MÉTODO Y APARATO PARA EL RECONOCIMIENTO DE OBJETOS
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona a un método para el 5 reconocimiento de objetos, en particular para detectar los defectos en las piezas de trabajo, preferiblemente en machos para moldeo por inyección o paquetes de macho, en donde el objeto se ilumina por una fuente de luz y se registra o se detecta por medio de una cámara, y en 10 donde los datos obtenidos del registro se procesan y, si fuera necesario, se almacenan por medio de una computadora . Además, la invención se relaciona a un aparato para el reconocimiento de objetos, en particular para 15 aplicar el método de acuerdo a la invención. En términos genéricos, la invención está muy relacionada generalmente a un método para el reconocimiento de objetos o para detectar los defectos en las piezas de trabajo. Muy particularmente, este 20 método es apropiado para detectar los defectos en machos para moldeo por inyección o paquetes de macho. Para esta extensión, la invención también se relaciona, entre otras cosas, al campo de práctica de la fundición. Para el vaciado de partes de molde de cualquier 25 tipo, los moldes o machos son hechos en la mayoría de
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los casos, en piezas separadas, combinadas, y unidas a un mflde de vaciado o un paquete de macho. Estos paque :es de macho posteriormente se llenan con un metal fundi<fio para hacer, por ejemplo, una pieza de trabajo metalica. En la producción en serie, los paquetes de macho se llenan uno tras otro con el paso de metal fundi<|io, a través de una línea de producción. En esta relación, es particularmente importante que e 1 vaciado de piezas de trabajo en los paquetes de macho requiera de una fase de enfriamiento sumamente larga que frecuentemente se prolonga durante varias horas Sólo después de esta fase de enfriamiento, es posib e inspeccionar la pieza o parte de trabajo fundí a. Por consiguiente, sólo es posible verificar despu í s de varias horas del vaciado, y al igual sólo varia horas después del moldeo por inyección del macho, si la parte fundida en el paquete de macho esta libre de defec os . Si se ha utilizado un macho defectuoso, será posib e detectar los productos rechazados sólo horas despu s de hacer el macho. Si en cambio es un defecto sistemaático, por ejemplo, un defecto recurrente en el macho debido a un defecto en la herramienta, se produ irán productos de desecho durante horas antes del que s identifique el defecto en la parte fundida. Como
gí^j se mencionó previamente, los machos defectuosos responsables de estos desechos no sólo podrían originar los defectos en la herramienta de la máquina de moldeado por inyección de macho, sino también del daño directo a los machos durante su manejo, transportación, o montaje. En todo caso, no es justificable poder detectar los defectos y por lo tanto los productos rechazados sólo después de completar la operación del vaciado, o durante la inspección de las partes fundidas una vez que se han enfriado. Además, los daños a las partes de molde y/o herramientas no sólo pueden ocurrir en la cercanía inmediata del dispositivo de moldeo por inyección, sino también en cualquier manejo de la parte de molde y/o herramienta, durante la transportación, en el mecanizado de las partes de molde, durante la limpieza de las herramientas, y en particular también durante el montaje de las partes de molde sin importar la forma de un paquete de molde. Las máquinas de moldeo por inyección de cascara y macho del tipo anteriormente descrito se conocen de la práctica durante varias décadas. Por ejemplo, uno puede referirse al documento DE 31 48 461 Cl, que describe una máquina de moldeo por inyección de cascara y macho elaborada por el Solicitante.
