Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial,

que se basa en la comparación de la temperatura que es alcanzada en las distintas zonas de un material, formado por un dispositivo que calienta la superficie mediante al menos un elemento calefactor (4) y seguidamente mide la temperatura alcanzada mediante al menos un sensor de temperatura pirométrico (3) que al desplazarse mediante un motor (2) a lo largo de un eje (1) proporciona señales que mediante un sistema informático (8) generan una imagen térmica (7) de la superficie

Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial.

Sector de la técnica

La presente invención se encuadra en el sector técnico de la fabricación de productos en los que se emplean pieles o materiales diversos que, con el fin de preparar su superficie para el pegado, es necesario someter a un proceso de lijado (o cardado), y sobre los que se requiere realizar una medida de la profundidad o grado de esta preparación mediante un método no invasivo.

Estado de la técnica

Hasta ahora el control de calidad de lijado (o cardado) de pieles, y de cualesquiera otros materiales, se realiza de forma visual por un operario, lo que conlleva las diversas deficiencias derivadas de la subjetividad humana. Además, dependiendo de los materiales implicados en el proceso, en ocasiones se requiere un tipo de lijado diferenciado para cada superficie, lo que no hace más que dificultar el proceso de control.

Se ha intentado aplicar sistemas de visión artificial que trabajan en el rango de la longitud de onda visible para automatizar la inspección del resultado del proceso de lijado, pero ven limitada su efectividad por las especiales características de ciertos materiales que presentan poca discriminación entre las imágenes de las zonas lijadas y no lijadas, a no ser que se sometan a condiciones de iluminación muy específicas que hace el método inviable para su aplicación en entornos industriales.

Existe un gran número de patentes que emplean el principio de la medida de temperatura superficial con diferentes finalidades, pero en ninguna de ellas se hace referencia al empleo de imágenes comparadas ni se aplica en el campo objeto de nuestra invención:

En la patente US5705821 se muestra el método para evaluar defectos en CI por medio de una imagen térmica. Este método usa un láser para excitar una fina capa existente en el circuito del CI, de esta manera se localiza una zona caliente relacionadas con un fallo en el CI.

Las patentes US5711603, US5111048, US5032727 describen un método termográfico para reconocer un fallo en el material. Este método muestra los pasos de calentamiento de la superficie del objeto y la obtención de una imagen de la superficie en la que se puede observar el fallo en la elaboración del material.

La patente US5582485 describe un método de análisis de estructuras por medio de señales térmicas. En primer lugar aplicando calor a la estructura, seguidamente se realiza un barrido de la estructura con una cámara de infrarrojos observando la distribución del calor emitido por el objeto, posibilitando la detección de posibles roturas y fallos.

La patente US5444241 detalla un método para detectar fallos en estructuras usando doble banda de radiación infrarroja. Aplica calor ala estructura a evaluar, después la estructura es escaneada con dos longitudes de onda y se obtienen los datos en forma de imágenes. La existencia y la naturaleza del fallo se determina gracias al estudio de las diferentes características de la imagen.

La patente JP63135871 describe un método par evaluar la resistencia en un punto determinado de un material con un espesor extremadamente delgado como por ejemplo una película, usando para ello un aumento de la temperatura en el material, pudiendo así averiguar con un detector de infrarrojos la distribución de la temperatura.

La patente DE10053112 describe un método no destructivo para detección de roturas o defectos en superficies eléctricamente conductoras termográficamente, usando para ello una fuente de microondas que calienta la superficie inductivamente.

La patente WO0107902 alude a un sistema que genera imágenes termográficas en determinados instantes de tiempo de manera que uniendo todas las imágenes de obtienen gráficas e imágenes temperatura vs. Tiempo.

Otras patentes relacionadas son: US5075552, WO9940417, EP1094313 o US5659624.

Antecedentes de la invención

El pegado corte-suela en un zapato es, sin duda, una de las operaciones más problemáticas dentro del proceso de fabricación del calzado. Tanto es así que constituye la causa principal de devoluciones, representando un 25% del total, por lo que este proceso adquiere suma importancia para todos lo fabricantes de calzado.

En el proceso de fabricación del calzado, es necesario eliminar la parte más superficial de la piel con que se va a fabricar el zapato en aquellas zonas donde ha de realizarse el pegado con el material de piso (suela). El objetivo es alcanzar una capa interna, con suficiente resistencia mecánica y un aspecto superficial (rugosidad) tal, que fortalezca el anclaje con el adhesivo, asegurando una suficiente fuerza de cohesión con la suela. Por tanto, la deficiente realización del lijado genera importantes fallos en la calidad final del zapato, lo que a corto plazo se traduce en pérdidas económicas y de imagen de la empresa.

Por extensión, el método aquí descrito se puede utilizar para comprobar el grado y regularidad de la preparación por lijado, cardado o similar, de cualquier material que necesita esta preparación antes de cualquier operación (encolado, pegado, acabado, etc.).

