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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Messung einer Stirnseite eines queraxial geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Lichterzeugungsanordnung, die zur Erzeugung eines Lichtmusters auf der zu untersuchenden Stirnseite eingerichtet ist, eine lichtempfindliche Sensoranordnung, der zur Aufnahme des auf der Stirnseite erzeugten Lichtmusters eingerichtet ist, wobei die Lichtquelle und die lichtempfindliche Sensoranordnung in einer Triangulationsanordnung angeordnet sind, und eine elektronische Auswerteeinheit, die zur Ermittlung eines Höhenprofils von zumindest einem Teil der untersuchten Stirnseite des stabförmigen Artikels aus dem von dem Sensor übermittelten Signal eingerichtet ist.
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Eine bewährte optische Messvorrichtung der Anmelderin zur Kopfabtastung von Zigaretten in Zigarettenherstellmaschinen ist unter dem Namen LES (Loose End Sensor) bekannt. Eine Infrarotlichtquelle beleuchtet das Brandende der Zigaretten. Wenn an einem Umfangspunkt der Zigarette Tabak fehlt, durchdringt das Infrarotlicht an diesem Punkt das Zigarettenpapier und wird von mindestens einem von insgesamt vier äquidistant um den Zigarettenkopf herum angeordneten IR-Empfängern nachgewiesen.
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Das zuvor beschriebene bekannte Messsystem erfordert lichtdurchlässige Umhüllungsmaterialien. Neue Tabakprodukte weisen jedoch zunehmend lichtundurchlässige Umhüllungsmaterialien, beispielsweise Aluminiumfolie auf. Es besteht daher das Bedürfnis, eine optische Messvorrichtung bereitzustellen, die zur Messung an stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie unabhängig von der Lichtdurchlässigkeit eines Umhüllungsmaterials geeignet ist.
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Eine weitere Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur optischen Prüfung der Zigarettenfüllung mittels Laserlicht ist beispielsweise aus der
EP 0 634 112 B2 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine möglichst einfache und kostengünstige Vorrichtung bereitzustellen, mit der Eigenschaften oder Fehler einer Stirnseite beliebiger stabförmigen Artikel, auch solcher mit lichtundurchlässiger Umhüllung, zuverlässig gemessen werden können und die an die Geschwindigkeiten von Maschinen der Tabak verarbeitenden Industrie angepasst ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Anstelle der im Stand der Technik vorgesehenen Laserlichtquellen wird erfindungsgemäß ein LED-Projektor als die Lichterzeugungsanordnung vorgeschlagen. Unter einem LED-Projektor wird dabei ein Bildprojektor verstanden, dessen Lichtquelle von einer oder mehreren nicht-kohärentes Licht aussendenden Halbleiterdioden, d.h. LEDs gebildet wird.
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Die erfindungsgemäße Verwendung eines LED-Projektors hat gegenüber einer Laserlichtquelle eine Reihe von Vorteilen. So entfallen die für kohärente Laserstrahlung typischen Specklemuster, die die Bildauswertung stören können. Ein LED-Projektor kann allgemein günstiger gefertigt werden als ein Linienlaser. Zwar ist die Lichtintensität von LEDs im Allgemeinen geringer als die einer Laserlichtquelle, jedoch hat sich gezeigt, dass die Lichtintensität von LEDs für den hier vorgesehenen Einsatz ausreichend ist. Die Sicherheitsvorkehrungen sind beim Einsatz von Laserstrahlung wesentlich höher als bei für das ungefährlicher unkohärentem Licht. Die Lebensdauer von Lasern ist allgemein wesentlich geringer als die von LEDs und zudem temperaturabhängig. Schließlich ist bei der Verwendung von LEDs auf einfache Weise die Erzeugung eines Farbbildes bzw. eines Bildes mit unterschiedlichen Farben einschließlich Weiß möglich.
