ES2297569T3 - Procedimiento para la deteccion de una marca sobre una cinta de producto en movimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la detección de una marca (2) de una cinta de producto (3) en movimiento, en el que la cinta de producto (3) es explorada ópticamente por medio de al menos un dispositivo de registro de imágenes (6), que genera en ciclos de medición consecutivos señales de imágenes que son conducidas a un dispositivo de procesamiento de imágenes (7), que determina a partir de las señales de imágenes la posición de la marca (2) y emite valores de posición, caracterizado porque a partir de los valores de posición a través de la aplicación de una función de ponderación dependiente de la posición, se genera y se emite una señal de validez que indica si el valor de posición emitido actualmente es válido.

Description

Procedimiento para la detección de una marca sobre una cinta de producto en movimiento.

Se conoce a partir de los documentos DE 501 04 266.0 y US 2001/042847 un procedimiento para la detección de una marca de una cinta de producto en movimiento. En este procedimiento, se detecta ópticamente de una manera continua una marca de la cinta de producto y se genera una señal de posición correspondiente de la marca. Este procedimiento funciona de una manera excelente cuando la marca está prevista continuamente sobre la cinta de producto. Además, en el campo de visión del sensor óptico no deberían estar presentes otras características reconocibles ópticamente, que podrían ser detectadas erróneamente como marca. En otro caso, en este procedimiento conocido se mediría y se emitiría un valor de posición falso.

La invención tiene el cometido de crear un procedimiento del tipo indicado al principio, que funciona de una manera fiable también en el caso de una marca discontinua de una cinta de producto o bien en presencia de varias marcas. Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención con las características de las reivindicaciones 1 y 2 de la patente, respectivamente.

