ES2241728T3 - Inspeccion de filos. - Google Patents
Inspeccion de filos.Info
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- ES2241728T3 ES2241728T3 ES01121482T ES01121482T ES2241728T3 ES 2241728 T3 ES2241728 T3 ES 2241728T3 ES 01121482 T ES01121482 T ES 01121482T ES 01121482 T ES01121482 T ES 01121482T ES 2241728 T3 ES2241728 T3 ES 2241728T3
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
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- G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
- G01N2021/8918—Metal
Abstract
Un inspector (24) para su utilización en la fabricación de cuchillas de afeitar, que se caracteriza porque el citado inspector (24) comprende detectores de láser (40) y circuitos electrónicos analógicos (42) que detectan defectos en el filo de una banda móvil de material de cuchillas de afeitar que se mueve a lo largo de un trayecto generando dichos detectores de láser (40) y dichos circuitos electrónicos analógicos (42) una señal de defecto cuando se detecta un defecto, un sistema de visualización (46) que comprende un ordenador, un sistema (48) de cámaras para generar imágenes de un filo (21) de la banda (14) móvil del material de cuchillas de afeitar, estando situado el citado sistema (48) de cámaras aguas abajo de los citados detectores de láser (40) a lo largo del citado trayecto a lo largo de la citada banda (14) móvil, estando controlado el citado sistema (48) de cámaras por ordenador, de manera que el citado sistema (48) de cámaras responda a la citada señal de defecto para tomar una imagen de la citada banda (14) en un momento predeterminado, posterior a la citada señal de defecto, de manera que se tome una imagen del citado defecto, una interfaz (56) de operador, acoplada al citado sistema (48) de cámaras, para mostrar imágenes de los citados defectos capturadas por el sistema (48) de cámaras, y un sistema de almacenamiento (58), acoplado al sistema (48) de cámaras y a la interfaz (56) de operador, para almacenar imágenes de los citados defectos capturadas por el sistema (48) de cámaras, pudiendo mostrar la interfaz (56) de operador las imágenes almacenadas de los citados defectos.
Description
Inspección de filos.
Esta invención se refiere a la inspección de
filos.
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 filos de las cuchillas orientados en la misma dirección.
Los defectos se detectan soportando el bloque de cuchillas con los
filos en ángulos diferentes 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 luego las cuchillas buenas a los
husillos originales y realiza de nuevo la comprobación de
defectos.
La patente norteamericana número 4.665.317 se
refiere a un sistema para detectar defectos en una banda móvil que
utiliza una cámara de vídeo para tomar continuamente imágenes de
partes de la superficie de la banda. Las señales analógicas formadas
de esta manera se convierten a forma numérica filtrada y explorada
para detectar defectos. Las imágenes típicas se almacenan en un
almacén de imágenes. La banda puede ser, por ejemplo, una banda de
cuchillas de afeitar tal como la que se muestra en la patente
norteamericana número 1.942.025.
De acuerdo con lo anterior, la presente invención
proporciona un inspector para su utilización en la fabricación de
cuchillas de afeitar, que se caracteriza porque el citado inspector
comprende detectores de láser y circuitos electrónicos analógicos
que detectan defectos en el filo de una banda móvil de un material
de cuchillas de afeitar que se mueve a lo largo de un trayecto y que
generan un señal de defecto cuando se detecta un defecto, un sistema
de visualización que comprende un ordenador, un sistema de cámaras
para generar imágenes de un filo de la banda móvil del material de
cuchillas de afeitar, estando situado el citado sistema de cámaras
aguas abajo de los citados detectores de láser a lo largo del citado
trayecto que sigue la citada banda móvil, estando controlado el
citado sistema de cámaras por el sistema de visualización, de manera
que el citado sistema de cámaras responda a la citada señal de
defecto para tomar una imagen de la citada banda en un momento
predeterminado, posterior a la citada señal de defecto, de manera
que se tome una imagen del citado defecto, una interfaz de operador,
acoplada al sistema de cámaras, para mostrar imágenes de los citados
defectos capturadas por el sistema de cámaras, y un sistema de
almacenamiento, acoplado al sistema de cámaras y a la interfaz de
operador, para almacenar imágenes de los citados defectos capturadas
por el sistema de cámaras, pudiendo mostrar la interfaz de operador
las imágenes almacenadas de los citados defectos.
