ES2367262T3

ES2367262T3 - Dispositivo y procedimiento para la detección de una marca característica en una banda de material en movimiento.

Info

Publication number: ES2367262T3
Application number: ES04018453T
Authority: ES
Inventors: Jörg Inhelder; Roland Steininger
Original assignee: FMS FORCE MEASURING SYSTEMS AG
Current assignee: FMS FORCE MEASURING SYSTEMS AG
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2011-10-31
Anticipated expiration: 2024-08-04
Also published as: DK1623943T3; EP1623943A1; US7202492B2; ATE511490T1; EP1623943B1; US20060027767A1

Abstract

Dispositivo para la detección de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de una banda de material en movimiento, en particular el borde lateral de la banda o de una línea de marcación aplicada, con - una pluralidad de fuentes de luz que se pueden activar individualmente destinadas a la iluminación de un tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de detectar, en una de varias configuraciones de iluminación distintas, - comprendiendo la pluralidad de las fuentes de luz activables individualmente unos diodos luminosos de distintos colores, - una unidad de detección resolutiva localmente para la captación de la luz emitida por el tramo iluminado como respuesta óptica y para transmitir una señal de datos correspondiente a la luz captada, a una unidad de evaluación, caracterizado por - una unidad de evaluación destinada a determinar una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de detectar, a partir de la señal de datos transmitida, y - una unidad de selección para la determinación automática para la configuración óptima de iluminación que está diseñada y preparada para activar las fuentes de luz con los diodos luminosos de diferentes colores en distintas configuraciones de iluminación, evaluar las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de detectar, de acuerdo con un criterio preseleccionado y basándose en esta evaluación determinar la configuración de iluminación óptima para la ulterior detección.

Description

Aspecto técnico

La invención afecta al campo de la regulación de bandas de material en movimiento y se refiere en particular a un dispositivo y a un procedimiento para la detección de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de una banda en una banda de material en movimiento, tal como el borde lateral de la banda de material o una línea de marcación impresa sobre la banda de material.

Estado de la técnica

Durante la fabricación y transformación de bandas de material planiformes tales como por ejemplo bandas de papel

o láminas de plástico o de metal, las bandas de material se conducen y transportan entre cilindros en rotación. Para la conducción y alineación exacta de las bandas se emplea un circuito de regulación en el que la posición lateral de la banda de material representa la magnitud controlada.

Un sensor óptico o un sensor ultrasónico detecta de modo continuo el emplazamiento de una marca característica que se extiende en la dirección longitudinal de la banda, típicamente el borde lateral de la banda de material o una línea de marcación impresa sobre esta. A partir de la posición detectada de la marca característica un regulador de la marcha de la banda calcula la desviación de la banda respecto a una posición de consigna especificada, y en caso de necesidad controla un bastidor giratorio que constituye el elemento de regulación, de tal modo que la banda de material se vuelve a conducir lateralmente de nuevo a su posición de consigna.

Se conocen los sensores ópticos de líneas para la regulación de una banda de material mediante una banda impresa o un borde del material. En un sensor óptico de líneas de esta clase, un transmisor de luz situado en el sensor genera una mancha luminosa sobre la superficie del material que se trata de explorar. La luz reflejada es captada por dos fotodiodos triangulares y se evalúa en un circuito analógico. Antes de iniciar el trabajo es preciso ajustar el sensor de líneas de acuerdo con el contraste de color del material que se trata de explorar. Para ello se posiciona el sensor a mano sobre una línea impresa sobre la banda de material y se introduce en el sistema electrónico una determinada secuencia de pulsaciones. A continuación se dirige el sensor sobre el fondo y se le introduce al sistema electrónico otra secuencia de pulsaciones. El sensor queda así en disposición de trabajo y está correctamente ajustado. Esta clase de sensores son seguros y robustos, si bien existen limitaciones en cuanto a la anchura de línea admisible para las líneas impresas, así como para la detección de determinados contrastes.

La publicación EP 0711 995 A2 se refiere a una fuente de luz realizada como cavidad de integración lineal para la iluminación infrarroja de materiales sensibilizados, y describe en particular una fuente de iluminación infrarroja destinada a la detección de puntos defectuosos en películas fotográficas recubiertas, que permiten obtener un perfil de iluminación especialmente uniforme. Para ello se ilumina la banda de película por medio de un integrador de luz lineal que se alimenta desde una célula de líneas de diodos luminosos. Para conseguir un perfil de iluminación uniforme los diodos luminosos están subdivididos en grupos que se pueden controlar de forma independiente, donde en un caso extremo se puede controlar individualmente cada uno de los diodos luminosos. La luz transmitida a través de la banda de película es captada por una cámara CCD y evaluada adecuadamente.

