ES3051036T3 - Quality control system for the processing of thermoplastic pipes and tubes - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema de control de calidad de procesamiento de tuberías de material termoplástico, que comprende una estación para alojar al menos una tubería a controlar, una primera cámara de vídeo configurada para capturar imágenes de una primera escena frontal que muestra un primer extremo longitudinal de la tubería, y al menos una segunda cámara de vídeo configurada para capturar imágenes de una segunda escena lateral que muestra dicha tubería en su extensión longitudinal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de control de calidad para el proceso de tuberías y tubos termoplásticos

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un sistema de control de la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico.

[0005] En particular, la invención se refiere a un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico sometidas a una etapa de abocardado.

[0006] También se divulga un método para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico. Técnica anterior

[0007] En la producción de tuberías hechas de material termoplástico destinadas a hacer tuberías para la entrega y/o descarga de fluidos (utilizados, por ejemplo, en obras de construcción, redes de drenaje, redes de distribución de agua potable y redes de alcantarillado) las máquinas de abocardado se utilizan para dar la característica forma de "campana" a una porción de extremo de las tuberías, que tiene una forma más ancha en relación con el diámetro normal de la tubería (la llamada "campana y espiga") y sirve para conectar sucesivamente las tuberías que forman el conducto. Un extremo sin forma de una tubería se inserta en el extremo en forma de campana de la tubería aguas arriba o aguas abajo en el conducto.

[0008] Las máquinas de abocardado, que por lo general son automáticas, se suelen instalar en una línea de extrusión y recibir en línea las tuberías, o las piezas de tuberías cortadas, a procesar.

[0009] La mayoría de las máquinas de abocardado utilizadas actualmente hacen la campana con el proceso de formación en caliente y, para este propósito, están equipadas con al menos un horno que calienta el extremo de la tubería cambiando la pared de extremo de la tubería a formar a un estado ablandado.

[0010] La máquina también está equipada con un equipamiento de formación que, utilizando un molde adecuado, forma el extremo calentado de la tubería en forma de campana.

[0011] Una aplicación muy extendida es la formación del extremo de la tubería mediante un husillo, también llamado almohadilla. El husillo, o almohadilla, reproduce la forma interna de la campana a formar. Para formar el extremo de la tubería en la forma de una campana, se introduce la almohadilla en el interior de la tubería en ese extremo a moldear. La campana formada en el molde generalmente se enfría dentro del mismo equipamiento de formación.

[0012] A continuación, se inserta un sello, a menudo manualmente, en la cavidad anular de la campana, para sellar, en uso, la conexión entre dos tuberías sucesivas del conducto.

[0013] Existen también máquinas de abocardado automáticas particulares de la técnica anterior, que se utilizan frecuentemente en las líneas de producción de tuberías de PVC-U (comúnmente conocido como PVC rígido no plastificado), que hacen una campana de extremo con un sello ya encajado en su interior.

[0014] Estas máquinas de abocardado hacen la campana con un sistema que es comúnmente conocido en la literatura como "sistema Rieber".

[0015] Las operaciones mencionadas anteriormente para formar la campana son bastante complejas, tanto en lo que se refiere al calentamiento de la tubería - que para algunos materiales debe llevar a la tubería dentro de rangos de temperatura particularmente estrechos, incluso de un solo grado con referencia tanto a su deformación real como, por último, al posicionamiento dentro de la campana del sello relativo.

[0016] Para que todas estas operaciones complejas tengan un resultado positivo y provean como resultado un producto de acuerdo con los requisitos, es necesario controlar un número muy elevado de parámetros y realizar un número igualmente elevado de comprobaciones.

[0017] A veces, independientemente del cumplimiento de los procedimientos correctos por parte de los operadores, la compleja serie de operaciones, operadas por la máquina de abocardado de forma automática, no se realiza correctamente con el resultado de que, aunque con una incidencia estadísticamente despreciable, algunas tuberías no se ajustan a las especificaciones de diseño.

[0018] Para limitar los riesgos conectados a la venta de tuberías abocardadas no conformes, es necesario realizar una etapa de control de la calidad de los productos y, para ello, se suele asignar un operador que, gracias a la experiencia adquirida, es capaz de evaluar, para cada tubería hecha, el cumplimiento de los requisitos.

[0020] Es innecesario destacar los límites, en términos de conformidad con la calidad, de un control meramente manual.

[0021] De acuerdo con la técnica anterior, en particular con el fin de comprobar el posicionamiento correcto del sello, cada tubería abocardada se somete también a una prueba de presión en la que, aplicando una especie de tapón en cada extremo respectivo de la tubería, esta se coloca bajo presión para comprobar la estanqueidad del sello.

