ES2281973T3 - Metodo y dispositivo para leer diseños en relieve que lleva un recipiente transparente o translucido. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de lectura ótica de relieves (2) que lleva la pared exterior (3) de un recipiente (4) transparente o translucido, consistiendo el procedimiento en - iluminar mediante un haz luminoso incidente, la pared exterior del recipiente (4) por su periferia - recuperar mediante un elemento óptico (24), los haces luminosos reflejados por el recipiente con vistas a transmitirlos a un sistema de recepción (23), - y asegurar el tratamiento de los haces luminosos recibidos por el sistema de recepción (23), para asegurar la identificación de los relieves, caracterizado porque: - la etapa de iluminación consiste en iluminar la pared exterior del recipiente (4) con ayuda de un cono luminoso incidente (11) proporcionado por un sistema de iluminación (10) situado por debajo del recipiente, - El procedimiento consiste además en regular la longitud del cono luminoso incidente (11) para limitar la iluminación a al menos la parte de la pared exterior provista de relieves (2), para evitar reflejos parásitos, - la etapa de recuperación consiste en recuperar los haces luminosos reflejados, mediante el elemento óptico (24) dispuesto por debajo del recipiente y adecuado para formar una imagen plana de la pared del recipiente en el sistema de recepción (23), - y el procedimiento consiste además en regular el ángulo de campo (gamma) del elemento óptico (24) en función de las características del recipiente.
Description
Procedimiento para leer diseños en relieve que
lleva un recipiente transparente o translúcido.
La presente invención se refiere al campo
técnico de la inspección optoelectrónica de objetos, de artículos
huecos o de recipientes, tales como por ejemplo, botellas o frascos,
de carácter transparente o translúcido, con vistas a asegurar la
lectura de relieves en sentido general, realizados sobre la pared
exterior de dichos recipientes.
El objeto de la invención se refiere, más
particularmente, a la lectura del número de molde inscrito en el
jable de una botella de vidrio, en forma de un código formado a
partir de perlas o relieves.
En el campo de aplicación preferida de la
invención, se conoce la lectura del número de molde que llevan las
botellas, para asegurar, por ejemplo, la asociación de defectos
detectados por los sensores con el número de molde defectuoso, el
rechazo automático de botellas fabricadas por un molde defectuoso y
la retención automática de botellas resultantes de uno o de varios
moldes, particularmente para muestreo. El objeto de la invención
también encuentra otra aplicación ventajosa en el campo de la
clasificación de botellas vacías o llenas, por número de molde.
En el estado de la técnica, se conoce la
utilización de un dispositivo de lectura situado en la línea de
transporte de las botellas. Teniendo en cuenta la posición aleatoria
de las botellas en la línea de transporte, es necesario hacer girar
cada botella en torno a su eje vertical delante del dispositivo de
lectura, de manera que examine toda la periferia del jable de la
botella, para leer los relieves que corresponden al número de
molde.
El principal inconveniente de esta técnica está
ligado a la rotación de cada botella. Se produce en efecto, un
riesgo de deterioro de la pared exterior de la botella debido al
roce sobre ésta última, del mecanismo de arrastre de rotación. Por
otro lado, la rotación de las botellas conduce a un ritmo de control
reducido con respecto a otras operaciones de control que se realizan
"al vuelo", es decir sin intervenir en el proceso de arrastre y
traslado de las botellas.
Para intentar remediar los inconvenientes de
esta técnica, la solicitud de patente FR 2 747 211 ha propuesto un
dispositivo de lectura optoelectrónica que lleva una fuente luminosa
que ilumina la toda la periferia de una parte del cuerpo del
recipiente.
La fuente luminosa esta constituida por dos
elementos dispuestos a un lado y a otro del transportador, al nivel
del jable de la botella. El dispositivo lleva también dos espejos
troncocónicos dispuestos a un lado y al otro del transportador al
nivel del cuerpo de la botella, y adaptados para recibir los rayos
reflejados por la botella, y transmitirlos a una cámara situada por
encima de la botella. La cámara se asocia a un sistema electrónico
de tratamiento que permite restituir una imagen completa de la zona
de la botella que lleva el número de molde.
