ES2308615T3 - Dispositivo para la deteccion de etiquetas sobre un material soporte. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para detectar etiquetas (3) sobre un material soporte (2), caracterizado porque éste presenta un sensor óptico (8, 9) y un sensor de ultrasonidos (5, 6), que pueden activarse a elección a través de medios de conmutación (21) para detectar las etiquetas (3).
Description
Dispositivo para la detección de etiquetas sobre
un material soporte.
La invención se refiere a un dispositivo para
detectar etiquetas sobre un material soporte.
Se conoce un dispositivo de este tipo del
documento DE 199 21 217 A1. En el caso de este dispositivo están
previstos, para detectar etiquetas sobre un material soporte, un
emisor que emite ondas ultrasónicas y un receptor que recibe ondas
ultrasónicas. Con ello se guía el material soporte con las etiquetas
en el espacio intermedio entre emisor y receptor. Según si entre
emisor y receptor el material soporte se detecta solo o con una
etiqueta aplicada al material soporte, se debilitan las ondas
ultrasónicas de diferente forma. Las diferencias correspondientes
de la señal de recepción a la salida del receptor se detectan por
medio de que la señal de recepción se compara con un valor umbral.
Este valor umbral está adaptado a los niveles que se producen de
las señales de recepción mediante un proceso de compensación.
Durante el proceso de compensación llevado a cabo antes de la
detección de las etiquetas se determina automáticamente la altura
del valor umbral, en el caso de un material soporte dispuesto entre
emisor y receptor y/o de una etiqueta dispuesta allí, dependiendo de
las señal de recepción con ello registrada.
En el caso de este dispositivo ha resultado ser
desventajoso que en especial en el caso de materiales soporte más
gruesos, que se componen por ejemplo de papel, no se garantiza una
detección segura de etiquetas.
El documento US 5,468,728 A se refiere a una
máquina de etiquetado mediante la cual se aplican etiquetas a
pequeños artículos cilíndricos. La máquina comprende un cilindro de
transporte rotatorio, al que se alimentan las etiquetas. Para
aplicar las etiquetas a los artículos estos se alimentan
tangencialmente al cilindro de transporte. Mediante un sensor
óptico se detectan estampados de las etiquetas. Mediante un sensor
de ultrasonidos se detectan las posiciones de las etiquetas.
La invención se ha impuesto la misión de
aprontar un dispositivo de la clase citada al comienzo, mediante el
cual para un amplio abanico de materiales soporte y materiales de
etiqueta sea posible un reconocimiento de etiquetas seguro.
Para solucionar esta misión están previstas las
particularidades de la reivindicación 1. En las reivindicaciones
subordinadas se describen formas de ejecución ventajosas y
perfeccionamientos convenientes de la invención.
El dispositivo conforme a la invención sirve
para detectar etiquetas sobre un material soporte, y comprende un
sensor óptico así como un sensor de ultrasonidos que pueden
activarse a través de medios de conmutación, a elección, para
detectar las etiquetas.
Debido a que en el caso del dispositivo conforme
a la invención puede usarse a elección un sensor óptico o un sensor
de ultrasonidos para detectar etiquetas, se consigue mediante el
mismo una detección de etiquetas segura para un amplio abanico de
materiales de etiquetas y soporte.
Mientras que con el sensor de ultrasonidos
pueden detectarse especialmente bien etiquetas sobre materiales
soporte transparentes, en especial de tipo raíl, el sensor óptico es
especialmente adecuado para detectar etiquetas sobre materiales
soporte más gruesos, no transparentes, como por ejemplo materiales
soporte compuestos por papel.
La elección del sensor óptico para detectar
etiquetas se realiza mediante el accionamiento de los medios de
conmutación y, de este modo, un usuario puede llevarla a cabo de
forma sencilla.
En una forma de ejecución especialmente
preferida de la invención tanto el sensor óptico como el sensor de
ultrasonidos funcionan según el principio de barrera óptica, es
decir, el emisor y el receptor del sensor óptico por un lado así
como el emisor de ultrasonidos y el receptor de ultrasonidos del
sensor de ultrasonidos, por otro lado, están dispuestos en cada
caso a ambos lados de un plano de verificación, en el que el
material soporte es guiado con las etiquetas con relación al
dispositivo. Con ello el dispositivo está dispuesto con preferencia
en una carcasa en forma de horquilla con dos brazos de horquilla,
entre los cuales discurre el plano de verificación.
