IT202000003209A1

IT202000003209A1 - Sistema di scansione

Info

Publication number: IT202000003209A1
Application number: IT102020000003209A
Authority: IT
Inventors: Gianluca Medini; Fabio Reho
Original assignee: Eurosoft S R L
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2021-08-18
Also published as: WO2021165822A1; BR112022016281A2; EP4107477A1

Description

SISTEMA DI SCANSIONE

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di scansione delle pelli in entrata ad un impianto di verniciatura a spruzzo che opera la loro rifinizione; il sistema di scansione rende in particolare possibile ottimizzare la fase di spruzzatura delle pelli.

Background

La rifinizione ? la fase finale della lavorazione della pelle con la quale si conferiscono l?aspetto e le caratteristiche estetiche definitive.

La rifinizione a spruzzo ? una delle tecniche maggiormente usate in conceria per la sua estrema duttilit? e in quanto permette di agire su svariate caratteristiche della pelle. Pu?, infatti, per esempio, ridurre l?effetto frenante al tatto, pu? rendere i pellami anti-appiccicanti e anti-trasudanti, pu? impermeabilizzare la pelle, fissarla o ammorbidirla, o infonderle un effetto cerato.

I macchinari utilizzati in questo processo sono grandi cabine dove vengono inserite le pelli, su cui sono presenti delle pistole che, grazie a movimenti circolatori ad alta velocit?, spruzzano finissime gocce sulla superficie della pelle, cambiandone il colore e le caratteristiche superficiali.

In questo settore la ricerca ? costantemente impegnata nell?individuazione di nuovi sistemi e metodi per l?ottimizzazione dei processi di spruzzatura, principalmente volti alla riduzione dei prodotti chimici necessari per ottenere il desiderato effetto di finitura, sia per ovvie ragioni di risparmio di materie prime, che per limitare l?emissione di sostanze inquinanti ad alto impatto ambientale. Un ridotto consumo di prodotti facilita e riduce inoltre anche le tempistiche di manutenzione, pulizia e lavaggio delle cabine stesse, realizzandosi una minore dispersione all?interno delle stesse delle eccedenze di prodotto non assorbite dai pellami.

E? dunque particolarmente sentita l?esigenza di disporre di sistemi che consentano di ottimizzare le quantit? ed i flussi di prodotto erogati dalle pistole sulle pelli da rifinire.

Alcuni di questi sistemi si basano sulla acquisizione delle geometrie delle pelli in ingresso alle cabine di spruzzatura, in modo da controllare le posizioni e i flussi di erogazione delle varie pistole, affinch? esse seguano esattamente i profili delle pelli, evitando la spruzzatura di prodotto al di fuori di dette superfici.

La bont? della acquisizione dei dati di superficie della pelle in ingresso agli impianti di spruzzatura rappresenta pertanto un parametro molto importante per le prestazioni complessive del sistema.

I sistemi storicamente pi? diffusi sono per la maggior parte basati su array di led ad infrarossi che presentano, ancora oggi, numerosi vantaggi in termini di facilit? di installazione.

Questi sistemi sono sempre basati su due barre in cui una contiene i diodi di trasmissione e l'altra i diodi di ricezione.

Nei sistemi in commercio i diodi vengono mascherati da un componente meccanico che limita la diffusione del cono di luce nella parte trasmittente e allo stesso modo impedisce alla parte ricevente di prendere luce all'esterno del cono. Queste precauzioni sono necessarie per far s? che i led diano un?informazione che non sia influenzata dai led adiacenti.

La prova che normalmente viene fatta ? di interrompere il fascio di luce generato da un led e verificare che il corrispondente led non riceva pi? luce.

Questi sistemi richiedono tra l'altro un allineamento molto preciso delle due barre; un cattivo allineamento porterebbe infatti il sistema a lavorare male o addirittura a non lavorare affatto.

Nei sistemi commerciali inoltre la parte trasmittente ? alimentata in maniera continuativa, e quello che si nota ? una certa suscettibilit? a fonti di luce esterne o anche solo al variare dell'intensit? della luce durante il giorno.

Il pi? importante limite di questi sistemi ? comunque la loro carente risoluzione.

Rispetto infatti ad esempio ai sistemi basati su telecamera lineare, il numero di punti che essi riescono a rilevare ? piuttosto basso, tipicamente un punto ogni circa 15-30 mm.

Nell?intento di impiegare gli array di led ad infrarossi, per ottenere risoluzioni almeno paragonabili a quelle delle telecamere, ? pertanto necessario riuscire a rilevare un maggior numero di punti, almeno un punto ogni circa 5 mm.

