquina, no son representativos de la fuerza ejercida sobre los elementos de desgaste, que son los elementos que realmente entran en contacto con el suelo.

La Figura 21 muestra un gráfico con una pluralidad de mediciones de fuerza realizadas con sensores en un cilindro en la pluma de una máquina.

El gráfico incluye mediciones de fuerza, en kilo newtons, correspondientes a las direcciones vertical (ilustrada con una línea discontinua) y axial (ilustrada con una línea continua), y la magnitud de las mediciones de fuerza resultantes (ilustrada con una línea de puntos).

Aunque se pueden proporcionar mediciones de fuerza de dos componentes diferentes con dichos sensores (correspondientes al plano X-Z), no se proporcionan mediciones de fuerza correspondientes a la dirección lateral, que son relevantes para el estado de los componentes de la máquina. Por lo tanto, la disposición de sensores en un cilindro de la pluma no proporciona datos suficientes para determinar el estado de al menos el cazo y los elementos de desgaste.

Las Figuras 22A-22B muestran gráficos con valores de fuerza de dos dientes de un sistema de acuerdo con una realización; los valores de fuerza se han representado gráficamente en función del tiempo.

Los valores de fuerza se han calculado mediante los medios de control centrales del sistema, que han procesado las mediciones de al menos tres sensores dispuestos en un primer diente de los elementos de desgaste, proporcionando así valores de fuerza para el primer diente de acuerdo con las direcciones axial (línea de puntos), transversal (línea de puntos y trazos) y vertical (línea continua) como se muestra en la Figura 22A. Los medios de control centrales han procesado también mediciones de al menos tres sensores dispuestos en un segundo diente de los elementos de desgaste para proporcionar valores de fuerza para el segundo diente de acuerdo con las direcciones axial (línea de puntos), transversal (línea de puntos y trazos) y vertical (línea sólida) como se muestra en la Figura 22B. El primer y segundo dientes de la pluralidad de elementos de desgaste están próximos entre sí, en otras palabras, no había otros dientes entre los mismos.

Como se puede observar, a pesar de la proximidad de los dos dientes, existen diferencias notables en los valores de fuerza de un mismo componente entre los dos dientes. En este sentido, los valores de fuerza para el primer diente en la dirección axial (que está en el borde de la cuchilla) son, durante algunos períodos de tiempo, tres o cuatro veces menor que los valores respectivos para el segundo diente. De igual manera, los valores de fuerza para el primer diente en la dirección vertical son, durante algunos períodos de tiempo, aproximadamente tres veces menor que los valores respectivos para el segundo diente.

Los medios de control centrales, el centro de control de la máquina, y/o un operador pueden utilizar estos valores de fuerza para diferentes elementos de desgaste, preferentemente en los tres ejes, para extraer información sobre, por ejemplo, la reacción del terreno con los diferentes elementos de desgaste, los elementos de desgaste que están sometidos a mayores fuerzas y en cuál dirección, las características del terreno con el que hacen contacto (fragmentación, dureza, compacidad, etc.), etc. Esta información, a su vez, puede ayudar al operador o permitir que los medios de control centrales o el centro de control determinen: la trayectoria seguida por el cazo, el ángulo de ataque que puede ser más adecuado en la situación actual y/o la cantidad de fuerza a aplicar. También, la supervisión de los valores de fuerza a lo largo del tiempo permite también determinar si algún elemento de desgaste está a punto de romperse, otras características del terreno, consumo de energía, etc.

Las Figuras 23A-23C muestran gráficos con fuerzas calculadas, en kilo newtons, para un único portadientes que tiene sensores dispuestos en su interior. Particularmente, la Figura 23A muestra los valores de fuerza correspondientes a la dirección del eje, la Figura 23B muestra los valores de fuerza correspondientes a la dirección lateral, y la Figura 23C muestra los valores de fuerza correspondientes a la dirección vertical.

También, las Figuras 23D y 23E muestran gráficos con ángulos con los que se ha aplicado la fuerza a el portadientes de acuerdo con los valores de fuerza de las Figuras 23A-23C. Esto significa que se pueden calcular dos ángulos diferentes a partir de los valores de fuerza y, sobre el procesamiento combinado de estos ángulos, se puede determinar la dirección de las fuerzas. Para este fin, los valores de ángulo de la Figura 23D son el ángulo tangente de los valores de fuerza en la dirección axial divididos entre los valores de fuerza en la dirección vertical, mientras que los valores de ángulo de la Figura 23E son el ángulo tangente de los valores de fuerza en la dirección axial divididos entre los valores de fuerza en la dirección lateral.

