CONMUTADOR PARA DETECCION DE OBJETOS CALIENTES.

1. Conmutador para detección de objetos calientes caracterizado por un detector de infrarrojos,

una óptica, una electrónica y una salida doble de señales.

2. Conmutador para detección de objetos calientes, según la primera reivindicación, caracterizado porque el detector de infrarrojos está fabricado bajo el método de depósito en fase de vapor.

3. Conmutador para detección de objetos calientes, según la segunda reivindicaciones, caracterizado porque el detector de infrarrojos es sensible, en un ancho rango, en bandas de infrarrojo medio, de infrarrojo cercano y de infrarrojo lejano.

4. Conmutador para detección de objetos calientes, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una electrónica inteligente con un algoritmo de umbral adaptativo.

5. Conmutador para detección de objetos calientes, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por su óptica enfocable.

6. Conmutador para detección de objetos calientes, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por 2 salidas, una analógica y otra digital.

Conmutador para deteccion de objetos calientes CAMPO DE APLICACIÓN INDUSTRIAL

Son muchos los sectores industriales donde se producen o manejan objetos calientes de diversa índole. Muchas veces se precisa detectarlos, controlarlos, medirlos o, simplemente, obtener su temperatura. Aunque existen diversos procedimientos para ello, nos referiremos a aquellos que utilizan rayos infrarrojos.

ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR

Existen una patente europea, la EP2333502, propiedad de Emhart Glass S.A, solicitada el 9/12/2010 denominada “System and method for monitoring hot glass containers to enhance their quality and control the forming process” cuyo objetivo es detectar las diferencias de calidad entre los envases calientes según se van produciendo, pero es un sistema complejo y que está basado en 2 dispositivos de lectura, los cuales operan en la región SWIR (Short Wave Infra Red) .

También existe una patente americana, la US2004/0262523, de Guillaume Bathelet y Marc Gerard, denominada “Method and apparatus inspecting hot hollow articles that are translucent or transparent”, la cual reivindica un método para analizar objetos con diferentes cavidades, que se basa en 2 pasos distintos: uno de evaluación de las radiaciones IR y otro para la inspección en sí de los objetos.

Una patente PCT, la WO2004/011935, de XPAR VISION B.V, titulada “Analytical system and method for measuring and controlling a production process” también pretende analizar la distribución de calor en los productos de vidrio y encontrar las deficiencias comparativas, basándose en un sensor IR y un filtro NIR, es decir que solo es sensible a la radiación en la región Near Infra Red, o NIR (o también SWIR) .

También hay una patente europea solicitada el 9/9/1994, la EP2190435, de TCE Consultancy & Engineering, denominada “Sistema analítico para analizar, controlar, diagnosticar y/o regular un procedimiento para la fabricación de productos de envasado de vidrio, en el cual el análisis tiene lugar directamente después del procedimiento de formación del vidrio”, la cual reivindica un sistema con un elemento detector con pixels sensibles a infrarrojos, utilizando después las coordenadas asociadas a esos pixels. También reivindica, en lo que parece una reivindicación independiente/dependiente, un aparato para producir elementos de vidrio para envasado, el cual incluye una etapa de producción con 3 secciones, una de fusión, otra de configuración a partir del material vidrio y otra de enfriado.

Pero el fundamento de este conmutador está basado en un detector de seleniuro de plomo policristalino, PbSe, el cual se usa desde hace tiempo para fabricar detectores de infrarrojo no refrigerados sensibles en la zona del espectro infrarrojo correspondiente a la ventana atmosférica existente entre las 3 y las 5 micras (Mid Wave Infrared, MWIR) . Este material es único para aplicaciones en las que alta velocidad de respuesta, robustez y bajo coste son factores fundamentales. La novedad de los detectores de PbSe policristalino como los de este invento se fundamenta en la tecnología de fabricación de los mismos. Esta tecnología (Vapor Phase Deposition, VPD) , que utiliza técnicas clásicas en microelectrónica, totalmente compatibles con toda la tecnología del Silicio, presenta muchas ventajas si se compara con la basada en el uso de selenourea y su depósito por vía química (Chemical Bath Deposition, CBD) desarrollada en EEUU durante los años 60, y que es la comúnmente empleada en los demás dispositivos comerciales. Aunque existen ofertas en el mercado de detectores individuales o de matrices lineales de este material, no existe ningún tipo de matriz bidimensional (2D) o de plano focal (FPA, Focal Plane Array) . La capacidad de fabricación de este tipo de dispositivos es una de las principales ventajas de este invento.

