La presente invención se refiere a un método y a una máquina multifuncional basadas en visión artificial para cualificar,

cuantificar y clasificar muestras de materiales homogéneos o heterogéneos. La invención permite la detección y análisis de parámetros y elementos en una muestra en forma de panel o moldurado tales como: geometría, color, defectos, orificios y textura de la superficie de una muestra de material. La invención es especialmente aplicable a paneles de madera o derivados, aunque es igualmente aplicable a otro tipo de materiales como cerámica, mármol, granito, pizarra, cristal, etc

Método y máquina para el análisis óptico de materiales.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere en general a sistemas basados en visión artificial para cualificar, cuantificar y clasificar muestras de materiales homogéneos o heterogéneos.

De manera más concreta la invención se refiere a un método y a una máquina multifuncional para el análisis y procesado de una multiplicidad de parámetros de una muestra de material.

La invención permite la caracterización completa de una muestra de cualquier material, de manera que mediante una sola máquina es posible obtener múltiples parámetros de diversos tipos de muestras, para su adecuada clasificación para fases posteriores de un proceso de fabricación industrial.

La invención es especialmente aplicable a paneles de madera o derivados, aunque es igualmente aplicable a otro tipo de materiales como cerámica, mármol, granito, pizarra, cristal etc.

Antecedentes de la invención

Existen infinidad de sistemas para escanear superficies de materiales con objeto de determinar la calidad de una muestra de material, para su clasificación posterior dentro de un proceso industrial de fabricación.

Los sistemas conocidos están generalmente diseñados para la determinación de una propiedad o característica concreta de una pieza de un material, por ejemplo para detectar defectos, colores, veteado o nudos en piezas de madera. La patente europea EP-0.917.649 es un ejemplo de estos sistemas, donde se describe un sistema especializado exclusivamente en la localización de defectos en superficies.

Cuando en un proceso de fabricación es necesario obtener varios parámetros de una pieza, se recurre al uso de una máquina para detectar cada propiedad del material, o bien parte del proceso de verificación se realiza manualmente.

No se conoce en el estado de la técnica ningún método multifuncional que permita obtener mediante una sola máquina una multiplicidad de parámetros de una pieza.

Por otro lado, las máquinas de detección del estado de la técnica están diseñadas para procesar un solo tipo de piezas, ya sea con un tamaño, color o forma predefinidas.

No se conoce en el estado de la técnica sistemas capacitados para recibir y procesar una pluralidad de piezas de distinta naturaleza para la fabricación de productos distintos.

Descripción de la invención

La invención se basa en el análisis y procesado multifuncional de materiales cuya superficie puede ser homogénea y heterogénea. Los materiales a analizar pueden tener cualquier forma o dimensión física, y pueden ser suministradas al sistema en cualquier posición horizontal. Se incluyen así las muestras que puedan tener geometrías complejas por su proceso de fabricación.

Un primer aspecto de la invención se refiere a una máquina para el análisis óptico de superficies de materiales, que está formada por al menos una fuente de luz láser dispuesta para irradiar sobre una muestra de material, como por ejemplo puede ser un tablero de madera, ya sea madera natural o un tablero derivado de la madera con cualquier tipo de revestimiento (chapa, papel, melamina...).

La máquina comprende además una cámara B/N (Blanco/Negro) para captar el reflejo del haz de luz láser sobre una superficie de la muestra, así como una cámara Color para capturar imágenes de al menos una superficie de la muestra.

La máquina incorpora unos medios electrónicos programables que reciben, almacenan y procesan las imágenes capturadas por las cámaras en forma de señales digitales.

Dichos medios electrónicos pueden consistir en un ordenador, en el cual está almacenado y se ejecuta un programa de ordenador mediante el que se implementan:

- Medios de análisis geométrico de la muestra, que están capacitados para extraer las propiedades geométricas que identifican la forma de la muestra. Los medios de análisis geométrico a su vez incluyen: medios de obtención de las dimensiones que obtienen las dimensiones generales de la muestra (ancho, longitud y grosor), y medios de obtención del perfil de la muestra para realizar la posterior reconstrucción 3D de la misma.

- Medios de análisis del color de la muestra. Se obtienen las características del color y se identifica el color en la base de datos.

- Medios de detección de defectos superficiales en la muestra. Se obtienen los diferentes defectos existentes en la muestra. Se diagnóstica la muestra por los defectos encontrados.

- Medios de detección de defectos volumétricos, por ejemplo defectos en profundidad en la muestra tales como grietas, o bien defectos por abultamientos.

- Medios para la detección de elementos circulares o agujeros o taladros u orificios en la muestra. De cada [agujero...] encontrado, se obtiene la posición (X, Y, Z), y el diámetro.

- Medios para determinar la textura de la superficie de una muestra de material.

- Medios para determinar el centro de gravedad, dimensiones y la forma de la muestra.

- Medios para la comprobación de la presencia o ausencia de elementos en la muestra. Se verifica la existencia o la ausencia de determinados elementos en la muestra.

- Medios para la detección de caracteres impresos en la muestra, para su posterior reconocimiento.

- Medios de lectura código de barras. Se realiza la lectura del código de barras si existe en la muestra, para verificar la correspondencia entre el código de barras y la muestra analizada.

La máquina puede ser configurada para realizar todas estas funciones o solo algunas de ellas según las necesidades del proceso industrial en el que se va a integrar.

