ES2970345T3 - Dispositivo y procedimiento para la orientación de contenedores - Google Patents

Abstract

Un dispositivo y un proceso para la orientación de contenedores que comprende un carrusel giratorio que gira alrededor de un eje vertical del mismo que tiene una pluralidad circunferencial de asientos, cada uno de los cuales gira alrededor de su propio eje para impartir a cada contenedor alojado en él una rotación alrededor de su propio eje vertical y conjuntamente con dicho carrusel giratorio un movimiento de rotación-revolución, un iluminador fijo de dicho contenedor y un único dispositivo de grabación fijo para grabar múltiples imágenes secuenciales de dicho contenedor durante dicho movimiento de rotación-revolución, estando dicho dispositivo de grabación en posición para adquirir la luz reflejada desde dicho contenedor iluminado por dicho iluminador, caracterizado porque comprende un medio de control electrónico, que tiene un medio de aprendizaje, un medio de validación y un medio operativo que operan juntos en una secuencia temporal, estando adaptado dicho medio de aprendizaje para llevar a cabo una etapa de aprendizaje de todo el superficie lateral de uno de dichos contenedores (4) en un número N de posiciones dentro del campo enmarcado por dicho dispositivo de grabación (20), en el que, cuando dicho carrusel (2) está estacionario, para cada aprendizaje en cada una de las N posiciones de dicho contenedor (4) se posiciona con una orientación inicial aleatoria, y durante una rotación de 360° alrededor de su propio eje (L2) se registra un número R de imágenes de dicho contenedor (4), estando adaptados dichos medios de validación para llevar a cabo una etapa de validación. en el que dichos medios de control electrónico (10) adquieren de dicho dispositivo de grabación (20) solo una imagen actual de dicho contenedor (4) en cada posición N, procesando dichos medios de control electrónico (10) una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las imágenes R grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, sincronizando la fase y sumando dichas funciones de similitud; un medio operativo activo durante la rotación de dicho carrusel giratorio, en el que para cada uno de dichos contenedores dicho medio de control electrónico adquiere de dicho dispositivo de grabación sólo una imagen actual en cada posición N, procesa una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las R imágenes grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, calcula y suma las funciones de similitud y el ángulo am correspondiente al valor máximo de esta suma se utiliza para la orientación de dicho contenedor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento para la orientación de contenedores

La presente invención se refiere a un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores.

Como se sabe, en el mercado existen actualmente varios tipos de dispositivos de orientación automática para el llenado y/o etiquetado de contenedores de plástico o vidrio semitransparentes u opacos en líneas de producción que consisten tanto en transportadores lineales como en carruseles giratorios.

Se han desarrollado sistemas de orientación y control de calidad de contenedores que se basan en un carrusel giratorio que tiene una pluralidad circunferencial de placas que giran alrededor de su eje, donde cada placa soporta un contenedor correspondiente y gira sobre sí misma para impartir al contenedor un movimiento de rotación-revolución. Existen dispositivos simples de tipo mecánico para la orientación de contenedores, donde un diente se acopla dentro de un asiento especial especialmente creado en la parte inferior del contenedor para arrastrarlo en movimiento. Además, dichos sistemas mecánicos equipados con un diente requieren, en consecuencia, que el contenedor tenga un asiento especial formado en la parte inferior para el acoplamiento del mismo.

Este tipo de dispositivo es impreciso y solo puede funcionar a bajas velocidades.

También se conocen dispositivos para la orientación de contenedores basados en sistemas ópticos que utilizan sensores para este propósito.

En este caso, cada contenedor tiene un sensor delante que mide el perfil del mismo a su altura de funcionamiento. Estos sistemas hacen que su adaptación a un cambio en la forma del contenedor sea muy complicada y, además, se basan en una señal muy ruidosa de la que, en consecuencia, es difícil extraer información útil relacionada con el perfil o la forma del contenedor.

Por lo tanto, estos sistemas también son complicados de configurar y, en este caso, su adaptación a un cambio en la forma del contenedor es complicada y engorrosa, ya que todos los sensores deben colocarse exactamente a la misma altura y distancia de operación de los contenedores.

Con el fin de superar estos inconvenientes, también se hace uso de sistemas ópticos basados en el uso de unos pocos sensores montados en un conjunto mecánico basculante que sigue un grupo de contenedores cada vez.

Este sistema tiene las mismas desventajas que el anterior, aunque implica un menor coste para los sensores, siendo estos últimos menos en número, pero esto se ve compensado por el mayor coste de los mecánicos ya que, como se ve, se requiere un conjunto mecánico basculante.

En consecuencia, es posible afirmar que los sistemas con sensores ópticos normalmente tienen la desventaja de observar un solo perfil y, además, existen dificultades para configurarlos cuando se cambia la forma del contenedor. En lugar de sistemas con sensores ópticos, se utilizan sistemas de visión óptica; a pesar de ser más costosos, funcionan en función de imágenes y, por consiguiente, no reconstruyen solo el perfil del contenedor, sino también toda la superficie lateral que se observa de este último.

En algunos casos, con el objetivo de contener los costes, se han utilizado sistemas de visión de bajo coste capaces de detectar una muesca específica o una referencia en el contenedor y que funcionan, por lo tanto, como sensores, y como tales pueden colocarse individualmente, uno para cada asiento de alojamiento de contenedor, o montarse en un conjunto basculante.

