ES2328133T3 - Dispositivo de inspeccion para botellas. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de inspección (1) para botellas (2) o recipientes similares con sistemas de iluminación (4) para la iluminación por transparencia y por luz reflejada y por lo menos con un dispositivo de toma de imágenes (5) para reproducir la superficie envolvente de las botellas iluminadas y evaluar las imágenes, en particular en cuanto al contorno de las botellas y/o a la presencia de etiquetas o reproducciones sobre las botellas, donde la superficie envolvente de una botella (2) que se trata de inspeccionar se ilumina por un solo sistema de iluminación (4) en combinación con unos medios ópticos (6), tanto con luz transmitida como también con luz reflejada, estando situado el sistema de iluminación (4) encima de una botella (2) que se trata de inspeccionar, caracterizado porque el dispositivo de iluminación ilumina la botella desde arriba principalmente en dirección paralela al eje geométrico de la botella (2''), porque una parte de la luz procedente del sistema de iluminación (4) se puede desviar en dirección aproximadamente transversal al eje geométrico de la botella (2'') mediante los medios ópticos (6) y se puede dirigir sobre la superficie envolvente de la botella (2), porque los medios ópticos (6) están realizados como elementos de superficie que dispersan o reflejan la luz, y porque la superficie de salida de la luz del sistema de iluminación (4) es mayor que la superficie de proyección vertical de una botella (2) que se trata de inspeccionar.
Description
Dispositivo de inspección para botellas.
La invención se refiere a un dispositivo de
inspección para botellas o recipientes similares, conforme al
preámbulo de la reivindicación 1.
Por el documento US 4 509 081 se conoce un
dispositivo de inspección para controlar el etiquetado de botellas.
Las botellas que se trata de comprobar se hacen pasar en una fila de
una en una frente a un dispositivo de iluminación, y se iluminan
desde el lado en dirección transversal a su eje vertical. La cámara
prevista para la reproducción de las botellas contempla las
botellas que se trata de inspeccionar desde el mismo lado desde el
que tiene lugar la iluminación; la inspección tiene lugar por lo
tanto por el procedimiento de luz reflejada.
Los documentos DE 199 04 732 A1 y DE 195 38 013
A1 dan a conocer dispositivos de inspección para la identificación
del contorno o la determinación de las dimensiones de botellas. En
este caso la toma de imágenes y la iluminación tienen lugar desde
lados opuestos de la botella que se trata de comprobar, es decir que
el proceso de inspección tiene lugar a contraluz, para lo cual se
iluminan a trasluz botellas transparentes (procedimiento de luz
transmitida).
También se conocen dispositivos de inspección
combinados que pueden efectuar tanto un control de etiquetado como
una identificación del contorno. Para la iluminación con luz
reflejada para la identificación de la etiqueta o imagen impresa
así como para la iluminación con luz transmitida para el control de
contornos se emplean dos dispositivos de iluminación que irradian
desde direcciones diferentes. Al emplear dos fuentes de luz se ha
comprobado que el ajuste de la intensidad de iluminación y duración
de iluminación individuales resulta problemática, constituyendo un
inconveniente. Incluso con un ajuste inicial óptimo no se puede
evitar con seguridad que los valores de ajuste vayan derivando al
ir aumentando la edad o la temperatura de las fuentes de luz.
El documento
EP-A-0 657 732 describe un
dispositivo para la representación en planta de la zona de la boca
de un recipiente, donde la luz procedente de una fuente luminosa de
forma anular dispuesta encima del recipiente se dirige por medio de
unas superficies ópticas luminosas en dirección oblicua sobre la
boca del recipiente y la zona contigua de la superficie envolvente.
De este modo se genera no sólo luz transmitida sino también luz
reflejada. La trayectoria de los rayos del lado de la imagen
transcurre verticalmente hacia arriba a través del orificio central
de la fuente de
luz.
luz.
