ES2834375T3

ES2834375T3 - Sistema y método de caracterización de patrones marcados sobre un tejido

Info

Publication number: ES2834375T3
Application number: ES18382293T
Authority: ES
Inventors: Millan Pere Perez; Peiro Salvador Torres; Vizcaino Jorge Perez; Paya Ricardo Mira
Original assignee: Fyla Laser S L; Fyla Laser SL; Jeanologia SL
Current assignee: Fyla Laser S L; Fyla Laser SL; Jeanologia SL
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: EP3561489B1; US11851795B2; US20210238786A1; WO2019207496A1; EP3561489A1

Abstract

Un sistema de caracterización de patrones marcados sobre un tejido, comprendiendo el sistema: una fuente de luz (10), configurada para generar un haz de luz que incida sobre una tejido (1) situado a una distancia determinada, teniendo dicho haz de luz un espectro de banda ancha; una disposición óptica (20), configurada para dirigir dicho haz de luz hacia el tejido (1) y para recopilar un componente de luz dispersada de dicho tejido (1) después de incidir sobre este; una unidad de división de longitud de onda (30), configurada para dividir el componente de luz dispersada recopilado en una pluralidad de bandas espectrales o colores, proporcionar una pluralidad de señales de diferentes longitudes de onda; una unidad de detección de luz (31), configurada para detectar dicha pluralidad de señales de diferentes longitudes de onda y convertirlas en señales de tensión eléctrica; y un dispositivo informático (40) conectado operativamente a dicha unidad de detección de luz (31); caracterizado por que: dicha disposición óptica (20) comprende un espejo parabólico (21) con un orificio y un dispositivo óptico (22) situado entre el espejo parabólico (21) y el tejido (1), permitiendo dicho espejo parabólico (21) el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico (22) a través del orificio, la recopilación y redirección del componente de luz dispersada desde el tejido (1) hacia dicha unidad de detección de luz (31) y la eliminación de la luz que llega por reflejo directo en el tejido (1) través de dicho orificio; estando configurado el dispositivo óptico (22) para cambiar y orientar dinámicamente la dirección del haz de luz hacia el tejido (1), proporcionando el escaneado de un área del tejido (1), línea por línea, y estando configurado además para redirigir el componente de luz dispersada desde el tejido (1) hacia el espejo parabólico (21), redirigiendo, además, este último el componente de luz dispersada hacia la unidad de detección de luz (31); y el dispositivo informático (40) está configurado para caracterizar un patrón marcado sobre el tejido (1) mediante la ejecución de un algoritmo que analiza dichas señales de tensión eléctrica y que computa una medida de calidad de dicho patrón marcado.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de caracterización de patrones marcados sobre un tejido

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a los campos de la caracterización óptica de materiales y de técnicas láser. En particular, la invención se refiere a un sistema y a un método para la caracterización de patrones marcados sobre un tejido, como el vaquero, entre otros tipos de tejidos.

Antecedentes de la invención

El documento US-A1-2010290032 proporciona un método y un sistema para medir/representar y determinar/identificar uno o más objetos de diferentes tipos de plásticos, diferentes tipos de tejidos o prendas, diferentes tipos de vidrio, diferentes tipos de alimentos/comestibles, diferentes tipos de cartón/papel/productos de madera y/o diferentes tipos de metales o materiales similares. El método incluye analizar la luz reflejada, dispersada y/o transmitida del láser a través del material, y determinar el tipo de material a partir de esta.

El documento WO-A1-2018035538 proporciona software y láseres que se utilizan en el acabado de prendas de vestir para producir un patrón de desgaste deseado u otro diseño. Una técnica incluye determinar la respuesta del tejido a un láser, capturar la imagen inicial de un patrón de desgaste en una prenda y procesar la imagen inicial para obtener una imagen de trabajo en escala de grises. La imagen de trabajo se procesa adicionalmente para obtener una imagen de diferencia comparando cada píxel con respecto a una referencia oscura. La imagen de diferencia se convierte en una imagen de valores láser utilizando la respuesta del tejido al láser previamente determinada.

Las patentes anteriores son de la técnica anterior en lo que respecta a la caracterización de materiales (tejidos, entre ellos) a través de medios ópticos. El documento US-A1-2010290032 está limitado por el uso de fuentes monocromáticas que deben sintonizarse o cambiarse para iluminarse en diferentes longitudes de onda. El documento WO-A1-2018035538 está limitado por la falta de un sistema de medición objetivo y por la falta de un método numérico sistemático para la caracterización cuantitativa.

Aparte de eso, el documento US3986778 A proporciona un sistema de espectrofotometría especialmente adaptado para analizar los colores de las telas. Un portamuestras incluye una base que sujeta una muestra textil sobre una superficie de soporte. Montado de forma deslizante en la base hay un deslizador que se puede mover entre dos posiciones. En una posición, una abertura expone el área que debe analizarse. En la otra posición, un conjunto de cabezal de fibra óptica se superpone al área que se debe analizar, incluyendo el conjunto al menos un haz de fibras ópticas para proyectar luz sobre la muestra y al menos otro haz de fibras ópticas para recibir la luz reflejada por la muestra. Hay un conmutador montado en un extremo de la base y se acciona cuando el deslizador está en la otra posición para proporcionar una señal eléctrica que indica que el espectrofotómetro puede obtener o analizar una lectura.

De manera similar, documento Tobin KW et al. "Accommodating múltiple illumination sources in an imaging colorimetry environment', Machine Vision Applications in Industrial Inspection VIII, Proc. SPIE, vol. 3966, 26 de enero del 2000, páginas 194-205, divulga un método para medir la calidad del color en productos textiles mediante el uso de un sistema de cámara de color de tres estímulos. Los resultados de este método mostraron que el enfoque de proyección sobre conjuntos convexos (POCS) para la estimación del color podría aplicarse con alta precisión y reproducibilidad en patrones impresos complejos sobre productos textiles. Los sensores de color basados en imágenes utilizados para la medición en línea no son colorimétricos por naturaleza y requieren una transformación no lineal de los colores de los componentes en función de las propiedades espectrales de la iluminación incidente, el sensor de obtención de imágenes y el color real de la tela.

Por lo tanto, existe la necesidad de disponer de un sistema y método mejorados para la caracterización de patrones marcados en un tejido en función de la iluminación del espectro de banda ancha para poder obtener mediciones cuantitativas de calidad del patrón marcado, por ejemplo, el contraste de claridad entre partes del patrón, el número de rayas observables de un patrón a rayas, la curva de visibilidad de un patrón a rayas, la comparación con un blanco puro, etc.

Descripción de la invención

Para ese fin, la presente invención proporciona según un primer aspecto un sistema para la caracterización de patrones marcados (o generados) sobre un tejido, como se define en la reivindicación 1. El sistema conocido en el campo comprende una fuente de luz configurada para generar un haz de luz, que tiene un espectro de banda ancha (es decir, el haz de luz está compuesto por una gran cantidad de componentes de radiación de diferentes longitudes de onda que son emitidos simultáneamente por la fuente de luz), para incidir sobre un tejido situado a una distancia determinada y una disposición óptica configurada para dirigir dicho haz de luz hacia el tejido y recopilar la luz dispersada de dicho tejido después de incidir sobre este.

El sistema propuesto también comprende una unidad de división de longitud de onda, una unidad de detección de luz y un dispositivo informático (por ejemplo, un servidor, un PC, un ordenador portátil, una tableta, etc.) conectados operativamente a la unidad de detección de luz. La unidad de división de longitud de onda está configurada para dividir el componente de luz dispersada en una pluralidad de bandas espectrales o colores, proporcionando una pluralidad de señales de diferentes longitudes de onda. La unidad de detección de luz está configurada para detectar la pluralidad comentada de señales de diferentes longitudes de onda y para convertirlas en señales de tensión eléctrica.

