ITTO20110039U1 - Sensore ottico per un sistema di monitoraggio di un supporto stampato ad avanzamento continuo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del modello di utilità dal titolo:

“SENSORE OTTICO PER UN SISTEMA DI MONITORAGGIO DI UN SUPPORTO STAMPATO AD AVANZAMENTO CONTINUO”

La presente innovazione è relativa ad un sensore ottico per un sistema di monitoraggio di un supporto stampato ad avanzamento continuo.

In modo noto, sono svariati i processi industriali che prevedono l’esecuzione di lavorazioni a partire da un supporto di materiale prestampato in forma ciclica, generalmente sotto forma di nastro, striscia o banda, che viene sottoposto ad un avanzamento continuo, tipicamente mediante l’utilizzo di rulli opportunamente azionati. Ad esempio, tale supporto può consistere in: un film per confezionamento, per la realizzazione di buste o incarti; un nastro di carta; oppure una striscia continua di etichette, che devono essere applicate a prodotti desiderati.

Ad esempio, sono note macchine etichettatrici ad avanzamento a rullo (cosiddette macchine “roll feed”), che prevedono la movimentazione mediante un nastro trasportatore (anche definito carosello, o giostra) di contenitori a cui devono essere applicate relative etichette, in modo che gli stessi contenitori entrino in contatto con un’unità di etichettaggio. Tale unità di etichettaggio definisce un percorso motorizzato, mediante opportuni rulli azionati da motori elettrici, per una striscia di etichette, a partire da una bobina verso il nastro trasportatore e i contenitori in movimento. La striscia di etichette viene generalmente dapprima tagliata mediante un apposito strumento di taglio, e le singole etichette, così tagliate, vengono applicate per incollaggio sui contenitori mediante la tecnica cosiddetta del “vuoto rotativo (vacuum drum)”.

È evidente che le operazioni che devono essere svolte sul supporto in avanzamento continuo richiedono di conoscere con adeguata precisione la posizione del supporto rispetto ai meccanismi che, opportunamente controllati, devono svolgere le stesse operazioni, quali: il taglio con passo prefissato del supporto (ad esempio per la definizione di singole etichette o confezioni, o in generale di elementi unitari, di lunghezza desiderata, da sottoporre in seguito ad ulteriori lavorazioni); la stampa di dati (ad esempio relativi ad una data di scadenza) su porzioni prefissate del supporto; o la giunzione (cosiddetta operazione di “splicing”) di porzioni terminali del supporto, nel caso di esaurimento della bobina di svolgimento dello stesso supporto.

A tal fine, non può essere sufficiente una perfetta sincronizzazione, ottenuta ad esempio in fase di calibrazione e regolazione delle macchine, tra i meccanismi di movimentazione del supporto ed i meccanismi di lavorazione dello stesso supporto, in quanto durante le operazioni possono verificarsi inevitabili irregolarità di funzionamento; ad esempio, il supporto può essere stampato in maniera irregolare, o può essere soggetto ad allungamenti o accorciamenti a seguito delle forze di trazione esercitate dai rulli di azionamento, dando così origine ad errori nelle suddette operazioni di taglio, stampa, giunzione, ecc.

Per tale motivo, è stato proposto l’utilizzo di sistemi di monitoraggio dei supporti stampati ad avanzamento continuo, in grado di monitorarne il posizionamento (o fase assoluta), durante le operazioni di lavorazione, in tal modo consentendo di recuperare eventuali irregolarità.

Tali sistemi prevedono in generale l’utilizzo di opportuni segni, o marchi (marks), posizionati in corrispondenza di regioni desiderate del supporto, ad esempio in corrispondenza della fine di un elemento unitario (etichetta, confezione o altro), e l’inizio di un elemento unitario successivo. Tali sistemi prevedono inoltre l’utilizzo di opportuni sensori ottici, atti ad identificare i suddetti segni (e di conseguenza il posizionamento del supporto in movimento) ed inviare opportuni segnali ad un’unità di controllo della macchina, in modo tale da recuperare tempestivamente eventuali irregolarità, ad esempio comandando un decremento o incremento della velocità di avanzamento del supporto.

Tali sistemi presentano tuttavia alcuni svantaggi.

In primo luogo, la stampa riprodotta sul supporto in movimento (per la definizione delle etichette, confezioni o altro) può eventualmente confondersi con i marchi che devono essere letti dai sensori ottici, causando così errate letture da parte degli stessi sensori ottici, e quindi errori nella determinazione del posizionamento del supporto in movimento.