[0023] Este último tipo de control, además de ser bastante laborioso (resultando en la consiguiente ralentización significativa de todo el ciclo de producción) es difícil de automatizar, ya que las tuberías que salen de la máquina de abocardado tienen una gran variedad de longitudes, por lo que sería complejo hacer un dispositivo capaz de adaptarse, idealmente incluso rápidamente, a todas las diferentes longitudes de tubería procesadas.

[0025] El documento US5012117 muestra un proceso y un aparato para su realización provista para una inspección automática sin contacto de superficies de partes cilíndricas; las partes bajo inspección se someten a un movimiento rotatorio alrededor de su eje de simetría y se exponen a una luz ampliamente paralela cuya porción difusa reflejada por la superficie de las partes se evalúa optoelectrónicamente.

[0027] El documento WO2011074261 muestra un dispositivo de inspección provisto de una cámara que captura una imagen de toda la región de una superficie de extremo de un producto tubular, una primera fuente de iluminación que ilumina toda la circunferencia solo del borde periférico exterior del producto tubular en el lado de la superficie de extremo del mismo, una segunda fuente de iluminación que ilumina toda la circunferencia solo del borde periférico interior del producto tubular en el lado de la superficie de extremo del mismo, y una tercera fuente de iluminación que ilumina toda la circunferencia de solo la superficie periférica interior del producto tubular en el lado de la superficie de extremo del mismo.

[0029] El documento EP3315951 se refiere a un aparato de detección de defectos superficiales y a un método de detección de defectos superficiales que detectan ópticamente defectos superficiales de materiales de acero. El aparato comprende: una primera unidad de irradiación configurada para aplicar luz de iluminación a una parte objetivo de inspección de una superficie de un material de acero desde una dirección inclinada con respecto a la parte objetivo de inspección; una primera unidad de formación de imágenes configurada para capturar una primera imagen de la parte objetivo de inspección iluminada con la luz de iluminación de la primera unidad de irradiación; una segunda irradiación configurada para aplicar luz de iluminación a la parte objetivo de inspección desde una dirección inclinada opuesta a la primera unidad de irradiación con respecto a la parte objetivo de inspección con un ángulo de incidencia sustancialmente igual al de la primera unidad de irradiación; una segunda unidad de formación de imágenes configurada para capturar una segunda imagen de la parte objetivo de inspección iluminada con la luz de iluminación de la segunda unidad de irradiación; y una unidad de formación de imágenes configurada para generar una imagen de diferencia entre la primera imagen y la segunda imagen, determinar la presencia o ausencia de una parte rebajada en el objetivo de inspección, detectar la parte rebajada como un defecto superficial del material de acero.

[0031] El documento WO 2018221653 muestra un método de inspección de la superficie interior de un cuerpo tubular que incluye: un dispositivo de formación de imágenes de un cuerpo tubular que tiene un elemento óptico para reflejar la luz láser aplicada desde una fuente de luz láser en una dirección circunferencial de la superficie interior de un cuerpo tubular como luz láser anular, una cámara de área de formación de imágenes de una región irradiada con la luz láser anular para generar una imagen de haz anular, y un miembro de acoplamiento para acoplar fijamente la fuente de luz láser y la cámara de área; y un dispositivo de proceso aritmético para realizar un proceso de imagen sobre la imagen del haz anular.

[0033] El documento CN109342455 muestra un método de detección de defectos de gran área de tuberías de plástico y un dispositivo de detección de defectos de gran área basado en visión para tuberías de plástico, que incluye una placa inferior, un dispositivo de carga, un dispositivo de ajuste del soporte, un dispositivo emisor de luz, una cámara industrial y un dispositivo de control; las tuberías de plástico a detectar se pueden desensamblar e instalar en el dispositivo de carga, y el dispositivo emisor de luz y la cámara industrial están instalados en el dispositivo de ajuste del soporte. El dispositivo de carga controlado por el dispositivo de control acciona las tuberías de plástico a detectar para que roten una vuelta completa mientras el dispositivo emisor de luz proyecta luz sobre las tuberías de plástico a detectar, proveyendo la correspondiente luminosidad necesaria para que la cámara industrial tome fotos de las tuberías de plástico a detectar.

[0035] Divulgación de la invención

[0037] El objetivo de la invención es proveer un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico que esté libre de los inconvenientes mencionados anteriormente.