Entonces no solo se calculan los valores de fuerza, sino también los valores de ángulo. Es más, se puede definir el ángulo de ataque, en algunas realizaciones, como el ángulo tangente de la relación de los valores de fuerza de acuerdo con la dirección axial sobre los valores de fuerza de acuerdo con la dirección vertical, así como se ilustra en la Figura 23D.

Es evidente que ambos conjuntos de valores pueden usarse para determinar si se está ejerciendo demasiada fuerza sobre los elementos de desgaste y si es necesario tomar alguna acción correctiva.

La Figura 24 muestra un operador 300 que controla a distancia una máquina de movimiento de tierras 100 que tiene un sistema de acuerdo con una realización.

La máquina 100 se puede controlar parcialmente (es decir, semiautomática) con sistemas de acuerdo con las realizaciones, pero en algunos casos puede se puede controlar completamente (es decir, automática o autónoma) con sistemas de acuerdo con las realizaciones.

La máquina 100 comprende una cabina 102, medios de movimiento 104, una pluma 106, un brazo 108 acoplado con la pluma 106 y un cazo 110 acoplado con el brazo 108. Cada uno de la pluma 106, el brazo 108 y el cazo 110 se pueden mover y girar por medio de un sistema hidráulico que incluye una pluralidad de cilindros 105.

El operador 300 está alejado de la máquina 100, en particular, en una estación de control 250 provista de medios de entrada de usuario 260 (por ejemplo, joysticks, teclado, botones, etc.) y medios de presentación de usuario 270 (por ejemplo, pantallas, altavoces, Indicadores LED, etc.). La estación de control 250 transmite datos a y recibe datos de la máquina 100 por medio de un enlace de comunicación inalámbrica. La máquina 100 transmite datos relacionados con los medios de visión artificial de la misma, y medios de la misma indicativos de la posición y orientación de la pluma, del brazo y del cazo. La máquina 100 puede transmitir también datos relacionados con el estado de otros componentes de la misma, incluyendo, pero sin limitarse a las fuerzas calculadas y/o instrucciones proporcionadas por los medios de control centrales de un sistema de medición de fuerza incorporado en la máquina 100.

El operador 300 es capaz de ver esos datos debido a los medios de presentación de usuario 270, y controlar remotamente la máquina 100 por medio de los medios de entrada de usuario 260. La estación de control 250 transmite las instrucciones de usuario introducidas a través de los medios de entrada de usuario 260 a la máquina 100, en particular a un centro de control de la misma, que a su vez ejecuta las instrucciones a medida que se reciben, o se ajustan automáticamente en base a los diferentes datos de la máquina 100.

Las Figuras 25A-25C muestran diferentes ejemplos de la fuerza ejercida sobre un cazo 110 o de los ángulos de ataque calculados con sistemas de acuerdo con las realizaciones.

Como puede verse en estas Figuras, la existencia de dicho sistema permite detectar cómo el suelo ejerce fuerza sobre los diferentes elementos de desgaste 10 (acoplados a la cuchilla 111 del cazo) cuando se ponen en contacto con el suelo durante las operaciones de excavación y carga. Al menos un sensor está dispuesto en cada diente, portadientes o elementos de fijación de los elementos de desgaste 10 que proporcionan cada GET, o entre dos de estos elementos de desgaste 10 que proporcionan cada GET.

En este sentido, la Figura 25A muestra dos componentes de fuerza diferentes aplicados a todos los elementos de desgaste 10 con magnitudes similares en cada uno de ellos. Un primer componente (ilustrado con una línea continua) está a lo largo de la dirección axial y un segundo componente (ilustrado con una línea discontinua) está a lo largo de la dirección vertical. La fuerza correspondiente al primer componente no es excesiva de acuerdo con un umbral de fuerza excesivo predeterminado establecido para las fuerzas de acuerdo con la dirección axial, mientras que la fuerza correspondiente al segundo componente es excesiva de acuerdo con un umbral predeterminado de fuerza excesiva establecido para las fuerzas de acuerdo con la dirección vertical, existiendo así una situación de riesgo (ilustrada con un signo de exclamación solo para mayor claridad). Así, los medios de control centrales del sistema, además de haber calculado estas fuerzas en base a las mediciones de los sensores, pueden proporcionar instrucciones en forma de advertencia o un cambio en cómo la máquina opera.

