Sistema de visión artificial para la detección de defectos en superficies acabadas.

Comprende una estructura de soporte en la que se ajusta y fija en altura un bastidor principal (9) en el que a su vez se ajusta y fija en al menos una primera dirección horizontal al menos un subconjunto móvil (10); disponiéndose bajo ese o esos subconjuntos (10) un transportador lineal de piezas con superficies acabadas; dotándose a cada subconjunto móvil (10) de al menos unos medios de visión electrónica (13) y unos medios de iluminación (12), ambos conectados a una unidad electrónica de procesado y control para facilitar tomas de imagen de una misma zona con distintas angulaciones de la iluminación incidente.

SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de visión artificial para la detección de defectos en superficies acabadas; siendo su finalidad esencial proporcionar un sistema flexible de visión artificial que permita detectar defectos en las referidas superficies acabadas mediante fuentes de iluminación estroboscópicas y cámaras monocromas que consiguen series de imágenes de una misma muestra iluminada desde distintas direcciones, permitiendo así detectar defectos difíciles o imposibles de captar cuando se emplea una iluminación con angulación de incidencia única.

La invención es aplicable en cualquier sector en donde se desee establecer una inspección automatizada de superficies acabadas tales como de madera y derivados, metálicas y cerámicas; pudiendo emplearse, por ejemplo, en el caso de las superficies de madera y derivados a fabricantes de muebles, productores de parqués, de puertas y ventanas, así como a empresas con líneas de rechapado, líneas de barnizado, líneas de melaminizado u otras. El sistema de la invención presenta unas grandes capacidades de movilidad y regulaciones en altura que facilitan su acoplamiento a cualquier línea de acabado industrial, posibilitando automatizar la inspección de superficies de manera objetiva y reproducible.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El proceso de acabado es un proceso crítico en las superficies de madera y materiales derivados (tablero aglomerado, tablero de fibras, tablero contrachapado, madera alistonada, etc) , así como en las superficies metálicas y cerámicas. Las causas de los fallos en superficies acabadas son muy diversas: condiciones

ambientales inapropiadas, materiales de baja calidad o fuera de las especificaciones técnicas, máquinas averiadas o mal calibradas, uso de productos químicos incompatibles con el sustrato, y otras.

En el caso particular de la industria del mobiliario, el proceso de acabado se realiza a menudo con barnices o pinturas. Los defectos en la película de acabado afectan a productos semielaborados, lo cual conduce a cuantiosas pérdidas de tiempo, dinero y trabajo. Los defectos en el barniz son muy difíciles de ver, especialmente cuando el acabado es transparente y la textura de la madera resulta visible. La capacidad de observación de multitud de estos defectos depende del tipo de luz y del ángulo en que incide sobre la superficie, lo cual aún dificulta más la valoración por parte del experto.

Resultan muy elevadas las perdidas económicas que se producen cada año como resultado de fallos en los acabados de madera y de tableros. Hasta la fecha, estas superficies son solamente controladas por operarios; esto ocasiona un largo procedimiento de inspección visual, que no asegura la reducción de errores a cero y ralentiza el ciclo de producción. Además, se deben esperar costes adicionales si el proceso de acabado (barniz, laca, pintura, chapa, papel impregnado, etc) debe interrumpirse para reparar los productos defectuosos. Por todo esto el coste de arreglar los defectos del acabado sobrepasa por mucho el coste inicial de aplicar el acabado a los productos de madera y derivados, y lo mismo sucede con los productos metálicos y cerámicos.

En la actualidad existen documentos de Patentes relacionadas con sistemas de visión artificial para detección de defectos en madera, como la Patente PCT WO2006/042411, la Patente Americana US2005/0147286 o la PCT WO2004/057317, que detallan sistemas y métodos, todos ellos distintos de esta invención y entre sí, para detectar defectos mediante sistemas de visión artificial. Ninguno de

ellos ofrece la misma calidad de resultados que la presente invención, ya que su configuración no incluye los elementos del presente sistema mediante los que se consiguen series de alta calidad de imágenes para identificar los defectos en las superficies de las piezas que se revisan.

