DE69421649T2

DE69421649T2 - Optische Prüfvorrichtung für die Füllung von Zigaretten

Info

Publication number: DE69421649T2
Application number: DE69421649T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Di Stefano; Marco Ghini; Armando Neri
Original assignee: GD SpA
Current assignee: GD SpA
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2014-07-13
Also published as: DE69421649T3; EP0634112A3; ITBO930320A1; ITBO930320A0; EP0634112B1; EP0634112A2; EP0634112B2; US5569931A; IT1263459B; DE69421649D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kontrollverfahren der Zigarettenfüllung.
Die Erfindung bezieht sich genauer auf ein Kontrollverfahren zur Feststellung des Vorhandenseins oder des Fehlens von Tabak am offenen Ende von Zigaretten an einer Zigarettenherstellungsmaschine und/oder einer Filterbestückungsmaschine und/oder einer Verpackungsmaschine.
Am Ausgang einer Zigarettenherstellungsmaschine und/oder einer Filterbestückungsmaschine und/oder am Eingang einer Verpackungsmaschine werden die Zigaretten normalerweise zahlreichen Prüfungen unterzogen, darunter einer Prüfung der Füllung, um das Vorhandensein oder das Fehlen von Tabak am offenen Ende der Zigaretten festzustellen.
In den meisten Fällen besteht die Füllkontrolle in der Beleuchtung der Stirnfläche des offenen Endes der Zigarette durch eine Lichtquelle; der Herstellung eines Bildes der Stirnfläche durch eine Erfassungseinheit in Form einer Fernsehkamera oder eines gleichwertigen optischen Überwachungssystems; und der Übertragung des Bildes an eine Vergleichseinheit zu dessen Vergleich mit einem Musterbild und zur Erzeugung eines Zurückweisungssignals in dem Fall, daß sich die erfaßten Bilder und die Musterbilder wenigstens um ein vorgegebenes Maß unterscheiden.
Im allgemeinen hängt der Unterschied zwischen den erfaßten Bildern und den Musterbildern von Unterschieden der Schattierung ab, die bekanntlich gemäß dem Vorhandensein von Lücken an der Stirnfläche aufgrund des Fehlens von Tabak variiert. Leider ist festgestellt worden, daß die Schattierung des erfaßten Bildes weitgehend nicht nur vom Vorhandensein von Lücken, sondern auch von der Farbe des verwendeten Tabaks abhängt, so daß bekannte Vorrichtungen des obengenannten Typs mit teueren, zeitaufwendigen Einstellvorgängen verbunden sind, wenn die Tabaksorte gewechselt wird.
Bekannte Vorrichtungen des obenbeschriebenen Typs sind aus GB-A-2.176.598 und EP-A-370.231 bekannt.
In GB-A-2.176.598 ist eine Vorrichtung mit einem Bündel aus Lichtleitfasern gezeigt, das in zwei Zweige geteilt ist. Ein Zweig ist mit einer Quelle verbunden und in der Weise verteilt, daß er das Zigarettenende entlang eines gegebenen Wegs untersucht, während der andere Zweig eine ähnliche Verteilung hat und mit einem Erfassungssensor verbunden ist.
In EP-A-370.231 ist eine Vorrichtung gezeigt, in der ein kohärenter Lichtstrahl entlang eines linearen Wegs auf das Zigarettenende trifft und ein Sensor entlang dieses linearen Wegs das reflektierte Licht erfaßt.
Die bekannten Vorrichtungen des obenbeschriebenen Typs basieren auf dem Prinzip der Messung der Intensität der reflektierten Helligkeit, die vom Vorhandensein von Lücken im Zigarettenende und von der Farbe des Tabaks abhängt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches, kostengünstiges, optisches Kontrollverfahren zu schaffen, das so beschaffen ist, daß die zuvor erwähnten Nachteile überwunden werden.