Inoltre, i suddetti marchi, per ragioni estetiche, devono preferibilmente essere nascosti, una volta realizzato il prodotto finale. Ad esempio, la porzione dell’etichetta tagliata (o altro elemento unitario definito a partire dal supporto in movimento) riportante il marchio deve essere coperta per sovrapposizione dalla estremità opposta dall’etichetta (nel caso in cui l’etichetta sia avvolta attorno ad un relativo contenitore), in modo tale da non risultare visibile una volta apposta sul contenitore stesso. Di conseguenza, l’etichetta deve essere più lunga di quanto sarebbe effettivamente richiesto, dando origine ad un consumo maggiore di materiale e ad un aggravio dei costi di realizzazione. Nel caso di utilizzo di etichette trasparenti, o parzialmente trasparenti, non risulta invece possibile coprire il marchio, che rimane dunque visibile nel prodotto finale.

Per risolvere, almeno in parte, i problemi precedentemente evidenziati, nel documento WO 2011/012927 A1, a nome della stessa richiedente, è stato proposto l’utilizzo di un sistema di monitoraggio caratterizzato dall’assenza di marchi o segni applicati sul supporto in movimento, in particolare per l’applicazione di etichette su contenitori in macchine etichettatrici.

Tale sistema prevede in generale di identificare all’interno delle etichette prestampate sul supporto in movimento una o più regioni di riferimento, facenti parte della stessa stampa definente la grafica delle etichette, e di utilizzare tali regioni di riferimento come “marchio virtuale” per l’identificazione della posizione delle etichette rispetto ai meccanismi di lavorazione del supporto.

In particolare, durante una fase iniziale di calibrazione, il sistema prevede la lettura, da parte di un sensore ottico, di una etichetta di test all’interno del supporto, e l’identificazione, all’interno del materiale stampato di tale etichetta di test, di una o più regioni da utilizzarsi come riferimento; tale regione può convenientemente essere identificata come la regione massimizzante un rapporto segnale/rumore (“SNR – Signal to Noise Ratio”), oppure una misura di contrasto, misurati a partire dai valori dei pixel dell’immagine acquisita dal sensore ottico.

In maggiore dettaglio, durante la fase di calibrazione, l’etichetta di test viene fatta passare all’interno della regione inquadrata dal sensore ottico, e, in corrispondenza dell’inizio di tale etichetta, viene emesso un segnale di avvio della procedura di test (tale segnale di avvio, corrispondente ad esempio al fronte di salita di un segnale digitale, viene inviato dall’unità di controllo centrale della macchina etichettatrice al sensore ottico). Inoltre, in corrispondenza della fine della stessa etichetta di test viene emesso un segnale di arresto della procedura di test (anche tale segnale di arresto viene inviato dall’unità di controllo centrale della macchina al sensore ottico, e corrisponde ad esempio al fronte di discesa dello stesso segnale digitale).

Al segnale di avvio ed al segnale di arresto della procedura di test corrispondono, in maniera evidente, rispettive coordinate spaziali identificate sull’etichetta di test; l’intervallo tra tali coordinate spaziali definisce quindi la lunghezza dell’etichetta di test.

Durante l’intera durata della fase di calibrazione, il sensore ottico acquisisce un insieme di segnali associati all’etichetta di test, a ciascuno dei quali vengono associati un dato rapporto segnale/rumore o una data misura di contrasto, ed inoltre le rispettive coordinate spaziali. Al termine della fase di calibrazione, i segnali acquisiti vengono elaborati, per identificare, all’interno dell’etichetta di test, la regione di riferimento come la regione corrispondente all’insieme di coordinate spaziali a cui sono associati valori massimi del rapporto segnale/rumore o della misura di contrasto.

In particolare, vengono determinate le coordinate spaziali di inizio e fine della regione di riferimento così identificata, e viene inoltre determinato un valore di scostamento (offset) tra l’inizio o la fine dell’etichetta di test ed il corrispondente inizio o fine della regione di riferimento.

Tale fase di calibrazione consente dunque al sistema di monitoraggio di definire un marchio virtuale sull’etichetta, che sia facilmente riconoscibile, senza richiedere la stampa di un marchio di riferimento addizionale e dedicato, come invece previsto nei sistemi di tipo convenzionale, con tutti i vantaggi che l’assenza di tale marchio di riferimento comporta.

Successivamente, durante le effettive fasi operative di lavorazione, il sistema di monitoraggio prevede iterativamente di: monitorare le etichette sul supporto in movimento; identificare nell’etichetta di volta in volta sotto esame una regione di elaborazione, come la regione avente massimo rapporto segnale/rumore o contrasto ed avente un dato grado di somiglianza o correlazione con la regione di riferimento dell’etichetta di test; determinare l’effettiva lunghezza dell’etichetta come la distanza tra l’inizio/fine della regione di elaborazione individuata sull’etichetta corrente rispetto all’inizio/fine della rispettiva regione di elaborazione dell’etichetta immediatamente precedente nel supporto in movimento; controllare le operazioni di lavorazione, in funzione del valore di lunghezza determinato per l’etichetta sotto esame (valore di lunghezza che può differire da quello di riferimento per eventuali allungamenti, accorciamenti o altre irregolarità di funzionamento).

