Aparato para la medición no destructiva de productos blandos individuales (3) con forma y tamaño no uniformes,

tales como productos vegetales o similares, que comprende:

- una pluralidad de medios de transporte adaptados para sostener y transportar dichos productos individuales por una vía de transporte desde una estación de entrada a una estación de salida de dichos productos, teniendo de preferencia dichos medios forma de cunas (4) alineadas entre sí adaptadas para sostener dichos productos correspondientes cuando se colocan allí desde arriba en una secuencia ordenada y se transportan de forma individual en una dirección definida sustancialmente horizontal que coincide con la alineación de dichos sectores de recepción de productos;

- un primer medio de accionamiento (2) acoplado con dichos medios de transporte al que se conectan dichos sectores de recepción de productos en una disposición ordenada para desplazarlos de manera sincrónica;

- unos medios de desplazamiento (24) adaptados para desplazarse en contacto con dichos productos individuales correspondientes en el lado opuesto con respecto al que está en contacto con dichos medios de transporte correspondientes;

- un medio (25) adaptado para actuar sobre dichos medios de desplazamiento a fin de ejercer una presión inicial controlada en dichos productos individuales (3), de manera que se establezca un punto de datos de posición inicial,

caracterizado porque:

- se define un tramo de medición (A), formado en dicha vía de transporte de productos individuales y provisto de una posición inicial y de una posición final (34):

- dichos medios de desplazamiento (24) están adaptados para poder ponerse automáticamente en contacto con dichos productos individuales correspondientes cuando éstos pasan por dicha posición inicial, y también están adaptados para bloquearse en la posición de reposo que asumen de ese modo en dichos productos individuales correspondientes al pasar por dicha posición inicial;

- dichos medios de desplazamiento están adaptados para desplazarse sincrónicamente con dichas cunas y, por tanto, con dichos productos individuales correspondientes (3) por dicho tramo de medición (A);

- se proporciona un medio de guía (16) y un medio de soporte (15) adaptados, según se desplazan por dicho tramo de medición, para acercarse progresivamente a dichos medios de desplazamiento y dichas cunas para someter dichos productos individuales a una presión que aumenta gradualmente;

- en dicha posición final (34) dichos medios de desplazamiento (24) están dispuestos para poder separarse automáticamente de dichos productos individuales correspondientes, y se proporcionan más medios de medición y control (33, 35) adaptados para medir y registrar la desviación entre la distancia inicial y la distancia final, es decir, a través del tramo de medición, de cada medio de desplazamiento (24) con respecto a la cuna correspondiente (4) debido a la acción de dicha presión controlable

Aparato y método para medir automáticamente el grado de maduración de productos vegetales.

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato mejorado para medir automáticamente el grado de maduración de productos vegetales individuales, aparato que puede incluirse en una planta integral para transportar y clasificar de forma selectiva dichos productos vegetales individuales dependiendo de dicho grado de maduración y de otras propiedades, por ejemplo, su peso.

El objetivo principal del aparato según la presente invención consiste en poder realizar pruebas no destructivas en estos productos vegetales de forma continua, es decir, en una secuencia continua de dichos productos según se desplazan por una cinta transportadora, en donde cada uno de dichos productos está dispuesto en una celda de alojamiento individual de dicha cinta transportadora y se prueba uno cada vez. El aparato según la presente invención también está adaptado para suministrar datos en tiempo real a unos elementos de control y accionamiento adecuados para otras posibles operaciones de selección y clasificación posteriores dependiendo del resultado de cada una de las mediciones realizadas en cada producto vegetal único.

En el estado de la técnica se conocen varios tipos de aparatos y métodos relacionados, que pueden medir el grado de maduración de un producto vegetal, en concreto, una fruta, midiendo la propiedad que sobre todo es indicativa de tal grado de maduración, y concretamente, la dureza relativa de la superficie externa de la fruta bajo una presión determinada que se aplica en una zona delimitada de dicha superficie de la fruta.

