ES2642717T3 - Procedimiento para la supervisión, el control y la optimización de sistemas de llenado - Google Patents

Procedimiento para la supervisión, el control y la optimización de sistemas de llenado Download PDF

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ES2642717T3 ES08734591.4T ES08734591T ES2642717T3 ES 2642717 T3 ES2642717 T3 ES 2642717T3 ES 08734591 T ES08734591 T ES 08734591T ES 2642717 T3 ES2642717 T3 ES 2642717T3
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67B—APPLYING CLOSURE MEMBERS TO BOTTLES JARS, OR SIMILAR CONTAINERS; OPENING CLOSED CONTAINERS
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  • Warehouses Or Storage Devices (AREA)

Description

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Procedimiento para la supervision, el control y la optimizacion de sistemas de llenado.
La invencion se refiere a un procedimiento para la supervision, el control y la optimizacion de sistemas de llenado para productos de todo tipo, en el cual se llenan en contenedores como latas, botellas o similares productos solidos o llquidos. En particular, la presente invencion esta dirigida para aplicaciones en sistemas de llenado para bebidas.
Los sistemas de llenado para bebidas de este tipo se utilizan en un funcionamiento totalmente automatico, por ejemplo desde el suministro de botellas, en su caso, de una estacion para la limpieza de botellas, una estacion para la inspeccion de las botellas sin llenar, hasta la maquina real de llenado de contenedores, una instalacion para el cerrado de las botellas y, por ultimo, hasta instalaciones para el etiquetado y, en su caso, para el envasado en recipientes de transporte correspondientes y para el paletizado de estos recipientes de transporte.
Debido al contenido de las botellas, comunmente sensible a las influencias externas, en particular a los germenes perjudiciales, en particular en el sector alimentario, los sistemas de llenado se operan en muchos casos en las denominadas “salas esteriles”, en donde se debe evitar al maximo que las personas intervengan en el proceso de llenado.
Debido a la complejidad de las uniones de maquinas incluyendo las unidades de transporte y el control necesario, se intentan coordinar todos los elementos del sistema de tal manera que se llegue a un proceso de llenado uniforme con un rendimiento lo mas alto posible, es decir, por lo general a un rendimiento lo mas alto posible medido en recipientes por hora.
Debido al funcionamiento, es imprescindible detectar lo antes posible los posibles errores que surgen dentro de todo el sistema en su conjunto. En este caso, en particular se pueden detectar lo antes posible averlas del rendimiento de botellas sin perturbaciones y solucionarlas lo mas rapido posible con el fin de poder aprovechar sin problemas la capacidad de rendimiento maxima del sistema.
La invencion establece aqul que su mision consiste fundamentalmente en realizar una supervision de sistemas o de maquinas. En el contexto de esta supervision de sistemas o de maquinas, se puede prescindir por completo del empleo de personas que se encuentran dentro del sistema encargadas de la deteccion de errores y/o del control del rendimiento, o al menos reducirse considerablemente. Ademas, se pueden realizar funciones adicionales que sirven para la seguridad de las personas o incluso para la seguridad del proceso.
Preferiblemente, la supervision del sistema, as! como la deteccion de errores y/o el control del rendimiento del sistema unidos a esta, se producen de manera automatica, o al menos fundamentalmente de manera automatica.
Esta tarea se resuelve por medio de un procedimiento de conformidad con la reivindicacion 1.
En este caso, por medio de la unidad de procesamiento de imagenes se posibilita, entre otros, obtener informaciones actuales sobre el estado de funcionamiento por lo menos de una subarea de todo el sistema en su conjunto, en donde el contenido de la imagen tomada por medio de la camara se analiza y se utiliza para influenciar activamente el control de la maquina, o bien para la activacion de las posibles medidas para la seguridad de las personas o para la solucion de averlas.
En este caso, en el contexto de la presente invencion, con los terminos «analisis de la imagen tomada» y/o «procesamiento de imagenes» se debe entender ademas que un software apropiado obtiene informacion sobre los objetos que se encuentran dentro de la imagen a partir de las imagenes tomadas. Ademas, de la manera conocida en si misma tambien se determinan que objetos se encuentran dentro de la imagen. En el caso de estos objetos, estos se tratan de contenedores como botellas o latas, en donde estos objetos tambien se pueden encontrar en distintas orientaciones en distintos lugares, esto es, de pie en vertical o tambien tumbados.
Tambien las personas se pueden encontrar en los lugares mas diversos y, en este caso, adoptar las posturas corporales mas distintas o no realizar movimientos en absoluto. Los sistemas conocidos para el procesamiento de imagenes funcionan en el caso del reconocimiento del objeto por ejemplo segun un procedimiento de escaneado con la posterior comparacion de contornos, a lo cual se puede conectar una deteccion de caracterlsticas.