Estos sensores siguen el contenedor colocado, durante la rotación, delante de ellos y definen una señal digital al reconocer la muesca o referencia buscada.

La ventaja que ofrece esta solución técnica en comparación con las otras mencionadas anteriormente es que permite detectar toda la forma de la superficie del contenedor, no solo un perfil, y hace que la detección sea extremadamente simplificada en el caso de un cambio en el formato del propio contenedor. Sin embargo, como se ha señalado, tales sistemas tienen la desventaja de tener un alto coste, dado el número de sistemas de visión necesarios para su funcionamiento.

Los sistemas de visión en una posición fija establecidos fuera del dispositivo de detección son muy costosos y, en consecuencia, solo se utilizan en máquinas de alta gama.

Estas máquinas generalmente tienen 3, 4, 5 o 6 puntos de registro y, por cada contenedor puesto en rotaciónrevolución frente a ellas, cada punto de visualización registra una imagen que corresponde a un sector angular de la superficie lateral del contenedor.

Las imágenes sucesivas registradas desde todos los puntos de visión reconstruyen toda la superficie lateral del contenedor.

Las ventajas que tienen estos sistemas están relacionadas con su precisión y alta flexibilidad de funcionamiento.

Sin embargo, tales sistemas son extremadamente costosos en comparación con las soluciones anteriores. Además, con el fin de lograr una unión correcta de las imágenes con el fin de reconstruir correctamente la superficie lateral de los contenedores, los sistemas mencionados anteriormente necesitan conocer:

- la posición geométrica de las cámaras de grabación en el espacio;

- la secuencia de las posiciones angulares en las que se ubicarán los contenedores en la posición de fotografía; - algunos datos sobre la geometría del contenedor.

La creación de una receta de "orientación de contenedores" para estos sistemas es una operación que, por consiguiente, necesariamente involucra a personal experto y calificado.

El documento US2007/095017 describe un dispositivo para la orientación de contenedores según el preámbulo de la reivindicación 1.

La tarea de la presente invención es concebir un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores que resuelvan los inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior.

Dentro del alcance de esta tarea, un objeto de la invención es idear un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores que sea de bajo coste, tanto desde un punto de vista estructural como operativo.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores que permita que estos últimos se orienten observando la superficie lateral de los mismos y no un simple perfil, con bajos costos y un único punto de observación.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores que ofrezca todas las ventajas de los sistemas de visión junto con todas las ventajas de los sistemas ópticos en términos de costos operativos y construcción.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo y procedimiento para la orientación de contenedores que permita la detección de toda la superficie lateral del contenedor con una resolución dirigida a la orientación del mismo y con una precisión deseada, sin tener que emplear personal especializado para este propósito.

Otro objeto de la invención es proporcionar un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores que, a pesar de usar un único punto de visión, permita que el contenedor se mantenga enfocado durante el tránsito en el campo enmarcado de este último, junto con el hecho de no ser sensible al posicionamiento del dispositivo de grabación y del iluminador asociado.

Otro objeto de la invención es utilizar una estrategia de iluminación que maximice la luz reflejada desde el contenedor en relación con la transmitida dentro de este último, de modo que el procedimiento de orientación sea apenas sensible al contenido del contenedor, incluso en el caso de contenedores transparentes.

Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema que no requiera la intervención de personal particularmente calificado para ponerlo en servicio, que no requiera la entrada de ningún parámetro con respecto a la geometría del contenedor, su rotación en la zona de observación o la geometría de los puntos de observación.

Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de tamaño compacto que pueda instalarse dentro de la protección de la máquina.

Otro objeto de la invención es minimizar la parte angular del carrusel requerida por el sistema de orientación para realizar su tarea, en comparación con los sistemas en el mercado, siendo esta una variable que tiene un impacto indirecto en el coste de implementar la orientación de los contenedores en el carrusel, ya que tiene un impacto en el espacio necesario de la máquina, y ese espacio tiene un coste.

Otro objeto más de la invención es la posibilidad de proporcionar personal no calificado, mediante una simple mirada a un monitor, una indicación emocional del funcionamiento adecuado del propio sistema de orientación y del rendimiento en tiempo real, incluso cuando la velocidad de la máquina y la frecuencia de los contenedores a orientar, que generalmente alcanzan las 20 piezas por segundo, no permitirían ninguna posibilidad de apreciar y comprender un resultado numérico.

Esta tarea y estos y otros objetos se logran mediante un dispositivo y un procedimiento para la orientación de contenedores según las reivindicaciones independientes establecidas a continuación.

