ES1317457U - Safety system for the protection of a construction saw operator (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Sistema de seguridad para la protección de un operador de una sierra para obra Safety system for the protection of a construction saw operator
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención se refiere a un sistema de seguridad, con aplicación para sierras para obra, basado en un sistema de visión artificial con captación de imágenes en tiempo real. El sistema, entrenado previamente mediante inteligencia artificial, reconoce las extremidades superiores del operador y detecta el peligro de accidente con el disco de corte, deteniendo la máquina en tal caso. The present invention relates to a safety system, applicable to construction saws, based on a machine vision system with real-time image capture. The system, pre-trained using artificial intelligence, recognizes the operator's upper limbs and detects the risk of an accident with the cutting blade, stopping the machine in such a case.
La sierra para obra o tronzadora de madera está considerada como una de las máquinas ligeras de construcción más peligrosas y con mayor índice de accidentes. Prueba de ello es que este tipo de máquina está incluida en el anexo IV de la Directiva 2006/42/CE del Parlamento Europeo y del Consejo relativa a las máquinas. Las máquinas incluidas en dicho anexo son máquinas especialmente peligrosas, que deben someterse a procedimientos de certificación más rigurosos y disponen de normas armonizadas específicas. The construction saw or wood splitter is considered one of the most dangerous light construction machines, with the highest accident rate. This is demonstrated by the fact that this type of machine is included in Annex IV of Directive 2006/42/EC of the European Parliament and of the Council on machinery. Machines included in this annex are particularly dangerous, requiring more rigorous certification procedures and specific harmonized standards.
La Comisión Europea ha publicado la propuesta de un nuevo reglamento de máquinas que derogará en un futuro próximo a la Directiva 2006/42/CE. Esta propuesta de reglamento mantiene a este tipo de máquina como máquina de alto riesgo, y por tanto seguirá teniendo un procedimiento de evaluación de la conformidad específico y más riguroso. The European Commission has published a proposal for a new machinery regulation that will repeal Directive 2006/42/EC in the near future. This proposed regulation maintains this type of machinery as a high-risk machine, and therefore will continue to have a specific and more rigorous conformity assessment procedure.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Las sierras para obra son ampliamente conocidas y usadas principalmente en el sector de la construcción, generalmente a pie de obra. Son máquinas diseñadas para el corte de madera o aglomerado mediante disco de acero con dientes de metal duro (generalmente de widia, es decir, carburo de tungsteno o wolframio). Construction saws are widely known and used primarily in the construction sector, generally on-site. They are machines designed to cut wood or chipboard using a steel blade with hard metal teeth (usually widia, i.e., tungsten carbide).
La sierra para obra consiste en una mesa de trabajo fija, la cual dispone de una ranura donde se aloja el disco de corte. Dicho disco de corte está montado sobre un eje horizontal por debajo de dicha mesa, accionado por un motor eléctrico, el cual permite su giro a alta velocidad. La alimentación del material a cortar se realiza manualmente por parte del operador, interviniendo por tanto en el deslizado y guiado del material para su corte. La altura de corte se mantiene constante. La máquina dispone de una regla de corte para ayudar en el guiado del material a cortar, disponiendo de dos posiciones con diferente altura. Para poner en marcha la máquina, se acciona el interruptor situado en la zona frontal, de forma que se pone en marcha el motor eléctrico y comienza a girar el disco. Para parar la máquina, basta con accionar el mando de parada. The construction saw consists of a fixed work table with a slot that houses the cutting blade. The cutting blade is mounted on a horizontal shaft below the table, driven by an electric motor, allowing it to rotate at high speed. The material to be cut is fed manually by the operator, who is involved in sliding and guiding the material for cutting. The cutting height remains constant. The machine has a cutting ruler to assist in guiding the material to be cut, with two positions at different heights. To start the machine, actuate the switch located on the front, which starts the electric motor and begins the blade to rotate. To stop the machine, simply actuate the stop control.
La sierra para obra dispone de diferentes resguardos de seguridad: un resguardo fijo en la zona inferior de la mesa, y un resguardo ajustable automáticamente en la zona superior de la mesa. Este último es transparente y está en contacto con la mesa de corte, solo elevándose al introducir el material a cortar. Para mayor seguridad, la sierra para obra incluye un dispositivo empujador y un accesorio para realizar cuñas, los cuales son obligatorios al cortar piezas pequeñas, para evitar que las manos del operador se acerquen demasiado al disco de corte. The construction saw features several safety guards: a fixed guard on the lower part of the table, and an automatically adjustable guard on the upper part. The latter is transparent and in contact with the cutting table, only rising when the material to be cut is inserted. For added safety, the construction saw includes a pusher and a wedge-making accessory, which are mandatory when cutting small pieces, to prevent the operator's hands from getting too close to the cutting disc.
