ES2325199B1 - Adicion a la patente principal p200700514.por "sistema para la separacion selectiva automatica de citricos afectados por podredumbre". - Google Patents

Abstract

Adición a la patente principal nº P 200700514, por: "Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre".

La adición describe unas mejoras en el sistema descrito por la patente principal, destinadas a permitir observar inequívocamente las zonas de los frutos afectadas por podredumbre. En particular, las mejoras afectan a la unidad de visión artificial del sistema, y consisten en la incorporación de luces de UV en posiciones tales que emiten una potencia de luz considerable hacia una zona concreta del recorrido por el que son desplazados los frutos, y la utilización de dos cámaras, situadas una a cada lado de la zona de paso, en posiciones extremas opuestas de una línea transversal a la dirección de desplazamiento. Las cámaras son de tipo MAF, con dos sensores monocromáticos, de los que uno de los sensores detecta la fluorescencia emitida por la zona de podredumbre al ser iluminada con UV, y el otro sensor, equipado con filtros de NIR. permite apreciar leves pérdidas en la imagen generada a partir de la ligera componente de IR presente en la luz UV, cuando se enfrenta a una zona de podredumbre.

Description

Adición a la patente principal nº P 200700514, por: "Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre".

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una adición realizada en la patente principal P-200700514, por: "Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre", mediante la que se aportan mejoras sustanciales en el sistema descrito en dicha patente principal.

Más en particular, la invención proporciona ahora una alternativa mejorada del sistema, en base a las modificaciones introducidas en determinadas partes operativas del mismo, especialmente en la sección definida como unidad de visión artificial, en la que se ha duplicado el número de cámaras de visualización y se han mejorado las condiciones de iluminación, de modo que los cítricos pueden ser observados de una forma más completa desde dos posiciones alineadas opuestas. Estos cambios estructurales, junto con una selección apropiada de los dispositivos constitutivos de los órganos de visión (cámaras con dos sensores distintos), permiten una selección más precisa de los frutos con zonas de podredumbre.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a la construcción e instalación de dispositivos automáticos de clasificación y reconocimiento, en particular los destinados al sector hortofrutícola.

Antecedentes y Sumario de la invención

Los expertos en la materia son conocedores de que el cultivo de los cítricos constituye el principal sector frutícola nacional. La mitad de los cítricos que se producen en España están destinados a la exportación, por lo que los cítricos españoles ocupan un lugar muy importante en el contexto de los países productores. Sin embargo, los bajos costes de producción de los países no europeos del área mediterránea, permiten que su citricultura compita con ventaja en el mercado frente a nuestras producciones. Si a ello se añade la progresiva apertura de los mercados de la Unión Europea a estos países, las únicas alternativas que parecen posibles para mantener la cuota de mercado consisten en ofrecer un producto de mayor calidad que los países competidores, junto con un abaratamiento de los costes de
producción.

La calidad de la fruta viene determinada por aspectos tales como la presentación, la apariencia, la uniformidad, la madurez y la frescura, todos ellos componentes esenciales de la decisión de compra. La calidad de los frutos puede verse afectada por diversas causas, dando lugar a defectos morfológicos y fisiológicos que devalúan el producto. Entre las causas más preocupantes se encuentran aquéllas que originan defectos en el fruto durante, o después de, la preparación para el mercado, y que se manifiestan en los lugares de venta. Los daños mecánicos o lesiones que tienen lugar durante la manipulación del producto, son la puerta de entrada para multitud de patógenos causantes de podredumbres, tales como los hongos de los géneros Botrytis, Rhizopus, Alternaria, Geotrichum, pero sobre todo los hongos Penicilium digitatum (podredumbre verde) y Penicilium italicum (podredumbre azul), causantes de la mayor parte de las infecciones en post-cosecha.

Las pérdidas por podredumbre son del orden del 3-5% de todos los frutos manejados en las centrales, llegando a ser en los años de climatología anormal, del orden de un 7-12%. Para reducir estas pérdidas, se realizan varias trías en la planta de procesado de la fruta, atendiendo a criterios tales como defectos en la piel, presencia de insectos, daños por granizo, frutos deformes, etc. Sin embargo, esta operación no siempre es eficaz, debido a la posibilidad de que, en el momento de la tría, el daño causado por la podredumbre no sea todavía visible externamente. En estas condiciones, el hongo se desarrollará durante el almacenamiento y transporte, diseminando la infección por toda la partida y causando elevadas pérdidas económicas. Una rápida detección de la infección será especialmente importante para mantener la calidad del producto y evitar pérdidas económicas para poder, de ese modo, competir en mejores condiciones en el mercado.