Asimismo, en otra forma de realizacion se posibilita, por medio del empleo de este tipo de sistemas de reconocimiento, el poder garantizar un funcionamiento completamente automatico tambien en caso de averla, es decir, un reconocimiento de errores puede conducir inmediatamente de manera automatica a la rutina de control, la cual tambien conlleva, en su caso, una solucion de errores completamente automatica.
El empleo fundamental de instalaciones optoelectronicas para la monitorizacion del estado de los procesos que se
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desarrollan en los sistemas es conocido, por ejemplo, en el documento DE 10 2004 029 359 B4.
Tambien se conoce como controlar maquinas automaticas de control parcial por medio de este tipo de instalaciones optoelectronicas, en donde existe una posibilidad de este tipo facil y conocida desde hace mucho tiempo en el empleo de barreras de luz, de las cuales se puede deducir por lo menos una informacion de sl/no.
Tambien se conoce un dispositivo de conformidad con el documento EP 0 512 244 A1. Este documento muestra un dispositivo para el esterilizado de recipientes para envasar resistentes a la temperatura. En el caso de este dispositivo, se llevan recipientes de pie en una cinta transportadora por un horno con forma de tunel. En este caso se les aplica calor a los contenedores. Para controlar y regular la velocidad de transporte y/o la potencia de calentamiento del horno, se captan las radiaciones infrarrojas emitidas por los contenedores, por ejemplo, con una camara de infrarrojos. Las imagenes obtenidas de esta manera se analizan mediante un programa de procesamiento de imagenes. En este caso resulta esencial que, de acuerdo con las ensenanzas de este documento, las imagenes se escaneen «llnea por llnea y punto por punto» para poder asignar puntos de medicion independientes a las senales de temperatura recibidas. Por lo tanto, el dispositivo presentado ofrece la posibilidad de asignar temperaturas medidas a determinadas subareas de contenedores. En cambio, este documento no propone un procesamiento de imagenes en el sentido de un reconocimiento de objetos, es decir, en el sentido del reconocimiento de los objetos mas variados.
El documento EP 190 090 A1 hace publico un procedimiento de conformidad con el preambulo de la reivindicacion 1 y muestra la aplicacion del procesamiento optico de imagenes en el area de transporte de una maquina de tratamiento de contenedores. Las camaras determinan all! el espacio entre contenedores individuales y un software de evaluacion evalua mediante los espacios de los contenedores el grado de ocupacion en la via de transporte, y controlan por lo tanto los motores de una instalacion de transporte en la via de transporte.
El sistema optoelectronico es, en cambio, considerablemente mas versatil. Por medio de la aplicacion de la presente invencion se puede consultar, por ejemplo, tanto el numero de los objetos desplazados, como las botellas que se quieren llenar o las ya llenadas, como, por ejemplo, la posicion espacial de las botellas, por ejemplo, un estado, en el cual esta calda una botella y, por lo tanto, el peligro que existe de un mal funcionamiento de otras piezas del sistema.
El experto en la tecnica sabe, por ejemplo, como efectuar la regulacion de potencia de todo un sistema en su conjunto para el llenado de contenedores, o bien la regulacion de potencia de maquinas individuales de todo el sistema en su conjunto mediante la ocupacion de los transportadores y/o estaciones pulmon entre las maquinas individuales. En este caso, cumple con el estado de la tecnica, el asignar en los transportadores, y tambien en las estaciones pulmon, un numero de los denominados interruptores de retencion, los cuales emiten entonces una senal digital cuando son activados por medio de la presion de retencion que existe entre los contenedores, es decir, cuando la via de transporte, o bien la estacion pulmon, esta ocupada con botellas o latas. De por si, este modo de proceder solamente proporciona datos muy aproximativos sobre el grado de ocupacion de la via de transporte o de la estacion pulmon, por ejemplo, en los niveles «vacla», «llena al 20%» y «llena al 50%». Datos mas precisos sobre el grado de ocupacion posibilitarlan de hecho un mejor control del sistema, pero actualmente no se determinan debido a que un mayor numero de interruptores de retencion significa un coste constructivo y de fabricacion tecnica considerablemente mayor.
La ocupacion de la via de transporte, o bien de la estacion pulmon se consulta, por ejemplo, por medio de una o varias camaras, en donde los respectivos grados de ocupacion se determinan por medio de un procesamiento de imagenes electronico de las imagenes tomadas. En este caso, con la programacion correspondiente se determinan, por ejemplo, para cada estacion pulmon individual grados de colocacion precisos, es decir, finamente graduados, por ejemplo, en pasos de 2%.