Ad esempio, tale ultima fase di controllare può prevedere di verificare una variazione del valore di lunghezza calcolato rispetto alla lunghezza di riferimento dell’etichetta di test, e di variare di conseguenza la velocità di alimentazione del supporto in movimento, in modo da tener conto di eventuali allungamenti o accorciamenti. Inoltre, in funzione della variazione del valore di lunghezza, può essere determinato un opportuno fattore di scalamento da applicare al valore di scostamento determinato in fase di calibrazione, in modo tale da determinare correttamente l’inizio/fine dell’etichetta sotto esame a partire dalle coordinate spaziali di inizio/fine della regione di elaborazione identificata.

Il sistema di monitoraggio precedentemente descritto presenta dunque indubbi vantaggi rispetto a sistemi tradizionali, in particolar modo in quanto non necessita di marchi o segni aggiuntivi da applicare sulle etichette stampate sul supporto in movimento. Tuttavia, anche tale sistema non è del tutto esente da inconvenienti.

In particolare, come precedentemente evidenziato, la fase di calibrazione, necessaria per individuare la regione di riferimento all’interno dell’etichetta di test, presuppone uno scambio di segnali di controllo tra l’unità di controllo centrale della macchina ed il sensore ottico, dedicato alla stessa fase di calibrazione. Di conseguenza, l’implementazione di tale sistema di monitoraggio richiede necessariamente una operazione di modifica della configurazione software e/o hardware della stessa unità di controllo centrale della macchina, operazione che può in alcuni casi risultare di difficile implementazione. Inoltre, sia durante le fasi di calibrazione, sia durante le effettive fasi di lavorazione può risultare difficile e non immediato per gli operatori verificare il corretto funzionamento del sistema di monitoraggio, in particolare per quanto riguarda il corretto riconoscimento della regione di riferimento all’interno delle varie etichette del supporto in movimento.

Scopo della presente innovazione è quello di soddisfare almeno parzialmente le esigenze sopra riportate.

Lo scopo della presente innovazione viene raggiunto tramite un sensore ottico ed un relativo sistema di monitoraggio, come descritti nelle rivendicazioni allegate.

L’innovazione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica laterale di una porzione di una macchina per la lavorazione di un supporto stampato ad avanzamento continuo, incorporante un sistema di monitoraggio secondo un aspetto della presente innovazione;

- la figura 2 è una vista dall’alto semplificata di una porzione del supporto stampato, includente una coppia di elementi unitari adiacenti;

- la figura 3 è una vista prospettica di un sensore ottico del sistema di figura 1; e

- la figura 4 mostra una vista dall’alto del sensore ottico di figura 3, raffigurante in maggiore dettaglio un relativo schermo di visualizzazione ed una relativa interfaccia utente.

Nella figura 1 è illustrata una porzione di una macchina per eseguire la lavorazione di un supporto stampato in maniera ciclica ad avanzamento continuo; in particolare, la macchina, indicata nel suo complesso con 1, è una macchina etichettatrice del tipo “roll feed”, includente un meccanismo di taglio delle etichette incorporate nel supporto stampato; è tuttavia da intendere che la descrizione che segue è soltanto un esempio non limitativo di un possibile utilizzo del sensore ottico e del relativo sistema di monitoraggio secondo la presente innovazione, che possono infatti essere impiegati in svariate altre applicazioni, macchine e supporti stampati.

In dettaglio, la macchina 1 comprende, in modo di per sé noto, qui non descritto in dettaglio, un rullo di alimentazione 2, che, opportunamente pilotato da un proprio motore elettrico M causa lo svolgimento e l’avanzamento continuo di un nastro di etichette 3, proveniente da una bobina (non illustrata), lungo un percorso di avanzamento definito da una pluralità di rulli di scorrimento 4 (non dotati di movimento proprio).

A valle del rullo di alimentazione 2, è presente una unità di taglio 5, che è azionabile in modo controllato per suddividere il nastro di etichette 3 in una pluralità di singole etichette, che successivamente verranno applicate a rispettivi contenitori (in modo qui non illustrato), ad esempio mediante la tecnica del vuoto rotativo.

Un opportuno sensore di avanzamento, ad esempio un encoder incrementale 6, è associato al rullo di alimentazione 2 (o, in modo non illustrato, ad un rullo di scorrimento 4, o direttamente al motore elettrico M dello stesso rullo di alimentazione 2), in modo tale da fornire un’informazione sull’entità di avanzamento del nastro di etichette 3 rispetto al rullo di alimentazione 2 (ad esempio, relativamente all’entità di svolgimento dello stesso nastro di etichette 3).

La macchina 1 comprende inoltre un sistema di monitoraggio 10, atto a monitorare la posizione del nastro di etichette 3, rispetto alla macchina 1 in generale, e rispetto all’unità di taglio 5 in particolare.

