ES2301289B1 - Dispositivo de analisis optico de productos tales como frutas con iluminacion indirecta. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de análisis óptico de productos tales como frutas con iluminación indirecta. La invención se refiere a un dispositivo de análisis óptico de productos tales como frutas, con vistas a su selección automática, que comprende un dispositivo de transporte de los productos en paso continuo según una dirección longitudinal, por lo menos un puesto de análisis óptico de la superficie exterior de los productos y un dispositivo de iluminación de los productos, que comprende por lo menos una cámara de iluminación atravesada por el dispositivo de transporte, la cual está dotada de por lo menos una fuente de luz dispuesta por encima de los productos y adaptada para proporcionar una iluminación indirecta de los productos mediante una luz difusa que reina en la cámara de iluminación. Por lo menos una pantalla está dispuesta entre cada fuente de luz y cada línea de transporte para proteger los productos de los desechos que puedan provenir de esta fuente de luz. (Ver figura)
Description
Dispositivo de análisis óptico de productos
tales como frutas con iluminación indirecta.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de análisis óptico de productos tales como frutas o
verduras, con vistas a su selección automática.
Se conocen ya unos dispositivos de análisis
óptico que comprenden:
- un dispositivo de transporte de los productos
en paso continuo según una dirección longitudinal con respecto a un
bastidor fijo,
- por lo menos un puesto de análisis óptico de
la superficie exterior de los productos, que comprende por lo menos
un dispositivo de toma de vistas montado fijo sobre el bastidor con
un eje óptico orientado hacia unos productos arrastrados frente al
mismo por el dispositivo de transporte,
- un dispositivo de iluminación de los productos
que pasan frente a cada puesto de análisis óptico, constituido por
una o varias lámparas dispuestas por encima del dispositivo de
transporte y orientadas hacia los productos para iluminarlos (ver
por ejemplo el documento WO 01/01071). Las imágenes son memorizadas
y analizadas por una unidad de tratamiento (tal como un ordenador)
apta para calcular unos datos explotables de selección de los
productos a partir de estas imágenes y según unos criterios
programados previamente definidos. El documento WO 9104803 describe
también un aparato para la selección de frutas que comprende una
unidad fotográfica constituida por una caja y que presenta una
abertura orientada por encima del transportador, cuyas paredes
internas están dotadas de un material reflectante. Unas lámparas
eléctricas están dispuestas en la proximidad del extremo superior de
la caja rectangular de manera que emitan luz hacia las esquinas de
la caja. Dichos dispositivos de iluminación plantean en la práctica
una serie de problemas.
En primer lugar, iluminan principalmente sólo la
cara superior de los productos. En consecuencia, la iluminación no
es uniforme ni apropiada para realizar las imágenes que representan
unas partes laterales y/o inferiores de los productos. Para evitar
este problema, se ha propuesto equipar el dispositivo con fuentes
de luz laterales y/o con espejos. Sin embargo, dicha solución no es
satisfactoria en la medida que conviene evitar colocar dichos
órganos ópticos y/o eléctricos, relativamente frágiles, en el
entorno agresivo y húmedo del dispositivo de transporte. Además, el
montaje de estos órganos ópticos laterales plantea problemas debido
a la presencia de otros órganos mecánicos laterales del dispositivo
de transporte que podrían obstaculizar también la calidad de la
iluminación.
En segundo lugar, se constata que los
dispositivos de iluminación conocidos iluminan intensamente los
productos y no permiten realizar en la práctica clichés que
permitan un análisis fino de las variaciones de brillo de los
productos.
En tercer lugar, los dispositivos de iluminación
conocidos dispuestos en la proximidad por encima de los productos y
que irradian directamente sobre dichos productos pueden provocar su
calentamiento superficial y podrían estropearlos, en particular si
se trata de frutas frágiles tales como melocotones, peras, ...
En cuarto lugar, los dispositivos de iluminación
conocidos son relativamente frágiles y están en parte constituidos
por piezas de cristal susceptibles de quebrarse. Puede suceder que
la rotura de una lámpara pase desapercibida y tenga como
consecuencia que desechos peligrosos caigan sobre los productos.
Este problema se plantea con frecuencia en el caso de productos
alimenticios para los cuales dichos desechos constituyen un peligro
para los consumidores, por lo cual no son admisibles. Las normas de
seguridad imponen para ello el empleo de dispositivos protectores
que impidan cualquier caída de desechos peligrosos sobre productos
alimenticios.
La invención propone por tanto un dispositivo de
análisis óptico susceptible de evitar los inconvenientes
citados.
Para ello, la invención se refiere a un
dispositivo de análisis óptico de productos tales como frutas con
vistas a su selección automática, que comprende:
- un dispositivo de transporte de los productos
en paso continuo según una dirección longitudinal con respecto a un
bastidor fijo,
- por lo menos un puesto de análisis óptico de
la superficie exterior de los productos, que comprende por lo menos
un dispositivo de toma de vistas montado fijo sobre el bastidor con
un eje óptico orientado hacia unos productos arrastrados frente al
mismo por el dispositivo de transporte,
- un dispositivo de iluminación de los productos
que pasan frente a cada puesto de análisis óptico, y que se
extienden longitudinalmente en la vertical de cada puesto de
análisis óptico,
caracterizado porque:
- el dispositivo de iluminación comprende por lo
menos una cámara de iluminación atravesada por lo menos por una
línea de transporte del dispositivo de transporte, estando cada
cámara de iluminación dotada de por lo menos una fuente de luz
adaptada para producir una iluminación indirecta de los productos
mediante una luz difusa que reina en la cámara de iluminación,
- por lo menos una pantalla está dispuesta entre
cada línea de transporte y cada fuente de luz, de manera que
proteja los productos soportados por cada línea de transporte de
los desechos que puedan provenir de dicha fuente de luz. Dicha
pantalla está adaptada para impedir cualquier iluminación directa
de los productos por la fuente de luz o las fuentes de luz.