Para determinar estos grados de colocacion finamente graduados se procede, por ejemplo, de la siguiente manera dentro del procesamiento de imagenes: al principio se analiza al efecto la imagen tomada, que numero de botellas o latas se encuentra en la estacion pulmon en el momento de la grabacion, en donde preferiblemente se reconoce cada botella individual como un objeto del tipo «botella», es decir, como una como tal. Posteriormente, el numero de botellas determinado se compara con la cantidad maxima posible de botellas almacenada en la memoria interna del ordenador, a partir de lo cual se puede determinar el grado de ocupacion real.
Dependiendo del grado de ocupacion determinado de la instalacion pulmon correspondiente se puede regular posteriormente de manera ventajosa la capacidad de rendimiento de una maquina individual, en donde, entre otros, se evitan complicados cableados.
De las reivindicaciones secundarias dependientes se desprenden otros disenos de la invencion. As! pues, tambien existe, por ejemplo, otra posibilidad de utilizar camaras termograficas, por lo cual se posibilita, por ejemplo, medir
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tambien temperaturas ademas de la observacion puramente optica. Este modo de proceder es particularmente apropiado para la supervision de procesos individuales dentro de todo un sistema en su conjunto. Por lo tanto, esta previsto, por ejemplo, controlar al efecto una pasteurizacion comunmente prevista en sistemas para el llenado de alimentos de tal manera que la temperatura de los contenedores que entran en esta pasteurizacion y/o la temperatura de los contenedores que salen de la pasteurizacion se situa dentro de unos llmites predeterminados.
Por medio de la aplicacion de una camara termografica, en combinacion con un posterior procesamiento de imagenes y la utilizacion de los resultados determinados (temperaturas actuales) para el control del sistema se puede aumentar aun mas la seguridad del proceso sin que, por ejemplo, se aumente el trabajo de cableado.
Asimismo, por medio de la combinacion de la camara termografica y el procesamiento de imagenes analltico posterior tambien se puede realizar una supervision de la proteccion de la cinta de todo el sistema de llenado en su conjunto. De forma analoga, tambien es posible la supervision de las temperaturas propias de determinadas maquinas y/o depositos de almacenamiento.
Ademas, los sistemas tambien se pueden utilizar para, por ejemplo, poder detectar contenedores mal posicionados, es decir, contenedores tumbados. Los resultados del comportamiento del flujo de entrada en los sistemas correspondientes tambien se pueden supervisar con el modo de proceder, es decir, a partir de memorias intermedias.
Ademas, tambien se pueden utilizar al efecto sistemas con el fin de realizar una funcion de proteccion para las personas o trabajadores que operan dentro del sistema. Por lo tanto, es posible, por ejemplo, analizar la posicion actual y/o la postura corporal actual y/o los movimientos realizados en comparacion con las grabaciones anteriores de cada una de las personas que se encuentran dentro del sistema.
En el caso de un posible resultado de un analisis de este tipo se podia tratar, por ejemplo, de si existla una situacion de emergencia con una persona. Los indicadores para una situacion de emergencia pueden ser, por ejemplo, un «tumbado en el suelo» en conexion con una inmovilidad mas duradera de la persona afectada.
Ademas, se pudo determinar si se encuentran personas en una subarea del sistema no habilitada para personas, por ejemplo, en un area esteril.
Al detectar este tipo de situaciones se pueden tomar medidas correspondientes mediante funciones avanzadas previstas del control del sistema, por ejemplo, la activacion de una alarma.
Asimismo, por medio de un dispositivo tambien se pueden supervisar las reservas de materiales fungibles que se encuentran directamente en la maquina de procesamiento, por ejemplo, las maquinas de etiquetado, con el fin de adoptar medidas correspondientes al no alcanzarse unas determinadas existencias mlnimas.
Ademas, tambien es posible grabar las vlas del personal de servicio de un sistema de llenado con el fin de obtener posteriormente resultados ventajosos para el diseno de sistemas futuros.
A continuacion, la invencion se describe en mas detalle mediante un ejemplo de representacion. En detalle, el dibujo representado solamente de forma esquematica muestra un sistema para el llenado de botellas de bebidas.
Un sistema insinuado solamente de manera simbolica y, por lo general, senalado con 1 tiene que servir, por ejemplo, para el llenado de botellas de bebidas. En este caso, las botellas de una primera maquina 2 se suministran a otra maquina 4 por medio de segmentos de transporte senalados con 3. Los elementos de transporte 3 se accionan por medio de motores de accionamiento M.