Igualmente, el documento DE 44 34 798 Al describe una máquina de moldeo por inyección de cascara y macho que se proporciona con al menos una inspección visual de la herramienta. Por último pero importante, 5 el control visual como se dirige en el documento DE 44 34 798 Al no es factible, ya que no es posible constantemente observar la herramienta dentro del alcance de una producción totalmente automatizada. Para una inspección visual, un trabajador experimentado
10 tendría que observar constantemente la herramienta, es decir, después de cada operación de moldeo por inyección. Aún cuando alguien realice tal observación visual o inspección, la finalidad de un macho arrojado, que será transportado, mecanizado, o montado a un
15 paquete, podría dejarse totalmente abierta, ya que también pueden ocurrir daños o defectos durante el manejo o mecanizado de los machos, durante el traslado de los machos, o incluso durante el montaje de los machos en los paquetes. 20 El documento DE 195 34 984 Cl ya describe un método genérico, en donde la parte de molde o el macho es medido, entre otras cosas, por una técnica que no hace contacto incluso después de su retiro de la máquina del moldeo por inyección de macho. Esto ocurre de una
25 manera ventajosa por medio de una cámara que requiere en
»AM ^¿¿¿ este caso una iluminación adecuada. Las regiones ocultas o socavadas sólo pueden inspeccionarse por este tipo de método, ya sea cuando una pluralidad de cámaras se utilice para el registro de imagen, y al igual para 5 detectar los defectos, o cuando una cámara se mueva con relación a la ubicación del objeto o macho a examinarse. Ambas variantes requieren un gasto considerable por el aparato, y por consiguiente son problemáticas sólo por razones de costo. Además, el arreglo de una pluralidad
10 de cámaras interfiere con los ambientes directos del macho en particular, y por tanto con los manipuladores a utilizarse en esta región. Es por consiguiente un objeto de la presente invención mejorar y además desarrollar un método del
15 tipo genérico así como un aparato correspondiente para el reconocimiento de objetos, en particular para detectar los defectos en las piezas de trabajo, preferiblemente en machos para el moldeo por inyección o paquetes de macho de tal manera que se permita un
20 reconocimiento de objetos adecuadamente satisfactorio y la detección de defectos con el menor gasto posible para el aparato o construcción. El método de la presente invención para el reconocimiento de objetos logra el objetivo anterior por
25 las etapas caracterizadas de la reivindicación 1. Por
consiguiente, un método genérico del tipo ya descrito se caracteriza en que el objeto se ilumina por al menos dos fuentes de luz de direcciones o ángulos diferentes, y donde la cámara registra el objeto y las sombras resultantes de la iluminación, por ejemplo, en el objeto o una base. En este proceso, las diferentes fuentes de luz pueden intercambiarse una después de la otra con respecto al tiempo (división de tiempo múltiplex) , o --en el caso de una operación continua de todas o de cada una de las fuentes de luz -- pueden ser de un color diferente (división de color múltiplex, división de longitud de onda múltiplex) . Además, las transmisiones por sistema múltiplex de polarización son posibles con una luz correspondientemente polarizada. Las sombras pueden formarse en el propio objeto, en una base, una pared, o en una pantalla, o similares, por un arreglo correspondiente de las fuentes de luz y proyecciones resultantes de las mismas. De acuerdo con la invención, se ha reconocido que también será posible detectar con una sola cámara los objetos de forma irregular, por ejemplo, objetos con socavados, nichos, cortes, etc., en lo que respecta a todos los defectos posibles, cuando se proporciona una iluminación muy especial. Desviándose de los métodos conocidos previamente del tipo bajo discusión, se utiliza para iluminar el objeto a examinarse al menos dos fuentes de luz adaptadas para la diferenciación secuencial y de color. Las dos fuentes de luz iluminan el objeto desde direcciones o ángulos diferentes -- uno 5 tras otro o en grupos -- es decir de acuerdo a la geometría del objeto en particular. De acuerdo con el arreglo de la fuente de luz con relación al objeto particular, una sombra de una parte del objeto se proyecta hacia la base o hacia otras partes del objeto,
10 para que el objeto pueda "extenderse" o "expandirse" por medio de una sombra proyectada. En otras palabras, el arreglo habilitado de las fuentes de luz permite proyectar las regiones que por otra parte no son reconocibles con una sola cámara, desde su posición
15 "oculta", y registrando las mismas como una información de imagen adicional que casi complementa los contornos del objeto. Por lo tanto, es posible realizar un examen muy satisfactorio de las regiones, que son especialmente susceptibles a los posibles defectos e incluso para
20 agrandarlas por una proyección apropiada con la finalidad de un -- examen -- óptico, por el cual se promueve a su vez una detección satisfactoria. De una manera particular bastante ventajosa, la iluminación o las fuentes de luz son interconectables,