A pesar de los componentes de seguridad de los que dispone la máquina, la realidad es que en muchas ocasiones no se utilizan correctamente. Es común la retirada del resguardo superior del disco, así como la no utilización de las herramientas de seguridad que la máquina incorpora para piezas pequeñas. Esto, junto con la peligrosidad intrínseca de la máquina y los descuidos del operador, provocan una gran cantidad de accidentes con consecuencias que pueden llegar a ser muy graves, principalmente debido a cortes y amputaciones con el disco de corte. Despite the safety components the machine has, the reality is that they are often misused. It is common to remove the upper blade guard and fail to use the machine's built-in safety tools for small parts. This, combined with the machine's inherent danger and operator carelessness, leads to a large number of accidents with potentially very serious consequences, primarily due to cuts and amputations caused by the cutting blade.
Existen algunos sistemas de seguridad para máquinas similares. A continuación, se describen algunos de ellos: There are several safety systems for similar machines. Some of them are described below:
El documento US 2002/0170399 A1 describe un sistema de seguridad que, aplicando un pequeño voltaje al disco de corte y midiendo la conductividad eléctrica, es capaz de detectar el contacto entre la piel y el disco de corte de una sierra circular. En el momento que detecta la piel, se produce la detención del disco de corte mediante la liberación de un cartucho pretensado, presionando un elemento de plástico que se acopla al disco de corte. Document US 2002/0170399 A1 describes a safety system that, by applying a small voltage to the cutting disc and measuring electrical conductivity, is capable of detecting contact between the skin and the cutting disc of a circular saw. As soon as it detects skin, the cutting disc is stopped by releasing a pre-tensioned cartridge, pressing on a plastic element that attaches to the cutting disc.
El documento US 2009/0301275 A1 describe un sistema de seguridad basado en la detección de las manos del operador en las proximidades de una máquina herramienta de corte, mediante la emisión electromagnética y medición de su reflexión. Document US 2009/0301275 A1 describes a safety system based on the detection of the operator's hands in the vicinity of a cutting machine tool, through electromagnetic emission and measurement of its reflection.
El documento DE 20 2010 004 458 U1 describe un sistema de seguridad en el que varios sensores detectan partes del cuerpo en la zona de entrada de material a una máquina herramienta de corte. Para prevenir el peligro, las acciones descritas consisten en proteger la hoja de la sierra circular o hacerla descender por debajo de la mesa. Document DE 20 2010 004 458 U1 describes a safety system in which several sensors detect body parts in the material feed area of a cutting machine tool. To prevent danger, the actions described include guarding the circular saw blade or lowering it below the table.
El documento US 2011/0226105 A1 describe varios sistemas de seguridad basados en detectar la capacitancia, conductividad eléctrica, radiofrecuencia, ondas electromagnéticas, ondas acústicas, proximidad, flujo de aire, vibración o captación de imágenes para máquinas herramientas de corte. Como acciones frente a situaciones peligrosas se describe detener la hoja de sierra, descender la hoja de la sierra, la formación de una pantalla protectora alrededor de la hoja de la sierra (airbag), señales acústicas y señales ópticas. Document US 2011/0226105 A1 describes various safety systems based on detecting capacitance, electrical conductivity, radio frequency, electromagnetic waves, acoustic waves, proximity, airflow, vibration, or image capture for cutting machine tools. Actions to respond to dangerous situations include stopping the saw blade, lowering the saw blade, forming a protective screen around the saw blade (airbag), acoustic signals, and optical signals.
El documento WO 2013/046522 A1 describe un sistema de seguridad basado en la medición de la reflexión de ondas electromagnéticas de un objeto emitidas por tres sensores situados en diferentes puntos alrededor de la máquina herramienta de corte. Solo detecta objetos que reflejan las ondas electromagnéticas, por lo que el operario de la máquina debe colocarse algún accesorio que permita su detección. Document WO 2013/046522 A1 describes a safety system based on measuring the reflection of electromagnetic waves emitted by an object by three sensors located at different points around the cutting machine tool. It only detects objects that reflect electromagnetic waves, so the machine operator must wear an accessory that allows for their detection.
El documento US 2013/0187026 A1 describe un sistema de seguridad basado en la detección de un elemento (como puede ser un guante) colocado en las manos de un operador de una máquina herramienta de corte mediante la detección electromagnética o radiofrecuencia. Document US 2013/0187026 A1 describes a safety system based on the detection of an element (such as a glove) placed on the hands of a cutting machine tool operator by means of electromagnetic or radio frequency detection.
El documento US 2014/0090948 A1 describe un sistema de seguridad basado en detectar la proximidad de la piel humana en una máquina herramienta de corte mediante los datos de temperatura y de distancia recogidos por un sensor infrarrojo y un sensor de presencia, respectivamente. Document US 2014/0090948 A1 describes a safety system based on detecting the proximity of human skin to a cutting machine tool using temperature and distance data collected by an infrared sensor and a presence sensor, respectively.