Cuando un sistema para la medición de la fuerza no es capaz de calcular la fuerza para cada uno de estos componentes, el sistema podría terminar determinando que no hay riesgo si, por ejemplo, la magnitud de la fuerza calculada es menor que un umbral de fuerza excesiva predeterminado establecido para los valores de magnitud, pero que no es representativa del par resultante aplicado a los elementos de desgaste debido al segundo componente de la fuerza, que se puede calcular con los sistemas y métodos actuales. Además del cálculo de fuerzas en los tres ejes, el sistema de la presente divulgación puede permitir (gracias a las mediciones) la estimación de la energía RMS, ángulos que dan como resultado un mayor esfuerzo aplicado a los elementos de desgaste, etc.

Pasando a la Figura 25B, este ejemplo muestra ejemplos de direcciones en las que el suelo puede ponerse en contacto con los elementos de desgaste 10 y, en base a mediciones de los sensores, qué ángulo de ataque es calculado por los medios de control centrales de los sistemas como el más efectivo para el procedimiento de excavación o el menos dañino para los elementos de desgaste 10, bajo el conjunto actual de condiciones.

Los medios de control centrales calculan que el contacto con el suelo de acuerdo con la flecha sólida es menos dañino para los elementos de desgaste 10. Por consiguiente, en caso de que el suelo se contacte como se indica con las flechas discontinuas, los elementos de desgaste 10 se dañarían más, por lo tanto, se aplicaría una BOF más baja para evitar la falla de los elementos de desgaste 10, sin embargo, el procedimiento de excavación será menos efectivo puesto que se puede recoger menos material de esta manera. Y lo que es peor para la integridad de los elementos de desgaste 10 porque entran en contacto con el suelo de acuerdo con las flechas de puntos, lo que da como resultado un alto riesgo de dañar los elementos de desgaste 10 a un ritmo mayor (como se ilustra con los signos de exclamación).

Por lo tanto, de acuerdo con las mediciones, los medios de control centrales son capaces de determinar un ángulo de ataque preferido. Aunque solo hay flechas con la dirección en la que los elementos de desgaste deben entrar en contacto con el suelo 10, es evidente que el ángulo de ataque está definido por el ángulo formado entre la flecha y la dirección axial. Por lo tanto, en este ejemplo, el ángulo preferido es aproximadamente -15°, y un intervalo tolerable de posibles ángulos de ataque con ángulos menos preferidos cuanto más se desvía de -15° es aproximadamente de -60° a 30°.

La Figura 25C muestra otro ejemplo en el que los elementos de desgaste 10 se ponen en contacto con el suelo con un ángulo de ataque tal que principalmente se ejercen fuerzas a lo largo del eje X sobre los elementos 10. Sin embargo, los cinco dientes no reciben la fuerza de manera uniforme. Los dientes más cercanos al lado izquierdo del cazo 110 tienen una fuerza aplicada a los mismos de mayor magnitud que los dientes más cercanos al lado derecho del cazo 110; más particularmente, cada diente tiene una fuerza ejercida sobre él con menor magnitud que los dientes que están en el lado izquierdo del mismo.

Por consiguiente, los dos primeros dientes del lado izquierdo reciben una fuerza que es excesiva de acuerdo con un umbral de fuerza excesivo predeterminado, mientras que los tres dientes del lado derecho (es decir, el del medio y los dos a la derecha) reciben una fuerza que no es excesiva de acuerdo con un umbral de fuerza excesivo predeterminado.

Es evidente que un solo sensor en el cazo 110, por ejemplo, no sería capaz de detectar que se aplica una fuerza excesiva sobre unos dientes, pero no sobre los demás. De hecho, puede ocurrir que la fuerza calculada en base a las mediciones de dicho sensor individual esté por debajo de un umbral predeterminado de fuerza excesiva y, por tanto, no se detecta que exista una situación de riesgo.

En el ejemplo de las Figuras 25A-25C, se proporcionan cinco dientes en el cazo 110, mientras que en otros ejemplos el número de dientes es, por ejemplo, cuatro y más de cinco, en cuyo caso, el número suele ser inferior a veinte. Por ejemplo, en algunos ejemplos, hay ocho dientes dispuestos, diez dientes, catorce dientes, quince dientes, etc. También, el cazo 110 puede tener una forma diferente, y de tal modo que la cuchilla 111 del mismo tenga también una forma diferente como se conoce en la técnica.