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Vorzugsweise ist die Lichterzeugungsanordnung zur Erzeugung einer Mehrzahl paralleler Linien auf der zu untersuchenden Stirnfläche eingerichtet. In diesem Fall ist lediglich ein Projektor erforderlich, um die Triangulationsbedingung für sämtliche Linien des Lichtmusters erfüllen zu können. Daher erlaubt diese Ausführungsform einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau der Messvorrichtung.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Lichterzeugungsanordnung zur Erzeugung sich senkrecht kreuzender Linien auf der zu untersuchenden Stirnfläche eingerichtet. In dieser Ausführungsform sind vorteilhaft zwei LED-Projektoren zur Erzeugung jeweils einer der sich senkrecht kreuzender Linien vorgesehen, um die Triangulationsbedingung für sämtliche Linien des Lichtmusters erfüllen zu können. Vorzugsweise sind zu diesem Zweck die LED-Projektoren in einem rechten Winkel zueinander bezogen auf die optische Achse des lichtempfindlichen Elements angeordnet.
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Es ist auch eine Kombination paralleler mit sich senkrecht kreuzenden Lichtlinien denkbar, um beispielsweise ein gitterförmiges Lichtmuster auf der zu untersuchenden Stirnfläche zu erzeugen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Lichterzeugungsanordnung zur Erzeugung eines monochromen oder weißen Linienmusters eingerichtet. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Weißlicht vorteilhaft für die Bildauswertung sein kann, beispielsweise für die Erkennung von weißem oder hellem Hüllmaterial, etwa Papier.
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In einer anderen mehrfarbigen Ausführungsform ist die Lichterzeugungsanordnung zur Erzeugung von Linien unterschiedlicher Farbe in dem Linienmuster eingerichtet. Bei der vorteilhaften Verwendung eines Farbsensors können in diesem Fall unterschiedliche Linien durch Auftreten in den unterschiedlichen Farbkanälen des Sensors einfach und fehlerfrei getrennt werden.
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In einem vorteilhaften Auswerteverfahren der Erfindung wird ein Bild der zu untersuchenden Stirnseite mittels der zuvor geschilderten Messvorrichtung aufgenommen, die Position einer Hüllkante eines Umhüllungsstreifens des stabförmigen Artikels aus dem aufgenommenen Bild durch Bildverarbeitung erkannt und die erkannte Hüllkante für die weitere Auswertung genutzt. Dies kann vorteilhaft dadurch geschehen, dass auffällige, beispielsweise besonders helle Punkte des Linienmusters als Schnittpunkte der Hüllkante des stabförmigen Artikels mit dem Linienmuster erkannt werden.
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Ausgehend von der erkannten Hüllkante kann vorteilhaft eine Korrektur des Bildes im Bereich der Hüllkante durchgeführt werden, insbesondere derart, dass die Hüllkante der Umhüllung in dem korrigierten Bild nicht mehr sichtbar ist. Auf diese Weise wird eine nachteilige Beeinflussung der gewünschten Bewertung des Füllmaterials durch die Umhüllung des stabförmigen Artikels vermieden. Das korrigierte Bild kann dann vorteilhaft für die Ermittlung eines Höhenprofils aus dem abgebildeten Lichtmuster verwendet werden.
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Besonders vorteilhaft wird die Position der Hüllkante als axiale Referenzposition zur Feststellung von Kopfausfall und/oder vorstehendem Füllmaterial des stabförmigen Artikels verwendet. Auf diese Weise kann besonders einfach zwischen über die Hüllkante vorstehendem Füllmaterial und hinter die Hüllkante zurückstehendem Füllmaterial (Kopfausfall) des stabförmigen Artikels unterschieden werden. Des Weiteren werden quantitative Aussagen für den Kopfausfall und/oder den Füllmaterial-Überstand ermöglicht.
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In einem bevorzugten Auswerteverfahren wird die Intensitätssumme über die zu den Lichtlinien parallelen Spalten- und/oder Zeilensummen des Sensors berechnet. In diesem Fall werden vorteilhaft den Lichtlinien entsprechende Spitzen im Verlauf der Intensitätssumme über der entsprechenden Spalten- oder Zeilennummer des Sensors ermittelt. Besonders vorteilhaft wird dann eine Qualitätszahl der untersuchten Stirnfläche als Quotient einer Höhe und einer Breite einer oder mehrerer Spitzen gebildet. Auf diese Weise wird eine einfache und schnelle Gut-/Schlecht-Bewertung jeder Stirnfläche bzw. jedes stabförmigen Artikels ermöglicht. Beispielsweise kann ein stabförmiger Artikel als mangelhaft bewertet werden, wenn seine Qualitätszahl einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Ein als mangelhaft erkannter Artikel kann beispielsweise mittels einer der Messvorrichtung in Produktionsrichtung nachgeordneten Aussonderungs-Einrichtung aus der Produktion ausgesondert werden.
