ES2218887T3 - Dispositivo para la deteccion optica de la presencia de un objeto. - Google Patents

Abstract

UN DISPOSITIVO OPTICO PARA DETECTAR LA PRESENCIA DE UN OBJETO (16) EN UNA ESTACION DE CONTROL (15), SITUADA A LO LARGO DE UNA TRAYECTORIA (P) DEL OBJETO (16); EL DISPOSITIVO EMPLEA UN FIBRA OPTICA (5) CON DOS EXTREMOS (6, 7), UN SENSOR CCD (8), Y UNA UNIDAD ELECTRONICA DE CONTROL (10) CONECTADA AL SENSOR CCD (8); UN PRIMER EXTREMO (6) DE LA FIBRA OPTICA (5) ESTA SITUADO EN LA ESTACION DE CONTROL (15), A FIN DE ENFRENTARSE A LA TRAYECTORIA (P) DEL OBJETO (16), Y UN SEGUNDO EXTREMO (7) ESTA CONECTADO DIRECTAMENTE A UNA SUPERFICIE FOTOSENSIBLE (9) DEL SENSOR CCD (8).

Description

Dispositivo para la deteccción óptica de la presencia de un objeto.

La presente invención se refiere a un dispositivo de detección de presencia óptica.

La presente invención puede utilizarse para favorecer la detección de la presencia de un objeto en una estación de control localizada a lo largo de una trayectoria del propio objeto, y en particular para detectar la presencia de cigarrillos en una estación de control localizada a lo largo de una trayectoria de uno solo o de grupos de cigarrillos, en particular a través de una envasadora de cigarrillos.

En las envasadoras de cigarrillos, se forma primero un grupo de cigarrillos, comprendiendo normalmente tres capas superpuestas de 7-6-7 cigarrillos, respectivamente, y que se alimenta a una sucesión de ruedas de envasado. Antes de realizar cualquiera de las operaciones de envasado, sin embargo, es una práctica común realizar en cada grupo de cigarrillos una serie de verificaciones, incluyendo detectar la presencia de todos los cigarrillos en el grupo.

Se conoce que esto se lleva a cabo utilizando un dispositivo del tipo descrito en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.235.649 (o en la Patente EP correspondiente Nº 518.141), que emplea un haz de fibras ópticas, donde un primer extremo de cada fibra óptica está colocado de tal manera que dirige, en una estación de control, la punta de un cigarrillo respectivo en el grupo para examen, y un segundo extremo de cada fibra óptica se conecta opcionalmente a la lente de una televisión CCD a su vez conectada a un cuadro de digitalización de un ordenador de supervisión.

En uso real, cada grupo de cigarrillos es alimentado dentro de la estación de control, donde la cámara capta una imagen de las puntas en un lado del grupo; el cuadro de digitalización conectado a la cámara digitaliza la imagen; y el ordenador adquiere la imagen digitalizada desde el cuadro de digitalización en la forma de una matriz de valores de brillo, y procesa la imagen para determinar la presencia o ausencia, y también la densidad de llenado posible de cada cigarrillo.