También se describe un método que incluye el
tratamiento de un filo continuo de una banda de material que se está
moviendo en una dirección según la longitud de la banda. La
condición del filo continuo de la banda móvil se inspecciona después
de que se haya tratado. La banda se corta en piezas. Y las piezas se
clasifican en grupos como respuesta a la condición del filo.
El método se puede utilizar con una línea de
fabricación que produzca cuchillas de afeitar, en la que la banda de
material es una banda de material de cuchillas de afeitar y las
piezas son cuchillas de afeitar Las cuchillas de afeitar se pueden
clasificar en un primer grupo de cuchillas de afeitar buenas y en un
segundo grupo de cuchillas de afeitar defectuosas en base a la
detección de defectos del filo. El inspector puede incluir un primer
sistema de láser que tiene un primer proyector para proyectar un
primer haz de láser al filo en una dirección perpendicular a la
dirección de movimiento de la banda y perpendicular al filo y un
primer detector de perfil para detectar una porción del primer haz
de láser que pasa sobre el filo y para generar una primera señal que
representa la porción detectada del primer haz de láser. Otro
detector puede recibir luz reflejada del filo para detectar daños en
él. Puede haber, también, un segundo sistema de láser, en estrecha
proximidad con el primer sistema de láser, que incluye un segundo
proyector para proyectar un segundo haz de láser al filo en una
dirección perpendicular a la dirección de movimiento de la banda y
perpendicular al filo, y un segundo detector de perfil para detectar
una porción del segundo haz de láser que pasa sobre el filo y para
generar una segunda señal que representa la porción detectada del
segundo haz de láser. Un circuito de normalización puede recibir las
señales primera y segunda de los detectores de perfil primero y
segundo. Los artefactos asociados con el movimiento del filo pueden
eliminarse por filtrado. Se puede generar una señal de
discontinuidad del filo y tratarla para detectar defectos en el
filo. Y se puede generar una señal de defecto en respuesta a
defectos detectados. El circuito de detección de defectos puede
detectar defectos detectando picos correspondientes de polaridad
opuesta en un intervalo de tiempo predeterminado en la señal de
discontinuidad del filo. El intervalo de tiempo predeterminado puede
depender de la velocidad con la que se está moviendo la banda y de
la distancia entre los haces de láser primero y segundo.
También se describe una línea de fabricación que
incluye una máquina que trata un filo continuo de una banda de
material; un inspector que determina la condición del filo; un
cortador que corta la banda en piezas; y un clasificador que
clasifica las piezas en al menos dos grupos en respuesta a la
condición del filo.
Adicionalmente se describe un aparato para
monitorizar continuamente un filo de una banda de material, teniendo
el aparato una pareja de haces de láser paralelos, muy próximos, por
ejemplo como se ha descrito más arriba.
También se describen un sistema de visualización,
una cámara, un monitor y un sistema de almacenamiento. La cámara
genera imágenes de un filo de una banda móvil de material, el
monitor, que está acoplado a la cámara, muestra las imágenes
capturadas por la cámara. El sistema de almacenamiento, acoplado a
la cámara y al monitor, almacena imágenes capturadas por la cámara.
El monitor puede mostrar las imágenes almacenadas.
Las ejecuciones prácticas de la invención pueden
incluir una o más de las siguientes características. Se puede
dirigir una fuente de luz al filo de la banda. Un primer conjunto de
cámara y lente, en estrecha proximidad con la fuente de luz y en un
primer lado de la banda, puede tomar imágenes del filo de la banda.