Il sistema di monitoraggio 10 comprende un sensore ottico 12 (che sarà descritto in dettaglio in seguito), posizionato in modo opportuno, ad esempio tra il rullo di alimentazione 2 e l’unità di taglio 5, per acquisire immagini del nastro di etichette 3, in particolare di una relativa superficie superiore 3a riportante il materiale stampato definente le etichette. Il sensore ottico 12 comprende un’unità di cattura di immagini 12' (mostrata nella successiva figura 4), ad esempio di tipo CCD (“Charge Coupled Device”), atta ad acquisire immagini (sotto forma di un insieme di pixel, ciascuno con un dato valore) di porzioni del nastro di etichette 3 che si trovano di volta in volta all’interno di un’area di ripresa dello stesso sensore ottico 12. In particolare, il sensore ottico 12 è disposto in modo tale che la relativa unità di cattura di immagini 12' sia affacciata alla superficie superiore 3a del nastro di etichette 3, durante il suo movimento, in modo tale che lo stesso sensore ottico 12 acquisisca immagini successive di porzioni trasversali dello stesso nastro di etichette 3 (rispetto alla direzione di avanzamento longitudinale).

In figura 2, a titolo esemplificativo, è mostrata una porzione del nastro di etichette 3, includente una coppia di etichette, indicate con 3' e 3", separate da una regione di separazione S, ciascuna caratterizzata da una propria regione stampata.

Il sensore ottico 12 è inoltre operativamente accoppiato all’encoder incrementale 6, in modo tale da acquisire l’informazione di avanzamento del nastro di etichette 3.

In particolare, nella forma di realizzazione descritta, l’encoder incrementale 6 è connesso, mediante un cavo di collegamento 13, ad esempio di tipo digitale, ad un’unità di connessione 14, a cui è inoltre collegato il sensore ottico 12, mediante un relativo cavo di collegamento 15, ad esempio anch’esso di tipo digitale (atto a convogliare segnali digitali, ad esempio di tipo TTL); il cavo di collegamento 15 si collega ad un primo connettore C1del sensore ottico 12.

L’unità di connessione 14, in modo di per sé noto (qui non descritto in dettaglio), è configurata in modo da fornire al sensore ottico 12 le misure rilevate dall’encoder incrementale 6, ed inoltre in modo da acquisire segnali di uscita dallo stesso sensore ottico 12; tali segnali di uscita, insieme alle informazioni di avanzamento acquisite dall’encoder incrementale 6, vengono inoltre inviate dalla stessa unità di connessione 14, attraverso un ulteriore cavo di collegamento 16, ad un’unità di controllo centrale 18 della macchina 1 (qui mostrata in modo schematico, ed includente ad esempio un PLC – “Programmable Logic Controller”).

L’unità di controllo centrale 18, in modo di per sé noto (qui non descritto in dettaglio), è configurata in modo da controllare il funzionamento generale della macchina 1, anche in funzione delle informazioni ricevute dal sensore ottico 12, che sono eventualmente elaborate ulteriormente dalla stessa unità di controllo centrale 18. Ad esempio, l’unità di controllo centrale 18, che può essere opportunamente collegata al motore elettrico M del rullo di alimentazione 2, esegue operazioni consistenti nel:

- variare la velocità di rotazione del rullo di alimentazione 2, e quindi la velocità di avanzamento del nastro di etichette 3, in modo da tener conto di una variazione di lunghezza delle etichette rispetto ad una lunghezza nominale di riferimento;

- controllare un’unità di giunzione (non illustrata), ad esempio tramite valvole a solenoide o rispettivi motori elettrici, in modo tale da praticare una giunzione tra due nastri di etichette, ciascuno associato ad una relativa bobina di svolgimento; e/o

- attivare un’unità di stampa (non illustrata) per stampare una data di scadenza, o altre informazioni di interesse, sulle etichette in lavorazione.

Il sensore ottico 12 secondo la presente innovazione è inoltre dotato di una propria unità di elaborazione 19 (ad esempio includente un microprocessore, un microcontrollore, una FPGA – “Field Programmable Gate Array”, o analoga unità di calcolo), implementante opportune istruzioni ed algoritmi, tali da: acquisire le immagini del nastro di etichette 3; identificare, per ciascuna etichetta 3', 3", una relativa regione di elaborazione, confrontandola con la regione di riferimento di un’etichetta di test (acquisita e determinata in una fase preliminare di calibrazione), e determinare l’informazione di lunghezza di ciascuna etichetta sottoposta ad elaborazione (che viene quindi fornita in uscita all’unità di controllo centrale 18 della macchina 1).

L’unità di elaborazione 19 del sensore ottico 12 può inoltre essere configurata per eseguire le seguenti ulteriori operazioni:

- determinare un fattore di scala (o altro parametro di aggiustamento), per tenere conto di un valore di lunghezza delle etichette che viene determinato essere differente rispetto al valore di riferimento, ed identificare di conseguenza un corretto punto di inizio/fine di un’etichetta sotto esame; e/o

- determinare un valore corretto di velocità di avanzamento del motore elettrico del rullo di alimentazione 2, in funzione delle informazioni determinate relative alla lunghezza dell’etichetta sotto esame (ad esempio, per causare un rallentamento o un incremento di velocità del rullo stesso).