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema para evaluar el grado de lijado de pieles y o materiales basado en medir la temperatura de la superficie y comprobar la diferencia de temperatura entre las zonas lijadas o cardadas y las no tratadas, cuando la piel o el material es sometido a un calentamiento.

El diverso comportamiento de un material frente a la exposición al calor, dependiendo de su estado superficial, permite diferenciar si ha sido previamente lijado o no. Por tanto, es posible la caracterización de la calidad del lijado usando técnicas basadas en la temperatura superficial.

En razón de lo anterior, el sistema que la presente invención propone, se basa por tanto en un método diferencial basado en la caracterización térmica de la superficie de un material expuesto a una fuente de calor controlada. Así, se somete el materia a una fuente de calor y se obtiene una imagen térmica del material en su estado inicial, y posteriormente, se obtiene una segunda imagen térmica del mismo material tras el proceso de lijado (o cardado), y sometido a la misma fuente de calor, pudiendo determinarse las diferencias entre ambas imágenes.

Ello se produce debido a que el proceso de lijado altera las características superficiales, tales como el color, la rugosidad, el grosor, la conductividad, etc., y junto con ellas la distribución de temperaturas alcanzadas en la mencionada superficie. La comparación de ambas imágenes a modo de mapa de temperaturas permite determinar las zonas afectadas por el lijado e, incluso, de forma cualitativa, establecer una gradación de éste.

Para ello, se debe realizar un trabajo previo de caracterización de los materiales implicados en el proceso de producción, de modo que se aporte al sistema informático los datos precisos para decidir sobre la calidad del producto. Se trata de "enseñar" al sistema la diferencia entre cada material en estado original y correctamente preparado (lijado, cardado, etc.) generando un patrón térmico para cada caso, en el que se incluirán las tolerancias que sean precisas.

El método de control de calidad propuesto consiste pues en capturar la imagen térmica del producto antes y después del proceso de preparación. La comparación de ambas imágenes evaluará varios factores decisivos para la determinación de la calidad final:

Se trata de determinar si se ha lijado toda la zona implicada en el posterior proceso (pegado, acabado, etc.) y si la calidad del lijado en toda esta superficie se adecua a las especificaciones dadas para el/los material/materiales implicados.

Además, se tiene la posibilidad de conocer la temperatura alcanzada en cualquier zona de la superficie y así se puede establecer una comparación más precisa que la simplemente visual.

Por tanto, el sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, que la presente invención propone, consiste en un conjunto a de dispositivos que permiten aplicar el método de análisis diferencial de imágenes...

1. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles o cualesquiera materiales basado en medir la diferencia de temperatura que aparece entre las zonas lijadas y las no lijadas cuando la superficie de estas pieles o materiales es sometida a una fuente de calor externa, caracterizado porque comprende al menos un elemento calefactor (4), un sensor pirométrico (3) de medida de temperatura, una óptica de focalización (5), medios de desplazamiento (1) relativo, según una dirección definida por un eje, entre el conjunto elemento calefactor (4)-sensor pirométrico (3) y superficie a analizar (6) y su motor (2), un microcontrolador electrónico (9) y un sistema informático (8), existiendo entre el calefactor (4) y el sensor (3) un decalaje en el eje longitudinal del movimiento (posición relativa).

2. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque la potencia del elemento calefactor (4) se controla por medios electrónicos (9).

3. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sensor pirométrico (3) de medida de temperatura, puede ser un sensor pirométrico de línea, y estar compuesto por una pluralidad de sensores elementales dispuestos en una línea.

4. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque el elemento calefactor (4) y el sensor pirométrico (3) están unidos mecánicamente y se desplazan solidariamente mediante un accionamiento mecánico (2) a lo largo de un eje (1) para realizar un barrido termográfico de la superficie (6) que se quiere analizar, existiendo entre el calefactor (4) y el sensor (3) un decalaje en el eje longitudinal del movimiento, de manera que se asegure el calentamiento previo de la zona a analizar, se impida que el sensor (3) se vea afectado por la radiación emitida directamente por la fuente de calor (4), y se obtenga una lectura prácticamente simultánea al calentamiento.

5. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque la óptica de focalización asociada al el sensor pirométrico (3) de medida de temperatura, para focalizar la señal térmica de la superficie(6) a analizar puede ser de tipo refractivo o reflexivo.

6. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque a partir de los datos transmitidos por el sensor (3) de la superficie (6) basándose en una escala de color escalable que permite trabajar en distintos rangos de temperatura, el dispositivo informático (8) formado por PC+software específico controla el aporte de calor y el inicio del desplazamiento, y reproduce la imagen termográfica (7) mostrando las zonas de la superficie dónde la temperatura ha alcanzado diferentes valores.

7. Sistema para evaluar el grado de lijado de pieles basado en la medida sin contacto de la temperatura superficial, según la primera reivindicación, caracterizado porque alternativamente, puede montarse el conjunto calefactor/sensor sobre un bastidor fijo, de manera que sea la superficie de apoyo de los elementos a analizar la que se desplace, en forma de cinta transportadora u otro medio que permita el desplazamiento de dicha superficie de apoyo.