El documento WO 2014/164964 A1 describe un sistema que detecta el tipo de material a cortar y su posición, reduciendo la velocidad del motor al final del corte para disminuir el riesgo de lesiones sobre el operador de una sierra. Document WO 2014/164964 A1 describes a system that detects the type of material being cut and its position, reducing the motor speed at the end of the cut to reduce the risk of injury to the operator of a saw.
El documento US 2014/0331833 A1 describe un sistema de seguridad que detecta el contacto o aproximación de la piel humana a la hoja de una sierra mediante una medición capacitiva. La medida de protección consiste en detener la sierra. Document US 2014/0331833 A1 describes a safety system that detects human skin contact or proximity to a saw blade using capacitive measurement. The protective measure consists of stopping the saw.
El documento WO 2015/091245 A1 describe un sistema de seguridad que detecta la proximidad entre un humano y una herramienta de corte, mediante dos emisores de luz y la captura de su reflexión mediante dos fotodetectores. Describe la detención o descenso de la hoja de sierra como medida de seguridad al producirse la situación peligrosa. Document WO 2015/091245 A1 describes a safety system that detects the proximity between a human and a cutting tool by means of two light emitters and capturing their reflection using two photodetectors. It describes the stopping or lowering of the saw blade as a safety measure when a dangerous situation arises.
El documento WO 2016/145157 A1 describe un sistema de seguridad de una sierra que detecta un objeto conductor de la electricidad (como las manos del operador) mediante el cambio de capacidad, aplicándose al mismo tiempo un voltaje de excitación. El motor se detiene cuando se acerca y al producirse el contacto, se activa un dispositivo de frenado pirotécnico que bloquea el disco de corte. Document WO 2016/145157 A1 describes a saw safety system that detects an electrically conductive object (such as the operator's hands) by changing its capacitance, while simultaneously applying an excitation voltage. The motor stops when it approaches, and upon contact, a pyrotechnic braking device is activated, blocking the cutting disc.
El documento US 2016/0279754 A9 describe la incorporación de algunos equipos como sensores de movimiento o para detectar situaciones peligrosas en herramientas eléctricas como sierras y otras maquinarias de carpintería. Document US 2016/0279754 A9 describes the incorporation of some equipment such as motion sensors or to detect dangerous situations in power tools such as saws and other woodworking machinery.
El documento WO 2017/059473 A1 describe un método para la detección de tejido humano en las proximidades de una herramienta con la medida del cambio periódico en la capacitancia. Document WO 2017/059473 A1 describes a method for detecting human tissue in the vicinity of a tool by measuring the periodic change in capacitance.
El documento AT17451 U1 describe un sistema de seguridad para sierras de paneles y/o encoladora de cantos basado en la captación tridimensional de imágenes y/o radiación infrarroja. Document AT17451 U1 describes a safety system for panel saws and/or edge banders based on three-dimensional image capture and/or infrared radiation.
El documento WO2023/166207 A1 describe un sistema de seguridad de una máquina herramienta que consiste en un dispositivo que se fija a la cabeza del usuario y que captura imágenes de su campo de visión. Document WO2023/166207 A1 describes a safety system for a machine tool consisting of a device that is attached to the user's head and captures images of his or her field of vision.
El documento US 2024/0300041 A1 describe un sistema de seguridad para sierras de cinta, basado en un sistema combinado de visión artificial con una cámara situada en la parte superior de la sierra y visión artificial magnética con un sensor inductivo o de metales instalado sobre la mesa, de forma que se activa cuando detecta el color y material metálico de los guantes usados por el operador. Document US 2024/0300041 A1 describes a safety system for band saws, based on a combined artificial vision system with a camera located on the top of the saw and magnetic artificial vision with an inductive or metal sensor installed on the table, so that it is activated when it detects the color and metallic material of the gloves used by the operator.
En algunos de los sistemas de seguridad descritos anteriormente, es necesario el contacto con el disco de corte. Aunque la detección de las extremidades del operador y la acción de seguridad sean muy rápidas, se pueden producir lesiones, pudiendo ser muy graves si la velocidad a la que contacta la piel con el disco de corte es alta. Esto además provoca la no aceptación del sistema de seguridad por parte del usuario, debido principalmente a la falta sensación de seguridad. In some of the safety systems described above, contact with the cutting blade is required. Although the detection of the operator's limbs and the safety action are very rapid, injuries can occur, and can be very serious if the speed at which the skin contacts the cutting blade is high. This also leads to user disacceptance of the safety system, mainly due to a lack of sense of security.