Más particularmente, un dispositivo de análisis
óptico según la invención está caracterizado porque comprende por
lo menos una fuente de luz dispuesta por encima de los productos
soportados por cada línea de transporte, y, entre cada línea de
transporte y cada fuente de luz dispuesta por encima de esta línea
de transporte, por lo menos una pantalla que se extiende por lo
menos sensiblemente por encima y en la vertical de dicha línea de
transporte en su porción que atraviesa la cámara de iluminación, de
manera que proteja a los productos soportados por cada línea de
transporte de los desechos que puedan caer de dicha fuente de luz
dispuesta por encima de esta pantalla.
Ventajosamente, un dispositivo de análisis
óptico según la invención, comprende, para cada línea de
transporte, un perfil que realiza la función de pantalla y que está
dispuesto por lo menos sensiblemente por encima y en la vertical de
esta línea de transporte.
Más particularmente, ventajosamente y según la
invención, el dispositivo de iluminación está adaptado para
proporcionar únicamente una iluminación indirecta de los productos
mediante una luz difusa. Así, la luz recibida por los productos
soportados por el dispositivo de transporte es una luz que sale
indirectamente, por reflexión y difusión, de cada fuente de luz.
El inventor ha constatado en efecto que dicha
iluminación indirecta mediante una luz difusa presenta numerosas
ventajas en el marco del análisis óptico de productos con vistas a
su selección automática. Así, los productos pueden ser iluminados
sobre varias caras uniformemente, con una luz difusa que permite un
análisis fino del brillo de los productos, sin calentamiento
superficial de los productos, y de forma compatible con la
presencia de una protección interpuesta entre los productos y las
fuentes luminosas dispuestas por encima de los productos. Todo ello
puede ser obtenido de forma simple y económica.
Ventajosamente y según la invención, cada fuente
de luz está dispuesta por encima de una pantalla. Dicho de otro
modo, en un dispositivo según la invención, todas las fuentes de
luz están dispuestas por encima del dispositivo de transporte, y
por lo menos una pantalla está interpuesta entre cada fuente de luz
y el dispositivo de transporte subyacente.
Ventajosamente, cada cámara de iluminación de un
dispositivo según la invención comprende unas paredes que forman
una caja que define la cámara de iluminación, comprendiendo esta
cámara de iluminación por lo menos una fuente de luz adaptada para
difundir luz hacia por lo menos una de las paredes. Así mismo,
según la invención, una pantalla está interpuesta entre cada fuente
de luz y los productos, para impedir cualquier iluminación directa
de los productos por esta fuente de luz y para recoger los
eventuales desechos que puedan caer de esta fuente de luz. El
dispositivo de transporte atraviesa la caja paralelamente a la
dirección longitudinal.
Por otra parte, ventajosamente y según la
invención, la caja comprende una pared que se extiende por encima
del dispositivo de transporte y que presenta una cara interna
reflectante y difusora, de manera que forme un techo reflectante y
difusor de la cámara de iluminación. Esta cara interna refleja y
difunde la luz que sale de las fuentes de luz contenidas en la
cámara de iluminación. Esta luz es, por ejemplo, de color claro y
mate. Ventajosamente y según la invención, cada dispositivo de toma
de vistas está dispuesto fuera de la cámara o las cámaras de
iluminación por encima del techo, estando este último dotado (para
cada dispositivo de toma de vistas) de una abertura pasante
adaptada al campo de visión de este dispositivo de toma de vistas,
de manera que el techo no interfiere con este campo de visión.
Preferentemente, ventajosamente y según la
invención, todas las paredes de la caja que delimitan una cámara de
iluminación presentan una cara interna reflectante y difusora -en
particular de color claro y mate.
Ventajosamente y según la invención, por lo
menos una cámara de iluminación del dispositivo de iluminación
comprende una pluralidad de perfiles opacos montados fijos sobre el
bastidor en la cámara de iluminación a un nivel situado por encima
del dispositivo de transporte (constituyendo cada perfil una
pantalla que protege los productos que pasan bajo este perfil,
impidiendo cualquier iluminación directa) y espaciados unos de los
otros, y que presentan cada uno una garganta que recibe un tubo
luminoso dispuesto por encima del perfil, en particular un tubo de
tipo neón o equivalente. Los perfiles y los tubos luminosos están
dispuestos bajo el techo que refleja y difunde la luz hacia los
productos. Ventajosamente y según la invención, cada perfil
constituye un reflector para el tubo luminoso que recibe, de manera
que oriente la luz emitida principalmente hacia el techo. Así,
ventajosamente y según la invención, la garganta de cada perfil
presenta una cara superior reflectante, preferentemente no difusora
(por ejemplo metálica o metalizada).
Además, ventajosamente y según la invención, por
lo menos una cámara de iluminación del dispositivo de iluminación
comprende una pluralidad de lámparas que constituyen fuentes de luz
puntuales repartidas por la cámara de iluminación a un nivel
situado por encima del dispositivo de transporte y bajo el techo
reflectante y difusor. Ventajosamente y según la invención, las
lámparas son del tipo de lámparas halógenas de baja tensión.
Ventajosamente y según la invención, las
lámparas están dispuestas por encima de los perfiles que reciben
los tubos. Ventajosamente y según la invención, cada lámpara está
dotada de un reflector inferior y de una ampolla dispuesta por
encima de este reflector. De esta manera, la lámpara difunde la luz
hacia arriba, es decir hacia el techo que la refleja y la difunde
hacia los productos. Además, el reflector recoge los eventuales
desechos de ampolla, impidiendo su caída sobre los productos que
pasan bajo las lámparas. Así mismo, los perfiles situados bajo las
ampollas recogen los eventuales desechos no retenidos por los
reflectores, así como los desechos que puedan salir de los tubos
luminosos, evitando así su caída sobre los productos.
Por otra parte, un dispositivo según la
invención está también ventajosamente caracterizado porque el
dispositivo de transporte comprende por lo menos una línea de
transporte de los productos arrastrados en paso continuo según una
dirección longitudinal con respecto al bastidor, presentando cada
línea de transporte una porción que atraviesa longitudinalmente por
lo menos una cámara de iluminación y que comprende una pluralidad
de soportes individuales de productos alineados a continuación unos
de los otros en esta dirección longitudinal, y porque la porción de
cada línea de transporte que atraviesa la cámara de iluminación
está coronada por un perfil que realiza la función de pantalla.