I suddetti fattore di scala e valore corretto di velocità possono anch’essi essere forniti in uscita all’unità di controllo centrale 18 della macchina 1, da parte dell’unità di elaborazione 19 del sensore ottico 12. In particolare, secondo un aspetto della presente innovazione, e come meglio illustrato in figura 3, il sensore ottico 12 è dotato a bordo (“on board”) di una propria interfaccia utente 20, mediante la quale un operatore è in grado di:

- introdurre, direttamente a livello del sensore ottico 12 per la relativa unità di elaborazione 19, l’informazione di lunghezza di riferimento di un’etichetta di test (o in generale di una porzione unitaria del supporto in avanzamento continuo), al fine dell’implementazione di una fase di calibrazione (si faccia anche riferimento, a questo riguardo, alla discussione precedente); e

- causare l’avvio della stessa procedura di calibrazione, ad esempio dopo aver posizionato una porzione iniziale dell’etichetta di test in corrispondenza dell’area di ripresa del sensore ottico 12.

In dettaglio, si vedano la stessa figura 3 e la successiva figura 4, l’interfaccia utente 20 comprende:

- uno schermo di visualizzazione 22, ad esempio del tipo LCD alfanumerico; e

- mezzi di immissione 23, comprendenti opportuni tasti, pulsanti, o analoghi strumenti di immissione (input) di dati e comandi, atti a consentire all’operatore l’introduzione dei dati di lunghezza e di avviare la procedura di calibrazione.

In maggiore dettaglio, i mezzi di immissione 23 comprendono: un primo tasto 23a, che consente di incrementare un dato di lunghezza inserito (ad esempio a passi discreti di incremento, a partire da un valore iniziale pari a 0); un secondo tasto 23b, che consente di decrementare un dato di lunghezza inserito (ad esempio a passi discreti di decremento, uguali ai suddetti passi di incremento); un terzo tasto 23c, cosiddetto tasto di avvio, che consente di avviare la suddetta procedura di calibrazione; ed un quarto tasto 23d, cosiddetto tasto di uscita, che consente all’operatore di uscire da menu o selezioni precedentemente effettuate.

L’interfaccia utente 20 comprende inoltre una serie di LED di stato 24 (o analoghi elementi di segnalazione luminosa), atti a fornire informazioni visive sullo stato di funzionamento del sensore ottico 12 (ad esempio, relativamente alla presenza di una relativa alimentazione elettrica, della connessione digitale con l’unità di controllo centrale 18 della macchina 1, ecc.).

I suddetti mezzi di immissione 23, così come lo schermo di visualizzazione 22, sono portati da un involucro 25 del sensore ottico 12, e sono collegati elettricamente, internamente allo stesso involucro 25, ad un circuito stampato (non illustrato), a cui è inoltre collegata l’unità di elaborazione 19 (ed eventuale ulteriore elettronica di elaborazione, interfacciamento, ecc. richiesta per il funzionamento generale dello stesso sensore ottico 12).

Lo schermo di visualizzazione 22, opportunamente pilotato dall’unità di elaborazione 19, è configurato per visualizzare il dato di lunghezza dell’etichetta di test inserito dall’operatore (e gli eventuali incrementi/decrementi comandati tramite i mezzi di inserimento 23), ed inoltre opportuni menu di scelta e/o messaggi di selezione (la cui visualizzazione può essere gestita mediante gli stessi mezzi di immissione 23).

Secondo un ulteriore aspetto della presente innovazione, lo schermo di visualizzazione 22 è inoltre configurato per visualizzare, opportunamente pilotato dall’unità di elaborazione 19, una raffigurazione grafica, ad esempio sotto forma di grafico a barre (come visualizzato in figura 4, in cui si considera l’estensione della rappresentazione a barre crescente da sinistra verso destra), indicante all’operatore di volta in volta la qualità dell’operazione di riconoscimento della regione di elaborazione nell’etichetta sotto esame, corrispondente alla regione di riferimento dell’etichetta di test. Ad esempio, l’unità di elaborazione 19 può essere configurata per determinare un valore di correlazione tra caratteristiche della regione di elaborazione dell’etichetta sotto esame (individuata, come precedentemente indicato, come la regione che massimizza un rapporto segnale/rumore o una misura di contrasto), e corrispondenti caratteristiche della regione di riferimento dell’etichetta di test (utilizzando ad esempio un’opportuna soglia di correlazione). Ad esempio, un elevato grado di correlazione, indicativo di una elevata qualità dell’operazione di riconoscimento della regione di elaborazione, può essere visualizzato con una barra luminosa (continua o costituita da una pluralità di elementi discreti), avente lunghezza maggiore sullo schermo di visualizzazione 22.