Algunos de los sistemas de seguridad mencionados anteriormente solo funcionan con materiales aislantes, diferenciando el tejido humano por su conductividad eléctrica o cambio de capacitancia. Aunque la sierra para obra está destinada al corte de madera (material aislante), si dicha madera tiene cierto contenido en humedad se comportará de forma similar al tejido humano, no siendo posible diferenciarlo. Esto provoca falsas detecciones y paradas de la máquina. Some of the aforementioned safety systems only work with insulating materials, differentiating human tissue by its electrical conductivity or capacitance change. Although the construction saw is designed to cut wood (insulating material), if the wood has a certain moisture content, it will behave similarly to human tissue, making it impossible to differentiate it. This leads to false detections and machine shutdowns.
Algunos sistemas de seguridad mencionados anteriormente tienen el inconveniente de que es necesario que el operador de la máquina porte algún elemento para su funcionamiento, como pueden ser guantes. Otros sistemas de seguridad citados anteriormente disponen de elementos que dificultan el proceso habitual de trabajo. Hay otros sistemas de seguridad antes mencionados que tienen un coste asociado al activarse (necesidad de cambiar el disco de corte, algún cartucho, o similar). Estos inconvenientes provocan una falta de aceptación del sistema de seguridad para el usuario. Some of the safety systems mentioned above have the disadvantage that the machine operator must wear a protective device, such as gloves, to operate them. Other safety systems mentioned above have elements that hinder normal work processes. Other safety systems mentioned above have an associated cost when activated (requiring the cutting disc, a cartridge, or similar). These drawbacks lead to a lack of user acceptance of the safety system.
Se han mencionado anteriormente algunos sistemas de seguridad basados en visión artificial. Estos sistemas utilizan varias cámaras para realizar la detección, incluso alguno de ellos es apoyado por algún otro sensor. Esto encarece el sistema de visión artificial, debido a ese uso de varias cámaras y, consecuentemente, requiere una unidad de procesamiento más potente, capaz de manejar imágenes de varias cámaras al mismo tiempo. Esto dificulta su incorporación en máquinas económicas como las sierras para obra, ya que la diferencia de precio que tendría la máquina con el sistema de seguridad puede hasta triplicar el precio al que tiene sin ella, lo que dificultaría su penetración en el mercado. Por otro lado, en estos sistemas de seguridad, la conexión entre la cámara y la unidad de procesamiento se realiza mediante algún soporte o brazo lateral que, o bien limita el corte por uno de los lados al cortar grandes paneles de madera, o bien sobresale considerablemente fuera de la mesa de corte. Esto puede ser un inconveniente en sierras para obra, ya que son máquinas con un tamaño pequeño, manejables, robustas y que, debido a su uso en el exterior y en un ambiente agresivo, no deben tener elementos que sobresalgan o puedan ser susceptibles de golpes, enganches, desequilibrios, etc. Some machine vision-based safety systems have been mentioned previously. These systems use multiple cameras to perform detection, and some are even supported by another sensor. This increases the cost of the machine vision system due to the use of multiple cameras and, consequently, requires a more powerful processing unit capable of handling images from several cameras simultaneously. This makes it difficult to incorporate them into inexpensive machines such as construction saws, as the price difference for the machine with the safety system can be up to three times higher than without it, which would hinder market penetration. Furthermore, in these safety systems, the connection between the camera and the processing unit is made through a support or side arm that either limits the cut on one side when cutting large wood panels or protrudes considerably beyond the cutting table. This can be a drawback for construction saws, as they are small, manageable, and robust machines, and, due to their use outdoors and in harsh environments, they should not have any protruding elements that could be susceptible to impacts, snagging, imbalance, etc.
Por estos motivos, la mayoría de los sistemas de seguridad anteriores no han tenido gran recorrido en el mercado. Por tanto, queda patente de la necesidad de un sistema de seguridad que reduzca el riesgo en este tipo de máquinas tan peligrosas, y que debe cumplir las siguientes condiciones: alto nivel de seguridad y fiabilidad, cumplimiento con la normativa vigente, aceptación por parte del usuario, coste de adquisición razonable, coste asociado a su activación nulo o muy bajo, y ergonomía de uso (que no obstaculice o dificulte el proceso de trabajo). For these reasons, most previous safety systems have not had much market success. Therefore, the need for a safety system that reduces risk in these types of highly dangerous machines is clear. It must meet the following conditions: high levels of safety and reliability, compliance with current regulations, user acceptance, reasonable acquisition cost, zero or very low associated activation costs, and ergonomics (that does not hinder or impede the work process).
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
La presente invención consiste en un sistema de seguridad que, en caso de una situación peligrosa, realice la parada rápida de una sierra para obra o máquina herramienta similar en la que la pieza a mecanizar es alimentada manualmente. Se entiende por situación peligrosa, aquella en la que el operador de dicha máquina acerca una o varias de sus extremidades superiores a la herramienta de corte a una distancia por debajo de un umbral predefinido. The present invention consists of a safety system that, in the event of a dangerous situation, rapidly stops a construction saw or similar machine tool in which the workpiece to be machined is fed manually. A dangerous situation is understood to be one in which the operator of said machine approaches one or more of their upper limbs to the cutting tool to a distance below a predefined threshold.