La disposición óptica del sistema propuesto comprende un espejo parabólico con un agujero y un dispositivo óptico (por ejemplo, un espejo galvanométrico XY o un espejo giratorio poligonal con ángulos iguales o diferentes entre sus caras y el plano giratorio) situado entre el espejo parabólico y el tejido. El espejo parabólico está configurado para permitir el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico a través del orificio, la recopilación y redirección del componente de luz dispersada del tejido hacia dicha unidad de detección de luz y la eliminación de la luz que llega por reflejo directo en el tejido través de dicho orificio.

De manera similar, en el sistema propuesto, el dispositivo óptico está configurado para cambiar y orientar dinámicamente la dirección del haz de luz hacia el tejido, escaneando un área del tejido, línea por línea, y está configurado además para redirigir el componente de luz dispersada desde el tejido hacia el espejo parabólico, redirigiendo además este último el componente de luz dispersada hacia la unidad de detección de luz. Además, el dispositivo informático está configurado para caracterizar un patrón marcado sobre el tejido mediante la ejecución de un algoritmo que analiza las señales de tensión eléctrica y que computa la medida de calidad del patrón marcado.

Preferentemente, el tejido es vaquero, que incluye tejido vaquero negro y de color, por ejemplo, unos tejanos, una camisa, pantalones cortos, una chaqueta, un chaleco o una falda. No obstante, el sistema también se puede utilizar para caracterizar otros tejidos como tejidos de punto índigo, de punto, brocado, batista, tapiz, cachemira, cambray, chenilla, chifón, pana, lona de algodón/loneta, crepé de satén, crepé de China, crochet, damasco, piel, piel sintética, fieltro, franela, vellón, gabardina, gasa, gazar, georgette, guingán, grosgrain, espina de pez, pata de gallo, jersey, jacquard, encaje, lamé, cuero, lino, madrás, microfibra, muselina de mohair, neopreno, nailon, malla, organdí, organza, ottoman, oxford, cachemir, percal, piqué, plissé, forro polar, popelín, quilting, punto de canalé, ripstop, satén, mil rayas, shantung, sharkskin, seda, ante, tafetán, tartán, toile, punto de urdimbre, tweed, sarga, velour/terciopelo, poliéster recubierto de vinilo, Viyella o voile.

El patrón se puede marcar mediante radiación láser, mediante una técnica o producto de abrasión, por medios químicos, o como consecuencia de proceso de envejecimiento o desgaste o mediante cualquier método de acabado de tejidos.

En una realización, la unidad de detección de luz comprende una serie de detectores ópticos. Según el sistema propuesto, cada detector óptico puede estar especializado en detectar una de dicha pluralidad de señales o un grupo de detectores ópticos puede estar especializado en detectar una de dicha pluralidad de señales. De manera similar, los detectores ópticos están configurados para convertir la señal óptica en una señal de tensión eléctrica, que es la señal que es analizada por el algoritmo, y el dispositivo informático incluye un dispositivo electrónico, como un osciloscopio, configurado para registrar la señal de tensión eléctrica.

Los detectores ópticos pueden ser fotodiodos semiconductores, fotodiodos de avalancha, sensores de termopila, sensores piroeléctricos, fotoconductores, detectores amplificados equilibrados, fotomultiplicadores y detectores de cascada cuántica, entre otros. De manera más particular, los detectores ópticos pueden ser fotodiodos semiconductores o fotodiodos de avalancha de silicio para un rango visible y de infrarrojo cercano de 200-1100 nm, arseniuro de indio y galio y/o germanio para rango infrarrojo de onda corta y cercana de 800-2600 nm, telururo de mercurio y cadmio para rango de infrarrojo medio de 2600-5500 nm, o antimoniuro de indio para rango de infrarrojo medio de 5400-7300 nm.

En una realización, la unidad de división de longitud de onda y la unidad de detección de luz están configuradas para combinarse y formar un espectrómetro.

La unidad de división de longitud de onda puede comprender cualquiera de un prisma, un espejo dicroico, un grisma, una rejilla de difracción transmisiva, una rejilla de difracción reflectante, un filtro interferométrico que depende de la longitud de onda que incluye un paso bajo, un paso alto, un paso banda o una muesca, un filtro interferométrico linealmente variable o un filtro de absorción, o combinaciones de estos, entre otros.

La fuente de luz puede incluir cualquiera de entre: una fuente de luz de supercontinuo que comprende un rango de longitud de onda de emisión de banda ancha de entre 450 y 2400 nm; una fuente de supercontinuo visible mejorada que comprende al menos todo el rango visible de 400 nm a 750 nm; o un supercontinuo a base de fibras ópticas hechas de materiales de vidrio blando, incluidos los vidrios calcogenuros de elementos como el azufre, selenio, telurio o vidrios de fluoruro, incluido el vidrio de fluoruro ZBLAN, que proporcionan rangos de emisión de 2 pm a 15 pm.

En una realización, la pluralidad de bandas espectrales o colores comprende tres colores diferentes (rojo, verde y azul, o RGB). Como alternativa, las bandas espectrales comprenden una sola señal que comprende toda la banda VIS o toda la banda NIR o toda la banda SWIR o toda la banda MID-IR.

Preferentemente, el espejo parabólico es cóncavo y tiene una longitud focal de aproximadamente 101 milímetros con una configuración a 90°.

La presente invención también proporciona, según un segundo aspecto, un método para la caracterización de patrones marcados sobre un tejido, como se define en la reivindicación 6, comprendiendo el método:

- generar un haz de luz que incida sobre un tejido (por ejemplo, vaquero, entre otros) situado a una distancia determinada por una fuente de luz que tiene un espectro de banda ancha (por ejemplo, una fuente de luz de supercontinuo);

- dirigir el haz de luz hacia el tejido mediante una disposición óptica que comprende un espejo parabólico con un orificio y un dispositivo óptico situado entre el espejo parabólico y el tejido, recopilando la disposición óptica, además, la luz dispersada del tejido después de incidir sobre este;

- cambiar y orientar dinámicamente, mediante el dispositivo óptico, una dirección del haz de luz hacia el tejido escaneando un área del tejido, línea por línea;

- redireccionar un componente de luz dispersada del tejido hacia el espejo parabólico, redirigiendo este último, además, el componente de luz dispersada hacia una unidad de división de longitud de onda;

- dividir, mediante la unidad de división de longitud de onda, el componente de luz dispersada en una pluralidad de bandas espectrales o colores, proporcionando una pluralidad de señales de diferente longitud de onda;

- detectar, mediante la unidad de detección de luz, la pluralidad de señales de diferente longitud de onda y convertirlas en señales de tensión eléctrica; y

- caracterizar, mediante un dispositivo informático conectado operativamente a la unidad de detección de luz, un patrón marcado sobre el tejido implementando un algoritmo que analiza las señales de tensión eléctrica y que computa al menos una medida de calidad del patrón marcado.

En el método propuesto, el espejo parabólico permite el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico a través del orificio, la recopilación y redirección del componente de luz dispersada desde el tejido hacia una unidad de detección de luz, y la eliminación de la luz procedente del reflejo directo en el tejido a través de dicho orificio.

Además, el escaneado del área del tejido se puede realizar mientras el tejido y/o el dispositivo óptico está(n) en movimiento.

Según una realización, el análisis incluye una corrección, realizada por una medición autoreferenciada, de las desviaciones de los valores de tensión medidos de la señal de tensión eléctrica debido a una posición angular del tejido. En particular, la medición autoreferenciada se basa en el cálculo de un contraste entre los valores de tensión medidos de los puntos marcados del tejido y los valores de tensión medidos de los puntos sin marcar del tejido (es decir, el tejido en bruto).