Estos perfiles protegen así los productos soportados por cada línea
de transporte subyacente. Además, ventajosamente y según la
invención, cada pantalla -en particular cada perfil- dispuesta en
la vertical de una línea de transporte presenta una cara inferior
no reflectante -en particular de color oscuro y mate. De esta
manera, se evitan las reflexiones parásitas de luz hacia los
productos por las caras inferiores de los perfiles.
Más particularmente, ventajosamente y según la
invención, cada pantalla -en particular cada perfil- dispuesta en
la vertical de una línea de transporte presenta unos flancos
laterales inclinados hacia abajo, de manera que cubra los productos
soportados por la línea de transporte, estando practicada una
escotadura en un flanco frente a cada dispositivo de toma de
vistas, de manera que este flanco no interfiera con el campo de
visión del dispositivo de toma de vistas. Los productos soportados
por las líneas de transporte a través del dispositivo de
iluminación están así perfectamente protegidos y los riesgos de que
unos desechos caigan sobre estos productos provinentes de estas
lámparas o tubos luminosos están minimizados.
Por otra parte, un dispositivo según la
invención está ventajosamente caracterizado porque el dispositivo
de transporte comprende por lo menos una línea de transporte de los
productos arrastrados en paso continuo según una dirección
longitudinal con respecto al bastidor, presentando cada línea de
transporte una porción que atraviesa longitudinalmente por lo menos
una cámara de iluminación y que comprende una pluralidad de
soportes individuales de productos alineados a continuación unos de
los otros en esta dirección longitudinal, y porque cada dispositivo
de toma de vistas está desplazado lateralmente con respecto a un
plano vertical longitudinal que pasa por la dirección longitudinal
de una línea de transporte, y presenta un eje óptico orientado
hacia los productos soportados por esta línea de transporte, estando
este eje óptico inclinado con respecto a la vertical.
Ventajosamente, un dispositivo según la
invención está también caracterizado porque presenta una pluralidad
de dispositivos de toma de vistas repartidos a cada lado y a la
misma distancia del plano vertical longitudinal y una pluralidad de
puestos de análisis óptico sucesivos a lo largo de la dirección
longitudinal, formando todos los ejes ópticos de los dispositivos de
toma de vistas un mismo ángulo de inclinación \alpha con respecto
a la vertical.
Ventajosamente y según la invención, el
dispositivo está caracterizado porque el ángulo de inclinación
\alpha de los ejes ópticos de los dispositivos de toma de vistas
con respecto a la vertical está comprendido entre 20 grados y 45
grados -en particular del orden 36 grados.
Además, ventajosamente, un dispositivo según la
invención comprende, en la parte opuesta de cada dispositivo de
toma de vistas con respecto al dispositivo de transporte, una pared
que forma un fondo para cada toma de vistas realizada por este
dispositivo de toma de vistas. Dicho fondo, preferentemente de
color oscuro y mate, permite mejorar el contraste de las imágenes
tomadas y concurre, con la iluminación homogénea de los productos,
para facilitar el análisis ulterior de estas imágenes por la unidad
de tratamiento.
Además, ventajosamente y según la invención, el
dispositivo comprende para cada dispositivo de toma de vistas por
lo menos un reflector, llamado reflector lateral inferior,
dispuesto en el lado y a lo largo de la línea de transporte
correspondiente, adaptado para mejorar la iluminación de una zona
de la superficie lateral inferior de los productos. Debe observarse
que los fondos y los reflectores de los diferentes dispositivos de
toma de vistas de los diferentes puestos de análisis sucesivos
pueden estar constituidos por unas paredes planas que se extiende a
lo largo, al lado y bajo la línea de transporte (perpendicularmente
al eje óptico de los dispositivos de toma de vistas opuestos),
teniendo cada una de estas paredes alternativamente en la dirección
longitudinal unas porciones oscuras y mates que constituyen un
fondo, y unas porciones reflectantes, o a la vez reflectantes y
difusoras, para constituir un reflector.
Ventajosamente y según la invención, el
dispositivo de iluminación comprende una cámara de iluminación
única atravesada por cada línea de transporte del dispositivo de
transporte. En particular, ventajosamente y según la invención, el
dispositivo de transporte comprende por lo menos dos líneas de
transporte paralelas dispuestas sensiblemente en un mismo plano
horizontal y una cámara de iluminación única común para todas las
líneas de transporte y que se extiende en la vertical de cada
puesto de análisis óptico.
En una variante no preferida, pueden estar
previstas unas cámaras de iluminación distintas para las líneas de
transporte y/o varias cámaras de iluminación en serie en la
dirección longitudinal, por ejemplo una para cada puesto de
análisis.
Además, un dispositivo según la invención está
también ventajosamente caracterizado porque cada línea de
transporte comprende una pluralidad de rodillos, estando cada
rodillo soportado libre en rotación con respecto a un eje rotativo
transversal ortogonal a la dirección longitudinal, y estando los
rodillos separados unos de los otros según la dirección
longitudinal, de manera que dos rodillos sucesivos definan entre
ellos un alojamiento de soporte individual de un producto, y porque
comprende un dispositivo de arrastre de los productos en rotación
adaptado para arrastrar los rodillos en rotación alrededor de su
eje entre los puestos de análisis.
La invención se refiere además a un dispositivo
de análisis óptico de productos caracterizado en combinación por la
totalidad o parte de las características mencionadas anteriormente
o a continuación.