25 por ejemplo por medios electrónicos o por medio de
^ ^g^ ^¡t?á?eka obturadores mecánicos. Al igual es posible utilizar para este fin las lámparas fluorescentes tubulares sin electrodos . La iluminación seleccionada de acuerdo con la invención es insensible a las vibraciones. Más específicamente, las vibraciones afectarán un poco la iluminación, puesto que el objeto se ilumina por un cono de luz muy ancho. Sin embargo, la cámara registra casi punto a punto, y en la medida en que pueda estar sobre y antes de ser miniaturizada. De acuerdo con la invención, se utilizan los datos de la imagen en tercera dimensión para detectar los defectos, es decir en la base de la iluminación del objeto concretamente reivindicada en la presente. De una manera ventajosa, el objeto se ilumina desde direcciones o ángulos diferentes por una pluralidad de fuentes de luz, preferiblemente de tres a cinco. Para cada dirección de iluminación, los datos independientes de la imagen son registrados por tiempo o técnicas múltiplex de división de color. Sin embargo, en este punto, debe remarcarse que el número requerido de fuentes de luz depende de la complejidad del objeto en particular. En el caso de geometrías simples, se realizará con menos fuentes de luz que en el caso de geometrías complejas.
Como previamente se mencionó, una sola cámara se utiliza para registrar. Siendo así, los registros hechos consecutivamente del mismo objeto ocurren desde una posición predeterminada. En esta relación, es muy posible que los diferentes registros sean hechos bajo condiciones diferentemente iluminadas con la finalidad de detectar consecutivamente las diferentes regiones del objeto por medio de su sombra proyectada. En todo caso, la cámara se coloca fijamente, en la medida en que una protección adecuada de la cámara sea realizable incluso en un ambiente sucio o una atmósfera dañina. En esta relación, será una ventaja adicional, que la cámara registre al objeto desde arriba, del frente, o desde otras direcciones, siempre al mismo ángulo con el objeto. Como previamente se mencionó, la cámara podría encajonarse por lo menos en la región de su lente, para poder evitar eficazmente el daño a la cámara o a su lente sensible. Básicamente, la cubierta de la cámara podría cerrarse, y abrirse -- en la región de su lente -- sólo para el registro de las imágenes. Esto crearía una protección óptica de la cámara. Una computadora es un componente esencial de un aparato para operar el método de la invención, la cual se usa por un lado para controlar la iluminación y la
- *-*« cámara, y por otro lado para procesar, o editar, y finalmente almacenar los datos obtenidos. La computadora puede ser una PC disponible comercialmente con la ingeniería de procesador más actualizada y una 5 memoria base adecuada. Naturalmente, el significado y propósito del método de acuerdo a la invención no es solamente la detección de defectos, sino también la elaboración de datos de control disponibles para el proceso de
10 producción, tal como, por ejemplo, el moldeo por inyección del macho. Por lo tanto, será posible evitar efectivamente en el caso de la detección, una "parte defectuosa", donde, por ejemplo, un macho defectuoso tiene un grado de montaje, y que por su presencia el
15 paquete completo de macho califica como una "parte defectuosa". A esta extensión, será de especial ventaja, cuando la computadora se comunica con un control del programa almacenado (SPC), en donde las señales del proceso y las señales resultantes se
20 intercambian entre la computadora y el control del programa almacenado. Un control del proceso puede ocurrir con los datos obtenidos y procesados, así como con los datos editados. De una manera especial bastante ventajosa, un
25 procesamiento de imagen cualitativo o cuantitativo
ocurre en las imágenes registradas o datos respectivos. Básicamente en este caso, los registros de los objetos particulares se comparan con una imagen de referencia. Esta imagen de referencia se procesa a partir de un registro de datos de referencia, que consiste de n imágenes de piezas de trabajo clasificadas como "satisfactorias". La imagen de referencia corresponde al valor promedio estadístico de las imágenes individuales del registro de datos. Este procedimiento permite disminuir la influencia de la variación de banda ancha inherente en el proceso de las partes satisfactorias en el cómputo de la imagen de referencia. Al mismo tiempo, es posible utilizar la extensión de la variación de banda ancha dentro de la clasificación de calidad para determinar de una manera apropiada los valores de umbral en la detección subsecuente de defectos con la finalidad de evitar una probabilidad demasiado alta de falsas alarmas. Finalmente, una comparación de variación ocurre. Para los propósitos de esta comparación, será posible preparar un marco delta, que no muestra ninguna estructura en el caso ideal, por ejemplo, donde está completamente lleno en negro. En tal caso, existirá una igualación total entre la imagen de prueba y la imagen de referencia.