Así, por ejemplo, la solución que se describe en la publicación de patente WO 98 52037 ilustra, dicho en pocas palabras, un dispositivo para medir el grado de maduración de un producto vegetal, en el que tal medición se lleva a cabo mediante la aplicación de una ligera presión entre un elemento de contacto y una zona delimitada de la superficie del producto vegetal.

Este elemento de contacto está conectado a una celda piezoeléctrica, de modo que, a partir de la comparación de las fuerzas resultantes, en combinación con otras variables, se deduce la dureza del producto y, por tanto, su grado de maduración.

Esta patente se caracteriza al menos porque:

Esta solución, por tanto, no sólo está prácticamente lejos de ser perfecta, sino también de ser apenas aceptable para aplicaciones de medición en serie que implican grandes volúmenes de piezas de fruta a medir. Además, exige una complejidad considerable en su construcción y una cantidad igualmente considerable de operaciones de ajuste en lo que se refiere a su ajuste general.

La patente US 4.061.020 de la Junta de Regentes de la Universidad de California revela una solución muy interesante, en la que unos sensores se ponen en contacto simple, sin ejercer ninguna presión, con la fruta cuyo grado de madurez se va a medir en base al grado de deformación de su superficie. Tras haber establecido así un contacto, sin ningún tipo de presión, con la superficie de la fruta, y por tanto haber establecido así una posición de referencia "cero", se empuja un sensor con una fuerza conocida predefinida hacia el producto, a fin de atravesarlo hasta una profundidad determinada. De la diferencia entre estas dos posiciones del sensor, y según la fuerza aplicada, se calcula la dureza de la superficie de la fruta y, como resultado, se calcula y evalúa el grado de maduración de la misma.

La solución según esta patente es sin duda más respetuosa con la integridad de la fruta, ya que en realidad se ejerce una presión conocida y predefinida sobre su superficie. Sin embargo, especialmente en el caso de piezas de fruta muy maduras, dulces y, por tanto, especialmente blandas, puede ocurrir que esa presión resulte en realidad excesiva y, en consecuencia, capaz de dañar completamente, es decir estropear, la fruta.

Además, el uso de al menos dos sensores y la operación que debe realizarse para restar los grados de deformación correspondientes, se añaden a la complejidad de tal aparato que es apenas adecuado para aplicaciones de medición en serie.

La invención que se describe en la WO 94/29715 consiste en impartir una tensión mecánica a la fruta que se está midiendo, con el fin de detectar su reacción elástica a la misma mediante otros sensores asociados a transductores piezoeléctricos que son sensibles a la fuerza ejercida sobre ellos por la fruta, así como a la intensidad y las características de dicha fuerza.

Dicho transductor piezoeléctrico envía una señal correspondiente, cuyo análisis ofrece después la información necesaria sobre la calidad de la fruta.

Cabe señalar que incluso este aparato y método asociado, según la descripción de la patente citada, destaca claramente por su marcada complejidad. Por otra parte, la reacción elástica que tiene que medirse al final puede incluso no llegar a producirse en algunos casos, es decir, no ocurre con seguridad en todos los casos, o incluso podría comprobarse que tiene poca correlación o una correlación inadecuada con el grado real de maduración de la fruta.

La patente US 5.315.879, adscrita al "Centre National du Machinisme Agricole du Génie Rural des Eaux et des Forhat{e}ts" en Francia, describe un sensor accionado por presión con forma cilíndrica, destinado en primer lugar y principalmente a medir la tamaño de los vegetales que se están midiendo, y, en segundo lugar a medir el grado de dureza y, por tanto, su maduración.

Sin embargo, aunque tal patente reivindica que la medición de la dureza no es destructiva, como aparece en la ilustración de la figura 3 correspondiente, en realidad sí se produce la penetración de un sensor en la fruta y esto inevitablemente conduce a un cierto grado, aunque escaso, de detrimento de la integridad de la fruta.