El documento US 2001/048524 A1 describe también
un dispositivo para la inspección de un cierre de botella
sirviéndose de luz reflejada, cuyos reflejos se reproducen en la
superficie que se trata de inspeccionar por medio de una cámara
situada encima de la botella. La fuente de luz se compone de un
conjunto de forma anular de diodos luminosos cuya luz se dirige
oblicuamente sobre el cierre de la botella por medio de unos
elementos de espejo que pueden regularse cada uno
individualmente.
Partiendo de esto, la invención tiene como
objetivo describir un dispositivo de inspección con una iluminación
mejorada y simplificada.
Este objetivo se resuelve mediante las
características identificativas de la reivindicación 1.
Debido a la medida conforme a la invención de
iluminar la superficie envolvente exterior de una botella que se
trata de inspeccionar desde una sola dirección única de iluminación
en combinación con medios ópticos, tanto con luz transmitida como
con luz reflejada, se puede dominar mejor el ajuste de las
intensidades de iluminación procedentes de las diferentes
direcciones, debido a la única fuente de luz común para ambos
cometidos, y se mantiene en la misma relación durante todo el
tiempo de funcionamiento.
El dispositivo de iluminación está situado
encima de una botella que se trata de inspeccionar y la irradia
principalmente desde el exterior, principalmente a lo largo del eje
vertical de la botella, en particular con un ángulo agudo oblicuo
desde arriba.
Una parte de la luz procedente del dispositivo
de iluminación se puede desviar sensiblemente en dirección
transversal al eje de la botella mediante los medios ópticos
citados, y se dirige al menos en su mayor parte en dirección radial
sobre la superficie envolvente de la botella. Los medios ópticos
están realizados como elementos de superficie o elementos
reflectantes, p.ej. como placas planas de superficie clara. Para
ello se pueden emplear, entre otras, placas blancas de plástico o
similares. Estos medios ópticos pueden estar situados a un lado
junto a un dispositivo de transporte que transporta las botellas de
forma continua en una hilera de una en una, mientras sobre el lado
opuesto del dispositivo de transporte un sistema de toma de imagen
reproduce la superficie envolvente de una botella que se trata de
inspeccionar sensiblemente en dirección transversal al eje de la
botella.
Entre el dispositivo de toma de imagen y una
botella que se trata de inspeccionar pueden estar situados unos
medios ópticos, en particular unos espejos, para generar varias
trayectorias de los rayos de reproducción que atraviesan la
superficie envolvente de una botella desde diversas direcciones
periféricas.
\newpage
En la prolongación de las trayectorias de los
rayos de reproducción se encuentran los elementos de superficie
antes citados para la dispersión de la luz o la reflexión de la luz.
Están posicionados preferentemente en dirección perpendicular al
eje óptico de la trayectoria de los rayos de reproducción
correspondientes en cada caso.
Como medios ópticos cabe imaginar como
alternativa también fibras ópticas, prismas, espejos combinados con
lentes o espejos divisores. También pueden estar realizados y
dispuestos de tal modo que una botella que se trata de inspeccionar
quede iluminada simultáneamente desde varias direcciones.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso,
los elementos de superficie destinados al ajuste de la intensidad
luminosa se pueden ajustar con relación a la botella que se trata de
inspeccionar, especialmente en dirección radial, y respecto a la
fuente de luz situada encima, preferentemente a lo largo del eje
óptico de una correspondiente trayectoria de rayos de reproducción.
La variación de la distancia de los elementos de superficie con
relación a una botella que se trata de inspeccionar se puede
efectuar con relativa rapidez y con muy poco trabajo.
El dispositivo de iluminación situado encima del
dispositivo transportador tiene una superficie de salida de la luz
que es mayor que la superficie de proyección vertical de una botella
que se trata de inspeccionar. De este modo se puede exponer a la
luz con seguridad desde el exterior la superficie envolvente de una
botella, al menos aproximadamente en toda su altura, en particular
en combinación con lentes dispuestas entre el sistema de
iluminación y la botella, p.ej. lentes de Fresnel. Tanto la luz
reflejada hacia el exterior o la superficie envolvente como la luz
que incide directamente desde la lámpara sobre los elementos de
superficie que dispersan o reflejan la luz, se desvía
principalmente en dirección transversal al eje de la botella. De
este modo se puede reconocer y evaluar perfectamente el contorno
exterior de una botella delante del fondo claro formado por los
elementos de superficie.