Si un dispositivo de lectura de relieves está
pensado para evitar la rotación de las botellas, debe considerarse
que la puesta en práctica de dicho dispositivo conduce a la
aparición de reflejos parásitos que reducen el contraste de la
imagen, de modo que los relieves se encuentran difuminados en un
ruido de fondo que hace a la lectura delicada. Por otro lado, la
puesta en práctica de dos espejos, a uno y otro lado del
transportador, no permite recuperar completamente los haces
reflejados por toda la periferia de la botella. Para remediar este
inconveniente, la solicitud de patente mencionada anteriormente
propone utilizar cuatro espejos, lo que impone una manipulación
particular de los recipientes, que conduce a una reducción en el
ritmo de control.
El objeto de la invención pretende por tanto
remediar los inconvenientes mencionados anteriormente, proponiendo
un procedimiento adaptado para asegurar una lectura óptica de
relieves que lleva la pared externa de un recipiente transparente o
translúcido, sin realizar ninguna operación de manipulación sobre
los recipientes, mientras que presenta una eficacia de lectura
optimizada.
Para alcanzar este objetivo, el objeto de la
invención se refiere a un procedimiento de lectura óptica de
relieves que lleva la pared exterior de un recipiente transparente o
translúcido, comprendiendo el procedimiento:
- -
- iluminar mediante un haz luminoso, la pared exterior de un recipiente por su periferia,
- -
- recuperar mediante un elemento óptico, los haces luminosos reflejados por el recipiente con vistas a transmitirlos a un sistema de recepción.
- -
- y asegurar el tratamiento de los haces luminosos recibidos por el sistema de recepción, para asegurar la identificación de los reflejos.
- caracterizado porque:
- -
- la etapa de iluminación consiste en iluminar la pared exterior de un recipiente con ayuda de un cono luminoso proporcionado por un sistema de iluminación situado por debajo del recipiente.
- -
- el procedimiento consiste además en regular la longitud del cono luminoso incidente para limitar la iluminación a al menos la parte de la pared exterior provista de relieves, para evitar reflejos parásitos,
- -
- la etapa de recuperación consiste en recuperar los haces luminosos reflejados, mediante el elemento óptico dispuesto por debajo del reciente y adecuado para formar una imagen plana de la pared del recipiente en el sistema de recepción,
- -
- y el procedimiento consiste además en regular el ángulo de campo del elemento óptico en función de las características del recipiente.
El objeto de la invención pretende también
proponer un dispositivo de lectura óptica de relieves que lleva la
pared exterior de un recipiente transparente o translúcido,
comprendiendo el dispositivo:
- -
- un sistema de iluminación adecuado para proporcionar un haz luminoso incidente que ilumina la pared exterior del recipiente por su periferia,
- -
- un sistema de recepción de haces luminosos reflejados por el recipiente y recuperados mediante un elemento óptico interpuesto entre el recipiente y el sistema de recepción,
- -
- y una unidad de análisis y de tratamiento de los haces luminosos recibidos por el sistema de recepción, para asegurar la identificación de los relieves, caracterizado porque:
- -
- el sistema de iluminación se sitúa por debajo del recipiente y proporciona un cono luminoso incidente, que ilumina la pared exterior del recipiente,
- -
- y el elemento óptico se dispone por debajo del recipiente y es adecuado para formar una imagen plana de la pared iluminada del recipiente en el sistema de recepción.
Otras diversas características resultan de la
descripción que se realiza a continuación en este documento en
referencia a los dibujos que muestran, a modo de ejemplos no
limitantes, formas de realización y de puesta en práctica del objeto
de la invención.
La fig. 1 es una vista en
corte-elevación de un ejemplo de realización de un
dispositivo de lectura óptica de acuerdo con la invención.
La fig. 2 es un esquema que ilustra un ejemplo
de realización de un sistema de iluminación puesto en práctica en el
dispositivo de acuerdo con la invención.
La fig. 3 es un esquema que ilustra un ejemplo
de realización de un sistema de recepción puesto en práctica en el
dispositivo de lectura de acuerdo con la invención.