La Figura 26A muestra un gráfico con un ejemplo de primer modo de operación de sistemas de acuerdo con las realizaciones, mientras que la Figura 26B muestra otro gráfico con un ejemplo de segundo modo de operación.

En el primer ejemplo de modo, el sensor o los sensores en los elementos de desgaste miden continuamente (es decir, operación analógica) la frecuencia de tensiones o deformaciones unitarias 200. Dichas mediciones se muestrean a una frecuencia dada como se muestra con deltas 205. Las mediciones muestreadas son transmitidas por el uno o más sensores o la electrónica de control a los medios de control centrales a una frecuencia dada como se muestra con los pulsos 210; cada transmisión consume más energía que el muestreo y, por lo tanto, la vida útil de, por ejemplo, la batería o baterías está considerablemente influenciada por las transmisiones. La transmisión frecuente de mediciones se lleva a cabo independientemente de la tensión o deformación unitaria medida 200, por tanto, por ejemplo, se puede utilizar para calcular la fuerza soportada por los elementos de desgaste durante toda la operación de la máquina, lo que implica las tareas de carga, transporte y descarga.

En el segundo ejemplo de modo, el sensor o los sensores miden de la misma manera, sin embargo, el muestreo se lleva a cabo en función de las tensiones o deformaciones unitarias medidas. Cuando las mediciones superan así cierto umbral, que puede establecerse como indicativo de operaciones de excavación y carga o una cantidad considerable de fuerza aplicada a los elementos de desgaste, el muestreo se lleva a cabo con una frecuencia mayor que en el primer ejemplo de modo para recopilar más datos sobre la operación en curso para advertir a un operador o ajustar la forma en que se conecta el suelo para una carga más eficiente o menos riesgosa con los GET. Durante estos tiempos, las transmisiones 210 están hechas para calcular las fuerzas y proporcionar instrucciones de salida siempre que lo determinen los medios de control centrales de acuerdo con los criterios establecidos en las mismas. También es posible aumentar la frecuencia de las transmisiones 210 en función del valor de las mediciones de modo que cuanto mayor sea el valor de las mediciones, mayor será la frecuencia, y siempre que se reduzca el valor de las mediciones, también lo hace la frecuencia de las transmisiones 210.

Tanto el primer como el segundo modos pueden usarse selectivamente en los medios de control centrales de un mismo sistema para mejorar los tiempos de reacción o recopilar datos con diferentes perfiles de energía. El segundo modo da como resultado un mayor consumo de energía durante la carga que hace posible tener tiempos de respuesta más rápidos, pero puede dar lugar a períodos en los que no se transmiten mediciones porque el valor de las mediciones es bajo, mientras que el primer modo da como resultado un consumo de energía homogéneo que permite tener información durante todo el proceso de excavación. Combinando ambos modos y ajustando las diferentes frecuencias de los mismos, la energía que puede proporcionar el uno o más dispositivos de suministro de energía puede durar mucho tiempo.

La Figura 27 muestra, en forma de diagrama de bloques, el ejemplo de procesamiento por medios de control centrales 50 de los sistemas de acuerdo con las realizaciones.

Los sistemas comprenden al menos: los medios de control centrales 50, que incluyen una pluralidad de procesadores 51, memorias 52 y módulos de comunicaciones (no ilustrados), una pluralidad de sensores 20, cada uno de los que tiene preferentemente un sistema electrónico de control 40 (uno para el sensor 20 o uno para varios sensores 20) conectado al mismo, y una pluralidad de elementos de desgaste 10. El centro de control 150 de una máquina es parte de los sistemas en algunas realizaciones.

Cada sensor o grupo de sensores 20 mide tensiones o deformaciones unitarias de un grupo respectivo de elementos de desgaste (en este caso, diente 11, portadientes 12 y elemento o elementos de fijación 14). En este ejemplo se muestran dos grupos de elementos de desgaste, pero puede haber uno solo o más de dos (como se ilustra con puntos).