La publicación US 6 566 670 B1 describe un sistema para la conducción de una banda de material en movimiento que contiene como fuentes de iluminación cuatro diodos luminosos de varios colores que están situados en diferentes posiciones con relación al punto de enfoque sobre la banda de material. Para e funcionamiento del sistema, un operario selecciona, de acuerdo con las propiedades de reflexión de la banda de material (mate, brillante u holográfica) el primer diodo luminoso (para bandas mates) el segundo (para bandas brillantes) o el tercero y el cuarto diodo luminoso conjuntamente (para bandas con propiedades holográficas). Además se ajusta el color del diodo luminoso seleccionado (rojo, azul, verde o infrarrojo) según la clase de banda de material y el color de la línea que se ha de efectuar el seguimiento.

Exposición de la invención

Aquí es donde comienza la invención. Tal como está caracterizada la invención en las reivindicaciones, tiene como objetivo evitar los inconvenientes del estado de la técnica y describir en particular un dispositivo genérico que permita una detección sencilla y segura de una multitud de diferentes marcas características en bandas de material en movimiento.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención por medio del dispositivo que presenta las características de la reivindicación 1 o 13. Los procedimientos correspondientes se describen en las reivindicaciones secundarias 8, 16, 17. Unos perfeccionamientos de la invención constituyen el objeto de las reivindicaciones subordinadas.

De acuerdo con la invención, un dispositivo de la clase citada inicialmente comprende

-: una pluralidad de fuentes luminosas que se pueden activar individualmente destinadas a la iluminación de un tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de detectar, en una de varias configuraciones de iluminación diferentes,

-: una unidad de detección resolutiva localmente para la captación de la luz emitida por el tramo iluminado en forma de respuesta óptica y para transmitir a una unidad de evaluación una señal de datos correspondiente a la luz captada,

-: una unidad de evaluación para determinar una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de determinar, a partir de la señal de datos que ha sido transmitida, y

-: una unidad de selección para la determinación automática de una configuración de iluminación óptima que esté realizada y preparada para activar las fuentes de luz en diferentes configuraciones de iluminación, evaluar las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de captar de acuerdo con un criterio preseleccionado y determinar como base de esta evaluación la configuración de iluminación óptima para la ulterior detección.

La configuración de iluminación óptima determinada por la unidad de selección se puede visualizar y una vez que haya sido confirmada por un usuario se puede emplear para la ulterior detección. Ahora bien, la configuración de iluminación óptima sin embargo se emplea para la ulterior detección preferentemente de modo automático, es decir sin ninguna nueva intervención del usuario. En otra variante se emplea la configuración de iluminación óptima por lo general de modo automático y solamente se requiere una intervención del usuario en casos excepcionales, por ejemplo si la evaluación queda por debajo de un valor mínimo predeterminado.

Las fuentes luminosas que se pueden activar individualmente están formadas preferentemente por diodos luminosos monocromáticos, en cuyo caso la mayoría de las fuentes de luz comprenden de modo preferente diodos luminosos de diferentes colores. Como colores para los diodos luminosos se consideran por ejemplo el rojo, naranja, amarillo, verde, azul y blanco, pero también colores que se encuentren fuera de la gama espectral visible, tales como infrarrojos o ultravioletas.

En una realización conveniente del dispositivo conforme a la invención las fuentes luminosas que se pueden activar individualmente están dispuestas en diferentes posiciones con relación a la marca característica que se trata de detectar. De este modo se pueden tener en cuenta las propiedades de reflexión especiales de banda de material o de la marca característica que se trata de detectar, tal como por ejemplo un carácter de la banda de material y/o de la marca característica que se trata de determinar, que sea por ejemplo reflectante, reflectante difusa o reflectante solo en determinadas direcciones, por ejemplo un carácter holográfico.

Como respuesta óptica a la iluminación, el tramo de banda de material que ha sido iluminado emite luz que es captada por la unidad de detección resolutiva localmente. Por lo general, la luz emitida estará formada por la luz reflejada por la banda de material de modo difuso o direccional. Dentro del marco de la invención se consideran sin embargo también otros procesos de emisión de la banda de material o de la marca característica, tal como por ejemplo una emisión fluorescente. Por ejemplo, una línea de marcación puede estar impresa sobre la banda de material con tinta fluorescente, y la fluorescencia de la línea de marcación se puede excitar por una componente ultravioleta del espectro de iluminación.

La unidad de detección resolutiva localmente puede estar formada por una pluralidad de fotodiodos dispuestos uno junto al otro o preferentemente por una pluralidad de elementos CCD dispuestos uno junto al otro, tal como por ejemplo una fila CCD. Una fila CCD de este tipo es muy adecuada para la determinación de una zona perpendicular a la dirección de extensión de la marca característica y para la determinación de sus propiedades características, pudiendo realizarse unas unidades de detección económicas y rápidas con filas CCD relativamente cortas, por ejemplo con 64, 128 o 256 elementos de píxel, que presentan una resolución local suficientemente alta para la determinación de las características típicas de las bandas de material en movimiento.

