ES2212362T3 - Procedimiento de identificacion de materiales, impurezas y defectos relacionados con dispersion difusa a nivel de objetos transparentes. - Google Patents
Procedimiento de identificacion de materiales, impurezas y defectos relacionados con dispersion difusa a nivel de objetos transparentes.Info
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Abstract
Procedimiento para detectar materiales que produzcan una dispersión difusa, suciedades, sedimentos, daños o recubrimientos de la superficie o variaciones de espesor del material en botellas de bebida (10) de material transparente, para lo cual se inspeccionan las botellas de bebida (10) mediante una fuente de luz (12) y una cámara (16), explorándolas punto a punto, y situando una muestra de contraste (14) entre la fuente de luz (12) y la botella de bebida (10) que se trata de inspeccionar caracterizado: - porque el contraste de la muestra de contraste (14) reproducida a través de la botella de bebida se determina comparando la claridad de cada punto de la imagen con la de los puntos contiguos, y - porque se compara con un valor umbral el número de casos en los que la diferencia de claridad determinada está por debajo de un valor predeterminado.
Description
Procedimiento de identificación de materiales,
impurezas y defectos relacionados con dispersión difusa a nivel de
objetos transparentes.
La invención se refiere a un procedimiento para
detectar materiales que produzcan una dispersión difusa, suciedades,
sedimentos, daños o recubrimientos de la superficie o variaciones de
espesor del material en objetos de material transparente, donde los
objetos se iluminan al trasluz mediante una fuente de luz y se
inspeccionan mediante una cámara.
Las suciedades semitransparentes, sin estructura,
de objetos de material transparente tales como vidrio, PET, PC, PVC
y similares a menudo no se logran detectar con los métodos
convencionales de tratamiento de imágenes. Estas suciedades
incluyen, por ejemplo, cintas adhesivas lechosas, capas delgadas de
esmalte, óxido y sedimentos delgados, en parte minerales, por la
cara interior o por la cara exterior de la pared de los objetos.
También se producen dificultades para la detección de alteraciones
de la superficie del material transparente, tales como arañazos que
cubran una gran superficie, huellas de erosión, partes de superficie
atacadas con ácido o tratadas con chorro de arena así como
recubrimientos en general que vayan en menoscabo de la
transparencia. Estos defectos semitransparentes amortiguan
ligeramente la luz que llega desde la fuente de luz por vía directa
a la cámara y la dispersan dejándola ligeramente difusa. Contemplado
sobre una superficie grande, un defecto de este tipo apenas reduce
la claridad, puesto que también hay que tener en cuenta la
dispersión de la luz causada por el propio material transparente.
Por ese motivo, empleando procedimientos que trabajen con
iluminación de campo claro, apenas es posible comprobar tales
defectos o irregularidades ya que la imagen captada por la cámara no
presenta contrastes, puesto que los contrastes se podrían
intensificar adicionalmente mediante procedimientos de tratamiento
de imagen, y tampoco producen una fuerte reducción de la claridad de
la imagen.
Los métodos de campo obscuro, que se basan en una
alteración de la polarización de la luz causada por el defecto que
se trata de demostrar (EP-A-0 387
930), con frecuencia no se pueden aplicar debido a los efectos de
polarización que aparecen en los propios materiales de los
recipientes transparentes. Otros métodos de campo oscuro, en los que
el eje óptico de la cámara es perpendicular a la dirección de
iluminación (EP-A-0 429 086), son
difíciles de realizar con frecuencia debido a condiciones
geométricas marginales, y para estos procedimientos, la dispersión
causada por los defectos semitransparentes a menudo no es
suficientemente grande.
La invención tiene como objetivo posibilitar la
detección de suciedades y defectos semitransparentes, sin
estructura, tales como los que se han descrito inicialmente.
De acuerdo con la invención este objetivo se
resuelve mediante las características de la reivindicación 1.
Los materiales semitransparentes que producen una
débil dispersión difusa alternan notablemente la función de
transmisión óptica. Por este motivo la reproducción de un contorno
nítido deja de ser nítido y se atenúa el contraste. En el
procedimiento objeto de la invención se aprovecha esto para la
inspección de recipientes transparentes y determinar si presentan
efectos semitransparentes que produzcan una dispersión difusa. El
modelo de contraste consta de zonas transparentes y no transparentes
que están netamente delimitadas entre sí, de manera que al iluminar
la muestra de contraste desde la cara posterior se producen las
máximas diferencias de claridad y por lo tanto el máximo contraste.