Otros documentos relacionados con la presente invención pero que tampoco influyen en la actividad inventiva de la misma son los siguientes: US2006/0262972, WO98/07023, WO02/068899, WO2005/116579, WO2004/106918 y EP 1563917.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un sistema de visión artificial para la detección de defectos en superficies acabadas, aplicable en sectores industriales en los que se desea establecer una inspección automatizada de superficies acabadas de maderas y derivados, metálicas y cerámicas.

Novedosamente, según la invención, el sistema de la misma comprende una estructura de soporte en la que se ajusta y fija en altura un bastidor principal en el que a su vez se ajusta y fija en al menos una primera dirección horizontal al menos un subconjunto móvil; disponiéndose bajo ese o esos subconjuntos un transportador lineal de piezas con superficies acabadas que hace pasar a dichas piezas bajo los subconjuntos a una velocidad seleccionable; dotándose a cada subconjunto móvil de al menos unos medios de visión electrónica y unos medios de iluminación, ambos conectados a una unidad electrónica de procesado y control para facilitar, en cada zona a inspeccionar, tomas de imagen de esta zona con distintas angulaciones de la iluminación incidente.

Según la realización preferente de la invención, esos medios de iluminación del subconjunto móvil comprenden al menos cuatro fuentes de luz que iluminan cada pieza que pasa bajo ellos mediante el transportador en al menos cuatro respectivas y diferentes direcciones, de manera secuencial cíclica y sincronizada con los medios de visión electrónica y con la velocidad del transportador; disparándose dichas cuatro fuentes de modo estroboscópico con unos retrasos que son función del tiempo de respuesta de los medios de visión y de la referida velocidad del transportador.

Además, en la realización preferente de la invención, los aludidos medios de visión captan en cada ciclo de inspección cuatro imágenes de una misma área de la pieza con cuatro respectivas angulaciones lumínicas distintas facilitadas respectivamente por dichas cuatro fuentes de luz a una velocidad de 96 cuadros de imagen por segundo; existiendo unos desfases temporales entre dichas cuatro imágenes que son corregidos electrónicamente con la información del valor de la velocidad del transportador.

En la realización preferente de la invención los medios de iluminación de cada subconjunto móvil están formados por barras de diodos led y los medios de visión electrónica de cada subconjunto móvil por una cámara monocroma.

Además, en la realización preferente de la invención, la estructura de soporte comprende perfiles de aluminio anodizado; unas puertas de acceso con paneles opacos que evitan interferencias lumínicas ambientales; y unas patas de apoyo, cada una de ellas provista de una rueda conmutable con un apoyo fijo que facilitan el desplazamiento rodado y el asentamiento estable respectivamente de la estructura.

En la realización preferente de la invención, el referido ajuste y fijación en altura del bastidor principal en la estructura de soporte se lleva a cabo mediante dos husillos conectados a zonas extremas opuestas del mencionado bastidor y accionables mediante un volante de accionamiento manual que incorpora un indicador de posición.

Por otra parte, según la realización preferente de la invención, el mencionado transportador lineal es un transportador de cinta que comprende una banda sobre cama de rodillos, con motor eléctrico para su accionamiento, un encoder para medición de variaciones en la velocidad de transporte, una fotocélula para indicación de llegada de una pieza con superficie acabada y facilitar una señal de comienzo de inspección; una pletina dispuesta en uno de sus laterales para facilitar la alineación de las piezas con superficie acabada en la mencionada banda; una tornillería de conexión y desconexión respecto de la estructura de soporte; y unas patas con acoples telescópicos para ajustes de alturas y dotadas de ruedas para desplazamiento independiente de dicho transportador.

Según la realización preferente de la invención, los subconjuntos móviles se disponen en el bastidor en número de tres; comprendiendo cada uno de ellos un equipo de elevación y descenso de los medios de visión electrónica, unas ruedas de separación...

1. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, aplicable en sectores industriales en los que se desea establecer una inspección automatizada de superficies acabadas de maderas y derivados, metálicas y cerámicas; caracterizado porque comprende una estructura de soporte (17) en la que se ajusta y fija en altura un bastidor principal (9) en el que a su vez se ajusta y fija en al menos una primera dirección horizontal al menos un subconjunto móvil (10) ; disponiéndose bajo ese o esos subconjuntos (10) un transportador lineal (6) de piezas con superficies acabadas

(19) que hace pasar a dichas piezas (19) bajo los subconjuntos (10) a una velocidad seleccionable; dotándose a cada subconjunto móvil (10) de al menos unos medios de visión electrónica (13) y unos medios de iluminación (12) , ambos conectados a una unidad electrónica de procesado y control para facilitar, en cada zona a inspeccionar, tomas de imagen de esta zona con distintas angulaciones de la iluminación incidente.

2. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según la reivindicación 1, caracterizado porque esos medios de iluminación (12) del subconjunto móvil (10) comprenden al menos cuatro fuentes de luz que iluminan cada pieza (19) que pasa bajo ellos mediante el transportador (6) en al menos cuatro respectivas y diferentes direcciones, de manera secuencial, cíclica y sincronizada con los medios de visión electrónica

(13) y con la velocidad del transportador (6) ; disparándose dichas cuatro fuentes de modo estroboscópico con unos retrasos que son función del tiempo de respuesta de los medios de visión (13) y de la referida velocidad del transportador (6) .

3. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según la reivindicación 2, caracterizado porque esos medios de visión (13) captan en cada ciclo de inspección cuatro imágenes de una misma área de la pieza (19) con cuatro respectivas angulaciones lumínicas distintas facilitadas respectivamente por dichas cuatro fuentes de luz a una velocidad de 96 cuadros de imagen por segundo; existiendo unos desfases temporales entre dichas cuatro imágenes que son corregidos electrónicamente con la información del valor de la velocidad del transportador (6) .

4. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de iluminación (12) de cada subconjunto móvil (10) están formados por barras de diodos led y los medios de visión electrónica (13) de cada subconjunto móvil (10) por una cámara monocroma.

5. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la estructura de soporte (17) comprende perfiles de aluminio anodizado; unas puertas de acceso con paneles opacos (1) que evitan interferencias lumínicas ambientales; y unas patas de apoyo (2) , cada una de ellas provista de una rueda

(18) conmutable con un apoyo fijo (3) que facilitan el desplazamiento rodado y el asentamiento estable respectivamente de la estructura (17) .

6. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el referido ajuste y fijación en altura del bastidor principal

(9) en la estructura de soporte (17) se lleva a cabo mediante dos husillos conectados a zonas extremas opuestas de dicho bastidor (9) y accionables mediante un volante de accionamiento manual (4) que dispone de un indicador de posición (5) .

7. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho transportador lineal es un transportador de cinta (6) que comprende una banda sobre cama de rodillos, con motor eléctrico para su accionamiento, un encoder (7) para medición de variaciones en la velocidad de transporte, una fotocélula para indicación de llegada de una pieza con superficie acabada (19) y para facilitar una señal de comienzo de inspección; una pletina (8) dispuesta en uno de sus laterales para facilitar la alineación de las piezas con superficie acabada (19) en la mencionada banda; una tornillería de conexión y desconexión respecto de la estructura de soporte (17) ; y unas patas con acoples telescópicos para ajustes de altura y con ruedas para desplazamiento independiente del transportador (6) .

8. SISTEMA DE VISIÓN ARTIFICIAL PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS EN SUPERFICIES ACABADAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los subconjuntos móviles (10) se disponen en el bastidor (9) en número de tres; comprendiendo cada uno de ellos un equipo de elevación y descenso (11) de los medios de visión electrónica (13) , unas ruedas de separación (15) de unos brazos que soportan a los medios de iluminación (12) , unos tornillos de regulación angular (16) de los medios de iluminación (12) junto a unos soportes en "L" para incorporación de respectivos inclinómetros digitales portátiles, y unos tornillos de anclaje en el bastidor (9) aflojables mediante unas manetas (14) para facilitar el