En una realización ventajosa del dispositivo conforme a la invención, la unidad de evaluación destinada a la determinación de las magnitudes características comprende un procesador de señales digitales que permite efectuar una evaluación flexible de las propiedades de la marca característica y para efectuar el seguimiento de la marca característica en tiempo real.

La unidad de evaluación determina de modo ventajoso como magnitud característica el contraste de la marca característica en la dirección transversal de la banda, y eventualmente como otra magnitud característica la pluralidad del cambio de claridad de la marca característica en la dirección transversal de la banda y/o la anchura de línea de una línea de marcación que se haya aplicado. El caso de tratarse de un borde de marcación o de un borde de la banda se puede emplear como contraste de la marca característica la diferencia de los valores de claridad a ambos lados del borde y fuera de una zona de transición de una determinada anchura. Para las líneas de marcación se pueden tratar por separado los dos bordes de la línea y como contraste global por ejemplo el valor mínimo, el valor máximo o el valor medio de los valores de contraste de los dos bordes. La polaridad del cambio de claridad indica la transición claro -> oscuro o bien oscuro -> claro. La anchura de la línea viene dada por la separación entre dos bordes de línea que se hayan detectado.

Al menos una parte de las magnitudes características se puede determinar también en el campo de frecuencias mediante una transformación de Fourier de la señal de datos. El técnico conoce procedimientos adecuados, en particular para la transformación del Fourier (FFT) y para la filtración digital y tratamiento de la señal dentro del campo de frecuencias.

Por último, la unidad de evaluación determina de modo ventajoso aquella configuración de iluminación que sea la configuración de iluminación óptima para la ulterior detección de un contraste de marca característica máximo. Esta configuración de iluminación se emplea preferentemente de modo automático para la ulterior determinación de la detección. Si se desea, la configuración de iluminación que ha sido comprobado que es la óptima también se puede visualizar y ajustar únicamente después de obtener la confirmación del usuario.

La invención contiene en un segundo aspecto un dispositivo de la clase citada inicialmente, con

-: una unidad de iluminación para iluminar un tramo de la banda de material que contenga la marca característica que se trata de determinar,

-: una unidad de detección resolutiva localmente para la captación de la luz emitida por el tramo iluminado como respuesta óptica, en una de varias configuraciones de detección diferentes que se pueden ajustar, y para transmitir a una unidad de evaluación una señal de datos correspondiente a la luz recibida,

-: una unidad de evaluación para determinar una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de detectar, a partir de la señal de datos transmitida, y

-: una unidad de evaluación para la determinación automática de una configuración de detección óptima que esté diseñada y preparada para activar la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las diversas posibles que se pueden ajustar, para evaluar las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se ha de detectar, de acuerdo con un criterio preseleccionado, determinando la configuración de detección basándose en esta evaluación.

En una configuración ventajosa la unidad de detección incluye un filtro de color ajustable cuyos diferentes ajustes del filtro dan lugar a las diferentes configuraciones de detección que se pueden ajustar. De modo alternativo, la unidad de detección puede contener varios elementos de detección que se puedan leer opcionalmente, con diferente sensibilidad espectral. En esta variante, la elección de los elementos de detección que sean NO ENTIENDO da lugar a las diferentes configuraciones de detección que se pueden ajustar de la unidad de detección. La elección de la configuración de detección puede tener lugar también únicamente después de haber leído los elementos de detección. Los elementos de detección pueden estar dispuestos por ejemplo con diferente sensibilidad espectral con una secuencia regular, leyéndose conjuntamente, pero empleando para la evaluación de las magnitudes características únicamente las señales de datos de una determinada clase de elementos de detección, según la configuración de la detección.

En todas las variantes del segundo aspecto de la invención se ilumina durante el calibrado del dispositivo un tramo de la banda de material que contenga la marca característica que se trata de determinar, se capta la luz emitida por el tramo iluminado como respuesta óptica en una o varias diferentes configuraciones de detección ajustables de modo resolutivo localmente, y se genera una señal de datos correspondiente a la luz recibida. A partir de la señal de datos generada se determinan una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de determinar. Para la determinación automática de una configuración de detección óptima se controla para ello la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las que se pueden ajustar, se evalúan las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de determinar, de acuerdo con un criterio preseleccionado y se determina la configuración de detección óptima para ulterior detección, basándose en esta detección.

Los dos aspectos de la invención que se han descrito también se pueden combinar para crear un dispositivo genérico que presente no solo una configuración de iluminación ajustable sino también una configuración de detección ajustable.