Según una realización, el patrón marcado comprende un patrón a rayas. En este caso, el contraste entre los valores de tensión medidos del patrón a rayas se determina mediante un parámetro de visibilidad, es decir, una relación matemática fraccionaria entre los valores de tensión medidos de los puntos marcados del tejido y los valores de tensión medidos de los puntos del tejido en bruto (es decir, sin marcar).

En un primer ejemplo, el parámetro de visibilidad v Se define como v=(VB)/(V+B), donde V y B son magnitudes de tensión eléctrica que se refieren a las rayas marcadas y en bruto, respectivamente. En un segundo ejemplo, el parámetro de visibilidad se define como el contraste de Weber p calculado como p=(VB)/B.

Según una realización, el algoritmo realiza un análisis de frecuencia de Fourier de los valores de tensión medidos para identificar y eliminar posibles componentes de solapamiento en el patrón marcado.

Preferentemente, el patrón está marcado por radiación láser. Según una realización, el algoritmo calcula una curva de visibilidad del patrón marcado, es decir, un valor del parámetro de visibilidad del patrón marcado en función del tiempo de exposición del láser de marcado sobre el tejido, o en función de la intensidad óptica del láser de marcado sobre el tejido, o en función de la velocidad de escaneado del marcado láser sobre el tejido.

La curva de visibilidad se puede calcular a partir de un patrón marcado a rayas que incluye un número determinado de rayas, donde cada raya está marcada con un tiempo de exposición diferente aumentando el tiempo de exposición en etapas regulares desde un tiempo mínimo a un tiempo máximo.

Se pueden obtener diferentes cálculos a partir de la curva de visibilidad calculada. Por ejemplo, el algoritmo puede determinar una serie de rayas visibles para el ojo humano y un valor umbral de visibilidad por debajo del cual las rayas se consideran no visibles para el ojo humano. Además, el algoritmo puede determinar una curva de visibilidad ideal que los parámetros de marcado láser de tiempo de exposición e intensidad deben proporcionar para un tejido determinado. De manera similar, el algoritmo puede determinar la calidad de blanco del patrón marcado, que se obtiene por comparación con los valores de tensión medidos obtenidos a partir de un tejido de referencia seleccionado como tejido blanco puro. Así mismo, el algoritmo puede determinar una ecuación de ecualización del tiempo de exposición, o de la intensidad o de la velocidad de escaneado del láser de marcado, de modo que el patrón marcado coincida con una forma predefinida. Incluso, el algoritmo puede optimizar el tiempo de exposición al láser de marcado para que coincida con una forma predefinida.

Según una realización, el algoritmo proporciona un mapa espacial bidimensional de tensiones, donde cada posición en dicho mapa corresponde a una posición de iluminación en el tejido y la magnitud de la tensión en cada posición del mapa corresponde a una intensidad óptica dispersada detectada desde dicho punto de iluminación correspondiente del tejido, de manera que el mapa espacial bidimensional de tensiones proporcione una imagen del patrón marcado.

El mapa espacial bidimensional de tensiones obtenido a partir de un patrón arbitrario marcado sobre el tejido, preferentemente por desgaste o envejecimiento natural, también se puede utilizar para reproducir dicho patrón arbitrario en otro tejido, preferentemente mediante marcado láser.

Según otra realización más, el algoritmo proporciona una fórmula con factores de ponderación arbitrarios para computar un parámetro de calidad mediante el análisis de tres niveles de tensión obtenidos respectivamente a partir de una muestra de tejido marcado del tejido, a partir de una muestra de tejido en bruto del tejido y de un tejido blanco puro de referencia.

La presente divulgación también incluye programas de software para realizar las etapas de realización del método y las operaciones resumidas anteriormente y divulgadas en detalle a continuación. De manera más particular, un producto de programa informático es una realización que tiene un medio legible por ordenador que incluye instrucciones de programa informático codificadas en el mismo, que cuando se ejecuta en al menos un procesador de un sistema informático, hace que el procesador realice las operaciones indicadas en el presente documento como realizaciones de la invención.

La figura 7 muestra las rayas no visibles para el ojo humano calculadas a partir de la curva de visibilidad de la figura 6.

La figura 8 ilustra la curva de visibilidad de la figura 6 en comparación con una curva de visibilidad ideal (línea continua) para la que la dependencia de la visibilidad en función del nivel de gris (GL) es lineal.

La figura 9 muestra un diagrama de representación del estudio de 3 niveles para calcular la calidad del tejido.

La figura 10 es la curva de visibilidad de un tejido marcado usando la definición de Período de ecuación [7].

La figura 11 es la curva de visibilidad del mismo tejido de la figura 10 después de igualar el parámetro pxt para obtener una forma lineal para la curva de visibilidad.

La figura 12 ilustra gráficamente un ejemplo de las curvas de visibilidad obtenidas al marcar un tejido con un láser de CO²operando con diferentes potencias de salida promedio en las mismas condiciones de tiempo de exposición.

La figura 13 muestra un ejemplo del mapa de tensión en 2D obtenido a partir de un patrón arbitrario marcado (o generado) sobre un tejido.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La figura 1 muestra una realización preferida del sistema propuesto para la caracterización de patrones marcados sobre un tejido. Como se muestra en la figura, el sistema propuesto incluye una fuente de luz 10, configurada para generar un haz de luz con un espectro de banda ancha para incidir sobre un tejido 1, preferentemente vaquero, situado a una distancia determinada; una disposición óptica 20, configurada para dirigir el haz de luz hacia el tejido 1 y para recopilar la luz dispersada del tejido 1 después de incidir sobre este; una unidad de división de longitud de onda 30; una unidad de detección de luz 31 y un dispositivo informático 40 con uno o más procesadores y al menos una memoria, conectada operativamente a la unidad de detección de luz 31.

Con el sistema propuesto, se tardan, en general, 10 segundos en obtener una medición y analizarla posteriormente. Este tiempo puede ser tan breve como de 2 o 3 segundos.

Aunque el tejido 1 es preferentemente vaquero, con el sistema y método propuestos también se pueden caracterizar otros patrones generados/marcados en otros tipos de tejidos, por ejemplo, tejidos índigo, de punto, brocado, batista, tapiz, cachemira, cambray, chenilla, chifón, pana, lona de algodón/loneta, crepé de satén, crepé de China, crochet, damasco, piel, piel sintética, fieltro, franela, vellón, gabardina, gasa, gazar, georgette, guingán, grosgrain, espina de pez, pata de gallo, jersey, jacquard, encaje, lamé, cuero, lino, madrás, microfibra, muselina de mohair, neopreno, nailon, malla, organdí, organza, ottoman, oxford, cachemir, percal, piqué, plissé, forro polar, popelín, quilting, punto de canalé, ripstop, satén, mil rayas, shantung, sharkskin, seda, ante, tafetán, tartán, toile, punto de urdimbre, tweed, sarga, velour/terciopelo, poliéster recubierto de vinilo, Viyella o voile.

Además, el patrón está preferentemente marcado por radiación láser, por ejemplo, con el uso de un láser de CO². Cabe señalar que también se pueden utilizar otro tipo de láseres, por ejemplo, otros láseres de gas (como los láseres de ion argón), láseres de estado sólido (como los láseres Nd:YAG o Ti:zafiro), láseres de diodo semiconductor (como láseres de diodo GaAs o AIGaAs); o láseres de fibra (como láseres de fibra Yb, Er/Yb, Er o Tm). Como alternativa, el patrón se puede marcar mediante una técnica o producto de abrasión, mediante medios químicos, como consecuencia de un proceso de envejecimiento o desgaste, o se puede marcar mediante cualquier método de acabado de tejidos.

La fuente de luz 10 puede ser cualquiera de una fuente de luz de supercontinuo que tenga un rango de longitud de onda de emisión de banda ancha de entre 450 y 2400 nm, una fuente de supercontinuo visible mejorada que comprenda al menos todo el rango visible de 400 nm a 750 nm, o un supercontinuo a base de fibras ópticas hechas de materiales de vidrio blando, incluidos los vidrios calcogenuros de elementos como el azufre, selenio, telurio o vidrios de fluoruro, incluido el vidrio de fluoruro ZBLAN, que proporcionan rangos de emisión de 2 pm a 15 pm.

