Método y aparato para detectar espuma sobre una superficie líquida en un recipiente.

Método para la detección de espuma sobre una superficie líquida (14) en un recipiente (10),

que comprende las etapas de:

- a) proporcionar un recipiente (10), particularmente un recipiente con forma de tubo, que tiene una abertura superior (12) rodeada por un borde y que incluye una cantidad de un líquido,

- b) tomar al menos una imagen de una región sospechosa de contener espuma en el recipiente mediante el uso de un dispositivo de detección de imágenes (20) que proporciona los datos de imagen correspondientes,

- c) realizar una evaluación automática de dicha imagen sobre la base de dichos datos de imagen mediante un sistema de procesamiento de datos (30) utilizando un programa de evaluación de la imagen,

caracterizado por que

la al menos una imagen de acuerdo con la etapa b) se toma con vista desde la parte superior del recipiente (10) a través de la abertura superior abierta (12) sobre la superficie del líquido (14),

por que el programa de evaluación de la imagen de dicho sistema de procesamiento de datos (30) está adaptado para identificar las áreas de espuma y las áreas sin espuma en la imagen y para proporcionar información sobre la presencia o ausencia de áreas de espuma en dicha imagen como un resultado de la evaluación de imagen y

por que en la etapa b) también el borde del recipiente (10) está incluido en la imagen y la etapa c) incluye la detección del borde del recipiente (10) y la detección del centro de la abertura (12) por aplicación de algoritmos de evaluación de imagen.

Método y aparato para detectar espuma sobre una superficie líquida en un recipiente

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para detectar espuma en una superficie líquida en un recipiente. El término recipiente denomina un contenedor, por ejemplo, un tubo, una botella, una taza, etc. El término recipiente en forma de tubo denomina un recipiente con una forma esencialmente cilindrica, una parte superior abierta y un fondo cerrado. Tales sistemas para la detección de espuma sobre una superficie líquida en un recipiente son particularmente útiles en el campo de los analizadores automáticos que comprenden sistemas de pipeteado para el intercambio de cantidades predeterminadas de líquido entre los recipientes o contenedores que se gestionan de forma automática en tales sistemas analizadores automáticos. El pipeteado de una muestra de líquido o un analito desde un recipiente respectivo se realiza mediante una pipeta que se sumerge ligeramente con su punta de la pipeta en el líquido, y se aspira un volumen predefinido del líquido en la pipeta. Si hay una capa de espuma sobre el líquido podría suceder que la posición final de la punta de la pipeta esté dentro de la capa de espuma y, por lo tanto, se aspiraría una considerable cantidad de espuma en la pipeta durante el período de pipeteado. Esto puede conducir a un resultado analítico incorrecto del analizador automático.

Como el nivel de llenado del líquido generalmente cambia de recipiente en recipiente, ya se han desarrollado soluciones técnicas para detectar el nivel de la superficie del líquido. Sistemas para la detección del nivel de la superficie del líquido se divulgan, por ejemplo, en los documentos EP 1 562 27 A1 y WO 2/42384 A1. De acuerdo con el documento EP 1 562 27 A1, una luz colimada se dirige a la superficie del líquido. El ángulo de incidencia preferido es entre 1° y 2°. Un fotosensor semiconductor se utiliza como fotodetector de CCD que se dirige a la superficie del líquido. El escaneo del ángulo de incidencia o movimiento del sistema de detección completo puede dar más información acerca de la superficie del líquido. Las burbujas de aire pueden ser detectadas mediante la perturbación de reflectancia. El sistema de detección óptica se puede combinar con una medición de capacitancia para la detección del nivel de líquido. El sistema descrito en el documento WO 2/42384 A1 opera de una manera similar que el sistema del documento EP 1 562 27 A1. Ambos sistemas mencionados de la técnica anterior no implican la adquisición de imágenes y el procesamiento de imágenes para determinar la extensión de la espuma.