Por la descripción de la EP 0 351 430 y la US 4.542.639, se conoce el método que consiste en medir el grado de maduración de una fruta (o el grado de ternura o blandura de una estructura) a través de la creación de un impacto contra la superficie del elemento que se mide por medio de una estructura especial, de tipo martillo de percusión, mientras se detectan y registran las ondas de reacción elástica. Al procesar matemáticamente (usando la transformada de Fourier) las características correspondientes, se obtiene un espectro de frecuencias que se compara después con un "espectro de frecuencias de muestra".

Además, las patentes citadas, aunque son muy sofisticadas desde el punto de vista técnico, sufren los mismos inconvenientes que las anteriores, y en concreto una gran complejidad y una manera no muy sencilla en el manejo de la fruta.

Por el contrario, la patente EP 0 439 405, presentada en nombre del Institut National de la Recherche Agronomique and the Centre Technique Interprofessionel des fruits et legumes, parece ser muy interesante, ya que se refiere a la medición de las características de los productos vegetales con un penetrómetro asociado al procesamiento electrónico y al software adecuado.

Sin embargo, la solución que se presenta en tal patente se basa también en el uso de "... un tornillo sin fin ..." y, por consiguiente, a un tipo de solución técnica que puede utilizarse de manera conveniente en aplicaciones de pruebas de laboratorio, aunque seguramente no para hacer mediciones en serie que implican grandes volúmenes de piezas de fruta desplazándose en una cinta transportadora o medio de manipulación similar.

La WO 98/40737 describe un tipo de método y aparato para valorar la maduración de una pieza de fruta o verdura, que consiste en un impactador capaz de y controlado para golpear la fruta, y provisto de un transductor que produce una señal de salida eléctrica que representa la fuerza de reacción generada por dicho impacto, en donde dicha señal es en forma de impulso eléctrico que representa dicha fuerza de reacción generada por el artículo sometido a prueba, Sin embargo, en dicho método se pueden experimentar dos inconvenientes principales:

-...

1. Aparato para la medición no destructiva de productos blandos individuales (3) con forma y tamaño no uniformes, tales como productos vegetales o similares, que comprende:

- una pluralidad de medios de transporte adaptados para sostener y transportar dichos productos individuales por una vía de transporte desde una estación de entrada a una estación de salida de dichos productos, teniendo de preferencia dichos medios forma de cunas (4) alineadas entre sí adaptadas para sostener dichos productos correspondientes cuando se colocan allí desde arriba en una secuencia ordenada y se transportan de forma individual en una dirección definida sustancialmente horizontal que coincide con la alineación de dichos sectores de recepción de productos;

- un primer medio de accionamiento (2) acoplado con dichos medios de transporte al que se conectan dichos sectores de recepción de productos en una disposición ordenada para desplazarlos de manera sincrónica;

- unos medios de desplazamiento (24) adaptados para desplazarse en contacto con dichos productos individuales correspondientes en el lado opuesto con respecto al que está en contacto con dichos medios de transporte correspondientes;

- un medio (25) adaptado para actuar sobre dichos medios de desplazamiento a fin de ejercer una presión inicial controlada en dichos productos individuales (3), de manera que se establezca un punto de datos de posición inicial,

caracterizado porque:

- se define un tramo de medición (A), formado en dicha vía de transporte de productos individuales y provisto de una posición inicial y de una posición final (34):

- dichos medios de desplazamiento (24) están adaptados para poder ponerse automáticamente en contacto con dichos productos individuales correspondientes cuando éstos pasan por dicha posición inicial, y también están adaptados para bloquearse en la posición de reposo que asumen de ese modo en dichos productos individuales correspondientes al pasar por dicha posición inicial;

- dichos medios de desplazamiento están adaptados para desplazarse sincrónicamente con dichas cunas y, por tanto, con dichos productos individuales correspondientes (3) por dicho tramo de medición (A);

- se proporciona un medio de guía (16) y un medio de soporte (15) adaptados, según se desplazan por dicho tramo de medición, para acercarse progresivamente a dichos medios de desplazamiento y dichas cunas para someter dichos productos individuales a una presión que aumenta gradualmente;