En el procedimiento objeto de la invención queda dispuesta entonces
dicha muestra de contraste entre la fuente de luz y los objetos
transparentes que se trata de inspeccionar, de manera que el objeto
que se trata de inspeccionar se encuentra en el recorrido de los
rayos entre la muestra de contraste y la cámara, observándose la
muestra de contraste a través del objeto transparente, para lo cual
el procedimiento de detección transcurre por lo demás igual que en
un procedimiento de detección normal de campo claro. La imagen
recibida por la cámara se analiza, en cuanto a su estructura de
contraste, aplicando métodos estándar de tratamiento de imágenes. Si
no hay defectos semitransparentes, la función de transmisión apenas
se ve alterada y en particular, se mantiene la intensidad de los
contrastes. En cambio, si existe un defecto semitransparente, en la
zona de este defecto se reduce la intensidad del contraste, es decir
que la distribución de la claridad se hace más uniforme, ya que en
las zonas transparentes de la muestra la claridad se va haciendo
menor, mientras que en las zonas no transparentes de la muestra
aumenta la claridad. La desviación resultante con respecto al
contraste teórico se puede detectar como defecto.
La dimensión mínima del defecto que se puede
demostrar corresponde aproximadamente a la anchura de las zonas
claras y oscuras de la muestra de contraste. Esta anchura a su vez
está adaptada a la resolución del sistema óptico y a las posibles
distorsiones debidas a la refracción de la luz en el material
transparente de los objetos.
La cámara se enfoca preferentemente sobre el
plano en el que está situada la muestra de contraste. Mediante este
enfoque se consigue la intensidad de contraste máxima.
La repercusión del defecto que produce una
dispersión difusa sobre el contraste es tanto mayor cuanto mayor sea
la distancia entre la muestra de contraste y el objeto que se trata
de inspeccionar. Ahora bien, al aumentar esta distancia también
resultan mayores las distorsiones ópticas de la muestra de contraste
debido a la refracción en el material de la pared de los objetos.
Por eso es necesario encontrar en cada caso individual una solución
de compromiso adecuada.
Las variaciones de espesor de material de la
pared de los objetos influyen en la reproducción de la muestra de
contraste representada en el plano de imagen de la cámara. Estas
variaciones actúan como una lente adicional intercalada en el
recorrido de los rayos, con lo cual por una parte se representa
distorsionada la muestra de contraste y por otra se pierde el
enfoque para el punto de imagen correspondiente. En conjunto, esto
influye de tal manera en la estructura de contraste de la
reproducción que las variaciones de espesor de material se pueden
determinar de forma similar a los defectos semitransparentes, debido
a la disminución del contraste. De esta manera se pueden comprobar
también estructuras de estampado en la pared de los objetos.
Mediante el procedimiento objeto de la invención
se pueden detectar también defectos no transparentes ya que éstos
dan lugar igualmente a una variación del contraste. A este respecto,
sin embargo, todavía no se obtienen ventajas con respecto a los
procedimientos conocidos de detección de campo claro.
El procedimiento objeto de la invención se puede
integrar en equipos de inspección ya existentes, toda vez que ya
están disponibles la fuente de luz y la cámara. También se puede
combinar con otros procedimientos de inspección. Para que la muestra
de contraste solamente se manifieste en el procedimiento de
inspección objeto de la invención es preciso que solamente sea
visible en las condiciones ópticas que allí se dan. Para todos los
demás procedimientos de inspección debe permanecer invisible. Esto
se puede conseguir mediante una separación espectral de los dos
procedimientos de inspección. Para ello se puede preparar la muestra
de contraste de un material en el que las zonas no transparentes
solamente bloqueen la radiación para el procedimiento objeto de la
invención. Las zonas no transparentes, por ejemplo, pueden no ser
transparentes en una determinada longitud de onda, determinándose
entonces la estructura de contraste únicamente para esta longitud de
onda. Para los demás procedimientos de inspección que necesitan una
superficie de fondo con una iluminación sensiblemente uniforme éstos
se realizan entonces con otro campo espectral en el cual la
transmisión de la muestra de contraste es aproximadamente
uniforme.
Alternativamente se puede efectuar la separación
de los procedimientos de inspección mediante diferente polarización
de las distintas zonas de la muestra de contraste. Para el
procedimiento objeto de la invención se emplea entonces un
analizador cuya dirección de polarización sea perpendicular a la de
las zonas oscuras. Los otros procedimientos de inspección se
realizan entonces sin un analizador de este tipo, de manera que
entonces toda la superficie de la muestra de contraste presenta una
claridad uniforme.
A continuación se exponen unos ejemplos de
realización de la invención, sirviéndose del dibujo. En éste pueden
verse:
Figura 1 una disposición para la detección de
defectos semitransparentes en el fondo de una botella de bebida
transparente;
Figura 2 una disposición para la detección de
defectos semitransparentes en la pared lateral de una botella de
bebida transparente; y
Figura 3 ejemplos de muestras de contraste.