El documento US 5.414.778 A se dirige a un nivel de fluido dinámico y a una inspección de burbuja para control de calidad y proceso y se refiere al procesamiento de imagen rápido para la detección de burbujas en un líquido y da información sobre los algoritmos para caracterizar las burbujas. Sin embargo, espuma en la superficie no se considera y se toman imágenes en la transmisión y no desde la parte superior del recipiente. De una manera similar opera el sistema según el documento WO 25/3758 A1. Imágenes de espuma se toman a través de la pared vascular del recipiente. No hay descripción para la toma de imágenes desde la parte superior del recipiente.

El documento WO 25/3758 A1 divulga un método y un sistema para la caracterización de espuma en líquidos en los recipientes mediante procesamiento de imágenes. Imágenes de espuma dentro de un recipiente se registran a través de una pared lateral transparente del recipiente pero no desde la parte superior del recipiente.

Otros sistemas para la observación y caracterización de la espuma en los recipientes mediante imágenes de grabación y de la evaluación de los datos de imagen son conocidos por ejemplo a partir del documento WO 24/778 A2 y del documento "Study of Foam Stability by Video Image Analysis: Relationship with the Quantity of Liquid in the Foams", C. Guillerme, Journal ofTexture Studies, 24 (1993), 287-32.

El documento DE 1 28 23 47 A1 describe un método para la inspección de la estanqueidad de recipientes cerrados mediante la grabación de imágenes de las tapas de dichos recipientes a través de un filtro de polarización. De acuerdo con las diferentes propiedades de la superficie de metal y espuma y sus diferentes efectos se identifican fugas de despolarización en los lugares donde la espuma emerge del recipiente.

Se conoce además la detección de espuma en superficies líquidas mediante sensores de presión, por ejemplo, unidos a las puntas de pipetas para pipetear líquido desde el recipiente.

Los sistemas conocidos de la técnica anterior para la detección de espuma no son capaces de proporcionar resultados específicos de distribución de espuma en la superficie superior del líquido en el recipiente.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para la detección de espuma sobre una superficie líquida en un recipiente, que puede ser implementado en un sistema de pipeteado automatizado de líquidos y que puede ser ejecutado automáticamente para distinguir entre las áreas de espuma y las áreas sin espuma en la superficie del líquido de una manera sensible con el fin de proporcionar información como base para decidir si el recipiente está preparado para pipetear líquido del mismo.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un aparato para realizar el método de la presente invención.

Para lograr el objeto anterior, el método de acuerdo con la presente Invención comprende las etapas de:

- a) proporcionar un recipiente, particularmente un recipiente con forma de tubo, que tiene una abertura superior rodeada por un borde y que incluye una cantidad de un líquido,

- b) tomar al menos una imagen de una región sospechosa de contener espuma en el recipiente mediante el uso de un dispositivo de detección de imágenes que proporciona datos de imagen correspondientes,

- c) realizar una evaluación automática de dicha imagen sobre la base de dichos datos de imagen mediante un sistema de procesamiento de datos mediante un programa de evaluación de la imagen,

donde

la al menos una imagen según la etapa - b) se toma con vista desde la parte superior del recipiente a través de la abertura superior abierta a la superficie del líquido y en el que el programa de evaluación de la imagen de dicho sistema de procesamiento de datos está adaptado para identificar las áreas de espuma y las áreas sin espuma de la imagen y para proporcionar información sobre la presencia o ausencia de áreas de espuma en dicha imagen como resultado de la evaluación de la imagen, y en que en la etapa (b) también está incluido el borde del recipiente en la imagen y la etapa (c) incluye la detección del borde del recipiente y la detección del centro de la abertura mediante la aplicación de algoritmos de evaluación de imagen.