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Die Erfindung ist vorteilhaft zur Online-Messung, also zur Messung während der laufenden Produktion, in allen Maschinen der Tabak verarbeitenden Industrie geeignet, in der stabförmige Artikel queraxial gefördert werden. Beispiele sind Filteransetzmaschinen für Zigarettenherstellmaschinen oder Filterherstellmaschinen. Vorteilhaft erfolgt dabei die Inspektion der Stirnseiten sämtlicher in der Maschine verarbeiteter stabförmiger Artikel. Es ist jedoch auch eine stichprobenartige Inspektion einer Teilmenge sämtlicher stabförmiger Artikel denkbar, beispielsweise nur jedes n-ten Artikels mit n=2 oder höher.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- 3-8 Abbildungen der Stirnflächen verschiedener Testzigaretten und zugehörigen Spaltensummen-Diagramme;
- 9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung.
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Die Messvorrichtung 10 gemäß 1 umfasst einen LED-Projektor 11 und eine Kamera 12, die jeweils auf die Stirnseite 24 eines stabförmigen Produkts 14, beispielsweise auf das Kopfende einer Zigarette 14 gerichtet sind. Der stabförmige Artikel 14 wird in einer Maschine 17 der Tabak verarbeitenden Industrie in einer Transport- oder Förderrichtung 18 queraxial gefördert. Dies kann beispielsweise mittels einer rotierenden Trommel 15 geschehen, an deren Umfang Saugmulden 16 zum Halten jeweils eines stabförmigen Produkts 14 vorgesehen sein können. In 1 ist eine Saugmulde 16 mit einer darin gehaltenen stabförmigen Artikel 14 nur schematisch gezeigt. Die Trommel 15 ist schematisch in einer Ansicht auf die Mantel- bzw. Umfangsseite gezeigt.
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Ein typischer Anwendungsfall ist eine rotierend angetriebene Fördertrommel 15 in einer Filteransetzmaschine 17 für eine Zigarettenherstellmaschine. Andere Anwendungen in der Tabak verarbeitenden Industrie sind möglich, beispielsweise an einer rotierende Fördertrommel in einer Filterherstellmaschine. Die Förder- bzw. Rotationsrichtung der Trommel 15 ist in 1 ebenfalls angedeutet, wobei ersichtlich ist, dass die Förderung quer zur Stabachse des Artikels 14 erfolgt.
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Der LED-Projektor 11 umfasst eine Lichtquelle 19 in Form einer oder mehrerer nicht-kohärentes Licht aussendender LEDs 21, einen Bildwandler 20, welcher dem von der Lichtquelle 19 ausgesandten Licht die Bildinformation aufprägt, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display) bzw. LCD-Element oder ein Digital-Mikrospiegel-Gerät (Digital Micromirror Device) bzw. DMD-Element, und ein Objektiv 22 mit einer oder mehreren optischen Linsen, welches dazu dient, das von dem Bildwandler 20 erzeugte Bild fokussiert auf die Stirnfläche 24 des stabförmigen Artikels 14 zu projizieren. Die aufgeprägte Bildinformation ist in der Regel statisch, so dass der LED-Projektor 11 nicht zur Projektion von Bewegtbildern oder Videosequenzen eingerichtet sein muss; eine solche Ausführung ist aber auch nicht ausgeschlossen. Der LED-Projektor 11 ist somit dazu eingerichtet, auf der Stirnfläche 24 ein definiertes Lichtmuster 13 zu erzeugen. Dies wird im Folgenden noch genauer erläutert.
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Die Kamera 12 umfasst ein Objektiv 23 mit einer oder mehreren optischen Linsen, das eingerichtet und angeordnet ist, ein Bild der Stirnfläche 24 des stabförmigen Artikels 14 mit dem darauf erzeugten Lichtmuster 13 auf einen lichtempfindlichen Bildsensor 25 zu fokussieren und abzubilden. Der Bildsensor 25 ist über eine Signalleitung 27 mit einer digitalen Auswerteeinheit 26, insbesondere einem Computer, verbunden. Die digitale Auswerteeinheit 26 kann auch zur Steuerung der Kamera 12 und/oder des Projektors 11 dienen und ist daher vorteilhaft auch mit dem Projektor 11 über eine entsprechende Signalleitung 28 verbunden.