Según la invención, el dispositivo para la orientación de contenedores comprende un carrusel giratorio que gira alrededor de un eje vertical del mismo que tiene una pluralidad circunferencial de asientos, cada uno de los cuales gira alrededor de su propio eje para impartir a cada contenedor alojado en el mismo una rotación alrededor de su propio eje vertical y conjuntamente con dicho carrusel giratorio un movimiento de rotación-revolución, un iluminador fijo de dicho contenedor y un único dispositivo de registro fijo para registrar múltiples imágenes secuenciales de dicho contenedor durante dicho movimiento de rotación-revolución, dicho dispositivo de registro estando en una posición para adquirir la luz reflejada desde dicho contenedor iluminado por dicho iluminador, caracterizado porque comprende un medio de control electrónico que tiene un medio de aprendizaje, un medio de validación y un medio operativo que operan juntos en una secuencia temporal, dicho medio de aprendizaje estando adaptado para llevar a cabo una etapa de aprendizaje de toda la superficie lateral de uno de dichos contenedores en un número N de posiciones dentro del campo enmarcado por dicho dispositivo de registro, en el que, cuando dicho carrusel está estacionario, para cada aprendizaje en cada una de las N posiciones dicho contenedor se coloca con una orientación inicial aleatoria, y durante una rotación de 360° alrededor de su propio eje se graba un número R de imágenes de dicho contenedor, dicho medio de validación estando adaptado para llevar a cabo una etapa de validación donde dicho medio de control electrónico adquiere de dicho dispositivo de grabación solo una imagen actual de dicho contenedor en cada posición N, dicho medio de control electrónico procesa una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las imágenes R grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, sincroniza en fase y suma dichas funciones de similitud; un medio operativo activo durante la rotación de dicho carrusel giratorio, donde, para cada uno de dichos contenedores, dicho medio de control electrónico adquiere de dicho dispositivo de grabación solo una imagen actual en cada posición N, procesa una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las imágenes R grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, calcula y suma las funciones de similitud y el ángulo am de manera correspondiente al valor máximo de esta suma se utiliza para la orientación de dicho contenedor.

Según la invención, el procedimiento para la orientación de contenedores prevé impartir un movimiento de rotaciónrevolución a dichos contenedores en un carrusel giratorio, haciendo que los contenedores pasen, mientras están en movimiento, frente a un iluminador, grabando para cada contenedor, desde un único punto de visión, un número preestablecido R de imágenes desde N posiciones preestablecidas dentro del campo enmarcado por el dispositivo de grabación, caracterizado por el procesamiento, mediante el sistema de control electrónico, de una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual y las imágenes R grabadas en la misma posición en una etapa de aprendizaje inicial con el carrusel estacionario, posteriormente validado y sincronizado en fase, donde las funciones de similitud se suman y el ángulo correspondiente al valor máximo de la suma se utiliza para identificar la orientación del contenedor.

Las reivindicaciones dependientes aclaran mejor otras características del dispositivo según la invención.

En particular, el iluminador se coloca con respecto al contenedor con un ángulo de incidencia tal como para maximizar la cantidad de luz reflejada de una manera similar a un espejo con respecto a la transmitida dentro del contenedor para permitir la observación por reflexión de la luz de un sector angular de la superficie del contenedor.

El ancho, en grados, del sector angular observado sobre el que se refleja la luz hacia el dispositivo de registro es directamente proporcional a la longitud del iluminador y al diámetro del contenedor.

La invención se refiere al diseño de un sistema de orientación basado en un único dispositivo de registro que, desde un único punto de observación, fotografía el contenedor en sucesión durante el tránsito del mismo dentro del campo enmarcado por el dispositivo de registro.

La invención se refiere al uso para esta aplicación de cámaras con sensores CMOS que tienen la característica de permitir un mecanismo de grabación de imágenes secuenciales con "cultivos sucesivos" del sensor.

De esta manera, el campo enmarcado para fotografiar el contenedor estando previsto en N posiciones sucesivas, el recorte del sensor se establece de tal manera que el sensor capte solo la porción de píxeles donde se encuentra el contenedor en cada momento durante su avance.

Este mecanismo se denomina "secuenciador" y permite alcanzar frecuencias de toma de fotos muy altas.

La invención también se refiere a un procedimiento de orientación caracterizado por una primera etapa de "aprendizaje" de toda la superficie lateral del propio contenedor a través de una pluralidad de vistas.

Las vistas son todas aquellas posiciones del contenedor, dentro del campo enmarcado por la cámara, en las que durante la fase de funcionamiento posterior se fotografiará el contenedor para determinar su orientación.

La invención se refiere además al hecho de que la etapa de aprender sobre el contenedor en cada una de las posiciones consiste en el posicionamiento, con la máquina estacionaria, del contenedor en cada una de las posiciones en sí, la posterior activación de una rotación controlada del contenedor en su eje y la grabación automática y el ahorro, durante la rotación, de un número R de imágenes suficiente para permitir la discriminación angular a una resolución deseada.

Si, por ejemplo, la resolución de orientación deseada fuera de 0,5 grados, se guardarían 720 imágenes del contenedor en rotación mediante un procedimiento automático, una imagen cada medio grado.

La etapa de aprendizaje mencionada anteriormente, completamente automática, se repite en todas las N posiciones dentro del campo enmarcado por la cámara en el que se tomarán fotos durante la etapa de los contenedores a orientar. Por lo tanto, se graban y guardan N x R imágenes durante la etapa de aprendizaje, donde los valores típicos son N=12 posiciones y R=360 imágenes.

Una idea innovadora de la presente invención es la de permitir que este procedimiento tenga lugar sin ningún conocimiento de la geometría de la cámara-iluminador-contenedor, y sin la necesidad de describir la geometría mencionada anteriormente al sistema de orientación con parámetros.

El contenido de la presente invención también se refiere a la posibilidad de iniciar cada una de las etapas de aprendizaje del contenedor durante la rotación en cada una de las N posiciones de las fotos R desde un ángulo aleatorio.

Una base fundamental de la presente invención, además, es la falta de necesidad de describir, durante la etapa inicial de aprendizaje del contenedor, o posteriormente durante la fase de operación, el movimiento de rotación-revolución que completa el contenedor para ser observado y orientado por el dispositivo de registro.