[0039] Otro objetivo adicional de la invención es proveer un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico que sea capaz de evaluar eficazmente la calidad de las tuberías producidas por una máquina de abocardado y, al mismo tiempo, permitir altas velocidades de producción.

[0040] Otro objetivo de la invención es proveer un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico que se pueda adaptar fácilmente para controlar tuberías de diferentes longitudes.

[0041] Otro objetivo adicional de la invención es proveer un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico que sea sencillo y barato de hacer y práctico de usar.

[0042] Estos y otros objetivos, que son más evidentes en la descripción que sigue, se consiguen, de acuerdo con la invención, mediante un sistema de control de la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico que comprende las características técnicas descritas en una o más de las reivindicaciones anexas.

[0043] Las características técnicas de la invención, con referencia a los objetivos mencionados anteriormente, se describen claramente en las reivindicaciones adjuntas y sus ventajas se desprenden de la descripción que sigue.

[0044] Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención

[0045] Como ya se ha mencionado anteriormente, la invención se refiere a un sistema para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material plástico, y en particular las equipadas con una campana en el extremo relativo. Los parámetros que se pueden considerar a efectos de una evaluación cualitativa de la conformidad de las tuberías de plástico equipadas con campanas en su extremo son los siguientes.

[0046] - Color: homogéneo en el caso de un producto conforme.

[0047] - Morfología: el producto tiene una serie de parámetros que determinan el perfil de la pared exterior e interior (circularidad de las paredes, grosor, tamaño del alojamiento del sello, etc.).

[0048] - Sello: puede estar presente en el interior de la campana y, si está presente, debe tener un posicionamiento predeterminado.

[0049] - Logotipos y marcas: estos pueden estar presentes tanto impresos como en bajorrelieve.

[0050] - Procesos superficiales: estos pueden estar presentes, por ejemplo, en tuberías corrugadas.

[0051] - Campana: su geometría no debe presentar imprecisiones.

[0052] El sistema de control de la calidad de proceso de tuberías hechas de material termoplástico de acuerdo con la invención comprende una estación para alojar al menos una o varias tuberías a controlar.

[0053] Ventajosamente, de acuerdo con una realización preferida, pero no exclusiva de la invención, la estación de alojamiento comprende asientos para alojar simultáneamente cuatro tuberías a controlar.

[0054] En función del diámetro de las tuberías a controlar y, por tanto, de sus dimensiones en general, la estación de alojamiento está hecha para alojar un número mayor o menor de tuberías a controlar.

[0055] El sistema de control de acuerdo con la invención comprende ventajosamente un brazo automático o robotizado configurado para recoger las tuberías hechas de material plástico de una estación de almacenamiento y colocándolas en la estación de alojamiento mencionada anteriormente para someterlas al control.

[0056] Un brazo adicional automático o robotizado extrae las tuberías ya controladas para enviarlas a las siguientes etapas de producción si se ajustan a los requisitos de calidad o rechazar aquellas tuberías que, tras el control realizado, no cumplen los requisitos de calidad.

[0057] Los dos brazos automáticos o robotizados descritos anteriormente se pueden implementar ventajosamente en un único brazo automático o robotizado capaz de realizar las dos funciones respectivas.

[0058] El sistema de control de calidad de acuerdo con la invención comprende, posicionado en la estación de alojamiento de tuberías mencionada anteriormente, una primera cámara de vídeo configurada para captar imágenes de una primera escena frontal que muestra un primer extremo longitudinal de la tubería a controlar. Ventajosamente, el primer extremo longitudinal es el que tiene la campana y, cuando está provisto, un sello relativo.

[0059] El sistema de control de calidad de acuerdo con la invención comprende, también posicionado en la estación de alojamiento de tuberías mencionada anteriormente, una segunda cámara de vídeo configurada para captar imágenes de una segunda escena lateral que representa la tubería en su extensión longitudinal.

[0060] Dado que la segunda escena lateral mencionada anteriormente captada por la segunda cámara de vídeo claramente no puede con una sola toma cubrir toda la superficie lateral de la tubería, se proveen medios para la rotación de la tubería a controlar configurados para rotar dicha tubería alrededor de un eje central relativo para hacer que diferentes porciones de la superficie lateral de la tubería orienten sucesivamente la segunda cámara de vídeo.

[0061] En otras palabras, la tubería sometida a control es rotada alrededor de su eje central de tal manera que permite a la segunda cámara de vídeo captar, mediante dos o más tomas (o escaneos), toda la superficie lateral de la tubería. Realizaciones alternativas que caen dentro del ámbito del concepto inventivo comprenden la presencia de un mayor número de cámaras de vídeo, distribuidas angularmente con relación al eje de la tubería de tal manera que provean, en general, una vista panorámica de la superficie exterior de la tubería gracias a la cual ya no es necesario el uso de los medios de rotación mencionados anteriormente.

