ES2234739T3 - Dispositivo para la inspeccion del filo de cuchillas de afeitar. - Google Patents
Dispositivo para la inspeccion del filo de cuchillas de afeitar.Info
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Abstract
Un aparato (24) para controlar continuamente el borde afilado (21) de una banda (14) de un material de cuchillas, en el que el citado aparato (24) comprende unos medios de guía (69) dispuesto para guiar la banda (14) del material de cuchillas que pasa a través del aparato, que se caracteriza por un primer sistema de láser y por un segundo sistema de láser, en el que el citado segundo sistema de láser se encuentra en proximidad cercana al citado primer sistema de láser, por lo que el primer sistema de láser comprende un primer detector (40a) de láser que incluye un primer proyector (70) dispuesto para proyectar un primer haz de láser al borde (21) en una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la banda (14) y perpendicular al borde (21) y un primer detector de perfil (72) dispuesto para detectar una porción del primer haz de láser que pasa sobre el borde (21) y dispuesto para generar una primera señal que representa la porción detectada del primer haz de láser; y el segundo sistema de láser comprende un segundo detector (40b) de láser, incluyendo un segundo proyector (70) dispuesto para proyectar un segundo haz de láser al borde (21) en una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la banda (14), y perpendicular al borde de corte (21) y un segundo detector de perfil (72) para detectar una porción del segundo haz de láser que pasa sobre el borde (21) y para generar una segunda señal que representa la porción detectada del segundo haz de láser, en el que el primer proyector (70) de láser y el segundo proyector (70¿) de láser se encuentran dispuestos a lados opuestos de la banda (14).
Description
Dispositivo para la inspección del filo de
cuchillas de afeitar.
Esta invención se refiere a la inspección de
filos o bordes de cuchillas de afeitar.
Los bordes afilados de cuchillas de afeitar, por
ejemplo, son inspeccionados típicamente después de que las cuchillas
hayan sido cortadas de una banda de acero que ha pasado a través de
una máquina de afilar. Un operador transfiere las cuchillas de
afeitar a unos husillos para formar un bloque de cuchillas, estando
todos los bordes afilados de las cuchillas orientados en la misma
dirección. Los defectos se detectan soportando el bloque de
cuchillas con los bordes afilados con diferentes ángulos respecto a
una fuente de luz y buscando reflexiones dispersas de luz que
indican cuchillas dañadas.
Para retirar una cuchilla defectuosa del bloque
de cuchillas, el operador transfiere una sección de cuchillas buenas
desde el bloque a otro conjunto de husillos y retira y elimina
varias cuchillas del bloque en posición próxima a la reflexión. A
continuación, el operador devuelve las cuchillas buenas a los
husillos originales y realiza de nuevo la comprobación de
defectos.
El documento de patente U.S. 5 414 168 describe
un escáner con campos de cámara entrelazados y haces de luz láser
paralelos. El escáner óptico se utiliza para determinar la
configuración de troncos. Los documentos
EP-A-0 100 446 y
US-A-4 583 854 describen sistemas
automáticos electrónicos de generación de imágenes y de inspección
de alta resolución, para la inspección de inserciones de metal duro
para operaciones de mecanización. El documento de patente
US-A-182 457 se refiere a un
dispositivo para vigilar un hilo. El dispositivo comprende dos
cabezales sensores, teniendo cada uno de ellos un transmisor y un
receptor.
De acuerdo con lo indicado, la presente invención
proporciona un aparato de inspección para controlar continuamente el
borde afilado de una banda de material de cuchillas. El aparato
comprende un primer sistema de láser que tiene un primer proyector
para proyectar un primer haz de láser al borde de corte de la banda
en una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la
banda y perpendicular al borde de corte y un primer detector de
perfil para detectar una porción del primer haz de láser que pasa
sobre el borde de corte y para generar una primera señal que
representa la porción detectada del primer haz de láser. Otro
detector puede recibir luz reflejada del borde para detectar daños
del borde. El aparato de inspección comprende, además, un segundo
sistema de láser, en proximidad cercana al primer sistema de láser,
que incluye un segundo proyector, para proyectar un segundo haz de
láser al borde cortante de la banda en una dirección perpendicular a
la dirección del movimiento de la banda y perpendicular al borde de
corte, y un segundo detector de perfil para detectar una porción del
segundo haz de láser que pasa sobre el borde cortante y para generar
una segunda señal que representa la porción detectada del segundo
haz de láser. El primer proyector de láser y el segundo proyector de
láser se sitúan en lados opuestos de la banda. Un circuito de
normalización puede recibir las señales primera y segunda de los
detectores de perfiles primero y segundo. Se pueden filtrar los
artefactos asociados al movimiento del borde de corte. Se puede
generar y procesar una señal de discontinuidad del borde para
detectar defectos en el borde de corte. Y se puede generar una señal
de defecto en respuesta a los defectos detectados. El circuito de
detección de defectos puede detectar defectos al detectar los picos
correspondientes de polaridad opuesta en un intervalo de tiempo
predeterminado en la señal de discontinuidad del borde. El intervalo
de tiempo predeterminado puede depender de la velocidad con la cual
se está moviendo la banda y la distancia entre los haces de láser
primero y segundo.
