ORIGEN ANIMAL

CAMPO TÉCNICO

La invención está referida a un equipo electrónico que evalúa y caracteriza fibras de origen animal, por lo que se encuadra dentro del sector técnico de Agropecuaria y agroindustrial, pues involucra: a) la caracterización de fibras destinadas a la transformación textil (artesanal o industrial); b) la selección de animales, en base a caracteres objetivos de las fibras que producen (diámetro y su variación) para un adecuado mejoramiento genético.

ESTADO DE LA TÉCNICA (O ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN) Las fibras de animales tienen características especiales y las prendas en base a ellas son bien cotizadas en el mercado mundial. La finura entendida como el diámetro medio o grosor, es la característica que más repercute en la calidad de las fibras textiles, aunque también existe caracteres complementarios como la variación, medulación, entre otros (Wang et al., 2003). Por tanto la forma de su medición es objeto de muchos estudios y aunque la medición del diámetro mediante microscopio óptico es el método referencial de otros no calibrados, en la actualidad, técnicas como la gravimetría, difracción óptica, porosidad, frecuencia y amplitud de ondas, radiometría, conductometría, sedímentometría, fotometría y el análisis de imágenes ópticas y de video, son métodos usados para evaluar la calidad de fibra; sin embargo, la técnica de análisis de imagen y video bajo el sistema de equipos OFDA, VIA y la fotometría utilizada por el equipo Sirolan Laserscan (Sommerville, 2002; Cottle y Baxter, 2015) son utilizadas habitualmente, aunque últimamente la técnica de la difracción, derivada en el equipo portátil Micrometro FibeLux vienen introduciéndose en el mercado (Walker et al., 2015).

El Sirolan Lasercan fue desarrollado por CSIRO de Australia mediante la aplicación de técnicas de fotometría e inmediatamente fue adoptada por la Asociación Textil de Lanas Australianas (AWTA), siendo utilizado hasta la fecha; sin embargo, debido a la falta de versatilidad por su peso y tamaño, otros países y laboratorios se han mantenido renuentes a su adquisición y uso. El OFDA en sus diferentes versiones, es el equipo que viene siendo utilizado en muchos laboratorios de Asia, Europa, Norteamérica, África y Latinoamérica, el cual utiliza la metodología del análisis de imagen, siendo lanzado por primera vez en 1990 por BSC Electronics Pty Ltda como instrumento OFDA100, que evalúa características de fragmentos de fibras animales (Baxter y Cottle, 2015), logrando desarrollos de diferentes versiones (100, 2000-Benchtop y 4000) inclusive para su uso en campo (OFDA 2000), siendo objeto de patente internacional mediante publicación WO 2007/025350 A1 (Brims, 2007). El OFDA 2000 tiene dimensiones de 60 x 60 x 60 cm, pesa 18 kg (IWG, 2008), permite medir las características de las fibras animales a lo largo de las mechas en tiempo real en el modo 2000, pero también mide fragmentos de fibras en el modo 100. Basada en una programación que analiza imágenes en blanco y negro, los códigos fuente de los programas del OFDA se mantienen retenidos por los fabricantes, haciendo imposible la modificación de dichos programas salvo por los mismos que la elaboraron (Qi et al., 1994). De esta manera en la actualidad se cuenta con las diferentes versiones de los OFDA cuyos precios son bastante onerosos, pues superan los USD 70,000 (Baltuano et al., 2005) pero además requieren de cierta capacitación técnica para su uso y el costo de equipo excede, ampliamente, lo que los productores rurales podrían afrontar (Sommerville, 2002; Arcidiácono et al., 2014), con los inconvenientes técnicos que: a) los datos de origen no se encuentran a disposición total del usuario, pero que han servido para diversos estudios de perfil de diámetro de fibras de ovinos (Brims et al., 1999), alpacas (Mayhua et al., 201 1), caprinos, entre otros; b) las imágenes de las fibras que miden no tienen buena nitidez lo cual es exigido por muchos usuarios; y c) cuando no existe una buena dispersión de las fibras en el portamuestras se produce detención del funcionamiento mostrando un mensaje de desenfoque en la interface de usuario. El VIA (Analizador de imagen de video) es otro equipo que fue evaluado por Niekerk et al. (2004) que aparentemente permite obtener mediciones más finas en relación al OFDA; sin embargo, es poca la información al respecto y es poco conocido en el mercado mundial. Finalmente, otro equipo que tiene uso, pero que provee poca información es el FibreLux Micron Meter (Walker y Pope, 2016). Este equipo se basa en la técnica de la difracción, con una gran característica de portabilidad y comercialmente disponible en el mercado en la actualidad ha sido desarrollado en África del Sur; sin embargo, recién viene evaluándose y comparando con el OFDA2000. Los resultados preliminares muestran que el pequeño equipo realiza mediciones del diámetro y su variación de fibras de lana es entre 15 y 25 25pm (Pope, 2015). Desafortunadamente, hay poca información acerca la tecnología y el método de construcción.

En el estado del arte se verifica también la patente CN1359006A que divulga un Método y sistema para medir la finura de lana de ovinos (Li et al., 2002), para lo cual utilizan una cámara digital (CCD) para convertir la imagen ampliada de las fibras en imagen digital y así transferir a una computadora en tiempo real para su procesamiento en tiempo real, obteniendo el borde y la finura de una sola fibra, y luego toda la data es resumida en una media de finura y su distribución. En dicha invención, se usa la fuente de luz, así como un algoritmo y software propietario con el cual puede medir la fibra de animales dentro de un rango de 4 a 300 mieras a una velocidad de 140 fibras/segundo.