De forma especialmente ventajosa los componentes
del sensor óptico y del sensor de ultrasonidos están dispuestos de
tal modo en esta carcasa, que el eje de radiación de las ondas
ultrasónicas que se emiten desde el emisor de ultrasonidos, y el
eje óptico de los rayos luminosos de emisión que se emiten desde el
emisor, se corten en el plano de verificación. De este modo el
punto de medición y el momento de medición para detectar etiquetas
son independientes de si el sensor de ultrasonidos o el sensor
óptico se usa para ello.
En una forma de ejecución ventajosa la detección
de etiquetas se realiza mediante una valoración de valor umbral de
las señales de recepción del receptor o del receptor de
ultrasonidos. El valor umbral utilizado para ello se determina con
preferencia en un proceso de compensación, en donde durante el
proceso de compensación el material soporte con las etiquetas se
detectan con el sensor óptico o el sensor de ultrasonidos. Debido a
que el valor umbral se deriva con ello de los valores de medición de
la propia detección de etiquetas, se consigue una seguridad de
verificación especialmente elevada.
Una ventaja del dispositivo conforme a la
invención consiste asimismo en que partes esenciales del circuito
de valoración de este dispositivo pueden usarse tanto para el sensor
óptico como para el sensor de ultrasonidos, con lo que se obtiene
una estructura del circuito de valoración especialmente sencillo y
con ello más económico. Una unidad de modulación puede usarse en
especial tanto para modular las ondas ultrasónicas emitidas por el
emisor de ultrasonidos como para modular los rayos luminosos de
emisión emitidos por el emisor. Asimismo puede utilizarse un
circuito de compensación para llevar a cabo una compensación en el
caso del sensor de ultrasonidos activado o del sensor óptico
activado.
A continuación se explica la invención con base
en los dibujos. Aquí muestran:
La figura 1: ejemplo de ejecución de un
dispositivo para detectar etiquetas sobre un material soporte.
La figura 2: circuito de valoración para el
dispositivo conforme a la figura 1.
La figura 1 muestra esquemáticamente la
estructura de un dispositivo 1 para detectar etiquetas 3 aplicadas
a un material soporte 2. El dispositivo 1 está integrado en una
carcasa 4 en forma de horquilla con dos brazos de horquilla 4a, 4b
que discurren distanciados, mutuamente en paralelo.
El material soporte 2 en forma de banda con las
etiquetas es guiado a través del espacio intermedio de los brazos
de horquilla 4a, 4b, en donde estos son guiados en el presente caso
en un plano de verificación, situados sobre el brazo de horquilla
inferior 4a.
Para detectar las etiquetas 3 sobre el material
soporte 2 están dispuestos en la carcasa 4 del dispositivo 1 un
sensor de ultrasonidos y un sensor óptico. A través de medios de
conmutación se activa o bien el sensor de ultrasonidos o del sensor
óptico, para poder detectar las etiquetas 3 sobre el material
soporte 2 en el plano de verificación.
El sensor de ultrasonidos presenta un emisor de
ultrasonidos 5 integrado en el brazo de horquilla inferior 4a así
como un receptor de ultrasonidos 6 dispuesto en el brazo de
horquilla superior 4b. El emisor de ultrasonidos 5 emite ondas
ultrasónicas dirigidas a lo largo de un eje de radiación 7, en donde
éstas atraviesan parcialmente el material soporte 2 y las etiquetas
3 y después son guiadas hasta el receptor de ultrasonidos 6. El eje
de radiación 7 discurre inclinado con un ángulo de inclinación con
relación a la normal superficial del plano de verificación.
Mediante esta inclinación del eje de radiación 7 con relación a la
superficie del material soporte 2 con las etiquetas 3 a detectar se
compensan también parcialmente mínimos y máximos, causados por
interferencias, de las ondas ultrasónicas.
El sensor óptico muestra un emisor 8 integrado
en el brazo de horquilla inferior 4a así como un receptor 9
dispuesto en el brazo de horquilla superior 4b. El emisor 8 emite
rayos luminosos de emisión a lo largo de un eje óptico 10, en donde
los rayos luminosos de emisión atraviesan parcialmente el material
soporte 2 con las etiquetas 3 y después son guiados hasta el
receptor 9. El emisor 8 emite rayos luminosos de emisión en el
margen de infrarrojos. El eje óptico 10 del emisor 8 discurre
también inclinado respecto al plano del material soporte 2. Con
ello se elige la disposición del sensor de ultrasonidos y del sensor
óptico de tal modo, que el eje de radiación 7 y el eje óptico 10 se
cortan en el plano de verificación.
