SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL.

Sistema automático de alineación de impresión inkjet industrial respecto a un sustrato móvil,

de los que el sustrato móvil sobre el que se va a imprimir avanza, posicionado por medio de los correspondientes posicionadores, sobre una cinta transportadora hacia los medios de impresión, que comprende: una primera cámara (1) que captura la posición de un sustrato móvil (2) a imprimir; una unidad de control (4) a la que la primera cámara (1) transfiere los datos analizados, posición y ángulo, y en base a los que, mediante la implementación de un algoritmo, transforma la imagen contenida en su memoria para ajustarla a la posición del sustrato y proceder a su impresión, y; una FPGA (Field Programmable Gate Array), en la unidad de control (4), permitiendo una rápida configuración del sistema de impresión frente a cambios en el sustrato, evitando paradas ante el cambio de referencias en un proceso de impresión industrial, mejorando la productividad.

Sistema automático de alineación de impresión inkjet industrial respecto a un sustrato móvil.

OBJETO DE LA INVENCIÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema automático de alineación de impresión inkjet industrial respecto a un sustrato móvil, siendo del tipo de sistemas en los que el sustrato móvil sobre el que se va a imprimir avanza, posicionado por medio de los correspondientes posicionadores, sobre una cinta transportadora hacia los medios de impresión, teniendo el sistema propuesto por objeto esencial detectar y comunicar la forma y posición de un sustrato móvil, carente de elementos posicionadores, en tiempo real a una unidad de control de imágenes, ejecutando un control activo sobre la posición de la imagen respecto del sustrato móvil.

Con ello se permite una rápida configuración del sistema de impresión frente a cambios en el sustrato, evitando paradas ante el cambio de referencias en un proceso de impresión industrial mejorando la productividad.

CAMPO DE APLICACIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema automático de alineación de impresión inkjet industrial respecto a un sustrato móvil, de aplicación para el equipamiento de sistemas de impresión inkjet industrial y más especialmente en los sistemas de visión artificial para detección de un sustrato móvil a imprimir.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

Como es conocido, los sistemas de visión artificial se hallan presentes en varios procesos industriales en los cuales se requiere la detección e identificación de formas para su uso dentro de un proceso de fabricación, montaje o distribución. En este tipo de sistemas, un detector envía a un procesador información sobre la forma, posición, rotación relativa a un punto, color, etc., para que éste, a partir de un programa, ejecute una serie de comandos.

Los sistemas de impresión digital inkjet permiten el control de un conjunto de inyectores y cabezales, los cuales son capaces de formar una imagen mediante la superposición de gotas sobre un sustrato. Esta imagen se encuentra en una memoria, a la cual accede el procesador para generar la serie de comandos que permiten formar una imagen. En el caso de sistemas de impresión inkjet de paso único, esta imagen se repite un número indefinido de veces, hasta que una nueva imagen es cargada en la memoria. Dado que la imagen se forma sobre un sustrato en movimiento relativo a los inyectores, la alineación de éstos respecto al sustrato debe respetarse entre las diferentes impresiones, de forma de reproducir adecuadamente la imagen transferida.

Para cumplir con ese cometido, los sustratos se introducen en el sistema de impresión mediante alimentadores tales como cintas de cadena, bandas de guiado, robots, reciprocadores y otros dispositivos tendientes a mantener una referencia fija entre el sustrato a imprimir y el cabezal de impresión. Estos desarrollos suelen ser específicos para cada tipo de sustrato, y en el caso de cambios en el tipo de sustrato, este transporte y posicionador requiere ajustes que consumen tiempo y restan productividad al sistema de impresión.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema automático de alineación de impresión inkjet industrial respecto a un sustrato móvil, siendo del tipo de sistemas en los que el sustrato móvil sobre el que se va a imprimir avanza, posicionado por medio de los correspondientes posicionadores, sobre una cinta transportadora hacia los medios de impresión, de forma que el sistema comprende:

• una primera cámara que captura la posición de un sustrato móvil a imprimir, carente de elementos posicionadores, sobre una cinta transportadora y analiza los datos capturados;

• una unidad de control a la que la primera cámara transfiere los datos analizados, posición y ángulo, y en base a los cuales, mediante la implementación de un algoritmo, transforma la imagen contenida en su memoria para ajustarla a la posición del sustrato y proceder a su impresión, y;

• una FPGA (Field Programmable Gate Array) .