Otras realizaciones ventajosas de la invención
constituyen el objeto de las restantes reivindicaciones
subordinadas.
A continuación se explica un ejemplo de
realización preferente sirviéndose de las Figuras. Éstas
muestran:
Fig. 1 una vista en planta de un dispositivo de
inspección, y
Fig. 2 una vista del dispositivo de inspección a
lo largo de la línea A-A de la Fig. 1, visto en el
sentido de transporte de las botellas.
El dispositivo de inspección 1 está situado
junto a un transportador 3 que transporta botellas 2 en una fila de
una en una con unos espacios intermedios por lo menos reducidos, que
transporta las botellas 2 que se trata de inspeccionar puestas de
pie mediante una cadena de placas articuladas que arrastra por su
superficie del fondo con un ajuste de fricción. El dispositivo de
inspección 1 presenta un dispositivo de toma de imágenes 5, p.ej.
una cámara CCD, alojada en una carcasa 11 situada lateralmente junto
al transportador 3.
En el lado de la carcasa 11 que mira hacia el
sistema transportador 3 va fijado un brazo en voladizo 12 que cubre
el sistema transportador con un espacio intermedio, y en cuya cara
inferior está dispuesto un sistema de iluminación 4 orientado hacia
y centrado sobre el sistema transportador 3. En este mismo brazo van
fijados colgantes unos elementos de superficie 6 reflectantes o
dispersantes de la luz. Estos elementos de superficie 6 se
encuentran en el lado del sistema transportador 3 opuesto al
dispositivo de toma de imágenes 6, radialmente junto a la
superficie envolvente de una botella 2 que se trata de inspeccionar,
y se extienden paralelos al eje geométrico de la botella 2' en toda
la altura de ésta.
En el brazo 12 también está situado colgado un
palpador de luz 13 cuyo eje óptico 13' cruza en dirección
sensiblemente ortogonal la pista de transporte de las botellas.
Frente al palpador de luz está situado en la carcasa 11 un
reflector 14. Éste se encuentra inmediatamente detrás de un cristal
protector 15 ajustado en un hueco de la carcasa, por el lado
orientado hacia el sistema transportador 3.
Se observa especialmente bien en la Figura 1 que
los dos elementos de superficie 6 están posicionados cada uno
formando un ángulo de aproximadamente 40 a 45º con respecto a la
dirección de transporte del sistema transportador, en posición
inclinada enfrentada entre sí, pudiendo regularse la distancia
radial de los elementos de superficie planos 6 que cuelgan
verticalmente hacia abajo, respecto a una botella 2 que se trata de
inspeccionar o al dispositivo de iluminación 4 situado
concéntricamente encima de ella. Para este fin, las barras 16 que
soportan los elementos de superficie 6 van fijadas mediante unos
tornillos de presión que atraviesan unas ranuras 17 realizadas en
el brazo en voladizo en dirección inclinada respecto a la dirección
de transporte.
Entre los dos elementos de superficie 6 se
encuentra un intersticio abierto, a través del cual el detector de
luz 13 destinado a generar señales de disparo puede reconocer las
botellas 2 que pasan por delante del reflector 14.
El sistema de iluminación 4 ya mencionado
comprende como medio luminoso una pluralidad de LEDs 9 dispuestos
densamente compactados sobre un disco soporte plano horizontal, con
una lente de Fresnel 10 situada debajo que define una superficie
circular de salida de luz del sistema de iluminación 4, cuyo
diámetro D es mayor que el diámetro de una botella 2 situada
concéntricamente debajo con su eje 2'.
Dentro de la carcasa 11 y en la zona situada
entre una botella 2 que se trata de inspeccionar y el dispositivo
de toma de imagen 5 se encuentran varios espejos de desvío 7a, 7b,
7a', 7b' dispuestos verticalmente sobre una placa de apoyo
horizontal que generan dos trayectorias de rayos 8a, 8b de igual
longitud, decalados periféricamente y que inciden sobre la
superficie envolvente de una botella 2, para la reproducción lateral
de la superficie envolvente de la botella en toda la altura de
ésta.