Otra parte fundamental de la presente invención es una estrategia que permite al sistema de orientación reconstruir la geometría del contenedor, la geometría relativa del iluminador del dispositivo de registro de contenedores, la posición de los diferentes puntos de registro de imágenes del contenedor, el ángulo inicial de aprendizaje del contenedor en cada punto de registro y el movimiento de rotación-revolución que el contenedor completa dentro del campo enmarcado por el dispositivo de registro durante la fase de operación, sin necesidad, por lo tanto, de que dicha información sea recopilada e ingresada por personal calificado.

Un aspecto fundamental de la invención se refiere a un procedimiento automático que deriva toda la información mencionada anteriormente de manera automática en función de una observación estadística de un determinado número de contenedores en tránsito en el campo enmarcado por el dispositivo de registro.

Esta etapa se llama validación y consiste en el simple paso y observación del número de contenedores que es estadísticamente necesario.

Una parte que también es fundamental para la presente invención, y consiste en la base de algoritmos que permiten obtener lo anterior, es la medida de la similitud entre las imágenes.

Esta medida se aplica para medir la similitud entre una imagen tomada en una posición dada N durante el paso del contenedor y todas las imágenes R que componen la población aprendida durante el aprendizaje en esa misma posición dada N.

En otras palabras, el objeto del procedimiento es el dibujo de un gráfico que contenga la medida de la similitud de una imagen (grabada en una posición determinada durante el paso del contenedor en la fase de operación) con todas las imágenes R que, en la misma posición, se han grabado y guardado en la etapa de aprendizaje con la máquina estacionaria y el contenedor girando sobre su eje.

Este gráfico contiene una indicación que es fácilmente comprensible incluso a los ojos de personal menos experto, es decir, el concepto de “pico”.

Dicho pico pretende ser una expresión visual que permita comprender qué imagen de la población aprendida es más similar a la actual, si hay otras imágenes similares en la población, y en qué proporción con respecto a la principal, y su "nitidez" determina la precisión del sistema, es decir, la diferencia de similitud entre la imagen más similar entre las aprendidas y las imágenes en los grados adyacentes.

En cada una de las N posiciones de foto, en la etapa de aprendizaje inicial, se ha aprendido, por consiguiente, una población de imágenes R a lo largo de toda la revolución del contenedor sobre su eje.

En la fase operativa, se toma una imagen en cada una de las N posiciones y cada una de estas imágenes se compara con toda la población R aprendida en esa posición para construir un gráfico de similitud como se ha descrito anteriormente.

Los resultados de este procedimiento son N gráficos de similitud, cada uno de los cuales puede o no mostrar un pico.

Otras características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, de un dispositivo para la orientación de contenedores, ilustrado a modo de ejemplo no limitante en los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista esquemática del dispositivo de orientación según la invención;

la figura 2 es una vista esquemática en alzado lateral de la estación de reconstrucción óptica;

la figura 3 muestra esquemáticamente el número N de posiciones en las que se detectan imágenes del contenedor; la figura 4 ilustra la etapa de aprendizaje;

la figura 5 muestra la fase de funcionamiento;

la figura 6 muestra un gráfico de similitud;

la figura 7 muestra gráficamente los picos sincronizados de fase adquiridos en las diversas posiciones del contenedor.

Con referencia particular a las figuras descritas anteriormente, el dispositivo para la orientación de contenedores se indica en su totalidad con el número 1.

El dispositivo 1 se utiliza preferentemente para la orientación de contenedores de vidrio o plástico transparentes u opacos 4, típicamente al menos en parte de forma al menos cilíndrica y/o cónica, destinados a ser etiquetados.

El dispositivo 1 comprende un carrusel giratorio 2 que gira alrededor de un eje vertical L1 del mismo y que tiene una pluralidad circunferencial de asientos 3, cada uno de los cuales soporta un contenedor correspondiente 4 orientado con el eje vertical L2.

Cada asiento 3 gira alrededor de su propio eje L3, igualmente vertical y coincidente con L2, de modo que, como resultado del accionamiento combinado del carrusel 2 y el asiento 3, se imparte un movimiento de rotación-revolución al contenedor 4, durante el cual mantiene su eje con una orientación vertical.

Convenientemente, el carrusel 2 tiene una posición angular que está conectada rígidamente, durante su movimiento, con la posición angular de cada uno de los asientos 3.

En un área preestablecida del carrusel 2 se proporciona una estación de reconstrucción óptica, indicada en su totalidad con el número 5, que tiene un iluminador 6 del contenedor individual 4 y un dispositivo de grabación 20 para grabar múltiples imágenes secuenciales del contenedor individual 4 durante su movimiento de rotación-revolución.

En la solución ilustrada, se proporciona un único iluminador fijo 6 y un único dispositivo de grabación fijo 20, en particular una cámara de marco fijo.

El iluminador 6, colocado en el perímetro del carrusel 2, tiene una superficie de proyección frente a la cual pasan los contenedores 4 durante el movimiento de rotación-revolución.

Los contenedores 4 exponen toda su superficie lateral al iluminador 6 durante su paso por delante de este último.

Como se puede ver en la fig. 2, el principio óptico utilizado es el de la reflexión de la luz en la superficie externa del contenedor 4.