La unidad de división de longitud de onda 30 puede ser un prisma, un espejo dicroico; un grisma; una rejilla de difracción transmisiva; una rejilla de difracción reflectante; un filtro interferométrico que depende de la longitud de onda que incluye un paso bajo, un paso alto, un paso banda o una muesca; un filtro interferométrico linealmente variable; o un filtro de absorción, o combinaciones de estos.

Según la realización preferida, la disposición óptica 20 comprende un espejo parabólico 21 con un orificio y un dispositivo óptico 22, como un espejo galvanométrico XY o un espejo giratorio poligonal con ángulos iguales o diferentes entre sus caras y el plano giratorio, situado entre el espejo parabólico y el tejido. El espejo parabólico está configurado para permitir el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico a través del orificio, la recopilación y redirección del componente de luz dispersada del tejido hacia dicha unidad de detección de luz y la eliminación de la luz que llega por reflejo directo en el tejido través de dicho orificio. Preferentemente, el espejo parabólico 21 es cóncavo y tiene una longitud focal de aproximadamente 101 milímetros con una configuración a 90°.

El dispositivo óptico 22 está configurado para cambiar y orientar dinámicamente la dirección del haz de luz hacia el tejido 1, proporcionando el escaneado de un área del tejido 1, línea por línea, y para redirigir el componente de luz dispersada desde el tejido 1 hacia el espejo parabólico 21, redirigiendo este último, además, el componente de luz dispersada hacia la unidad de detección de luz 31. El componente de luz dispersada está dividido por la unidad de división de longitud de onda 30 en varias bandas espectrales o colores, proporcionando una serie de señales de diferentes longitudes de onda.

El dispositivo informático 40 está configurado para caracterizar el patrón, o patrones, marcado(s) (o generado(s)) sobre el tejido 1 mediante la ejecución de un algoritmo que analiza una o más de dichas señales y que computa una o más medidas de calidad del patrón marcado, por ejemplo, el contraste de claridad entre partes del patrón, el número de rayas observables de un patrón a rayas, la curva de visibilidad de un patrón a rayas, la comparación con un blanco puro, etc.

Según la realización preferida, la unidad de detección de luz incluye una serie de detectores ópticos, como fotodiodos semiconductores, fotodiodos de avalancha, sensores de termopila, sensores piroeléctricos, fotoconductores, detectores amplificados equilibrados, fotomultiplicadores y detectores de cascada cuántica, entre otros. De manera más particular, los detectores ópticos pueden ser fotodiodos semiconductores o fotodiodos de avalancha de silicio para un rango visible y de infrarrojo cercano de 200-1100 nm, arseniuro de indio y galio y/o germanio para rango infrarrojo de onda corta y cercana de 800-2600 nm, telururo de mercurio y cadmio para el rango de infrarrojo medio de 2600 a 5500 nm, o antimonuro de indio para el rango de infrarrojo medio de 5400 a 7300 nm, entre otros.

Cada detector óptico puede estar especializado en detectar una de dicha serie de señales. Como alternativa, un grupo de detectores ópticos de la serie de detectores ópticos está especializado en detectar una de dicha serie de señales. Además, los detectores ópticos están configurados para convertir la señal óptica en una señal de tensión eléctrica, es decir, la señal que analiza el algoritmo.

El dispositivo informático 40 incluye preferentemente un osciloscopio (no se ilustra en la figura) para registrar la señal de tensión eléctrica en función del tiempo. Cabe señalar que se pueden utilizar otros tipos de dispositivos electrónicos, en vez de un osciloscopio, para registrar la señal de tensión eléctrica.

Según una realización preferida de la presente invención, tomar una medición del patrón marcado sobre el tejido 1 significa mover el haz de luz de una fuente de supercontinuo 10 a lo largo de la superficie del tejido 1 utilizando el dispositivo óptico 22 colocado a una cierta distancia del tejido 1. Un usuario define el área de escaneado, el número de líneas por escaneado y los puntos de muestra por línea. Una vez que se realiza el escaneado, los datos se guardan en el dispositivo informático 40, por ejemplo, como archivos .csv. Estos archivos contienen una primera fila de datos correspondiente al tiempo de muestreo utilizado en el osciloscopio. Esta fila se almacena como un vector de tiempo. El resto de la matriz (trazado de la muestra) corresponde a la señal de tensión eléctrica medida del tejido 1. Dependiendo del objetivo final de la medición, el trazado de la muestra se promedia a un solo vector (cuando se requiere un promedio de la muestra) o se mantiene como una matriz para analizar la información que depende del espacio.

Independientemente del objetivo de la medición/caracterización, hay un aspecto importante que hay que tener en cuenta para analizar correctamente los datos de la señal. La distancia entre el tejido 1 y el dispositivo óptico 22 es fija y, por tanto, la luz retrodispersada procedente de diferentes puntos del tejido 1 estará a diferentes distancias del dispositivo óptico 22. Como se muestra en la figura 2, las distancias entre los puntos MN y MP son diferentes, lo que deriva diferencias de intensidad en el detector o detectores ópticos 31 cuando las señales de luz retrodispersada de los puntos M y P son las mismas. Como la esencia del sistema consiste en medir las variaciones de señal entre las partes del tejido 1 que se han marcado de manera diferente, se realiza una calibración que implementa una corrección que depende del ángulo. Una solución general consiste en realizar dos mediciones diferentes. La calibración se realiza utilizando el mismo tejido en bruto, es decir, sin estar marcado. Mediante comparación, se corrige el ángulo de la señal recopilada a partir del tejido marcado. No obstante, esta solución puede tener algunos inconvenientes. En primer lugar, la calibración en dos etapas incrementa la cantidad de tiempo por medición. En segundo lugar, puede verse afectada por diferencias locales entre la calibración y los tejidos marcados, como las arrugas. Y, en tercer lugar, podría no ser posible el acceso a un segundo tejido en bruto.

Se implementa una solución distinta para hacer que la medición sea autoreferenciada. Preferentemente, se codifica (marca) un patrón a rayas sobre el tejido 1, en este caso en particular, con un láser de CO²(no limitativo, ya que como se ha indicado con anterioridad, el patrón puede haber sido marcado/generado por otras técnicas o con otros tipos de láseres), alternando rayas grises y en bruto. El tamaño de las rayas es lo suficientemente pequeño como para hacer la siguiente aproximación: la variación de claridad en una distancia de período muestra un comportamiento lineal. Este concepto se explica gráficamente en la figura 3. Las líneas continuas y discontinuas representan las señales habituales de tensión eléctrica extraídas del tejido 1. La señal extraída mediante el sistema propuesto disminuye en los lados del tejido 1 debido a la configuración geométrica explicada anteriormente. Las rayas marcadas producen una señal de tensión eléctrica más alta que las partes en bruto del tejido 1 que no han sido marcadas (consideradas también como fondo). Por lo tanto, la línea discontinua superior corresponde a la curva de tensión eléctrica medida si todo el patrón se marcara de manera homogénea. Por otro lado, la línea discontinua inferior simula la tensión eléctrica medida cuando se mantiene todo el tejido 1 en bruto. Cuando el tejido 1 está marcado con un patrón a rayas, se obtiene una línea continua como trazado de la tensión eléctrica. Así, se muestra claramente la necesidad de calibración: las partes de tejido con las mismas propiedades dan diferentes valores de tensión eléctrica. Para medir la visibilidad de cada raya, el área marcada se escanea creando una línea oscilante de izquierda a derecha que se mueve de arriba a abajo del tejido 1. A continuación, se promedia la señal para obtener un solo vector de datos similar a la línea continua de la figura 3.