En principio la disposición del sensor óptico en
la carcasa 4 puede estar modificada de tal modo, que para acoplar
los rayos luminosos de emisión en el plano de verificación se usan
espejos para desviar los rayos luminosos de emisión.
La figura 2 muestra el circuito de valoración 11
para el dispositivo 1 conforme a la figura 1. En el circuito de
valoración 11 se han representado el emisor de ultrasonidos 5 y el
receptor de ultrasonidos 6 como componentes del sensor de
ultrasonidos y el emisor 8 y el receptor 9 como componentes del
sensor óptico, y se han designado con los mismos números de
referencia que en la figura 1.
El sensor de ultrasonidos se activa con un
circuito excitador formado por una bobina 12, un transistor MOSFET
13 y una resistencia 14. Con la bobina 12 se apronta la tensión
necesaria para el funcionamiento del emisor de ultrasonidos 5, y el
transistor MOSFET 13 sirve para conectar el emisor de ultrasonidos
5. El sensor óptico se activa con un circuito excitador formado por
un transistor 15 y dos resistencias 16, 17.
A través de medios de conmutación se activa a
elección el sensor de ultrasonidos o el sensor óptico. Para elegir
el sensor de ultrasonidos o el sensor óptico un usuario acciona una
tecla de activación 18, que está aplicada en el lado exterior de la
carcasa 4 del dispositivo 1. La tecla de activación 18 forma con una
resistencia 19 el conexionado de entrada para un Flipflop D 20. Con
el primer conmutador 21 se conecta, dependiendo de la activación
del Flipflop D 20, sólo el emisor de ultrasonidos 5 o el emisor 8 al
circuito de valoración 11. Con el segundo conmutador 22 se conecta,
dependiendo de la activación del Flipflop D 20, sólo el receptor de
ultrasonidos 6 o el emisor 9 al circuito de valoración 11.
A las salidas Q, Q del Flipflop D 20 está
conectado en cada caso un diodo luminoso 23, 24. Los diodos
luminosos dispuestos de forma visible en el lado exterior de la
carcasa 4 forman elementos indicadores, que señalizan si está
activado el sensor de ultrasonidos o el sensor óptico. Para el caso
en el que esté activado el sensor de ultrasonidos, sólo se ilumina
el primer diodo luminoso 23. Para el caso en el que esté activado el
sensor óptico, sólo se ilumina el segundo diodo luminoso 24.
Como puede verse en la figura 2 una parte del
circuito de valoración 1 forma una unidad de modulación 25. Según
el ajuste del conmutador 21 se modulan con la unidad de modulación
25 las ondas de ultrasonidos emitidos por el sensor de ultrasonidos
o los rayos luminosos de emisión emitidos por el emisor 8.
La unidad de modulación 25 comprende dos
generadores de impulsos 26, 27, a los que se preconecta en cada caso
una resistencia 28, 29.
Entre los generadores de impulsos 26, 27 está
previsto un circuito de rampa compuesto por las resistencias 30, 31
y los condensadores 32, 33. Las salidas de los generadores de
impulsos 26, 27 se llevan a un elemento Y 34, que está conectado al
conmutador 21.
El primer generador de impulsos 26 genera
impulsos con una frecuencia, que en el caso presente es de f_{1}
= 9 kHz. El segundo generador de impulsos 27 genera impulsos con una
frecuencia superior f_{2}, que en el caso presente es de
f_{2} = 300 kHz.
f_{2} = 300 kHz.
Con el circuito de rampa se generan impulsos
rectangulares con la frecuencia f_{1}. Mediante el segundo
generador de impulsos 27 se superpone a los impulsos rectangulares
la frecuencia de modulación f_{2} de mayor frecuencia. Según el
ajuste de conmutador del conmutador 21 se aplica esta modulación a
las ondas de ultrasonidos o a los rayos luminosos de emisión.
Según el ajuste de conmutador del conmutador 22
se filtran las señales de recepción del receptor de ultrasonidos 6
o del receptor 9 en una disposición de circuito compuesta por una
resistencia 35, un filtro de paso de banda 36, un condensador 37 y
dos diodos 38a, 38b y después se alimentan a la parte del circuito
de valoración 11 en el lado de recepción, que forma una unidad de
valoración 39 con circuito de compensación integrado dentro de la
misma.
La unidad de valoración 39 presenta un
comparador 40 y una salida de conmutación 41 conectada al mismo.