Uno o más procesadores y memorias 51, 52 de los medios de control centrales 50 procesan las mediciones de un sensor o grupo de sensores 20 para calcular las fuerzas soportadas por los elementos de desgaste 11, 12, 14 respectivos. Los valores de fuerza se proporcionan después a otro o más procesadores y memorias (ilustrados con el bloque superior de los medios de control centrales 50), que reciben los valores de fuerza correspondientes a cada elemento de desgaste 10 así supervisado y: los proporcionan al centro de control 150 tal cual (el centro de control 150, a su vez, puede producir instrucciones al menos en base a estos valores de fuerza), y/o procesar todos los valores de fuerza para determinar si algún elemento o elementos de desgaste 10 tiene un rendimiento inferior o superior de acuerdo con los umbrales predeterminados establecidos en el mismo y proporcionar instrucciones de salida en base a las determinaciones realizadas, que se envían después al centro de control 150.

En algunas realizaciones, el otro o más procesadores y memorias reciben entradas del centro de control 150 u otras unidades de la máquina, y procesan dichas entradas junto con los valores de fuerza para determinar si puede ser necesario tomar alguna acción correctiva. En este sentido, las entradas no tienen que limitarse a la detección de datos de componentes de la máquina, pero los parámetros de la máquina o la operación pueden ser también relevantes para realizar los cálculos, por ejemplo: tipo de cazo de la máquina o de la propia máquina (en otras palabras, geometría, masa y/o dimensiones de la misma, etc.), tipo de terreno (tipo de material, dureza del mismo, cuán compacto está, etc.), fuerza de arranque, información de inercia, etc.

De igual manera, en algunas realizaciones, el otro o más procesadores y memorias almacenan y/o reciben datos históricos de valores de fuerza calculados y otras entradas de la máquina para aplicar técnicas de aprendizaje automático durante el procesamiento de valores de fuerza de los GET, permitiendo así ajustar las instrucciones de salida producidas en base a valores previos que mejoran progresivamente los resultados de las técnicas de aprendizaje automático. Los datos históricos utilizados en el aprendizaje automático se procesan preferentemente mediante tareas de etiquetado en las que el personal revisa los datos junto con, por ejemplo, registros registrados por un operador o metraje de la cámara; de esta forma, el personal clasifica los diferentes conjuntos de datos para la formación supervisada, mejorando así el resultado de las clasificaciones y salidas realizadas por las técnicas de aprendizaje automático en los procedimientos de excavación posteriores.

Los datos calculados por los medios de control centrales 50 se pueden utilizar durante la operación de la propia máquina, y también para un análisis posterior de los mismos para determinar cómo se comportaron los elementos de desgaste y la máquina, y si otros elementos de desgaste (por ejemplo, tamaño de los mismos, forma de los mismos, numero de dientes, etc.) pueden ser más adecuados para el escenario en el que se encontraba la máquina.

La Figura 28 muestra, en forma de diagrama de bloques, un método 400 de acuerdo con una realización.

El método 400 incluye un paso 410 de proporcionar un sistema de acuerdo con la presente divulgación mediante el que se pueden medir las fuerzas soportadas por los elementos de desgaste del sistema. Los elementos de desgaste del sistema se acoplan con una cuchilla de un cazo de una máquina de movimiento de tierras.

El método 400 incluye además un paso 420 de medición de fuerzas (por ejemplo, tensiones, deformaciones unitarias) con el uno o más sensores del sistema.

El método 400 incluye además un paso 430 de procesar las mediciones para calcular las fuerzas soportadas por los elementos de desgaste. Los medios de control centrales del sistema llevan a cabo el procesamiento de tal manera que los medios 432 procesan las mediciones de cada sensor para calcular las fuerzas soportadas y los valores de fuerza calculados en dicho procesamiento 432 son después procesados 434 juntos (cuando más de un sensor está en el sistema) con los valores de fuerza calculados para los demás sensores, de esta forma se puede determinar el comportamiento de los elementos de desgaste mediante todas las mediciones. En otras palabras, en primer lugar, se procesan 432 las mediciones de cada sensor, y después se procesan 434 los valores de fuerza calculados en combinación para evaluar la fuerza soportada por los elementos de desgaste; el resultado se puede proporcionar 450 a un centro de control de una máquina, por ejemplo.

El método puede incluir además determinar, con los medios de control centrales, una acción 440a-440cto realizada en base a los valores de fuerza combinados 434, y proporcionar dicha acción en forma de instrucciones de salida que se transmiten a un centro de control en el paso 450.