La fig. 4 es un ejemplo de una imagen obtenida a
partir de un dispositivo de lectura de acuerdo con la invención.
La fig. 1 ilustra un ejemplo de realización de
un dispositivo (1) adaptado para leer las perlas o los relieves (2),
que lleva la pared exterior 3 de un objeto hueco o de un recipiente
(4) en sentido general, transparente o translúcido. En una
realización preferida, el recipiente (4) es una botella cuyo jable
(5) lleva relieves o perlas (2), que forman un código que
corresponde a un número de molde utilizado para la fabricación de
dicha botella. De forma clásica, cada botella (4) se desplaza en
traslado mediante un sistema de manipulación que no se represente
pero que se conoce en sí mismo, en el sentido de la flecha (f), de
modo que las botellas (2) definen mediante su fondo (6), un plano
inferior de desenfilada (P). En el transcurso de su traslado, cada
botella 4 se transporta en una posición en la que su eje de simetría
vertical x coincide con el eje de simetría (X) del dispositivo de
lectura (1).
El dispositivo de lectura (1) de acuerdo con la
invención, lleva un sistema de iluminación (10) adecuado para
proporcionar un haz luminoso incidente que ilumine la pared exterior
(3) de la botella por su periferia. De acuerdo con la invención, el
sistema de iluminación (10) se sitúa por debajo de la botella (4),
es decir, por debajo del plano inferior de desenfilada (P), para
permitir el paso libre de las botellas. Como resulta más
precisamente a partir de la fig. 2, el sistema de iluminación (10)
está adaptado para proporcionar un cono luminoso incidente (11) que
permite iluminar toda la periferia del jable (5) de una botella. El
sistema de iluminación (10) lleva una fuente de luz (12), tal como
una fibra óptica anular montada en el interior de un manguito (13)
para liberar un anillo de luz a partir de la cara superior
(13_{1}) del manguito. El sistema de iluminación (10) lleva
también un espejo troncocónico de iluminación (14) situado por
encima del manguito (13), para recibir los haces luminosos emitidos
por la fuente de luz (12). El espejo de iluminación (14) se presenta
en forma de un elemento troncocónico hueco giratorio de acuerdo con
un eje de simetría (X). El espejo de iluminación (14) se inclina,
estando orientado en dirección a la cara superior (13_{1}) del
manguito, de manera que el haz luminoso emitido por el espejo
presenta un ángulo incidente de iluminación (I) tomado con respecto
a un plano (P') paralelo al plano de desenfilada (P), comprendido
entre 5 y 25º. Tal como el resulta de la fig. 1, el espejo de
iluminación (14) libera un cono luminoso incidente 11 delimitado
exteriormente por su borde superior e, inferiormente, por el borde
superior de un manguito giratorio (17). Los bordes superiores del
espejo de iluminación (14) y del manguito giratorio (17) se sitúan
en un mismo plano (P'), delimitando entre sí una distancia que
define un valor máximo para el cono incidente (11).
De acuerdo con una característica preferida de
la invención, el sistema de iluminación (10) lleva medios de
regulación de la longitud del cono luminoso incidente (11), para
limitar la iluminación a la parte superior del jable (5) que lleva
los relieves (2). Tal como aparece más precisamente en la fig. 2, el
cono de iluminación (11) está delimitado exteriormente por un ángulo
superior (I_{1}), e interiormente, por un ángulo inferior
(I_{2}), tomándose estos ángulos con respecto al plano (P'). De
acuerdo con una característica, los medios de regulación permiten
reducir el ángulo superior (I_{1}) del cono de iluminación (11),
para evitar los reflejos de la luz sobre la parte superior de la
pared opuesta de la botella. De acuerdo con otra característica da
la invención, los medios de regulación permiten aumentar el ángulo
inferior (I_{2}) para evitar los reflejos parásitos debidos al
fondo de la botella. De forma ventajosa, los medios de regulación de
la longitud del cono de iluminación (11), están constituidos por
máscaras (18), (19) que se presentan en forma de anillos opacos
destinados a montarse en el interior de ranuras habilitadas
respectivamente, al nivel de los bordes superiores del espejo (14) y
del manguito (17). Así pues, el anillo de enmascaramiento (18)
permite enmascarar los rayos luminosos que presentan un ángulo de
incidencia superior al ángulo (I_{1}), mientras que el anillo de
enmascaramiento (19) oculta los ayos luminosos que presentan un
ángulo de incidencia inferior al ángulo (I_{2}). Cada anillo de
enmascaramiento (18), (19) presenta un diámetro dado y una longitud
determinada, para regular a un valor dado, el ángulo superior y/o
inferior del cono de iluminación (11). De acuerdo con una
realización preferida, el dispositivo de iluminación (10) está
equipado con un cristal de protección 20 situado por encima del
espejo de iluminación (14) para evitar cualquier daño o suciedad. El
cristal de protección (20) se sitúa en contacto con el espejo (14) y
el manguito (17) para evitar reflejos parásitos. Así pues, el
cristal de protección (20) se apoya sobre los manguitos de
enmascaramiento (18), (19).