Otros objetivos, características y ventajas de
la invención se harán aparentes de la lectura de la descripción que
sigue de un modo de realización de la invención, dado simplemente a
título de ejemplo no limitativo y que se refiere a las figuras
anexas, en las cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática en
sección transversal vertical de un dispositivo de análisis óptico
según la invención,
- la figura 2 es una vista esquemática por
encima que ilustra la disposición de los dispositivos de toma de
vistas del dispositivo de la figura 1,
- la figura 3 es una vista esquemática en
sección longitudinal media vertical (no estando representado, con
fines de claridad de la ilustración, el perfil intermedio
interpuesto entre las dos líneas de transporte) del dispositivo de
la figura 1,
- la figura 4 es un esquema lateral de los
diferentes puestos de análisis del dispositivo de la figura 1, que
ilustra la rotación de un producto entre el primer puesto de
análisis y el último puesto de análisis,
- la figura 5a es un esquema que ilustra las
diferentes zonas de superficie (casquetes esféricos) de un producto
supuesto perfectamente esférico, tales como son vistas por los
dispositivos de toma de vistas del dispositivo de la figura 1,
- la figura 5b es un esquema que ilustra una
zona de superficie de un producto supuesto perfectamente esférico,
tal como es vista por un dispositivo de toma de vistas del
dispositivo de la figura 1, y es tomada en cuenta para el análisis
óptico.
El dispositivo de análisis de acuerdo con la
invención representado en las figuras está instalado sobre un
dispositivo de transporte de productos que, en el ejemplo
representado, son esferoidales y pueden estar constituidos por
frutas o verduras. Este dispositivo de transporte comprende dos
líneas de transporte paralelas 1, 2. Cada una de estas líneas de
transporte 1, 2 comprende una pluralidad de rodillos tales como 3,
4 montados libres en rotación cada uno alrededor de un eje de
rotación transversal, y que están separados de manera que dos
rodillos sucesivos definan entre ellos un alojamiento para un
producto. Los ejes de rotación de los rodillos son arrastrados por
una cadena sin fin 5, 6 acoplada a un dispositivo motor, de manera
que las dos líneas de transporte 1, 2 son arrastradas en paso
continuo a través del dispositivo de análisis óptico. El conjunto
está soportado por un bastidor 7 que descansa sobre el suelo.
Dichas líneas de transporte son por ejemplo del tipo de las
descritas en los documentos EP-527 519, o
EP-670 276, o EP-1 000 883 o
EP-1 040 058, a los cuales se podrá hacer referencia
para más detalles.
El dispositivo de análisis de acuerdo con la
invención en el ejemplo representado en las figuras comprende
cuatro puestos de análisis 8, 9, 10, 11 dispuestos sucesivamente
espaciados unos de los otros, a lo largo de las líneas de
transporte 1, 2, es decir según la dirección longitudinal de cada
línea de transporte 1, 2.
Cada puesto de análisis comprende dos
dispositivos de toma de vistas: uno 12, 13, 14, 15 cuyo eje óptico
está orientado hacia la primera línea de transporte 1, y el otro
16, 17, 18, 19, cuyo eje óptico está orientado hacia la segunda
línea de transporte 2. Así, el dispositivo de análisis óptico
comprende, para cada línea de transporte 1, cuatro dispositivos de
toma de vistas sucesivos, un dispositivo de toma de vistas para
cada puesto de análisis.
Los dispositivos de toma de vistas están
montados sobre el bastidor 7 a un nivel situado por encima del de
las líneas de transporte 1, 2, y están desplazados lateralmente con
respecto a la dirección longitudinal de la línea de transporte 1,
2, correspondiente. Entre los cuatro dispositivos de toma de vistas
de cada línea de transporte 1, 2, están dispuestos dos dispositivos
de toma de vistas 12, 14 -respectivamente 16, 18- a un lado del
plano vertical longitudinal que contiene la dirección longitudinal
de la línea de transporte 1, respectivamente 2, y los otros dos
dispositivos de toma de vistas 13, 15 -respectivamente 17, 19-
están dispuestos al otro lado del plano vertical longitudinal.
Así, a medida que tiene lugar el paso de los
productos a lo largo de una línea de transporte 1, 2, cada producto
pasa individualmente de manera sucesiva frente a cuatro
dispositivos de toma de vistas, a saber un primer dispositivo de
toma de vistas 12, 16 situado a un lado, un segundo dispositivo de
toma de vistas 13, 17 situado al otro lado, un tercer dispositivo de
toma de vistas 14, 18 situado en el mismo lado que el primero y un
cuarto dispositivo de toma de vistas 15, 19 situado en el mismo
lado que el segundo.
Por otra parte, como se ha representado en la
figura 3, un dispositivo de arrastre 20 de banda sin fin 21
arrastrado por un motor 22 está dispuesto bajo las líneas de
transporte 1, 2, en su porción que pasa frente a los puestos de
análisis 8 a 11, de manera que arrastre en rotación los rodillos 3,
4 de las líneas de transporte 1, 2, y por tanto los productos
soportados por estos rodillos. La velocidad de arrastre de la banda
21 por el motor 22 es determinada en función de un diámetro de
referencia predeterminado de los productos transportados por las
líneas de transporte 1, 2.
Con un dispositivo según la invención, esta
velocidad se puede fijar en el momento de la fabricación, pudiendo
ser tomadas en consideración las variaciones de las dimensiones
reales de los productos con respecto al diámetro de referencia,
como se explica en el documento WO 01/01071, por ejemplo.
Preferentemente, la velocidad de arrastre del
dispositivo de arrastre 20 está adaptada para que cada producto con
un diámetro de referencia predeterminado, transportado por una
línea de transporte 1, 2, sufra una rotación alrededor de un eje
horizontal ortogonal a la dirección longitudinal de la línea de
transporte 1, 2 correspondiente, de un valor del orden de \pi/2
entre dos puestos de análisis sucesivos, 8, 9; 9, 10; 10, 11. Esta
rotación se ilustra en la figura 4 en la que la sección de cada
producto está representada escindida en cuatro sectores A, B, C, D
de \pi/2 complementarios.
Más generalmente, el producto sufre una rotación
del orden de 2 \pi/P entre dos puestos de análisis sucesivos,
siendo P el número total de puestos de análisis sucesivos según la
dirección longitudinal de la línea de transporte 1, 2
correspondiente.