Por su parte, la patente CN103499303A referida a un método de medición automática para la finura de lanas (Li et al., 2013), divulga una fuente de luz LED, una mesa XY, un sistema de magnificación y una cámara digital que permiten capturar imágenes de las fibras, y que luego son enviadas a un sistema de procesamiento por computadora para la medición y cálculos respectivos. El sistema es simple, automático, eficiente, con reducido uso de mano de obra, el tiempo de análisis por muestra es de 30ms, no se perturba el estado original de la fibra, mientras que la determinación de los bordes de la fibra se hace en base al estado de la línea recta medíante el método del área.

De otro lado, la patente WO201 1/147385A2 está referida únicamente al método y dispositivo para la detección continua de la finura y homogeneidad de objetos lineales, particularmente de fibras textiles, y su aplicación (Perner y Suska, 201 1 ), que está basado en la mejora de la calidad de la luz y la subsecuente evaluación de la imagen de las fibras de lana, obtenida por el sensor para lo cual utilizan un diodo láser o una combinación de una LED con su respectivo activador considerando que de este modo el procesamiento para la medición del grosor de la fibras mejora significativamente para su procesamiento posterior utilizando la tecnología de visión artificial.

Por tanto, la tecnología de análisis de imagen (visión artificial) es la que va teniendo nuevas aplicaciones en el análisis de fibras (Rojas, 2006; Baluano et al., 2005; Sommerville, 2007), considerando diversas topología en la lectura automatizada de bordes, segmentos, arcos, entre otros. Así, Shang et al. (201 1 ), utilizaron la segmentación Mark Watershed para encontrar contornos de las imágenes, y mediante algoritmos de automatización lograron medir la finura. Yanping et al. (201 1 ), aplicaron algoritmos de umbral UTSA para segmentar y recoger los parámetros de segmentación de las imágenes binahzadas, obteniendo trazos de medición basados en distancia euclidiana y algoritmo ponderado. También se han mejorado dichos algoritmos (Gonzáles et al., 2008), en base a la recolección de algoritmos ya implementados (Guo y Zhao, 2014), existiendo posibilidades para mejorar la precisión y rapidez de trabajo en base a miles de lecturas rápidas (Brims y Hornik, 2000), habiéndose hecho algunas modificaciones por Haitao y Zhang (2000), aplicando la transformada de Hough.

En consideración al enfoque de imágenes, el automático está basado en una serie de métodos y tecnologías; uno de los más expandidos es el de la comparación del contraste de colores que existente entre los diferentes objetos. También existen otros métodos como el de infrarrojos, que simplemente consiste en emitir una luz infrarroja y estudiar la luz reflejada por el objeto para así enfocarlo, y otro es el de ultrasonido. El enfoque automático permite facilitar al usuario el uso del equipo; no obstante, el enfoque manual resulta siempre ser el mejor cuando se trata de exigir un nivel de precisión, cuando escasea la iluminación o cuando existe movimiento (Russ y Brent, 2016). El OFDA 2000 utiliza el enfoque automático.

Sin embargo, estos equipos han sido desarrollados enfocados a la medición de lanas principalmente de ovinos Merino, habiendo sido adoptado posteriormente para fibras de otras especies animales. Asimismo, los equipos mencionados miden fragmentos ("snippets"), mediante un procedimiento sólo apto para laboratorio (Sirolan Lasercan, OFDA100, OFDA 2000 y otras versiones de OFDA) y/o mechas de fibras que pueden ser evaluadas en campo, con el inconveniente de utilizar un método dificultoso, pues necesita un portafibras específico (Baxter, 2001 ) y un aparato para la colocación de muestras en referencia al OFDA 2000. Para el caso de Fibre Lux Micron meter, el método es sencillo, con el inconveniente que dicho equipo evalúa solo fibras dentro de un rango de 15 a 25 pm brindando sólo mediciones de diámetro y coeficiente de variación. El OFDA tendría la capacidad de medir fibras en un rango desde 4 a 300 pm (BSC Electronics, 2008); sin embargo, en rangos mayores a 60 pm resulta muy impreciso (Niekerk et al., 2004), y no ofrece posibilidad para medir específicamente fibras de llamas, vicuñas y pelos de vacunos o humanos, porque este tipo de fibras tienen la particularidad de tener poca cantidad de grasa, tienen alta tasa de medulación, mayor variabilidad entre fibras y las escamas de la cutícula son 3 veces más delgados (Varley, 2006 ). El OFDA 2000, aunque permite evaluar el perfil de diámetro a través de escaneos de 5mm a lo largo de la fibra brindando información del perfil en base a promedios, no ofrece información de la variación del perfil en cada línea de escaneo, no muestra los errores a lo largo del perfil de fibra, ni tampoco produce datos de mediciones en cada una de las filas de barrido a lo largo de las fibras, mientras que para la exportación de datos en formato hoja de cálculo, el OFDA utiliza adicionalmente un software (Meswin), que complica al usuario la obtención de datos.