La invención puede incluir una o más de las
siguientes ventajas. Los defectos del borde pueden ser detectados
rápida y fiablemente y las piezas defectuosas pueden ser rechazadas.
El operador puede observar imágenes de los defectos y del borde y
visualizar información estadística respecto a los defectos.
Otras ventajas y características resultarán
evidentes de la descripción que sigue y de las reivindicaciones.
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una
línea de fabricación de cuchillas;
La figura 2A muestra un diagrama de bloques de un
sistema de inspección;
La figura 2B muestra un sistema de cámaras;
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de
un sistema de inspección;
La figura 4 muestra una vista en sección
transversal de un guiador magnético;
La figura 5 muestra un detector de láser;
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de
un detector de borde o filo que incluye dos detectores de láser;
La figura 7 muestra una representación gráfica de
las señales de perfil de borde generadas por los detectores de
láser;
Las figuras 8A, 8B, y 8C muestran
representaciones gráficas de las señales de perfil de borde creadas
por un defecto;
La figura 9 muestra un diagrama de bloques de los
controles de los elementos de detección y rechazo de un sistema de
inspección;
La figura 10 muestra un esquema de flujo que
representa la operación de un circuito analógico (PCB), un ordenador
de placa única SBC1, 2 o 6 y un ordenador de placa única de
temporización de imágenes;
La figura 11 muestra un esquema de flujos que
representa la detección de un defecto real en un ordenador de placa
única;
La figura 12 muestra un esquema de flujos que
representa el funcionamiento de un circuito analógico que detecta
daños de borde y un ordenador de placa única;
La figura 13 muestra un esquema de flujos que
representa el funcionamiento de un ordenador de placa única que
analiza daños de borde;
La figura 14 muestra un esquema de flujos que
representa el funcionamiento de un ordenador de placa única de
temporización de imágenes;
La figura 15 muestra una pantalla de imagen de
rechazo;
La figura 16 muestra un gráfico de análisis de
tendencia de anchura de cuchillas;
La figura 17 muestra una pantalla de control de
imágenes.
Haciendo referencia a la figura 1, una línea de
fabricación 10 produce cuchillas haciendo pasar una banda continua
de acero 14 de una bobina de suministro 11 a través de un afilador
12 que rectifica y pule la banda 14. Antes de ser cortada en
cuchillas individuales por medio de un cortador 22, la banda es
examinada en un inspector 24.
El inspector 24 detecta defectos del borde en el
borde afilado de la banda. Dependiendo de la sensibilidad del
inspector, se pueden detectar diferentes tipos de defectos del
borde. Entre los defectos detectados se encuentran aquellos que
interrumpen (producen separaciones) el borde continuo afilado de la
banda de acero que pasa a través del inspector.
El inspector 24 envía información de defectos a
un controlador lógico programable (programmable logic controller:
PLC) 28, un sistema de visualización 46 y un rechazador 26. El PLC
28 controla dinámicamente el funcionamiento del rechazador 26. Con
la información proporcionada por el inspector 24 y por los otros
equipos de la línea 10, el PLC 28 hace que el rechazador 26 rechace
las cuchillas defectuosas 30 y proporcione cuchillas libres de
defectos 32 como un producto terminado de la línea 10.
El PLC 28 también mantiene recuentos del número
de cuchillas buenas producidas y del número de cuchillas defectuosas
rechazadas. Los recuentos pueden ser utilizados por el PLC para
detectar cuándo se alcanzan los umbrales límites del proceso y parar
la máquina debido a un número excesivo de productos defectuosos. Por
otra parte, si no se detectan cuchillas defectuosas en una gran
cantidad de producto bueno, el sistema de detección puede haber
dejado de funcionar. El PLC detendrá la máquina para realizar una
prueba de seguridad en el detector.
Haciendo referencia a la figura 2A, el inspector
24 incluye detectores de láser 40, los cuales controlan
continuamente el borde de la banda 14 y envían señales 41 a un
circuito electrónico analógico 42 de alta velocidad. El circuito
electrónico analógico 42 procesa las señales recibidas 41 para
detectar defectos en el borde y envía señales de defecto
digitalizadas 43 a los microprocesadores digitales de tiempo real
44. Los microprocesadores 44 utilizan las señales digitalizadas 43
para determinar si se han detectado defectos reales o barridos de la
banda 14 (es decir, ruido o movimiento), y los microprocesadores 44
envían señales detectadas 45 de defectos reales al PLC 28 y señales
detectadas 47 de defectos reales al sistema de visualización 46. A
continuación, el PLC 28 hace que el rechazador 26 rechace las
cuchillas defectuosas.
El sistema de visualización 46 controla un
sistema de cámaras 48, a través del cual la banda 14 pasa aguas
abajo de los detectores de láser 40. Como se puede apreciar en la
figura 2B, dos cámaras 62, 64 en el sistema de cámaras 48 toman
imágenes de ambos lados de una banda de cuchillas 14, utilizando un
iluminador estroboscópico 65 de fibras ópticas. El sistema de
visualización 46 genera imágenes digitalizadas de las imágenes
tomadas por el sistema de cámaras 48, añade fecha y hora a las
imágenes y las hace disponibles para la visualización en una
interfaz de operador 56 o para almacenamiento en un sistema de
almacenamiento 58.