La señal de tensión eléctrica se trata para medir la visibilidad (contraste) de cada raya. En una realización, el análisis se realiza siguiendo la definición de visibilidad v utilizada en esquemas ópticos interferométricos. Esta se define como:

v=- ^{V —B}

_V - ₊ -- _B [1

donde V y B son magnitudes de tensión eléctrica que se refieren a las rayas marcadas y en bruto, respectivamente. Siguiendo la leyenda mostrada en la figura 3, la visibilidad de la raya número 2 es:

v# ^{- V 4 - B 3}

²- V 4 S 3 [2]

donde

Como se muestra en la ecuación anterior, el valor de tensión eléctrica B³se calcula considerando una variación de tensión eléctrica lineal entre Bi y B².

De la misma manera, pueden hacerse diferentes definiciones del contraste entre las partes marcadas y en bruto del tejido 1. Este es el caso del llamado contraste de Weber, calculado como:

En este punto, se debe hacer un esfuerzo computacional para detectar las rayas de forma automática independientemente del tejido 1, el marcado láser realizado o el número de rayas. Para distinguir rayas en bruto y marcadas, el algoritmo detecta puntos de cambio, como transiciones abruptas en la media o la varianza, correspondiente a la interfaz entre una raya en bruto y una raya marcada. Para encontrar un punto de cambio de señal, la función matemática emplea un método paramétrico global. La función sigue las siguientes etapas:

- Elige un punto y divide la señal en dos secciones.

- Computa una estimación empírica de la propiedad estadística deseada para cada sección.

- En cada punto dentro de una sección, mide cuánto se desvía la propiedad de la estimación empírica. Añade las desviaciones de todos los puntos.

- Añade las desviaciones sección a sección para encontrar el error residual total.

- Modifica la ubicación del punto de división hasta que el error residual total alcanza un mínimo.

El algoritmo se puede personalizar para descartar transiciones abruptas que puedan atribuirse a variaciones locales en el tejido 1, de modo que solo detecte puntos de cambio en aquellas posiciones donde se hayan codificado las rayas.

Una vez que se detectan los puntos de cambio, el algoritmo calcula la señal correspondiente a cada raya. Este valor corresponde a un promedio de todas las señales integradas durante el escaneado de cada área de raya. El cálculo da como resultado un conjunto de datos 3*N (correspondiente a las rayas en bruto y marcadas, y su posición sobre el tejido 1), siendo N el número de rayas codificadas.

Por otro lado, es posible que el usuario no necesite medir la visibilidad de diferentes rayas marcadas, pero está interesado en extraer la información espacial del tejido 1. En este caso, el trazado de la muestra no se promedia y se realiza un gráfico de la matriz bidimensional, lo que da como resultado una imagen basada en láser punto a punto del tejido 1. Este concepto se explica más adelante ('MAPA 2D del tejido').

En este punto, y para los datos en bruto y promediados, se puede realizar un análisis de frecuencia de Fourier para estudiar los patrones de frecuencia presentados en el tejido 1, así como para identificar posibles patrones de solapamiento derivados de la naturaleza pulsada de la fuente de luz de supercontinuo 10, en combinación con la frecuencia de corte del fotodetector o fotodetectores y el tiempo de muestreo en el osciloscopio.

Cuando el patrón marcado contiene una estructura periódica, el análisis de frecuencia de Fourier muestra este comportamiento a una frecuencia específica dependiendo de la velocidad de escaneado vel sobre el tejido 1 y la naturaleza de la estructura periódica (su período espacial d, véase la figura 3).

Por lo tanto, los detalles del tejido 1 aparecerán con una frecuencia fd calculado como:

donde t es el tiempo transcurrido para que el punto láser recorra una distancia d.

Cuando se realiza el análisis de Fourier, aparece un componente de frecuencia en la frecuencia de repetición de pulso específica de la fuente de supercontinuo fsc. La naturaleza pulsada de la fuente de supercontinuo 10 puede complicar el análisis matemático adicional de la señal y es conveniente eliminarla. Obsérvese que no es necesario para fuentes de luz de onda continua (CW). Si el muestreo de frecuencia f^s establecido en el osciloscopio es menor que fsc, el pico de frecuencia no aparecerá en la frecuencia fsc, sino a una frecuencia diferente (f^aiias) definido por el teorema de Nyquist debido a un efecto conocido como solapamiento (aliasing). Teniendo en cuenta una aproximación de frecuencia sinusoide y sustituyendo las frecuencias negativas por sus representaciones de frecuencia positivas equivalentes, todos los alias de frecuencias se pueden expresar como F^aiias (N)=\F^scrNf^s\ para cualquier número entero N. El efecto de la frecuencia de solapamiento es similar al de la frecuencia de repetición de pulso de supercontinuo, mostrando frecuencias que no son inherentes al tejido analizado 1 y dificultando el análisis de datos posterior.

Para estos casos se implementa un filtro de paso bajo digital. La frecuencia de corte F^corte del filtro debe estar por encima de la frecuencia espacial más alta presentada sobre el tejido 1 y por debajo de la frecuencia de repetición de pulsos de la fuente de supercontinuo 10 o de la frecuencia mínima de solapamiento. Por lo tanto, F^d<F^corte<f^{s a a iia s}. Se trata de una solución de posprocesamiento basada en el filtrado digital de la señal (software). Una solución alternativa consiste en diseñar un sensor de tensión que implemente un filtro analógico en la señal (hardware). Ambas soluciones se han implementado con éxito, filtrando la señal medida y manteniendo solo la información que sea útil.

Análisis de los datos

En una realización, para los cálculos, se codifica un patrón de rayas grises de 0 a 255 (valores de números enteros) en el tejido 1 mediante el láser de CO². Cada nivel de gris se refiere a un tiempo de marcado diferente, siendo 0 el tiempo de marcado más alto y 255 el más bajo. El patrón a rayas comienza en el nivel cero y termina en el nivel 250, con una etapa de 10 niveles de gris, lo que produce 26 rayas.

En la figura 5, se muestra un patrón a rayas habitual. La raya más clara se coloca a la izquierda y el nivel de claridad de las rayas disminuye a medida que se aproxima la última raya (correspondiente al nivel de gris 250). En general, la variación de claridad con el nivel de gris no es lineal y puede deteriorarse antes de 250 a un nivel que no es visible para el ojo humano.

Curva de visibilidad

En una realización, se calcula un valor de visibilidad para cada raya marcada de según la ecuación [1], con un total de 26 valores. Se le da al usuario un gráfico de la visibilidad frente al nivel de gris. Los 26 puntos se incluyen en un polinomio de alto grado para ajustar la respuesta del tejido al marcado láser para todos los niveles de gris, dando como resultado un vector final de 256 valores. En la figura 6 se traza la curva de visibilidad, donde se muestra normalizada a 1.

Curva de visibilidad de Weber

En una realización, se calcula un valor de visibilidad de Weber para cada raya marcada según la ecuación [4], con un total de 26 valores. Se le da al usuario un gráfico de la visibilidad frente al nivel de gris. Como en el caso anterior, los 26 puntos se incluyen en un polinomio de alto grado para ajustar la respuesta del tejido al marcado láser para todos los niveles de gris, dando como resultado un vector final de 256 valores.

Número de rayas visibles

En función de los resultados obtenidos para la curva de visibilidad definida en la ecuación [1], se puede calcular el número de rayas visibles para el ojo humano. A partir del estudio de grandes cantidades de tejidos marcados, se estiman uno o más valores de umbral de visibilidad ( ^{V th}). Las rayas con valores de visibilidad por debajo de ^Vth se distinguen como no visibles.