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In der Ausführungsform gemäß 1 ist der Projektor 11 so angeordnet, dass der erzeugte Lichtstrahl 29 senkrecht auf die zu untersuchende Stirnfläche 24 einfällt. Der Projektor 11 ist somit frontal zu der zu untersuchenden Stirnfläche 24 angeordnet. Der Projektor 11 ist zur Erzeugung eines Lichtmusters 13 in Form einer Mehrzahl paralleler, vorzugsweise äquidistanter Linien 30 eingerichtet. Die Zahl der parallelen Linien beträgt vorteilhaft mindestens zwei, weiter vorteilhaft mindestens drei und kann auch höher gewählt werden, um die Stirnfläche 24 besser ausleuchten oder abtasten zu können. Der Vorteil eines Lichtmusters mit einer Mehrzahl von parallelen Linien ist, dass die Stirnfläche 24 vergleichsweise eng abgetastet werden kann, so dass auch kleinere Defekte nicht übersehen werden.
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Die Blickachse 31 der Kamera 12 und der zentrale Lichtstrahl des Projektors 11 sind unter einem Triangulationswinkel α angeordnet, der mindestens 5°, vorteilhaft mindestens 10° und beispielsweise 15° beträgt. Der Triangulationswinkel α beträgt vorteilhaft höchstens 75°, weiter vorteilhaft höchstens 60°, noch weiter vorteilhaft höchstens 45° und am vorteilhaftesten höchstens 30°. Sämtliche Linien 30 eines stabförmigen Artikels 14 werden gleichzeitig aufgenommen, so dass pro stabförmigem Artikel 14 jeweils nur ein Bild aufgenommen wird, um den Aufbau und die Berechnung einfach und kostengünstig zu gestalten. Die Position bzw. der Verlauf jeder Linie 30 auf dem Bildsensor 25 der Kamera 12 kann nach dem Prinzip der Triangulation in eine Höheninformation umgerechnet werden. Die Auswerteeinheit 26 kann somit aus dem von dem Sensor 25 übermittelten Bildsignal mittels Triangulation zu jeder Linie 30 des Lichtmusters 13 in an sich bekannter Weise ein Höhenprofil der Stirnfläche 24 berechnen.
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In der Ausführungsform gemäß 2 ist die Anordnung des Projektors 11 und der Kamera 12 zueinander vertauscht. In diesem Fall ist also die Kamera 12 (Blickachse 31) frontal zu der zu untersuchenden Stirnfläche 24 angeordnet und der Projektor 11 (zentraler Lichtstrahl 29) ist unter dem Triangulationswinkel α relativ dazu angeordnet. Einige Elemente aus 1, beispielsweise die Trommel 15 und die Auswerteeinheit 26, sind in 2 der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.
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Infolge der fortlaufenden Förderung stabförmiger Artikel 14 mittels der Fördereinrichtung 15 laufen deren Stirnflächen 24 fortlaufend durch das Blickfeld der Kamera 12. Synchronisiert mit dem Takt der Maschine 17 wird die Bildaufnahme der Stirnfläche 24 ausgelöst, wenn sich diese im Blickfeld der Kamera 12 befindet.
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Aus den 1, 2 und 9 ist ersichtlich, dass sowohl der Projektor 11 bzw. die Projektoren 11a, 11b als auch die Kamera 12 mit positivem Abstand d (siehe beispielhaft 2) angeordnet sind. Daraus folgt, dass im Falle der Erfindung keine Durchstrahlung der Umhüllung des stabförmigen Artikels 14 mit Licht auf dem Weg von dem Projektor 11 zu der Kamera 12 erfolgt. Die Erfindung ist daher auch zur Untersuchung von stabförmigen Artikeln mit metallischer oder dunkler bzw. intransparenter Umhüllung geeignet. Der Abstand der Kamera 12 zur Stirnfläche 24 muss nicht gleich sein wie der Abstand des Projektors 11 zu der Stirnfläche 24.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen Lichtmustern 13 und die entsprechenden Auswertungen erläutert.
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In einer Ausführungsform kann der Projektor 11 ein Farbprojektor sein und es werden Linien 30 unterschiedlicher Farben erzeugt. Die Kamera 12 ist vorteilhaft eine Farbkamera, wodurch es möglich ist, die verschiedenfarbigen Linien 30 anhand der Farbkanäle der Kamera 12 zu separieren. Infolgedessen kann jede Linie 30 separat oder einzeln ausgewertet und das Höhenprofil der Stirnfläche 24 entlang der Linien 30 nach dem Prinzip der Triangulation berechnet werden.