De acuerdo con la invención, el sistema de
iluminación (10) proporciona un cono de iluminación (11) que ilumina
el jable (5) por toda su periferia sobre una zona limitada que lleva
los relieves (2) que se van a leer. Una iluminación semejante
provoca, al nivel de los relieves (2), un reflejo de la luz
destinado a ser recogido.
Así pues, el dispositivo de lectura (1) de
acuerdo con la invención, lleva un sistema (23) de recepción de
haces luminosos reflejados por la botella y recuperados por un
elemento óptico (24) interpuesto entre la botella (4) y el sistema
de recepción (23). Por ejemplo, el sistema de recepción (23) es una
cámara matricial CCD equipada con un objetivo de 8 ó 10 mm de
distancia focal. De acuerdo con la invención, el elemento óptico
(24) se dispone por debajo de la botella (4), es decir por debajo
del plano de desenfilada inferior (P) de las botellas. El elemento
óptico (24) está pensado para formar una imagen plana de la pared
periférica iluminada de la botella. Tal como resulta más
precisamente a partir de la fig. 3, el elemento óptico (24) está
constituido, en el ejemplo ilustrado, por medio de un espejo óptico
troncocónico realizado, preferiblemente, sobre el manguito giratorio
(17), del lado de su cara interna. Así pues, el espejo óptico (24)
presenta una forma troncocónica giratoria alrededor del eje de
simetría (X).
En el ejemplo de realización preferida ilustrado
en la fig. 3, el espejo óptico giratorio (24) se monta de forma
concéntrica en el interior del espejo de iluminación (14), de modo
que se encuentren imbricados uno en el otro. El espejo óptico (24)
se ajusta sobre una serie de abrazaderas superpuestas (26) de altura
regulable y soportadas por un zócalo (27). El espejo óptico (24)
está destinado a soportar exteriormente el manguito (13) provisto de
la fuente de luz (12).
El espejo óptico (24) presenta una inclinación
en el mismo sentido que la del espejo de iluminación (14), de modo
que la base grande del espejo óptico (24) se encuentra situada por
debajo de su base pequeña. Así pues, el espejo óptico (24) posee un
ángulo de inclinación \beta considerado con respecto a la vertical
(V) paralela al eje de simetría (X). El espejo óptico (24) presenta
una altura (h) y un diámetro interno (d), tomado al nivel de su base
pequeña.
Debe considerarse que espejo óptico (24),
también llamado cono de observación, se adapta para dar un campo de
visión (que corresponde al ángulo de campo \gamma), que permite
ver los relieves (2). Además, espejo óptico (24) se adapta para
presentar un ángulo de observación \alpha, que permite recoger
rayos reflejados por los relieves (2). El ángulo de observación
\alpha se define entre la vertical (V) y el ángulo de incidencia
del espejo óptico (24). Así pues, debe considerarse que el campo de
visión de la cámara depende del tamaño del CCD y de la distancia
focal del objetivo, fijando así el aumento de la imagen, pero
también del diámetro (d) y de la altura (h) del cono de observación
(24), definiendo estos dos últimos parámetros la proporción de la
imagen tomada del jable. El ángulo de observación \alpha del cono
óptico (24) debe adaptarse en función de la pendiente del jable (5)
y del grado de posicionamiento sobresaliente de los relieves (2).