Concretamente, el procesamiento de imagen podrá comprender una correlación aproximada, es decir una comparación aproximada con los datos de la imagen de referencia, o con valores límites que son preferiblemente predeterminables como los valores de la escala de grises. Estos valores límites podrán ser variables, es decir, predeterminados por el usuario. Dependiendo del objeto, además será posible registrar por lo menos dos imágenes, que se agregan o substraen entre sí para el procesamiento adicional. De una manera ventajosa adicional, el procesamiento de imagen comprende una corrección de posición automática, que compensa vis-á-vis los datos de referencia, las posibles inexactitudes de la posición giratoria y de translación del objeto a examinarse en el momento. Esto permite lograr un aumento claro de la sensibilidad del sistema a los defectos buscados. La corrección de posición no sólo puede ocurrir con referencia a las marcas fijas en la propia pieza de trabajo, pero también solo con referencia a las estructuras significativas del objeto por medio de una técnica de correlación. Además, el procesamiento de imagen también podrá comprender un ajuste de brillo para adaptar los valores de la escala de grises del registro. Esto
_*-)-- <*. - * <.*<» tomará en cuenta la situación donde los objetos idénticos pueden reflejar diferente intensidad, que resulta en diferentes valores medidos. En este proceso, también se compensan los defectos inmanentes del sistema. Como previamente se mencionó, el procesamiento de imagen podrá comprender adicionalmente si surge la necesidad, una sustracción con funciones filtrantes. Esta sustracción se usa por fortalecer y resaltar los defectos buscados. Las funciones filtrantes se usan para disminuir las interferencias con los datos obtenidos, proporcionados para que esto sea posible en la base del objeto. Finalmente, el procesamiento de imagen comprende una detección del defecto y los datos procesados o editados de acuerdo con la descripción anterior. Será una ventaja adicional, dentro del alcance de tal detección de defectos, que la sensibilidad de detección para un defecto que aparece en el objeto, sea libremente definible con referencia a un valor de umbral predeterminable . Con este fin, es posible predeterminar un valor límite para distinguir entre la parte defectuosa y la parte satisfactoria. De una manera ventajosa adicional, se reducen los datos de un registro de imagen, ya que se realiza un manejo especial de Rol, es decir que se continúa para
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procesar sólo los datos de las regiones de interés (Rol). En este caso, otros datos no son de ningún interés . Concretamente, podrían adaptarse las regiones predeterminables de la imagen registrada para la extracción o eliminación. Para la extracción y/o eliminación, será nuevamente posible predeterminar los valores de umbral o valores de escala de grises que corresponden a los valores de umbral. En este proceso, pueden marcarse fácilmente las regiones de interés para el procesamiento interactivo por medio de un monitor. Las regiones prono a defectos o daños pueden examinarse con una atención muy especial. En este proceso, es posible reducir la cantidad de datos como un conjunto. La determinación de parámetros individuales de las regiones individuales de interés (Rol) conduce a un aumento adicional en la ejecución de detección. El aparato de la presente invención logra el objetivo anteriormente descrito por los rasgos característicos de la reivindicación 25. Por consiguiente, un aparato genérico se caracteriza por que para iluminar el objeto, por lo menos se proporcionan dos fuentes de luz, que iluminan el objeto desde diferentes ángulos o direcciones, y donde la cámara se usa para registrar el objeto y las sombras que se forman en una base como resultado de la iluminación. Con la finalidad de evitar repeticiones, se incorpora en la presente la descripción del método de acuerdo a la invención por referencia. Existen varias posibilidades de mejorar y desarrollar adicionalmente la enseñanza de la presente invención de una manera ventajosa. Con este fin, se puede referir