Entre dos dispositivos de toma de vistas 8, 10 o
9, 11, situados a un mismo lado de la línea de transporte 1, 2, el
producto sufre una rotación del orden de \pi en el ejemplo
representado, es decir más generalmente del orden de 2 \pi/N1,
respectivamente 2 \pi/N2, siendo N1 y N2 el número de dispositivos
de toma de vistas sucesivos situados a un mismo lado de la línea de
transporte 1, 2 correspondiente. En efecto, los dispositivos de
toma de vistas 12, 14 forman una primera serie lateral de
dispositivos de toma de vistas situados todos en el mismo lado del
plano vertical longitudinal de la línea de transporte 1 y que se
extienden de manera sucesiva paralelamente a la dirección
longitudinal de esta línea de transporte 1. Así mismo, los
dispositivos de toma de vistas 13, 15 constituyen una segunda serie
lateral dispuesta en el lado opuesto a la primera serie formada por
los dispositivos de toma de vistas 12, 14. Los dispositivos de toma
de vistas 16, 18 constituyen la primera serie lateral de la línea
de transporte 2, y los dispositivos de toma de vistas 17, 19
constituyen la segunda serie lateral de la línea de transporte
2.
Como se ve en la figura 1, los dispositivos de
toma de vistas están fijados sobre el bastidor 7 de tal manera que
sus ejes ópticos estén orientados hacia la línea de transporte 1, 2
correspondiente, y forman con el plano vertical longitudinal medio
de esta línea de transporte 1, 2, correspondiente, un ángulo que
está comprendido entre 20º y 45º, preferentemente del orden de
36º.
La distancia que separa los diferentes puestos
de análisis 8 a 11 según la dirección longitudinal es
preferentemente regular a lo largo del dispositivo de análisis. Por
ejemplo, dos puestos de análisis sucesivos están separados por una
distancia que puede estar comprendida entre 20 cm y 30 cm.
Cada dispositivo de toma de vistas 12 a 19
comprende preferentemente dos cámaras solidarias de una caja única
que están adaptadas para efectuar unos clichés completamente
superponibles, a saber una cámara en el campo visible (RVB) y una
cámara infrarroja. Estas cámaras son preferentemente unas cámaras
llamadas "monogolpe" adaptadas para poder tomar del orden de
25 clichés por segundo o más. Dichas cámaras suministran unos datos
numéricos representativos de estas imágenes que pueden ser
transmitidos a una unidad de tratamiento informático apta para
explotar estos datos y que está programada para este fin.
El dispositivo de análisis comprende además un
dispositivo de iluminación indirecta, con luz difusa, de los
productos que pasan frente a los puestos de análisis óptico. Este
dispositivo de iluminación comprende una cámara de iluminación 30
que presenta una pared horizontal 23 montada fija sobre el bastidor
7 por encima de las dos líneas de transporte 1, 2, y que presenta
una cara inferior 24 reflectante y difusora, por ejemplo pintada
con pintura blanca mate. Esta pared 23 forma por tanto un techo
reflectante y difusor de la cámara de iluminación 30. Este techo 23
soporta una pluralidad de elementos de suspensión 25 que se
extienden hacia abajo, en cuyos extremos inferiores están fijadas
unas lámparas halógenas 26, con sus reflectores inferiores 40, por
ejemplo de acero inoxidable, de aleación metálica pulida, o
metalizados, orientados de manera que iluminen hacia arriba, hacia
la cara inferior 24 de la pared 23, estando las ampollas de las
lámparas 26 dispuestas por encima de los reflectores 40. Además,
cuatro perfiles longitudinales 27 se extienden entre las lámparas
26 y el nivel de las líneas de transporte 1, 2. Estos perfiles
metálicos 27 presentan una garganta central longitudinal de sección
recta transversal cóncava, con concavidad orientada hacia arriba,
que reciben unos tubos luminosos iluminadores, por ejemplo del tipo
tubos de neón 28, que están dispuestos por encima de dichas
gargantas. Los perfiles 27 tienen su cara superior reflectante, en
particular de aleación metálica pulida, por ejemplo de acero
inoxidable, o metalizada, de manera que la luz de los tubos 28 es
reflejada hacia arriba, es decir hacia la cara inferior 24 a su vez
reflectante y difusora de la pared 23 del techo.
\newpage
Los dos perfiles 27 centrales se extienden
inmediatamente por encima y en la vertical de las líneas de
transporte 1, 2, y presentan una cara inferior 39 no reflectante,
por ejemplo pintada con pintura negra mate, y unos flancos
laterales 29 rebatidos e inclinados hacia abajo que tienen por
función evitar cualquier iluminación directa de los productos
soportados por las líneas de transporte 1, 2.
Así, todas las fuentes de luz 26, 28 están
situadas por encima de las líneas de transporte 1, 2 y están
separadas de estas últimas por los perfiles 27, que realizan la
función de pantalla protectora que presenta la doble función de
recoger los eventuales desechos que puedan caer de estas fuentes de
luz, y por tanto impedir su caída sobre los productos que pasan
sobre las líneas de transporte 1, 2 subyacentes; y de impedir, por
otra parte, cualquier iluminación directa de los productos por los
rayos luminosos que salen directamente de las fuentes de luz 26, 28.
Los reflectores 40 gobiernan también la función de la pantalla que
presenta esta doble función de recoger los desechos que provienen
eventualmente de las lámparas 26 impidiendo su caída sobre los
productos y de impedir cualquier iluminación directa de los
productos por parte de las lámparas 26.
El bastidor 7 define por otra parte, entre la
pared horizontal 23 que forma el techo reflectante y difusor y las
líneas de transporte 1, 2, un recinto en la cámara de iluminación
30 cuyas caras internas son preferentemente reflectantes y
difusoras, en particular todas ellas están pintadas con pintura
blanca mate. Este recinto está delimitado por unas paredes
periféricas, de las que el techo 23, unas paredes laterales
longitudinales y unas paredes extremas transversales forman una
caja. La cámara de iluminación 30 constituida por esta caja está
atravesada por las líneas de transporte 1, 2 según la dirección
longitudinal. Cuando las lámparas halógenas 26 uniformemente
repartidas en la cámara de iluminación 30 y los tubos 28 contenidos
en la cámara de iluminación están encendidos, se comprende que
difunden la luz hacia arriba, hacia la parte superior horizontal
que constituye el techo 23, luz que es reflejada y difundida de
forma suave para bañar la cámara de iluminación 30 con una luz
difusa homogénea de longitud de onda correspondiente a las
longitudes de ondas de emisión de las lámparas 26 y de los tubos
28.
