[0001] A presente invenção refere-se a um sistema de medição, um método de medição e um método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos que foram submetidos a um processo de quebra, a fim de determinar sua granulometria e analisar seu funcionamento.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] Os métodos de medição de granulometria de grãos, por exemplo, grãos de soja quebrados, mais amplamente conhecidos e utilizados no estado da técnica envolvem uma medição não automatizada dos grãos. Esse método de medição não automatizado requer treinamento e desenvolvimento prático de profissionais capacitados para obter informações do material mensurado, nesse caso grãos quebrados. Essa necessidade resulta na dependência de um profissional treinado e capacitado para o desempenho dessa função. Além disso, erros humanos associados à medição, morosidade do processo e eventuais não medições aumentam a ineficiência dos métodos não automatizados, resultando em prejuízos à indústria.

[0003] Com o intuito de reduzir eventuais erros humanos e aumentar a eficiência dos processos, diversas áreas da indústria agrícola desenvolveram dispositivos capazes de substituir algumas tarefas realizadas de forma ineficiente pelo homem.

[0004] Um exemplo de dispositivo do estado da técnica desenvolvido para solucionar o problema de monitoramento da qualidade de produtos hortícolas e frutas durante o processamento, armazenamento e/ou transporte é descrito no documento BR1 02013021712-3. Tal dispositivo visa detectar e quantificar os impactos sofridos por frutas e vegetais durante o processo de pós- colheita com o objetivo de reduzir o número de lesões e amassamentos, resultando em um aumento da vida útil média desses produtos. Os dispositivos do estado da técnica criados com esses objetivos e que apresentam algumas características semelhantes aos produtos a serem monitorados, nesse caso, frutas e vegetais, são chamados de pseudofrutos pelo documento citado.

[0005] No entanto, esses dispositivos do estado da técnica são configurados para simular as características do produto monitorado, como, por exemplo, possuir um formato esférico para determinar a presença de danos físicos em frutas armazenadas ou transportadas juntamente com o dispositivo. Como consequência, os dispositivos conhecidos do estado da técnica não são adequados para medir a granulometria de um fluxo de grãos quebrados com eficiência e precisão, nem analisar seu funcionamento.

Objetivos da Invenção

[0006] Em vista dos problemas descritos no estado da técnica, a presente invenção tem por objetivo prover um sistema de medição de granulometria de grãos, um método de medição de granulometria de grãos e um método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos capazes de realizar uma medição de granulometria de grãos a partir de características de vibração de uma vibração gerada pelo impacto de um fluxo de grãos em uma superfície. [0007] A medição feita pelos sistema e métodos da presente invenção das características de vibração gerada pelo impacto de um fluxo de grãos em uma superfície resulta em uma medição mais precisa e eficiente da granulometria de grãos, como, por exemplo, grãos de soja quebrados, se comparado a soluções disponíveis no estado da técnica. Adicionalmente, os sistema e métodos da presente invenção permitem que essa medição seja feita de modo automatizado e contínuo. Breve Descrição da Invenção

[0008] A presente invenção descreve um sistema de medição de granulometria de grãos, que compreende um dispositivo de medição de vibração e uma unidade de processamento. A unidade de processamento é conectada ao dispositivo de medição de vibração. O dispositivo de medição de vibração é configurado para medir características de vibração de uma vibração causada por impactos gerados por um fluxo de grãos no dispositivo de medição de vibração e enviar as características de vibração medidas à unidade de processamento.

[0009] A unidade de processamento pode ser configurada para estimar a granulometria do fluxo de grãos a partir das características de vibração. A granulometria do fluxo de grãos pode ser estimada a partir de um modelo matemático predeterminado na unidade de processamento. O modelo matemático pode ser determinado a partir das características de vibração medidas a partir de um fluxo de grãos de amostras classificadas de acordo com a granulometria.

[0010] O dispositivo de medição de vibração pode compreender um sensor de vibração. O sensor de vibração pode ser um acelerômetro. O sensor de vibração pode ser um acelerômetro capacitivo.

[0011 ] O dispositivo de medição de vibração pode compreender um anteparo, em que os impactos gerados pelo fluxo de grãos no dispositivo de medição de vibração são gerados no anteparo. O anteparo pode ser uma superfície de contato configurada para resistir a impactos com o fluxo de grãos e permitir que o sensor de vibração colete informações referentes aos impactos gerados pelo fluxo de grãos. A superfície do anteparo pode ser inclinada em relação à direção do fluxo de grãos.

