Dispositivo para detectar y reconocer objetos.

Dispositivo para detectar y reconocer objetos (5) de un flujo de material, que comprende al menos una cámara

(1) que transmite datos de imagen de los objetos (5) a un dispositivo de valoración con el objetivo de determinar propiedades de los objetos (5) del flujo de material tales como la composición del material, el color, el tamaño o características similares, así como un número arbitrario de diodos emisores de luz (4) que preferiblemente están dispuestos formando una hilera y se utilizan para iluminar el flujo de material, en el que el flujo de material se transporta por medio de un elemento de transporte (3) y se hace pasar por delante de un área de detección (12) de la(s) cámara(s), en el que está dispuesto un dispositivo óptico (6) entre los diodos emisores de luz (4) y el área de detección (12), ubicada preferiblemente en el elemento de transporte (3), que ocasiona una difusión de la luz emitida por los diodos emisores de luz (4), caracterizado porque el dispositivo óptico (6) comprende al menos un canal de reflexión (14) cuyos lados interiores (14c) son reflectantes.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08170085.

Solicitante: BINDER & CO. AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: POSTFACH 294 8200 GLEISDORF AUSTRIA.

Inventor/es: HUBER,REINHOLD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/89 (en un material móvil, p. ej. del papel, de tejidos (G01N 21/90, G01N 21/91, G01N 21/94 tienen prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/85 (Análisis de fluidos o sólidos granulados en movimiento)

PDF original: ES-2541915_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo para detectar y reconocer objetos Dispositivo, según el preámbulo de la reivindicación 1, para detectar y reconocer objetos de un flujo de material, que comprende al menos una cámara que transmite datos de imagen de los objetos a un dispositivo de valoración con el objetivo de determinar propiedades de los objetos del flujo de material tales como la composición del material, el color, el tamaño o características similares, así como un número arbitrario de diodos emisores de luz, preferiblemente dispuestos formando una hilera, que se utilizan para iluminar el flujo de material, en el que el flujo de material se transporta por medio de un elemento de transporte y se hace pasar por delante de un área de detección de la (s) cámara (s) , y en el que se dispone un dispositivo óptico entre los diodos emisores de luz y el área de detección ubicada preferiblemente en el elemento de transporte que provoca una difusión de la luz emitida por los diodos emisores de luz.

En este tipo de dispositivos para detectar y reconocer objetos, por ejemplo, empleados en instalaciones de clasificación, se emplean cámaras en la mayoría de los casos, cámaras de escaneo lineal, por delante de las cuales se hacen pasar objetos de un flujo de material, los cuales son reconocidos y asignados de forma correspondiente por medio de las cámaras o un dispositivo de valoración asociado a la cámara. Dicho reconocimiento y dicha asignación pueden referirse a diferentes propiedades de los objetos, tales como, por ejemplo, la composición del material, el color, el tamaño o características similares. La información obtenida de este modo se utiliza posteriormente para controlar operaciones subsiguientes del proceso, en particular, para controlar un dispositivo de clasificación que clasifica los objetos en diferentes fracciones.

En este sentido, los productos transparentes o traslúcidos se analizan por medio del procedimiento de transmisión o luz transmitida. En este caso, las fuentes de luz iluminan a través el flujo de material que ha de analizarse, recibiendo las cámaras situadas enfrente de las fuentes de luz la luz procedente de las fuentes de luz que atraviesa el flujo de material, lo cual permite un reconocimiento fiable, por ejemplo, de las distintas fracciones de un producto que ha de clasificarse. Como fuentes de luz para la iluminación a través pueden emplearse tubos fluorescentes.

Sin embargo, en los dispositivos de clasificación de más reciente construcción se utilizan preferiblemente diodos emisores de luz (LED) como fuentes de luz dado que estos han demostrado ser más convenientes debido a su eficiencia energética así como a la posibilidad de controlar de forma selectiva su luminosidad y / o frecuencia. Un dispositivo de clasificación de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento US5355084.

Los diodos emisores de luz normalmente se disponen formando una hilera o una matriz y se extienden por toda la superficie o solo parcialmente por la anchura de un elemento de transporte correspondiente sobre el que se transporta el flujo de material. El elemento de transporte es, por ejemplo, una rampa de deslizamiento transparente de una instalación de clasificación o una cinta transportadora transparente.

Para poder analizar y reconocer de forma fiable los objetos del flujo de material es importante que un área de detección de la cámara prevista en cada caso es decir, una sección definida del elemento de transporte se ilumine de la forma más homogénea posible a saber, con una intensidad de radiación homogénea.

Por tanto, la presente invención se refiere a la generación o preparación de la luz que incide sobre los objetos del 45 flujo de material, pasa a través de los objetos del flujo de material o es reflejada por estos para, a continuación, ser detectada y valorada por una o varias cámaras. En este sentido, la luz emitida por los diodos emisores de luz también podría denominarse "luz de información" a saber, luz que, a diferencia de diversas iluminaciones de fondo, se pone en contacto con los objetos del flujo de material con el objetivo de proporcionar datos sobre sus propiedades.

Dado que los diodos emisores de luz representan fuentes de luz prácticamente puntuales, se necesitan medidas adicionales para conseguir una iluminación homogénea del flujo de material o del elemento de transporte. Por ello, en el documento EP 1205745 B1 se propone disponer un dispositivo óptico, entre los diodos emisores de luz y el elemento de transporte, que ocasiona una difusión de la luz emitida por los diodos emisores de luz. En este caso, el 55 dispositivo óptico comprende un difusor en el lado de los objetos, un difusor en el lado de los diodos y una lente dispuesta en medio de ambos.