En el ejemplo de realización de la Figura 1 se
someten a una inspección del fondo unas botellas de bebida 10, para
lo cual las botellas de bebida 10 se sujetan, por ejemplo, entre
unas parejas de correas que las soportan lateralmente y las
transportan. Estos sistemas de transporte son ya conocidos en
general (EP-A-0 124 164) por lo que
no se describen. Las botellas de bebida 10 se iluminan desde abajo
mediante una fuente de luz plana 12 a través de una muestra de
contraste 14 y por medio de una cámara CCD 16 se obtiene la
reproducción del fondo de la abertura de la botella de bebida 10 a
través de la botella de bebida 10.
La muestra de contraste 14 es una disposición de
bandas opacas 20 que parten desde un punto central, entre las cuales
hay campos transparentes 21. La muestra de contraste 14 está
compuesta para esto de una placa de vidrio sobre la cual van pegadas
las bandas negras 20. La muestra de contraste 14 está situada
centrada bajo el fondo de la botella de bebida 10.
El procedimiento de evaluación de la imagen
trabaja de tal manera que mediante la cámara CCD 16 se explora por
puntos la reproducción del fondo de la botella, concretamente en dos
direcciones perpendiculares entre sí. Se determina la claridad de
cada punto de la imagen y mediante ensayos con la claridad de los
puntos de imagen vecinos se determinan las transiciones de
claro-oscuro y de oscuro-claro. Esta
transición aparece, por ejemplo, siempre que la exploración pasa
sobre el límite entre una zona transparente 21 y una zona opaca 20
de la muestra de contraste 14. Se registra el número de estas
transiciones y el contraste de claridad de las transiciones, para lo
cual el contraste de claridad se divide, por ejemplo, en 250 niveles
de grises. Las suciedades semitransparentes que produzcan una
dispersión difusa dan lugar a un desplazamiento hacia transiciones
con menor diferencia de claridad. Las suciedades semitransparentes
que produzcan una dispersión difusa se pueden detectar por el hecho
de que el número de transiciones con gran diferencia de claridad, es
decir con un elevado número de niveles de grises, queda por debajo
de un valor umbral. Este valor umbral se determina previamente por
procedimientos empíricos.
En el ejemplo de realización de la Figura 2 se
inspecciona la botella de bebida 10 desde un lado. La fuente de luz
12 presenta correspondientemente una gran superficie y la muestra de
contraste 14 está compuesta por unas bandas paralelas horizontales
20, 21, de acuerdo con la Figura 3b. La muestra de contraste 14 está
de nuevo dispuesta entre la fuente de luz 12 y la botella de bebida
10. El procedimiento de evaluación de la imagen es análogo al de la
Figura 1.
En la Figura 3 pueden verse ejemplos de muestras
de contraste 14. En general es conveniente elegir una muestra de
contraste 14 que sufra la menor alteración posible por el objeto que
se trata de inspeccionar. El fondo de una botella de bebida presenta
en general variaciones de espesor que son concéntricas con el punto
central. Estas variaciones de espesor actúan como lentes que podrían
distorsionar intensamente la muestra de contraste de círculos
concéntricos según la Figura 3e. En cambio, la muestra de contraste
en forma de rayos según la Figura 3f sufre una distorsión
considerablemente menor. De forma similar una botella de bebida que
tenga una cara exterior lisa distorsionaría intensamente una muestra
a base de líneas verticales, al menos en su zona del borde. En
cambio, una muestra a base de líneas paralelas horizontales se
distorsiona notablemente menos. En cada caso particular es necesario
determinar eventualmente una muestra de contraste adecuada por medio
de ensayos.
Claims (5)
1. Procedimiento para detectar materiales que
produzcan una dispersión difusa, suciedades, sedimentos, daños o
recubrimientos de la superficie o variaciones de espesor del
material en botellas de bebida (10) de material transparente, para
lo cual se inspeccionan las botellas de bebida (10) mediante una
fuente de luz (12) y una cámara (16), explorándolas punto a punto, y
situando una muestra de contraste (14) entre la fuente de luz (12) y
la botella de bebida (10) que se trata de inspeccionar
caracterizado
- -
- porque el contraste de la muestra de contraste (14) reproducida a través de la botella de bebida se determina comparando la claridad de cada punto de la imagen con la de los puntos contiguos, y
- -
- porque se compara con un valor umbral el número de casos en los que la diferencia de claridad determinada está por debajo de un valor predeterminado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la cámara (16) se enfoca sobre el plano
de la muestra de contraste (14).
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque la muestra de contraste (14) presenta
zonas transparentes (21) y zonas opacas (20), que están nítidamente
delimitadas entre sí.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque las zonas opacas (20) solamente bloquean
luz en una determinada longitud de onda, y porque para la inspección
de las botellas de bebida (10) se utiliza la luz de esta longitud de
onda.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó
2, caracterizado porque la muestra de contraste (14) presenta
una primera y una segunda zonas que están nítidamente separadas
entre sí y que presentan diferentes características de polarización,
y porque se utiliza un analizador que bloquea la luz que pasa por
una de las dos zonas.
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