Debe observarse que los flancos 29 laterales de
los perfiles centrales 27 están perforados por escotaduras 31 de
manera que no interfieran con el campo de visión de los
dispositivos de toma de vistas en los diferentes puestos de
análisis, es decir para permitir la realización de un cliché de la
cara completa de un producto que pasa frente a dicho dispositivo de
toma de vistas. Así mismo, la pared 23 que constituye el techo está
dotada de aberturas 32 pasantes que permiten no enmascarar el campo
de visión de los dispositivos de toma de vistas a través de ellas.
Los dispositivos de toma de vistas 12 a 19 están en efecto fijados
al bastidor 7 por encima de esta pared de techo 23, fuera de la
cámara de iluminación 30, de manera que no sean iluminados y
deslumbrados por la luz que reina en esta cámara de iluminación
30.
Además, dos flancos longitudinales laterales 33,
34 están dispuestos a cada lado de cada línea de transporte 1, 2 en
la parte opuesta a los dispositivos de toma de vistas 12 a 19, de
manera que estén orientados hacia los dispositivos de toma de
vistas 12 a 19 y para formar un fondo absorbente, por ejemplo
pintado con pintura negra mate, delante del cual pasa el producto
cuya imagen es realizada.
Para cada dispositivo de toma de vistas 12 a 19,
la zona del flanco 33, 34 opuesto (sensiblemente ortogonal al eje
óptico del dispositivo de toma de vistas) que se extiende según la
dirección longitudinal frente al eje óptico y del campo de visión
está adaptada para formar un fondo (en particular negro mate). La
zona del otro flanco lateral 34, 33 que se extiende también según la
dirección longitudinal frente al eje óptico y del campo de visión
del dispositivo de toma de vistas, es por el contrario reflectante
(metálico o metalizado), o reflectante y difusor (pintado con
pintura blanca mate), de manera que forme un reflector que mejora
la iluminación de la porción de superficie lateral inferior del
producto.
Cada flanco 33, 34 está así alternativamente en
la dirección longitudinal, adaptado para formar un fondo (zona
negra mate) y adaptado para formar un reflector (blanco mate o
metálico o metalizado).
El flanco 33 de la línea de transporte 1 y
flanco 34 de la línea de transporte 2 que están ambos dispuestos
entre estas dos líneas de transporte 1, 2, pueden estar
constituidos por un mismo perfil central interpuesto entre estas
dos líneas de transporte 1, 2, como se ha representado en la figura
1.
El dispositivo de análisis óptico según la
invención permite realizar una iluminación homogénea uniforme de la
fruta, sensiblemente idéntica para todos los puestos de análisis
óptico. Los diferentes dispositivos de toma de vistas 12 a 19 están
inclinados en un mismo ángulo con respecto a la vertical y realizan
unos clichés que son semejantes desde el punto de vista de la
orientación geométrica de la toma de vista con respecto al
producto.
La figura 5a representa esquemáticamente las
diferentes zonas 35, 36, 37, 38 de una esfera que pueden ser vistas
por los diferentes dispositivos de toma de vistas sucesivos 12, 13,
14, 15 0 16, 17, 18, 19 cuando tiene lugar el paso de esta esfera
por los dispositivos de análisis ópticos según la invención. Estas
zonas son unos casquetes semiesféricos 35, 36, 37, 38. El primer
dispositivo de toma de vistas 12 o 16 se supone que tiene su eje
óptico 50 normal al plano de la figura 5a y está por encima de este
plano. La traza de este eje óptico 50 es el punto central O del
círculo representado. Las trazas de los ejes ópticos 41, 42, 43 de
los otros tres dispositivos de toma de vistas 13, 14, 15 0 17, 18,
19 están a 120º unos de los otros, estando los cuatro ejes ópticos
50, 41 a 43 orientados en el espacio según un tetrápodo regular y
siendo secantes al centro de la esfera. Los tres casquetes
semiesféricos 36, 37, 38 vistos por estos otros tres dispositivos
de toma de vistas están parcialmente representados rayados
paralelamente al eje óptico 41, 42, 43 correspondiente.
Como se ve, todas las porciones del producto son
vistas y representadas en las imágenes realizadas, con un cierto
cabalgamiento.
La figura 5b representa en trazos seguidos, la
zona 44 del casquete semiesférico 35 visto en planta en la figura
5a que es tomado en cuenta para el análisis óptico. En cada zona de
cabalgamiento del casquete semiesférico 35 con uno de los otros
tres casquetes semiesféricos 36, 37, 38 se determina y se memoriza
una porción de línea ecuatorial 46, 47, 48 media a los ecuadores de
estos dos casquetes semiesféricos, y se eliminan, para el análisis
óptico, los pixels de las vistas situadas en el exterior de la zona
44 delimitada por estas tres líneas ecuatoriales medias 46, 47, 48.
Se reparte así la superficie de la esfera en cuatro zonas
complementarias todas idénticas a la zona 44. Cada línea ecuatorial
media 46, 47, 48 pertenece a un plano ecuatorial bisector interno
de los planos ecuatoriales que contienen los ecuadores de los dos
casquetes 35 y 36 o 37 o 38 que se cabalgan.
Cada punto M de esta línea ecuatorial está a
igual distancia (sobre la superficie de la esfera) de un punto C1
que pertenece al ecuador del casquete 35 y de un punto C2 que
pertenece al otro casquete 36, 37, 38 en cabalgamiento,
perteneciendo las proyecciones de estos puntos C2, M, C1 sobre el
plano de la figura 5a a un mismo radio R del círculo que representa
el casquete 35. En el plano de la figura 5a (que corresponde al de
la imagen formada), la distancia OM es una fracción del radio R
(igual a la mitad del diámetro de referencia). La posición del
punto M puede ser así representada por la relación OM/R.