Gli inventori della presente invenzione hanno effettuato svariati tentativi per cercare di incrementare la risoluzione di questi sistemi, riducendo la distanza tra i led per riuscire ad apprezzare un punto ogni 5 mm. Tuttavia hanno rilevato che in queste condizioni si verificavano una serie di problemi, tra cui:

1) la necessit? di una eccessiva corrente per alimentare la barra di trasmissione (per esempio su una tipica barra di 4 metri con led disposti con un interasse di 5 mm, andrebbero accesi ben 800 led);

2) l?impossibilit? di evitare che ogni pixel interferisca con quelli adiacenti (rendendo cos? la risoluzione effettiva molto diversa dalla teorica di 5 mm);

3) il rapido verificarsi di una intensit? luminosa insufficiente e una difficolt? oggettiva di allineamento del sistema cercando di mascherare meccanicamente sia la parte trasmittente che ricevente;

4) in conseguenza dell?effetto di cui al punto (3), l?ottenimento di uno scarso contrasto e di una notevole imprecisione di lettura che porta a falsi negativi e a falsi positivi;

5) il possibile eccesso di radiazione infrarossa emessa dal sistema;

6) il significativo rischio di una perdita di allineamento con l'utilizzo dell'impianto, essendo l?allineamento delle barre in s? un aspetto critico di questo sistema. Resta dunque ad oggi tuttora irrisolto il problema tecnico di ottenere un sistema di scansione ad alta risoluzione, che non soffra dei limiti sopra riportati.

Problema tecnico risolto dall?invenzione

Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i problemi lasciati aperti dalla tecnica nota, fornendo un sistema di scansione ad infrarossi come definito nella rivendicazione 1.

Ulteriore oggetto della presente invenzione ? una macchina per la rifinizione delle pelli come definita nella rivendicazione 11.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione sono definite nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi, assieme alle caratteristiche ed alle modalit? di impiego della presente invenzione, risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Breve descrizione delle figure

Nel seguito di questa descrizione verr? fatto riferimento ai disegni riportati nelle figure allegate, in cui:

? la figura 1 ? una vista schematica semplificata di un impianto del tipo considerato nella presente descrizione;

? la figura 2 ? una vista del sistema di scansione secondo l?invenzione.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

La presente invenzione sar? di seguito descritta facendo riferimento alle figure suindicate.

In particolare, la figura 1 mostra, a titolo esemplificativo e schematicamente, una linea che implementa il sistema di scansione di cui alla presente invenzione. Gli elementi principali della linea sono i seguenti:

- sistema di scansione 1 delle pelli in entrata alla cabina di spruzzatura, posto su un tavolo dotato di avanzamento a rullo;

- cabina di spruzzatura 2;

- tunnel di essiccazione 3;

- tappeto 4 che movimenta le pelli in uscita dall?impianto.

Lo scopo del sistema di scansione delle pelli posto all?entrata della cabina di spruzzatura ? quello di consentire nella successiva cabina di spruzzatura, di minimizzare gli sprechi e ridurre l'emissione di sostanze inquinanti, agendo sull? apertura e chiusura degli attuatori che viene controllata automaticamente acquisendo in tempo reale i dati necessari, tra i quali la velocit? del tappeto, la posizione delle pistole di spruzzo alloggiate sulla giostra e la forma/superficie delle pelli in ingresso.

Il sistema di scansione secondo la presente invenzione, ? un sistema di scansione ad infrarossi comprendente almeno una barra trasmittente BT recante una pluralit? di led trasmettitori ad infrarossi disposti linearmente con un interasse D ed almeno una corrispondente barra ricevente BR recante una pluralit? di fototransistor disposti linearmente con lo stesso interasse D ed affacciati a detti led trasmettitori, detto sistema di scansione comprendendo una unit? di controllo UC configurata per temporizzare l?accensione di detti led trasmettitori e l?attivazione di detti fototransistor, caratterizzato dal fatto che detta unit? di controllo UC ? programmata per accendere in sequenza ognuno di detti led trasmettitori ed attivare sincronicamente il corrispondente fototransistor, in maniera tale che ad ogni ciclo una sola coppia di led trasmettitore/fototransistor sia attivata.

Secondo una forma di realizzazione preferita l?interasse D ? inferiore a 8 mm, pi? preferibilmente ? pari a circa 5 mm.

Il sistema di scansione secondo l?invenzione ha permesso di risolvere completamente il problema dei coni di luce sovrapposti ed ha permesso anche di aumentare la potenza dei led di trasmissione limitandola per? al solo intervallo di tempo necessario per il campionamento.