En este caso, al determinar una marca característica de una banda de material en movimiento se ilumina el tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de determinar, mediante una o varias fuentes de luz activables individualmente, con una configuración de iluminación seleccionada. La luz emitida por el tramo iluminado como respuesta óptica se determina con resolución local en una de varias diferentes configuraciones de detección que se pueden ajustar, y se genera una señal de datos correspondiente a la luz captada. A partir de la señal de datos generada se determinan entonces una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de determinar. Para la determinación automática de una combinación óptima de configuración de iluminación y configuración de detección

-: se activan las fuentes de luz con distintas configuraciones de iluminación,

-: se activa para cada configuración de iluminación la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las que se pueden ajustar,

-: se evalúan las magnitudes características de terminadas en cada caso de la marca característica que se trata de determinar, de acuerdo con un criterio preseleccionado, y

-: basándose en esta evaluación se determina la combinación óptima de configuración de iluminación y configuración de detección para la ulterior determinación.

A continuación se trata de explicar con mayor detalle la invención sirviéndose de un ejemplo de realización, en combinación con los dibujos. En estos están representados únicamente los elementos que son esenciales para entender la invención. Las figuras muestran

la figura 1 un esquema de bloques de un sensor de líneas digital según un ejemplo de realización de la invención,

la figura 2 dos diagramas para la explicación de la determinación de las magnitudes características de una línea de marcación,

la figura 3 un esquema de bloques de un sensor de líneas digital según otro ejemplo de realización de la invención, y

la figura 4 un esquema de bloques de un sensor de líneas digital según otro ejemplo de realización de la invención.

Vías para la realización de la invención

La figura 1 muestra un esquema de bloques de un sensor de líneas digital 20 según un ejemplo de realización de la invención, que determina el emplazamiento de una línea de marcación 12 impresa sobre una banda de material 10.

Para este fin el sensor de líneas 20 contiene una pluralidad de diodos luminosos 22-1... 22-n de diversos colores que pueden activarse individualmente, que sirven para la iluminación de un tramo 14 de la banda de material 10 que contiene la línea de marcación. Para mayor claridad del dibujo se han representado en la figura 1 únicamente dos diodos luminosos. Ahora bien, en la práctica se ha acreditado el empleo de tres o cuatro diodos luminosos superbrillantes de diferentes colores. Dentro del marco de la invención se encuentra naturalmente también el empleo de un número mayor de diodos luminosos. Tal como se describe más adelante con mayor detalle, se emplea para la iluminación de una combinación a base de banda de material/marcación una determinada configuración de iluminación que está compuesta por uno o varios de los diodos luminosos 22.-1... 22-n. Cada una de las combinaciones de diodos luminosos 22-1... 22-n que se pueda utilizar para la iluminación forma una posible configuración de iluminación.

La luz reflejada por el tramo iluminado 14 de la banda de material 10 es captada por una fila CCD 24, que en el ejemplo de realización contiene 128 píxeles. Tanto para la iluminación como también para la detección de la radiación captada pueden estar colocados unos elementos ópticos no representados en la figura 1, en particular lentes y/o espejos situados en la trayectoria del rayo con el fin de mejorar la iluminación de la marcación 12 y de la fila CCD 24.

La fila CCD 24 está dispuesta y orientada de tal modo que abarca una zona perpendicular a la extensión longitudinal a la línea de marcación 12, cuya anchura (extensión transversal) es mayor que la anchura de la línea. La fila CCD 24 abarca por ejemplo en el ejemplo de realización una zona de 8 mm de ancho sobre la banda de material 10 y puede detectar y efectuar bien el seguimiento de líneas de marcación con una anchura de línea entre 0,5 mm y unos 6 mm.

Las señales de salida de la fila CCD 24 se leen por ejemplo con una frecuencia de ciclo de 1 MHz y se conducen a un convertidor analógico-digital 26 rápido. Los valores digitalizados son leídos a un procesador de señales digital (DSP) 28 donde se someten a un almacenamiento intermedio. Una vez que se hayan leído todos valores de los píxeles de la fila CCD 24 y se hayan almacenado en el procesador de señales digital 28, la unidad de evaluación 30 del procesador de señales 28 determina controlada por el programa las magnitudes características predeterminadas para la línea de marcación 12.

En el ejemplo de realización se han determinado como magnitudes características el contraste, la polaridad y la anchura de línea de la línea de marcación 12. La determinación de estas magnitudes características se explica a continuación con mayor detalle haciendo referencia a la figura 2. La figura 2 muestra en la parte superior de la imagen de forma esquemática una curva típica de datos brutos 50 correspondiente a los valores de claridad suministrados por la fila CCD 24 al determinar una línea de marcación 12. Para alisar la curva de datos brutos y eliminar puntos aislados que se salen de la norma se aplica primeramente un filtro de mediana de quinto orden a los valores de datos brutos. Para eliminar por filtración los ruidos de alta frecuencia se aplica entonces un filtro de paso bajo de primer orden en sentido directo y con el fin de compensar el desplazamiento de fases producido, se aplica en el sentido inverso un filtro de paso bajo de primer orden. A continuación se forma la derivada de la curva de datos y se endereza mediante la formación de magnitudes con el fin de determinar así las posiciones que presenten máximas variaciones de intensidad luminosa. La curva de datos obtenida de este modo es la que está dibujada en la mitad inferior de la imagen de la figura 2 con línea de trazo continuo y que lleva la referencia 52.