Este sistema de seguridad está basado en visión artificial, en el que una cámara localizada a cierta distancia de la herramienta de corte, preferiblemente en la zona superior de esta, realiza la captura de imágenes en tiempo real. Estas imágenes son recogidas por una unidad de procesamiento y mediante un algoritmo de inteligencia artificial entrenado previamente, detecta las extremidades superiores del operador. Si dichas extremidades entran en una zona de peligro delimitada alrededor del disco, la unidad de procesamiento activa una orden para realizar la parada de la máquina. Un dispositivo de parada de la máquina debe detener la herramienta de corte en el mínimo tiempo posible, evitando lesiones al operador de la máquina. This safety system is based on machine vision, in which a camera located at a certain distance from the cutting tool, preferably in the upper area, captures images in real time. These images are collected by a processing unit, and a pre-trained artificial intelligence algorithm detects the operator's upper limbs. If these limbs enter a danger zone delimited around the blade, the processing unit triggers an order to stop the machine. A machine stop device must stop the cutting tool in the shortest possible time, avoiding injuries to the machine operator.
El sistema de seguridad descrito se anticipa a cualquier situación peligrosa, ya que no permite el acercamiento a la herramienta de corte y, por tanto, se activa antes del contacto de la piel con dicha herramienta de corte. The safety system described anticipates any dangerous situation, as it prevents the user from approaching the cutting tool and is therefore activated before skin contact with the cutting tool.
Debido a la tecnología de visión artificial utilizada, permite identificar las extremidades superiores del operador de la máquina indistintamente del tipo de material a cortar (aislante o conductor), así como de su morfología. Además, el usuario no necesita portar ningún elemento para que funcione correctamente el sistema de seguridad. El sistema es capaz de detectar las extremidades superiores del operador independientemente de su color de piel, si lleva o no lleva guantes, de la posición en la que se coloquen dichas extremidades e incluso si parte de ellas están ocultas a la visión de la cámara por el material a cortar o algún elemento de la máquina, como puede ser el resguardo de la herramienta de corte. Thanks to the machine vision technology used, the machine operator's upper limbs can be identified regardless of the type of material being cut (insulating or conductive), as well as their morphology. Furthermore, the user does not need to wear any equipment for the safety system to work properly. The system is capable of detecting the operator's upper limbs regardless of their skin color, whether they are wearing gloves, the position in which they are positioned, and even if part of them are hidden from the camera's view by the material being cut or some element of the machine, such as the cutting tool guard.
El dimensionamiento del sistema de visión artificial es suficiente con una cámara adecuadamente situada para captar toda la escena alrededor de la herramienta de corte. Con esta configuración y al menos para una sierra para obra, el sistema es capaz de detectar cualquier situación peligrosa a pesar de los diferentes elementos que podrían dificultar el desempeño del sistema de visión artificial: polvo del material a cortar, uso en interior y exterior, variabilidad de luz y sombras, entre otros. El uso de una sola cámara simplifica el sistema de visión artificial, además de no necesitar ningún sensor adicional. La unidad de procesamiento se dimensiona para ese uso, de forma que la potencia necesaria para el procesamiento de imágenes de una sola cámara es bastante inferior a si se usara más de una cámara o algún otro sensor adicional. Esto, junto a los avances en los sistemas de visión artificial y dedicados al uso de inteligencia artificial en los últimos años, provocan que el coste del sistema de seguridad sea comedido, permitiendo que, al incorporarlo en máquinas económicas como las sierras para obra, sean competitivas en el mercado. The sizing of the machine vision system requires only one properly positioned camera to capture the entire scene around the cutting tool. With this configuration, and at least for a construction saw, the system is capable of detecting any dangerous situation despite the various elements that could hinder the performance of the machine vision system: dust from the material being cut, indoor and outdoor use, variability of light and shadows, among others. The use of a single camera simplifies the machine vision system, and it also requires no additional sensors. The processing unit is sized for this use, so the power required for image processing from a single camera is significantly lower than if more than one camera or other additional sensor were used. This, coupled with advances in machine vision systems and dedicated use of artificial intelligence in recent years, means that the cost of the safety system is moderate, allowing it to be incorporated into inexpensive machines such as construction saws and be competitive in the market.