El sistema de visualización 46 y el sistema de
almacenamiento 58 pueden estar conectados a una red a nivel de
factoría y a una o más interfaces de operador 56, lo cual
proporciona acceso a imágenes e información de la banda 14 a los
operarios en la factoría.
Si los microprocesadores 44 indican que un
defecto real se ha detectado en la banda 14, el sistema de
visualización 46 determina, en base a la velocidad actual de la
banda, el tiempo de llegada aguas abajo del defecto a una cámara en
particular del sistema de cámaras 48 y dirige esa cámara para que
tome una imagen del defecto.
Una imagen de un defecto tomada en la banda de
cuchillas antes de que la cuchilla haya sido rechazada puede ser más
fiable que una imagen de la cuchilla rechazada, debido a que la
cuchilla rechazada puede ser dañada adicionalmente en el proceso de
ser rechazada.
Debido a que el sistema de cámaras 48 solamente
funciona con velocidades próximas a las del vídeo, la frecuencia con
la que se pueden capturar imágenes está limitada. Solamente puede
ser capturada una imagen cada 50 milisegundos. Por lo tanto, los
defectos múltiples detectados con distancias cortas entre sí, no
serán visualizados. Como se explicará más adelante, el sistema de
visualización incorpora un sistema de prioridad de defectos para
capturar imágenes del tipo mayor de defectos detectados. Además,
debido a que el campo de visión de cada imagen solamente muestra
0,178 cm a lo largo del borde de la cuchilla (justamente más ancho
que un microscopio típico de 100x), la extensión completa de
cualquier sección dañada puede no ser visible.
El sistema de visualización 46 puede dirigir el
sistema de cámaras 48 para que tome imágenes con unos intervalos
predeterminados, incluso cuando no están siendo detectados defectos.
La información se puede hacer disponible para visualizarse en una
interfaz de operador 56 o para almacenamiento en el sistema de
almacenamiento 58.
El sistema de visualización 46 también controla
un micrómetro 50 de láser comercial (figura 3) que mide la anchura
completa de la cuchilla de la banda 14 y se puede dirigir para que
tome mediciones periódicamente. El sistema de visualización 46
analiza estas mediciones y genera gráficos de tendencias de proceso.
A continuación, el sistema 46 hace que los gráficos de tendencias de
proceso y otra información queden disponibles para ser visualizados
en la interfaz de operador 56 y para el almacenamiento en el sistema
de almacenamiento 58 y en la red de la factoría.
Haciendo referencia a la figura 3, el inspector
24 incluye el bastidor 60 del detector dentro del cual se encuentran
montados los detectores de láser 40. La banda 14 pasa a través del
bastidor 60 del detector y, de esta manera, pasa por los detectores
de láser 40 antes de pasar a través del sistema de cámaras 48. El
sistema de cámaras 48 incluye la cámara y lentes 62, la cámara y
lentes 64 y la fuente de luz 65. La fuente de luz 65 puede ser un
iluminador óptico de fibras acoplado a una luz estroboscópica. A
continuación, la banda 14 pasa a través del micrómetro de láser
50.
Mientras la banda de acero 14 pasa a través del
inspector 24, se desplaza en un guiador magnético 69 (figura 4)
referenciado contra el borde inferior y un lado de la banda. Tres
mesetas de fondo 54a, 54b, 54c están repartidas sobre el trayecto a
lo largo del inspector 24 (aproximadamente 35 cm). 54a se encuentra
al principio del inspector 24, 54b está cerca de las cámaras, y 54c
está al final del inspector 24. Entre las superficies, el guiador
magnético se encuentra libre para permitir el barrido de la banda.
El inspector está montado a mitad de distancia entre las mesetas
para asegurar el movimiento vertical uniforme de la banda.
Como se puede apreciar en la figura 5, un
detector de láser 40a incluye un único proyector 70 de láser de
diodo colimado comercial y una lente cilíndrica 71 para enfocar el
haz de láser en una línea dirigida al borde superior 21 de la banda
14, la cual se muestra desplazándose en la figura 5. El detector 72
de perfil de borde recibe la luz que pasa sobre el borde 21 y el
detector 76 de daño del borde recibe la luz reflejada del borde 21 y
recogida por la lente 74. El detector 76 de daño del borde se
encuentra situado en el lado opuesto de una línea vertical por
encima del borde 21 para impedir la entrada de luz de láser
difundida por el lado iluminado de la banda 14.