[0062] El sistema de control de calidad de acuerdo con la invención comprende también una unidad de proceso informatizada configurada para adquirir las imágenes de la primera y segunda escena y analizarlas digitalmente para obtener información relativa al estado de la tubería.

[0063] En particular, la unidad de proceso informatizada está configurada para obtener información como el diámetro exterior de la tubería en su primer extremo (es decir, aquel en el que se ha hecho la campana), su circularidad, la presencia de un sello posicionado en el interior de la tubería a partir de las imágenes de la primera escena frontal.

[0064] Es sin duda posible, a partir de esta primera escena, investigar el diámetro interior de la tubería en su primer extremo o también la regularidad de su grosor o el correcto posicionamiento del sello.

[0065] En particular, la unidad de proceso informatizado está configurada para detectar información como la presencia y extensión de defectos y/o irregularidades en la superficie lateral de la tubería a partir de las imágenes de la segunda escena lateral.

[0066] Ejemplos de tales defectos o irregularidades son sin duda los representados por grietas, fisuras, blanqueamientos o marcas de color no uniformes, logotipos mostrados incorrectamente, etc.

[0067] De acuerdo con realizaciones preferidas, el sistema de control de acuerdo con la invención comprende una unidad de iluminación configurada para iluminar al menos una parte interior de la tubería a controlar en su primer extremo. Una iluminación correcta es, en efecto, esencial para una adquisición igualmente eficaz de las imágenes por las cámaras de vídeo.

[0068] Como se ha mencionado, con referencia a las tuberías de material termoplástico equipadas con campanas, a las que se refiere preferentemente la invención, el sistema de control de calidad tiene por objeto inspeccionar la zona de la tubería en la que se ha hecho la campana y, donde se ha provisto, se ha insertado el sello. Alternativamente, si el sello se sitúa en una etapa posterior, se controla el asiento para alojar el sello.

[0069] Además de la posibilidad de evaluar la conformidad del asiento para alojar el sello desde el exterior, es decir, utilizando las imágenes obtenidas por la segunda cámara de vídeo lateral, algunas realizaciones específicas del sistema comprenden la presencia de una sonda retráctil diseñada para ser insertada en el interior de la tubería para adquirir imágenes de la superficie interior de la tubería.

[0070] De ese modo, aunque con una complicación limitada del sistema, es posible obtener imágenes directas del asiento para alojar el sello y también, si es necesario, del sello ya insertado, a fin de evaluar el correcto posicionamiento también en dirección axial.

[0071] Para los propósitos de esta descripción, la expresión "imagen de referencia" no significa necesariamente una imagen real, sino también un conjunto de parámetros que definen conjuntamente la imagen de referencia mencionada anteriormente.

[0072] En otras palabras, a modo de ejemplo con referencia a la verificación de la presencia de grietas u otras irregularidades superficiales, la imagen de referencia mencionada anteriormente podría consistir sin duda en una imagen real, tipo muestra captada por el sistema de una tubería sin defectos, pero también, simplemente, definida por la imposición de la ausencia de irregularidades claras en la coloración de la tubería, si es necesario con una extensión en longitud/área superior a valores predeterminados.

[0073] Similarmente, con referencia por ejemplo a la verificación de la dimensión de la circunferencia definida frontalmente de la pared exterior de la tubería, la imagen de referencia relativa puede ser a la vez una imagen real de una tubería real, tipo muestra que tenga la dimensión deseada, y simplemente un valor de diámetro deseado que se comparará con el obtenido por el sistema a partir de la imagen detectada de la tubería que se está controlando.

[0074] En otras palabras, el proceso de las imágenes adquiridas puede proceder tanto de una comparación con imágenes de referencia reales como a través de un análisis digital de la imagen que puede proveer, por ejemplo, información especialmente precisa sobre las dimensiones de la tubería, pero también sobre la presencia de defectos superficiales o irregularidades.

[0075] En uso, una tubería hecha de material plástico se posiciona en una estación de alojamiento.

[0076] En esta estación de alojamiento hay una primera cámara de vídeo, orientada de tal manera que capta frontalmente un primer extremo longitudinal de la tubería, ventajosamente aquel en el que se ha hecho la campana, y una segunda cámara de vídeo posicionada, por otra parte, para captar imágenes de la superficie lateral de la tubería.