Un segundo conjunto de cámara y lente puede estar en estrecha
proximidad con la fuente de luz y en un segundo lado de la banda, y
puede tomar imágenes del filo de la banda. Se puede utilizar una
iluminación estroboscópica para parar el movimiento con el fin de
tomar las imágenes. Un ordenador que recibe las imágenes de las
cámaras primera y segunda puede generar representaciones
digitalizadas de las imágenes y puede mostrar las imágenes
digitalizadas en un monitor. Las imágenes pueden ser adquiridas en
el ordenador, a discreción del operador, o cuando el ordenador
reciba una señal de defecto, las cámaras pueden tomar imágenes de la
banda en un momento predeterminado de manera que se tomen imágenes
de los defectos detectados. El tiempo predeterminado puede ser
ajustable y el ordenador puede incluir un dispositivo de entrada
mediante el cual un operador puede realizar ajustes de
temporización. Un sistema de almacenamiento puede almacenar las
imágenes digitalizadas en respuesta a instrucciones del ordenador, y
un operador que utilice un dispositivo de entrada del ordenador
puede hacer que el ordenador recupere imágenes digitalizadas
almacenadas del sistema de almacenamiento para mostrarlas en el
monitor.
La invención puede incluir una o más de las
siguientes ventajas. Los defectos del filo pueden ser detectados
rápidamente y con precisión y las piezas defectuosas pueden ser
rechazadas. El operador puede observar imágenes de los defectos y
del filo 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 de afeitar;
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 filo que incluye dos detectores de láser;
la figura 7 muestra una representación gráfica de
las señales de perfil de filo generadas por los detectores de
láser;
las figuras 8A, 8B, y 8C muestran
representaciones gráficas de las señales de perfil de filo 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 el funcionamiento de un circuito analógico (PCB), un
ordenador de placa única SBC 1, 2 o 6 y un ordenador de placa única
de temporización de imágenes;
la figura 11 muestra un esquema de flujo que
representa la detección de un defecto real en un ordenador de placa
única;
la figura 12 muestra un esquema de flujo que
representa el funcionamiento de un circuito analógico que detecta
daños de filo y un ordenador de placa única;
la figura 13 muestra un esquema de flujo que
representa el funcionamiento de un ordenador de placa única que
analiza daños de filo;
la figura 14 muestra un esquema de flujo 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 la anchura de las cuchillas;
la figura 17 muestra una pantalla de control de
imágenes.
Haciendo referencia a la figura 1, una línea de
fabricación 10 produce cuchillas de afeitar 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 de afeitar individuales por medio de un cortador 22, la
banda es examinada en un inspector 24.
El inspector 24 detecta defectos del filo en el
filo afilado de la banda. Dependiendo de la sensibilidad del
inspector, se pueden detectar diferentes tipos de defectos del filo.
Entre los defectos detectados se encuentran aquellos que interrumpen
(producen separaciones) el filo 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 (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 deseche
las cuchillas de afeitar defectuosas 30 y proporcione cuchillas de
afeitar libres de defectos 32 como un producto terminado de la línea
10.
El PLC 28 también mantiene recuentos del número
de cuchillas de afeitar buenas producidas y del número de cuchillas
de afeitar defectuosas rechazadas. Los recuentos pueden ser
utilizados por el PLC para detectar cuándo se alcanzan los umbrales
límite 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 contra fallos en el
detector.
Haciendo referencia a la figura 2A, el inspector
24 incluye detectores de láser 40, los cuales vigilan continuamente
el filo de la banda 14 y envían señales 41 a un circuito electrónico
analógico 42 de alta velocidad. El circuito electrónico analógico 42
trata las señales recibidas 41 para detectar defectos en el filo y
envía señales de defecto digitalizadas 43 a 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 45 de
defectos reales detectados al PLC 28 y señales 47 de defectos reales
detectados al sistema de visualización 46. A continuación, el PLC 28
hace que el rechazador 26 deseche las cuchillas defectuosas.
El sistema de visualización 46 controla un
sistema 48 de cámaras, 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 del sistema 48 de cámaras toman
imágenes de ambos lados de una banda de cuchillas 14, utilizando un
iluminador estroboscópico 65 de fibra óptica. El sistema de
visualización 46 genera representaciones 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 56 de operador 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 que proporcionan
acceso a imágenes e información de la banda 14 a los operarios de
toda la factoría.
Si los microprocesadores 44 indican que se ha
detectado un defecto real en la banda 14, el sistema de
visualización 46 determina, basándose en 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 de afeitar haya sido rechazada
puede ser más fiable que una imagen de la cuchilla descartada,
debido a que la esta última puede ser dañada adicionalmente en el
proceso de ser desechada.