Un segundo detector de láser 40b, mostrado en la
figura 6, es similar al detector 40a e incluye un proyector de láser
70', una lente cilíndrica 71', un detector 72' de perfil de borde,
una lente 74' y un detector 76' de daño del borde. Sin embargo, los
elementos del detector de láser 40b pueden estar situados opuestos a
los elementos del detector de láser 40a. De esta manera, se puede
detectar la luz de daño del borde reflejada en cualquier dirección
del borde 21. Los detectores 72 y 72' de perfil de borde se utilizan
conjuntamente para detectar defectos. Los detectores 76, 76' de daño
del borde y sus lentes respectivas 74, 74' también se utilizan para
detectar defectos independientemente. Los dos detectores 40a, 40b
forman un conjunto paralelo de detectores de láser separados por una
pequeña distancia conocida, D, de 0,5 cm en este ejemplo. La
distancia D es lo suficientemente pequeña para permitir que los dos
detectores experimenten el mismo barrido de banda de cuchilla
perpendicularmente a la dirección del movimiento de la máquina y es
lo suficientemente grande para que sea mayor que la longitud de
muchos defectos que interrumpen el borde.
Cada uno de los detectores 72, 72' de perfil de
borde genera una señal de perfil analógica continua. A continuación,
las señales de perfil de los detectores son acopladas en AC, pueden
ser filtradas y son substraídas para proporcionar una señal de
perfil de borde normalizada. La señal de perfil de borde normalizada
es procesada digitalmente para discriminar defectos reales de las
condiciones de proceso, incluyendo el barrido de las cuchillas (es
decir, ruido o movimiento de la banda).
El borde 21, el guiador magnético 69 y los
proyectores de láser 70, 70' y los detectores 72, 72' están
alineados para utilizar la porción central del haz de láser
colimado, en donde el perfil de Gauss del haz es relativamente
plano. Esto proporciona un cambio lineal razonable de la luz con el
desplazamiento del borde, como se muestra en la figura 7. Debido a
que los proyectores de diodo de láser emiten haces colimados
elípticos, la región lineal en la dirección del eje largo de la
elipse es razonablemente grande en comparación con el tamaño del
borde afilado de la banda de cuchillas. El intervalo lineal
utilizable de aproximadamente 0,76 mm (3,65 a 4,41) que se muestra
en la figura 7 es suficiente para acomodar el movimiento del borde
debido a las variaciones normales del producto y a la estabilidad de
fijación en el guiador magnético.
La señal substraída de los detectores 72, 72' de
perfil de borde anterior y posterior elimina la mayor parte de las
vibraciones en la banda 14, debido a que los detectores 40a, 40b
están cercanos entre sí (aproximadamente 0,5 cm de separación), y
observan el mismo movimiento de la banda. De manera similar, las
variaciones típicas del producto en el borde 21 se producen
lentamente (con una longitud de onda espacial más larga) en relación
con la separación de los detectores y no se substraen de la señal
combinada. Sin embargo, las discontinuidades de borde pasan
secuencialmente por ambos detectores y aparecen en la señal
sustraída. Las figuras 8A y 8B enseñan respectivamente una muestra
de la traza de señal de una señal de perfil de borde, habiendo una
discontinuidad 80 de borde que pasa por el detector 72 de perfil de
borde anterior y pasando la misma discontinuidad 80 de borde por el
detector 72' de perfil de borde posterior.
La figura 8C exagera la apariencia característica
de la firma de una discontinuidad normalizada. Dos características,
81, 82 son generadas en la señal normalizada, una positiva 81, y la
otra negativa 82. Estos picos son detectados con umbrales de ventana
+W y -W en la señal. El tamaño de W puede establecerse
apropiadamente para diferentes tipos de defectos. Las vibraciones de
banda o variaciones de borde excesivas pueden exceder los umbrales
de señal del inspector pero no presentarán los picos invertidos
característicos 81, 82. Puesto que la velocidad de la banda, así
como la separación del detector, son conocidas, cualquier pico
detectado debe tener un pico correspondiente de polaridad opuesta en
una cierta ventana de tiempo para que sea un defecto de borde.
Una discriminación de defectos adicional de la
vibración del borde y de las variaciones se obtiene con un filtrado
de dominio de tiempo de la señal antes de la normalización. Esto
reduce cualquier componente de señal aleatoria en el exterior de los
pasos de banda del filtro que no aparezca simultáneamente en ambos
detectores, y también impide que se generen aberraciones de alta
frecuencia si las señales se substraen de otra manera. Para la
presente aplicación, se utilizan umbrales de ventana de 0,152 mm en
la señal normalizada sin filtrado, umbrales de 0,003 mm en la señal
con una respuesta de frecuencia superior a 400 hz y 0,007 mm en la
señal con respuesta de frecuencia superior a 1 Khz.
Como se muestra en la figura 9, el circuito
electrónico analógico 42 incluye cuatro canales, detectando cada uno
de ellos una clase particular de defecto. Los cuatro canales reciben
señales continuamente de los detectores de láser 40. Algunos
defectos pueden ser detectados utilizando ambos detectores 72, 72'
de perfil de filo anterior y posterior. Como consecuencia, el
circuito detector 98 y el circuito detector 102 reciben señales 90,
90' de los detectores de perfil de filo anterior y posterior. Otros
defectos pueden ser detectados basándose en el detector 76 de daño
del filo anterior o en el detector 76' de daño del filo posterior.
Como resultado, el circuito detector 104 recibe señales 94, 96 de
los detectores 76, 76' de daño del borde, respectivamente.