- en dicha posición final (34) dichos medios de desplazamiento (24) están dispuestos para poder separarse automáticamente de dichos productos individuales correspondientes, y se proporcionan más medios de medición y control (33, 35) adaptados para medir y registrar la desviación entre la distancia inicial y la distancia final, es decir, a través del tramo de medición, de cada medio de desplazamiento (24) con respecto a la cuna correspondiente (4) debido a la acción de dicha presión controlable.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de desplazamiento (24) se accionan para desplazarse sincrónicamente con dichas cunas correspondientes mediante un segundo medio de accionamiento que está formado de preferencia por una segunda cadena de bucle cerrado (22) acoplada mediante dos ruedas dentadas distintas (12, 13) accionadas sincrónicamente entre sí, en donde dichos medios de desplazamiento que están en dicho tramo de medición están adaptados para colocarse en una posición por encima de una de dichas cunas correspondientes (4).

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicha vía de transporte comprende:

- una primera rampa (15A) para acceder a un plano de deslizamiento (15),

- un medio de contacto, preferiblemente provisto de ruedas (6), adaptado para sostener y conectar dichas cunas con dichas rampas y dicho plano de deslizamiento;

- una estructura en forma de paralelogramo (17) adaptada para conectar cada una de dichas cunas y el medio de acoplamiento correspondiente con dicho primer medio de accionamiento (2).

4. Aparato según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho primer medio de accionamiento comprende una cadena que se desplaza por una vía de bucle cerrado dispuesta en un plano vertical, en donde dicha cadena se apoya en y es accionada de manera giratoria mediante dos ruedas dentadas adecuadas (10, 11) provistas en el exterior de dicho tramo de medición (A) en sus lados opuestos.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha presión gradualmente creciente se obtiene mediante un perfil ligeramente convergente entre dicho medio de guía (16) y dicho medio de soporte (15) de las cunas correspondientes en dicho tramo de medición.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas cunas comprenden al menos tres elementos de soporte (44) preferentemente paralelos, orientados hacia dichos productos individuales (3).

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de desplazamiento (24) comprenden una pluralidad de vástagos (45) preferentemente paralelos y orientados coaxialmente con respecto a los tres elementos de soporte mencionados.

8. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho medio de guía comprende una estructura longitudinal (16) provista de una pluralidad de elementos elásticos continuos (30) que tienen sustancialmente la misma longitud que dicha estructura de resistencia ajustable, en la que está previsto un elemento de contacto (27) adaptado para presionar y deslizarse, unido firmemente a un medio de desplazamiento correspondiente (24).

9. Aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha estructura longitudinal es hueca, y dichos elementos elásticos (30) están formados por elementos tubulares correspondientes inflados con una presión ajustable.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho medio de guía (16) y dicho medio de soporte (15) se pueden colocar en recubrimiento alterno.

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 7 a 10, caracterizado porque dichos elementos elásticos se proporcionan en un par paralelo (30, 30A), y porque dicho elemento de contacto está formado por una rueda central (23A) simétrica a dichos elementos elásticos.

12. Aparato según el preámbulo de la reivindicación 1, caracterizado porque:

- se define un tramo de medición, comprendido en una parte inferior (A) de dicha vía de transporte, y provisto de una posición inicial y una posición final (34);

- dichos medios de desplazamiento están adaptados para poder entrar automáticamente en contacto con dichos productos individuales correspondientes (103) cuando éstos pasan por dicha posición inicial, y están adaptados para ser automáticamente bloqueados en la posición de reposo que asumen sobre dichos productos individuales correspondientes cuando estos pasan por dicha posición inicial;

- dichos medios de desplazamiento están adaptados para desplazarse sincrónicamente con dichas cunas y, por tanto, con dichos productos individuales correspondientes (103) por dicho tramo de medición, y comprenden:

- una mano mecánica (101),

- una guía (102) y soporte para dicha mano mecánica,

- un cilindro (105) subdividido en un volumen superior (110) y un volumen inferior (109) mediante un tabique de estanqueidad (106) adaptado para deslizarse por el interior de dicho cilindro (105),

- un primer conducto (108) que conecta dicho volumen inferior (109) con dichos medios de desplazamiento,

- un segundo conducto (111) que conecta dicho volumen superior (110) con una fuente adecuada de presión neumática,

- una varilla (107) unida a dicho tabique (106) por la parte superior del mismo.

13. Aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque dicha mano mecánica (101) comprende una pluralidad de "puntas de dedo" pivotantes (104A) que sobresalen de una membrana flexible (104), delimitan un volumen interno correspondiente (104B) y están asociadas a un bulbo esférico hueco correspondiente (5C).

14. Aparato según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho volumen interno (104B), dicho primer conducto (108) y dicho volumen inferior (109) constituyen en conjunto un solo volumen compuesto por vasos en comunicación libre que se llenan de un líquido, para que el volumen total correspondiente se mantenga constante.

15. Aparato según la reivindicación 14, caracterizado porque dichas puntas de dedos pivotantes (104A) se encuentran dentro de anillos de orientación correspondientes (13C).

16. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12 a 15, caracterizado porque está provisto de un medio (8A) adaptado para medir la variación (h) entre los distintos niveles (L1, L) de dicha varilla (107) cuando estos se asumen por dicha varilla (107) entre dos momentos predefinidos.

17. Aparato según la reivindicación 16, caracterizado porque dichos productos de origen vegetal (103) se ponen en movimiento mediante el primer medio de accionamiento que comprende una cadena que se desplaza por una vía de bucle cerrado dispuesta en un plano vertical, y está adaptada para deslizarse por dicho tramo de medición (A), y porque dicho cilindro (105), dicha guía (102) junto con los elementos y medios asociados se accionan para desplazarse de forma sincrónica con dichas cunas correspondientes mediante un segundo medio de accionamiento que está preferentemente formado por una segunda cadena de bucle cerrado que se desplaza sincrónicamente, y porque dichos medios de desplazamiento que están en dicho tramo de medición se disponen ellos mismos en una posición sustancialmente por encima de una de dichas cunas correspondientes (4).

18. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 14 a 17, caracterizado porque está provisto de medios adaptados para forzar de manera selectiva dichas puntas de dedos a volver a una posición plegada, así como de más medios adaptados para evitar que dicha mano mecánica pueda realizar cualquier movimiento de reascensión después de haber completado su descenso hacia el producto correspondiente a medir y que va a reposar por gravedad encima del mismo.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 12 a 18, caracterizado porque dicha guía (102) que sostiene dicha mano mecánica (101) está provista una junta esférica (15C) adaptada para permitir la rotación y la adaptación automática de la posición de dicha mano mecánica en el extremo de dicha guía.

20. Método para medir el grado de deformación de una parte de la superficie de un producto vegetal o fruta, caracterizado porque comprende al menos una primera fase en la que un dispositivo de medición se acerca al producto a medir, una segunda fase en la que dicho producto se somete a una compresión controlada para hacer que dicho dispositivo de medición penetre parcialmente la superficie del producto, y una tercera fase en la que se mide dicha penetración, en donde:

- en dicha primera fase, dicho dispositivo de medición se sincroniza con un producto correspondiente, manteniéndose completamente separado del mismo y dispuesto verticalmente por encima del mismo hasta que finalmente alcanza una posición predefinida,

- en dicha segunda fase, una parte de dicho dispositivo de medición se presiona con una fuerza controlada contra al menos una parte de la superficie del producto para poder penetrarlo parcialmente, moviendo sincrónicamente dicho dispositivo de medición y el producto correspondiente de manera uniforme y continua, en paralelo por un mismo tramo "A" y por tanto durante un periodo de tiempo predefinido,

- en dicha tercera fase, el valor según el cual dicho dispositivo de medición ha penetrado el producto se mide de forma automática y el resultado de dicha medición se procesa con el fin de definir una caracterización del producto en cuestión y en evaluarlo en consecuencia.