Debido a que el sistema 48 de cámaras 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, no se
generarán imágenes de los defectos múltiples detectados con
distancias cortas entre sí. 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 1,8 mm (0,070 pulgadas) a lo largo del filo de la
cuchilla (justamente más ancho que un microscopio típico de 100x),
puede que no sea visible la extensión completa de cualquier sección
dañada.
El sistema de visualización 46 puede dirigir el
sistema 48 de cámaras para que tome imágenes a intervalos
predeterminados, aún cuando no estén siendo detectados defectos. La
información se puede hacer disponible para visualizarse en una
interfaz 56 de operador 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 que 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 56 de operador y para almacenamiento en el sistema de
almacenamiento 58 y en la red de la factoría.
Haciendo referencia a la figura 3, el inspector
24 incluye un alojamiento 60 de detectores dentro del cual se
encuentran montados los detectores de láser 40. La banda 14 pasa a
través del alojamiento 60 de detectores y, de esta manera, pasa por
los detectores de láser 40 antes de pasar a través del sistema 48 de
cámaras. El sistema 48 de cámaras incluye el conjunto 62 de cámara y
lente 62, el conjunto 64 de cámara y lente y la fuente de luz 65. La
fuente de luz 65 puede ser un iluminador de fibra óptica 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 filo 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 356 mm (14 pulgadas)),
encontrándose la 54a al principio del inspector 24, la 54b cerca de
las cámaras, y la 54c al final del inspector 24. Entre las mesetas,
el guiador magnético está rebajado 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 ve 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 filo superior 21 de la banda 14, la cual se
muestra desplazándose en la figura 5. El detector 72 de perfil del
filo recibe la luz que pasa sobre el filo 21 y el detector 76 de
daño del filo recibe la luz reflejada del filo 21 y recogida por la
lente 74. El detector 76 de daño del filo se encuentra situado en el
lado opuesto de una línea vertical por encima del filo 21 para
impedir la entrada de luz de láser difundida desde 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 del filo,
una lente 74' y un detector 76' de daño del filo. Sin embargo, los
elementos del detector de láser 40b pueden estar situados frente a
los elementos del detector de láser 40a. De esta manera, se puede
detectar la luz de daño del filo reflejada en cualquier dirección
del filo 21. Los detectores 72 y 72' de perfil del filo se utilizan
conjuntamente para detectar defectos. Los detectores 76, 76' de daño
del filo 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 5,1 mm (0,2 pulgadas) en este
ejemplo. La distancia D es lo bastante 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 bastante grande para que sea mayor que la longitud de muchos
defectos que interrumpan el borde.
Cada uno de los detectores 72, 72' de perfil del
filo 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 del filo normalizada. La señal de perfil del filo normalizada
es tratada 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 filo 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 razonablemente lineal de la luz
con el desplazamiento del filo, 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 filo afilado de la banda de cuchillas. El intervalo lineal
utilizable de aproximadamente 0,76 mm (0,03 pulgadas), 5,67 mm a 41
mm (0,144 a 0,174) que se muestra en la figura 7 es suficiente para
acomodar el movimiento del filo 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 del filo, 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 5,1 mm (0,2 pulgadas) de
separación), y ven el mismo movimiento de la banda. De manera
similar, las variaciones típicas del producto en el filo 21 se
producen lentamente (con una mayor longitud de onda espacial) en
relación con la separación de los detectores y también se substraen
de la señal combinada. Sin embargo, las discontinuidades del filo
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 del filo, habiendo una
discontinuidad 80 del filo que pasa por el detector anterior 72 de
perfil del filo y pasando la misma discontinuidad 80 del filo por el
detector 72' posterior de perfil del filo.
La figura 8C exagera el aspecto característico 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 intervalo +W
y -W en la señal. La magnitud de W puede establecerse
apropiadamente para diferentes tipos de defectos. Las variaciones
del filo a una vibración de la banda 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 entre detectores, son conocidas,
cualquier pico detectado debe tener un pico correspondiente de
polaridad opuesta en una cierto intervalo de tiempo para que se
considere un defecto del filo.