Se conoce actualmente en el estado de la técnica la utilización de luz ultravioleta para detectar la infección en el fruto antes de que se desarrolle externamente. El método conocido se basa esencialmente en que, al evolucionar la infección producida por el hongo, se altera la composición química de los tejidos del fruto, derramándose los aceites esenciales contenidos en las glándulas de la piel; la iluminación de estos tejidos con luz UV pone de manifiesto su fluorescencia, haciendo que sean visibles daños que todavía están latentes.

Los rayos UV constituyen la franja del espectro electromagnético comprendida entre 100-400 nm, lindando con los rayos X y con la franja visible. La luz se divide por lo general en tres bandas con las siguientes longitudes de onda: UV-C, 100-280 nm; UV-B, 280-315 nm; UV-A, 315-400 nm.

La operación de tría aprovechando la luz UV se realiza de forma manual en cámaras de inspección especiales situadas en la línea de procesado, y que se conocen usualmente como "discotecas". Estas cámaras consisten en cabinas oscuras, de pequeñas dimensiones, iluminadas únicamente con tubos de luz negra; estos tubos emiten una longitud de onda que se corresponde con la franja UV-A. La fruta que desarrolla una fluorescencia al pasar por la cabina, indica que la infección está latente, y será eliminada inmediatamente de la línea. Las frutas pasan por encima de unos rodillos que giran y hacen girar las frutas de modo que se puede apreciar sustancialmente toda la superficie de la
fruta.

Sin embargo, la utilización de la luz UV en este modo de inspección plantea algunos inconvenientes. De hecho, las radiaciones UV son, entre las radiaciones no ionizantes, las de mayor contenido energético. Este contenido energético relativamente alto hace que sean capaces de reaccionar químicamente con la materia, produciendo las llamadas reacciones fotoquímicas. Los efectos biológicos de los rayos UV afectan principalmente a la piel, provocando eritemas, pérdida de elasticidad y melanogénesis retardada. Este tipo de radiación también puede provocar enfermedades oftálmicas tales como queratitis, conjuntivitis y cataratas. Por estas razones, las lámparas de UV son consideradas de riesgo Grupo I por la Sociedad de la Ingeniería que Ilumina (ANSI/IESNA RP-27.3-96).

Se han establecido unas recomendaciones prácticas para el uso fotobiológico seguro de las lámparas de luz UV. Estas recomendaciones están basadas en límites de radiación tolerables. Así, para lámparas que emiten radiación con longitudes de onda comprendidas entre 320 y 400 nm, el flujo de energía no debe superar 1 mW/cm^{2} y se debe limitar el tiempo de exposición, en mayor medida cuanto menor sea la distancia al foco emisor. Siguiendo estas recomendaciones, los operarios que trabajan en estas cabinas de inspección están haciendo turnos para no permanecer en las cabinas durante un tiempo superior a una hora. Otra de las recomendaciones consiste en la utilización de gafas y guantes de protección que absorban la radiación UV recibida, reduciendo la exposición del operario a niveles no peligrosos (RD-773/1997 y RD-1002/2002). Para el control de estos aspectos se realizarán mediciones de radiación y reconocimientos médicos específicos y periódicos.

El trabajo de selección manual en estas condiciones, es tedioso y repetitivo para los operarios. Adicionalmente, esta mano de obra representa un coste importante para la empresa.

Por todo ello, las técnicas de análisis han ido evolucionando durante los últimos años, con vistas a conseguir sistemas de clasificación y rechazo de fruta que permitan reducir los elevados costes de personal directamente relacionado con este proceso. En este sentido, la automatización de estas labores permitirá mejorar la calidad del trabajo de estos operarios, al realizarse de forma automática, limitándose la tarea del operario a supervisar el correcto funcionamiento del sistema, desde el exterior, a través de monitores de control.

La patente principal P-200700514 ha supuesto un avance muy importante con respecto a la provisión de una solución que permita solucionar eficazmente el problema de la selección automática de los frutos afectados por algún grado de podredumbre, en particular los cítricos y similares. Para ello la invención descrita en dicho documento ha propuesto el diseño y utilización de un sistema en el que los frutos dañados son reconocidos y expulsados automáticamente cuando al avanzar a lo largo de la instalación, alcanzan una posición predeterminada. Para ello, los frutos son iluminados con luz ultravioleta de la banda UV-A cuando pasan por una unidad de visión artificial, de modo que los órganos de visión incluidos en dicha unidad captan las imágenes de las frutas iluminadas, siendo estas imágenes enviadas a un centro de control general donde son analizadas las fluorescencias que aparecen en las zonas de las frutas con daños, y donde se determina la expulsión de la fruta dañada, siendo controlado el desplazamiento de la fruta dañada a lo largo de las secciones del sistema con la ayuda de un encóder. El órgano de control está constituido preferentemente por un ordenador de tipo PC, con un software de aplicación específica adecuado.