De otro lado, como en Sudamérica y otros lugares del mundo la crianza de animales autóctonos se desarrolla en condiciones de altitud y temperatura extremas, el OFDA2000 tiene problemas de funcionamiento a altitudes mayores a los 4,500 msnm y temperaturas menores a -5°C, debido pues a que muchas compañías que desarrollan productos electrónicos funcionan de forma fiable hasta los 1 ,500 metros o 3,000 msnm (Rhee, 1999). A medida que se incrementa la altitud existe una disminución de la presión y la temperatura atmosférica ocasionando la reducción de la densidad y alterando la composición del aire, pero también reduce los rayos cósmicos (Lapuerta et al., 2006). La reducción de la densidad del aire puede degradar el sistema del manejo térmico usado para el enfriamiento de los dispositivos electrónicos, mientras que los rayos cósmicos pueden causar anomalías de software que ocurre en la electrónica del estado sólido. Un típico modo de falla de software es la interrupción o el reinicio en el sistema operativo, lo cual se debe a las partículas nucleares que disminuye en su radiactividad y por efecto de los rayos cósmicos (Blattau y Hillman, 2004). Y es que los circuitos electrónicos generan calor y por ello tienen disipadores, y según los casos la circulación forzada de aire favorece la disipación de ese calor. Un dispositivo diseñado para operar a presión normal, cuando es llevado a grandes alturas, donde la presión es menor perderá eficiencia en ese proceso de disipación, pudiendo desde funcionar en condiciones anormales hasta producirse una falla que inutiliza el aparato por destrucción de alguno/s de sus componentes. El "fenómeno" es que para reducir y economizar en superficie de disipación se fuerza la circulación y al haber menor presión de aire también disminuye la capacidad de absorber calor de éste para evacuarlo del circuito. Este último entonces se recalienta.

Los discos duros de las computadoras (funcionan hasta los 3,000 msnm); en los condensadores utilizados a gran altura, la presión atmosférica es menor que la presión interna del condensador y esto puede hacer que el sello del extremo del condensador sobresalga. La pantalla de cristal líquida (LCD) es afectada también por la temperatura y cambios en la presión del aire pues a medida que la temperatura disminuye el cristal líquido se vuelve menos viscoso. Esto conduce a un aumento en el tiempo de respuesta de la pantalla (Blattau y Hillman, 2004).

Estas limitaciones han sido cubiertas por el equipo electrónico portátil de la presente invención, el cual en una realización preferente muestra una versión más pequeña y liviana (mini caracterizador) que mejora aún más su portabilidad y precio.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Como solución a los problemas antes mencionados se desarrolló el caracterizador electrónico portátil de fibras de alta precisión, exactitud y repetibilidad, que permite medir el diámetro, coeficiente de variación, varianza, desviación estándar, factor de confort y factor de picazón de fibras de lanas y pelos de origen animal (camélidos sudamericanos, ovinos, cabras, conejos, camellos, buey almizclero, vacunos, perros, entre otros), monitoreando la temperatura y humedad relativa del ambiente. El equipo tiene la capacidad de trabajo en campo, en condiciones de altitud hasta 5,300 msnm y a temperaturas de -7 °C a 45°C, y mide fibras en diferentes rangos promedios de diámetro existiendo procedimientos específicos para la evaluación de fibras de vicuñas, alpacas, llamas, ovinos, cashmere, mohair, pelo de vacuno, pelo de humanos, con capacidad de incorporación de procedimientos para otros tipos de fibras.

El caracterizador electrónico portátil de fibras de origen animal consta de cuatro partes que a continuación se detallan: A. Parte Electrónica: La cual controla al menos dos motores para deslizar piezas del equipo en los ejes "x" e "y" de forma adecuada y sincronizada, controla la iluminación, los sensores de humedad y temperatura y envía e intercambia datos con el ordenador.

B. Parte Mecánica: Presenta algunos elementos estáticos y otros móviles, las cuales, en su conjunto forman el componente de movilidad o mesa de coordenadas "x" e "y", soporte del microscopio, el portamuestra, portafibras, carcasa, motores, entre otros.

C. Parte Óptica: Conformada por una cámara digital, lentes de aumento, espaciadores y la iluminación, que en su conjunto viene a ser un microscopio digital personalizado.

D. Parte Informática: Viene a ser el programa de procesamiento digital de imágenes que se ha desarrollado e instalado en un ordenador, el cual permite evaluar la calidad de las fibras de origen animal. Las cuatro partes en conjunto forman el caracterizador electrónico portátil de fibras, dispuesto como indica la Figura N° 1 .

Esquemáticamente, el caracterizador electrónico portátil de fibras consta de una fuente de iluminación (16) que ilumina la muestra de fibra (17) el cual es magnificado mediante una lente de aumento (3) unido mediante espaciadores (2) a un detector de imagen (1 ) que captura y envía información al ordenador (10), donde la imagen es procesada para el cálculo del diámetro de fibra y derivada en base a fórmulas a otras características tecnológicas. Las partes 1 , 2, 3, 16 y 17 están arregladas dentro de un mismo eje (Figura N° 2). El espaciador (2) cercano al lente cuenta con un disco circular con un agujero concéntrico (18) que permite el paso adecuado de luz y brinda una adecuada profundidad de campo, que en conjunto con el espaciador permiten un mejor enfoque de la imagen de la muestra de fibra (17) (Figura N° 3).

La fuente de iluminación (16) es preferiblemente una luz LED LASER o luz LED que es emitida en forma directa y continua y que atraviesa un colimador permitiendo obtener imágenes con bordes nítidos y definidos mediante el detector de imágenes. Es alimentado mediante una fuente de poder de máximo 5 voltios, el cual hace referencia a un bajo consumo de energía.

El detector de imagen (1 ), tiene una resolución máxima de 1280x960 y una velocidad de exposición programable a través del kit de desarrollo de software (SDK) del fabricante, está provisto de un semiconductor óxido de metal complementario (CMOS) y tiene un sensor con un arreglo múltiple.