La conexión entre la cámara y la unidad de procesamiento se realiza de forma que no afecte a la ergonomía de la máquina, especialmente que no limite el tamaño del material a cortar. Para una realización de la invención en una sierra para obra, se propone la conexión de ambos elementos a través de la cuchilla divisora de la máquina. La cuchilla divisora es un elemento obligatorio en las sierras para obra, que sirve para separar el material a medida que va siendo cortado, evitando que se atranque o empotre. La anchura de la cuchilla divisora está limitada por normativa y es muy similar a la anchura del disco de corte, lo que dificulta la inclusión de cableado a través de ella. Para solventar ese problema, se utiliza cable plano y se diseña una cuchilla divisora que consta de dos piezas que se remachan entre sí. Una de ellas, dispone de un doble canal: uno más profundo para que el cable plano pase entre ambas piezas y otro para que al remacharse ambas piezas entre sí, queden a ras y el material no tenga fricción al ser cortado y separado. Esta solución técnica permite una adecuada integración del sistema de seguridad en la máquina, no existiendo elementos que puedan dificultar el proceso habitual de trabajo. The connection between the camera and the processing unit is made in a way that does not affect the ergonomics of the machine, specifically, that it does not limit the size of the material to be cut. For one embodiment of the invention in a construction saw, the connection of both elements is proposed through the machine's riving knife. The riving knife is a mandatory element in construction saws, serving to separate the material as it is being cut, preventing it from jamming or becoming embedded. The width of the riving knife is limited by regulations and is very similar to the width of the cutting disc, which makes it difficult to include wiring through it. To solve this problem, flat cable is used and a riving knife is designed consisting of two pieces that are riveted together. One of them has a double channel: one deeper so that the flat cable passes between both pieces and another so that when both pieces are riveted together, they are flush and the material does not experience friction when being cut and separated. This technical solution allows for proper integration of the safety system into the machine, with no elements that could hinder the normal work process.
En cuanto al dispositivo de parada de la máquina, en la realización preferente de la invención se propone el freno motor, aunque podría ser algún otro. En otra realización de la invención se propone esconder el disco de corte por debajo de la mesa (y por tanto alejarlo de la zona de peligro para el operador de la máquina). Como el sistema de seguridad se activa sin contacto y a cierta distancia de la herramienta de corte, los dispositivos de parada de la máquina propuestos son suficientes para evitar lesiones en el operador. Por tanto, el sistema de seguridad no tiene coste asociado al activarse y permite reactivarse rápidamente tras su activación. Regarding the machine stop device, the preferred embodiment of the invention proposes the engine brake, although it could be another device. In another embodiment of the invention, it is proposed to hide the cutting disc beneath the table (and therefore remove it from the danger zone for the machine operator). Since the safety system is activated without contact and at a certain distance from the cutting tool, the proposed machine stop devices are sufficient to prevent operator injury. Therefore, the safety system has no associated cost upon activation and can be reactivated quickly after activation.
Como se indica, el sistema de seguridad propuesto tiene grandes ventajas frente a los sistemas de seguridad actuales empleados para máquinas similares, además de conseguir los objetivos propuestos: alto nivel de seguridad y fiabilidad, cumplimiento con la normativa vigente, aceptación por parte del usuario, coste de adquisición razonable, coste asociado a su activación nulo y ergonomía de uso. As indicated, the proposed safety system has significant advantages over current safety systems used for similar machines, in addition to achieving the proposed objectives: high level of safety and reliability, compliance with current regulations, user acceptance, reasonable acquisition cost, zero associated activation cost, and ergonomics of use.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description being made and in order to help better understand the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description, in which the following has been represented for illustrative and non-limiting purposes:
Figura 1.- Muestra una representación esquemática en vista en perspectiva superior del sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Figure 1.- Shows a schematic representation in top perspective view of the proposed safety system integrated into a construction saw.
Figura 2.- Muestra una representación esquemática en vista en perspectiva inferior del sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Figure 2.- Shows a schematic representation in bottom perspective view of the proposed safety system integrated into a construction saw.
Figura 3.- Muestra una representación esquemática en vista en perspectiva en detalle de la conexión entre la cámara y la unidad de procesamiento del sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Figure 3.- Shows a detailed perspective view schematic representation of the connection between the camera and the processing unit of the proposed security system integrated into a construction saw.
Figura 4.- Muestra una representación esquemática en vista explosionada de la forma constructiva de la cuchilla divisora, para permitir el guiado del cable que conecta la cámara y la unidad de procesamiento del sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Figure 4.- Shows a schematic representation in exploded view of the constructive form of the dividing blade, to allow the guidance of the cable that connects the camera and the processing unit of the proposed security system integrated into a construction saw.
Figura 5.- Muestra una representación esquemática en vista en perspectiva en detalle de la zona peligrosa virtual delimitada alrededor del disco de corte del sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Figure 5.- Shows a detailed perspective view of the virtual dangerous zone delimited around the cutting disc of the proposed safety system integrated into a construction saw.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A continuación, se explica con mayor detalle la presente invención y ciertas características, detalles y ventajas de la misma, haciendo referencia a la realización de dicha invención sobre una sierra para obra. The present invention and certain features, details and advantages thereof are explained in greater detail below, with reference to the embodiment of said invention on a construction saw.