Las acciones a realizar son, por ejemplo:

- emitir 440a una advertencia en forma de al menos una señal perceptible siempre que los valores de fuerza calculados del paso 434 excedan un primer umbral predeterminado (por ejemplo, un umbral de fuerza excesivo predeterminado), o sean menores que un segundo umbral predeterminado (por ejemplo, un umbral de fuerza óptimo predeterminado); - aumentar 440b una fuerza de arranque de la máquina ya sea ayudando a un operador de la misma (ajustando los comandos del operador) u ordenando automáticamente a la máquina que lo haga siempre que los valores de fuerza calculados del paso 434 sean menores que el segundo umbral predeterminado; y

- reducir 440c una fuerza de arranque de la máquina ya sea ayudando a un operador de la misma (ajustando los comandos del operador) u ordenando automáticamente a la máquina que lo haga siempre que los valores de fuerza calculados del paso 434 sean mayores que el primer umbral predeterminado.

Finalmente, el método 400 incluye repetir 460 el cálculo 432, 434 de los valores de fuerza de acuerdo con otras mediciones 420 del uno o más sensores, la determinación 440a-440c de una acción basada en los mismos (si es necesario tomar alguna acción), y proporcionar 450 los valores de fuerza o las instrucciones de salida al centro de control. Los pasos se repiten preferentemente 460 durante todo el procedimiento de excavación.

Con respecto a la Figura 29, el material 500 a cargar es, por ejemplo, homogéneo y suelto (o no compactado). La máquina mueve el cazo 110, por medio de la pluma y el brazo de la misma, de acuerdo con una trayectoria 550 destinada a acoplar el material 500 con los elementos de desgaste que forma un ángulo con respecto al material 500 lo más cercano posible a 90°. Una vez acoplado, los valores de fuerza calculados por los medios de control centrales se controlan en caso de que se ejerza una fuerza excesiva sobre los elementos de desgaste. Después, el cazo 110 gira de acuerdo con el movimiento de giro 560, provocando así un cambio en el ángulo de ataque del cazo 110 cuando se carga el material 500 para su introducción en el cazo 110; esto se lleva a cabo preferentemente de tal manera que el cazo 110 esté lo más paralelo posible a la superficie del material 500. Después, cuando el cazo 110 se llena con el material 500, el movimiento de giro 560 continúa para tener el cazo 110 orientado hacia arriba para que el material 500 no se caiga del mismo, momento en el que la máquina se mueve hacia un camión sobre el que descarga el material 500.

En la Figura 30, el material 501 que se va a cargar es, por ejemplo, homogéneo y compactado. La máquina mueve el cazo 110 de acuerdo con una trayectoria 550 como la descrita con referencia a la Figura 29. Al acoplar el material 501 con los GET, las fuerzas calculadas por los medios de control centrales exceden un umbral de fuerza excesivo predeterminado. Los medios de control centrales proporcionan instrucciones de salida para emitir una advertencia para informar al operador de la máquina (si corresponde, es decir, si el operador no es autónomo) o modificar (o ayudar al operador a modificar) la trayectoria del cazo 110 para que se mueva hacia arriba y hacia abajo en pequeños movimientos (como se ilustra con flechas) mientras se intenta realizar el movimiento de giro 560 para cargar el material 501. Estos movimientos están destinados a abrir el material 501, que está compactado, para reducir la fuerza que ejerce sobre los GET y permitir que se cargue más el material 501. El material 501 se libera y el cazo 110 gira más hasta que el material 501 llena el cazo 110, después la máquina lo transporta al camión y lo descarga.

La Figura 31 muestra el material 502 que se va a cargar que es, por ejemplo, heterogéneo y suelto. La trayectoria 550 seguida por el cazo 110 es la misma que la explicada en los dos ejemplos anteriores. Cuando el material 502 entra en contacto con los elementos de desgaste, las fuerzas calculadas están por debajo del umbral de fuerza excesiva predeterminado. Durante el movimiento de giro para llenar el cazo 110 con el material 502, una roca 570 bloquea el movimiento del cazo 110 y ejerce una fuerza sobre los GET que es excesiva según el umbral. En este caso, la fuerza de arranque puede mantenerse o reducirse para reducir el riesgo de dañar los elementos de desgaste, y se intenta el mismo movimiento hacia arriba y hacia abajo de la Figura 30 con el cazo 110 en caso de que sea posible dejar de estar bloqueado por la roca 570 y continuar el movimiento de giro 551 para llenar el cazo 110 con el material 502.