Esencialmente, la estación de reconstrucción óptica proporciona que el iluminador 6 y el dispositivo de grabación 20 se coloquen en el mismo lado de los contenedores 4 que pasan de manera secuencial frente a ellos, y un espejo 22 que redirige la luz reflejada desde el contenedor 4 hacia el dispositivo de grabación 20.

El iluminador 6 emite luz desde su superficie de emisión orientada hacia el carrusel 2, y la luz emitida incide en un sector angular de la superficie del contenedor 4, lo que permite observarlo.

El dispositivo comprende además un medio de sincronización 9 para sincronizar entre las imágenes grabadas por el dispositivo de grabación 20 y las posiciones angulares del carrusel 2 y las de los asientos 3 de los contenedores 4, y un medio de control electrónico para grabar, procesar y analizar las imágenes y los datos 10.

Como se ha dicho, la presente invención tiene como objetivo orientar los contenedores que pasan a través de las posiciones Ni de la estación de reconstrucción óptica.

Es necesario distinguir tres etapas distintas de uso de la invención.

1. - Aprendizaje: la invención “aprende” sobre un contenedor 4.

En esta etapa, el carrusel 2 está estacionario (o en una posición no operativa), y el contenedor 4 se coloca sucesivamente en cada una de las N posiciones identificadas en el campo de visión del dispositivo de registro 20. En cada una de dichas posiciones Ni, el contenedor se pone en rotación por el asiento 3 que gira alrededor de su eje L2 y se adquieren imágenes Ri durante una revolución completa del propio contenedor 4, una a cada Aa= 360°/R grados. Por lo tanto, se aprenden N x R imágenes.

2. - Validación: las diversas operaciones de aprendizaje realizadas en la etapa anterior están "sincronizadas en fase"; de esta manera se aprenden los parámetros geométricos y de movimiento.

El contenedor 4 se hace pasar delante del sistema de orientación con el carrusel 2 en el modo de funcionamiento: el contenedor 4 gira según una ley de movimiento precisa mientras pasa a través del campo enmarcado por el sistema de grabación 20 y se adquieren N imágenes individuales en las posiciones preestablecidas Ni.

Por medio de un algoritmo específico, el sistema de control 10 calcula los N-1 desplazamientos para resincronizar las funciones de similitud.

El procedimiento es automático y no requiere aportes de personal calificado, solo el inicio del carrusel 2.

Estas dos primeras etapas, la de aprendizaje y la de validación, se llevan a cabo únicamente para crear una "receta operativa" con un tipo de contenedor 4 que antes era desconocido.

Supongamos quefe sel operador que devuelve un valor de similitud entre dos imágenes, entoncess=f(r)sería una función de similitud con ^ ^ N donde1<r< R ,y^ ^donde-1 < s< 1, la función discreta que representa, en forma de gráfico, la similitud entre la imagen de un contenedor 4 en una posición definida Ni y la población de imágenes R aprendidas en esa posición definida.

La función de similituds=f(r)adquiere, por consiguiente, valores entre -1 y 1, donde los dos valores extremos tienen el significado de similitud cero y coincidencia total, respectivamente.

El sistema calcula N funciones de similitud para cada contenedor, una para cada posición Ni.

Supongamos que estos sons¡=f(r¡)con ^ ^ donde1 < i < N.

Supongamos queS(r) =H=iN f(r)es la función suma de las N funciones de similitud. Dado que las funciones de similitud expresan cada una la similitud de lo que se ve ahora con lo que se aprendió anteriormente, y en relación con un sector angular del contenedor 4, la función de suma expresa todo el contenedor.

Sin embargo, esto solo puede ser cierto suponiendo que las funciones de similitud individuales estén "sincronizadas en fase", es decir, "superponibles", es decir, en el supuesto de que para cadarlas funciones de similitud expresen todas las similitudes del contenedor girado en la misma cantidad, es decir,a= r ña.

Si esta suposición es verdadera, seaM =max(S(r))el valor máximo asumido por la función suma de las N funciones de similitud.

Este valor se forma a un cierto rm.

Por lo tanto, M=S(rm).

Por consiguiente, am= rm Aa es el ángulo en el que se gira el contenedor 4, y ese es el ángulo que se comunica al sistema para mover las placas 3, que, al imponer una rotación de - am en el contenedor, posiciona todos los contenedores según el mismo ángulo.

Como se ve, en la base de la orientación de los contenedores 4 existe la suposición de que las funciones de similitud están "sincronizadas en fase" de tal manera que tiene sentido producir la suma de las mismas y que en el valor máximo de este último se lee el ángulo resultante del contenedor 4.

El procedimiento de "sincronización de fase" de las funciones de similitud se denomina "validación".

"Validación" es el procedimiento automático que implementa el sistema de control y gestión 10 al final de la etapa de aprendizaje, y que, al observar y registrar el paso de un número C de contenedores 4 orientados aleatoriamente, lleva a cabo la sincronización de fase necesaria para la fase de operación posterior.

En el paso de cada uno de estos contenedores C 4, que se mueven a través del campo de visión del dispositivo de registro 20 exactamente como cuando está en el modo de funcionamiento, se adquieren N imágenes individuales y se calculan las N funciones de similitud.

Supongamos que estas funciones de similitud sonsi=f(n)con

<onde N es el número de posiciones;>

donde R es el número de imágenes de muestra angular durante una revolución;

, donde s es un valor de similitud.