En la figura 1 y 2 se representa esquemáticamente en vista en perspectiva superior e inferior, respectivamente, el sistema de seguridad propuesto integrado en una sierra para obra. Se pueden apreciar los tres componentes principales del sistema de seguridad basado en visión artificial, que son: cámara (1), encargada de capturar imágenes en tiempo real, unidad de procesamiento (2), encargada de procesar las imágenes en tiempo real y determinar si existe una situación peligrosa, y dispositivo de parada de la máquina (3), que en esta realización se trata de un freno motor, encargado de detener el disco de corte cuando se produce dicha situación peligrosa. La cámara (1) es una cámara de alta resolución, con alta velocidad de fotogramas y foco fijo. La unidad de procesamiento (2) debe tener potencia suficiente para poder analizar las imágenes de la cámara en tiempo real, ejecutar el modelo de reconocimiento de manos (entrenado previamente) y actuar sobre el dispositivo de parada de la máquina (3) en el mínimo tiempo posible. Figures 1 and 2 show a schematic representation in top and bottom perspective views, respectively, of the proposed safety system integrated into a construction saw. The three main components of the safety system based on artificial vision can be seen, which are: camera (1), responsible for capturing images in real time, processing unit (2), responsible for processing the images in real time and determining whether a dangerous situation exists, and machine stop device (3), which in this embodiment is a motor brake, responsible for stopping the cutting disc when said dangerous situation occurs. The camera (1) is a high-resolution camera, with a high frame rate and fixed focus. The processing unit (2) must have sufficient power to be able to analyze the camera images in real time, execute the hand recognition model (previously trained) and act on the machine stop device (3) in the minimum possible time.
La cámara (1) se fija a un soporte tubular, que a su vez se fija a la cuchilla divisora de la máquina (4). La cámara se sitúa, con la lente perpendicular a la mesa de la máquina (6), a una distancia vertical de ella de entre 200 y 600 mm. En cuanto a la posición horizontal, la posición de la lente de la cámara (1) debe coincidir con la posición del disco de corte (5) y ligeramente desplazada a la posición de alimentación de la máquina. Esa zona es la de mayor interés, ya que es donde el operador de la máquina suele realizar más aproximaciones peligrosas de sus extremidades al disco de corte (5). The camera (1) is fixed to a tubular support, which in turn is fixed to the machine's dividing blade (4). The camera is positioned, with the lens perpendicular to the machine table (6), at a vertical distance of between 200 and 600 mm from it. As for the horizontal position, the position of the camera lens (1) must coincide with the position of the cutting disc (5) and slightly offset from the machine's feed position. This area is of greatest interest, since it is where the machine operator usually makes the most dangerous approaches with his limbs to the cutting disc (5).
Otros elementos típicos de las sierras para obra, se citan a título ilustrativo: mando de accionamiento / parada manual de la máquina (7), regla de guiado del corte (8), resguardo superior del disco de corte (9), resguardo inferior del disco de corte (10), toma de aspiración del resguardo superior del disco de corte (11), toma de aspiración del resguardo inferior del disco de corte (12), dispositivo empujador (13) y dispositivo para el corte de cuñas o piezas en ángulo (14). Other typical elements of construction saws are mentioned for illustrative purposes: manual machine start/stop control (7), cutting guide rule (8), upper guard of the cutting disc (9), lower guard of the cutting disc (10), suction intake of the upper guard of the cutting disc (11), suction intake of the lower guard of the cutting disc (12), pusher device (13) and device for cutting wedges or angled pieces (14).
La conexión entre la cámara (1) y la unidad de procesamiento (2) se realiza a través de la cuchilla divisora de la máquina (4). Esto se muestra en las figuras 3 y 4. La cuchilla divisora es obligatoria en sierras para obra, permite separar el material a medida que es cortado, evitando que se atranque o empotre. Su grosor esta limitado por normativa y es similar al grosor del disco de corte, siendo alrededor de 3 mm, lo que dificulta incorporar el cableado de conexión de forma protegida. Por ello, se realiza la cuchilla divisora (4) en dos piezas: base de la cuchilla divisora (4a) y tapa de la cuchilla divisora (4b). A la base de la cuchilla divisora (4a) se le mecaniza un doble canal: un canal central con mayor profundidad, preparado para alojar un cable plano, que será el que conecte cámara (1) y cuchilla divisora (4), y otro canal, en el que se alojará la tapa de la cuchilla divisora (4b). Mediante varios remaches (4c), se unen base (4a) y tapa (4b) de la cuchilla divisora, quedando ambos elementos a ras en la zona que divide el material cortado y, por tanto, evitando fricción o daños al cable de conexión. The connection between the camera (1) and the processing unit (2) is made through the machine's splitting blade (4). This is shown in Figures 3 and 4. The splitting blade is mandatory in construction saws, it allows the material to be separated as it is cut, preventing it from jamming or embedding. Its thickness is limited by regulations and is similar to the thickness of the cutting disc, being around 3 mm, which makes it difficult to incorporate the connection wiring in a protected manner. For this reason, the splitting blade (4) is made in two pieces: base of the splitting blade (4a) and the splitting blade cover (4b). A double channel is machined into the base of the splitting blade (4a): a central channel with greater depth, prepared to house a flat cable, which will connect the camera (1) and the splitting blade (4), and another channel, in which the splitting blade cover (4b) will be housed. By means of several rivets (4c), the base (4a) and cover (4b) of the dividing blade are joined, leaving both elements flush in the area that divides the cut material and, therefore, avoiding friction or damage to the connection cable.