Los dispositivos del tipo anterior son bastante costosos, porque requieren una cámara de televisión con un conjunto óptico respectivo, un cuadro de digitalización, y un ordenador de supervisión, y son incluso más costosos cuando la operación de alta velocidad es denominada para, como en el caso de envasadoras de cigarrillos modernos capaces de producir hasta diez paquetes de cigarrillos en un segundo. Como consecuencia, los dispositivos conocidos del tipo anterior son justificados solamente normalmente cuando se utilizan para determinar tanto la presencia como la densidad de llenado de la punta de los cigarrillos, y son redundantes cuando se utilizan para la detección solamente, adquiriendo y procesando una imagen "compleja", es decir, que contiene información que es de uso solamente para los propósitos de detección de presencia.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.299.275 describe un dispositivo que comprende un haz de fibras ópticas, que se utiliza como un filtro de empañado para limitar las frecuencias espaciales altas incidentes sobre un sensor de imagen. Cada fibra óptica tiene un primer extremo acoplado a una lente y un segundo extremo acoplado directamente a una superficie fotosensitiva de un sensor CCD. En el dispositivo conocido anterior, con el fin de obtener un efecto de filtración de empañado, el segundo extremo de cada fibra óptica se mantiene separado por una distancia dada a partir de la superficie fotosensitiva del sensor CCD.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de detección de presencia óptica designado para eliminar los inconvenientes mencionados anteriormente, y que en particular es sencillo y económico de producir.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un dispositivo para detectar ópticamente la presencia de al menos un objeto, en particular un cigarrillo, comprendiendo el dispositivo al menos una fibra óptica que tiene un primer extremo localizado de esta manera para dirigir, en uso, dicho objeto, y un segundo extremo; un cuerpo de soporte para soportar dicha fibra óptica, teniendo el cuerpo de soporte una primera y una segunda superficie, y siendo dicha segunda superficie una superficie plana; un sensor CCD que tiene una superficie fotosensible y una unidad de control electrónico conectada al sensor CCD; estando caracterizado el dispositivo porque dicho segundo extremo de la fibra óptica está conectado directamente a dicha superficie fotosensible del sensor CCD; una porción de dicha segunda superficie que se define por dicho segundo extremo de la fibra óptica, y estando paralela dicha segunda superficie plana a, y en contacto directo con, dicha superficie fotosensible.

Una forma de realización no limitativa de la presente invención se describirá por medio de ejemplos con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de una forma de realización preferida del dispositivo de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una vista lateral parcialmente en sección, esquemática de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista delantera esquemática de escala más grande de un detalle del dispositivo de la figura 1.

La figura 4 muestra vistas en perspectiva, con partes retiradas para claridad, de dos variaciones del dispositivo de la figura 1.

La figura 5 muestra una vista en perspectiva de un aplicación del ejemplo del dispositivo de la figura 1.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva de una aplicación del ejemplo adicional del dispositivo de la figura 1.

El número 1 en las figuras 1 y 2 indica, como un conjunto, un dispositivo de detección de presencia óptica que comprende un cuerpo de soporte 2 substancialmente en forma de paralelepípedo que tiene dos superficies planas paralelas 3 y 4; un número de fibras ópticas 5 llevadas por el cuerpo de soporte 2 y que tienen cada una un extremo 6 y un extremo 7; un sensor CCD 8 conectado al cuerpo de soporte 2 y que tiene una superficie fotosensible plana 9; y una unidad de control electrónica 10 conectada al sensor CCD 8 y que se comunica con una unidad de supervisión externa 11 -normalmente un ordenador- sobre un cable 11a.

Como se muestra más claramente en la figura 2, los extremos 6 y 7 de las fibras ópticas 5 son substancialmente planos y definen, respectivamente, una porción de superficie 3 y una porción de superficie 4 de un cuerpo de soporte 2; y la superficie 4 del cuerpo de soporte 2 está paralelo a, y en contacto directo con, la superficie fotosensible 9 del sensor CCD 8, de manera que el extremo 7 de cada fibra óptica 5 se conecta directamente al sensor CCD 8.

Como se muestra en la figura 3, la superficie fotosensible 9 del sensor CCD 8 comprende una rejilla 12 de puntos de imagen 13, y el extremo 7 de cada fibra óptica 5 contacta directamente un grupo respectivo 14 de puntos de imagen 13.

El funcionamiento del dispositivo 1 se describirá, por motivo de simplicidad, con referencia a una fibra óptica 5 para detectar ópticamente la presencia, en una estación de control 15, de un objeto 16 guiado por un dispositivo de transporte 17 a lo largo de una trayectoria P que se extiende a través de la estación 15.

En la estación de control 15, el extremo 6 de la fibra óptica 5 es localizado para dirigir el objeto 16 que se desplaza a través de la estación 15.