El objeto de este procedimiento de validación es calcular N-1 desplazamientos angulares que permitan que las N funciones de similitud se hagan sumables y, por lo tanto, superponibles.

A continuación, se explicará lo que se entiende por "desplazamiento" de una función de similitud.

Supongamos ques=f(r)es la i-ésima función de similitud con respecto a la i-ésima posición.

La misma función de desplazamiento ki es:

con

i< N, donde N es el número de posiciones;

<n<R,donde R es el número de imágenes de muestra angular durante una revolución;

< s < 1, donde s es un valor de similitud;

< R,lo que equivale a un "desplazamiento circular sobre el dominio".

Supongamos que estos desplazamientos se indiquen conk:el propósito de la validación es calcular el vector de desplazamiento<ki, k2, k3,........kN-i>que permite que las funciones de similitud estén sincronizadas en fase y, por consiguiente, da sentido a su suma.

Una función de similitud genérica, si se refiere a una parte angular del contenedor 4 en la que está presente información única, generalmente posee un "pico".

Si, en aras de la simplicidad, consideramos un contenedor 4 completamente cubierto por información única, donde todas las funciones de similitud poseen un pico, la sincronización de fase de las funciones significa encontrar la serie de desplazamientos que hace que todos los picos coincidan en un mismo valor denpara todas las funciones.

La validación corresponde, de hecho, a encontrar las N-1 compensaciones que, cuando se aplican a las funciones de similitud que se originan a partir de una muestra estadística suficientemente grande de contenedores 4, maximizan la suma de todas las funciones, de todas las posiciones, para todos los contenedores.

Formalmente, para un contenedor genéricocjhay N funciones de similitud

con

i E N y1 < i < N,donde N es el número de posiciones;

ry 1 < n < R,donde R es el número de imágenes de muestra angular durante una revolución;

s ER y-1<s<1, donde s es un valor de similitud;

<que equivale a un "desplazamiento circular sobre el dominio";>

donde C es el número de contenedores utilizados.

Supongamos queS(r)<ki, k2, k3,.......kN-i>= j c(Ij=iN f(r¡-k))el espacio de las funciones de suma de todas las funciones de similitud C x N de todos los contenedores C para todas las N posiciones.

Es decir, dado un vector de desplazamiento<ki, 2 k3,.....kN-i>se obtiene una funciónS(r)que es una única función de similitud, la función suma de todas las funciones de similitud C x N de todos los contenedores C para todas las N posiciones.

Por lo tanto, esta función tendrá un valor máximo en unrdado.

Supongamos que ese valor máximo esM<ki, k2,3 kN-i>= max (r=iR (S(r)<ki, 2 , 3 kN-i>)).

Por lo tanto, para cada vector de desplazamiento existe un valor máximo M: el vector de desplazamiento buscado es el que produce el valor más alto de M.

Sin embargo, una ejecución exhaustiva de este cálculo es simplemente impracticable. En la implementación práctica más común con un número de contenedores C=30, un número de posiciones N=12 y un número de imágenes R=resolución=360 imágenes durante una revolución, la complejidad general del cálculo es la siguiente:

Se trata de realizar 36011 cálculos de la funciónS(r),luego extraer el valor máximo para todos los 360 valores derdel dominio: la complejidad típica de este cálculo es, por lo tanto, del orden de 36012 iteraciones.

Por lo tanto, una parte integral de la presente invención es una estrategia para calcular las compensaciones N-1 que permite reducir la complejidad del propio cálculo.

Esta estrategia se basa en las sumas parciales de las posiciones.

Se elige una primera posición de referenciar i,para la cual las funciones de similitud, por consiguiente no se compensarán, mientras que una segunda posición de referenciar2se compensa con todos los valoresRposibles. Supongamos queS(r)<ki>=l.j=i c (f(r2-ki)+f(ri))es una población deS(r),cada una para un valor diferente del desplazamientoki_ok.

Para cada una de estas funciones se encuentra el valorMax M,y elkielegido corresponde al valor máximoMencontrado, supongamos que eski_ok.

Lo que se ha hecho de esta manera es calcular el mejor desplazamientokique maximiza el máximo de la suma de las funciones de similitud de las dos primeras posicionesr iyr2.Progresivamente, y de la misma manera, una vez que se ha bloqueado el desplazamiento entre las dos primeras posicionesr iyr2,se procede a sumar las tres primeras para todos los posibles desplazamientosk2de la tercera posiciónr3:

S(r)<k2>=Ij=P (f(r3-k2)+f(r2-ki ok)+f(ri)),y de la misma manera se elige el desplazamiento y de la misma manera se elige el desplazamientok2_okque hace que el valor máximoMde la función S(r) alcance el valor más alto.

De manera similar, el procedimiento se repite para todas las posiciones sucesivas: S(r)<k3> =1j=i c(f(r4-k3)+f(r3-k2 ok)+f(ri)),...hasta el cálculo completo del vector de desplazamiento:

En resumen, el procedimiento de "validación", es decir, el cálculo de los N-1 desplazamientos angulares (expresados en unidades de muestreo r, que coinciden con un grado en el caso del muestreo con 360 imágenes, con medio grado en el caso de 720 imágenes, etc.), permite al sistema saber:

- geometría del contenedor;

- geometría relativa del contenedor, dispositivo de registro, iluminador;

- posición de los diferentes puntos de registro de una imagen del contenedor;

- ángulo inicial de aprendizaje del contenedor en cada punto de registro;

- movimiento de rotación-revolución que el contenedor completa dentro del campo enmarcado por el dispositivo de registro durante la fase de operación.