Nelle prove effettuate con i sistemi di scansione tradizionali infatti si riscontravano scostamenti significativi rispetto alla risoluzione attesa sulla base della distanza tra i led trasmettitori e i ricevitori.

Assumendo che essi possano essere considerati come puntiformi, in assenza di problemi di interferenza con la luce esterna, la risoluzione ottenuta avrebbe dovuto essere, infatti, pari al passo dei led.

Invece, si riscontravano discostamenti significativi attribuiti alla focalizzazione del fascio di luce reale ed alla interferenza della luce ambientale. Il problema della focalizzazione del fascio era dovuto al cono di irradiazione di ciascun led e dal fatto che ciascun ricevitore poteva ricevere oltre alla radiazione luminosa del trasmettitore corrispondente, anche una porzione non irrilevante della radiazione proveniente dagli emettitori ad esso vicini.

Con il sistema di scansione della presente invenzione, grazie alla sincronizzazione dell'accensione di ogni led e del suo relativo ricevitore, tutti questi problemi vengono risolti con risultati eccezionali.

L'invenzione consiste dunque nell'avere reso attiva e controllata anche la parte di trasmissione e nel gestire il sistema di scansione in modo che sia la parte di trasmissione che quella di ricezione effettuino la scansione di una coppia di led/fototransistor alla volta.

Il sistema di scansione secondo l?invenzione si presenta dunque come una coppia di barre BT e BR, parallele, poste rispettivamente ad una distanza d1 e d2 rispetto al tappeto di trascinamento delle pelli TP.

Preferibilmente la barra trasmittente BT ? posta ad una distanza d1 compresa nell?intervallo da circa 1 cm a circa 20 cm, preferibilmente di circa 2 cm, al di sotto del tappeto TP e la barra ricevente BR ? posta ad una distanza d2 compresa nell?intervallo da circa 5 a circa 50 cm, preferibilmente di circa 28 cm, al di sopra del tappeto TP.

In figura 2 ? rappresentata una vista del sistema di scansione secondo l?invenzione in cui sono visibili le barre BT e BR.

Tali barre BT e BR presentano una fenditura che permette il passaggio di un fascio luminoso trasversale rispetto alla pelle.

Al passaggio della pelle il fascio di luce tra una coppia di trasduttori corrispondenti viene interrotto rivelandone la presenza, mentre l'impatto del tappeto TP realizzato con cavi di corda/nylon non ? rilevante.

La rilevazione della forma viene ottenuta grazie all'effetto ombra generato dalla pelle che si trova ad essere tra una barra di led infrarossi ed una barra di corrispondenti ricevitori sottostanti.

La lunghezza della linea di scansione pu? essere variata secondo convenienza e in funzione delle dimensioni dell?impianto.

Tipicamente la linea di scansione varia in un intervallo compreso tra circa 1 m e circa 4 m.

Al fine di coprire una linea di scansione fino a circa 4 metri, pu? essere previsto che il sistema di scansione comprenda una pluralit? di barre trasmittenti disposte a formare un unico elemento trasmettitore lineare ed una pluralit? di corrispondenti barre riceventi a formare un unico elemento ricevente lineare.

Preferibilmente, ciascuna di dette barre trasmittenti o riceventi ha una lunghezza di circa 20 cm.

Pertanto, per coprire ad esempio una linea di scansione di circa 4 metri, sar? necessario collegare venti barre trasmittenti a formare l?elemento trasmettitore ed altrettante barre riceventi a formare l?elemento ricevente.

Tipicamente dunque i sistemi di scansione potranno contenere da 5 a 20 barre trasmittenti a formare l?elemento trasmettitore e da 5 a 20 barre riceventi a formare l?elemento ricevente.

Preferibilmente ciascuna di dette barre trasmittenti o riceventi comprende rispettivamente 40 led o fototransistor.

Volendo garantire un tempo di acquisizione complessivo molto breve, ad esempio inferiore ai 20 mSec, ? preferibile che l?unit? di controllo UC sia programmata per attivare, sincronicamente ad ogni ciclo, una coppia di led trasmettitore/fototransistor su ciascuna coppia di barre trasmittente/ricevente. Vantaggiosamente, il ciclo ha quindi una durata inferiore ai 20 ms, preferibilmente inferiore ai 10 ms, ancor pi? preferibilmente di circa 2ms.

Un ulteriore vantaggio di una configurazione come quella descritta ? che, non essendo le sorgenti infrarosse (led) sempre accese durante la scansione, i periodi in cui sono spente possono essere sfruttati per misurare, attraverso i fototransistor, la luce ambientale di fondo.