por un lado a las reivindicaciones dependientes, así como a las reivindicaciones subalternas, y por otro lado a la siguiente descripción de una modalidad de la invención con referencia al dibujo. También se describen en mayor detalle, junto con la modalidad preferida de la invención con referencia al dibujo, las mejoras generalmente preferidas y los procesos adicionales de la enseñanza. En el dibujo donde: La Figura 1 es una vista esquemática de un aparato de acuerdo a la invención para el reconocimiento de objetos, el aparato es un dispositivo para detectar los defectos en los machos para el moldeo por inyección; y La Figura 2 es una vista esquemática del modo de operación del aparato de acuerdo a la invención. La modalidad mostrada en la Figura 1 es un aparato para detectar los defectos en los machos para el
y¿^j|^ ?tfi|¿^^SUj^^^ -•' • - - -"*"» moldeo por inyección 1. En la ilustración, dos machos 1 se colocan en una base 2, que puede ser una placa para transportación. El aparato comprende una cámara 3 y dos fuentes de luz 4, que iluminan los machos 1 desde direcciones o ángulos diferentes, para que la cámara 3 no sólo detecte los machos 1 de acuerdo con sus contornos, sino también las sombras producidas por las fuentes de luz 4. Como se muestra en la Figura 2, se usan la cámara 3 y las fuentes de luz 4 para registrar las imágenes del macho 1. En esta conexión, la cámara 3 e igualmente la fuente de luz 4 pueden controlarse por medio de un procesador. Concretamente, en la modalidad ilustrada, se proporciona una PC 5 que recibe las imágenes 7 que son tomadas por la cámara 3. La modalidad mostrada en la Figura 2 adicionalmente incluye un control de proceso por medio de un control del programa almacenado (SPC) 6. El control del programa almacenado (SPC) 6 se comunican con la PC 5, es decir, transmite las señales procesadas y las señales resultantes 8. Además, debe remarcarse que un arreglo más o menos habilitado de la fuente de luz 4 resulta en una sombra correspondiente del objeto o macho 1. La longitud de la sombra proporciona los datos con respecto
nn^m^ ^^¿^¿^^^^^ al eje z. Una región oculta en el objeto puede por o tanto proyectarse exactamente desde la misma, es decir por medio de su sombra. Un examen de esta región es posible, incluso cuando la cámara 3 se coloca en una posición realmente inadecuada relativa a la misma. De acuerdo a la proyección, es también posible ejecutarse desde el ángulo de vista de la cámara 3 en un reconocimiento indirecto de ciertas regiones del objeto, que no son directamente visibles por la cámara 3. En el monitor de la PC 5 es posible realizar diferentes visualizaciones o modos de maneras de visualización. Será posible preparar una pluralidad de planos del usuario. Para tipos de machos diferentes, un cambio de programa automático podría proporcionarse para propósitos de minimizar los tiempos de cambio por lo que se refiere al procesamiento electrónico de datos. Además, es posible que la PC 5 se conecte en línea con una computadora del servicio o la compañía manufacturera del sistema entero. En este respeto, será posible realizar un mantenimiento remoto. Además, es esencial que el procedimiento sistemático previamente descrito del análisis de la imagen proporcione una alta flexibilidad de detección o evaluación. Es posible cualquiera manipulación de
^^fc^ ^J imagen deseada así como una reducción de los datos requeridos . Finalmente, debe remarcarse que el control del programa almacenado (SPC) 6 pueda proporcionar a una PC 5 una señal de activación y las señales que se relacionan a un cambio de programa automático. Desde la PC, el estado o los datos que se relacionan a medir los resultados se proporciona al SPC 6. A esta extensión, será posible utilizar el SPC 6 para los controles de proceso directo dentro del alcance de un proceso de producción principal. Por último, debe remarcarse expresamente que la modalidad anteriormente descrita sólo sirve para describir en mayor detalle la enseñanza reivindicada, no obstante sin limitar a la misma modalidad.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.
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