La primera cámara incorpora un medio detector, en sentido transversal a la cinta transportadora del sustrato móvil, para la activación del disparo de captura, de manera que ante un cambio de contraste genera una señal que comanda el encendido de la iluminación y la apertura del obturador de la cámara para efectuar el disparo de captura de la imagen. Una vez capturada la imagen, la cámara define una señal de aviso (flag=1) que indica que se ha capturado una imagen.

Por otra parte, la primera cámara de captura de la forma y posición del sustrato móvil calcula la posición X0 e Y0 del punto del sustrato móvil que provoca la activación del disparo y su ángulo "a" respecto a la dirección de impresión. Una vez enviados los datos, la cámara define una señal de aviso (flag=0) para indicar que está lista para recibir un nuevo sustrato.

Asimismo, el sistema incorpora, tras la zona de impresión, unos medios de verificación de la impresión, cuyos medios se definen por una segunda cámara que captura la imagen de la impresión realizada en el sustrato móvil para su procesado, según un proceso inverso al citado, y su comparación con la imagen de referencia guardada en la memoria de datos.

Así, la imagen capturada tras la zona de impresión es procesada mediante una operación de multiplicación lógica, superponiendo la imagen capturada con la imagen original guardada en la memoria de datos, y en función del grado de correlación entre ambas acepta o rechaza la imagen impresa.

En una variante de ejecución práctica de la invención el sistema comprende:

• una primera cámara que captura la posición y forma de un sustrato móvil a imprimir, carente de elementos posicionadores, sobre una cinta transportadora y analiza los datos capturados;

• una unidad de control a la que la primera cámara transfiere los datos analizados, posición y ángulo, y en base a los cuales, mediante la implementación de un algoritmo, transforma la imagen contenida en su memoria para ajustarla a la posición del sustrato y proceder a su impresión;

• una FPGA (Field Programmable Gate Array) , y;

• una serie de formas u otras características grabadas en la memoria de datos de la unidad de control.

De esta forma, la forma u otra característica capturada por la primera cámara y enviada a la unidad de control es comparada con una serie de formas u otras características de referencia grabadas en la memoria de datos de dicha unidad de control, pasando a formar parte de la imagen de referencia la imagen seleccionada.

El algoritmo para la transformación de la imagen se basa en un barrido de la imagen inicial con un enrejado sobremuestreado, cuya imagen inicial es dividida en subimagenes que son descargadas en la memoria interna de la FPGA y de forma directa ser rotadas.

Para la generación de la subimagen final, subimagen rotada, se identifica, mediante su coordenada, sus pixeles asociados mediante el giro de las coordenadas de la subimagen inicial almacenada en la FPGA de forma sobremuestreada.

Dado que las coordenadas de la imagen final, normalmente no son enteras, se selecciona la pareja de coordenadas más próximas y se calcula el valor del pixel, mediante la búsqueda de los pixeles de la subimagen original almacenada en la FPGA.

Por otra parte, dado que al realizar las búsqueda en la imagen inicial las coordenada no son enteras, es necesaria una interpolación mediante los valores de los píxeles vecinos más próximos, cuya contribución individual a la interpolación se realizará en paralelo mediante el almacenamiento en diferentes bancos de memoria en la FPGA de versiones submuestreadas de la subimagen inicial asociadas a la posición dentro de la ventana de interpolación.

Con esta estrategia se evita la penalización en el acceso a la memoria externa a la FPGA de los píxeles de la imagen inicial en el proceso de generación de cada píxel de la imagen final. Solo accedemos a los que hemos descargado en forma de subimagen a la FPGA.

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos...

1. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL, siendo del tipo de sistemas en los que el sustrato móvil sobre el que se va a imprimir avanza, posicionado por medio de los correspondientes posicionadores, sobre una cinta transportadora hacia los medios de impresión, caracterizado porque el sistema comprende:

• una primera cámara (1) que captura la posición de un sustrato móvil (2) a imprimir, carente de elementos posicionadores, sobre una cinta transportadora (3) y analiza los datos capturados;

• una unidad de control (4) a la que la primera cámara (1) transfiere los datos analizados, posición y ángulo, y en base a los cuales, mediante la implementación de un algoritmo, transforma la imagen contenida en su memoria para ajustarla a la posición del sustrato y proceder a su impresión, y;

• una FPGA (Field Programmable Gate Array) , en la unidad de control (4) .

2ª. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la primera cámara (1) incorpora un medio detector, en sentido transversal a la cinta transportadora (3) , del sustrato móvil (2) para la activación del disparo de captura.

3. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizado porque la primera cámara (1) de captura de la posición del sustrato móvil (2) calcula la posición X0 e Y0 del punto del sustrato móvil (2) que provoca la activación del disparo y su ángulo "a" respecto a la dirección de impresión.

4. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema incorpora, tras la zona de impresión, unos medios de verificación de la impresión, cuyos medios se definen por una segunda cámara (5) que captura la imagen (6) de la impresión para su procesado, según un proceso inverso al citado, y su comparación con la imagen de referencia guardada en la memoria de datos de la unidad de control (4) .

5. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MÓVIL, según reivindicaciones 1ª y 4ª, caracterizado porque la imagen capturada por la segunda cámara (5) tras la zona de impresión es procesada mediante una operación de multiplicación lógica, superponiendo la imagen capturada con la imagen original guardada en la memoria de datos d ela unidad de control (4) , y en función del grado de correlación entre ambas acepta o rechaza la imagen impresa.

6. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el sistema comprende:

• una primera cámara (1) que captura la posición y forma de un sustrato móvil (2) a imprimir, carente de elementos posicionadores, sobre una cinta transportadora (3) y analiza los datos capturados;

• una unidad de control (4) a la que la primera cámara (1) transfiere los datos analizados, posición y ángulo, y en base a los cuales, mediante la implementación de un algoritmo, transforma la imagen contenida en su memoria para ajustarla a la posición del sustrato y proceder a su impresión;

• una FPGA (Field Programmable Gate Array) , y;

• una serie de formas u otras características grabadas en la memoria de datos de la unidad de control (4) .

7. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO DE A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 6ª, caracterizado porque la forma u otra característica capturada por la primera cámara (1) y enviada a la unidad de control (4) es comparada con una serie de formas u otras características de referencia grabadas en la memoria de datos de dicha unidad de control (4) , pasando a formar parte de la imagen de referencia la imagen seleccionada.

8. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el algoritmo para la transformación de la imagen se basa en un barrido de la imagen inicial con un enrejado sobremuestreado, cuya imagen inicial es dividida en subimagenes que son descargadas en la memoria interna de la FPGA y de forma directa ser rotadas.

9. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 1ª y 8ª, caracterizado porque para la generación de la subimagen final, subimagen rotada, se identifica, mediante su coordenada, sus pixeles asociados mediante el giro de las coordenadas de la subimagen inicial almacenada en la FPGA de forma sobremuestreada.

10. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 1ª, 8ª y 9ª, caracterizado porque, dado que las coordenadas de la 5 imagen final, normalmente no son enteras, se selecciona la pareja de coordenadas más próximas y se calcula el valor del pixel, mediante la búsqueda de los pixeles de la subimagen original almacenada en la FPGA.

11. SISTEMA AUTOMÍTICO DE ALINEACIÓN DE IMPRESIÓN INKJET INDUSTRIAL RESPECTO A UN SUSTRATO MOVIL, según reivindicación 1ª, 8ª, 9ª y 10ª caracterizado porque, dado que al realizar las búsqueda en la imagen inicial las coordenada no son enteras, es necesaria una interpolación mediante los valores de los píxeles vecinos más próximos, cuya contribución individual a la interpolación se realizará en paralelo mediante el almacenamiento en diferentes bancos de memoria en la FPGA de versiones submuestreadas de la subimagen inicial asociadas a la posición dentro de la ventana de interpolación.