La máquina dispone de patrones globales correspondientes a una muestra de material determinada, de manera que dicho patrón global se compone a su vez de diversos subpatrones como por ejemplo un subpatrón geométrico, un subpatrón de color y un subpatrón de textura correspondientes a dicho tipo de material. Estos patrones están almacenados en dichos medios electrónicos en forma de datos digitales.

Los medios electrónicos programables, están adaptados para comparar los datos obtenidos de la muestra con los diversos subpatrones, y asociar la muestra con el patrón global más cercano. La máquina diagnostica si la muestra está dentro de tolerancias predefinidas.

El experto en la materia es conocedor de cómo programar la máquina para implementar estas funciones.

Otro aspecto de la invención se refiere a un método para el análisis óptico de materiales, en el que se capturan imágenes de al menos una superficie de una muestra de material, y se almacena y procesa digitalmente dichas imágenes.

Dicho procesado digital comprende además al menos una de las siguientes fases operativas:

- analizar geométricamente la imagen de la muestra,

- analizar el color de la imagen de la muestra,

- detectar defectos superficiales de la muestra,

- detectar defectos en profundidad de la muestra,

- determinación de la textura de una superficie de una muestra de material,

- determinación del centro de gravedad, dimensiones y la forma de la muestra,

- detección de orificios, su profundidad, tamaño y posición en dicha muestra.

La máquina y método de la invención permiten la recepción y procesado de piezas de distinto tipo procedentes de distintas lineas de producción de una instalación industrial, por ejemplo para fabricación de distintos muebles, obteniendo una caracterización completa de la muestra.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- muestra un diagrama de bloques general del sistema de la invención.

La figura 2.- muestra, una representación esquemática del proceso de captura de datos lumínicos y de posición a partir de una muestra de material, en este caso de un panel de madera.

La figura 3.- muestra un diagrama general...

1. Máquina para el análisis óptico de materiales caracterizado porque comprende

al menos una fuente de luz láser dispuesta para irradiar sobre una muestra de material,

al menos una cámara dispuesta para captar la luz láser sobre dicha muestra,

al menos una cámara dispuesta para capturar imágenes de la superficie de la muestra,

medios electrónicos programables comunicados con dichas cámaras para almacenar y procesar los datos proporcionados por las mismas,

donde dichos medios electrónicos programables comprenden:

medios de análisis geométrico de la muestra,

medios de análisis del color de la muestra,

medios de detección de defectos superficiales en la muestra,

y medios de detección de defectos en profundidad en la muestra.

2. Máquina según la reivindicación 1 caracterizada porque dichos medios electrónicos programables comprenden medios para determinar la textura de la superficie de una muestra de material.

3. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque dichos medios electrónicos programables comprenden medios para determinar el centro de gravedad, dimensiones y la forma de la muestra.

4. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque dichos medios electrónicos programables comprenden medios para detectar orificios, su profundidad, tamaño y posición en dicha muestra.

5. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque los medios electrónicos programables contienen al menos un patrón global correspondiente a un tipo concreto de muestra de material, y porque dicho patrón global a su vez comprende al menos un subpatrón geométrico, un subpatrón de color y un subpatrón de textura correspondientes a dicho tipo de material.

6. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque dichos medios electrónicos programables, están adaptados para comparar los datos obtenidos de la muestra con los diversos subpatrones, y asociar la muestra con el patrón global más cercano.

7. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque dichos medios electrónicos programables, están adaptados para diagnosticar si la muestra está dentro de tolerancias predefinidas.

8. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque comprende una cinta transportadora para desplazar la muestra respecto a dichas cámaras.

9. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizada porque dispone de medios para desplazar las cámaras y fuentes de luz sobre la muestra.

10. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque la muestra es un cuerpo en forma de panel o un cuerpo moldurado.

11. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el material de la muestra es madera, tablero laminado, cerámica, mármol, granito, pizarra, cristal, cartón, plástico.

12. Método para el análisis óptico de materiales caracterizado porque comprende:

capturar imágenes de al menos una superficie de una muestra de material,

almacenar y procesar digitalmente dichas imágenes, donde dicho procesado digital comprende:

analizar geométricamente la imagen de la muestra,

analizar el color de la imagen de la muestra,

detectar defectos superficiales de la muestra,

y detectar defectos en profundidad de la muestra.

13. Método según la reivindicación 12 caracterizado porque dicho procesamiento digital comprende una fase de determinación de la textura de una superficie de dicha muestra de material.

14. Método según la reivindicaciones 12 o 13 caracterizado porque dicho procesamiento digital comprende una fase de determinación del centro de gravedad, dimensiones y la forma de la muestra.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 caracterizado porque dicho procesamiento digital comprende una fase de determinación de detección de orificios, su profundidad, tamaño y posición en dicha muestra.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 caracterizado porque comprende generar y almacenar digitalmente al menos un patrón global correspondiente a un tipo concreto de muestra de material, y porque dicho patrón global a su vez comprende al menos un subpatrón geométrico, un subpatrón de color y un subpatrón de textura correspondientes a dicho tipo de material.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 . a 16 caracterizado porque dichos medios electrónicos programables, están adaptados para comparar los datos obtenidos de la muestra con los diversos subpatrones, y asociar la muestra con el patrón global más cercano.

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17 caracterizado porque dichos medios electrónicos programables, están adaptados para diagnosticar si la muestra está dentro de tolerancias predefinidas.

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18 caracterizado porque comprende desplazar relativamente la muestra de material y unos medios de detección ópticos.