En el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 para la detección de una marca de una cinta de producto en movimiento, se detecta ópticamente la cinta de producto por medio de al menos un dispositivo de registro de imágenes. La exploración se puede realizar en este caso sin contacto, de manera que no se impide con ello el avance de la cinta de ninguna manera. Como dispositivo de registro de imágenes ha dado buen resultado especialmente una cámara CCD, en la que sería suficiente, en principio, una cámara de líneas alineada transversalmente a la dirección de la trayectoria de la cinta. No obstante, de una manera alternativa, se puede emplear también una cámara matricial. De acuerdo con el modo en que la marca esté previsto sobre la cinta de material, puede ser suficiente en casos sencillos el empleo de una cámara de blanco y negro, si con ello se garantiza un contraste suficiente. Sin embargo, en casos difíciles, es preferible el empleo de una cámara de color, para que se puedan detectar también las marcas, que se distinguen en la imagen en blanco y negro por un contraste suficiente. La marca propiamente dicha puede estar impresa, por ejemplo, sobre la cinta de material. No obstante, de una manea alternativa, es concebible también que la marca esté tejida o cosida en una cinta de producto textil. Podría estar configurada por un hilo ausente en el tejido textil o por un pliegue recalcado en un cartón o material compuesto. En los últimos casos mencionados, la marca no proporciona, en efecto, ningún contraste visible en la superficie de la cinta de producto, sin embargo con iluminación oblicua resulta un canto claro oscuro característico, que puede ser evaluado ópticamente. De esta manera se pueden detectar las más diferentes marcas de la cinta de producto en movimiento. Especialmente en el caso de marcas tejidas o bien plegadas existe una necesidad de aplicación grande, puesto que de esta manera es posible un reconocimiento de la marca acorde con el patrón de la cinta de producto. Así, por ejemplo, con este procedimiento es posible detecta una cinta textil en su posición y por lo tanto guiarla, siendo el criterio de guía un patrón impreso sobre la cinta textil o tejido en ésta. De una manera alternativa, una cinta se podría conducir también directamente de acuerdo con un canto de pliegue previamente aplicado. En estos criterios de guía, se utilizan directamente las marcas que están presentes en la cinta de producto, de manera que se puede suprimir una aplicación adicional de una marca propia como criterio de guía. De este modo se suprime también la necesidad de alinear la marca aplicada adicionalmente de una manera correcta sobre los criterios de guía propiamente dichos. De este modo se puede cortar, por ejemplo, una cinta de cartón plegada, exactamente a distancia predeterminada de las líneas de pliegue o se puede alimentar con pliegue exacto a una máquina de cartonería. No obstante, en estos criterios de guía es problemático que, en general, no siempre están disponibles o bien no siempre están disponibles en la posición correcta. Así, por ejemplo, los patrones se interrumpen con frecuencia en cintas de producto o bien aparecen distribuidos varias veces sobre la cinta de producto. Las líneas de pliegue en cartonería no se extienden de forma lineal en la dirección de la trayectoria de la cinta de producto, sino que poseen más bien un perfil muy complejo, de manera que una utilización directa de estas marcas como criterio de guía conduciría a resultados de medición falsos y, por lo tanto, inútiles. Si se conducen estos resultados de medición directamente a un dispositivo de regulación de la trayectoria de la cinta, entonces resultaría un comportamiento de regulación caótico. Para evitar estos problemas, la reivindicación 1 de la patente propone generar a partir de los valores de posición calculados de la marca una señal de validez a través de la aplicación de una función de ponderación dependiente de la posición. Esta señal de validez indica si el valor de posición calculado actualmente es válido. En el caso de una regulación siguiente de la trayectoria de la cinta, se puede utilizar esta señal de validez para bloquear toda la regulación de la trayectoria de la cinta, mientras la señal de validez indique la invalidez del vapor de posición emitido. Esto conduce a que la regulación siguiente de la trayectoria de la cinta ignore totalmente los valores de medición entrantes y debe en su posición a los elementos de ajuste. La función de ponderación dependiente de la posición actúa en este caso como un filtro para los valores de posición calculados, a través del cual se reconocen valores de posición inútiles y se excluyen. De esta manera es posible, por ejemplo, utilizar la franja exterior izquierda de una cinta de producto impresa con franjas como criterio de guía. En el caso de esta franja falte condicionada por el patrón, entonces se mide, en efecto, el valor de posición de la franja siguiente derecha como valor actual de posición, pero se marca este valor de posición como no válido a través del filtro incorporado, para evitar la interpretación errónea de los valores detectados realizada de esta manera. Aunque el objeto de la invención se explica con la ayuda de una regulación de la trayectoria de la cinta, esto no debe entenderse en sentido limitativo. En su lugar, el procedimiento de acuerdo con la invención se puede emplear también en el marco de otros casos de aplicación. Solamente como ejemplos se mencionan la supervisión directa de la calidad de la cinta de producto sin función de regulación de ningún tipo o bien la detección de la relación de la cinta.

En el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, se conducen los valores de posición calculados a un filtro que calcula el valor de partida para la posición de la marca. Este filtro determina en este caso el valor de salida a partir de los valores de posición de diferentes ciclos de medición utilizando una función de ponderación dependiente del tiempo y de la posición. La dependencia del tiempo de la función de ponderación es con preferencia una función exponencial descendente para los tiempos transcurridos, que tiene en cuenta los valores de medición actuales que los valores más alejados en el tiempo. Puesto que la cinta de material se mueve, se puede detectar esta dependencia del tiempo también como dependencia del lugar en la dirección de la trayectoria de la cinta. La dependencia de la posición de la función de ponderación tiene en cuenta la valoración de la validez, de manera que los valores de posición válidos se tienen en cuenta de una manera correspondiente con mayor fuerza que los valores de posición no válidos. En el caso más sencillo, el valor emitido, que genera el filtro, es el último valor de posición, que ha cumplido el criterio de validez de la función de ponderación. De una manera alternativa, el filtro puede realizar también una acción de paso bajo correspondiente y dependencias de validez flexibles de los valores de medición.