En este sentido, los difusores configurados como láminas difusoras transforman la luz emitida por los diodos emisores de luz prácticamente puntuales en luz difusa, y la lente sirve para homogeneizar y controlar la intensidad 60 lumínica de la luz emitida por el difusor situado en el lado de los diodos.

Por tanto, aunque gracias a un dispositivo óptico de este tipo ya se ha conseguido una mejora sustancial de la iluminación del flujo de material o del área de detección de la cámara, es necesario un desarrollo ulterior.

La fabricación del dispositivo óptico descrito es relativamente costosa y laboriosa.

Como diodos emisores de luz solo pueden utilizarse diodos LED con una intensidad lumínica fundamentalmente uniforme. Si el margen de tolerancia de la intensidad lumínica de los diodos emisores de luz es demasiado grande, las diferentes intensidades de emisión de los diferentes diodos emisores de luz detectadas por las cámaras conducirían a un peor reconocimiento de los objetos que han de clasificarse o a una peor calidad de clasificación de las distintas fracciones que han de separarse.

Para garantizar un reconocimiento satisfactorio de los distintos objetos del flujo de material debe emplearse como lente un elemento de plexiglás pulido de máxima calidad, cuya fabricación es, por tanto, costosa.

Para lograr una adaptación a la geometría de la lente o la distribución deseada de la intensidad de la radiación, en los sistemas de múltiples cámaras deben disponerse las lentes de forma solapada, lo cual hace necesario un complicado sistema de soporte de las lentes y los difusores y, por tanto, también supone un elevado coste en la fabricación.

Asimismo, las láminas difusoras empleadas hasta el momento como difusores reducen hasta un 30% la intensidad de radiación de los diodos emisores de luz, lo cual acarrea un mayor consumo energético.

Además de esto, en los sistemas de tipo genérico siguen produciéndose en la práctica notables diferencias de la intensidad de radiación considerando el ancho del área de detección o del elemento de transporte. Dado que los rayos de luz emitidos por los diodos emisores de luz se orientan fundamentalmente centrados en la cámara o en un objetivo de la cámara, se producen en función de la posición de los diodos emisores de luz respecto a la cámara o al objetivo de la cámara ángulos de radiación de los rayos de luz que presentan diferencias espaciales. Sin embargo, al realizar mediciones en el procedimiento de transmisión, el ángulo de radiación con el que se emite en cada caso influye fundamentalmente en la intensidad de radiación detectada, lo cual conlleva que, en el área de detección, se encuentre con relaciones entre partes de radiación lumínica dirigidas y no dirigidas que presentan diferencias espaciales.

Por ello, pueden producirse detecciones erróneas, en especial, en las zonas de los bordes del área de detección o del elemento de transporte. Así, por ejemplo, cascos de vidrio de color verde oscuro... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para detectar y reconocer objetos (5) de un flujo de material, que comprende al menos una cámara (1) que transmite datos de imagen de los objetos (5) a un dispositivo de valoración con el objetivo de determinar 5 propiedades de los objetos (5) del flujo de material tales como la composición del material, el color, el tamaño o características similares, así como un número arbitrario de diodos emisores de luz (4) que preferiblemente están dispuestos formando una hilera y se utilizan para iluminar el flujo de material, en el que el flujo de material se transporta por medio de un elemento de transporte (3) y se hace pasar por delante de un área de detección (12) de la (s) cámara (s) , en el que está dispuesto un dispositivo óptico (6) entre los diodos emisores de luz (4) y el área de detección (12) , ubicada preferiblemente en el elemento de transporte (3) , que ocasiona una difusión de la luz emitida por los diodos emisores de luz (4) , caracterizado porque el dispositivo óptico (6) comprende al menos un canal de reflexión (14) cuyos lados interiores (14c) son reflectantes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el canal de reflexión (14) presenta una sección 15 transversal de abertura fundamentalmente rectangular.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la sección transversal de abertura del canal de reflexión (14) se ensancha en dirección a un lado de salida de la luz (14b) dirigido al área de detección (12) .

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la relación de tamaño entre una extensión longitudinal (17) del canal de reflexión (14) , medida entre un lado de entrada de la luz (14a) dirigido a los diodos emisores de luz (4) y un lado de salida de la luz (14b) dirigido al área de detección (12) , y una extensión en altura (23) del canal de reflexión (14) , que discurre perpendicular a la extensión longitudinal, se sitúa en un intervalo entre 5:1 y 10:1, preferiblemente, en un intervalo entre 6, 5:1 y 8, 5:1.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque los diodos emisores de luz (4) presentan un ángulo de emisión de luz de entre 90°y 150°, preferiblemente, un ángulo de emisión de luz de entre 110°y 130°.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el canal de reflexión (14) presenta una

extensión longitudinal (17) de al menos 60 mm, preferiblemente, una extensión longitudinal (17) de entre 80 mm y 100 mm.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el canal de reflexión (14) presenta una extensión en altura (23) de entre 5 mm y 20 mm, preferiblemente, una extensión en altura (23) de entre 9 mm y 15 mm. 35

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el canal de reflexión (14) está hecho de chapa de metal.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo óptico (6) comprende al 40 menos una lente Fresnel (15) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la al menos una lente Fresnel (15) está dispuesta entre el canal de reflexión (14) y el área de detección (12) .

11. Dispositivo según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque están dispuestas varias lentes Fresnel (15) unas tras otras.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los diodos emisores de luz (4) son diodos emisores de luz que pueden funcionar por impulsos, preferiblemente, diodos emisores de luz UV o RGB que 50 pueden funcionar por impulsos.