En uso real, la fibra óptica 5 se transmite al extremo 7, y por lo tanto directamente a los puntos de imagen 13 en el grupo respectivo 14, chocando la luz sobre el extremo 6; y la unidad de control 10 lee el valor del brillo captado por los puntos de imagen 13 en el grupo 14, y determina, sobre la base de dicho valor de brillo, si el extremo 6 de la fibra óptica 5 está o no dirigiéndose a un objeto 16. Más específicamente, si no se dirige a un objeto 16, el extremo 6 recibe una cantidad de luz bastante grande, de manera que el valor de brillo captado por los puntos de imagen respectivos 13 está por encima de un primer valor umbral. Por el contrario, si está dirigido, y por lo tanto protegido por un objeto 16, el extremo 6 recibe una cantidad bastante pequeña de luz, de manera que el valor de brillo captado por los puntos de imagen respectivos 13 está por debajo de un segundo valor umbral.

En una forma de realización alternativa, la unidad de control 10 puede utilizar un umbral para determinar la presencia o ausencia de un objeto 16 opuesto al extremo 6 de la fibra óptica 5.

Todavía en otra forma de realización adicional, la unidad 10 puede leer el brillo captado por una sola porción 18 de puntos de imagen 13 en el grupo 14 - típicamente la porción central, como se muestra en la figura 3. La no lectura de los puntos de imagen exteriores 13 se ocupa de eliminar cualquiera de los errores provocados por el posicionamiento incorrecto de las fibras ópticas 5 con respecto a la superficie fotosensible 9, en cuyo caso, los puntos de imagen exteriores 13 pueden no conectarse correctamente al extremo 7 de fibra óptica 5.

Como se muestra en las figuras 1 y 4a, el dispositivo 1 puede comprender un número de fibras ópticas 5 con extremos respectivos 6 dispuestos en la estación de control 15 en una configuración geométrica dada. Esta forma de realización se ocupa de detectar simultáneamente la presencia de un número de objetos 16 que se desplazan en un grupo dispuesto en dicha configuración geométrica, por cada objeto 16 que está colocado, en uso, dirigiendo el extremo 6 de una fibra óptica 5.

En una forma de realización adicional mostrada en la figura 4b, el dispositivo de detección 1 comprende un número de estaciones de control sucesivas 15 localizadas a lo largo de la trayectoria P del objeto 16 (o grupo de objetos 16); y el extremo 6 de una fibra óptica 5 es localizado así en cada estación de control 15 para dirigir el objeto 16 que se desplaza a través de la estación de control 15. Esta forma de realización es utilizada normalmente para determinar el desplazamiento del objeto 16 a lo largo de la trayectoria P.

En las formas de realización adicionales mostradas en las figuras 4a y 4b, el cuerpo de soporte 2 puede dividirse dentro de un cuerpo 2a que tiene la superficie 3 definida parcialmente por los extremos 6 de las fibras ópticas 5, y un cuerpo 2b se separa del cuerpo 2a y que tiene la superficie 4 definida parcialmente por los extremos 7 de las fibras ópticas 5 y se conecta a la superficie fotosensible 9 del sensor CCD 8. La distancia entre los cuerpos 2a y 2b se limita únicamente por la capacidad de transmisión de luz de fibras ópticas 5. En todavía una forma de realización adicional (no mostrada), los extremos 6 de las fibras ópticas 5 son llevados por un miembro de cuerpos independientes respectivos 2a.

En todavía una forma de realización adicional (no mostrada), cada fibra óptica 5 comprende un haz de fibras ópticas elementales.

Como se indica, el dispositivo 1 como se describe puede utilizarse para favorecer en la industria del envasado de cigarrillos, y en particular para detectar la presencia de cigarrillos 19.

La figura 5 muestra un número de cigarrillos 19 dispuesto, de una manera conocida no mostrada, en un grupo ordenado 20, que se alimenta a lo largo de la trayectoria P por un transportador conocido 21 que se extiende a través de la estación 15, donde el cuerpo de soporte 2 está colocado con la superficie 3 paralela a la trayectoria P; y la superficie 3 está definida parcialmente por los extremos 6 de un grupo de fibras ópticas 5 dispuesto en la misma configuración geométrica como cigarrillos 19 en el grupo 20.