Aunque el sistema desarrollado por la patente principal y brevemente resumido en lo que antecede, ha resuelto la parte fundamental del problema planteado, no deja por ello de ser susceptible de mejoras que supongan un incremento de su capacidad operativa, y una selección más precisa de las frutas dañadas. Por ello, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal perfeccionar la funcionalidad del sistema anterior, mediante la provisión de otras capacidades alternativas complementarias con las del sistema inicial, y dirigidas a una visión más perfecta de las frutas a su paso por la instalación con garantías de una selección más precisa.

En esencia, las mejoras que propone la realización alternativa de la presente invención consisten básicamente en un cambio del número y de la posición de los órganos de visión artificial, de tal modo que en vez de un solo órgano de visión se utilizan dos órganos distintos, situados en posiciones opuestas alineadas según una línea de paso de los frutos, separadas por una cierta distancia, de tal modo que los frutos iluminados adecuadamente, son visualizados desde posiciones distintas, garantizando con ello que se visualiza en cada caso una superficie del fruto mucho más amplia, eliminando de ese modo posibles errores de clasificación derivados de eventuales "zonas muertas" que no pudieran ser observadas con la utilización de un sólo órgano de visión artificial, a pesar de que los frutos puedan ser girados al avanzar a lo largo de la instalación.

De acuerdo con una segunda mejora propuesta por esta forma de realización alternativa, se ha realizado una selección exhaustiva de los órganos de visión artificial, en base a las cámaras de tipo MAF y que incorporan 2 sensores de tipo monocromático, al haberse revelado dichas cámaras como elementos de sensibilidad adecuada para la aplicación prevista, y permitir el aprovechamiento de ambos sensores previa incorporación respecto a uno de ellos de filtros NIR adecuados, con un aprovechamiento útil de la luz emitida por los propios tubos de UV y comprendida en la gama del infrarrojo cercano (NIR). Este concepto será mejor explicado en lo que sigue.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de la forma de realización preferida de la invención, dada únicamente a título de ejemplo y sin carácter limitativo alguno, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 muestra una vista esquemática general, en alzado lateral, de la zona correspondiente a la sección de visión artificial del sistema, y

La Figura 2 es asimismo una ilustración esquemática transversal a la unidad de visión artificial, mostrando la posición de enfoque de los órganos de visión hacia la línea de paso de los frutos que van a ser observados.

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado anteriormente, la descripción detallada de la forma de realización preferida de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan referencias numéricas iguales para designar las mismas partes, habiéndose elegido tales referencias numéricas en correspondencia con las equivalentes de la patente principal, a efectos de simplificar la explicación de esta nueva realización. Así, atendiendo en primer lugar a la representación de la Figura 1, se puede apreciar una vista esquemática general, en alzado lateral, de la sección de la instalación correspondiente a la unidad de visión artificial, montado sobre una cinta 1 de cualquiera de los tipos especificados en la descripción de la realización de la patente principal, prevista para el arrastre de los productos P en la dirección longitudinal de la misma tal y como se indica mediante la flecha F. De acuerdo con esta forma de realización, los productos son iluminados por medio de luz UV procedente de fuentes 3a dispuestas ahora en posiciones tales que dirigen la mayor potencia de iluminación hacia la zona central de paso obligado para los productos P por el interior de la unidad.

Por otra parte, según se ha dicho en la descripción que antecede, los órganos de visualización están ahora compuestos por dos cámaras en vez de una sola cámara como en el caso de la realización de la patente principal. La utilización de dos cámaras ubicadas en posiciones previamente elegidas al efecto, se ha determinado con el fin de asegurar que los productos son observados en una cantidad de superficie muy superior a la que puede ser vista con una sola cámara, y para ello, la posición elegida para ambas cámaras es tal y como se muestra en la Figura 2, en la que aparecen ambas cámaras señaladas con la referencia 7', situadas a ambos lados de la zona de arrastre de los productos, es decir, una cámara 7' en el ángulo superior izquierdo y otra cámara 7' en el ángulo superior derecho, enfrentadas según una línea transversal, y de manera que el campo de visión se solapa en una zona C común de visión para ambas cámaras. Con una realización como la mostrada, las imágenes son tomadas sobre tramos superficiales que afectan a una amplia zona de ambos lados de los frutos, con lo que se proporcionan imágenes sincronizadas con la misma señal de pulsos proporcional a la velocidad de desplazamiento del transportador de frutos, siendo estas imágenes enviadas al órgano de control (un ordenador, no representado en estas Figuras), para su tratamiento e interpretación para la confección de la imagen total de cada producto. Así, como se comprenderá, la utilización de dos cámaras 7' a ambos lados de la línea de paso en sustitución de una sola cámara como en el caso de la patente principal, permite evitar zonas muertas que en otro caso podrían suponer pérdidas de información para el sistema, con la consiguiente generación de errores indeseados.