La unidad de procesamiento (2) procesa las imágenes que recibe de la cámara (1) y determina si existe una situación peligrosa para el operador de la máquina, en cuyo caso actúa sobre freno motor (3). Para ello, utiliza un sistema de visión artificial con un modelo de reconocimiento de manos entrenado mediante inteligencia artificial. Este modelo es realimentado con imágenes de situaciones muy diversas, especialmente donde hay mayor dificultad en el reconocimiento: diferentes posiciones de mano, manos con diferente tamaño o color de piel, uso de guantes, sombras, ambiente con polvo, mano sobre material a cortar en diferentes posiciones, etc. Esta realimentación es la que aporta robustez y eficiencia al modelo y, por tanto, al sistema de seguridad. La cámara (1) tiene un campo de visión que abarca toda la mesa de la máquina (6), por lo que una vez el reconocimiento de manos es correcto, es necesario determinar cuando se produce una situación peligrosa. Para ello, se delimita virtualmente una zona peligrosa alrededor del disco de corte (16) mediante software, como se representa en la figura 5. Esta zona peligrosa (16) comprende una distancia mínima de entre 30 a 80 mm con el disco de corte (5) por cada uno de sus límites. The processing unit (2) processes the images it receives from the camera (1) and determines whether there is a dangerous situation for the machine operator, in which case it acts on the engine brake (3). To do this, it uses an artificial vision system with a hand recognition model trained using artificial intelligence. This model is fed back with images of very diverse situations, especially where recognition is more difficult: different hand positions, hands of different sizes or skin color, use of gloves, shadows, dusty environment, hand on material to be cut in different positions, etc. This feedback is what provides robustness and efficiency to the model and, therefore, to the safety system. The camera (1) has a field of vision that covers the entire machine table (6), so once hand recognition is correct, it is necessary to determine when a dangerous situation occurs. To do this, a dangerous zone is virtually delimited around the cutting disc (16) by software, as shown in figure 5. This dangerous zone (16) comprises a minimum distance of between 30 and 80 mm with the cutting disc (5) for each of its limits.
La máquina funciona de manera habitual, realizando el corte de material y en el momento que parte de una mano entra en la zona peligrosa (16), la unidad de procesamiento (2) envía una orden al freno motor (3) para detener el motor y consecuentemente el disco de corte, produciéndose la parada completa en pocas decimas de segundos y evitando lesiones al operador de la máquina. The machine works normally, cutting the material and at the moment that part of a hand enters the dangerous zone (16), the processing unit (2) sends an order to the motor brake (3) to stop the motor and consequently the cutting disc, producing a complete stop in a few tenths of a second and avoiding injuries to the machine operator.
La realización preferente corresponde a la particularización de la invención sobre una sierra para obra. Sin embargo, es conveniente apreciar que la descripción detallada de la realización no es limitativa de la invención, y podrían existir múltiples variantes, sustituciones, adiciones o detalles constructivos que resulten evidentes para expertos en la materia, una vez interpretada la presente descripción, dibujos y reivindicaciones. The preferred embodiment corresponds to the particularization of the invention in a construction saw. However, it should be noted that the detailed description of the embodiment is not limiting of the invention, and that there may be multiple variants, substitutions, additions, or construction details that will be evident to experts in the field after interpreting this description, drawings, and claims.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202530178U ES1317457Y (en) | 2025-02-05 | 2025-02-05 | Safety system for the protection of a construction saw operator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES202530178U ES1317457Y (en) | 2025-02-05 | 2025-02-05 | Safety system for the protection of a construction saw operator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1317457U true ES1317457U (en) | 2025-04-29 |
| ES1317457Y ES1317457Y (en) | 2025-08-13 |
Family
ID=95482297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202530178U Active ES1317457Y (en) | 2025-02-05 | 2025-02-05 | Safety system for the protection of a construction saw operator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1317457Y (en) |
-
2025
- 2025-02-05 ES ES202530178U patent/ES1317457Y/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1317457Y (en) | 2025-08-13 |
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