Inclinación ideal

Las curvas de visibilidad obtenidas a partir de la ecuación [1] o la ecuación [4] son diferentes para cada tejido 1. La dependencia ideal entre las curvas de visibilidad y el nivel de gris sería lineal, oscilando de 0 a 255. No obstante, en muchas ocasiones, el último nivel de gris visible corresponde a un valor bastante inferior a 255. Por lo tanto, se hacen dos comparaciones. La primera compara la curva obtenida con una distribución lineal de 0 a 255. La segunda compara la curva obtenida con una distribución lineal de 0 al nivel de gris correspondiente a ^Vth. Los criterios para caracterizar la forma de la curva de visibilidad engloban diferentes aproximaciones como: la suma de los errores cuadrados (SSE), el cuadrado R, el cuadrado R ajustado, el error cuadrático medio (RMSE), la derivada de la función elegida utilizada para relacionar la visibilidad y el GL, la prueba de chi-cuadrado, la prueba de Kolmogorov-Smirnov, el criterio de Cramer-von Mises, la prueba de Anderson-Darling, la prueba de Shapiro-Wilk, el criterio de información de Akaike, la prueba de Hosmer-Lemeshow, la prueba de Kuiper o la discrepancia de Stein kernelizada.

Aunque a menudo se exige un comportamiento lineal, el usuario puede evaluar la similitud de la curva de visibilidad con cualquier otra distribución simplemente redefiniendo el comportamiento ideal.

Calidad de blanco

Las curvas de visibilidad dan información sobre el contraste del patrón marcado con el tejido en bruto. No obstante, las rayas con el mismo nivel de claridad ( ^V en ecuación [1]) pueden dar como resultado valores de visibilidad bastante diferentes porque están marcadas en diferentes tejidos (que tienen diferentes valores de B). Para tener una estimación absoluta del nivel de claridad de cada raya, se comparan con un tejido blanco ideal utilizado para la calibración. La medida se llama calidad del blanco (WQ) y se puede calcular de la siguiente manera:

WQ=¿ , [6]

donde ^VW representa el valor de tensión del tejido blanco utilizado para la calibración. Como se muestra en la figura 3, es crucial hacer coincidir la posición angular de cada raya con la misma posición angular del tejido blanco de calibración. Por lo tanto, el valor ^{V w} no es constante; depende del ángulo y se puede calcular para cada raya.

Medición de la curva descendente para tejido en bruto

El sistema propuesto también se puede utilizar para estudiar las propiedades de dispersión de los tejidos en bruto. Los datos tomados a partir del escaneado se promedian en un vector y se comparan las curvas. Las diferencias en la curvatura de la señal proporcionan información sobre las propiedades ópticas del tejido 1, que se puede relacionar en última instancia con cada composición.

Clasificación de tejidos

Los resultados obtenidos previamente en una realización se ponderan para determinar la respuesta de cada tejido al marcado con láser. No todos los tejidos tienen la misma respuesta al marcado con láser y es importante clasificarlos en función de su idoneidad para obtener diseños que se puedan marcar. Hay varios parámetros que es importante tener en cuenta.

El primero es la visibilidad como se define en la ecuación [1]. La industria busca patrones con altos contrastes, así que cuanto mayor sea la v, mejor se considerará el tejido.

El segundo es la WQ definida en la ecuación [6]. Independientemente del contraste, en la industria la tensión eléctrica máxima absoluta medida para un tejido específico y su comparación con un tejido blanco puro es fiable. Aquellos tejidos que permiten alcanzar valores altos de WQ son mejor considerados para diseños de marcado láser en comparación con aquellos que dan valores bajos de WQ.

El tercero está relacionado con la forma de la curva de visibilidad. En general, el usuario prefiere una inclinación constante de la curva, de modo que el diseño final presente una dependencia lineal con el ^{G l ,}que es el parámetro utilizado por los diseñadores para crear el patrón. También se pueden desear otras dependencias entre la visibilidad y el GL. Un parámetro adicional a tener en cuenta al estimar la calidad de un tejido específico para fines de marcado láser es cómo cae la curva de visibilidad, en comparación con el criterio previamente definido por el usuario.

La visibilidad v, la WQ y el estudio de la curva de visibilidad es suficiente, en muchos casos, para determinar la calidad del tejido 1. No obstante, la visibilidad v y la WQ tienden a malinterpretar los tejidos en bruto que son muy oscuros o muy claros. Estas propiedades de los tejidos en bruto están relacionadas con la tensión eléctrica B de las ecuaciones [1] y [4], siendo baja en tejidos oscuros y alta en tejidos claros. La mala interpretación se debe principalmente a la visibilidad v, que es extremadamente alta en tejidos oscuros y extremadamente baja en tejidos claros. Los tejidos oscuros y claros se comportan de manera diferente y la industria da por sentado este hecho. Por lo tanto, es importante tener en cuenta también otro parámetro para determinar la calidad del tejido 1 con el fin de evitar la penalización de los tejidos claros y la sobreestimación de los oscuros. Este valor se explica en la figura 9, donde se propone un estudio de 3 niveles.

Los valores V1, V2 y V3 corresponden, respectivamente, a la señal de tensión eléctrica extraída del tejido blanco puro utilizado para la calibración, a partir de una muestra del patrón marcado sobre el tejido 1 y de una muestra del tejido en bruto (fondo).

De esta manera, la visibilidad v sería igual a (V2-V3)/(V2+V3) y la WQ igual a V2/V3. No obstante, tal y como se ha mencionado previamente, estos valores no tienen en cuenta directamente si el V3 es bajo o alto, dicho de otra forma, cómo de oscuro o claro es el tejido 1 antes de ser marcado. Para hacerlo, se tienen en cuenta dos parámetros adicionales:

• La tensión eléctrica V3.

• El porcentaje de señal que aumenta con respecto al rango dinámico disponible: (V2-V3)/(V1-V3). Este parámetro se denomina contraste de rango dinámico (DRC).

Con todos estos parámetros, se puede calcular una puntuación teórica general para cada tejido mediante la función definida a continuación:

Puntuación=f(v, WQ, DRC, V3)

donde los parámetros v, WQ, DRC y V3 en la función Puntuación se ponderan arbitrariamente según los requisitos del diseñador.

Ecualizador

En una realización, el patrón marcado está configurado por una imagen de nivel de gris de 0 a 255 (GL). El nivel 0 corresponde al GL más claro marcado sobre el tejido 1, mientras que 255 corresponde al más oscuro. Esta escala de grises se convierte en un valor de tiempo de píxel (pxt). El pxt hace referencia al tiempo que la fuente de luz 10 pasa en cada área de píxeles en la que se divide el tejido 1, y normalmente se mide en microsegundos (ps). Por lo tanto, la escala de grises de 0 a 255 se convierte en una magnitud temporal. Ambas escalas se relacionan mediante la siguiente fórmula:

Período=pxt^in¡ *(1-^|), [7]

donde "Período" es una matriz de 256 valores correspondientes al tiempo de marcado de cada nivel de gris GL. El valor pxt^¡n¡ lo define el usuario y se refiere al tiempo de píxel inicial correspondiente a GL=0.

La ecuación [7] establece una dependencia lineal entre el Período y la escala GL. No obstante, en muchas ocasiones, la curva de visibilidad definida como en la ecuación [1] y que se muestra en la figura 6, no se comporta de forma lineal cuando se marca siguiendo ecuación [7]. Si el usuario busca una respuesta lineal para la curva de visibilidad (o, en general, cualquier otra respuesta previamente definida por el usuario, como se comentó anteriormente), es necesario modificar el Período multiplicándolo por una curva de compensación EQU:

Pulso=EQU*Período, [8]

El nuevo tiempo de marcado para cada nivel de gris se denomina Pulso. Cuando EQU es una matriz de unos, Pulso=Período.

En una realización, la ecualización del láser de CO²comprende calcular la definición de Pulso correcta para que el patrón marcado coincida con una forma predefinida por el usuario. Para conseguirlo, se codifica un primer patrón de láser utilizando un GL conocido para el algoritmo pxt (como el Período de la ecuación [7]. Por lo tanto, se obtiene un pxt con respecto a la relación de visibilidad (v (pxt)). Después, la EQU adecuada se calcula para que el nuevo patrón marcado coincida con el definido previamente por el usuario.