Así pues, cuanto más grande sea el ángulo \alpha, mejor se
muestran los relieves (2), incluso cuando los relieves sobresalen
poco. Sin embargo, en esta hipótesis, el sistema de detección es más
sensible a las variaciones de grosor del fondo de las botellas. Así
pues, el ángulo \alpha puede variar entre 20 y 45º. A este efecto,
puesto que el ángulo de observación \alpha depende del ángulo
\beta del cono de observación, está prevista una gama de espejos
ópticos (24) que presentan diferentes valores para el ángulo
\beta. Por ejemplo, puede estar previsto disponer una serie de
cuatro espejos ópticos (24) que presentan cada uno un ángulo \beta
igual a 19, 25, 30 y 35º. Por supuesto, cada espejo óptico (24)
posee un diámetro (d) y una altura (h) adaptados al diámetro de la
botella (4).
Los haces luminosos recibidos por el espejo
óptico (24) se transmiten directamente o, como se ilustra en la fig.
1, por medio de un espejo de reenvío (30), a la cámara (23), situada
lateralmente con respecto (X). Por supuesto, puede estar previsto
situar la cámara (23) alineada con el eje (X). De manera general,
debe constatarse que la cámara puede colocarse ventajosamente por
debajo del plano de desenfilada (P).
La cámara (23) se une a una unidad, no
representada, de análisis y de tratamiento de los haces luminosos
recibidos. La fig. 4 ilustra, a modo de ejemplo, una imagen (T)
recibida por la cámara (23). La imagen recibida (T) hace aparecer
una corona que corresponde al jable y en la que aparecen
informaciones (j) que corresponden a los relieves (2). La unidad de
análisis y de tratamiento examina así el interior de la corona para
permitir la identificación de los relieves y, como consecuencia,
determinar el número de molde.
La puesta en práctica del dispositivo de lectura
(1) de acuerdo con la invención se deriva directamente de la
descripción anterior.
Debe advertirse que el dispositivo de lectura
(1) de acuerdo con la invención se instala sobre el trayecto de
transporte de las botellas sin modificación del sistema de traslado,
en la medida en que el dispositivo de lectura se integra por debajo
del plano inferior (P) de desenfilada de las botellas. Además, en
función de la forma y dimensiones de las botellas a controlar, se
determina la longitud del cono de iluminación (11) para iluminar
únicamente el jable que lleva los relieves (2). A este respecto, el
sistema de iluminación (10) está o no equipado, con un anillo de
enmascaramiento interior (19) y/o exterior (18). Esta elección se
realiza a partir de una gama de anillos de enmascaramiento (18),
(19) que presentan diferentes longitudes y diámetros.
Del mismo modo, esta previsto regular o
determinar el ángulo de campo \gamma de la cámara en función de
las características de forma y dimensiones de los recipientes. En el
ejemplo ilustrado, el ángulo de campo \gamma se determina
seleccionando un espejo de observación (24) que presenta una altura
(h), un diámetro (d) y un ángulo de inclinación \beta
determinados. Esta elección se realiza a partir de una gama de
varios espejos de observación (24) que presentan cada uno diferentes
características.
Por supuesto, la toma de una imagen se realiza
cuando el eje de simetría x de una botella se encuentra alineado con
el eje de simetría (X) del dispositivo de lectura. A continuación,
se trata la imagen tomada por la cámara (23), para permitir la
lectura de los relieves (2).
La invención no se limita a los ejemplos
descritos y representados, ya que pueden proporcionarse diversas
modificaciones de la misma sin salirse de su marco. Así pues, puede
estar previsto sustituir el espejo óptico troncocónico por medio de
un prisma que presente las funciones descritas anteriormente en este
documento.