El PbSe policristalino estándar está depositado químicamente de acuerdo con una tecnología desarrollada en EEUU hace más de 30 años. La tecnología de este detector está basada en el depósito del PbSe mediante evaporación térmica en vacío, seguido de un proceso de sensibilización específico a altas temperaturas. Esta tecnología VPD ofrece ventajas importantes sobre la CBD, como son un mejor control de la fabricación, un procesado más simple, capacidad de fabricar en grandes superficies (actualmente, obleas de 8”) , compatibilidad con muchos sustratos (silicio, zafiro, alúmina, vidrios, ….) , pero la ventaja fundamental del método reside en que, al emplear técnicas clásicas de microelectrónica, permite procesar estructuras mucho más complejas sobre silicio. Así, este invento permite ofertar por primera vez en el mundo, matrices 2D de PbSe policristalino, no refrigeradas y sensibles en la región MWIR con buenas prestaciones. Además de las matrices 2D, la nueva tecnología del PbSe permite procesar detectores integrados monolíticamente con su electrónica de lectura CMOS (ROIC, Read Out Integrated Circuit) . Lo que supone una “revolución” en el mundo de los detectores no refrigerados.

EXPLICACION DE LA INVENCION

Se trata de un conmutador basado en un detector de infrarrojo de PbSe, fabricado con la tecnología de depósito en fase de vapor, al que se añade una electrónica inteligente, que incluye un algoritmo propio de umbral adaptativo capaz de detectar objetos a distintas temperaturas. También se basa en una óptica enfocable, lo que le permite utilizarlo a diferentes distancias. El conmutador tiene salidas, analógica y digital (USB) , para conexión directa a una central, a un autómata, o a un ordenador a los que se envían las señales de detección. Incluye un software que permite el control exacto de los parámetros de adquisición / detección.

Este conmutador se puede aplicar a diferentes sectores industriales que manejen objetos calientes, en un amplio rango de temperaturas, tales como el del vidrio, la metalurgia, la siderurgia, la industria cementera, etc. Y dentro de cada sector industrial es posible usarlo en diferentes aplicaciones, como la lectura, sin contacto, de los objetos calientes a la salida de la línea de producción, la medida de su temperatura y, en general, el control de los mismos, todo ello a altas velocidades.

El detector de infrarrojos es sensible en un rango ancho (1-25 micras) , en bandas de infrarrojo medio, de infrarrojo cercano (1-3 micras) y de infrarrojo lejano (8-12 micras) .

Este conmutador es capaz de proporcionar la temperatura de la zona del objeto comprendida en el campo de visión del conmutador. También es capaz de detectar defectos e irregularidades en el objeto observado. Además, mediante la información que proporciona, permite contar, realizar estadísticas de producción y, en general, ser utilizado para optimizar y monitorizar procesos industriales.

BREVE DESCRIPCION DEL DIBUJO

La figura 1 representa un conmutador según este invento, con 2 cuerpos que se deslizan uno dentro de otro incorporando en su interior una óptica de enfoque.

EXPOSICION DETALLADA DE UN MODO DE REALIZACION

Este conmutador se basa en un detector de infrarrojos fabricado con seleniuro de plomo, PbSe, policristalino, aunque se podrían utilizar otros tipos de detectores IR que fuesen capaces de proporcionar una señal adecuada con las características necesarias. Los detectores de PbSe se utilizan no refrigerados y son sensibles en la zona del espectro infrarrojo correspondiente a la ventana atmosférica existente entre las 3 y las 5 micras (Mid Wave Infra Red, MWIR) . Permiten su aplicación cuando son necesarias altas velocidades de respuesta, robustez y bajo coste. La tecnología que se utiliza para su fabricación se denomina Vapor Phase Deposition, VPD y está basada en la evaporación térmica en vacio, seguida de un proceso de sensibilización a altas temperaturas. Este procedimiento permite procesar estructuras mucho más complejas sobre sicilio, obteniendo matrices 2D de seleniuro de plomo policristalino no refrigeradas y sensibles en la región MWIR con buenas prestaciones. Esta nueva tecnología permite además procesar detectores integrados monolíticamente con su electrónica de lectura ROIC (Read Out Integrated Circuit) .

El conmutador en el que se montan estos detectores permite la detección de objetos calientes en múltiples aplicaciones industriales, como ya se ha referido. Aplicado a un modo concreto de realización se puede detectar y controlar la salida de envases u otros objetos calientes conforme van saliendo de la línea...