Durante el funcionamiento del dispositivo 1 para la detección de
etiquetas sólo está activado el sensor de ultrasonidos o el sensor
óptico. Para diferenciar las etiquetas 3 del material soporte 2 se
valoran en el comparador 40 las señales de recepción del receptor
de ultrasonidos 6 del receptor 9 con un valor umbral, con lo que se
genera una señal de conmutación binaria, cuyos estados de conexión
indican si se ha detectado o no una etiqueta 3. Esta señal de
conmutación binaria se emite a través de la salida de
conmutación.
El valor umbral se determina mediante un proceso
de compensación, que se lleva a cabo antes del funcionamiento del
dispositivo 1. Con ello se activa el sensor de ultrasonidos o el
sensor óptico, antes de llevar a cabo el proceso de compensación,
mediante el accionamiento de la tecla de activación 18. El proceso
de compensación se lleva a cabo mediante el circuito de
compensación.
El circuito de compensación presenta una tecla
Teach-in 42, con la que puede iniciarse el proceso
de compensación. Durante el proceso de compensación se desvía el
valor umbral para el comparador 40 automáticamente desde las
señales de recepción del receptor de ultrasonidos 6 o del receptor
9, que se registran en el caso de una detección de etiquetas.
Para iniciar el proceso de compensación un
usuario acciona la tecla Teach-in 42 una primera
vez. Después de esto se guía el material soporte 2 con las
etiquetas 3, con preferencia de forma automatizada, a través del
plano de verificación. Las señales de recepción registradas con ello
se archivan en un elemento Sample y Hold 43.
Después de esto se acciona una segunda vez la
tecla Teach-in 42. Después de esto se produce una
compensación automática del valor umbral para el comparador 40,
según los valores de pico de las señales de recepción archivadas en
el elemento Sample y Hold 43.
Debido a que tanto las ondas ultrasónicas como
los rayos luminosos de emisión se debilitan más al pasar a través
del material soporte 2 y de una etiqueta 3 que al pasar sólo a
través del material soporte 2, los valores de pico se corresponden
con las señales de recepción en el caso de detectarse el material
soporte 2 sin etiquetas 3.
El circuito de compensación comprende un
comparador 44 con condensador 45 dispuesto delante y un Flipflop D
46 dispuesto detrás del comparador 44. Asimismo se conecta a una
salida Q del Flipflop D 46 un circuito de disparo con un disparador
de corte 47 y una resistencia 48 y un condensador 49 dispuestos
delante y, en paralelo al mismo, un Step-Generator
50. La salida Q del Flipflop D 46 se lleva hasta una entrada CS de
un potenciómetro E^{2} 51 y un conmutador 52. El disparador de
corte 47 se lleva hasta otra entrada U/D del potenciómetro E^{2}
51. La salida del comparador E^{2} se lleva hasta la entrada del
comparador 44. Asimismo se lleva la salida del potenciómetro
E^{2} 51, a través de un divisor 53 formado por dos resistencias
53a, 53b hasta una entrada del comparador 40 utilizado para generar
de la señal de conmutación binaria.
Mediante el segundo accionamiento de la tecla
Teach-in se reponen el potenciómetro E^{2} 51, a
través del Flipflop D 46, y el disparador de corte 47 a un valor de
partida.
Asimismo se cierra el conmutador 52 mediante el
accionamiento de la tecla Teach-in 42. Después de
esto se activa a través del Flipflop D 46 y el disparador de corte
47 la entrada U/D del potenciómetro E^{2} 51, de tal modo que
éste aumenta de forma incremental su valor resistivo. Con ello se
prefijan los incrementos para aumentar el valor resistivo mediante
el Step-Generator 50. EL incremento en el
potenciómetro E^{2} 51 se produce hasta que su señal de salida se
corresponde con el valor de pico de las señales de recepción
archivado en el elemento Sample y Hold 43. Debido a que después se
invierte el comparador 44 y éste activa por medio de esto el
Flipflop D 46, se finaliza después de esto el incremento del
potenciómetro E^{2} 51. La señal de salida aplicada después a la
salida del potenciómetro E^{2} 51 define después el valor umbral
para el comparador 40, para el funcionamiento del dispositivo 1 que
viene a continuación del proceso de compensación.
Debido a que la señal de salida del
potenciómetro E^{2} 51 no se alimenta directamente sino a través
del divisor 53 a la entrada del comparador 40, el valor umbral no
se corresponde con el valor de pico de la señal de recepción sino
con una fracción del mismo, que se determina mediante las
resistencias 53a, b del divisor 53. En el presente caso las
resistencias del divisor 53 están dimensionadas de tal modo, que el
valor umbral para el comparador 40 se corresponde con la mitad del
valor de pico.