Cuando tiene lugar el análisis de un producto no
perfectamente esférico, se determina para cada imagen considerada
realizada por un dispositivo de toma de vistas (que no corresponde
a un casquete perfectamente semiesférico) el límite medio de la
zona a considerar (similar a la zona 44) aplicando, en cada
dirección radial a partir del eje óptico representado por el punto
O, a la distancia OC entre O y el punto C del contorno situado en
esta dirección radial la misma fracción OM/R que la obtenida y
memorizada para la esfera perfecta. El punto M' del límite medio
sobre la imagen plana realizada es así tal que OM' = OC x OM/R. La
lógica de programación de la unidad de tratamiento a partir de
dichas tomas de vistas puede así ser extremadamente simple y fiable,
incluso en el caso de formas irregulares.
Todos los dispositivos de toma de vistas pueden
ser idénticos y están todos dispuestos a igual distancia de los
productos soportados por las líneas de transporte 1, 2.
Se comprende que dicho dispositivo de análisis
óptico sea extremadamente fácil de montar, de ajustar y de
mantener. El bastidor 7 forma una cubierta exterior protectora
dotada de tapas para el acceso a los diferentes elementos internos
del dispositivo de análisis óptico según la invención.
Las señales que salen de los dispositivos de
toma de vistas son suministradas a una unidad de tratamiento, no
representada y bien conocida en sí misma, en la cual son
memorizadas las diferentes imágenes realizadas y que permite
ulteriormente su tratamiento y su análisis con vistas a la selección
automática de los productos en un puesto subsiguiente del
dispositivo de transporte. Esta unidad de tratamiento se puede
realizar de manera conocida. Ventajosamente, dicha unidad está
constituida por un dispositivo informático tal como un ordenador
personal.
Debe observarse que la invención puede
constituir el objeto de numerosas variantes con respecto a los
ejemplos representados y descritos. Por ejemplo, es posible prever
más de dos puestos de análisis a cada lado de una línea de
transporte 1, 2. El número de puestos de análisis a cada lado puede
ser diferente a un lado y al otro. Un valor de ángulo a 36º para la
inclinación de los ejes ópticos de los dispositivos de toma de
vistas con respecto al plano vertical longitudinal medio es, en la
práctica, muy ventajoso. En efecto, el mismo corresponde al ángulo
teórico ideal de orientación de los ejes ópticos para que coincidan
con los ejes de un tetrápodo regular centrado sobre el centro de la
esfera si el producto es esférico. Sin embargo, pueden ser
considerados también otros valores de ángulo. El número, la
naturaleza y la disposición de las fuentes de luz en la cámara de
iluminación 30 pueden ser diferentes. En lugar de una cámara de
iluminación única, pueden estar previstas varias cámaras de
iluminación, por ejemplo unas cámaras de iluminación distintas para
las líneas de transporte y/o varias cámaras de iluminación, en
serie, en la dirección longitudinal, en particular una para cada
puesto de análisis óptico. La pintura blanca mate puede ser
reemplazada por otros revestimientos claros siempre que se obtenga
un efecto de reflexión y difusión. Así mismo, la pintura negra mate
puede ser reemplazada por cualquier revestimiento oscuro apto para
constituir un fondo apropiado.
El dispositivo de arrastre 20 puede estar
adaptado para arrastrar en rotación los productos o bien en sentido
contrario con respecto a su sentido de paso según la dirección
longitudinal, como se ha representado en la figura 3, o por el
contrario en el sentido directo.
Claims (23)
1. Dispositivo de análisis óptico de productos
tales como frutas con vistas a su selección automática, que
comprende:
- un dispositivo (1, 2) de transporte de los
productos en paso continuo según una dirección longitudinal con
respecto a un bastidor fijo (7),
- por lo menos un puesto de análisis óptico (8,
9, 10, 11) de la superficie exterior de los productos, que
comprende por lo menos un dispositivo de toma de vistas (12 a 19)
montado fijo sobre el bastidor (7) con un eje óptico orientado
hacia unos productos arrastrados frente al mismo por el dispositivo
de transporte (1, 2),
- un dispositivo de iluminación (23 a 34) de los
productos que pasan frente a cada puesto de análisis óptico (8 a
11), y que se extienden longitudinalmente en la vertical de cada
puesto de análisis óptico (8 a 11),
caracterizado porque:
- el dispositivo de iluminación (23 a 34)
comprende por lo menos una cámara de iluminación (30) atravesada
por lo menos por una línea de transporte del dispositivo de
transporte (1, 2), estando cada cámara de iluminación (30) dotada
de por lo menos una fuente de luz (26, 28) adaptada para
proporcionar una iluminación indirecta de los productos mediante
una luz difusa que reina en la cámara de iluminación (30),
- por lo menos una pantalla (27) está dispuesta
entre cada línea de transporte (1, 2) y cada fuente de luz (26,
28), de manera que proteja los productos soportados por cada línea
de transporte de los desechos que puedan provenir de dicha fuente
de luz (26, 28).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende por lo menos una fuente de
luz (26, 28) dispuesta por encima de los productos soportados por
cada línea de transporte (1, 2), y, entre cada línea de transporte
(1, 2) y cada fuente de luz (26, 28) dispuesta por encima de esta
línea de transporte (1, 2), por lo menos una pantalla (27) que se
extiende por lo menos sensiblemente por encima y en la vertical de
dicha línea de transporte (1, 2) en su porción que atraviesa la
cámara de iluminación (30), de manera que proteja los productos
soportados por cada línea de transporte (1, 2) de los desechos que
puedan caer de dicha fuente de luz (26, 28) dispuesta por encima de
esta pantalla (27).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque comprende, para cada línea de
transporte (1, 2), un perfil (27) que realiza la función de
pantalla y que está dispuesto por lo menos sensiblemente por encima
y en la vertical de esta línea de transporte (1, 2).