[0012] O dispositivo de medição de vibração pode compreender ainda um regulador e uma via de passagem, em que o regulador é associado à via de passagem e a via de passagem é associada ao anteparo, em que o regulador limita o fluxo de grãos, em que o anteparo é inclinado em relação ao eixo longitudinal da via de passagem.

[0013] A presente invenção descreve um método de medição de granulometria de grãos, que compreende as etapas de: medir características de vibração causadas pelo impacto de um fluxo de grãos em um dispositivo de medição de vibração; e calcular uma granulometria de grãos presentes no fluxo de grãos a partir das características de vibração medidas. A etapa de calcular a granulometria de grãos compreende inserir as características de vibração em um modelo matemático predefinido.

[0014] O método de medição de granulometria de grãos pode compreender adicionalmente uma etapa de criar um modelo matemático a partir das características de vibração de um fluxo de grãos de amostras peneiradas individualmente.

[0015] A presente invenção descreve também um método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos, que compreende as etapas de: classificar amostras de grãos de acordo com a granulometria; medir características de vibração de uma vibração causada pelo impacto de um fluxo de grãos de cada uma das amostras de grãos em um dispositivo de medição de vibração; e criar um modelo matemático a partir das características de vibração medidas para cada uma das amostras de grãos. O modelo matemático pode ser um conjunto de equações criado de modo a permitir que seja calculada uma granulometria de grãos de um fluxo de grãos de granulometria desconhecida. A etapa de classificar amostras de grãos individualmente pode ser realizada por meio de um peneiramento.

Breve Descrição dos Desenhos

[0016] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

Figura 1 - é um diagrama esquemático de uma concretização do sistema de medição de granulometria de grãos da presente invenção; Figura 2 - é uma vista lateral do dispositivo de medição de vibração de uma concretização do sistema de medição de granulometria de grãos da presente invenção;

Figura 3 - é uma sequência de etapas de uma concretização do método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos da presente invenção; e

Figura 4 - é uma sequência de etapas de uma concretização do método de medição de granulometria de grãos da presente invenção.

Descrição Detalhada dos Desenhos

[0017] A figura 1 ilustra um diagrama esquemático do sistema de medição de granulometria de grãos 100 de acordo com uma concretização da presente invenção. Nesse exemplo de concretização, o sistema de medição de granulometria de grãos 100 compreende um dispositivo de medição de vibração 110 e uma unidade de processamento 150.

[0018] O dispositivo de medição de vibração 110 e a unidade de processamento 150 são conectados entre si, de modo que o dispositivo de medição de vibração 110 é configurado para enviar informações à unidade de processamento 150. Esse envio de informações é efetuado por meio de uma transmissão de sinais que pode ocorrer através de conexões físicas ou remotas, não estando limitado a nenhum tipo específico de transmissão de sinais.

[0019] O sistema de medição de granulometria de grãos 100 da presente invenção é posicionado próximo a uma fonte de fluxo de grãos 101 de onde um fluxo de grãos se origina. Um exemplo de fonte de fluxo de grãos 101 , de acordo com uma concretização, é um moinho quebrador. O moinho quebrador pode ser, por exemplo, um moinho quebrador de grãos de soja. Nesse caso, o sistema de medição de granulometria de grãos 100 é capaz de avaliar se a soja processada no moinho quebrador está dentro das especificações desejadas. Apesar do moinho ser usado como exemplo de fonte de fluxo de grãos 101 nessa concretização, o fluxo de grãos pode ser proveniente de outras fontes, como, por exemplo, um recipiente de armazenamento ou uma pluralidade de peneiras. Esse último exemplo pode ser usado, por exemplo, durante a calibração do sistema.

[0020] Uma concretização do dispositivo de medição de vibração 110 é ilustrada na figura 2. Nessa concretização, o dispositivo de medição de vibração 110 compreende um corpo oco com seção transversal quadrada, retangular ou circular. O corpo do dispositivo de medição de vibração 110 compreende um elemento de coleta 112, um acumulador de grãos 114, um regulador 116, uma primeira via de retorno 118, um sensor de vibração 119, uma segunda via de retorno 122 e um anteparo 120. Esses elementos compreendidos no corpo do dispositivo de medição de vibração 110 são associados entre si de modo que o fluxo de grãos proveniente da fonte de fluxo de grãos 101 possa fluir dentro do dispositivo de medição de vibração 110 para que a medição de granulometria de grãos possa ser realizada.