Según el método de la presente invención al menos una imagen de la superficie del líquido se toma de la parte superior del recipiente a través de la abertura superior abierta del recipiente. La dirección de observación del dispositivo de detección de imágenes corresponde sustancialmente a la dirección en la cual una pipeta tiene que ser movida con su punta en el recipiente respectivo cuando el líquido se pipeteará desde dicho recipiente. En otras palabras, el dispositivo de detección de imágenes se dirige al área objetivo de dicha punta de pipeta y los alrededores de esa área diana, y esta es una dirección de la vista óptima para tomar una imagen de la distribución de espuma en la superficie del líquido en el recipiente. El dispositivo de detección de imágenes es preferentemente una cámara con un chip sensor CCD o un chip sensor CMOS que proporciona imágenes en color o en escala de grises. Puede ser suficiente tomar simplemente una imagen de una superficie líquida en un recipiente en particular y para realizar la evaluación automática de dicha imagen con el fin de identificar las áreas de espuma. El dispositivo de detección de imágenes puede funcionar alternativamente en un modo de vídeo continuo o en un modo en serie para proporcionar una serie de imágenes correspondientes de una superficie líquida, en el que los datos de los píxeles correspondientes de la imagen se promedian para proporcionar un valor medio respectivo de cada píxel para un procesamiento de datos adicional.

La evaluación automática de dicha imagen se realiza mediante el procesamiento de los datos de imagen mediante un sistema de procesamiento de datos que funciona con un programa de evaluación de la imagen que está adaptado para identificar las áreas específicas de la espuma en la imagen y para proporcionar información... [Seguir leyendo]

1. Método para la detección de espuma sobre una superficie líquida (14) en un recipiente (1), que comprende las etapas de:

- a) proporcionar un recipiente (1), particularmente un recipiente con forma de tubo, que tiene una abertura superior (12) rodeada por un borde y que incluye una cantidad de un líquido,

- b) tomar al menos una imagen de una región sospechosa de contener espuma en el recipiente mediante el uso de un dispositivo de detección de imágenes (2) que proporciona los datos de imagen correspondientes,

- c) realizar una evaluación automática de dicha imagen sobre la base de dichos datos de imagen mediante un sistema de procesamiento de datos (3) utilizando un programa de evaluación de la imagen, caracterizado por que

la al menos una imagen de acuerdo con la etapa b) se toma con vista desde la parte superior del recipiente (1) a través de la abertura superior abierta (12) sobre la superficie del líquido (14),

por que el programa de evaluación de la imagen de dicho sistema de procesamiento de datos (3) está adaptado para identificar las áreas de espuma y las áreas sin espuma en la imagen y para proporcionar información sobre la presencia o ausencia de áreas de espuma en dicha imagen como un resultado de la evaluación de imagen y

por que en la etapa b) también el borde del recipiente (1) está incluido en la imagen y la etapa c) incluye la detección del borde del recipiente (1) y la detección del centro de la abertura (12) por aplicación de algoritmos de evaluación de imagen.

2. Método según la reivindicación 1, en el que en la etapa b) la superficie del líquido se ilumina desde la parte superior del recipiente y la imagen se toma a través de un filtro de polarización (26) para suprimir la luz que se refleja directamente desde la superficie del líquido (14).

3. Método según la reivindicación 2, en el que la luz de iluminación se polariza linealmente y en el que el filtro de polarización (26), a través del cual se toma la imagen, está adaptado para transmitir luz que se polariza perpendicular respecto a la dirección de polarización de la luz de iluminación.

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa b) se toma una serie de imágenes correspondientes de la superficie del líquido (14) mediante el uso del dispositivo de detección de imágenes (2) y en el que los datos de los píxeles correspondientes de la imagen se promedian para proporcionar un valor medio respectivo de cada píxel para el procesamiento de datos adicionales en la etapa c).

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que se calcula una imagen radial en la que los puntos de imagen o píxeles están asignados a coordenadas radiales o coordenadas polares y en el que un cálculo del ajuste óptimo del borde abierto del recipiente se realiza con un mejor ajuste a una curva que está cerca de una curva de seno y/o coseno.

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que en la etapa c) un operador para la detección de bordes, en particular el operador Sobel, se aplica a al menos una parte de los datos de imagen o datos correspondientes derivados de los mismos, para detectar bordes de las áreas específicas de espuma en la imagen.