Para la supervision del sistema, por ejemplo, tambien para la supervision del grado de llenado de los segmentos de transporte y para el control del sistema estan previstas camaras, por lo general identificadas con 5, cuyos datos se llevan a un sistema de procesamiento de datos 6, de tal manera que es posible un control del sistema y, en particular, se puede realizar un reconocimiento de errores y una solucion de errores de manera automatica. El escalamiento, o bien el grado de llenado de la via de transporte esta representado de manera simbolica con una flecha doble.
Ademas, en el ejemplo de realizacion representado se supervisa la posicion respectiva de una persona que se encuentra dentro del sistema. Esta persona no puede pisar, por ejemplo, el area de seguridad S. El area de seguridad esta identificada, por ejemplo, por medio de marcaciones de color colocadas en el techo de la nave. Si la persona rebasa ahora estas marcaciones de color, el procesamiento de datos lo reconoce, despues de lo cual se activa, por ejemplo, una senal de aviso o el sistema se detiene por completo.
Los sistemas de reconocimiento optico empleados se pueden utilizar para la supervision del flujo de botellas en, por
lo menos, segmentos parciales de un sistema de llenado y/o para la supervision del grado de ocupacion de mesas de acumulacion y/o para la identificacion de botellas individuales en el flujo de botellas, sin que la invencion estuviese limitada a estos usos especiales.
Por lo tanto, esta previsto, por ejemplo, supervisar mediante los sistemas de reconocimiento optico si el sistema 5 cumple todos los requisitos en lo que respecta a la limpieza. Por medio del procesamiento de imagenes se pueden detectar, por ejemplo, impurezas del suelo.
Ademas, tambien se puede supervisar el estado de llenado alcanzado dentro de los contenedores y modificarse influenciando las valvulas de llenado.

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la supervision, el control y la optimizacion de sistemas de llenado para productos de todo tipo, en particular para la utilizacion en la industria de las bebidas, en sistemas de llenado en los cuales la regulacion de potencia se realiza a traves de maquinas individuales del sistema mediante la ocupacion de transportadores y/o estaciones pulmon entre las maquinas individuales, en donde para la obtencion de las informaciones necesarias para el control y la supervision del sistema se utilizan sistemas de reconocimiento optoelectronicos y sistemas de procesamiento de datos asignados a estos sistemas, en donde se utilizan dispositivos de captura de imagenes y ordenadores de procesamiento de imagenes, en donde se utilizan sistemas de reconocimiento optoelectronicos para el reconocimiento de objetos, como botellas o latas, y en donde en los sistemas de procesamiento de datos asignados se utilizan metodos de analisis de imagenes y de reconocimiento de imagenes, procedimiento mediante el cual la ocupacion de los transportadores y/o estaciones pulmon del sistema de llenado se consulta por medio de una o varias camaras, en donde los respectivos grados de colocacion se determinan por medio de un procesamiento de imagenes electronico de las imagenes tomadas, en donde ademas para cada estacion pulmon se determinan grados de ocupacion precisos, es decir, finamente graduados, en donde para la determinacion de estos grados de ocupacion finamente graduados se procede de la siguiente manera dentro del procesamiento de imagenes: al principio se analiza al efecto la imagen tomada, que numero de botellas o latas se encuentra en la estacion pulmon en el momento de la grabacion, en donde cada botella o lata individual se reconoce como un objeto del tipo, es decir, como uno como tal, en donde las botellas o latas tambien se pueden encontrar en distintas orientaciones en distintos lugares en la estacion pulmon, esto es, de pie en vertical o tambien tumbadas (7), por lo cual el numero determinado de botellas o latas se compara con la mayor cantidad posible de botellas o latas almacenada en la memoria interna del ordenador, a partir de lo cual se determina el grado de ocupacion, y en donde en funcion del grado de ocupacion determinado de la estacion pulmon correspondiente se regula a continuacion la potencia de rendimiento de una maquina individual del sistema de llenado.
  2. 2. Procedimiento de conformidad con la reivindicacion 1, caracterizado por que, se utilizan camaras termograficas y sistemas asignados de procesamiento de datos.
  3. 3. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, los sistemas de reconocimiento optico se utilizan para la supervision del flujo de botellas o de latas por lo menos en segmentos parciales de un sistema de llenado.
  4. 4. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, los sistemas de reconocimiento optico se utilizan para la supervision del grado de ocupacion de mesas de acumulacion.
  5. 5. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, los sistemas de reconocimiento optico se utilizan para la supervision del comportamiento de error propio de sistemas con efecto en memorias intermedias y partes de sistemas preconectadas/reconectadas.
  6. 6. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, los grados de colocacion finamente graduados son pasos de 2%.
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