Al final de este procedimiento, el sistema está listo para la operación de orientación de los contenedores 4. 3.-Operación: con el carrusel en el modo de operación, cada contenedor 4 en tránsito, con un movimiento de rotaciónrevolución, y que llega con un ángulo aleatorio en el campo enmarcado por el dispositivo de grabación 20, se fotografía N veces en las posiciones conocidas establecidas Ni.

Se dibujan N gráficos que representan la similitud entre las fotos de Ni actuales y las poblaciones de Ni aprendidas durante el aprendizaje en cada posición. Las funciones se suman y el pico máximo se forma en un ángulo dado am.

Este ángulo dado am es el ángulo que es comunicado por el sistema de gestión y control 10 al sistema motorizado que controla el motor de la placa 3 debajo del contenedor 4, siendo el resultado que el propio contenedor 4 es girado y orientado de la manera deseada con el fin de realizar operaciones adicionales sobre el mismo tales como etiquetado, marcado, y otros.

En términos concretos: en la fase de operación, en el paso de un contenedor 4 con un movimiento de rotaciónrevolución dentro del campo enmarcado por el dispositivo de registro 20, el mismo contenedor se fotografía en N posiciones, que son las mismas donde se llevó a cabo el procedimiento de aprendizaje. Cada una de las N fotos registradas que se originan en las posiciones de Ni se compara con las imágenes R aprendidas en esa misma posición de las posiciones de Ni en la etapa de aprendizaje, y se dibuja una función de similitud.

Esta función, si la imagen a la que está asociada contiene la información útil para orientar el contenedor, contendrá un "pico".

Todas las funciones de similitud asociadas con imágenes que contienen información única para fines de orientación contienen un pico.

Dichos picos se han sincronizado previamente en fase entre sí mediante el procedimiento de validación. Lo que ocurre es la creación de una función "suma" de todas las funciones de similitud.

Esta función, como algunas de las funciones sumadas tienen un pico, y estas están sincronizadas en fase, contendrá en sí misma un pico a un valor específico de r deje que esto se defina como rm.

La orientación del contenedor se realiza determinando el ángulo de rotación am al que hace referencia el valor de rm, es decir, am= rm -Aa.

Durante el funcionamiento, el sistema electrónico de control y gestión 10 muestra el patrón gráfico de esta función de suma a los operadores de la máquina en la pantalla 100 para cada contenedor 4. El ojo humano es capaz de percibir la sucesión de formas puntiagudas y afiladas que se suceden en la pantalla mucho mejor que si estuvieran expresadas por números.

La forma de esta función es capaz de comunicar una gran cantidad de información. por ejemplo, si el vértice se redondea o las pendientes son menos pronunciadas, hay una pérdida de precisión del sistema debido a las diferencias en los contenedores o en las posiciones en las que se fotografían, si los puntos se dividen en dos (o se bifurcan), esto comunica una diferencia en el movimiento actual de rotación-revolución en comparación con el aprendido.

La aplicación del concepto de "pico de similitud" pretende ser una parte integral de la presente invención; permite.

- por medio del procedimiento de "validación" o "sincronización de fase máxima", toda la geometría del sistema y del movimiento del contenedor 4 se reconstruirá de forma autónoma sin la entrada de parámetros;

- al mostrar la función suma de las funciones de similitud, el buen rendimiento del sistema se comunicará también a personas no expertas a un nivel más "emocional" y analógico en lugar de cognitivo y numérico, dada la capacidad visual de los seres humanos para percibir formas a alta velocidad, pero no números.

Las modificaciones y variantes, además de las ya mencionadas, son naturalmente posibles, tal como, por ejemplo, líneas para mover contenedores a lo largo de trayectorias lineales o complejas en lugar de en un carrusel circular.

En términos prácticos, se ha observado que un dispositivo 1 para la orientación de contenedores 4 según la invención es particularmente ventajoso debido a su bajo costo tanto desde el punto de vista estructural como de gestión, dado su tamaño compacto y que tiene un solo punto de vista, debido a su simplicidad de funcionamiento y uso por parte de personal que no está particularmente calificado, debido a la indicación emocional del funcionamiento adecuado del sistema de orientación y el rendimiento en tiempo real, también a altas velocidades de la máquina y frecuencias de los contenedores a orientar.

Un dispositivo para la orientación de contenedores concebido por consiguiente es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales están comprendidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

