Instalación de vigilancia óptica.

Instalación de vigilancia óptica para vigilar la actividad de una herramienta (3) en una zona de vigilancia (20),

que presenta la herramienta (3), al menos una cámara (1) dispuesta por encima de la zona de vigilancia (20) y al menos un primer espejo (2), en donde el primer espejo (2) está curvado cóncavamente por lo menos en una región parcial, dispuesto en la trayectoria óptica entre la zona de vigilancia (20) y la cámara (1) y configurado como espejo anular, en donde la herramienta (3) está dispuesta en la escotadura del espejo anular limitada por el contorno interior y la cámara (1) y el primer espejo (2) están dispuestos de tal manera, que el margen de visión de la cámara (1) detecta la zona de vigilancia (20) desde los lados y la región de visión de la cámara (1) discurre al menos en parte radialmente respecto al eje longitudinal de la herramienta (3).

Instalación de vigilancia óptica La presente invención se refiere a una instalación de vigilancia óptica para vigilar la actividad de una herramienta en una zona de vigilancia con al menos una cámara.

Una instalación de vigilancia de este tipo es apropiada para un gran número de herramientas y no está limitada a una herramienta determinada. De este modo la herramienta puede ser por ejemplo un aparato de soldadura, remachado o estañado, una instalación para aplicar pegamento, por ejemplo en forma de cordón de pegado, sobre una pieza de trabajo a pegar, un elemento sensorial general, por ejemplo para explorar superficies, o cualquier aparato de trabajo o herramienta de aplicación, cuya actividad se quiere vigilar. Otros casos aplicativos para una instalación de vigilancia de este tipo son la inspección, por ejemplo en el marco del control de calidad y/o la mecanización de objetos como un cordón de pegado, una costura, una juntura, una arista y/o una superficie. Una instalación de vigilancia óptica conforme a la invención es especialmente adecuada para herramientas utilizadas en sistemas robóticos, cuyo funcionamiento se quiere vigilar.

La instalación de vigilancia vigila la actividad de una herramienta de este tipo en una zona de vigilancia, que puede comprender por ejemplo la zona de trabajo directa de la herramienta. Por zona de trabajo debe entenderse aquí la zona que se extiende dado el caso en tres dimensiones, en la que trabaja la herramienta. Aparte de esto la zona de vigilancia puede comprender también una zona que se extienda dado el caso en tres dimensiones, la cual no sea la zona de trabajo de la herramienta, pero que esté relacionada de forma preferida con la actividad de la herramienta, por ejemplo una región que se conecte a la zona de trabajo y se use para el control de calidad del objeto a mecanizar en la zona de trabajo.

El documento US 5, 912, 776 hace patente una instalación receptora de imágenes con un espejo anular para inspeccionar el interior de un bote. La cámara está dispuesta de tal manera por encima del espejo anular, que el eje de la visual de la cámara discurre sobre el eje del espejo anular.

Lo mismo es también válido para el documento US 5, 699, 152, que describe un sistema que trabaja de forma análoga al sistema descrito en el documento US 5, 912, 776. En especial también aquí está dispuesta la cámara por encima del espejo con visual a lo largo del eje de espejo, de tal modo que se observa el contorno interior de una botella o de un bote.

En el documento US 2003/0020916 A1 se representa un sistema para inspeccionar una superficie, en el que un detector dirigido hacia una superficie curvada cóncavamente de un espejo recibe la luz reflejada por una muestra.

En el documento DE 203 07 305 U1 se ha representado ya una instalación de vigilancia óptica para vigilar una zona de trabajo y/o una zona de vigilancia con al menos una cámara. La instalación de vigilancia conocida puede inmovilizarse sobre la herramienta, de tal modo que el margen de visión de la cámara esté orientado siempre hacia la zona de vigilancia en el caso de un movimiento de la herramienta y/o de un objeto a mecanizar. En una forma de ejecución preferida la instalación de vigilancia óptica está configurada de tal manera, que se solapan los márgenes de visión de al menos dos cámaras, de forma preferida tres, en la zona de vigilancia.