[0021 ] O elemento de coleta 112 é responsável pela coleta do fluxo de grãos. Nessa concretização, o elemento de coleta 112 compreende uma extremidade de recepção de fluxo de grão por onde os grãos do fluxo de grãos são recepcionados. A extremidade de recepção é uma seção aberta do corpo oco que permite a entrada no fluxo de grãos no dispositivo. A abertura da seção aberta pode ser acentuada por um corte longitudinal em uma parcela do elemento de coleta 112, facilitando a recepção dos grãos.

[0022] O elemento de coleta 112 se associa ao acumulador de grãos 114 para onde o fluxo de grãos é direcionado após ser recepcionado no dispositivo de medição de vibração 110. O acumulador de grãos 114, além de estar associado ao elemento de coleta 112, se associa também à primeira via de retorno 118 e ao regulador 116. O acumulador de grãos 114 é configurado para acumular os grãos provenientes do elemento de coleta 112 e que passarão posteriormente pelo regulador 116 ou pela primeira via de retorno 118. Ao acumular os grãos em seu interior, o acumulador de grãos 114 pode alcançar um limite de acúmulo de grãos, que é determinado por suas características construtivas. Ao alcançar o limite de acúmulo de grãos, os grãos acumulados no acumulador de grãos 114 são direcionados à primeira via de retorno 118.

[0023] A primeira via de retorno 118 é configurada para limitar a quantidade de grãos acumulada no acumulador de grãos 114. Quando o acúmulo de grãos atinge a posição onde a primeira via de retorno 118 se associa ao acumulador de grãos 114, os grãos são direcionados para a primeira via de retorno 118. Ao passar pela primeira via de retorno 118, os grãos são direcionados para outras finalidades, como, por exemplo, retornar ao fluxo de grãos que será medido pelo dispositivo de medição de vibração 110 ou seguir para outro destino.

[0024] O regulador 116 é o componente do dispositivo de medição de vibração 110 responsável por regular o fluxo de grãos que será medido. Em outras palavras, caso o fluxo de grãos esteja acima do fluxo adequado para a realização da medição, ele é restringido ou limitado pelo regulador 116. Na presente concretização, o regulador 116 representa uma região de estreitamento do corpo do dispositivo de medição de vibração 110, ou seja, uma redução da seção transversal em um determinado ponto. Tal estreitamento é responsável por regular a passagem do fluxo de grãos. Apesar de ser descrita uma forma específica de regulagem do fluxo de grãos, outros meios de limitação podem ser usados. [0025] O regulador 116 está associado ao acumulador de grãos 114 e a uma via de passagem 117 que direciona o fluxo de grãos para o anteparo 120, onde o sensor de vibração 119 realiza a medição. O anteparo 120 é uma superfície de contato do dispositivo de medição de vibração 110 configurada para sofrer um impacto do fluxo de grãos. A superfície do anteparo 120 é uma superfície configurada para resistir a impactos do fluxo de grãos e gerar uma vibração a partir desse impacto. Essa vibração é capaz de ser medida pelo sensor de vibração 119 localizado próximo ao ou no anteparo e permite o sensor de vibração 119 coletar informações referentes aos impactos gerados pelo fluxo de grãos no anteparo 120.

[0026] Para gerar a vibração a ser medida pelo sensor de vibração 119, o anteparo 120 é inclinado em relação ao eixo longitudinal da via de passagem 117, ou seja, inclinado em relação à direção do fluxo de grãos. Tal inclinação permite que o fluxo de grãos entre em contato com o anteparo 120, resultando em um impacto que gera a vibração.

[0027] Em uma concretização, o sensor de vibração 119 do dispositivo de medição de vibração 110 é um acelerômetro capaz de medir a aceleração própria do dispositivo de medição de vibração 110 em relação ao fluxo de grãos. Nessa concretização, o acelerômetro é um acelerômetro capacitivo. No entanto, outros tipos de acelerômetro também podem ser utilizados, como, por exemplo, um acelerômetro piezoelétrico e um acelerômetro piezoresistivo. Além disso, o sensor de vibração 119 pode ser um outro tipo de sensor capaz de medir uma força de impacto, vibração e/ou aceleração.