Claims (13)
1. Procedimiento de lectura óptica de relieves
(2) que lleva la pared exterior (3) de un recipiente (4)
transparente o translúcido, consistiendo el procedimiento en
- -
- iluminar mediante un haz luminoso incidente, la pared exterior del recipiente (4) por su periferia
- -
- recuperar mediante un elemento óptico (24), los haces luminosos reflejados por el recipiente con vistas a transmitirlos a un sistema de recepción (23),
- -
- y asegurar el tratamiento de los haces luminosos recibidos por el sistema de recepción (23), para asegurar la identificación de los relieves,
caracterizado
porque:
- -
- la etapa de iluminación consiste en iluminar la pared exterior del recipiente (4) con ayuda de un cono luminoso incidente (11) proporcionado por un sistema de iluminación (10) situado por debajo del recipiente,
- -
- El procedimiento consiste además en regular la longitud del cono luminoso incidente (11) para limitar la iluminación a al menos la parte de la pared exterior provista de relieves (2), para evitar reflejos parásitos,
- -
- la etapa de recuperación consiste en recuperar los haces luminosos reflejados, mediante el elemento óptico (24) dispuesto por debajo del recipiente y adecuado para formar una imagen plana de la pared del recipiente en el sistema de recepción (23),
- -
- y el procedimiento consiste además en regular el ángulo de campo (\gamma) del elemento óptico (24) en función de las características del recipiente.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque consiste en regular la
longitud del cono luminoso incidente (11) utilizando uno o varios
anillos de enmascaramiento (18, 19) que reducen el ángulo exterior o
el ángulo interior del cono luminoso incidente.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque consiste en regular el
ángulo de campo (\gamma) del elemento óptico, haciendo variar el
ángulo (\alpha) del elemento óptico (24).
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque consiste en regular el
ángulo de campo (\gamma) del elemento óptico, seleccionando entre
una gama, un elemento óptico (24) constituido por un cono giratorio
que presenta un ángulo determinado (\beta).
5. Dispositivo de lectura óptica de relieves (2)
que lleva la pared exterior (3) de un recipiente transparente o
translúcido (4), llevando el dispositivo:
- -
- un sistema de iluminación (10) adecuado para proporcionar un haz luminoso incidente que ilumine la pared exterior del recipiente por su periferia,
- -
- un sistema de recepción (23) de los haces luminosos reflejados por el recipiente y recuperados mediante un elemento óptico (24) interpuesto entre el recipiente (4) y el sistema de recepción (23),
- -
- y una unidad de análisis y de tratamiento de los haces luminosos recibidos por el sistema de recepción, para asegurar la identificación de los relieves, caracterizado porque:
- -
- el sistema de iluminación (10) se sitúa por debajo del recipiente y proporciona un cono luminoso incidente (11), que ilumina la pared exterior del recipiente,
- -
- el elemento óptico (24) se dispone por debajo del recipiente y es adecuado para formar una imagen plana de la pared iluminada del recipiente en el sistema de recepción.
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque lleva medios de regulación (18, 19)
de la longitud del cono luminoso incidente (11) para limitar la
iluminación a al menos la parte de la pared externa provista de
relieves (2), para evitar reflejos parásitos.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
6, caracterizado porque los medios de regulación de la
longitud del cono luminoso incidente están constituidos por una
serie de anillos de enmascaramiento (18, 19) adaptados para reducir
el ángulo exterior o el ángulo interior del cono luminoso incidente
(11).
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque lleva como elemento óptico (24), un
cono óptico giratorio que presenta un determinado ángulo de
observación (\alpha).
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque lleva medios de regulación del ángulo
de campo (\gamma) del elemento óptico en función de las
características del recipiente.
10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
9, caracterizado porque los medios de regulación del ángulo
de campo (\gamma) se constituyen mediante la elección de un cono
entre una gama, y que presentan ángulos de observación (\beta)
diferentes entre sí.
11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado porque el sistema de iluminación (10) lleva
un cono óptico de iluminación (14) situado en relación con un anillo
de luz (12).
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11, caracterizado porque lleva una placa de protección
transparente (20) montada en contacto con el cono óptico de
iluminación (14).
13. Dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 8 y 12, caracterizado porque el cono óptico
(24) está montado sobre una abrazadera (26) y está destinado a
soportar de forma concéntrica el cono óptico de iluminación
(14).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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