El espaciador (2) tiene una forma cilindrica con una longitud entre 5 a 10 cm de alto, ajustado perfectamente entre la lente (3) y el detector de imagen(1 ), llevando en su interior un disco circular con agujero concéntrico (18) que funciona como un diafragma, caracterizado por una abertura concéntrica.

La lente u objetivo (3) tiene una amplificación no mayor a 5X de aumento, lo que permite no perder la profundidad de campo, necesaria cuando se moviliza el portamuestra (6) con el portafibras (19) donde se encuentran las muestras de fibras (17), adherida a la mesa de coordenadas (8), los cuales se disponen de acuerdo a la Figura N° 4.

Las muestras de fibras (17) se enfocan manualmente mediante un mecanismo de enfoque (Figura N° 5) que comprende de al menos un tornillo de enfoque (4) unida a un eje mecánico (20) con un piñón concéntrico (21 ) que se encuentra en contacto con una cremallera (22) y ésta a su vez está unida al soporte del microscopio digital (13). Este mecanismo permite el desplazamiento del soporte del microscopio digital (13) y enfocar adecuadamente las muestras de fibras (17). La mesa de coordenadas (8) especificada en la Figura N° 6, se encuentra soportada a la base de la mesa de coordenadas (7) y está compuesta por 2 ejes paralelos en la coordenada "x" (23) y 2 ejes paralelos en la coordenada "y" (24), sobre los cuales se moviliza el portamuestra (6) y demás piezas mecánicas con la ayuda de al menos dos fajas de transmisión (25), que se movilizan por al menos 2 motores (26), ubicados encima de la base de la mesa de coordenadas (7).

El circuito electrónico (9) que consta de al menos un microcontrolador, un driver de motor, un disipador, pasta disipadora, disipador, ventilador, se encuentra en la parte inferior de la base de la mesa de coordenadas (7) y está conectado con el sensor de temperatura, el sensor de humedad, los motores (26) y el ordenador (10). Esta configuración le permite garantizar el trabajo a temperaturas de -7°C a 45°C y a altitudes de hasta de 5,300 msnm. La conexión entre el detector de imagen (1) y el ordenador (10) se realiza mediante un puerto USB (30), de tal forma que las imágenes son mostradas en forma nítida (Figura N° 7) en la interface gráfica del usuario (15), el cual es importante para poder ver la diversidad de finura y tipos de fibra. El procesamiento de imágenes involucra como mínimo pasos de pre procesado, realce, segmentación, suavizado, binarización, erosión, dilatación y esqueletización, que permiten finalmente encontrar las rectas paralelas que conforman los bordes de las fibras.

Una vez halladas las rectas a largo de la curvatura de las muestras de imágenes de fibra, se verifican la disposición vertical, horizontal o tangencial, y luego hace un barrido perpendicular a las rectas por ambos lados y a lo largo de estas rectas hasta encontrar una referencia cero "0" que es el límite entre el fondo y el diámetro de la fibra. La suma de estos puntos (pixeles) es el diámetro total de la fibra.

Para la transformación de pixeles a mieras, antes del trabajo de medición de las fibras, se realiza un calibrado teniendo como mínimo una muestra patrón de diámetro conocido de acuerdo al tipo de fibra o pelo a medir.

Luego de calculado el diámetro medio de las fibras en base a no menos de 3,500 mediciones, para encontrar el coeficiente de variación del diámetro de fibra (CVMDF), la desviación estándar (DE), factor de confort (FC), factor de picazón (FP) finura al hilado (FH), se utilizan ecuaciones matemáticas, haciendo uso de los datos de las mediciones, para cada característica mencionada. Todas las partes indicadas líneas arriba se encuentran arregladas dentro de un maletín de forma paralelepípedo, elaborado de un material resistente a golpes y la corrosión, cuya configuración es hermética, y tiene dos manijas de donde se puede transportar a cualquier lugar de trabajo, haciéndolo un equipo de gran portabilidad. El caracterizador electrónico portátil de fibras permite medir fragmentos de fibras, mechas cortas y mechas completas, para lo cual cuenta con 2 tipos de portamuestra de vidrio unidos con una cinta adhesiva. Para medición de mechas cortas y fragmentos de fibra se utiliza el portafibras (19) de dimensiones como mínimo de 7x9.2 cm, mientras que para la medición de mechas completas se utiliza el portafibras (19) de dimensiones como mínimo de 9.2 x 17.8 cm.

Cuando se miden fragmentos o mechas cortas, se obtienen datos de diámetro de fibras, desviación estándar del diámetro, coeficiente de variación del diámetro, varianza del diámetro, factor de confort, factor de picazón, finura al hilado, monitoreando también la temperatura y humedad relativa ambiental, los cuales son mostrados en la interface gráfica del usuario (15), donde también se observa el diagrama de barras de los diámetros de las fibras y las imágenes de fibras que son medidas. Cuando se miden mechas completas, adicionalmente se obtienen datos de cada fila de fibras medidas y en la interface gráfica del usuario (15) se observa el perfil del diámetro de la fibra con su respectivo intervalo de confianza en cada línea de barrido.

Para la preparación de las muestras de fibra (17) en el portamuestra (6), se adiciona una herramienta basada en una parte que permite presionar la parte de las puntas de las fibras para luego ser peinada hasta la base, para su inserción sencilla en el portamuestra de vidrio (6).