Una discriminación de defectos adicional de la
vibración del filo y de las variaciones se obtiene mediante un
filtrado en el dominio del tiempo de la señal antes de la
normalización. Esto reduce cualesquiera componentes de señal
aleatorias fuera de las bandas de paso del filtro que no aparecería
simultáneamente en ambos detectores y, también, impide que se
generen artefactos de alta frecuencia si las señales se restasen de
otra manera. Para nuestra aplicación, se utilizan umbrales de
intervalo de 0,15 mm (0,006 pulgadas) en la señal normalizada sin
filtrado, umbrales de 0,02 mm (0,0008 pulgadas) en la señal con una
respuesta de frecuencia superior a 400 hz, y de 0,01 mm (0,0003
pulgadas) 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 anterior
y posterior 72, 72' de perfil del filo. Como consecuencia, el
circuito detector 98 y el circuito detector 102 reciben señales 90,
90' de los detectores anterior y posterior de perfil del filo. Otros
defectos pueden ser detectados basándose en el detector anterior 76
de daño del filo o en el detector posterior 76' de daño del filo.
Como resultado, el circuito detector 104 recibe señales 94, 96 de
los detectores 76, 76' de daño del filo, respectivamente.
Los microprocesadores digitales 44 de tiempo real
del inspector 24 (figura 2A) incluyen cuatro ordenadores de placa
única (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 indicados 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 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. Este
determina cuando las porciones defectuosas de la banda 14 alcanzan
el sistema 48 de cámaras y hace que, consecuentemente, el sistema 48
de cámaras tome imágenes. El PLC 28 hace que el rechazador 26
deseche las cuchillas defectuosas.
Un fotodetector 202 comercial de haces pasantes
está montado en el rechazador, para detectar que las cuchillas hayan
sido realmente expulsadas. Esta señal de seguridad contra fallos
está vigilada por SBC5 204 y que, también, recibe las señales de
rechazo originales. El SBC5 204 determina que todos los defectos
fueron realmente rechazados, y señala al PLC para que detenga la
máquina si no lo fueron.
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 anterior 90 de perfil del
filo es generada por el detector delantero de perfil del filo y pasa
a un amplificador de ganancia 144. A continuación, las señales son
filtradas en el 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. La señal 72' del detector posterior de perfil del filo sigue
trayectos idénticos para los circuitos de defectos grandes, medios y
pequeños. A continuación, las señales anterior y posterior de perfil
del filo 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 intervalo
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 mientras dure la duración de la condición. Cuando la
señal normalizada supera negativamente el umbral inferior, se activa
otra salida 172 al SBC mientras dura la condición. Los umbrales de
detección superior e inferior se establecen en \pm 0,15 mm (0,0006
pulgadas) (equivalente en voltaje) para el circuito de defectos
grandes, \pm 0,02 mm (0,0008 pulgadas) para el circuito de
defectos medios y \pm 0,007 mm (0,0003 pulgadas) 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 defectos medianos 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 tiempo 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 tiempo proporcional
a la velocidad de la línea y a la separación del detector, de 5,08
mm (0,02 pulgadas) en este ejemplo. Si el defecto es un
desprendimiento del perfil de la banda de cuchillas, la luz que
alcanza los detectores 72, 72' de perfil del filo 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 del filo disminuirá y, en primer
lugar, generará una señal de umbral inferior seguida por una señal
de umbral superior correspondiente. Cualquier señal de umbral que no
venga acompañada por 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 5,1 mm (0,2 pulgadas) 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 5,1 mm (0,2
pulgadas) debe ser válida con cierta tolerancia para generar una
decisión de rechazo, siendo un nivel razonable el + 15%.
Si no hay temporizadores activados antes de 5,1
mm (0,2 pulgadas) \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 emite
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 interrupciones 185 de temporizador
interno 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, en
187, nuevos límites de temporizador de distancias para los valores
de 5,1 mm (0,2 pulgadas) \pm15% en base a la velocidad de línea
más actual.
Cuando cualquier temporizador de distancia supera
los 5,1 mm (0,2 pulgadas) +15%, genera una interrupción de programa
188. A continuación, el programa comprueba, 190, si la señal
superior o inferior que activó ese temporizador permanece
continuamente activa en la duración de 5,1 mm (0,2 pulgadas) + 15%.