En la práctica, todos los materiales utilizados, así como las dimensiones, pueden ser de cualquier tipo, según las necesidades y el estado de la técnica.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para la orientación de contenedores (1) que comprende un carrusel giratorio (2) que gira alrededor de un eje vertical (L1) del mismo que tiene una pluralidad circunferencial de asientos (3) cada uno de los cuales gira alrededor de su propio eje (L3) para impartir a cada contenedor (4) alojado en el mismo una rotación alrededor de su propio eje vertical (L2) y conjuntamente con dicho carrusel giratorio (2) un movimiento de rotaciónrevolución, un iluminador fijo (6) de dicho contenedor (4) y un único dispositivo de registro fijo (20) para grabar múltiples imágenes secuenciales de dicho contenedor (4) durante dicho movimiento de rotación-revolución, dicho dispositivo de grabación (20) estando en posición de adquirir la luz reflejada de dicho contenedor (4) iluminado por dicho iluminador (6), caracterizado porque comprende un medio de control electrónico (10) que tiene un medio de aprendizaje, un medio de validación y un medio operativo que funcionan juntos en una secuencia temporal, dicho medio de aprendizaje estando adaptado para llevar a cabo una etapa de aprendizaje de toda la superficie lateral de uno de dichos contenedores (4) en un número N de posiciones dentro del campo enmarcado por dicho dispositivo de grabación (20), en el que, cuando dicho carrusel (2) está estacionario, para cada aprendizaje en cada una de las N posiciones dicho contenedor (4) se coloca con una orientación inicial aleatoria, y durante una rotación de 360° alrededor de su propio eje (L2) se adquiere un número R de imágenes de dicho contenedor (4), dicho medio de validación estando adaptado para llevar a cabo una etapa de validación en la que dicho medio de control electrónico (10) adquiere de dicho dispositivo de grabación (20) solo una imagen actual de dicho contenedor (4) en cada posición N, dicho medio de control electrónico (10) procesando una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las imágenes R grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, sincronizando de fase y sumando dichas funciones de similitud; un medio operativo activo durante la rotación de dicho carrusel giratorio (2), donde, para cada uno de dichos contenedores (4) dicho medio de control electrónico (10) adquiere de dicho dispositivo de grabación (20) solo una imagen actual en cada posición N, procesa un función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual Ni y las imágenes R grabadas en la misma posición N en dicha etapa de aprendizaje, calcula y suma las funciones de similitud y el ángulo am correspondiente al valor máximo de esta suma se utiliza para la orientación de dicho contenedor (4).

2. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ángulo am se comunica mediante dicho medio de control electrónico (10) a un sistema para mover las placas (3) de dicho carrusel giratorio (2), que, al imponer a dicho contenedor (4) una rotación de - am, coloca todos dichos contenedores (4) según el mismo ángulo.

3. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho dispositivo de grabación (20) utiliza cámaras con sensores del tipo CMOS adaptados para permitir un mecanismo de grabación de imágenes secuenciales con "cultivos sucesivos" del sensor, el cultivo del sensor estando configurado para recoger solo la porción de píxeles donde se encuentra dicho contenedor (4) en cada momento durante su avance.

4. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha etapa de validación es un procedimiento automático, dicho medio de control electrónico (10) infiere toda la información automáticamente sobre la base de una observación estadística de un número estadísticamente necesario de dichos contenedores (4) en tránsito en el campo enmarcado por dicho dispositivo de registro (20).

5. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha etapa de validación consiste en la resolución de algoritmos que permiten obtener una medida de similitud de imagen entre una imagen grabada por dicho dispositivo de grabación (20) en una posición dada N durante el paso de dicho contenedor (4) y todas las imágenes R que forman parte de la población aprendida durante dicha etapa de aprendizaje en esa misma posición dada N.

6. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos algoritmos de validación se basan en sumas parciales de las funciones de similitud de posiciones sucesivas N.

7. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho procedimiento de validación produce, por medio de dicho medio de control electrónico (10), un dibujo de un gráfico que contiene la medida de similitud de una imagen grabada por dicho dispositivo de grabación (20) en una posición N dada durante el paso de dicho contenedor (4) durante la fase de operación con todas las imágenes R grabadas por dicho dispositivo de grabación (20) y guardadas por dicho medio de control electrónico (10) en dicha etapa de aprendizaje con dicho carrusel (2) estacionario en la misma posición N con dicho contenedor (4) en rotación alrededor de su propio eje (L2).

8. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho gráfico contiene una indicación del "pico", siendo dicho "pico" la expresión visual que permite comprender qué imagen de la población aprendida es más similar a la actual, si hay otras imágenes similares en la población y en qué proporción con respecto a la principal, su "nitidez" determina la precisión del sistema, es decir, la diferencia de similitud entre la imagen más similar entre las aprendidas y las imágenes en los grados de rotación adyacentes.

9. El dispositivo para la orientación de contenedores (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho gráfico es mostrado por el sistema electrónico de control y gestión (10) a los operadores de la máquina en la pantalla (100) para cada contenedor (4).

10. Un procedimiento para la orientación de contenedores (4) en un movimiento de rotación-revolución en un carrusel giratorio (2) que permite pasar dichos contenedores (4) en movimiento frente a un iluminador (6), registrando, para cada uno de dichos contenedores (4), desde un único punto de vista y con un único dispositivo de registro (20), un número predeterminado R de imágenes desde N posiciones predeterminadas dentro del campo enmarcado por dicho dispositivo de registro (20), caracterizado por el procesamiento mediante un sistema de control electrónico (10) de una función de similitud que representa la similitud entre cada imagen actual y las imágenes R registradas en la misma posición N en una etapa de aprendizaje inicial con el carrusel (2) estacionario y, a continuación, validado y sincronizado en fase, sumándose dichas funciones de similitud y usándose el ángulo am correspondiente al valor máximo de esta suma para identificar la orientación del contenedor.

11. El procedimiento para la orientación de contenedores según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicho ángulo am se comunica mediante dicho medio de control electrónico (10) al sistema para mover dichas placas (3) de dicho carrusel giratorio (2), que, al imponer a dicho contenedor (4) una rotación de - am, coloca todos dichos contenedores (4) según el mismo ángulo.