Finalmente, en la Figura 32, se desconocen las características del material 503. La máquina mueve el cazo 110 de acuerdo con la trayectoria 550 antes mencionada para acoplar el material 503. Después de aplicar el material 503, se calculan las fuerzas y el ángulo de las mismas, revelando así que una primera fuerza F<1>es de mayor magnitud que F<2>, que a diferencia de F<1>no está en la dirección axial de los elementos de desgaste. En base al ángulo calculado y la magnitud de ambas fuerzas, la trayectoria del cazo 110 debe ajustarse de modo que el ángulo de ataque sea tal que F<2>esté sustancialmente en la dirección axial de los elementos de desgaste; para este fin, los medios de control centrales proporcionan las instrucciones correspondientes, ya sea para informar al operador o para ajustar automáticamente la trayectoria o el ángulo de ataque. De esta forma, se ejerce una fuerza menor sobre los elementos de desgaste y la operación de carga se puede efectuar de manera más eficiente y con menos daños en los elementos de desgaste.

En el presente texto, el término "comprende" y sus derivados (como "que comprende", etc.) no deberían entenderse en un sentido excluyente, es decir, no deberían interpretarse estos términos como que excluyen la posibilidad de que lo descrito y definido pueda incluir elementos adicionales, etapas, etc.

Por otra parte, la presente invención, obviamente, no se limita a la realización o realizaciones específicas descritas en el presente documento, sino que también abarca cualquier variación que cualquier experto en la materia pueda considerar (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro del alcance general de la invención, como se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método (400) que comprende los pasos de:

proporcionar (410) un sistema (1-3) en una máquina de movimiento de tierras, comprendiendo el sistema (1 3):

una pluralidad de elementos de desgaste (10-15) adaptados para acoplarse con una cuchilla (111) de implementos de excavación (110) de una máquina de movimiento de tierras (100); y

uno o más sensores (20) para medir fuerzas, estando cada sensor del uno o más sensores (20) dispuesto en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15) o entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15);

medir (420) tensiones o deformaciones unitarias con el uno o más sensores (20);

procesar (430) las mediciones del uno o más sensores (20) con medios de control centrales (50) para calcular fuerzas en base a las mediciones; y

caracterizado por

determinar (440a-440c), los medios de control centrales (50), una acción a realizar en base a las fuerzas calculadas para que:

cuando las fuerzas calculadas superan un umbral de fuerza excesivo predeterminado, la acción es al menos una de: emitir (440a) una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y reducir (440b) una fuerza de arranque de la máquina (100) de manera automática; y

cuando las fuerzas calculadas son menores que un umbral de fuerza óptimo predeterminado, la acción es al menos una de: emitir (440a) una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y aumentar (440c) la fuerza de arranque de manera automática.

2. Método (400) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde al menos uno del uno o más sensores (20) está dispuesto en una cavidad (16a-16g) formada en el respectivo elemento de desgaste (10-15) en el que está dispuesto el al menos un sensor (20).

3. Método (400) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde al menos uno del uno o más sensores (20) está dispuesto en una pared que delimita la cavidad (16a-16g).

4. Método (400) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-3, en donde al menos una cavidad (16a-16f) que tiene al menos un sensor (20) dispuesto en la misma tiene una forma ahusada con respecto a un eje axial del correspondiente elemento de desgaste; en donde un primer espesor t<1>se define entre una parte exterior del elemento de desgaste (10-15) y la cavidad (16a-16g) en una primera porción (y-i) de la cavidad (16a-16g) que está más cerca de un primer borde (31) del elemento de desgaste respectivo para entrar en contacto con suelo que una segunda porción (y<2>) más cercana a un segundo borde (32) opuesto al primer borde (32), y un segundo espesor t<2>se define entre la parte exterior del elemento de desgaste (10-15) y la cavidad (10-15) en la segunda porción (y<2>), y t<1>es menor que o igual a t<2>.

5. Método (400), de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde uno, algunos o cada sensor del uno o más sensores (20) está dispuesto en uno cualquiera de: dientes (11), portadientes (12) y elementos de fijación (13, 14) de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15).

6. Método (400) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la acción determinada con los medios de control centrales (50) cuando las fuerzas calculadas exceden el umbral de fuerza excesivo predeterminado al menos comprende reducir (440b) la fuerza de arranque de la máquina (100) de manera automática y/o la acción determinada con los medios de control centrales (50) cuando las fuerzas calculadas son menores que el umbral de fuerza excesivo predeterminado al menos comprende aumentar (440c) la fuerza de arranque de manera automática; y en donde aumentar (440c) y reducir (440b) la fuerza de arranque comprende al menos uno de:

aumentar y reducir, respectivamente, presión aplicada a cilindros (105) de un sistema hidráulico de la máquina (100);

cambiar un ángulo de ataque de los implementos de excavación (110) para aumentar y reducir, respectivamente, la fuerza de arranque; y

cambiar una trayectoria seguida por los implementos de excavación (110) para aumentar y reducir, respectivamente, la fuerza de arranque.