7. Método según una de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa c) incluye la detección de si al menos una región central predeterminada de la parte de imagen rodeada por el borde de la abertura está sustancialmente libre de áreas específicas de espuma.

8. Aparato para la detección de espuma sobre una superficie líquida en un recipiente que tiene una abertura superior (12) rodeada por un borde y que incluye una cantidad de un líquido, que comprende:

- un soporte adaptado para el posicionamiento de un recipiente respectivo que contiene líquido (1) con su abertura (12) en la parte superior en una ubicación predeterminada,

- un dispositivo de iluminación (2) adaptado para iluminar la superficie del líquido (14) en el recipiente (1) cuando el recipiente se coloca en la ubicación predeterminada,

- un dispositivo de detección de imágenes (2) adaptado para tomar al menos una imagen de una región sospechosa de contener la espuma en el recipiente (1) cuando el recipiente se coloca en la posición predeterminada y para proporcionar datos de imagen correspondientes, y

- un sistema de procesamiento de datos (3) adaptado para realizar una evaluación automática de dicha imagen sobre la base de dichos datos de imagen y el uso de un programa de evaluación de la imagen, caracterizado por que

dicho dispositivo de detección de imágenes (2) se coloca y se adapta para tomar la al menos una imagen, incluyendo también el borde del recipiente (1), con vista desde la parte superior del recipiente (1) a través de la abertura superior abierta (12) en la superficie del líquido (14) y en que el programa de evaluación de imagen de dicho sistema de procesamiento de datos (3) está adaptada para:

- detectar el borde del recipiente (1) y el centro de la abertura (12),

- identificar las áreas de espuma y las áreas sin espuma en la imagen y

- proporcionar Información sobre la presencia o ausencia de áreas de espuma en dicha imagen como resultado de la evaluación de la imagen.

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que el dispositivo de iluminación (2) incluye al menos una fuente de luz y al menos un dispositivo reflectante (8) para reflejar la luz de la fuente de luz de tal manera que la luz reflejada entrará en la abertura (12) del recipiente (1) para ¡luminar la superficie del líquido (14) en el recipiente (1) desde arriba.

1. Aparato según la reivindicación 8 o 9, en el que al menos una lente de formación de imágenes ópticas (24) está dispuesta en la parte frontal del dispositivo de detección de imágenes (2) y en el que un iris (28) está posicionado delante de la lente (24).

11. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 1, en el que un filtro polarizador (26) está dispuesto en el pasaje óptico de formación de imágenes entre el recipiente (1) y el dispositivo de detección de imágenes (2).

12. Aparato según la reivindicación 11, en el que un filtro polarizador (18) está dispuesto en el pasaje óptico de iluminación (6) entre la fuente de luz y el recipiente (1), siendo la dirección de polarización de dicho filtro de polarización (18) perpendicular a la dirección de la polarización del filtro de polarización (26) dispuesto en el pasaje óptico de formación de imágenes (22).

13. Aparato según una de las reivindicaciones 8-12, en el que es una parte de un sistema de pipeteado automático de líquidos que comprende al menos un medio de pipeteado que puede funcionar entre dicho dispositivo de detección de imágenes (2) y el recipiente (1) en su posición predeterminada para aspirar líquido desde el recipiente (1).

14. Aparato según una de las reivindicaciones 8-12, en el que es una parte de un sistema de pipeteado automático de líquidos que comprende al menos un medio de pipeteado y en el que dicho dispositivo de detección de imágenes está unido al medio de pipeteado.

15. Aparato según las reivindicaciones 13 o 14, en el que el sistema de pipeteado automático de líquidos tiene un medio de control que se comunica con dicho sistema de procesamiento de datos, estando dichos medios de control adaptados para controlar el medio de pipeteado, dependiendo de la información proporcionada por dicho sistema de procesamiento de datos sobre la presencia o ausencia de áreas específicas de espuma en el recipiente correspondiente.