Gemäß der Erfindung wird ein optisches Kontrollverfahren der Zigarettenfüllung geschaffen, das Schritte umfaßt, die umfassen: Aussenden eines kohärenten Lichtstrahls durch mindestens eine Laserquelle; Bilden einer entsprechenden reellen Lichtspur durch den kohärenten Lichtstrahl auf der Fläche; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der kohärente Lichtstrahl in eine kohärente Lichtlamelle umgewandelt wird, die in der Weise gerichtet ist, daß sie die offene Stirnfläche der untersuchten Zigarette schneidet, um die reelle Lichtspur zu bilden; und daß jede Abweichung oder Diskontinuität der reellen Lichtspur in bezug auf eine entsprechende theoretische, gerade, kontinuierliche Spur, die durch Verbinden der zwei Endpunkte der reellen Lichtspur gebildet wird, analysiert wird, um ein Signal zu erhalten, das die Akzeptierung oder Zurückweisung der untersuchten Zigarette anzeigt.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine optische Kontrollvorrichtung der Zigarettenfüllung.
Gemäß der Erfindung wird eine optische Kontrollvorrichtung der Zigarettenfüllung geschaffen, die eine Emissionsvorrichtung zur Emission mindestens eines kohärenten Lichtstrahls enthält; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es mindestens enthält: eine Fokussierungseinheit zur Umwandlung des kohärenten Lichtstrahls in eine kohärente Lichtlamelle, die in der Weise gerichtet ist, daß sie die offene Stirnfläche der untersuchten Zigarette schneidet; eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer reellen Lichtspur der Lichtlamelle auf der Fläche; und eine Verarbeitungsvorrichtung zur Analyse jeder Abweichung oder Diskontinuität dieser reellen Lichtspur in bezug auf eine theoretische, gerade, kontinuierliche Spur, die durch Verbinden der zwei Endpunkte der reellen Lichtspur gebildet wird, und zur Erzeugung eines Signals, das die Akzeptierung oder Zurückweisung der untersuchten Zigarette anzeigt.
Eine Anzahl nicht beschränkender Ausführungen der Erfindung wird beispielhaft Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben, worin:
Fig. 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer zweckmäßigen Ausführung der optischen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer ersten Einzelheit in Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer zweiten Einzelheit in Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 beispielhafte Darstellungen von verschiedenen Ergebnissen zeigt, die unter Verwendung der optischen Vorrichtung von Fig. 1 erreichbar sind; und
die Fig. 5 und 6 schematische Perspektivansichten zweier Abwandlungen der Einzelheit von Fig. 3 zeigen.
Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet eine optische Vorrichtung zur Kontrolle der Füllung eines Endabschnitts 2 einer Zigarette 3. Die Vorrichtung 1 enthält einer Laserquelle 4, die vorzugsweise eine Laserdiode enthält, zur Emission eines kohärenten Lichtstrahls 5; und eine Fokussierungseinheit 6, die eine Fokussierungslinse 7 und eine zylindrische Linse 8 enthält. Die Linse 8 dient zur Umwandlung des fokussierten Strahls 5 in eine kohärente Lichtlamelle 9, die unter einem Winkel A kleiner 90º auf eine Ebene 10 trifft, die durch die ringförmige Abschlußkante 11 der äußeren Papierschicht 12 der Zigarette 3 definiert ist. Genauer schneidet die Lamelle 9 die Ebene 10 entlang einer Linie 13, die ihrerseits die Kante 11 an den zwei Punkten B und C schneidet.