Si este es el caso, fue originado por un defecto mayor que la
separación de detector de 5,1 mm (0,2 pulgadas) en la línea de
afilado, de manera que el filo anterior del defecto ha pasado por
ambos detectores antes de que el filo posterior llegase al 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 de la
circuitería detectora de defectos de daños del filo. La señal
anterior 94 de daño del filo es generada por el detector anterior de
daños del filo 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 anterior del filo y se activa una salida al SBC3
218 de daño del filo mientras dura la condición cuando excede al
umbral. La señal posterior de daño del filo sigue un trayecto
idéntico.
Haciendo referencia a la figura 13, las señales
anterior y posterior 118, 120 de daño del filo que superan los
umbrales, generan interrupciones a SBC3 122. Estas señales harán
que el programa inicie los temporizadores 230, 232 de daño anterior
o posterior del filo. Una interrupción periódica, 240, del
temporizador hará que el programa compruebe, 242, cada temporizador
de daño del filo para determinar si la señal de iniciación ha
permanecido activa durante el periodo rechazable. Si lo ha estado,
se emite, 244, una señal de rechazo. Si la señal de daño del filo
continua siendo impuesta, 243, entonces se emite repetidamente como
salida la señal de rechazo. 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 filo 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, 251, la información de la
velocidad, y se utiliza para calcular, 252, un periodo rechazable
equivalente a la longitud 254 de daño del filo rechazable. El SBC3
122 recibe la entrada de la longitud rechazable 254 de los
conmutadores seleccionables por el usuario (la longitud mínima de
daño del filo continuo que se considera rechazable).
Si BC1, SBC2, SBC3 ó SBC6 determina que se ha
detectado un defecto real, entonces los mismos efectúan la
evaluación de las señales al PLC28 para rechazar las cuchillas
defectuosas, 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 (entre ellos el 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 cuchillas 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
es clasificado con el tipo de rechazo adecuado.
Haciendo referencia a la figura 14, el SBC4 130
recibe, 290, la señal de interrupción de rechazo tratada en O 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 producirá un conflicto de temporización
de imagen con una imagen de defecto previamente en la cola. Si no
existe ningún conflicto, entonces se activa, 295, un temporizador de
imágenes 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 nueva 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, 297, el temporizador de imagen previa y se inicia, 298,
un nuevo temporizador de imagen, estando el tipo de la nueva 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 enganchado 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. El programa
desactiva entonces ese temporizador 304, comprueba, 306, el tipo de
imagen en la cola y emite, 308, la información al sistema de
visualización. Entonces, 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, 311, la información de la velocidad 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 adelantar 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 por 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
haz pasante vigila la presencia de 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 haz pasante.
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 seguro contra 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
afila-
do.
do.
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 aguas abajo de la línea de afilado y se encuentra dentro
del campo de visión de la cámara 1,78 mm (0,070 pulgadas) de anchura
en esta realización). El movimiento de la banda se congela por medio
del impulso de luz estroboscópica para producir una imagen clara del
defecto, 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
\hbox{(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 filo 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 del botón de cuatro 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 grabe la imagen mostrada en
la memoria 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 un régimen 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 real 394 de la
banda, y se pueden colocar automáticamente advertencias 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 adelantar o retrasar
la temporización de las imágenes 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 4,41 mm (0,174 pulgadas).
Claims (7)
1. Un inspector (24) para su utilización en la
fabricación de cuchillas de afeitar, que se caracteriza
porque el citado inspector (24) comprende detectores de láser (40) y
circuitos electrónicos analógicos (42) que detectan defectos en el
filo de una banda móvil de material de cuchillas de afeitar que se
mueve a lo largo de un trayecto generando dichos detectores de láser
(40) y dichos circuitos electrónicos analógicos (42) una señal de
defecto cuando se detecta un defecto, un sistema de visualización
(46) que comprende un ordenador, un sistema (48) de cámaras para
generar imágenes de un filo (21) de la banda (14) móvil del material
de cuchillas de afeitar, estando situado el citado sistema (48) de
cámaras aguas abajo de los citados detectores de láser (40) a lo
largo del citado trayecto a lo largo de la citada banda (14) móvil,
estando controlado el citado sistema (48) de cámaras por ordenador,
de manera que el citado sistema (48) de cámaras responda a la citada
señal de defecto para tomar una imagen de la citada banda (14) en un
momento predeterminado, posterior a la citada señal de defecto, de
manera que se tome una imagen del citado defecto, una interfaz (56)
de operador, acoplada al citado sistema (48) de cámaras, para
mostrar imágenes de los citados defectos capturadas por el sistema
(48) de cámaras, y un sistema de almacenamiento (58), acoplado al
sistema (48) de cámaras y a la interfaz (56) de operador, para
almacenar imágenes de los citados defectos capturadas por el sistema
(48) de cámaras, pudiendo mostrar la interfaz (56) de operador las
imágenes almacenadas de los citados defectos.