Se conoce un dispositivo similar para reconocer una estructura a aplicar sobre un sustrato, de forma preferida un cordón de pegado o una pista de pegado, de los documentos EP 1 697 061 B1 y EP 1 701 801 B1. La unidad sensorial de un dispositivo de este tipo presenta varias cámaras, en donde las cámaras están orientadas en cada caso hacia la instalación para aplicar la estructura y están dispuestas alrededor de ésta.

Del documento DE 40 00 988 C1 se conoce una máquina de coser con un dispositivo de exploración de aristas, el cual presenta un espejo plano que circunda anularmente la barra de aguja. El espejo plano tiene la tarea de reproducir sin deformaciones una superficie del material a coser situada concéntricamente respecto a la posición de las imágenes de puntada, en perpendicular sobre un sensor de superficie dispuesto verticalmente. Para esto el espejo está dispuesto con un ángulo de 45º respecto al lado superior de la placa base de la máquina de coser.

Sin embargo, los procedimientos citados tienen el inconveniente de que el campo de imagen de una cámara sólo puede aprovecharse insuficientemente a la hora de medir un objeto tridimensional (por ejemplo un cordón de pegado) , en especial con relación al análisis de los lados del objeto. El objeto a contemplar exige, para un análisis de este tipo, una reproducción del objeto desde un perímetro de 360º, para lo cual es necesario usar muchas cámaras si se utilizan los procedimientos habituales.

Otro inconveniente a la hora de utilizar el procedimiento conocido consiste en que los rayos visuales de la cámara se dispersan durante la reproducción óptica mediante una cámara, en especial si se utilizan distancias focales cortas. Esto se basa en que la reproducción óptica de una cámara en principio es una proyección central. Esto supone un

inconveniente si por ejemplo se pretende contemplar desde arriba un cordón de pegado o estanqueidad y, por medio de esto, sacar conclusiones sobre la composición del objeto desde los lados, ya que según el ángulo de observación normalmente un flanco puede verse mal o no verse en absoluto.

La tarea de la presente invención consiste por ello en crear una instalación de vigilancia óptica, que haga posible un análisis de un objeto tridimensional en la zona de vigilancia mediante una cámara desde todos los lados, si la cámara quiere disponerse sin embargo por encima de la zona de vigilancia.

La tarea anterior es resuelta mediante una instalación de vigilancia óptica según la reivindicación 1. Ésta presenta entre otras cosas al menos un primer espejo curvado cóncavamente por lo menos en una región parcial, el cual está dispuesto en la trayectoria óptica entre la zona de vigilancia y la cámara.

La ventaja de una instalación de vigilancia óptica conforme a la invención de este tipo consiste en que mediante el primer espejo curvado cóncavamente los rayos visuales de la cámara se desvían de tal manera, que se materializa una observación del objeto tridimensional en la zona de vigilancia desde un lado deseado, aunque la cámara esté dispuesta por encima de la zona de vigilancia. En especial el espejo puede disponerse de tal modo que puedan reconocerse bien los flancos.

Aparte de esto se deforma de forma ventajosa el campo de imagen mediante el espejo curvado, de tal manera que mediante la cámara puede cubrirse una gran parte de la zona de vigilancia.

El primer espejo está configurado como espejo anular, cuyo contorno interior está configurado de forma preferida fundamentalmente circular o elípticamente. Un espejo de este tipo desvía los rayos visuales de la cámara de tal modo, que estos hacen posible una contemplación del objeto dispuesto en la zona de vigilancia en un perímetro de 360º. Por contorno interior del espejo se entiende con ello la línea situada más interiormente, que al contemplar el espejo desde la dirección del eje longitudinal configura el contorno del espejo. La escotadura limitada por el contorno interior en el espejo anular se usa para alojar la herramienta.