7. Método (400), de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de control centrales (50) reciben una o más entradas de la máquina (100), y los medios de control centrales (50) determinan (440a-440c) la acción a realizar además en base a la una o más entradas.

8. Método (400) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:

la máquina (100) comprende un centro de control (150) para operar la máquina (100);

la acción determinada con los medios de control centrales (50) comprende al menos:

reducir (440b) la fuerza de arranque de la máquina (100) de manera automática cuando las fuerzas calculadas superan un umbral de fuerza excesivo predeterminado; y

aumentar (440c) la fuerza de arranque de una manera automática cuando las fuerzas calculadas son menores que un umbral de fuerza óptimo predeterminado;

el centro de control (150) opera la máquina (100) al menos en base a la acción de manera que la máquina (100) es operada al menos parcialmente por instrucciones proporcionadas por el centro de control (150).

9. Método (400) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el centro de control (150) opera la máquina (100) al menos en base a la acción de manera que la máquina (100) es completamente operada por instrucciones proporcionadas por el centro de control (150); y en donde la máquina (100) comprende además:

medios de visión artificial (120);

primeros medios (125) para detectar tanto posición como orientación de una pluma (106) de la máquina (100); segundos medios (130) para detectar tanto posición como orientación de un brazo (108) de la máquina (100); y

terceros medios (135) para detectar tanto posición como orientación del cazo (110).

10. Máquina de movimiento de tierras (100) que comprende:

implementos de excavación (110);

un sistema (1-3) que comprende:

una pluralidad de elementos de desgaste (10-15) acoplada con una cuchilla (111) de los implementos de excavación (110);

uno o más sensores (20) para medir fuerzas, estando cada sensor del uno o más sensores (20) dispuesto en un elemento de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15) o entre dos elementos de desgaste de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15); y

medios de control centrales (50) para procesar mediciones del uno o más sensores (20) para calcular fuerza soportada por los elementos de desgaste (10-15);

caracterizado por que

los medios de control centrales (50) proporcionan instrucciones de salida (55) al menos en base a las mediciones procesadas de modo que las instrucciones de salida (55) comprenden al menos uno de:

emitir (440a) una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y reducir (440b) una fuerza de arranque de la máquina (100) cuando los valores procesados exceden un umbral de fuerza excesiva predeterminado; y

emitir (440a) una advertencia en forma de al menos una señal perceptible, y aumentar (440c) la fuerza de arranque de manera automática cuando los valores procesados son menores que un umbral de fuerza óptimo predeterminado.

11. Máquina de movimiento de tierras (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en donde las instrucciones de salida (55) comprenden al menos uno de aumentar (440c) y reducir (440b) la fuerza de arranque; y en donde aumentar (440c) y reducir (440b) la fuerza de arranque comprende al menos uno de:

12. Máquina de movimiento de tierras (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10-11, que además comprende un centro de control (150) para operar la maquina (100), y en donde:

los medios de control centrales están acoplados en comunicación con el centro de control (150);

los medios de control centrales (50) proporcionan instrucciones de salida (55) al centro de control (150) para operar la máquina (100) al menos en base a mediciones del uno o más sensores (20); y

el centro de control (150) opera la máquina (100) al menos en base a las instrucciones de salida (55) de manera que la máquina (100) es operada al menos parcialmente por instrucciones proporcionadas por el centro de control (150).

13. Máquina de movimiento de tierras (100) de acuerdo con la reivindicación 12, que además comprende:

medios de visión artificial (120);

14. Máquina de movimiento de tierras (100) de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el centro de control (150) opera la máquina (100) al menos en base a las instrucciones de salida (55) de manera que la máquina (100) está operada completamente por instrucciones proporcionadas por el centro de control (150).

15. Máquina de movimiento de tierras (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10-14, en donde uno, algunos o cada sensor del uno o más sensores (20) está dispuesto en uno cualquiera de: dientes (11), portadientes (12) y elementos de fijación (13, 14) de la pluralidad de elementos de desgaste (10-15).