Wie in Fig. 4 gezeigt, schneidet die Lamelle 9 außerdem die Stirnfläche 14 des Endabschnitts 2 der Zigarette 3, um auf der Fläche 14 eine Lichtspur 15 zu definieren, die die gleichen Endpunkte B und C hat wie die Linie 13.
Wie in Fig. 4 gezeigt, stimmt im rein theoretischen Fall einer idealen Zigarette 3, d. h. einer Zigarette bei der die Fläche 14 (Fig. 4a) vollkommen eben und koplanar zur Ebene 10 ist, die Spur 15 mit der Linie 13 überein, die als eine theoretische Referenzspur angenommen wird. Dagegen kann im Fall einer realen Zigarette die Fläche 14 wellenförmig sein (Fig. 4b), in diesem Fall ist die Spur 15 eine wellige Linie, deren Abweichungen in bezug auf die Linie 13 Veränderungen des Niveaus der Fläche 14 anzeigen, oder sie kann eine Fläche mit Unterbrechungen oder Lücken sein (Fig. 4c), in diesem Fall ist die Spur 15 nicht nur wellenförmig sondern außerdem diskontinuierlich.
Die Vorrichtung 1 enthält außerdem eine optische Erfassungseinheit 16, die gegenüber der Fläche 14 angeordnet ist (Fig. 3) und ihrerseits einen Sensor 17 enthält, vorzugsweise einen Photodioden-Matrixsensor, der über ein Filter 18 und ein Linsensystem 19 ein Bild der Fläche 14 und der Spur 15 empfängt und an den Eingang eines Prozessors 20 geschaltet ist.
Da die gegenüberliegenden Endpunkte der Spur 15 zweifellos mit den Punkten zusammenfallen, an denen die Lamelle 9 die Kante 11 schneidet, d. h. mit den Punkten B und C, berechnet der Prozessor 20 beim Empfang des Bildes der Spur 15 die Linie 13, ermittelt die Abweichungen der Spur 15 in bezug auf Linie 13 und die Unterbrechungen in der Spur 15 und erzeugt ein Signal zur Zurückweisung der Zigarette 3 zu dem Fall, in dem beispielsweise das Ver hältnis zwischen der Anzahl der Bildpunkte (Pixel) der Spur 15 innerhalb eines relativ schmalen Bereichs der Linie 13 und der Anzahl der Bildpunkte der Spur 15 außerhalb dieses Bereichs unter einem gegebenen Wert liegt.
Die Abwandlung von Fig. 5 bezieht sich auf eine optische Vorrichtung 21, die sich von der Vorrichtung 1 nur darin unterscheidet, daß der Strahl 5, der durch die Quelle 4 emittiert wird, durch einen bekannten Teiler (nicht gezeigt) in eine Anzahl kohärenter Lichtlamellen (nicht gezeigt) geteilt wird, die in entsprechenden parallelen Ebenen 9a liegen und unter entsprechenden Winkeln A kleiner 90º auf die Ebene 10 treffen, um auf der Stirnfläche 14 des Endabschnitts 2 der Zigarette 3 die entsprechenden Lichtspuren 15 zu definieren, die zur hochgenauen Bewertung der Spezifikationsgerechtigkeit der Fläche 14 dienen, wenn sie durch die optische Einheit 16 erfaßt werden.
Die Abwandlung von Fig. 6 bezieht sich auf eine optische Vorrichtung 22, die sich von der Vorrichtung 1 nur darin unterscheidet, daß der Strahl 5, der durch die Quelle 4 emittiert wird, durch einen bekannten Teiler (nicht gezeigt) in zwei kohärente Lichtlamellen (nicht gezeigt) geteilt wird, die in entsprechenden senkrechten Ebenen 9a, 9b liegen und unter entsprechenden Winkeln A kleiner 90º auf die Ebene 10 treffen, um auf der Stirnfläche 14 des Endabschnitts 2 der Zigarette 3 zwei senkrechte Lichtspuren 15 zu definieren, die zur hochgenauen Bewertung der Spezifikationsgerechtigkeit der Fläche 14 dienen, wenn sie durch die optische Einheit 16 erfaßt werden.
Die Vorrichtungen 1, 21 und 22 können selbstverständlich kombiniert sein, um weitere optische Erfassungsvorrich tungen zur Bewertung der Spezifikationsgerechtigkeit der Fläche 14 zu bilden.