- (1)
- Dispositivo
- (2)
- Material soporte
- (3)
- Etiqueta
- (4)
- Carcasa
- (4a, 4b)
- Brazos de horquilla
- (5)
- Emisor de ultrasonidos
- (6)
- Receptor de ultrasonidos
- (7)
- Eje de radiación
- (8)
- Emisor
- (9)
- Receptor
- (10)
- Eje óptico
- (11)
- Circuito de valoración
- (12)
- Bobina
- (13)
- Transistor MOSFET
- (14)
- Resistencia
- (15)
- Transistor
- (16)
- Resistencia
- (17)
- Resistencia
- (18)
- Tecla de activación
- (19)
- Resistencia
- (20)
- Flipflop D
- (21)
- Conmutador
- (22)
- Conmutador
- (23)
- Diodo luminoso
- (24)
- Diodo luminoso
- (25)
- Unidad de modulación
- (26)
- Generador de impulsos
- (27)
- Generador de impulsos
- (28)
- Resistencia
- (29)
- Resistencia
- (30)
- Resistencia
- (31)
- Resistencia
- (32)
- Condensador
- (33)
- Condensador
- (34)
- Elemento Y
- (35)
- Resistencia
- (36)
- Filtro de paso de banda
- (37)
- Condensador
- (38a, b)
- Diodo
- (39)
- Unidad de valoración
- (40)
- Comparador
- (41)
- Salida de conmutación
- (42)
- Tecla Teach-in
- (43)
- Elemento Sample y Hold 43
- (44)
- Comparador
- (45)
- Condensador
- (46)
- Flipflop D
- (47)
- Disparador de corte
- (48)
- Resistencia
- (49)
- Condensador
- (50)
- Step-Generator
- (51)
- Potenciómetro E^{2} 51
- (52)
- Conmutador
- (53)
- Divisor
- (53a, b)
- Resistencia
Claims (11)
1. Dispositivo para detectar etiquetas (3) sobre
un material soporte (2), caracterizado porque éste presenta
un sensor óptico (8, 9) y un sensor de ultrasonidos (5, 6), que
pueden activarse a elección a través de medios de conmutación (21)
para detectar las etiquetas (3).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sensor de ultrasonidos presenta un
emisor de ultrasonidos (5), que emite ondas ultrasónicas dirigidas
a lo largo de un eje de radiación (7), y un receptor de
ultrasonidos (6), que están dispuestos a ambos lados de un plano de
verificación, en el que se transporta el material soporte (2) con
las etiquetas (3).
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el sensor óptico presenta un emisor (8),
que emite rayos luminosos de emisión a lo largo de un eje óptico
(10), y un receptor (9), que están dispuestos a ambos lados del
plano de verificación.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el eje óptico (10) de los rayos
luminosos de emisión y el eje de radiación (7) de las ondas
ultrasónicas se cortan en el plano de verificación.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque éste está integrado en una
carcasa (4) en forma de horquilla con dos brazos de horquilla (4a,
b) que discurren en paralelo distanciados entre sí, entre los
cuales discurre el plano de verificación.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el emisor de ultrasonidos (5) y el
emisor (8) están integrados en un primer brazo de horquilla (4a) de
la carcasa (4) y el receptor de ultrasonidos (6) y el receptor (9)
en el segundo brazo de horquilla (4b) de la carcasa (4).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque éste presenta una unidad de
modulación (25) para modular las ondas ultrasónicas emitidas por el
emisor de ultrasonidos (5) y los rayos luminosos de emisión
emitidos por el emisor (8).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
3 a 7, caracterizado porque para detectar las etiquetas (3)
las señales de recepción se valoran a la salida del receptor de
ultrasonidos (6) o del receptor (9) con un valor umbral.
9. Dispositivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque el valor umbral se determina durante un
proceso de compensación.
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque durante el proceso de compensación el
material soporte (2) que soporta las etiquetas (3) se detecta
mediante el sensor óptico o el sensor de ultrasonidos, y porque a
partir de las señales de recepción registradas con ello en el
receptor (9) o receptor de ultrasonidos (6) se deriva el valor
umbral.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque para llevar a cabo el proceso de
compensación está previsto un circuito de compensación, al que
pueden alimentarse a elección las señales de recepción del receptor
(9) o del receptor de ultrasonidos (6).
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