Pero existe otra circunstancia que ha contribuido favorablemente a una mejor identificación de zonas superficiales en las que se presentan signos indicativos de podredumbre, y que ha podido ser ventajosamente observada durante las investigaciones realizadas, con una selección adecuada de cámaras MAF constitutivas de cada uno de los órganos de visión 7' incorporados en esta realización de la invención. En efecto, las cámaras habituales constan, según se ha dicho, de dos sensores distintos, de los que uno de ellos es de tipo monocromático y el otro es de tipo tricolor RGB. Hasta ahora, se utilizaba solamente el sensor monocromático, equipado con dos filtros diferentes de los que un primer filtro deja pasar una banda de luz visible (entre 400 nm y 700 nm) y el otro consiste en un filtro pasa-alto que deja pasar la luz por encima del verde. El aprovechamiento de ambos sensores en una realización como la mostrada por la presente invención, se suponía en principio que podía mejorar las características de visión del sistema, puesto que uno de los sensores sería aprovechable para detectar la fluorescencia que emana de las zonas dañadas cuando son iluminadas por la luz UV, y el otro sensor sería aprovechado para disponer de una imagen de referencia en la zona del azul, de modo que realizando una comparación entre ambas imágenes obtenidas, se pudiera destacar solamente las zonas con podredumbres. Sin embargo, esta forma de observación presentó inconvenientes derivados del hecho de que la emisión de la luz desde los tubos de UV directamente sobre las frutas, da lugar a la creación de zonas de brillos y sombras que afectan negativamente a la imagen.

No obstante lo anterior, la suposición inicial de mejorar la imagen con la utilización de ambos sensores asociados a cada una de las cámaras 7', ha sido posible mediante una selección apropiada de las mismas. Para ello, se han elegido cámaras MAF en las que ambos sensores son de tipo monocromático, y se ha observado que destinando uno de ellos para la observación de fluorescencias de la manera habitual, y acoplando filtros apropiados de NIR al otro sensor para la observación de la pequeña porción componente de luz de IR emitida por estos tubos de UV, se aprecia una pérdida leve de la imagen de infrarrojo cuando se observa la zona con podredumbre. Por lo tanto, la coincidencia simultánea de ambas características (emisión de fluorescencia y leve pérdida de la imagen de infrarrojo), indica inequívocamente que en esa posición existe una zona de podredumbre, eliminando con ello cualquier posibilidad de error asociado a la interpretación de los datos obtenidos.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan. No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, debe entenderse que dentro de su esencialidad podrán introducirse múltiples variaciones de detalle, asimismo protegidas, que podrán afectar a características estructurales y formales de los distintos componentes del sistema, siempre que ello no suponga alteración de la esencialidad de la invención definida por las reivindicaciones anexas.

Claims (3)

1. Adición a la Patente Principal P-200700514, por: "Sistema para la separación selectiva automática de cítricos afectados por podredumbre", especialmente con vistas a mejorar las características funcionales y operativas de la unidad de visión de la instalación, que se caracteriza porque dicha unidad (3) de visión de los frutos (P) que pasan arrastrados por una cinta (1) transportadora según la dirección longitudinal de la misma, comprende:

lámparas (3a) de iluminación de UV, situadas en posición centrada y que proyectan una potencia considerable de luz dirigida de forma concentrada hacia una zona (C) de paso obligado de los frutos, y

dos órganos de visión (7'), situados uno en el lado izquierdo y otro en el lado derecho de la zona de paso, con solapamiento de visión hacia una zona común (C) de paso, alineados en posiciones opuestas de una línea transversal de paso, de modo que permiten observar porciones superficiales amplias de los frutos transportados a lo largo de la unidad (3).

2. Adición a la Patente Principal P-200700514, de acuerdo con la reivindicación anterior, que se caracteriza porque ambos órganos de visión consisten en cámaras de tipo MAF con dos sensores monocromáticos, de los que uno de dichos sensores detecta las fluorescencias emitidas por las zonas de podredumbre en respuesta a la iluminación de las lámparas (3a) de UV, y el otro sensor se ha equipado con filtros de NIR (infrarrojo cercano), para detectar la componente de IR asociada a la emisión de la luz UV, y permite apreciar una leve pérdida en la imagen generada cuando se enfrenta a una zona con podredumbre.

3. Adición a la Patente Principal P-200700514, según las reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza porque ambas cámaras (7') generan imágenes sincronizadas con una misma señal de pulsos proporcional a la velocidad del transportador (1) de los frutos, susceptibles de ser interpretadas con un software de aplicación incorporado en un dispositivo de control apropiado.