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Im Falle dreier paralleler Linien 30 kann beispielsweise die mittlere Linie eine erste Farbe, beispielsweise rot, und die äußeren Linien eine andere, von der ersten Farbe trennbare Farbe, beispielsweise blau haben. In der Auswertung wird dann zuerst die mittlere Linie von den beiden äußeren Linien durch die Farbkanäle getrennt. Anschließend wird die Position der mittleren Linie berechnet. Durch die Position der mittleren Linie lässt sich das Bild in zwei Teile teilen, wobei sich in jedem Bildteil eine äußere Linie befindet. Von jedem Bildteil wird anschließend die Position der jeweiligen äußeren Linie berechnet. Auf diese Weise lassen sich mit einer Bildaufnahme drei Profile der Stirnfläche 24 aufnehmen.
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Mit diesen Profilen kann man die Ebenheit der Stirnfläche 24 bewerten und beispielsweise auf einen Kopfausfall einer Zigarette schlie-ßen. Dies wird im Folgenden genauer anhand monochromer Linien 30 beschrieben.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform haben alle Linien 30 des Lichtmusters 13 dieselbe Farbe. Besonders bevorzugt sind sämtliche Linien 30 des Lichtmusters 13 weiß. In dieser Ausführungsform kann als Kamera 12 eine Schwarz-Weiß- bzw. Graustufenkamera oder eine Farbkamera 12 verwendet werden. Im Falle einer Farbkamera kann das Farbbild im Rahmen der Auswertung beispielsweise in ein Graustufenbild umgewandelt werden.
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In den 3 bis 6 ist jeweils links die mit einer Kamera 12 aufgenommene Abbildung einer Stirnfläche 24 des Zigarettenkopfs unterschiedlicher Zigaretten-Testobjekte gezeigt. Dabei hat das Testobjekt in 3 eine einwandfreie ebene Stirnfläche 24. In 4 liegt ein kompletter Kopfausfall vor, d.h. Tabakfasern sind über den gesamten Querschnitt der Zigarette aus dem Kopf herausgefallen, so dass am Zigarettenkopf ein erheblicher Hohlraum bzw. eine erhebliche Fehlstelle vorliegt. In 5 sind größere Löcher in der Zigaretten- bzw. Tabakfüllung vorhanden. In 6 ist der Zigarettenkopf nur teilweise ausgefallen.
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Im Diagramm rechts ist die Intensitätssumme jeder parallel zu den Linien 30 verlaufenden Spalte oder Zeile des Sensors 25 (je nach relativer Anordnung von Kamera 12 und Projektor 11) über der Spalten- bzw. Zeilennummer des Sensors 25 aufgetragen, wobei weiße Pixel beispielsweise den Intensitätswert 1, schwarze Pixel den Intensitätswert 0 und Grauwerte dazwischen liegende Intensitätswerte haben können. Zusätzlich ist der über die Spalten bzw. Zeilen gemittelte Mittelwert <I> aller Intensitätssummen als Linie eingezeichnet.
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Je nach Qualität des Zigarettenkopfes des entsprechenden Testobjektes sind die drei Linien 30 in den rechts gezeigten Diagrammen als mehr oder weniger scharfe Spitzen 35 bzw. Peaks zu erkennen. Generell gilt, je dünner und höher die Spitzen 35 bzw. Peaks sind, desto ebener und desto höherer Qualität ist die untersuchte Stirnfläche 24.
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Bei einwandfreiem Kopf mit ebener Stirnfläche 24 gemäß 3 sind drei dünne, hohe und stetig verlaufende Linien zu sehen.
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Bei totalem Kopfausfall gemäß 4 sind die Spitzen deutlich kleiner und die Breite der Spitzen ist deutlich größer.
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Die zwischen diesen Extremzuständen liegenden Beispielen gemäß 5 und 6 liegen bezüglich der Höhen und Breiten der Spitzen 35 zwischen den 3 und 4.