Como un grupo 20 que se desplaza a lo largo de la trayectoria P alcanza la estación de control 15, la unidad de supervisión 11, a través del cable 11a, interroga la unidad 10, que, después de determinar el umbral de brillo de cada grupo 14 de puntos de imagen 13, suministra la unidad de supervisión 11 con una respuesta que indica la presencia o ausencia de cada cigarrillo 19 asociado con una fibra óptica respectiva 5.

Como se muestra en la figura 6, además de detectar los grupos 20 de cigarrillos 19, el dispositivo de detección 1 puede utilizarse también para favorecer la detección de la presencia de cigarrillos 19 dentro de los canales 22 de una tolva de cigarrillos 23.

La figura 6 muestra una masa 24 de cigarrillos 19, que se alimentan por gravedad a lo largo de una trayectoria P definida por los canales 22, y a lo largo de los cuales se localiza una estación de control 15 de un dispositivo de detección 1 del tipo descrito anteriormente.

A través del cable 11a, la unidad de supervisión 11 se ocupa de interrogar cíclicamente la unidad 10, que, después de determinar el umbral de brillo de cada grupo 14 de puntos de imagen 13, suministre la unidad 11 con una respuesta que indica la presencia o ausencia de cada cigarrillo 19 asociado con una fibra óptica respectiva 5.

El cable 11a entre las unidades 10 y 11 es preferentemente un cable en serie que funciona de acuerdo con un protocolo IBM 2848 estándar.

Claims (6)

1. Un dispositivo para detectar ópticamente la presencia de al menos un objeto, en particular un cigarrillo, comprendiendo el dispositivo al menos una fibra óptica (5) que tiene un primer extremo (6) localizado de esta manera para dirigir, en uso, dicho objeto (16), y un segundo extremo (7); un cuerpo de soporte (2) para soportar dicha fibra óptica (5), teniendo el cuerpo de soporte (2) una primera y una segunda superficie (3, 4), y dicha segunda superficie (4) que es una superficie plana; un sensor CCD (8) que tiene una superficie fotosensible (9); y una unidad de control electrónica (10) conectada al sensor CCD (8); estando caracterizado el dispositivo (1) porque dicho segundo extremo (7) de la fibra óptica (5) se conecta directamente a dicha superficie fotosensible (9) del sensor CCD (8); una porción de dicha segunda superficie (4) que está definida por dicho segundo extremo (7) de la fibra óptica (5), y dicha segunda superficie plana (4) que está paralela a, y en contacto directo con, dicha superficie fotosensible (9).

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha primera superficie (3) es una superficie plana que tiene una porción definida por dicho primer extremo (6) de la fibra óptica (5).

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, donde dicho cuerpo de soporte (2) comprende un primer cuerpo (2a) que tiene dicha primera superficie (3) y un segundo cuerpo (2b) separado de dicho primer cuerpo (2a) y que tiene dicha segunda superficie (4).

4. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende medios de guía (17) para guiar dicho objeto (16) a lo largo de una trayectoria (P); y una estación de control (15) localizada a lo largo de dicha trayectoria (P); estando localizado dicho primer extremo (6) de la fibra óptica (5) en la estación de control (15).

5. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende al menos dos fibras ópticas (5), medios de guía (17) para guiar dicho objeto (16) a lo largo de una trayectoria (P), y al menos dos estaciones de control (15) localizadas a lo largo de dicha trayectoria (P); estando asociada dicha estación de control (15) con un primer extremo (6) de una respectiva de dichas dos fibras ópticas (5).

6. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un número de dichas fibras ópticas (5), cuyos primeros extremos (6) están dispuestos en un primer grupo en una configuración geométrica dada para detectar un segundo grupo (20) de objetos (19) dispuestos en dicha configuración geométrica.