De las dos trayectorias de rayos 8a, 8b se ha
indicado en la Fig. 1 de cada una sólo su eje óptico. La orientación
de los dos espejos exteriores 7a, 7b está elegida de tal modo que
las trayectorias de los rayos se corten sobre el sistema
transportador 3 en la zona del eje geométrico 2' de una botella 2
colocada concéntricamente debajo de la superficie circular de
salida de luz del sistema de iluminación 4, y que transcurran
perpendicularmente con respecto a la superficie dispersora de la
luz de los elementos de superficie 6.
Las ranuras citadas 17 están alineadas en
prolongación de estas trayectorias de rayos 8a, 8b. Un espejo de
desvío 7'' común para ambas trayectorias de rayos y dispuesto en la
zona situada delante de la cámara CCD 5, dirigida hacia abajo y
regulable en altura, permite que la carcasa 11 tenga una profundidad
de construcción reducida.
A continuación se explica el funcionamiento del
dispositivo de inspección 1.
Mediante el sistema transportador 3 de
accionamiento continuo se conduce al dispositivo de inspección 1 en
el sentido de la flecha una botella 2 que se trata de inspeccionar,
procedente por ejemplo de una máquina lavadora que no está
representada, y al pasar atraviesa un rayo luminoso 13' emitido por
el detector de luz 13 en dirección perpendicular a la de
transporte, en un plano horizontal. El palpador de luz 13 envía
entonces una señal a un sistema de control que no está
representado, que activa simultáneamente el sistema de iluminación
4 y la cámara CCD 5. La botella 2 que en este instante está situada
alineada concéntricamente con su eje geométrico 2' debajo de la
superficie de salida de luz del sistema de iluminación 4 que
presenta una superficie de salida de luz circular con diámetro D,
es iluminada desde arriba por los LEDs 9 que se iluminan brevemente,
estado orientada la luz que atraviesa la lente de Fresnel 10
inclinada sobre la totalidad de la superficie envolvente exterior
con una inclinación que aumenta respecto al eje geométrico 2' según
aumenta la distancia radial al centro.
La luz que incide desde arriba sobre el lado de
la botella 2 orientado hacia la cámara CCD 5 se refleja en su mayor
parte, y principalmente en dirección radial hacia el exterior, en
dirección hacia el cristal de protección 15 en la carcasa 11. Tanto
la luz reflejada que llega a la cámara CCD 5 a través de los espejos
7a, 7a', 7'' por la vía de la trayectoria de rayos 8a, como la que
llega a través de los espejos 7b, 7b', 7'', por la vía de la
trayectoria de rayos 8b, cada una de ellas genera una imagen de
igual tamaño de la pared lateral de la botella 2 en la que se puede
reconocer por ejemplo una etiqueta grabada que eventualmente esté
presente en la botella.
Al mismo tiempo, la luz que incide desde arriba
sobre el lado de la botella 2 alejado de la cámara CCD 5 es
reflejada en su mayor parte lateralmente en dirección hacia los
elementos de superficie 6. Sobre los elementos de superficie 6
incide también luz procedente directamente del cono de radiación de
los LEDs 9. Ambos componentes son dispersados o reflejados por los
elementos de superficie 6, y desviados en gran parte en dirección
transversal al eje geométrico 2' de la botella 2. En el caso de
botellas transparentes, los componentes de luz que inciden
principalmente sobre el tramo central, es decir la zona próxima al
centro de la superficie envolvente, atraviesan las paredes de la
botella mientras que la luz que incide sobre las zonas del borde que
presentan mayor curvatura, se refleja en su mayor parte. Parte de
esta luz reflejada y de la luz que llega a las trayectorias de rayos
8a, 8b puede intensificar la iluminación por luz reflejada antes
citada. La iluminación que atraviesa las paredes de la botella y
llega a las trayectorias de rayos 8a, 8b también alcanza la cámara
CCD 5 y reproduce con un contorno nítido la pared lateral de la
botella frente a los elementos de superficie 6 que suministran un
fondo de imagen claro. De este modo se pueden reproducir
perfectamente el contorno y las etiquetas eventualmente
existentes.