Por último se corta la curva de datos 51 en los valores de señales inferiores a un determinado umbral Sumbral (Snuevo = 0, en el caso de que Sviejo < Sumbral; en caso contrario Snuevo = Sviejo - Sumbral), con el fin de no tener en cuenta las pendientes de la señal que están situadas por debajo de un determinado límite. La curva resultante 54 está dibujada en la figura 2 con línea de trazos.

Los lugares 56 y 58 de los máximos de la curva de resultados 54 se consideran como las posiciones de los dos bordes de la línea características, y a partir de ahí se determina la anchura de la línea y el emplazamiento momentáneo de la línea. Además de esto se determina para los dos bordes 56, 58 la polaridad de la transición de intensidad luminosa (claro -> oscuro para el borde 56, oscuro -> claro para el borde 58), y como contraste de la marca característica la diferencia de los valores de intensidad luminosa en la parte exterior y en la parte interior de la línea (Δ1 para el borde 56, Δ2 para el borde 58).

Las magnitudes características que han sido determinadas de este modo se entregan a una parte de programa de orden superior en el que se comparan con los valores de partida el número y las características de los máximos hallados. La marcación de línea descrita en el ejemplo suministra en este caso dos máximos con las polaridades y los valores de contraste citados. Otras marcas características de líneas, por ejemplo una línea clara sobre fondo oscuro pueden polarizar también polaridades invertidas. Si se emplea como marca característica una marcación del borde o el borde lateral de una banda se obtiene un único máximo con una polaridad claro -> oscuro o bien oscuro > claro.

si se reconoce la línea o borde ajustados originalmente en la parte de programa de orden superior, se emite a través del convertidor digital-analógico 36 una señal analógica 38 proporcional a la posición actual de la línea o del borde, que se emplea en las instalaciones de regulación de la marcha de la banda en la forma conocida para la conducción de la banda de material. La posición relativa de la línea o borde que se han perseguido puede visualizarse junto con otras comunicaciones de estado sobre un dispositivo visualizador tal como un visualizador LED 40 para el usuario. Si no se reconoce la línea o borde que se han ajustado originalmente, se genera una señal de avería y se visualiza por ejemplo en el visualizador de LED 40.

Los diodos luminosos 22-1... 22-n son activados por un excitador 23 de modo individual o con una combinación cualquiera que se desee. Con el fin de reducir la sensibilidad del sensor 10 a la luz extraña, se encienden los diodos luminosos 21-1... 22-n en el ejemplo de realización únicamente durante la ventana de tiempo en la que la fila CCD 24 está dispuesta para la captación de la luz reflejada. Por ejemplo, para un tiempo de ciclo total de 2 ms para la iluminación, captación y evaluación, los diodos luminosos solamente se encienden durante una ventana de tiempo de solamente 256 μs de duración. Esto permite que los diodos luminosos funcionen con una intensidad de corriente considerablemente superior, y como consecuencia se obtenga un rendimiento lumínico superior que en el caso de un funcionamiento de línea permanente.

Con el fin de poder determinar y efectuar el seguimiento con seguridad una pluralidad de distintas líneas de marcación, los diodos luminosos 22-1... 22-n están formados en cada caso por unos diodos luminosos monocromáticos superbrillantes, comprendiendo la totalidad de los diodos luminosos 22-1... 22-n diferentes colores. Por ejemplo pueden emplearse tres diodos luminosos superbrillantes en los colores rojo (LED 22-1), blanco (LED 22-2) y rojo (LED 22-3), o cuatro diodos luminosos superbrillantes con los colores rojo (LED 22-1), azul (LED 22-2), blanco (LED 22-3) y rojo (LED 22-4).

De acuerdo con la invención se tiene en cuenta mediante una selección automática de uno o varios de los diodos luminosos 22-1... 22-n del color o colores correspondientes, la relación de colores y contrastes de la presente combinación a base de banda de material y marcación, con el fin de realizar sin una nueva intervención del usuario una configuración de iluminación de los diodos luminosos adaptada de forma óptima.

Para ello se activa al comienzo de cada determinación y mediante el accionamiento de una tecla de mando correspondiente 34 un ajuste o calibrado automático del sensor de acuerdo con la combinación existente actualmente a base de banda de material y marcación. El calibrado naturalmente también se puede efectuar después de un determinado tiempo de funcionamiento o cuando se efectúe un cambio de combinación de banda de material/banda de marcación con el fin de obtener unos valores integrales de nueva definición para las magnitudes características. Como alternativa se puede activar también automáticamente un nuevo calibrado, por ejemplo por medio de una señal de mando exterior que señala un cambio en la combinación de banda de material/marcación.