[0028] O sensor de vibração 119 é o elemento do dispositivo de medição de vibração 110 responsável por traduzir a vibração do impacto recebido pelo anteparo 120 ao se chocar com o fluxo de grãos em um sinal elétrico que pode ser enviado à unidade de processamento 150 para processamento das informações. Ao unir o sensor de vibração 119 com o anteparo 120, o dispositivo de medição de vibração 110 é capaz de medir características de vibração da vibração causada pelos impactos do fluxo de grãos no anteparo 120 e enviar as características de vibração medidas à unidade de processamento 150.

[0029] As características de vibração são as informações relacionadas à frequência que o sensor de vibração 119 é capaz de captar a partir da vibração gerada pelo impacto do fluxo de grãos no anteparo 120. Essas características de vibração são enviadas à unidade de processamento 150 para que a unidade de processamento 150 possa estimar a granulometria do fluxo de grãos cujas características de vibração foram medidas.

[0030] Em uma concretização alternativa, o fluxo de grãos pode ser dosado para que o impacto de cada grão do fluxo de grãos seja espaçado de modo a gerar uma resposta dinâmica sem sobreposição. Dessa forma, seria possível fazer também uma análise dos sinais no domínio do tempo para uma estimativa da granulometria.

[0031] Em uma concretização, a granulometria do fluxo de grãos é estimada a partir de um modelo matemático predeterminado presente na unidade de processamento 150. O modelo matemático é um conjunto de equações criado de modo a permitir que a unidade de controle seja capaz de calcular a granulometria de grãos de um fluxo de grãos de granulometria desconhecida.

[0032] Tal modelo matemático pode ser inserido na unidade de processamento 150 a partir de informações de bancos de dados externos ou desenvolvido a partir de uma calibração feita no próprio sistema de medição de granulometria de grãos 100. O modelo matemático da calibração é determinado a partir das características de vibração medidas a partir de um fluxo de grãos de amostras classificadas de acordo com a granulometria.

[0033] A figura 3 ilustra o método de calibração do sistema de medição de granulometria de grãos de acordo com uma concretização da presente invenção. O método de calibração do sistema de medição de granulometria de grãos é uma das formas de determinar o modelo matemático a ser usado nas medições de granulometria de fluxos de grãos. Além disso, em uma concretização, o método de calibração do sistema de medição de granulometria de grãos é feito para funcionar nas condições do local onde o sistema de medição de granulometria de grãos será instalado.

[0034] O método de calibração é realizado através da coleta de dados de vibração de amostras de grãos peneirados individualmente. Os dados de vibração individuais são armazenados e processados na unidade de processamento, por meio de programas de computador e algoritmos criados para desenvolver o modelo matemático, que tem como objetivo realizar as medições de granulometria de grãos com precisão e acurácia.

[0035] Primeiramente, é realizada uma etapa de separar 210 amostras de grãos de acordo com suas características granulométricas. As amostras de grãos são conjuntos de grãos separados em grupos com características similares. Então, é realizada uma etapa de classificar 220 as amostras de grãos de acordo com suas granulometrias. A etapa de classificar as amostras de grãos individualmente pode ser realizada, por exemplo, por meio de peneiramento, ou qualquer outro meio de classificação de amostras de grãos.

[0036] Essa separação 210 e classificação 220 das amostras de grãos permite a unidade de processamento criar o modelo matemático que será usado no método de medição de granulometria de grãos. [0037] Após classificar 220 as amostras de grãos de acordo com suas granulometrias, é realizada uma etapa de gerar 230 um fluxo de grãos para cada uma das amostras de grãos separadamente. Então, é realizada uma etapa de medir 240 as características de vibração da vibração causada pelo impacto do fluxo de grãos de cada uma das amostras de grãos no dispositivo de medição de vibração. Em outras palavras, cada fluxo de grãos gerado para cada uma das amostras de grãos é posto em contato com o dispositivo de medição de vibração. Esses contatos, ou impactos, geram uma vibração com características de vibração diferentes para cada uma das amostras de grãos. Cruzar as informações das diferentes características de vibração com as granulometrias conhecidas das amostras de grãos permite a criação do modelo matemático.

[0038] Para que esse cruzamento de informações seja possível, o sensor de vibração do dispositivo de medição de vibração realiza uma etapa de traduzir 250 as vibrações geradas em sinais elétricos e enviar esses sinais para a unidade de processamento. Ao receber o sinal do dispositivo de medição de vibração, a unidade de processamento inicia uma etapa de realizar 260 um processamento de sinais dos sinais recebidos. Na sequência, ocorre uma etapa de realizar 270 um processamento de dados de modo a organizar e extrair informações relevantes das características de vibração medidas.