Naturalmente, altre modalità di visualizzazione possono ugualmente essere previste ed attivate sullo schermo di visualizzazione 22 da parte dell’unità di elaborazione 19, per indicare visivamente la qualità delle operazioni di monitoraggio delle etichette nel nastro di etichette 3; così come altri parametri indicativi di tale qualità possono essere determinati dall’unità di elaborazione 19, in alternativa, o in aggiunta, al suddetto grado di correlazione.

In uso, un operatore inserisce dapprima il dato di lunghezza dell’etichetta di test mediante l’interfaccia utente 20 e, una volta che il nastro di etichette 3 è posizionato in modo tale che l’inizio dell’etichetta di test si trovi in corrispondenza dell’area inquadrata dal sensore ottico 12, dà il via alle operazioni di calibrazione, semplicemente premendo il terzo tasto 23c della stessa interfaccia utente 20 (in maniera di per sé nota, viene inoltre comandato contestualmente l’avanzamento continuo del nastro di etichette 3).

L’unità di elaborazione 19 del sensore ottico 12, acquisisce quindi le immagini dell’etichetta di test fino a quando non determina in maniera automatica il termine della stessa etichetta di test; a tal fine, l’unità di elaborazione 19 riceve le informazioni di avanzamento del nastro di etichette 3 dall’encoder incrementale 6, e, tramite un algoritmo eseguito localmente a bordo dello stesso sensore ottico 12, determina quando il nastro di etichette 3 è stato sottoposto ad un avanzamento di valore pari alla lunghezza dell’etichetta di test inserita dall’operatore (tale lunghezza corrispondendo infatti ad un dato numero di conteggio rilevato dall’encoder incrementale 6).

Successivamente, l’unità di elaborazione 19 esegue le opportune elaborazioni delle immagini acquisite, determinando la posizione della regione di riferimento nell’etichetta di test, e lo scostamento del punto di inizio/fine della stessa regione di riferimento rispetto al punto di inizio/fine dell’etichetta di test (si faccia anche in questo caso riferimento alla discussione precedente).

Le informazioni così determinate vengono quindi inviate all’unità di connessione 14, attraverso il cavo di collegamento 15, e quindi all’unità di controllo centrale 18 della macchina 1, attraverso l’ulteriore cavo di collegamento 16.

Secondo un altro aspetto della presente innovazione, si faccia nuovamente riferimento alla figura 1, il sensore ottico 12 è inoltre dotato di una opportuna interfaccia di comunicazione di rete, in particolare di tipo Ethernet in tempo reale (real time), o isocrono, utilizzante ad esempio il protocollo IEEE 1588 (cosiddetto “Precision Time Protocol - PTP”) oppure Powerlink .

A tal fine, il sensore ottico 12 comprende, portato dall’involucro 25, un ulteriore connettore C2, atto ad essere impegnato da un opportuno cavo di rete (non illustrato); e l’unità di elaborazione 19 presenta una opportuna interfaccia (hardware e/o software) di comunicazione, tale da consentire di ricevere ed inviare dati attraverso il suddetto protocollo di rete in tempo reale.

Secondo questo aspetto della presente innovazione, il sensore ottico 12 può ricevere, attraverso l’opportuno protocollo di rete, i dati di lunghezza e di avvio della procedura di calibrazione, e può inoltre fornire in uscita, attraverso lo stesso protocollo, i dati elaborati relativi all’etichetta di test (tra cui la lunghezza e le coordinate spaziali della regione di riferimento).

In questo caso, l’interfaccia utente 20 può inoltre essere configurata per consentire convenientemente all’operatore di impostare alcuni parametri della connessione di rete, ad esempio l’indirizzo di rete del sensore ottico 12, che può essere visualizzato sullo schermo di visualizzazione 22 durante l’inserimento da parte dell’operatore, ed acquisito e memorizzato per il successivo utilizzo da parte dell’unità di elaborazione 19 a bordo dello stesso sensore ottico 12.

I vantaggi che la presente innovazione consente di ottenere emergono in maniera evidente dalla discussione precedente.

In particolare, si sottolinea nuovamente che il sensore ottico 12 risulta del tutto autonomo ed indipendente dall’unità di controllo centrale 18 della macchina 1 per quanto riguarda le procedure di calibrazione; in particolare, l’unità di elaborazione 19 a bordo del sensore ottico 12 è in grado autonomamente di determinare l’avvio della fase di calibrazione (tramite il rilevamento della pressione del tasto dedicato, posto a bordo del sensore ottico 12, da parte dell’operatore), ed inoltre la fine della stessa fase di calibrazione (utilizzando l’informazione di lunghezza immessa dall’operatore a livello dello stesso sensore ottico 12, ed inoltre l’informazione di avanzamento del nastro fornita dall’opportuno sensore di avanzamento, ad esempio dall’encoder incrementale 6).