De acuerdo con la reivindicación 3, es favorable que la función de ponderación sea una función de pico. Como ejemplos de una función de pico de este tipo se contemplan una función de Gauss, una función de Lorentz, una función de ventanas, una función de Bessel, etc. La función de pico concreta que debe aplicarse depende del caso de aplicación respectivo. Es importante que la función de pico presente al menos dos parámetros, a saber, la posición del pico y la anchura de líneas característica. La anchura de líneas característica se pre-ajusta, en general, como parámetro y depende esencialmente del tipo de la cinta de producto. Si existen valores de posición perturbadores solamente a mucha distancia del valor correcto, entonces se puede dimensionar la anchura de líneas de trazo relativamente grande. La detección de la marca se vuelve de esta manera sin insensible frente a las interferencias. En cambio, en el caso de que los valores de posición erróneos puedan estar también relativamente cerca del valor del producto, debe seleccionarse la anchura de las líneas de una manera correspondientemente estrecha. Solamente de este modo es posible eliminar un número suficiente de mediciones erróneas a través de una señal de invalidez correspondiente o filtración fuera de la corriente de datos emitidos. Si permanece en la corriente de datos emitidos solamente todavía una cantidad reducida insignificante de mediciones erróneas, entonces resulta un efecto de interferencia suficientemente reducido para que sea posible una detección fiable de la marca a través de la formación de un valor medio. Por otra parte, una anchura de línea reducida implica siempre el peligro de que en el caso de un desplazamiento brusco de la cinta de producto no se puedan detectar ya valores de posición válidos.

Una función de ponderación sencilla y probada en la práctica es una función de ventana de acuerdo con la reivindicación 4. Ésta ha sido probada especialmente en aquellos casos en los que deben suprimirse valores de medición no válidos a través de una señal de validez inactiva. Para la señal de validez existen solamente dos estados posibles, a saber, válido y no válido, de manera que una función de ventana es totalmente suficiente. La función de ventana asocia a todos los valores de posición dentro de una ventana predeterminada una señal de validez activa y a todos los valores de posición fuera de la ventana una señal de validez inactiva.

Mientras que la anchura de líneas de la función de pico se puede ajustar con la ayuda de las más diferentes hipótesis de una manera conveniente como parámetro del proceso, esto no es posible en el caso de la posición de pico de la función de ponderación. La posición concreta en la que aparecerá un valor de posición válido depende más bien de la trayectoria actual de la cinta. Para calcular este parámetro, es ventajoso de acuerdo con la reivindicación 5, que la función de ponderación sea influenciada por los valores de posición de ciclos de medición transcurridos. Los ciclos de medición transcurridos proporcionan una visión de conjunto de los diferentes valores de posición posibles que han aparecido realmente, a partir de la cual se puede calcular directamente el valor de posición correcto a través de la aplicación de operaciones matemáticas correspondientes. Esta visión de conjunto no existe en el caso de la consideración exclusiva del valor de posición actual. Por lo tanto, es suficiente aplicar sobre los valores de posición de ciclos de medición transcurridos un criterio de selección correspondiente, que es una función de la aplicación. De acuerdo con ello, para la detección de la marca es necesario siempre un cierto número de ciclos de medición, antes de que se pueda emitir un valor de medición. Estos ciclos de medición se obtienen de una manera preferida durante el avance de la cinta de producto. Solamente como ejemplo, un criterio de selección de este tipo se podría expresar con la limitación de la zona de validez de los valores de posición a un entorno alrededor de los valores de posición hallados en el lado exterior izquierdo. No obstante, es evidente que son posibles también criterios de selección más complejos.

Para poder procesar criterios de selección para una pluralidad lo más amplia posible de aplicaciones, es conveniente de acuerdo con la reivindicación 6 que la función de ponderación sea influenciada por una evaluación estadística de los valores de posición de ciclos de medición transcurridos. Los valores de posición de ciclos de medición transcurridos son registrados en este caso a modo de un histograma, para calcular la distribución de la frecuencia. De esta manera, se pueden tener en cuenta criterios como la detección del punto de acumulación exterior derecho con al menos 10 % de los valores de medición o consultas complejas similares. Los llamados tiros errados, que se pueden encontrar en posición extrema en la evaluación estadística, se pueden suprimir fácilmente de esta manera.