Como respuesta a una activación manual o automática del calibrado, la unidad de selección 32 controla sucesivamente las fuentes luminosas 22-1...22-n con diferentes configuraciones de iluminación. Típicamente se emplean para ello todas las posibles configuraciones de iluminación, si bien se pueden excluir también determinadas configuraciones por medio de la programación, por ejemplo porque no se consideran para la clase de bandas de material que se trata de conducir.

Para cada una de las configuraciones de iluminación empleadas se determinan las magnitudes características de la marca característica de la marca característica que se trata de determinar, que en el ejemplo de realización son el contraste, pluralidad y anchura de una línea tal como se ha descrito anteriormente, y se valoran de acuerdo con un criterio preseleccionado.

Como criterio para la valoración se puede determinar por ejemplo el valor medio (Δ 1 + Δ2)/2 de los valores de contraste de los bordes de la línea para cada una de las configuraciones de iluminación, eligiendo a continuación aquella configuración para la cual este valor medio de contraste es un máximo. Según otro criterio se elige la configuración de iluminación que ofrezca el máximo contraste individual de uno de los dos bordes de la línea.

Sin embargo se ha comprobado que se puede conseguir una detección especialmente estable si se determina en cada caso el menor de los valores de contraste de los dos bordes de la línea, Δmin = min (Δ1, A2) y a continuación se elige la configuración de iluminación con el máximo Δmin.

Se sobreentiende que según la clase de marcación se pueden especificar otros criterios o unos criterios adicionales, sin salirse por ello del marco de la invención. El criterio preseleccionado también puede comprender una valoración compleja de varias etapas. Por ejemplo puede estar previsto que se cambie automáticamente de una detección de línea a una detección de borde si ninguno de los valores antes determinados para Δmin cumple determinados requisitos mínimos. Para la detección del borde se elige entonces aquella configuración de iluminación que presente el máximo valor de contraste.

La figura 3 muestra un sensor de líneas digital 60 según otro ejemplo de realización de la invención. Cifras de referencia iguales que en la figura 1 designan elementos iguales. A diferencia del ejemplo de realización de la figura 1, el sensor de líneas 60 no contiene una pluralidad sino un único diodo luminoso de banda ancha, blanco, 62 para la iluminación del tramo de banda de material 14.

La luz reflejada por el tramo 14 pasa a través de un filtro de color ajustable 64 a la fila CCD 24. El filtro de color ajustable 64 puede estar formado por ejemplo por una rueda de filtros giratoria con elementos de filtro individuales de diferentes colores, que es activada por el DSP 28 (referencia 66). En una realización alternativa, el filtro de color 64 está formado por un elemento de filtro controlado por la tensión cuyo comportamiento de transmisión espectral se puede variar a través de la tensión de control que esté aplicada.

En lugar de la configuración de iluminación óptima, como en la figura 1, se determina en este ejemplo de realización la configuración de detección óptima, es decir aquel ajuste del filtro de color 64 mediante el cual se obtiene la máxima valoración para las magnitudes características respectivas.

Para ello, al calibrar el sensor de líneas 60 de acuerdo con la combinación actual a base de banda de material y marca características, la unidad de selección 32 ajusta en cada caso diferentes ajustes del filtro de color 64. La luz reflejada por el tramo iluminado 14 llega filtrada correspondientemente a la fila CCD 24, donde es captada y convertida en una señal de datos eléctrica. Igual que como se ha descrito para el ejemplo de realización de la figura 1, a partir de la señal de datos se determinan magnitudes características y se valoran de acuerdo con un criterio predeterminado. El ajuste del filtro que de la máxima valoración, por ejemplo con el máximo contraste de la marca característica, se elige como configuración de detección para la ulterior detección.

Otro ejemplo de realización de la invención está representado en la figura 4. El sensor de líneas digital 60 presenta, igual que el sensor de líneas de la figura 3, solamente un único diodo luminoso de banda ancha 72 para la iluminación de un tramo de la banda de material 14. La luz reflejada por la banda de material es captada por una unidad de detección 74 que contiene tres líneas CCD 76-R, 76-G y 76-B con sensibilidades máximas respectivas en la gama espectral roja (76-R), verde (76-G) o azul (76-B). Un multiplexador 78 controlado por el DSP 28 determina cual de las líneas CCD se ha de leer. Por ejemplo, en la situación de la figura 4 se lee la fila CCD 76-R sensible al rojo y solamente sus señales de datos se transmiten al convertidor analógico-digital 26. Esto puede ser ventajoso por ejemplo en el caso de línea de marcación azul o verde sobre fondo blanco, ya que la línea de marcación de la fila CCD sensible al rojo es la que aparece con el máximo contraste.