Ello supone una mejora en el estado de la técnica ya que el caracterizador electrónico de fibras permite su transporte a cualquier lugar de trabajo de campo, funciona en laboratorio realizando mediciones de fragmentos cortos, largos y mechas de fibra, utilizando dos tipos de portamuestras (6). Sus medidas son 60 x 44 x 40 cm y tiene un peso de 16.5 kg, que resultan menor que al antecedente, lo que le brinda una mejor portabilidad. También adicionalmente a lo que pueda evaluar el antecedente OFDA 2000 (fragmentos y mechas completas), mechas cortas pueden ser medidas en campo y laboratorio, para lo cual se ha implementado un método basado en una pequeña herramienta que tiene un punto de sujeción de las fibras en la punta de las mechas, que luego del peinado se coloca en el portafibras (19) para su posterior evaluación en el caracterizador electrónico portátil de fibras.

Para la puesta a punto o calibración completa del caracterizador electrónico portátil de fibras se usa al menos 6 muestras patrones (una muestra patrón es aquella cuyo promedio de diámetro de sus fibras es conocido), preparándose con cada una de ellas al menos 4 sub-muestras las que son evaluadas por el caracterizador electrónico portátil de fibras. Luego en función a los datos se elabora una ecuación como mínimo de grado 1 , la que se implementa en el software. De este modo, se tiene implementado aplicaciones para la medición al menos de fibras de: ovinos, alpacas, llamas, vicuñas, guanacos, mohair, cashmere y pelos de diferentes especies.

Luego de la calibración completa el equipo bajo condiciones estandarizadas (20°C y 65% de humedad) antes de iniciar las mediciones se determina la constante de transformación de pixeles a micrones, mediante una calibración rápida a través de una medición inicial de una muestra patrón cuyo promedio de diámetro puede oscilar entre 17 y 19 micrones para fibras de ovinos, alpacas, llamas y mohair; mientras que para la medición de fibras de cashmere y vicuñas se utiliza una muestra patrón cuyo promedio de diámetro puede oscilar alrededor de 15 micrones; y para la medición de pelos se calibra con un patrón que oscila entre 60 y 80 micrones de diámetro.

Asimismo, brinda información de los errores del diámetro a lo largo de la fibra, produce datos de diámetro en cada línea de barrido que resulta importante para los investigadores involucrados en componentes de variación de la fibra y sumado a ello no necesita software adicional para la exportación de datos a una hoja de cálculo.

El sistema utiliza un software propietario instalado en un ordenador, lo que permite el procesamiento de imágenes, datos, visualización y almacenamiento de resultados. Cada muestra es evaluada mediante la medición de al menos 3000 puntos de medición de las imágenes capturadas de la muestra de fibras. El software propietario contiene diversos algoritmos, cuya eficiencia ha permitido disminuir el tiempo de procesado de cada muestra, que actualmente llega a 30 segundos/muestra, constituyendo un avance en el estado de la técnica.

Adicionalmente, el caracterizador electrónico portátil de fibras funciona correctamente hasta altitudes de 5,300 msnm y hasta un -7°C, habiendo sido probado en lugares como Cerro de Pasco, Huancavelica, Huancayo, Apunmac y Junín, departamentos de Perú que se encuentran por encima de los 3,800 msnm.

Tabla 1 : Precisión del caracterizador electrónico portátil de fibras para la media de diámetro de fibra, considerando la desviación estándar, error estándar y error del intervalo de confianza, basado en medidas repetidas de 7 muestras patrones y por muestras de fibra de alpaca, llama y lana de ovino.

En referencia a la precisión, el caracterizador electrónico portátil de fibras tiene una buena precisión (Tabla 1 ) superando a equipos como el Airflow, Laserscan, y OFDA, que exhiben errores de límites de confianza entre 0.33 a 0.92 pm que varían acorde al incremento de diámetro de fibras medidas (Cottle y Baxter, 2015), mientras que el equipo en mención exhibe errores entre 0.075 y 0.347 pm (Tabla 1 ); asimismo, exhibe una alta repetibilidad en la medición, con valores de coeficiente de correlación cercanos a 1 para todos las características que mide (diámetro de fibra, desviación estándar del diámetro, coeficiente de variación del diámetro, varianza del diámetro, factor de confort, factor de picazón y finura al hilado), pudiendo implantarse mayor cantidad de información basado en fórmulas matemáticas o en restricciones de datos.

Tabla 2: Repetibilidad de la media de diámetro de fibra, por muestras de fibra de alpaca, llama y lana de ovino, considerando 20 mediciones/muestra con el caracterizador electrónico portátil de fibras.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura N° 1 : Se muestra una vista del caracterizador electrónico portátil de fibras, indicando sus diferentes partes.

Figura N° 2: Representación esquemática de los componentes principales del caracterizador de fibras, considerando la verticalidad de ubicación de los componentes 1 , 2, 3, 10, 16 y 17. Figura N° 3: Representación esquemática de los componentes del caractenzador electrónico portátil de fibras, incluyendo el disco circular con un agujero concéntrico (18) para el paso de luz. Figura N° 4: Representación esquemática de las partes mecánicas asociadas a las muestras de fibra: muestra de fibra (17), portafibras (19), portamuestra (6), mesa de coordenadas (8).

Figura N° 5: Representación esquemática del mecanismo de enfoque y sus diferentes componentes.

Figura N° 6: Representación esquemática de la mesa de coordenadas (8) y sus diferentes componentes. Figura N° 7: Imagen capturada por el caractenzador electrónico portátil de fibras, donde se diferencia claramente la diversidad de finura y tipos de fibra.

Figura N° 8: Se muestra una vista frontal isométrica de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido; se muestra el equipo y sus partes.

Figura N° 9: Se muestra una vista posterior isométrica de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido; se muestra el equipo y sus partes.

Figura N° 10: Partes del sistema óptico y de iluminación de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido.