Tale misura pu? essere ripetuta periodicamente durante l?attivit? della macchina consentendo quindi una regolazione dinamica del sistema che non risente cos? delle variazioni giornaliere e stagionali dell'illuminazione di fondo.

Il sistema di scansione secondo l?invenzione raggiunge prestazioni eccezionali se comparate con i sistemi tradizionali.

Addirittura il sistema di scansione della presente invenzione non necessita di alcuna mascheratura, conseguentemente permettendo di ottenere la massima efficacia della luce emessa, dunque un?altissima risoluzione.

Inoltre, rispetto ai sistemi di scansione tradizionali, anche l?allineamento delle due barre risulta largamente semplificato e costante nel tempo, non risentendo delle condizioni di esercizio dell?impianto.

La presente invenzione ? stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. ? da intendersi che ciascuna delle soluzioni tecniche implementate nelle forme di realizzazione preferite, qui descritte a titolo esemplificativo, pu? vantaggiosamente essere combinata, in modo diverso da quanto descritto, con le altre, per dar forma ad ulteriori forme di realizzazione, che afferiscono al medesimo nucleo inventivo e tutte comunque rientranti nell?ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di scansione ad infrarossi, comprendente almeno una barra trasmittente (BT) recante una pluralit? di led trasmettitori ad infrarossi disposti linearmente con un interasse (D) ed almeno una corrispondente barra ricevente (BR) recante una pluralit? di fototransistor disposti linearmente con lo stesso interasse (D) ed affacciati a detti led trasmettitori, detto sistema di scansione comprendendo una unit? di controllo (UC) configurata per temporizzare l?accensione di detti led trasmettitori e l?attivazione di detti fototransistor, caratterizzato dal fatto che detta unit? di controllo (UC) ? programmata per accendere in sequenza ognuno di detti led trasmettitori ed attivare sincronicamente il corrispondente fototransistor, in maniera tale che ad ogni ciclo una sola coppia di led trasmettitore/fototransistor sia attivata.
2. Sistema di scansione ad infrarossi secondo la rivendicazione 1, in cui detto interasse (D) ? inferiore a 8 mm, preferibilmente ? pari a circa 5 mm.
3. Sistema di scansione ad infrarossi secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna di dette barre trasmittenti o riceventi, comprende rispettivamente 40 led o fototransistor.
4. Sistema di scansione ad infrarossi secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la lunghezza della linea di scansione ? compresa nell?intervallo tra circa 1 m e circa 4 m.
5. Sistema di scansione ad infrarossi secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralit? di barre trasmittenti disposte a formare un unico elemento trasmettitore lineare ed una pluralit? di corrispondenti barre riceventi a formare un unico elemento ricevente lineare.
6. Sistema di scansione ad infrarossi secondo la rivendicazione 5, in cui detto elemento trasmettitore lineare comprende da 5 a 20 barre trasmittenti e detto elemento ricevente lineare comprende da 5 a 20 barre riceventi.
7. Sistema di scansione ad infrarossi secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detti elementi trasmettitore e ricevitore lineari comprendono una pluralit? di barre trasmittenti e riceventi ciascuna della lunghezza di circa 20 cm.
8. Sistema di scansione ad infrarossi secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 7, in cui detta unit? di controllo (UC) ? programmata per attivare, sincronicamente ad ogni ciclo, una coppia di led trasmettitore/fototransistor su ciascuna coppia di barre trasmittente/ricevente.
9. Sistema di scansione ad infrarossi secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto ciclo ha una durata inferiore ai 20 ms, preferibilmente inferiore ai 10 ms, ancor pi? preferibilmente di circa 2ms.
10. Sistema di scansione ad infrarossi secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unit? di controllo (UC) ? programmata per eseguire periodicamente una lettura della luce ambientale attraverso uno o pi? di detti fototransistor, da utilizzare per regolare dinamicamente i parametri di lettura dei trasduttori.
11. Macchina per la rifinizione delle pelli, comprendente un sistema di scansione ad infrarossi secondo una delle rivendicazioni precedenti.
12. Macchina per la rifinizione delle pelli secondo la rivendicazione 11, comprendente un tappeto di trascinamento delle pelli (TP), in cui detta almeno una barra trasmittente (BT) ? posta ad una distanza compresa tra circa 5 e circa 50 cm, preferibilmente ad una distanza di circa 28 cm, sopra il tappeto di trascinamento delle pelli (TP) e detta barra ricevente (BR) ? posta ad una distanza compresa tra circa 1 e circa 20 cm, preferibilmente ad una distanza di circa 2 cm, sotto il tappeto di trascinamento delle pelli (TP).