Los microprocesadores digitales 44 de tiempo real
del inspector 24 (figura 2A) incluyen cuatro ordenadores de placa
única (Single Board Computer : SBC), SBC1 112, SBC2 116, SBC3 122, y
SBC6 117 que reciben señales de defecto de los canales detectores
analógicos y determinan si los defectos detectados son defectos
reales determinando si se han cumplido los criterios de defectos. El
canal detector 98 envía señales 108 y 110 indicando una clase de
defectos al SBC1. El canal detector 102 envía señales 114 y 116,
indicando una segunda clase de defectos, al SBC6. El canal detector
103 envía señales 97 y 99 indicando una tercera clase de defectos a
SBC2. De manera similar, el canal detector 104 envía la señal 118,
indicando una cuarta clase de defectos y la señal 120, indicando
una quinta clase de defectos, a SBC3.
Cuando SBC1 determina que existe un defecto,
envía las señales de defecto 124, 125 y/o señales de defecto 126,
127 al temporizador de imágenes SBC4 130 y al PLC 28,
respectivamente. Cuando SBC2 determina que existe un defecto, envía
señales de defecto 128, 129 al temporizador de imágenes SBC4 130 y
al PLC 28, respectivamente. Cuando SBC3 determina que existe un
defecto, envía señales de defecto 131, 133 al temporizador de
imágenes SBC4 130 y al PLC 28, respectivamente. Cuando SBC6
determina que existe un defecto, envía señales de defecto 132, 134
al temporizador de imágenes SBC4 130 y al PLC 28, respectivamente.
El sistema de visualización 46 incluye el temporizador de imágenes
SBC4 130. Determina cuando las porciones defectuosas de la banda 14
alcanzan el sistema de cámaras 48 y hace que, consecuentemente, el
sistema de cámaras 48 tome imágenes. El PLC 28 hace que el
rechazador 26 rechace las cuchillas defectuosas.
Un fotodetector 202 comercial de haces pasantes
está montado en el rechazador, detectando que las cuchillas hayan
sido realmente expulsadas. Esta señal de seguridad está controlada
por SBC5 204, que también recibe las señales de rechazo originales.
SBC5 204 determina que todos los defectos fueron realmente
rechazados, y proporciona señales al PLC para que detenga la máquina
si no fueron rechazados.
El esquema de flujo de la figura 10 muestra el
funcionamiento de cada uno de los circuitos detectores de defectos
grandes, medianos y pequeños. La señal 90 de perfil de borde
anterior es generada por el detector de perfil de borde anterior y
pasa a un amplificador de ganancia 144. A continuación, las señales
son filtradas en dominio de tiempo 145 para los circuitos de
defectos medianos y pequeños; el circuito de defectos grandes no
filtra, el circuito de defectos medianos permite que pasen señales
por encima de 400 hz y el circuito de defectos pequeños permite que
pasen señales superiores a 1 Khz. A continuación, las señales se
acoplan en AC, 150, para eliminar cualquier compensación de nivel de
DC. El detector de perfil de borde posterior y la señal 72' sigue
trayectos idénticos para los circuitos de defectos grandes, medios y
pequeños. A continuación, las señales de perfil de borde anterior y
posterior son restadas, 151, para producir la señal normalizada 153
para cada uno de los circuitos de defectos grandes, medianos y
pequeños.
A continuación, la señal normalizada es comparada
159, 161 con los umbrales de detección de ventana superior e
inferior 155, 157 para cada uno de los circuitos de defectos
grandes, medianos y pequeños. Cuando la señal normalizada supera de
manera positiva el umbral superior, la salida 170 al SBC 163 se
activa durante la duración de la condición. Cuando la señal
normalizada supera negativamente el umbral inferior, se activa otra
salida 172 al SBC durante la duración de la condición. Los umbrales
de detección superior e inferior se establecen en 0,152 mm
(equivalente en voltaje) para el circuito de defectos grandes, 0,02
mm para el circuito de defectos medios y 0,007 mm para el circuito
de defectos pequeños. El SBC1 recibe la señal resultante del
circuito de defectos grandes, el SBC6 recibe la señal resultante del
circuito de defecto mediano y el SBC2 recibe la señal del circuito
de defectos pequeños.
Como se ha descrito más arriba, los ordenadores
de placa única determinan si las señales de defecto representan
defectos reales al determinar si se cumplen ciertos criterios de
defectos. Cada uno de los ordenadores de placa única recibe una
entrada de la velocidad de la línea de la máquina de afilado, 165,
de un contador comercial. Puesto que el defecto pasará por los
detectores anterior y posterior con una diferencia de tiempos que
depende de la velocidad de la línea, cada defecto debe generar las
señales de defecto correspondientes a través de los comparadores de
umbral superior e inferior con una diferencia de tiempos
proporcional a la velocidad de la línea y a la separación del
detector, de 0,5 cm en este ejemplo. Si el defecto es un
desprendimiento del perfil de la banda de cuchilla, la luz que
alcanza los detectores 72, 72' de perfil de borde se incrementará y
en primer lugar generará una señal de umbral superior seguida por
una señal de umbral inferior correspondiente; de manera similar si
el defecto sobresale del filo de la banda de cuchillas, la luz que
alcanza los detectores de perfil de borde disminuirá, y en primer
lugar generará una señal de umbral inferior seguida por una señal de
umbral superior correspondiente. Cualquier señal de umbral que se
encuentre sola sin una señal de umbral opuesta siguiente en el
tiempo correspondiente no procede de un defecto, sino de un
movimiento o barrido aleatorio de la banda de cuchillas.