Figura N° 11 : Partes del sistema de portamuestra (6) de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido. Vista isométrica.

Figura N° 12: Detalle del sistema de portamuestra (6) de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido. Vista frontal. Figura N° 13: Partes del sistema de movimiento en "x" e "y" de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido.

Figura N° 14: Vista de una realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido con su respectivo estuche para transporte.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES

En las figuras antes descritas se pueden apreciar los siguientes componentes debidamente enumerados:

1. -Detector de imagen. Permite capturar las imágenes de las fibras y las envía al ordenador.

2. -Espaciador. Ubicado entre lente y detector de imagen permite mejorar la profundidad de campo.

3. -Objetivo o lente de aumento. Permite visualizar las imágenes con nitidez.

4. -Tornillo de enfoque. Para enfocar manualmente las imágenes de fibras a evaluar.

5. -Fajas de trasmisión. Permiten el deslizamiento de la mesa donde se ubica el portamuestra y portafibras en el eje de coordenadas "x" e "y".

6. -Portamuestra. Permite poner el portafibras adecuadamente para ser evaluadas. Forma parte de la mesa de coordenadas.

7. -Base de la mesa de coordenadas. Cubre toda la electrónica colocada en la parte inferior y al mismo tiempo sirve de sostén a la mesa de coordenadas.

8.- Mesa de coordenadas. Permite desplazar al portamuestra en el eje "x" e "y".

9. -Circuito electrónico. Que controla al menos 2 motores, sensa la temperatura y humedad, e intercambia información con el ordenador.

10. -Ordenador (computadora). Donde se encuentra instalado el software desarrollado, que permite evaluar la calidad de las fibras.

11. -Tablero deslizante del ordenador. Sirve de soporte al ordenador.

12. -Portamotor. Aquí se encuentra estable el motor que permite los deslizamientos

"x" e "y".

13. -Soporte del microscopio digital (cámara + espaciador + lente).

Componente mecánico que sostiene adecuadamente el microscopio digital. 14. -Cubierta superior del Caracterizador electrónico portátil de fibra. Cubre el equipo para convertirse en un maletín portable.

15. -lnterface Gráfica del usuario (GUI). Aquí se muestra la barra de menús, botones, imágenes de las muestras, histogramas, resultados obtenidos, entre otros. 16. -Fuente de iluminación. Ilumina la fibra.

17. -Muestra de fibra. Muestra de la cual se obtiene una imagen que es captada por el detector de imagen y es procesada por el software.

18. -Disco circular con agujero concéntrico. Permite el paso adecuado de luz, que en conjunto con el espaciador permiten un mejor enfoque de la imagen de la muestra de fibra.

19. -Porta fibra. Donde se colocan las fibras a ser evaluadas.

20. -Eje mecánico. Componente mecánico que tiene un piñón concéntrico el cual se encuentra en contacto con la cremallera y permite su desplazamiento.

21. -Piñón concéntrico. Componente mecánico que se encuentra en contacto con la cremallera y permite su desplazamiento.

22. -Cremallera. Componente mecánico unido al soporte de microscopio y permite el desplazamiento del mismo para un adecuado enfoque de la muestra de fibra a evaluar.

23. -Ejes paralelos en la coordenada "x". Sobre las cuales se moviliza el portamuestra y otras piezas mecánicas en la dirección del eje "x".

24. -Ejes paralelos en la coordenada "y". Sobre las cuales se moviliza el portamuestra y otras piezas mecánicas en la dirección del eje "y".

25. -Teclado.

26. -Motores. Movilizan las fajas de transmisión los cuales permiten el deslizamiento del portamuestra en las coordenadas "x" e "y".

27. -Tapa Superior. Cierra o abre la parte superior para colocar las muestras en el portamuestra.

28. -Carcasa. Encierra la mecánica y electrónica del equipo.

29. -Protector de espaciador y lente de aumento. Protege la lente y espaciador de polvo e impurezas.

30. -Puertos USB. Permiten la conexión entre el equipo de la realización preferente de la invención en su versión de tamaño reducido y un ordenador.

31. -Tuerca de enfoque. 32. -Sistema de soporte de la parte óptica. Soporte del detector de imagen o cámara, lente e iluminación.

33. -Tornillo Sinfín de sistema de desplazamiento en "X". Permite el desplazamiento del sistema de soporte de la parte óptica.

34.-lmpresora. Imprime gráficos y datos obtenidos.

35. -Engranaje del eje "Y". Permite el desplazamiento del sistema en "Y" (portamuestra).

36. -Engranaje del eje "X". Transmite la rotación para el desplazamiento del sistema de desplazamiento en "X".

37. -Soporte de motor y engranaje del eje "Y". Sujeta los piñones del eje "Y" adecuadamente.

38. -Motor 1. Produce el giro y la transfiere al piñón del "Eje X".

39. -Motor 2. Produce el giro y la transfiere al piñón del "Eje Y".

40. -Eje guía "X". Mantiene estable y guía el soporte de la parte óptica.

41. -Soporte para la fuente de iluminación. Soporta la fuente de iluminación.

43. -Placa superior del portamuestra. Recepciona y presiona el portafibras.

44. -Placa inferior del portamuestra. Recepciona el portafibras.

45. -Eje cilindrico. Une la placa superior e inferior del portamuestras.

46. -Palanca de apertura. Permite la apertura del portamuestras.

47. -Base de portamuestra. Soporta el portamuestras.

48. -Soporte de motor y engranaje del eje "X". Sujeta los piñones del eje "X" adecuadamente.

49. -Resorte de enfoque. Permite mantener una distancia adecuada entre la placa inferior y la base del portamuestras.