Di conseguenza, non risultano necessarie modifiche all’unità di controllo centrale 18 della macchina 1, in particolare per quanto riguarda il relativo software di controllo; e la comunicazione dati con il sensore ottico 12 non subisce modifiche rispetto a soluzioni tradizionali (il sensore ottico 12 inviando dunque, in modo usuale in uscita i risultati della fase di calibrazione e delle successive operazioni di elaborazione delle etichette, durante le fasi di lavorazione). Pertanto, il sistema di monitoraggio 10 può essere implementato agevolmente in fase di modifica ed aggiornamento di macchine già esistenti, semplicemente tramite la sostituzione dei relativi sensori ottici (ciascuno essendo realizzato secondo la presente innovazione).

Il sistema di monitoraggio, vantaggiosamente, non prevede la presenza di marchi o altri segni apposti sulle etichette, consentendo dunque di ottenere vantaggi estetici e in termini di risparmio di materiale.

Lo schermo di visualizzazione 22 integrato nel sensore ottico 12 consente inoltre di presentare all’operatore un’indicazione visiva (o feedback) relativamente alle operazioni di monitoraggio svolte sul supporto in movimento continuo, ad esempio per quanto riguarda la corretta identificazione della regione di riferimento nelle etichette; come precedentemente evidenziato, tale indicazione può essere sotto forma di un grafico a barre generato sullo schermo di visualizzazione 22, di immediata e semplice comprensione da parte dell’operatore.

Inoltre, la presenza di un connettore e di un’interfaccia di comunicazione con protocollo di rete, ad esempio Ethernet in tempo reale, a bordo del sensore ottico 12 fornisce vantaggiosamente la possibilità di implementare una comunicazione di rete in tempo reale tra lo stesso sensore ottico 12 e l’unità di controllo centrale 18 della macchina 1, con un eventuale risparmio nel numero e nella complessità dei cablaggi richiesti per lo scambio di dati.

Risulta infine chiaro che è possibile apportare modifiche o varianti al sensore ottico ed al sistema di monitoraggio qui descritti e illustrati, senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate.

In particolare, come precedentemente evidenziato, è evidente che quanto descritto è applicabile a qualsiasi sistema di monitoraggio di un supporto stampato ciclicamente ad avanzamento continuo, ad esempio in macchine di confezionamento, di realizzazione di buste o sacchetti, in analogia alla macchina etichettatrice precedentemente descritta in dettaglio.

Inoltre, è evidente che l’informazione di avanzamento del supporto stampato può essere fornita al sensore ottico 12 anche mediante ulteriori mezzi di rilevamento, diversi dall’encoder incrementale 6; ad esempio, tale informazione può essere rilevata direttamente a livello del motore elettrico M che pilota il rullo di avanzamento 2, ad esempio in funzione dei relativi segnali di pilotaggio ricevuti dallo stesso motore elettrico M.