[0039] A partir das características de vibração medidas para cada uma das amostras de grãos pelo dispositivo de medição de vibração, e através do uso de algoritmos desenvolvidos para criação de modelos matemáticos, é realizada uma etapa de criar 280 o modelo matemático. O modelo matemático é um conjunto de equações criado de modo a permitir a unidade de processamento calcular a granulometria de grãos de um fluxo de grãos de granulometria desconhecida. Desse modo, com o modelo matemático criado, o sistema de medição de granulometria de grãos está calibrado para que os fluxos de grãos de granulometria desconhecida possam ser medidos.

[0040] A figura 4 ilustra o método de medição de granulometria de grãos de acordo com uma concretização da presente invenção. Nessa concretização, o método de medição de granulometria de grãos é realizado para medir a granulometria de grãos de um fluxo de grãos proveniente de um moinho quebrador de grãos ou qualquer outra fonte de quebra e/ou armazenamento de grãos, como, por exemplo, grãos de soja quebrados.

[0041 ] Para que a granulometria de grãos seja medida é necessário gerar 310 o fluxo de grãos compreendendo os grãos que se deseja medir. Ao entrar em contato com o dispositivo de medição de vibração do sistema de medição de granulometria de grãos, o fluxo de grãos gera uma vibração causada pelo impacto dos grãos no dispositivo de medição de vibração. É realizada, então, uma etapa de medir 320 as características de vibração causadas por esse impacto do fluxo de grãos no dispositivo de medição de vibração.

[0042] Em uma concretização, a etapa de medir 320 as características de vibração é realizada pelo dispositivo de medição de vibração, que realiza, então, uma etapa de traduzir 330 as características de vibração medidas em um sinal elétrico que pode ser enviado à unidade de processamento. Ao receber o sinal do dispositivo de medição de vibração, a unidade de processamento inicia uma etapa de realizar 340 um processamento de sinais dos sinais recebidos. Na sequência, ocorre uma etapa de realizar 350 um processamento de dados de modo a organizar e extrair informações relevantes das características de vibração medidas.

[0043] O método de medição de granulometria de grãos compreende ainda uma etapa de inserir 360 as características de vibração no modelo matemático predefinido na unidade de processamento. Em uma concretização, inserir as características de vibração no modelo matemático predefinido é possível após os processamentos descritos serem realizados. Além disso, o modelo matemático predefinido na unidade de processamento é um modelo criado a partir de um método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos, como anteriormente descrito. O modelo matemático também pode ser criado em uma etapa adicional presente no próprio método de medição de granulometria de grãos, ou seja, uma etapa de criar 305 o modelo matemático a partir das características de vibração de um fluxo de grãos de amostras peneiradas individualmente. Alternativamente, o modelo matemático pode ser obtido a partir de informações de bancos de dados externos, sem que a calibração seja necessária.

[0044] Ao inserir as características de vibração no modelo matemático predefinido, a unidade de processamento realiza uma etapa de calcular a granulometria de grãos presentes no fluxo de grãos. Calcular a granulometria de grãos do fluxo de grãos provenientes do moinho quebrador permite que seja estimada a distribuição granulométrica dos grãos quebrados. Estimar a distribuição granulométrica dos grãos quebrados permite que seja avaliado se os grãos quebrados estão dentro das especificações desejadas.

[0045] As concretizações descritas para o sistema e método de medição de granulometria de grãos eliminam a necessidade de interferência humana no processo de medição de granulometria de grãos possibilitando que a granulometria possa ser medida de forma contínua e automática, diretamente na saída do moinho quebrador. Além disso, erros provenientes de ações humanas são eliminados e o resultado é obtido de modo mais eficiente e preciso do que os ensinamentos conhecidos no estado da técnica.

[0046] As concretizações do método de calibração de um sistema de medição de granulometria de grãos descritas permitem a criação de um modelo matemático para calcular a granulometria de grãos presentes em um fluxo de grãos. Esse modelo é criado de modo mais eficiente e preciso do que os ensinamentos conhecidos no estado da técnica.

[0047] Tendo sido descrito um exemplo de concretização, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão-somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.