Para que la detección de la marca funcione también sin problemas cuando se desplaza la cinta de producto, se calcula de una manera flexible la distribución de la frecuencia de los valores de posición de acuerdo con la reivindicación 7. De esta manera se actualiza constantemente la distribución de la frecuencia de los valores de posición y se eliminan los valores de posición más antiguos de la estadística. De acuerdo con ello, en el caso de una cinta de producto que se desplaza lentamente, el pico de la función de ponderación es arrastrado con la cinta de producto que se desplaza, de manera que sigue siendo posible siempre la evaluación de los valores de posición. En efecto, si la distribución de la frecuencia se encuentra en el tiempo siempre un poco por detrás de los valores de posición actuales, esto se puede compensar, sin embargo, a velocidades de desplazamiento moderadas de la cinta de producto sin problemas a través de la selección de una anchura suficiente de las líneas de la función de pico. Sobre la distribución de la frecuencia calculada de forma flexible de los valores de posición se aplica continuamente un criterio de validez, para determinar la posición media de los valores de posición válidos. Este criterio de validez influye directamente en la función de ponderación, especialmente en la función de pico.

En el caso de criterios de validez sencillos, con frecuencia es suficiente que la distribución de la frecuencia sea multiplicada directamente por una función dependiente de la posición, para ponderar de una manera diferente los distintos puntos de acumulación. La función de producto se puede evaluar entonces con respecto a la posición de su máximo, que influye directamente en la función de ponderación, especialmente en la posición del pico. Si se producen, por ejemplo condicionado por el patrón, solamente algunas posiciones, salvo tiros errados individuales, de una manera especialmente frecuente, entonces se puede multiplicar la distribución de la frecuencia, por ejemplo, con una función lineal, para dar preferencia al punto de acumulación exterior izquierdo o al punto de acumulación exterior derecho. Este punto de acumulación preferido es entonces el máximo absoluto de la función de producto y se puede utilizar, con relación a su posición, directamente como criterio de validez.

El objeto de la invención se explica a modo de ejemplo con la ayuda del dibujo, sin limitar el alcance de la protección.

La figura única muestra una representación esquemática de un dispositivo 1 para la detección de una marca 2 sobre una cinta de producto 3 en movimiento. En el ejemplo de realización mostrado, la marca 2 está impresa sobre la cinta de producto 3. La marca 2 es en este caso el patrón presente sobre la cinta de producto y no se extiende de forma lineal. La marca 2 se extiende más bien por secciones en la dirección de la trayectoria de la cinta 4 y por secciones en dirección inclinada con respecto a la misma. Una regulación de la trayectoria de la cinta no representada debe estar influenciada por esta marca 2, siendo el criterio de guía la marca exterior izquierda en aquellas secciones 5, en las que la marca 2 se encuentra en el lado exterior izquierdo. Es evidente que se pueden utilizar también otros criterios.

Para la detección óptica de la cinta de producto 3 está previsto un dispositivo de registro de imágenes 6 en forma de una cámara CCD. Este dispositivo de registro de imágenes 6 genera señales de imágenes, en las que está contenida la información de la marca 2. Estas señales de imágenes son conducidas a un dispositivo de procesamiento de imágenes 7, que genera una señal de posición para la marca 2 a partir de las señales de imágenes obtenidas. El dispositivo de procesamiento 7 utiliza a tal fin un algoritmo habitual de búsqueda de cantos, que detecta las posiciones de los cantos dentro de la señal de imagen.

Las señales de posición obtenidas en cada ciclo de medición son conducidas a un dispositivo de muestreo de datos 8, que lleva a cabo una evaluación estadística de las señales de posición obtenidas. Esta evaluación estadística prevé que la frecuencia de la aparición de diferentes señales de posición sea registrada en forma de histograma y se emita una función de distribución de la frecuencia a un multiplicador 9. El multiplicador 9 forma el producto del histograma creado por el dispositivo de muestreo de datos 8 con una señal de salida de un generador de función 10, que genera esencialmente una función lineal. La función de salida del generador de función 10 forma en este caso una ponderación del histograma, que genera el dispositivo de muestreo de datos 8. A través del proceso de multiplicación del multiplicador 9 se prefiere el punto de acumulación izquierdo frente al punto de acumulación derecho, de manera que la función de salida generada por el multiplicador 9 presenta un máximo claro. Este máximo es calculado con un detector de máximo 11 y se calcula la posición del máximo absoluto del histograma ponderado. Este valor de posición generado por el detector de máximo 11 corresponde a la posición teórica de la marca 2 a evaluar.