Haciendo referencia a la figura 11, las señales
de umbral superior e inferior 170, 172, generan interrupciones a
SBC1, SBC2 y SBC6 que ejecutan programas similares. Una interrupción
de señal de umbral superior hará que el programa compruebe, 174,
cualquier temporizador activado por la interrupción de señal de
umbral inferior 0,5 cm antes. Si se encuentra, se ha detectado un
defecto y el temporizador se desactivará, 176, y emitirá una señal
de rechazo 178 al PLC 28 y al temporizador de imágenes SBC4 130. La
temporización de 0,5 cm debe ser válida con algunas tolerancias para
generar una decisión de rechazo, siendo un nivel razonable el \pm
15%.
Si los temporizadores activados no igualan 0, 5
cm, \pm 15%, entonces el programa trata de iniciar, 180, un nuevo
temporizador de señal de umbral superior (cuatro de ellos se
encuentran disponibles en el programa de la realización). Si los
cuatro temporizadores están en uso, entonces las señales de umbral
deben estar llegando con un ritmo demasiado rápido y se produce como
salida una señal de rechazo 178. En otro caso, se inicia, 182, un
nuevo temporizador de distancia superior. El programa trabaja de
manera similar para las interrupciones de señal de umbral inferior.
SBC1, SBC2 y SBC6 también tienen interruptores de temporizador
interno 185 para comprobar la velocidad de la línea de afilado desde
el contador comercial. La velocidad se comprueba, 186, y se
actualiza varias veces, (por ejemplo, cuatro) por segundo y se
calculan nuevos límites de temporizador de distancias 187 para los
valores de 0,5 cm \pm15% en base a la velocidad de línea más
actual.
Cuando cualquier temporizador de distancia supera
a 0,5 cm \pm 15%, genera una interrupción de programa 188. A
continuación, el programa comprueba, 190, si la señal superior o
inferior que activa ese temporizador permanece continuamente activa
en la duración de 0,5 cm \pm 15%. Si este es el caso, fue
originado por un defecto mayor que la separación de detector de 0,5
cm en la línea de afilado, de manera que el borde anterior del
defecto ha pasado por ambos detectores antes de que el borde
posterior alcance el detector anterior. Por lo tanto, se genera,
192, una señal de rechazo. En otro caso, se desactiva, 194, ese
temporizador de distancias.
La figura 12 muestra el funcionamiento del
circuito detector de defectos de daño del borde. La señal 94 de daño
del borde anterior es generada por el detector de daño del borde
anterior y pasa a un amplificador de ganancia 212. A continuación,
la señal se acopla en AC 214 para eliminar cualquier compensación de
DC. A continuación, la señal se compara 215 con un umbral 216 de
daño del borde anterior y se activa una salida al SBC3 218 de daño
del borde durante la duración de la condición cuando excede al
umbral. La señal de daño de borde posterior sigue un trayecto
idéntico.
Haciendo referencia a la figura 13, las señales
118, 120 de daño del borde anterior y posterior que superan los
umbrales, generan interrupciones a SBC3 122. Estas señales hacen que
el programa inicie los temporizadores 230, 232 de daño del filo
anterior o posterior. Una interrupción periódica, 240, del
temporizador hace que el programa compruebe, 242, cada temporizador
de daño del borde para determinar si la señal de iniciación ha
permanecido activa durante el periodo rechazable. Si lo ha estado,
se produce una señal de salida 244 de rechazo. Si la señal de daño
del borde continua siendo impuesta, 243, entonces se produce como
salida la señal de rechazo de manera repetitiva. Sin embargo, si la
señal de daño del filo expiró antes de que se completase el periodo
rechazable 245, entonces ese temporizador de daño del borde se
desactiva, 246.
Como en los SBC1, 2 y 6 en la figura 11, este
programa también tiene una interrupción del temporizador interno
periódica para comprobar, 250, por medio del contador comercial, la
velocidad de la línea. Se obtiene la información de la velocidad,
251, y se utiliza para calcular, 252, un periodo rechazable
equivalente a la longitud de daño del filo rechazable 254. El SBC3
122 recibe la entrada de la longitud rechazable 254 de los
conmutadores seleccionables por el usuario (la longitud de daño del
filo continua mínima que se considera rechazable).
Si los SBC1, SBC2, SBC3 ó SBC6 determinan que se
ha detectado un defecto real, entonces los mismos efectúan la
evaluación de las señales al PLC28 para rechazar los filos
defectuosos, y al temporizador de imágenes SBC4 130. Haciendo
referencia a la figura 10 y a la figura 14, el SBC4 130 recibe las
señales de defecto detectado por medio de temporizadores de un
disparo (estando entre ellos 268) y de los enganches 272 (que se
encuentran entre ellos), y la notificación de la señal a través de
una puerta O 274. Puesto que puede ser activado más de un canal de
detección de defectos por cualquier defecto de banda de cuchilla en
particular, el SBC4 130 utiliza las presentaciones de señal
enganchada para elegir el tipo de defecto mayor para la
visualización de la imagen. Esto garantiza que el defecto mostrado
está clasificado con el tipo de rechazo adecuado.