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Da die Spitzen 35 in den Spalten-/Zeilensummen-Diagrammen Aufschluss über die Ebenheit des Kopfes und damit auch über einen eventuellen Kopfausfall geben, wird vorteilhaft eine Qualitätskennzahl für die Form der Spitzen 35 bzw. Peaks definiert. Dazu wird der Maximalwert h in einer Spitze 35 durch die Breite b der Spitze 35 beispielsweise auf der Höhe des Mittelwerts (horizontale Linien in den Diagrammen) geteilt. Zum Erhalt eines einheitlichen Qualitätswerts kann der Spitzigkeits-Wert noch über die Mehrzahl der Spitzen 35 gemittelt werden. Anstelle der Höhe h über Null kann auch eine andere Höhe gewählt werden, beispielsweise die Höhe über dem Mittelwert <I>. Anstelle der Breite b kann auch eine andere Breite gewählt werden, beispielsweise die Breite auf halber Höhe (Full Width Half Maximum, FWHM).
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Diese Kennzahl wird Pointedness-Wert (Spitzigkeits-Wert) genannt und ist umso größer, je spitzer die Spitzen 35 im Diagramm sind. Die Spitzigkeits-Wert-Werte der 3 bis 6 sind beispielsweise 6.47, 0.57, 3.94 und 1.82. Man sieht, dass diese Werte gut mit der Qualität der Stirnflächen 24 bzw. mit dem Kopfausfall korrelieren.
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Mittels des Spitzigkeits- bzw. Pointedness-Werts lässt sich also die Qualität der untersuchten Stirnfläche 24 quantitativ bewerten: je größer der Wert, desto planer die Stirnfläche. Es kann vorteilhaft ein Schwellwert für die Spitzigkeit vorgegeben werden, wobei stabförmige Artikel 14, deren Spitzigkeitswert den vordefinierten Schwellwert unterschreitet, als mangelhaft oder defekt angesehen und beispielsweise mittels einer der Messvorrichtung 10 in Produktionsrichtung nachgeordneten Aussonderungs-Einrichtung aus der Produktion ausgesondert werden können. Der Spitzigkeits-Schwellwert kann beispielsweise vorab in einem Kalibrierverfahren ermittelt werden. Der Vergleich des gemessenen Spitzigkeits-Werts mit einem Schwellwert erlaubt somit eine einfache und schnelle Gut-Schlecht-Unterscheidung der untersuchten Stirnfläche 24 des stabförmigen Artikels 14.
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Ein erweitertes Auswerteverfahren wird im Folgenden anhand der 7 und 8 beschrieben. Zunächst zeigt ein Vergleich der 7 und 8 nochmals die Gut-Schlecht-Unterscheidung anhand der Spaltensummen-Diagramme rechts, die für die gute Stirnfläche der 7 hohe und schmale Spitzen und für die schlechte Stirnfläche der 8 niedrigere und breitere Spitzen zeigt.
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Wie besonders in 7 zu sehen ist, machen sich die Schnittpunkte der Papierkante, d.h. der Kante der Umhüllung der Zigaretten, mit den Lichtlinien 30 als helle, auffällige Punkte 36 bemerkbar. Diese werden im Folgenden kurz als Hüllkanten-Punkte 36 bezeichnet. Diese der Umhüllungskante entsprechenden Punkte 36 sind im Bild besonders deutlich unterscheidbar bei der bevorzugten Verwendung von Weißlicht für die Linien 30.
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Die Auswerteeinheit 26 ermittelt die Bildposition der Hüllkanten-Punkte 36 per Bildverarbeitung. Dabei kann auch eine Plausibilitätsprüfung stattfinden, da sämtliche Hüllkanten-Punkte 36 auf einer runden oder ovalen geschlossenen Kurve liegen sollten.
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Diese ermittelte Bildposition der Hüllkanten-Punkte 36 kann in mehrfacher Hinsicht verwendet werden.
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Einerseits kann jedes Bild einer Stirnfläche 24 so korrigiert werden, dass die Hüllkanten-Punkte 36 darin nicht mehr sichtbar sind. Dies geschieht ebenfalls per Bildverarbeitung und beispielsweise auf die Art, dass die Intensitätswerte der Hüllkanten-Punkte 36 mit (hier dunklen) Intensitätswerten aus der Umgebung der Hüllkanten-Punkte 36 überschrieben werden, oder einfach indem die Hüllkanten-Punkte 36 geschwärzt werden.