La señal de posición generada por el dispositivo de procesamiento de imágenes 7 es conducida, además, a un comparador de ventana 12, que verifica si la señal de posición se encuentra dentro de la zona de ventana previamente definida. El comparador de ventana 12 tiene una entrada de posición 13, que define la posición media de la ventana. Esta entrada de posición 13 está conectada con la salida del detector de máximo 11. Además, el comparador de ventana 12 posee una entrada 14 de la anchura de la ventana, que determina la anchura de la ventana. Esta entrada 14 de la anchura de la ventana está conectada con un transmisor de valor 15, que predetermina un valor previamente definido para la anchura de la ventana del comparador de ventana 12. Este valor se puede representar en general.

La señal de posición del dispositivo de procesamiento de imágenes 7 está conectada, además, con un filtro 16, que posee una acción de paso bajo. El filtro 16 posee, además, una entrada de validez 17, que está conectada con una salida 18 del comparador de ventana 12. El filtro 16 está constituido en este caso de tal forma que solamente recibe nuevas señales de posición en su entrada 19 cuando se encuentra una señal de validez positiva en la entrada de validez 17. De esta manera se suprimen las señales de posición del dispositivo de procesamiento de imágenes 7, que no corresponden al criterio previamente ajustado, a través del filtro 16. Una salida 20 del filtro 16 emite una señal, que sigue esencialmente a la señal de posición del dispositivo de procesamiento 7, si se encuentra una señal de validez positiva en la entrada de validez 17. En cambio, en el caso de que se indique en la entrada de validez 17 que los valores de medición actuales no son válidos, entonces el filtro 16 mantiene constante en su salida 20 el último valor emitido. De esta manera, se impide que las señales de posición, que proceden de zonas de la marca 2 fuera de la sección 5 o bien de otras marcas, sean emitidas en la salida del filtro 20. Adicionalmente se emite la señal de validez en la salida de validez 18, que indica si se obtienen señales de posición actualmente válidas. Esta señal de validez puede servir, por ejemplo, para indicar a una regulación siguiente que las señales actuales no son utilizables y debe bloquearse la regulación.

Lista de signos de referencia

1

Dispositivo

2

Marca

3

Cinta de producto

4

Dirección de la trayectoria de la cinta

5

Sección válida

6

Dispositivo de registro de imágenes

7

Dispositivo de procesamiento de imágenes

8

Dispositivo de muestreo de datos

9

Multiplicador

10

Generador de función

11

Detector de máximo

12

Comparador de ventana

13

Entrada de la posición

14

Entrada de la anchura de la ventana

15

Transmisor de valor

16

Filtro

17

Entrada de validez

18

Salida de validez

19

Entrada del filtro

20

Salida del filtro

Claims (8)

1. Procedimiento para la detección de una marca (2) de una cinta de producto (3) en movimiento, en el que la cinta de producto (3) es explorada ópticamente por medio de al menos un dispositivo de registro de imágenes (6), que genera en ciclos de medición consecutivos señales de imágenes que son conducidas a un dispositivo de procesamiento de imágenes (7), que determina a partir de las señales de imágenes la posición de la marca (2) y emite valores de posición, caracterizado porque a partir de los valores de posición a través de la aplicación de una función de ponderación dependiente de la posición, se genera y se emite una señal de validez que indica si el valor de posición emitido actualmente es válido.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de posición son conducidos a un filtro (16), que calcula a partir de los valores de posición de diferentes ciclos de medición y la aplicación de una función de ponderación dependiente del tiempo y de la posición un valor de salida para la posición de la marca (2).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la función de ponderación es una función de pico.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la función de ponderación es una función de ventana.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la función de ponderación está influenciada por los valores de posición de ciclos de medición transcurridos.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la función de ponderación está influenciada por una evaluación estadística de los valores de posición de ciclos de medición transcurridos.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la distribución de la frecuencia de valores de posición se determina de una manera flexible, a la que se aplica un criterio de validez para determinar la posición media de los valores de posición válidos, que influye sobre la función de ponderación.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la distribución de la frecuencia de valores de posición se multiplica por una función dependiente de la posición y la posición del máximo de la función del producto influye sobre la función de ponderación.