[0077] En este punto, la unidad de proceso informatizado mencionada anteriormente adquiere las imágenes de la tubería tomadas por las primera y segunda cámaras de vídeo mencionadas anteriormente y las analiza digitalmente.

[0078] El análisis digital de las imágenes mencionadas anteriormente provee, como resultado, información relativa al estado de la tubería, ya descrita anteriormente, destinada a evaluar su calidad de proceso.

[0079] La descripción, así como un sistema como el descrito anteriormente, también se refiere a un método para controlar la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico, y comprende una pluralidad de etapas.

[0080] Una primera etapa consiste en preparar un sistema de control como el descrito anteriormente.

[0081] Una etapa adicional consiste en adquirir imágenes de una primera escena frontal de una tubería capturando un primer extremo longitudinal de la tubería, mientras que otra consiste en adquirir imágenes de una segunda escena lateral de la tubería capturando una extensión longitudinal relativa.

[0082] Las dos etapas de adquisición de imágenes que se acaban de describir se realizan ventajosamente mediante las primera y segunda cámaras de vídeo mencionadas anteriormente.

[0083] El método de control de acuerdo con la descripción comprende una etapa de proceso de las imágenes de la primera escena frontal para obtener de ellas al menos una pieza de información seleccionada entre el diámetro exterior de la tubería en su primer extremo, y la presencia de un sello situado en el interior de la tubería. El método comprende una etapa adicional de tratamiento de las imágenes de la segunda escena para obtener de ellas información sobre la presencia de defectos y/o irregularidades en la superficie lateral de la tubería.

[0084] Las dos etapas mencionadas anteriormente de tratamiento de las imágenes son realizadas por la unidad de tratamiento informatizada descrita anteriormente.

[0085] El sistema de control y el método de acuerdo con la descripción alcanzan los objetivos preestablecidos y logran ventajas significativas.

[0086] Una primera ventaja se debe al hecho de que mediante el sistema y el método es posible realizar un control eficaz de la calidad de producción de las tuberías hechas de material termoplástico sin la utilización de recursos humanos y superando así también los límites vinculados al fracaso de este tipo de control.

[0087] Otra ventaja vinculada a la descripción se debe al hecho de que, gracias al uso de cámaras de vídeo y al control visual conectado básicamente de la zona de extremo donde se posiciona la campana, es posible operar en muchas longitudes diferentes de tuberías sin que ello requiera modificaciones particulares del sistema.

[0088] El sistema de acuerdo con la descripción es también sencillo y barato de hacer, requiriendo, de forma relativamente básica, sustancialmente la presencia de dos cámaras de vídeo y una unidad de proceso informatizada.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control de la calidad del proceso de tuberías hechas de material termoplástico, que comprende: - una estación de alojamiento para alojar al menos una tubería a controlar;

- una primera cámara de vídeo configurada para captar imágenes de una primera escena frontal que muestra un primer extremo longitudinal de dicha tubería;

- al menos una segunda cámara de vídeo configurada para captar imágenes de una segunda escena lateral que muestra la extensión longitudinal de dicha tubería;

- una unidad de proceso informatizada configurada para adquirir dichas imágenes de dicha primera y segunda escena y analizarlas digitalmente para obtener información relativa al estado de dicha tubería;

el sistema de control se caracteriza por que dicha unidad de proceso informatizada está configurada para obtener información a partir de dichas imágenes de dicha primera escena frontal que comprende el diámetro exterior de la tubería en dicho primer extremo relativo y la presencia de un sello situado en el interior de la tubería.

2. El sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicha unidad de proceso informatizado está configurada para detectar información relativa a la presencia de defectos y/o irregularidades en la superficie lateral de la tubería a partir de dichas imágenes de dicha segunda escena lateral.

3. El sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que comprende una unidad de iluminación configurada para iluminar al menos una parte interior de dicha tubería a controlar en dicho primer extremo relativo.

4. El sistema de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende medios para la rotación de dicha tubería a controlar configurados para rotar dicha tubería alrededor de un eje central relativo para hacer que diferentes porciones de la superficie lateral de dicha tubería orienten sucesivamente dicha segunda cámara de vídeo.

5. El sistema de control de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un brazo robotizado configurado al menos para recoger dicha al menos una tubería de material plástico de una estación de acumulación y para posicionarla en dicha estación de alojamiento para controlarla.

6. El sistema de control de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una sonda retráctil diseñada para ser insertada en el interior de la tubería para captar imágenes de la superficie interior de la tubería.