2. Un inspector (24) de acuerdo con la
reivindicación 1, que se caracteriza porque el citado sistema
(48) de cámaras comprende, además,
una fuente de luz (65) dirigida al filo (21) de
la banda (14);
un primer de conjunto cámara y lente (62) en un
primer lado de la banda (14), cuya primera cámara y lente (62) toman
imágenes del filo (21) de la banda (14) cuando la banda (14) pasa
por delante de la primera cámara y lente (62); y
un segundo conjunto de cámara y lente (64) en un
segundo lado de la banda (14), cuya segunda cámara y lente (64)
toman imágenes del filo (21) de la banda (14) cuando la banda (14)
pasa por delante de la segunda cámara y lente (64); y
el sistema de visualización que recibe las
imágenes de las cámaras primera y segunda (62, 64) genera
representaciones digitalizadas de las imágenes, y muestra las
imágenes digitalizadas en la citada interfaz (56) de operador.
3. Un inspector (24) de acuerdo con la
reivindicación 2, que se caracteriza porque el ordenador
recibe la señal de defecto y hace que la primera cámara y lente (62)
y la segunda cámara y lente (64) tomen imágenes de la banda (14) en
un momento predeterminado, de manera que se tomen imágenes de los
defectos detectados.
4. Un inspector (24) de acuerdo con la
reivindicación 3, que se caracteriza porque el período de
tiempo predeterminado es ajustable y porque el sistema de
visualización (46) incluye un dispositivo de entrada a través del
cual un operador puede introducir ajustes de temporización a los que
el sistema de visualización (46) responde haciendo que la primera
cámara y lente (62) y la segunda cámara y lente (64) tomen imágenes
de la banda (14) en un momento de tiempo predeterminado ajustado
cuando se reciben las señales de defectos.
5. Un inspector (24) de acuerdo con la
reivindicación 2, que se caracteriza porque el citado sistema
de almacenamiento (58) almacena las imágenes digitalizadas en
respuesta a las instrucciones del ordenador y porque un operador que
utiliza un dispositivo de entrada del ordenador puede hacer que el
ordenador recupere las imágenes digitalizadas almacenadas del
sistema de almacenamiento para mostrarlas en una interfaz (56) de
operador.
6. Un inspector (24) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que el detector de láser
(40) incluye un primer proyector (70) para proyectar un primer haz
de láser al filo (21) en una dirección perpendicular a la dirección
de movimiento de la banda (14) y perpendicular al filo (21) y un
primer detector de perfil (72) para detectar una porción del primer
haz de láser que está pasando sobre el filo (21) y para generar una
primera señal que representa la porción detectada del primer haz de
láser, y un segundo proyector (70') para proyectar un segundo haz de
láser al filo (21) en una dirección perpendicular a la dirección de
movimiento de la banda (14) y perpendicular al filo (21) y un
segundo detector de perfil (72') para detectar una porción del
segundo haz de láser que pasa sobre el filo (21) y para generar una
segunda señal que representa la porción detectada del segundo haz de
láser.
7. Un inspector (24) de acuerdo con la
reivindicación 6, que se caracteriza porque el citado aparato
comprende, además, un circuito de normalización (42) que recibe las
señales primera y segunda de los detectores de perfil primero y
segundo, filtra substancialmente el movimiento del filo y genera una
señal de discontinuidad del filo, y un circuito (44) de detección de
defectos que recibe la señal de discontinuidad del filo, trata la
señal de discontinuidad del filo para detectar defectos en él, y
genera una señal de defecto en respuesta a los defectos
detectados.
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