Haciendo referencia a la figura 14, el SBC4 130
recibe la señal de interrupción de rechazo tratada en O, 290, y a
continuación interroga, 292, los tipos de rechazo y restablece las
señales enganchadas. Puesto que la imagen está limitada por las
frecuencias de vídeo, como se ha explicado con anterioridad, el
SBC4 determina, 294, si se produce un conflicto de temporización de
imagen con una imagen de defecto previamente en la cola. Si no
existe ningún conflicto, entonces se activa un temporizador de
imágenes 295 y el tipo de imagen (defecto grande, mediano, etc.) se
añade a la cola. Si existe un conflicto, el programa compara la
prioridad de tipo de imagen de defecto nuevo respecto a la imagen
previa 296, teniendo los defectos mayores la prioridad más elevada.
Si la nueva imagen es de una prioridad más alta, entonces se
desactiva el temporizador de imagen previa 297, y se inicia un nuevo
temporizador de imagen, 298, estando el nuevo tipo de imagen situado
en la cola. En caso contrario, si la nueva imagen es de prioridad
más baja, es ignorada, 300. Este proceso es similar a la lógica
utilizada para elegir el tipo de imagen de rechazo mayor de entre
las presentaciones de señal asegurada al SBC4 130.
Cuando el temporizador de imágenes alcanza la
distancia preseleccionada equivalente para situar el defecto
enfrente de las cámaras, genera una interrupción 302. A
continuación, el programa desactiva ese temporizador 304, comprueba,
306, el tipo de imagen en la cola y produce una salida, 308, de
información al sistema de visualización. A continuación, el sistema
de visualización 46 adquiere la imagen utilizando la iluminación
estroboscópica y la cámara apropiadas, almacena la imagen en la
memoria digital y etiqueta la imagen con información del tipo de
imagen, fecha y hora.
Como en los otros SBC, este programa también
tiene una interrupción periódica 310 del temporizador interno para
que el contador comercial compruebe la velocidad de la línea. Se
obtiene la información de la velocidad, 211, y se utiliza para
calcular, 312, el período de temporización de la imagen equivalente
a la distancia desde el rechazo del detector a la cámara. El SBC 4
también recibe una entrada 402 seleccionable por el usuario del
sistema de visualización para avanzar o retardar la temporización de
la imagen, con lo cual se desplaza el centrado del defecto en las
imágenes resultantes.
Una vez que se ha detectado un defecto, el PLC 28
localiza el defecto de la cuchilla en la banda inmediatamente
situada en el inspector 24. Como consecuencia, la cuchilla completa
se considera defectuosa. El PLC 28 sigue a la cuchilla hacia abajo
de la línea de afilado y a través del cortador utilizando impulsos
de cuchilla por cuchilla de un codificador comercial montado en la
línea de afilado. A continuación, la cuchilla defectuosa es
segregada por un dispositivo similar al que se utiliza para rechazar
cuchillas del cortador y almacenarlas. Un dispositivo fotoeléctrico
comercial de haces controla la presencia de las hojas rechazadas que
son segregadas por el rechazador. El SBC5 204 (figura 9) recibe las
señales de rechazo de los SBC1, SBC2, SBC3 y SBC6, así como la
presencia de cuchillas rechazadas del fotodetector de haces. El SBC5
sigue los rechazos a través de la línea de afilado y del cortador y
del rechazador utilizando impulsos de cuchilla por cuchilla del
codificador de la línea de afilado. El SBC5 actúa como un sistema a
prueba de fallos para el PLC y para el rechazador. En caso de que
las cuchillas defectuosas no hayan sido rechazadas con éxito, el
SBC5 mandará una señal al PLC para parar la máquina de afilado.
El sistema de visualización 46 puede ser un
sistema de ordenador personal que contenga una tarjeta de formación
de imágenes comercial, cámara de vídeo y lentes, y luz
estroboscópica. La visualización de la interfaz del operador se
realiza por medio de una pantalla táctil comercial VGA, estando el
monitor de vídeo unido al sistema de ordenador personal. El SBC4 130
dispara el sistema de visualización 46 para capturar una imagen
cuando el defecto detectado en la banda de cuchillas se ha
desplazado hacia abajo de la línea de afilado y se encuentra dentro
del campo de visión de la cámara, (0,18 mm de anchura en esta
realización). El movimiento de la banda se congela por medio del
impulso de luz estroboscópica para producir una imagen de defectos
clara, la cual se muestra en la pantalla de interfaz del operador.
Hasta cuarenta de las imágenes de los defectos más recientes se
pueden mantener en la memoria RAM en una placa de imágenes de 16
Mb.