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Das Entfernen der Hüllkanten-Punkte 36 aus den Bildern kann vorteilhaft sein, weil die Hüllkanten-Punkte 36 die Bewertung der Stirnfläche 24 der Füllung der stabförmigen Artikel 14, und damit die Bewertung des Kopfausfalls, verfälschen kann.
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Des Weiteren berechnet die Auswerteeinheit 26 vorteilhaft eine axiale Höhe der Hüllkante per Triangulation aus der Lage der Hüllkanten-Punkte 36 auf dem Sensor 25. Diese axiale Höhe der Hüllkante kann dann vorteilhaft als Referenzhöhe für die innere, der Füllung des stabförmigen Artikels 14 entsprechende Stirnfläche dienen.
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Durch Vergleich mit der Referenzhöhe kann daher bestimmt werden, ob Abweichungen von der idealen ebenen Stirnfläche auf Kopfausfall (gegenüber der Hüllkante nach innen zurückversetzte Füllung) oder auf gegenüber der Papierkante nach außen überstehende Füllung bzw. Tabakfasern beruhen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass Ideallinien zwischen einander gegenüberliegenden Hüllkanten-Punkten gezogen werden und bestimmt wird, ob die Lichtlinien 30 zur einen oder anderen Seite von der entsprechenden Ideallinie abweichen. Kurz gesagt werden also die Hüllkanten-Punkte 36 vorteilhaft verwendet, um zu ermitteln, ob Füllmaterial des stabförmigen Artikels relativ zur Hüllkante vorsteht oder zurücksteht.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 9 gezeigt. Auch hier sind einige Elemente aus 1, beispielsweise die Trommel 15 und die Auswerteeinheit 26 der Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt. Aus zwei zueinander orthogonalen Richtungen werden mittels zweier LED-Projektoren 11a, 11b senkrecht zueinander orientierte Lichtlinien 33 auf die Stirnfläche 24 des stabförmigen Artikels 14 projiziert. Um die Triangulationsbedingung für beide Linien 33 zu erfüllen, werden hier zwei LED-Projektoren 11a, 11b benötigt, die vorteilhaft relativ zur Blickrichtung der Kamera 12 einen rechten Winkel zueinander einschließen. Der Triangulationswinkel α der beiden Projektoren kann unterschiedlich oder gleich sein und beispielsweise jeweils mindestens 5°, vorteilhaft mindesten 10° und beispielsweise 15° betragen. Die Kamera 12 ist hier frontal zu der zu untersuchenden Stirnseite 24 angeordnet.
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In der Ausführungsform gemäß 9 wird somit ein kreuzförmiges Lichtmuster 13 erzeugt. Die sich kreuzenden Linien 33 können vorteilhaft unterschiedliche Farben aufweisen, um sie in dem aufgenommenen Bild besser unterscheiden zu können. Das Bild wird dann vorteilhaft mit einer Farbkamera 12 aufgenommen, um die beiden Linien anhand der Farbkanäle der Kamera 12 zu separieren. Dadurch kann jede Linie 33 einzeln ausgewertet und das Höhenprofil der Stirnfläche 24 entlang des Linienkreuzes 13 nach dem Prinzip der Triangulation berechnet werden. Dadurch kann die Stirnfläche 24 wesentlich besser abgetastet werden als mit nur einer Linie 33.
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In der Ausführungsform gemäß 9 können beide Linien 33 auch mit monochromem oder weißem Licht erzeugt werden.
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Des Weiteren ist eine Kombination der Ausführungsform gemäß 1 oder 2 mit der Ausführungsform gemäß 9 denkbar, um beispielsweise ein gitterförmiges Lichtmuster 13 zu erzeugen.
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In den Ausführungsformen gemäß 1 und 2 bildet der LED-Projektor 11 die Lichterzeugungsanordnung 32 gemäß den Patentansprüchen. In der Ausführungsform gemäß 9 umfasst die Lichterzeugungsanordnung 32 gemäß den Patentansprüchen eine Mehrzahl von hier zwei LED-Projektoren 11a, 11 b.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist die Lichterzeugungsanordnung 32 anstelle von LED-Projektoren 11, 11a, 11b mindestens zwei Laser auf, die zur Erzeugung von Laserlicht unterschiedlicher Farben eingerichtet sind. Dies kann beispielsweise in einer Anordnung gemäß 9 realisiert werden, indem jeweils ein LED-Projektor 11, 11a, 11b durch einen Linienlaser ersetzt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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