50. -Eje guía para movimiento en "Y". Soporta y ayuda el desplazamiento del portamuestras.

51.-Tornillo sin fin del sistema de desplazamiento en "Y". Permite el desplazamiento en Ύ" de la tuerca de tornillo sin fin en el eje "Y".

52. -Tuerca de tornillo sin fin en el eje "Y". Permite el desplazamiento en "Y" del portamuestras.

53. -Rodamiento lineal del eje "Y". Permite soporta al portamuestras y facilita el desplazamiento.

54. -Ojos chinos. Permite realizar el ajuste de los motores. 55. -Placa base del portamuestra. Soporta la tuerca del tornillo sin fin, rodamiento lineal y el portamuestras.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Según lo descrito anteriormente, la invención consiste en un equipo electrónico portátil caracterizador de fibras de animales, de alta precisión, exactitud y repetibilidad, que permite medir el diámetro, coeficiente de variación, varianza, desviación estándar, factor de confort y factor de picazón de fibras de lanas y pelos de origen animal (camélidos sudamericanos, ovinos, cabras, conejos, camellos, buey almizclero, vacunos, perros, entre otros), monitoreando la temperatura y humedad relativa del ambiente. El equipo consta de cuatro partes: parte electrónica, parte mecánica, parte óptica y parte informática, como ha sido detallado. A efectos de su funcionamiento y ejecución, se debe partir colocando las muestras de fragmentos o mechas sucias o limpias en el portafibras de vidrio (19):

- Para la medición de fragmentos, se realiza el lavado de las mechas y luego se corta mediante una tijera en fragmentos de alrededor de 2 a 5 mm. Luego mediante un dispersor de fragmentos se coloca en el portafibras (19) de

7x9.2 cm.

- Para la medición de mechas cortas, se sujeta las puntas de las fibras en un dispositivo que tiene un sujetador y luego se procede a peinarlo, lo que permite dispersar y separar las fibras, finalmente colocar en el portafibras (19) de 7x9.2 cm.

- Para la medición de mechas completas también se sujeta las puntas de las fibras en un dispositivo que tiene un sujetador y luego se procede a peinarlo, lo que permite dispersar y separar las fibras, finalmente se coloca en el portafibras (19) de 9.2 x 17.8 cm.

Se enciende el caracterizador electrónico portátil de fibras conectando a una fuente de energía de 220 V, o a una batería de 12 voltios, presionando un botón de encendido ubicado en una parte visible del equipo. Luego se realiza la conexión de dos cables del equipo a dos puertos USB (30) del ordenador (10), donde se encuentra el software que moviliza la cama deslizante y realiza la evaluación de las fibras.

Se ingresa al programa elaborado haciendo clic en el icono de imagen (alpaca) del escritorio. Luego se realiza la conexión digital haciendo clic con el mouse en el icono "CONECTAR" o realizando una suave presión digital en la pantalla del ordenador (10).

Visualizando las fibras de la muestra patrón (17) en la pantalla digital del ordenador (10) se procede a mejorar el enfoque manualmente de ser necesario, mediante el tornillo de enfoque (48).

Antes de iniciar las mediciones, se procede a la calibración rápida para determinar la constante de transformación de pixeles a micrones de acuerdo a las condiciones de medición (el equipo luego lo asume automáticamente), mediante una medición inicial de una muestra patrón cuyo promedio puede oscilar entre 17 y 19 micrones para fibras de ovinos, alpacas, llamas y mohair; mientras que para la medición de fibras de cashmere y vicuñas se utiliza una muestra patrón cuyo promedio puede oscilar alrededor de 15 micrones; y para la medición de pelos se calibra con un patrón que oscila entre 60 y 80 micrones. Dicha operación se realiza presionando con el mouse o digitalmente en la pantalla en el icono "CALIBRAR" y tecleando el valor del diámetro del calibrador patrón.

Inmediatamente a esto, el software por medio del cable USB conectado entre el ordenador (10) y el circuito electrónico (9) envía un comando a este último para poner en funcionamiento la mesa de coordenadas (8) mediante el arranque de los motores (26), permitiendo el desplazamiento del portamuestra (6), y a su vez del portafibras (19), con la ayuda de la faja de transmisión (5) dispuestos adecuadamente entre los ejes de los motores y el portamuestra (6).

Al mismo tiempo, el software por medio del otro cable USB, conectado entre el ordenador (10) y el detector de imagen (1 ) envía un comando a este último para capturar las imágenes de las fibras y enviarlas al ordenador (10). Posteriormente se retira la muestra patrón, y se procede a introducir el portafibras (19) -donde se encuentran las fibras a evaluar- en el portamuestra (6), y luego utilizando el teclado (25) se ingresa la identificación de la fibra y la especie animal de procedencia de la fibra.

Se presiona con el mouse o digitalmente en la pantalla en el icono "INICIAR", inmediatamente a esto, el software por medio del cable USB conectado entre el ordenador (10) y el circuito electrónico (9) envía un comando a este último para poner en funcionamiento la mesa de coordenadas "X" e Ύ" (8) mediante el arranque de los motores (26), permitiendo el desplazamiento del portamuestra (6), y a su vez del portafibras (19), con la ayuda de la faja de transmisión (5) dispuestos adecuadamente entre los ejes de los motores y el portamuestras (6). A la vez los sensores de temperatura y humedad van sensando y enviando los datos de temperatura y humedad mediante unos cables de datos conectados entre los sensores y el circuito electrónico (9), este último almacena en una memoria RAM los valores de temperatura y humedad.