Con el fin de seleccionar automáticamente la fila CCD más conveniente se lleva a cabo al principio de la detección un calibrado del sensor 70. Para ello la unidad de selección 32 activa el diodo luminoso 72 y el multiplexador 78 de tal modo que se lean sucesivamente las líneas CCD 76-R, 76-G y 76-B de modo sucesivo con iluminación constante. La fila CCD de cuyas señales de datos resulte la máxima valoración para las magnitudes características es la que se elige para la ulterior detección.

La determinación automática descrita de la configuración de iluminación óptima o de la configuración de detección óptima da lugar a una detección de la marca característica considerablemente más segura y robusta en comparación con una elección especificada por el usuario, ya que las complejas interacciones entre la clase y color de la banda de material, la clase y color de la marca característica aplicada, del color o la distribución espectral de las fuentes de iluminación, de la geometría de iluminación y de la iluminación de la zona de la marca característica son difíciles de evaluar para el ojo humano, pero se pueden tener en cuenta correctamente sin problemas mediante el procedimiento conforme a la invención.

Mientras que la invención se ha mostrado y descrito haciendo especialmente referencia a unos ejemplos de realización preferentes, para el técnico es obvio que se pueden hacer variaciones en cuanto a la configuración y a los detalles sin desviarse para ello de la idea y del volumen de la invención. Por ejemplo, en los ejemplos de

5 realización las fuentes de luz, la unidad de detección y la unidad de evaluación así como la unidad de selección están reunidas todas ellas en una carcasa de sensor común. Sin embargo se sobreentiende que estas unidades también pueden estar realizadas como unidades físicamente independientes que actúen conjuntamente.

También existe la posibilidad de que una unidad asuma más de una sola función. En los ejemplos de realización, el

10 procesador digital de señales contiene no solo la unidad de evaluación sino también la unidad de selección. En otra realización podría por ejemplo una fila CCD "inteligente" ocuparse no solo de la captación de la luz sino asumir también la determinación de las magnitudes características, actuando de este modo tanto como unidad de detección como también como unidad de evaluación.

15 En consecuencia, la manifestación de la presente invención no debe tener carácter limitador. En su lugar, la manifestación de la presente invención debe mostrar el volumen de la invención que se expone en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la detección de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de una banda de material en movimiento, en particular el borde lateral de la banda o de una línea de marcación aplicada, con

-

una pluralidad de fuentes de luz que se pueden activar individualmente destinadas a la iluminación de un tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de detectar, en una de varias configuraciones de iluminación distintas,

-

comprendiendo la pluralidad de las fuentes de luz activables individualmente unos diodos luminosos de distintos colores,

-

una unidad de detección resolutiva localmente para la captación de la luz emitida por el tramo iluminado como respuesta óptica y para transmitir una señal de datos correspondiente a la luz captada, a una unidad de evaluación,

caracterizado por

-

una unidad de evaluación destinada a determinar una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de detectar, a partir de la señal de datos transmitida, y

-

una unidad de selección para la determinación automática para la configuración óptima de iluminación que está diseñada y preparada para activar las fuentes de luz con los diodos luminosos de diferentes colores en distintas configuraciones de iluminación, evaluar las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de detectar, de acuerdo con un criterio preseleccionado y basándose en esta evaluación determinar la configuración de iluminación óptima para la ulterior detección.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,

caracterizado porque

las distintas fuentes de luz que se pueden activar individualmente están formadas por diodos luminosos monocromáticos.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque

las fuentes de luz activables individualmente están dispuestas en distintas posiciones con relación a la marca característica que se trata de determinar.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque

la unidad de detección resolutiva localmente está formada por una pluralidad de fotodiodos dispuestos uno junto al otro o por una pluralidad de elementos CCD dispuestos unos junto a otros, en particular por una fila CCD.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque

la unidad de evaluación para la determinación de las magnitudes características contiene un procesador de señales digital.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque

la unidad de evaluación determina como magnitudes características el contraste de la marca característica en la dirección transversal de la banda y eventualmente como otras magnitudes características la polaridad del cambio de claridad de la marca característica en la dirección transversal de la banda y/o la anchura de la línea de una línea de marcación aplicada.
7. Dispositivo según la reivindicación 6,

caracterizado porque

la unidad de selección determina la configuración de iluminación que ofrezca el máximo contraste de la marca característica, como configuración de iluminación óptima para la ulterior detección.
8. Procedimiento para la detección de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de la banda, de una banda de material en movimiento, en particular el borde lateral de la banda o de una línea de marcación aplicada, donde

-

el tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de detectar se ilumina por medio de una o varias fuentes de luz activables individualmente dispuestas en una configuración de iluminación elegida,

-

donde las distintas fuentes de luz que se pueden activar contienen diodos luminosos de diferentes colores,