In una variante di realizzazione, l’interfaccia utente 20 associata al sensore ottico 12, anziché essere integrale all’involucro 25 dello stesso sensore ottico 12, è disposta in maniera remota rispetto al sensore, essendo ad esso accoppiata operativamente mediante una connessione puntopunto dedicata (ad esempio di tipo seriale), oppure utilizzando l’interfaccia ethernet prevista a bordo dello stesso sensore ottico 12 (ed il relativo ulteriore connettore C2); in particolare, l’interfaccia utente 20 è in tal modo collegata all’unità di elaborazione 19 del sensore ottico 12.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore ottico (12) per un sistema di monitoraggio di un supporto (3) di materiale stampato ciclicamente, atto ad essere azionato con movimento continuo ed includente una pluralità di elementi unitari (3', 3"), detto sensore ottico (12) comprendendo: - un’unità di cattura di immagini (12') configurata in modo da acquisire immagini di detto supporto (3); ed - un’unità di elaborazione (19) configurata in modo da: identificare i singoli elementi unitari nelle immagini acquisite, e, per ciascun elemento unitario, identificare una regione caratteristica corrispondente ad una regione di riferimento di un elemento unitario di test; e determinare una lunghezza effettiva degli elementi unitari, in funzione di parametri delle regioni caratteristiche identificate, caratterizzato dal fatto di comprendere un’interfaccia utente (20), comprendente mezzi di immissione (23a-23d) configurati in modo da consentire l’inserimento da parte di un operatore di almeno un parametro di lunghezza di detta regione di riferimento dell’elemento unitario di test.
2. 2. Sensore secondo la rivendicazione 1, in cui detta interfaccia utente (20) è integrata in detto sensore ottico (12).
3. 3. Sensore secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui l’unità di cattura di immagini (12') è configurata in modo da acquisire, durante una fase di calibrazione, immagini di detto elemento unitario di test in detto supporto (3), e l’unità di elaborazione (19) è configurata in modo da individuare detta regione di riferimento nell’elemento unitario di test; ed in cui i mezzi di immissione (23a-23d) di detta interfaccia utente (20) sono inoltre configurati in modo da consentire ad un operatore di dare avvio a detta fase di calibrazione.
4. 4. Sensore secondo la rivendicazione 3, in cui detta unità di elaborazione (19) è configurata in modo da individuare detta regione di riferimento in detto elemento unitario di test come la porzione di materiale stampato avente un valore più elevato di un rapporto segnale/rumore o di una misura di contrasto.
5. 5. Sensore secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detta unità di elaborazione (19) è configurata in modo da ricevere un’informazione di avanzamento di detto supporto (3) rispetto a detta unità di cattura di immagini (12'); e da determinare l’arresto di detta fase di calibrazione in funzione di detta informazione di avanzamento e di un valore di detto parametro di lunghezza.
6. 6. Sensore secondo la rivendicazione 5, in cui detta unità di elaborazione (19) è configurata in modo da determinare automaticamente l’arresto di detta fase di calibrazione quando un valore associato a detta informazione di avanzamento corrisponde al valore di detto parametro di lunghezza.
7. 7. Sensore secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detta informazione di avanzamento è fornita da un encoder incrementale (6) associato ad un rullo di alimentazione (2), azionato per movimentare detto supporto (3).
8. 8. Sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-7, in cui detto sensore ottico (12) comprende un involucro esterno (25) alloggiante detta unità di elaborazione (19), e detta interfaccia utente (20) comprende uno schermo di visualizzazione (22) portato da detto involucro (25) e pilotato da detta unità di elaborazione (19).
9. 9. Sensore secondo la rivendicazione 8, in cui detti mezzi di immissione comprendono un primo tasto (23a), configurato in modo da incrementare un valore del parametro di lunghezza, a partire da un valore iniziale, o corrente; ed un secondo tasto (23b), configurato in modo da decrementare il valore del parametro di lunghezza, a partire da un valore corrente; il valore del parametro di lunghezza essendo visualizzabile sullo schermo di visualizzazione (22).
10. 10. Sensore secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detti mezzi di immissione comprendono un terzo tasto (23c), configurato in modo da avviare la fase di calibrazione.
11. 11. Sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8-10, in cui detta unità di elaborazione (19) è configurata in modo da pilotare detto schermo di visualizzazione (22) al fine di visualizzare un’indicazione del grado di corrispondenza della regione caratteristica di un elemento unitario sotto esame con la regione di riferimento dell’elemento unitario di test.
12. 12. Sensore secondo la rivendicazione 11, in cui detta indicazione è visualizzabile sotto forma di un grafico a barre.
13. 13. Sensore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un’interfaccia di comunicazione di rete, configurata in modo da ricevere ed inviare dati attraverso un protocollo di rete.
14. 14. Sensore secondo la rivendicazione 13, in cui detto protocollo di rete è un protocollo Ethernet in tempo reale.
15. 15. Sensore secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detto sensore ottico (12) comprende un involucro esterno (25), e detta interfaccia di comunicazione comprende un connettore di rete (C2) portato da detto involucro esterno (25).
16. 16. Sensore ottico (12) per un sistema di monitoraggio di un supporto (3) di materiale stampato ciclicamente, atto ad essere azionato con movimento continuo ed includente una pluralità di elementi unitari (3', 3"), detto sensore ottico (12) comprendendo: - un’unità di cattura di immagini (12'), configurata in modo da acquisire immagini di detto supporto (3); ed - un’unità di elaborazione (19) configurata in modo da: identificare i singoli elementi unitari nelle immagini acquisite, e, per ciascun elemento unitario, identificare una regione caratteristica corrispondente ad una regione di riferimento di un elemento unitario di test; e determinare una lunghezza effettiva degli elementi unitari, in funzione di parametri delle regioni caratteristiche identificate, caratterizzato dal fatto di comprendere un’interfaccia di comunicazione di rete, configurata in modo da ricevere ed inviare dati attraverso un protocollo di rete.
17. 17. Sensore secondo la rivendicazione 16, in cui detta interfaccia di rete è integrata nel sensore ottico (12); ed in cui detti dati comprendono almeno un parametro di lunghezza di detta regione di riferimento.
18. 18. Sensore secondo la rivendicazione 16 o 17, in cui detto protocollo di rete è un protocollo Ethernet in tempo reale.
19. 19. Sensore secondo la rivendicazione 17 o 18, in cui detto sensore ottico (12) comprende un involucro esterno (25), e detta interfaccia di comunicazione comprende un connettore di rete (C2) portato da detto involucro esterno (25).
20. 20. Sistema di monitoraggio (10), comprendente un sensore ottico (12) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
21. 21. Macchina (1) di lavorazione di un supporto (3) di materiale stampato ciclicamente, atto ad essere azionato con movimento continuo ed includente una pluralità di elementi unitari (3', 3"), comprendente un sistema di monitoraggio (10) secondo la rivendicazione 20.