Al mismo tiempo, el software por medio de otro cable USB, conectados entre el ordenador (10) y el detector de imagen (1) envía un comando a este último para capturar las imágenes de las fibras y enviarlas al ordenador (10).

Pasado un tiempo, el software envía un comando de finalizar al circuito electrónico (9) mediante un cable USB, el cual sirve para posicionar al portamuestras (6) al inicio de su posición, apagar los motores (26) y finalizar el procesamiento digital de imágenes, culminando la medición de las muestras a evaluar. A la vez, los valores de temperatura y humedad almacenados en la memoria RAM del circuito electrónico (9) son enviados al ordenador (10) mediante un cable USB. Al culminar la medición se guardan los datos en una carpeta a crear por parte del usuario. Enseguida se retira el portafibras (19) también presionando una pequeña palanca del portamuestra (6), y luego se coloca la siguiente portafibras (19). Se presiona con el mouse o digitalmente en la pantalla en el icono "INICIAR", y se repite todo el ciclo indicado en los párrafos anteriores. Considerando el tipo de muestra de fibra animal a evaluar, se escoge en el icono "MEDICIÓN" respectivo, si la medición se realizará en fibras o pelos, en mechas completas o fragmentos de fibra, y especificando la fibra sea de alpaca, llama, oveja, cabra, vicuña o pelo.

Para evaluación de un conjunto de muestras de mechas cortas o largas sucias, 10 de las muestras son medidas en sucio. Luego, estas mismas muestras son lavadas en un equipo de baño sónico y posteriormente son nuevamente evaluados en el caracterizador electrónico portátil de fibras. La diferencia de diámetros de fibras sucias menos los diámetros de fibras limpias, constituye el factor de corrección, que luego se disminuye a cada una de las muestras que serán medidas en adelante.

Una primera realización de la invención implica la inclusión en el equipo de la mesa de coordenadas (8) antes descrita, compuesta por dos ejes paralelos en la coordenada "X" (23) y dos ejes paralelos en la coordenada Ύ" (24) sobre las cuales se moviliza el portamuestra (6) y demás piezas mecánicas con la ayuda de al menos dos fajas de transmisión (5) que se movilizan por al menos dos motores (26) ubicados encima de la base de la mesa de coordenadas (8). Ello permite contar con un equipo portátil con medidas de 60 x 44 x 40 cm y un peso de 16.5 kg, que resulta de menor tamaño y peso que los equipos del estado del arte.

Una segunda realización preferente de la invención (Figuras 8 a 14), orientada a potenciar sus características portables, implica la sustitución de la mesa de coordenadas (8) por un doble sistema independiente de movimiento en "X" e "Y" que actúa coordinadamente. El componente de movimiento que desplaza el soporte del microscopio digital (13) y del portamuestra (6) en las coordenadas "X" e "Y" consta de al menos dos soportes para motor y engranajes (37 y 48), dos motores paso a paso para movimientos en "X" e "Y" (38 y 39), dos ejes guía (40 y 50), dos tornillos sin fin (33 y 51 ), dos rodamientos lineales, dos tuercas de tornillo sin fin (52) respectivamente para cada eje de movimiento en "X" e "Y", cuyas transmisiones de rotación por parte de los motores (26) a los tornillos sin fin (33 y 51 ) se da a través de al menos un par de engranajes (35 y 36) y/o una faja dentada. Los motores paso a paso (38 y 39) se encuentran fijados en sus respectivos soportes (37 y 48), y estos a su vez se encuentran fijados en las paredes internas de la carcasa del equipo (28). Los soportes (37 y 48) se diseñaron con ojos chinos (54) para el fijado de los motores (38 y 39) con motivo de realizar el acercamiento o alejamiento entre los engranajes (35 y 36) o el tensado de la faja dentada.

El tornillo sin fin del eje "X" (33) y al menos un eje guía (40), están fijados con rodajes en las paredes laterales del equipo. Estos componentes están conectados al sistema de soporte de la parte óptica (32) mediante una tuerca del tornillo sin fin (52) y rodamientos lineales (53) fijados en la base del sistema de soporte del microscopio digital (13) respectivamente. Al girar el tornillo sin fin del eje "X" (33) permite el desplazamiento de la tuerca del tornillo sin fin (52), que a su vez desplaza al sistema de soporte del microscopio digital (13), mientras que el eje guía (40) permite obtener una mejor estabilidad.

El tornillo sin fin del eje "Y" (51 ) y al menos un eje guía (50) están fijados con rodajes en las paredes laterales del equipo. Estos componentes están conectados al portamuestras (6) mediante una tuerca del tornillo sin fin (52) y rodamientos lineales fijados (53) en la placa base de porta muestras (55). Al girar el tornillo sin fin del eje "Y" (33) permite el desplazamiento de la tuerca del tornillo sin fin (52), que este a su vez desplaza a los componentes, lo cual permite el desplazamiento del portamuestras (6), mientras que el eje guía (50) permite obtener una mejor estabilidad. Esta especial disposición de elementos permite contar con un equipo de dimensiones y peso muy reducidos, que mejora su portabilidad y facilita su transporte a cualquier lugar de trabajo de campo. Las medidas de esta versión reducida del equipo son 21 x 21 .5 x 28 cm y el peso es de 4 kg; todos sus componentes se pueden disponer dentro de una carcasa conformada por placas de acrilico u otro material de entre 6 y 5 mm de grosor, la que puede ser colocada dentro de una caja de material resistente por ejemplo madera o fibra de vidrio, a fin de permitir un transporte fácil, haciéndolo un equipo de gran portabilidad.