Calibración de potencia

Los parámetros que intervienen en la generación del patrón sobre el tejido 1 son los contenidos en la ecuación [7] y [8]. Ambas ecuaciones solo relacionan la cantidad de tiempo (pxt) que el láser de marcado permanece en cada área de píxeles del tejido 1. No obstante, el pxt, en última instancia, está vinculado a la energía láser que se deposita en cada área de píxeles. Si se utilizan láseres con diferentes potencias de salida promedio, los patrones generados sobre el mismo tejido 1 serán diferentes cuando se utilicen las mismas definiciones de Período o Pulso. Pequeñas diferencias en la potencia de salida promedio para dos o más láseres del mismo tipo derivarán en variaciones notables en la curva de visibilidad obtenida para cada uno al realizar el marcado en las mismas condiciones. De esta manera, la curva de visibilidad se puede utilizar como un método sensible para monitorizar y calibrar láseres para generar patrones repetibles para todos los láseres del mismo tipo.

Optimización del consumo de tiempo

La curva de visibilidad se traza frente al GL, que se puede relacionar con el tiempo de marcado mediante las ecuaciones [7] y [8]. De esta manera, se puede computar una estimación del tiempo de marcado sumando todos los pxt por cada GL. El tiempo de marcado es entonces:

tmarcado=£G¿=o55 Período (GL) [9]

Este cálculo de tiempo supone que todos los GL se presentan en el diseño utilizado para marcar el tejido 1. Se puede realizar un cálculo más preciso modificando los pesos del término de cada suma en la ecuación [9].

Si el usuario iguala el láser de marcado dando como resultado un tiempo de marcado diferente Pulso, entonces el nuevo tiempo de marcado t'marcad0 se puede calcular como en la ecuación [9]:

^{^ m a rc a d o} =Zg£=gss Pulso (GL) [10]

Por lo tanto, la diferencia entre ambos tiempos de marcado se calcula como:

At^{- t 'm a rc a d o}-t^marcado [11]

donde el signo de At define si se produce un ahorro de tiempo (negativo) o no (positivo).

MAPA 2D del tejido

Tal como se ha afirmado anteriormente, los datos en bruto que resultan de una medida consisten en un vector de tiempo y un trazado de la muestra. El vector de tiempo hace referencia al tiempo de muestreo utilizado en el osciloscopio para extraer la señal de tensión eléctrica del tejido estructura 1. El tiempo de muestreo t^s del osciloscopio se puede modificar, reduciendo o aumentando el número de puntos por línea que se guardarán finalmente. En cualquier caso, es importante tener en cuenta que el tiempo de muestreo es solo el inverso a la frecuencia de muestreo mencionada f^s y, por ello, hay que tenerlo en cuenta para eliminar los problemas de frecuencia como los expuestas en el apartado 1. El tiempo de muestreo en el osciloscopio se traduce a diferentes posiciones espaciales sobre el tejido 1. La conversión de tiempo a coordenadas espaciales se calcula fácilmente de la siguiente manera:

Ad=d¹-d²=vel*(t¹-t²)=vel*t^s [12]

Esta ecuación establece un mínimo en la resolución espacial para el sistema. No obstante, para una estimación real de la resolución espacial, también debe tenerse en cuenta el tamaño de punto del haz de la fuente de luz 10 sobre el tejido 1. La ecuación [12] permite la conversión de dominio temporal a espacial y, por lo tanto, se puede mostrar una "imagen" del tejido 1, como se muestra en la figura 13. Es importante destacar que la imagen se toma punto por punto en diferentes momentos, donde la única área que se ilumina en cada momento es aquella donde incide el punto del haz de la fuente de luz.

Estimación del diseño

El mapa 2D del patrón marcado se puede utilizar para extraer información de marcado de diseños desconocidos. El diseño de vaqueros nuevos se basa frecuentemente en vaqueros viejos que han sufrido desgaste. De esta manera, los diseñadores intentan digitalizar el desgaste de esos vaqueros para poder reproducir las mismas formas mediante marcado láser. Este suele ser un proceso que requiere un gran consumo de tiempo y se basa en las habilidades del diseñador para conseguirlo.

Después, el mapa 2D del patrón marcado se utiliza para extraer el diseño de los vaqueros digitalizando de forma automática el patrón a que se va a marcar.

Frecuencias presentadas en la muestra

Muchos tejidos presentan una textura periódica. Se puede realizar un análisis de frecuencia del patrón medido para determinar qué estructuras periódicas están presentes en la muestra. El tiempo de muestreo t^s utilizado para medir es conocido. Por lo tanto, los componentes espectrales se extraen computando una transformada discreta de Fourier (DFT) del trazado de la muestra utilizando un algoritmo de transformada rápida de Fourier (FFT). El análisis espectral se puede realizar en los datos promediados o en los datos en bruto. Mediante la ecuación [5] se puede calcular el período espacial real de las estructuras periódicas presentadas en la muestra (d) siempre y cuando se conozcan los valores F^d y vel.

Adicionalmente, los programas de software de la presente divulgación pueden incorporarse en un producto de programa informático que incluya un medio utilizable por ordenador. Por ejemplo, este medio utilizable por ordenador puede incluir un dispositivo de memoria legible, como un dispositivo de disco duro, un dispositivo de memoria flash, un CD-ROM, un DVD/ROM, o un disquete de ordenador, que tiene almacenados en su interior segmentos de código de programa legibles por ordenador. El medio legible por ordenador también puede incluir un enlace de comunicaciones, ya sea óptico, por cable o inalámbrico, con segmentos de código de programa como señales digitales o analógicas en su interior.

El alcance de la presente invención se define en el siguiente conjunto de reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de caracterización de patrones marcados sobre un tejido, comprendiendo el sistema:

una fuente de luz (10), configurada para generar un haz de luz que incida sobre una tejido (1) situado a una distancia determinada, teniendo dicho haz de luz un espectro de banda ancha;

una disposición óptica (20), configurada para dirigir dicho haz de luz hacia el tejido (1) y para recopilar un componente de luz dispersada de dicho tejido (1) después de incidir sobre este;

una unidad de división de longitud de onda (30), configurada para dividir el componente de luz dispersada recopilado en una pluralidad de bandas espectrales o colores, proporcionar una pluralidad de señales de diferentes longitudes de onda;

una unidad de detección de luz (31), configurada para detectar dicha pluralidad de señales de diferentes longitudes de onda y convertirlas en señales de tensión eléctrica; y

un dispositivo informático (40) conectado operativamente a dicha unidad de detección de luz (31);

caracterizado por que:

dicha disposición óptica (20) comprende un espejo parabólico (21) con un orificio y un dispositivo óptico (22) situado entre el espejo parabólico (21) y el tejido (1), permitiendo dicho espejo parabólico (21) el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico (22) a través del orificio, la recopilación y redirección del componente de luz dispersada desde el tejido (1) hacia dicha unidad de detección de luz (31) y la eliminación de la luz que llega por reflejo directo en el tejido (1) través de dicho orificio;

estando configurado el dispositivo óptico (22) para cambiar y orientar dinámicamente la dirección del haz de luz hacia el tejido (1), proporcionando el escaneado de un área del tejido (1), línea por línea, y estando configurado además para redirigir el componente de luz dispersada desde el tejido (1) hacia el espejo parabólico (21), redirigiendo, además, este último el componente de luz dispersada hacia la unidad de detección de luz (31); y el dispositivo informático (40) está configurado para caracterizar un patrón marcado sobre el tejido (1) mediante la ejecución de un algoritmo que analiza dichas señales de tensión eléctrica y que computa una medida de calidad de dicho patrón marcado.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde:

la unidad de detección de luz (31) comprende una serie de detectores ópticos, en donde cada detector óptico de dicha serie de detectores ópticos está especializado en detectar una de dicha pluralidad de señales y en convertir la señal óptica detectada en una señal de tensión eléctrica, o en donde un grupo de detectores ópticos de la serie de detectores ópticos está especializado en detectar una de dicha pluralidad de señales y en convertir la señal óptica detectada en una señal de tensión eléctrica; y

el dispositivo informático (40) incluye un dispositivo electrónico configurado para registrar dichas señales de tensión eléctrica.

3. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de división de longitud de onda (30) y la unidad de detección de luz (31) están configuradas para combinarse formando un espectrómetro.

4. El sistema de la reivindicación 1 o 3, en donde la unidad de división de longitud de onda (30) comprende un prisma, un espejo dicroico, un grisma, una rejilla de difracción transmisiva, una rejilla de difracción reflectante, un filtro interferométrico que depende de la longitud de onda que incluye un paso bajo, un paso alto, un paso banda o una muesca, un filtro interferométrico linealmente variable, o un filtro de absorción, o combinaciones de estos.

5. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente de luz (10) comprende una de:

una fuente de luz de supercontinuo, que comprende un rango de longitud de onda de emisión de banda ancha entre 450 y 2400 nm;

una fuente de supercontinuo visible mejorada que comprende al menos todo el rango visible de 400 nm a 750 nm; o

una fuente de supercontinuo a base de fibras ópticas hechas de materiales de vidrio blando, incluidos los vidrios calcogenuros de elementos como el azufre, selenio, telurio o vidrios de fluoruro, incluido el vidrio de fluoruro ZBLAN, que proporcionan rangos de emisión de 2 pm a 15 pm.

6. Un método para la caracterización de patrones marcados sobre un tejido, comprendiendo el método:

generar, mediante una fuente de luz (10), un haz de luz que incida sobre un tejido (1) situado a una distancia determinada, teniendo dicho haz de luz un espectro de banda ancha;

dirigir, mediante una disposición óptica (20), dicho haz de luz hacia el tejido (1) y recopilar un componente de luz dispersada de dicho tejido (1) después de incidir sobre este, comprendiendo dicha disposición óptica (20) un espejo parabólico (21) con un orificio y un dispositivo óptico (22) situado entre el espejo parabólico (21) y el tejido (1), permitiendo dicho espejo parabólico (21):

el paso del haz de luz hacia el dispositivo óptico (22) a través del orificio,

la recopilación y redirección del componente de luz dispersada desde el tejido (1) hacia una unidad de detección de luz (31), y

la eliminación de la luz procedente del reflejo directo en el tejido (1) a través de dicho orificio;

cambiando y orientando dinámicamente, a través del dispositivo óptico (22), una dirección del haz de luz hacia el tejido (1), escaneando un área del tejido (1), línea por línea;

redirigir el componente de luz dispersada del tejido (1) hacia el espejo parabólico (21), redirigiendo este último, además, el componente de luz dispersada hacia una unidad de división de longitud de onda (30);

dividir, mediante la unidad de división de longitud de onda (30), el componente de luz dispersada recopilado en una pluralidad de bandas espectrales o colores, proporcionando una pluralidad de señales de diferente longitud de onda;

detectar, mediante la unidad de detección de luz (31), dicha pluralidad de señales de diferente longitud de onda y convertirlas en señales de tensión eléctrica; y

caracterizado por un dispositivo informático (40) conectado operativamente a la unidad de detección de luz (31), un patrón marcado sobre el tejido (1) mediante la implementación de un algoritmo que analiza dichas señales de tensión eléctrica y que computa una medida de calidad del patrón marcado.

7. El método de la reivindicación 6, en donde:

dicho análisis incluye una corrección de las desviaciones de los valores de tensión medidos de dicha señal de tensión eléctrica debido a una posición angular del tejido (1), llevándose a cabo dicha corrección mediante una medición autoreferenciada, y

dicha medición autoreferenciada se basa en el cálculo de un contraste entre los valores de tensión medidos de los puntos marcados del tejido (1) y los valores de tensión medidos de los puntos sin marcar del tejido (1).

8. El método de la reivindicación 7, en donde dicho patrón marcado comprende un patrón a rayas, y en donde dicho contraste entre los valores de tensión medidos del patrón a rayas está determinado por un parámetro de visibilidad, estando determinado dicho parámetro de visibilidad por una relación matemática fraccionaria entre dichos valores de tensión medidos de los puntos marcados del tejido (1) y dichos valores de tensión medidos de los puntos sin marcar del tejido (1).

9. El método de la reivindicación 8, en donde dicho patrón marcado se genera por radiación láser, y en donde el algoritmo calcula una curva de visibilidad del patrón marcado, siendo dicha curva de visibilidad el valor de dicho parámetro de visibilidad del patrón marcado en función del tiempo de exposición del láser de marcado sobre el tejido (1), o en función de la intensidad óptica del láser de marcado sobre el tejido (1), o en función de la velocidad de escaneado del láser de marcado sobre el tejido (1).

10. El método de la reivindicación 9, en donde:

dicha curva de visibilidad se calcula a partir del patrón marcado que comprende un patrón a rayas, incluyendo este último un número determinado de rayas, marcándose cada raya con un tiempo de exposición diferente aumentando el tiempo de exposición en etapas regulares desde un tiempo mínimo a un tiempo máximo; y/o

a partir de la curva de visibilidad calculada, el algoritmo determina un número de rayas visibles para el ojo humano y un valor umbral de visibilidad por debajo del cual las rayas se consideran no visibles para el ojo humano; y/o a partir de la curva de visibilidad calculada, el algoritmo determina una curva de visibilidad ideal que los parámetros de marcado láser de tiempo de exposición e intensidad deben proporcionar para un tejido determinado; y/o a partir de la curva de visibilidad calculada, el algoritmo determina la calidad de blanco del patrón marcado, que se obtiene mediante comparación con los valores de tensión medidos obtenidos a partir de un tejido de referencia seleccionado como tejido blanco puro; y/o

a partir de la curva de visibilidad calculada, el algoritmo determina una ecuación de ecualización de un tiempo de exposición, o de una intensidad o de una velocidad de escaneado del láser de marcado, de modo que el patrón marcado coincida con una forma predefinida; y/o

a partir de la curva de visibilidad calculada, el algoritmo optimiza el tiempo de exposición del láser de marcado para que coincida con una forma predefinida.

11. El método de la reivindicación 6, en donde el algoritmo proporciona un mapa espacial bidimensional de tensiones, en donde cada posición en dicho mapa corresponde a una posición de iluminación en el tejido (1) y la magnitud de la tensión en cada posición sobre el mapa corresponde a una intensidad óptica dispersada detectada a partir de dicho punto correspondiente de iluminación del tejido (1), de modo que dicho mapa espacial bidimensional de tensiones proporciona una imagen del patrón marcado.

12. El método de la reivindicación 11, en donde el mapa espacial bidimensional de tensiones obtenido a partir de un patrón arbitrario marcado sobre el tejido (1) se utiliza para reproducir dicho patrón arbitrario en otro tejido mediante marcado láser.

13. El método de la reivindicación 6, en donde el algoritmo comprende proporcionar una fórmula con factores de ponderación arbitrarios para computar un parámetro de calidad analizando tres niveles de tensión obtenidos respectivamente: a partir de una muestra de tejido marcado del tejido (1), a partir de una muestra de tejido sin marcar del tejido (1) y de un tejido blanco puro de referencia.

14. El método de la reivindicación 6, en donde dicho escaneado de un área del tejido (1) se realiza mientras el tejido (1) y/o el dispositivo óptico (22) se está(n) moviendo.

15. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6 a 14, en donde el tejido (1) comprende, al menos, vaquero.