Un ejemplo de la pantalla de imágenes de rechazo
de la interfaz del operador se muestra en la figura 15. Esta
pantalla se inicia con el botón 357 de "tipo conmutador"
dispuesto en NEWEST (MAS NUEVA), haciendo que la imagen de defecto
más reciente de cualquier tipo sea actualizada a la visualización de
la pantalla. El botón de "tipo conmutador" puede ser activado
para que realice un ciclo a través de las categorías de defectos
diferentes, tales como defectos de daño del borde grandes, medianos
o pequeños.
Una cola de las imágenes más recientes de cada
tipo de defecto se almacena en la memoria RAM. Esta cola de imágenes
de cada tipo de defecto se puede hacer avanzar usando los botones
previo 358 o siguiente 360, una vez que el botón 357 de tipo
conmutador se utiliza para seleccionar el tipo de defecto. La imagen
seleccionada se mantendrá en la pantalla hasta que se borre al final
de la cola de las imágenes más recientes de ese defecto. La
activación del actual botón 361, visualizará la imagen más reciente
del tipo seleccionado.
La activación de cuatro botones de imágenes 364
hace que el sistema de visualización 46 divida la pantalla de
visualización en cuatro cuadrantes y muestre una imagen de defecto
en cada cuadrante. La activación del botón de almacenamiento 366
hace que el sistema de visualización 46 inscriba la imagen mostrada
en el almacén permanente 58 (figura 2A) en el disco duro local o en
una red si el ordenador personal está conectado a una red.
También se puede mostrar una pantalla de
tendencias en el sistema de visualización, como se muestra en la
figura 16. La información representada de la anchura de cuchilla es
medida por el micrómetro de láser 50, que muestrea los datos de
anchura de cuchilla a una velocidad seleccionable. A continuación,
los datos se representan en el gráfico que se muestra y se dibujan
las líneas de tendencia para conectar los puntos de datos.
La anchura objetivo 392 se muestra en el gráfico
y puede tener un color diferente que la anchura de banda real 394, y
se puede colocar automáticamente una advertencia si la anchura de la
banda se acerca a límites predeterminados.
Una pantalla de control de imágenes también puede
ser presentada en el sistema de visualización, como se muestra en la
figura 17. Esta pantalla permite que se pueda ajustar la
temporización de adquisición de imágenes. Adquiriendo imágenes un
poco antes o un poco después en el tiempo, los defectos se pueden
mover a la izquierda o a la derecha en las imágenes mostradas.
Desplazando el momento de adquisición de la imagen, se puede
encontrar evidencia de las condiciones del proceso que están
produciendo los defectos (es decir, rayas, muescas, etc.). El botón
de control deslizante 402 se puede activar para que haga avanzar o
retardar la temporización de las figuras que llegan en un cuarto de
campo de incrementos de vista. El ajuste máximo es casi más o menos
dos campos de visión o más o menos 0,441 cm.
Claims (4)
1. Un aparato (24) para controlar continuamente
el borde afilado (21) de una banda (14) de un material de cuchillas,
en el que el citado aparato (24) comprende unos medios de guía (69)
dispuesto para guiar la banda (14) del material de cuchillas que
pasa a través del aparato, que se caracteriza por un primer
sistema de láser y por un segundo sistema de láser, en el que el
citado segundo sistema de láser se encuentra en proximidad cercana
al citado primer sistema de láser, por lo que el primer sistema de
láser comprende un primer detector (40a) de láser que incluye un
primer proyector (70) dispuesto para proyectar un primer haz de
láser al borde (21) en una dirección perpendicular a la dirección de
movimiento de la banda (14) y perpendicular al borde (21) y un
primer detector de perfil (72) dispuesto para detectar una porción
del primer haz de láser que pasa sobre el borde (21) y dispuesto
para generar una primera señal que representa la porción detectada
del primer haz de láser; y
el segundo sistema de láser comprende un segundo
detector (40b) de láser, incluyendo un segundo proyector (70)
dispuesto para proyectar un segundo haz de láser al borde (21) en
una dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la banda
(14), y perpendicular al borde de corte (21) y un segundo detector
de perfil (72) para detectar una porción del segundo haz de láser
que pasa sobre el borde (21) y para generar una segunda señal que
representa la porción detectada del segundo haz de láser, en el que
el primer proyector (70) de láser y el segundo proyector (70') de
láser se encuentran dispuestos a lados opuestos de la banda
(14).
2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
que se caracteriza porque el citado aparato comprende,
además, un circuito de normalización que recibe las señales primera
y segunda de los detectores de perfil (72) primero y segundo, filtra
substancialmente el movimiento del borde (21) y genera una señal de
discontinuidad del borde, y un circuito de detección de defectos que
recibe la señal de discontinuidad del borde, procesa la señal de
discontinuidad del borde para detectar defectos en el borde, y
genera una señal de defecto en respuesta a los defectos
detectados.
3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2,
que se caracteriza porque el circuito de detección de
defectos detecta defectos al detectar picos correspondientes de
polaridad opuesta en un período de tiempo predeterminado en la señal
de discontinuidad de borde.
4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 3,
que se caracteriza porque el período de tiempo predeterminado
depende de la velocidad a la cual se mueve la banda (14) y de la
distancia entre los detectores (40a) (40b) de láser primero y
segundo.
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