-

la luz emitida como respuesta óptica por el tramo iluminado se detecta con una resolución local, y se genera una señal de datos correspondiente a la luz captada,

caracterizado porque

- a partir de la señal de datos generada se determinan una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de detectar, y porque

-para la determinación automática de una configuración de iluminación óptima se activan las fuentes de luz con los diodos luminosos de diferentes colores con distintas configuraciones de iluminación, que en cada caso emiten las magnitudes características determinadas de la marca característica que se trata de detectar, de acuerdo con un criterio preseleccionado, determinándose la configuración de iluminación óptima para la ulterior detección basándose en esta valoración.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,

caracterizado porque

la configuración de iluminación determinada como óptima se ajusta automáticamente para la ulterior detección.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9,

caracterizado porque

la determinación automática de la configuración de iluminación óptima se realiza una sola vez o entremedias a demanda del usuario.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10,

caracterizado porque

como magnitudes características se determina el contraste de la marca característica en la dirección transversal de la banda y eventualmente como otras magnitudes características, la polaridad del cambio de luminosidad de la marca característica en la dirección transversal de la banda y/o la anchura de línea de una línea de marcación impresa.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,

caracterizado porque

durante la determinación automática se determina la configuración de la iluminación que ofrezca el máximo contraste de la marca característica, como configuración de iluminación óptima para la ulterior detección.
13. Dispositivo para la determinación de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de la banda, de una banda de material en movimiento, en particular del borde lateral de la banda o de una línea de marcación aplicada, en particular según una de las reivindicaciones 1 a 7, con

-

una unidad de iluminación para iluminar el tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de detectar,

-

una unidad de detección resolutiva localmente para recibir la luz emitida como respuesta óptica por el tramo iluminado, en una de varias configuraciones de detección diferentes que se pueden ajustar, y para transmitir una señal de datos correspondiente a la luz captada a una unidad de evaluación,

caracterizado por

-una unidad de evaluación para la determinación de una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de detectar, a partir de la señal de datos transmitida, y

- una unidad de selección para la determinación automática de una configuración de detección óptima que está diseñada y preparada para activar la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las que se pueden ajustar, evaluar las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de detectar de acuerdo con un criterio preseleccionado y basándose en esta evaluación determinar la configuración de detección óptima para la ulterior detección.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,

caracterizado porque

la unidad de detección contiene un filtro de color ajustable cuyos diferentes ajustes del filtro dan lugar a las distintas configuraciones de detección que se pueden ajustar.
15. Dispositivo según la reivindicación 13,

caracterizado porque

la unidad de detección contiene varios elementos de detección que se pueden leer opcionalmente con distinta sensibilidad espectral, donde la elección de los elementos de detección que se han de leer dan lugar a las diferentes configuraciones de detección que se pueden ajustar.
16. Procedimiento para la detección de una marca característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de una banda en una banda de material en movimiento, en particular el borde lateral de la banda o una línea de marcación aplicada, donde

-

se ilumina el tramo de la banda del material que contiene la marca característica que se trata de determinar,

-

la luz emitida como respuesta óptica por el tramo iluminado se determina con una resolución local en una de varias configuraciones de detección ajustables y se genera una señal de datos correspondiente a la luz captada,

caracterizado porque

- a partir de la señal de datos generada se determinan una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de determinar, y

porque

- para la determinación automática de una configuración de detección óptima se activa la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las que se pueden ajustar, se evalúan las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se trata de determinar, de acuerdo con un criterio preseleccionado y basándose en esta evaluación se determina la configuración de detección óptima para la ulterior detección.
17. Procedimiento para la determinación de una característica que se extiende esencialmente en la dirección longitudinal de la banda de una banda de material en movimiento, en particular del borde lateral de la banda o de una línea de marcación aplicada, donde

- se ilumina un tramo de la banda de material que contiene la marca característica que se trata de determinar por medio de una o varias fuentes de luz que se pueden activar individualmente, con una configuración de iluminación seleccionada,

caracterizado porque

-

la luz emitida como respuesta óptica por el tramo iluminado se capta con resolución local en una de varias configuraciones de detección diversas que se pueden ajustar, y a partir de la luz captada se genera la correspondiente señal de datos,

-

porque a partir de la señal de datos generada se determina una o varias magnitudes características de la marca característica que se trata de determinar, y

-

porque para la determinación automática de una combinación óptima de configuración de iluminación y configuración de detección

-

se activan las fuentes de luz con diferentes configuraciones de iluminación,

-

se activa para cada configuración de iluminación la unidad de detección en diversas configuraciones de detección de las que se pueden ajustar,

-

las magnitudes características determinadas en cada caso de la marca característica que se tarta de determinar se evalúan de acuerdo con un criterio preseleccionado, y

-

basándose en esta evaluación se determina la combinación óptima de configuración de iluminación y configuración de detección para la ulterior detección.