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de iluminación
(23 a 34) está adaptado para proporcionar únicamente una
iluminación indirecta de los productos mediante luz difusa
reflejada.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque cada cámara de iluminación (30)
comprende unas paredes que forman una caja que define la cámara de
iluminación (30), comprendiendo esta cámara de iluminación (30) por
lo menos una fuente de luz (26, 28) adaptada para difundir luz
hacia por lo menos una (23) de las paredes.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la caja comprende por lo menos una
pared (23) que se extiende por encima del dispositivo de transporte
y que presenta una cara interna reflectante y difusora (24), de
manera que constituya un techo reflectante y difusor (23) de la
cámara de iluminación (30).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque cada dispositivo de toma de vistas (12
a 19) está dispuesto fuera de la cámara o de las cámaras de
iluminación (30) por encima del techo (23), estando este último
dotado de una abertura pasante (32) adaptada al campo de visión de
este dispositivo de toma de vistas (12 a 19).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
5 a 7, caracterizado porque todas las paredes de la caja que
delimitan una cámara de iluminación (30) presentan una cara interna
reflectante y difusora.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 8, caracterizado porque por lo menos una cámara de
iluminación (30) del dispositivo de iluminación comprende una
pluralidad de perfiles (27) opacos montados fijos sobre el bastidor
(7) en la cámara de iluminación (30) a un nivel situado por encima
del dispositivo de transporte (1, 2) y espaciados unos de los otros,
y que presentan cada uno una garganta que recibe un tubo luminoso
(28) dispuesto por encima del perfil (27).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque la garganta de cada perfil (27)
presenta una cara superior reflectante.
\newpage
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque por lo menos
una cámara de iluminación (30) del dispositivo de iluminación
comprende una pluralidad de lámparas (26) que constituyen fuentes de
luz puntuales repartidas por la cámara de iluminación (30) a un
nivel situado por encima del dispositivo de transporte (1, 2) y
bajo el techo reflectante y difusor (23).
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque cada lámpara (26) está dotada de un
reflector inferior (40) y de una ampolla dispuesta por encima de
este reflector (40).
13. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a
12, caracterizado porque cada fuente de luz (26, 28) está
dispuesta por encima de una pantalla (27).
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el dispositivo
de transporte (1, 2) comprende por lo menos una línea de transporte
(1, 2) de los productos arrastrados en paso continuo según una
dirección longitudinal con respecto al bastidor (7), presentando
cada línea de transporte (1, 2) una porción que atraviesa
longitudinalmente por lo menos una cámara de iluminación (30) y que
comprende una pluralidad de soportes individuales de productos
alineados a continuación unos de los otros en esta dirección
longitudinal, y porque la porción de cada línea de transporte (1, 2)
que atraviesa la cámara de iluminación (30) está coronada por un
perfil (27) que realiza la función de pantalla.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque cada pantalla
(27) dispuesta en la vertical de una línea de transporte (1, 2)
presenta una cara inferior (39) no reflectante.
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque cada pantalla
(27) dispuesta en la vertical de una línea de transporte (1, 2)
presenta unos flancos (29) laterales inclinados hacia abajo, de
manera que cubran los productos soportados por la línea de
transporte (1, 2), estando practicada una escotadura (31) en un
flanco (29) frente a cada dispositivo de toma de vistas (12 a 19),
de manera que este flanco (29) no interfiera con el campo de visión
del dispositivo de toma de visas (12 a 19).
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el dispositivo
de transporte (1, 2) comprende por lo menos una línea de transporte
(1, 2) de los productos arrastrados en paso continuo según una
dirección longitudinal con respecto al bastidor (7), presentando
cada línea de transporte (1, 2) una porción que atraviesa
longitudinalmente por lo menos una cámara de iluminación (30) y que
comprende una pluralidad de soportes individuales de productos
alineados a continuación unos de los otros en esta dirección
longitudinal, y porque cada dispositivo de toma de vistas (12 a 19)
está desplazado lateralmente con respecto a un plano vertical
longitudinal que pasa por la dirección longitudinal de una línea de
transporte (1, 2) y presenta un eje óptico orientado hacia los
productos soportados por esta línea de transporte (1, 2), estando
este eje óptico inclinado con respecto a la vertical.
18. Dispositivo según la reivindicación 17,
caracterizado porque presenta una pluralidad de dispositivos
de toma de vistas (12 a 19) repartidos a cada lado y a la misma
distancia del plano vertical longitudinal y una pluralidad de
puestos de análisis óptico (8 a 11) sucesivos a lo largo de la
dirección longitudinal, formando todos los ejes ópticos de los
dispositivos de toma de vistas (12 a 19) un mismo ángulo de
inclinación (\alpha) con respecto a la vertical.
19. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 17 o 18, caracterizado porque el ángulo de
inclinación (\alpha) de los ejes ópticos de los dispositivos de
toma de vistas (12 a 19) con respecto a la vertical está comprendido
entre 20 grados y 45 grados -en particular del orden de 36
grados.
20. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque comprende, en
la parte opuesta de cada dispositivo de toma de vistas (12 a 19)
con respecto al dispositivo de transporte (1, 2), una pared (33, 34)
que constituye un fondo para cada toma de vistas realizada por este
dispositivo de toma de vistas (12 a 19).
21. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque comprende para
cada dispositivo de toma de vistas (12 a 19) por lo menos un
reflector, llamado reflector lateral inferior, dispuesto al lado y a
lo largo de la línea de transporte correspondiente, adaptado para
mejorar la iluminación de una zona de la superficie lateral
inferior de los productos.
22. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el dispositivo
de transporte (1, 2) comprende por lo menos dos líneas de
transporte paralelas (1, 2) dispuestas sensiblemente en un mismo
plano horizontal y una única cámara de iluminación (30) común a
todas las líneas de transporte (1, 2) y que se extiende en la
vertical de cada puesto de análisis óptico (8, 9, 10, 11).
23. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque cada línea de
transporte (1, 2) comprende una pluralidad de rodillos (3, 4),
estando cada rodillo soportado libre en rotación con respecto a un
eje rotativo transversal ortogonal a la dirección longitudinal, y
estando los rodillos separados unos de los otros según la dirección
longitudinal de manera que dos rodillos sucesivos (3, 4) definan
entre ellos un alojamiento de soporte individual de un producto, y
porque comprende un dispositivo de arrastre (20) de los productos
en rotación adaptado para arrastrar los rodillos (3, 4) en rotación
de su eje entre los puestos de análisis (8 a 11).
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