Asimismo la cámara y el primer espejo están dispuestos de tal manera, que el margen de visión de la cámara detecta la zona de vigilancia desde los lados, es decir, los rayos visuales de la cámara inciden en la zona de vigilancia procedentes de los lados. Aquí se detecta la zona de vigilancia al menos desde un lado, de forma preferida desde varios lados, a causa de la descomposición de los rayos visuales mediante el primer espejo curvado cóncavamente.

El primer espejo está curvado de forma preferida de tal modo, que la sección transversal a través del espejo forma al menos por segmentos un segmento elíptico o circular. En otro ejemplo de ejecución preferido el punto central de la sección transversal (cuando ésta forma al menos por segmentos un segmento circular o un segmento elíptico) a través del espejo anular no está dispuesto sobre el eje longitudinal de la herramienta.

Asimismo la cámara y el primer espejo están dispuestos de tal manera, que el margen de visión de la cámara discurre al menos en parte radialmente respecto al eje longitudinal de la herramienta. Por medio de esto se simplifica la valoración de las imágenes generadas por la cámara.

En otro ejemplo de ejecución discurre al menos un componente del eje de la dirección... [Seguir leyendo]

1. Instalación de vigilancia óptica para vigilar la actividad de una herramienta (3) en una zona de vigilancia (20) , que presenta la herramienta (3) , al menos una cámara (1) dispuesta por encima de la zona de vigilancia (20) y al menos un primer espejo (2) , en donde el primer espejo (2) está curvado cóncavamente por lo menos en una región parcial, dispuesto en la trayectoria óptica entre la zona de vigilancia (20) y la cámara (1) y configurado como espejo anular, en donde la herramienta (3) está dispuesta en la escotadura del espejo anular limitada por el contorno interior y la cámara (1) y el primer espejo (2) están dispuestos de tal manera, que el margen de visión de la cámara (1) detecta la zona de vigilancia (20) desde los lados y la región de visión de la cámara (1) discurre al menos en parte radialmente respecto al eje longitudinal de la herramienta (3) .

2. Instalación de vigilancia óptica según la reivindicación 1, en donde el contorno interior del espejo anular (2) está configurado fundamentalmente circular o elípticamente.

3. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde el punto central de la sección transversal del espejo anular (2) está dispuesto junto al eje longitudinal de la herramienta (3) .

4. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la sección transversal a través del primer espejo (2) presenta al menos por segmentos la forma de un segmento circular o de un segmento elíptico.

5. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la dirección de observación de la cámara está dirigida radialmente hacia fuera.

6. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde discurre al menos un componente del eje de la dirección de observación de la cámara (1) , al incidir en el primer espejo (2) , radialmente respecto al mismo, y en donde la dirección de observación está dirigida hacia fuera.

7. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está dispuesto al menos un segundo espejo, de forma preferida configurado en plano, que está dispuesto en la trayectoria óptica entre la cámara

(1) y el primer espejo (2) y/o entre el primer espejo (2) y la zona de vigilancia (20) .

8. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer espejo (2) y/o el segundo espejo están configurados de forma que pueden bascular o desplazarse.

9. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde están previstas al menos dos cámaras (1) , de forma preferida tres cámaras (1) , cuyos márgenes de visión se solapan de forma preferida.

10. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer espejo (2) y la cámara (1) pueden fijarse a la herramienta (3) de tal manera, que el margen de visión de la cámara (1) está orientado siempre hacia la zona de vigilancia (20) .

11. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está prevista una instalación de iluminación, que está configurada como flash o luz permanente.

12. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está prevista una instalación de líneas luminosas que, en la zona de vigilancia (20) , genera una línea luminosa (9) para llevar a cabo una medición tridimensional por triangulación mediante la cámara (1) .

13. Instalación de vigilancia óptica según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está prevista una instalación de valoración, en especial un sistema de ordenador, que se usa para controlar la cámara (1) , el primer espejo (2) , el segundo espejo, la instalación de iluminación y/ para valorar las imágenes de la cámara (1) , y/o en donde la instalación de valoración está diseñada para llevar a cabo mediciones tridimensionales.