Claims

1. Optisches Kontrollverfahren der Zigarettenfüllung, das Schritte umfaßt, die umfassen: Aussenden eines kohärenten Lichtstrahls (5) durch mindestens eine Laserquelle (4); Bilden einer entsprechenden reellen Lichtspur (15) auf der Fläche (14) durch den kohärenten Lichtstrahl (5); wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Umwandeln des kohärenten Lichtstrahls (5) in eine kohärente Lichtlamelle (9), die in der Weise gerichtet ist, daß sie die offene Stirnfläche (14) der untersuchten Zigarette (3) schneidet, um die reelle Lichtspur (15) zu bilden; und Analysieren jeder Abweichung oder Diskontinuität der reellen Lichtspur (15) in bezug auf eine entsprechende theoretische, gerade, kontinuierliche Spur (13), die durch die Verbindung der zwei Endpunkte (B, C) der reellen Lichtspur (15) gebildet wird, um ein Signal zu erhalten, das die Akzeptierung oder Zurückweisung der untersuchten Zigarette (3) anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Stirnfläche (14) der untersuchten Zigarette (3) durch mindestens zwei kohärente Lichtlamellen (9) geschnitten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärenten Lichtlamellen (9) in im wesentlichen parallelen Ebenen (9a) liegen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärenten Lichtlamellen (9) in im wesentlichen senkrechten Ebenen (9a, 9b) liegen.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ebene (9a, 9b) einen Winkel (A) kleiner als 90º mit der Fläche (14) bildet.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede reelle Lichtspur (15) analysiert wird, indem die Anzahl erster Bildpunkte der reellen Lichtspur (15) innerhalb eines gegebenen relativ schmalen Bereichs der entsprechenden theoretischen Spur (13) und die Anzahl zweiter Bildpunkte der reellen Lichtspur (15) außerhalb des Bereichs erfaßt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schritt des Aussendens eines Signals zur Zurückweisung einer untersuchten Zigarette (3) umfaßt, wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl erster Bildpunkte und der Anzahl zweiter Bildpunkte unter einem gegebenen Wert liegt.

8. Optische Kontrollvorrichtung der Zigarettenfüllung, die eine Emissionsvorrichtung (4) zur Emission mindestens eines kohärenten Lichtstrahls (5) enthält; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es enthält: mindestens eine Fokussierungseinheit (6) zur Umwandlung des kohärenten Lichtstrahls (5) in eine kohärente Lichtlamelle (9), die in der Weise gerichtet ist, daß sie die offene Stirnfläche (14) der untersuchten Zigarette (3) schneidet; eine Sensorvorrichtung (17) zur Erfassung einer reellen Lichtspur (15) der Lichtlamelle (9) auf der Fläche (14); und eine Verarbeitungsvorrichtung (20) zum Analysieren jeder Abweichung oder Diskontinuität der reellen Lichtspur (15) in bezug auf eine theoretische, gerade, kontinuierliche Spur (13), die durch die Verbindung der zwei Endpunkte (B, C) der reellen Lichtspur (15) gebildet wird, und zur Erzeugung eines Signals, das die Akzeptierung oder Zurückweisung der untersuchten Zigarette (3) anzeigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laseremissionsvorrichtung (4) zur Emission von mindestens zwei kohärenten Lichtlamellen (9) dient.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärenten Lichtlamellen (9) in im wesentlichen parallelen Ebenen (9a) liegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kohärenten Lichtlamellen (9) in im wesentlichen senkrechten Ebenen (9a, 9b) liegen.

12. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinheit (6) eine Fokussierungslinse (7) und eine zylindrische Linse (8) enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lichtlamelle (9) in der Weise gerichtet ist, daß sie einen Winkel (A) kleiner als 90º mit einer Ebene (10) durch die kreisförmige Kante des freien Endes (11) der Umhüllungspapierschicht (12) der untersuchten Zigarette (3) bildet.

14. Vorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorvorrichtung (17) einen Photodioden-Matrixsensor (17) enthält.