La evaluación de la imagen tiene lugar por medio
de un sistema electrónico de evaluación integrado en la cámara CCD
5 en combinación con un software de tratamiento de imagen
almacenado. De acuerdo con unos criterios que se pueden especificar
se pueden generar señales que se pueden utilizar por ejemplo para
activar dispositivos de clasificación y/o separación no
representados situados corriente abajo del dispositivo de inspección
1, para clasificar botellas que tengan contorno diferente y/o
separar las botellas que tengan etiquetas, especialmente etiquetas
grabadas, de las botellas que no lleven etiqueta.
Claims (9)
1. Dispositivo de inspección (1) para botellas
(2) o recipientes similares con sistemas de iluminación (4) para la
iluminación por transparencia y por luz reflejada y por lo menos con
un dispositivo de toma de imágenes (5) para reproducir la
superficie envolvente de las botellas iluminadas y evaluar las
imágenes, en particular en cuanto al contorno de las botellas y/o a
la presencia de etiquetas o reproducciones sobre las botellas,
donde la superficie envolvente de una botella (2) que se trata de
inspeccionar se ilumina por un solo sistema de iluminación (4) en
combinación con unos medios ópticos (6), tanto con luz transmitida
como también con luz reflejada, estando situado el sistema de
iluminación (4) encima de una botella (2) que se trata de
inspeccionar,
caracterizado porque
el dispositivo de iluminación ilumina la botella
desde arriba principalmente en dirección paralela al eje geométrico
de la botella (2'),
porque una parte de la luz procedente del
sistema de iluminación (4) se puede desviar en dirección
aproximadamente transversal al eje geométrico de la botella (2')
mediante los medios ópticos (6) y se puede dirigir sobre la
superficie envolvente de la botella (2),
porque los medios ópticos (6) están realizados
como elementos de superficie que dispersan o reflejan la luz, y
porque la superficie de salida de la luz del
sistema de iluminación (4) es mayor que la superficie de proyección
vertical de una botella (2) que se trata de inspeccionar.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el dispositivo de toma de imágenes (5) reproduce
la superficie envolvente de la botella (2) aproximadamente en
dirección transversal al eje geométrico de la botella (2').
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque
está presente un dispositivo de transporte (3),
en particular para el transporte continuo de botellas (2), por
encima del cual está situado el sistema de iluminación (4).
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque
el dispositivo de toma de imágenes (5) está
situado lateralmente junto al sistema de transporte (3).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó
4,
caracterizado porque
los medios ópticos (6) están situados
lateralmente junto al sistema de transporte (3), preferentemente en
el lado del sistema de transporte opuesto al sistema de toma de
imágenes (5).
6. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores 1 a 5,
caracterizado porque
entre el dispositivo de toma de imágenes (5) y
una botella (2) que se trata de inspeccionar están dispuestos
medios (7a, 7b, 7a', 7b'), en particular espejos, para generar
varias trayectorias de rayos de reproducción (8a, 8b) que
atraviesan la superficie envolvente de la botella (2) desde
diferentes direcciones periféricas.
7. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y
6,
caracterizado porque
los elementos de superficie (6) están dispuestos
en prolongación de las trayectorias de los rayos de reproducción
(8a, 8b), en particular perpendicularmente al eje óptico de la
correspondiente trayectoria de rayos de reproducción.
8. Dispositivo según por lo menos una de las
reivindicaciones anteriores 1 a 7,
caracterizado porque
el sistema de iluminación (4) lleva una lente
(10).
\vskip1.000000\baselineskip
9. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y
8,
caracterizado porque
la luz sale inclinada respecto al eje geométrico
de la botella (2') con un ángulo que se va haciendo mayor según
aumenta la distancia radial al centro del sistema de iluminación
(4).
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