CN116600667A - 用于识别在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于识别在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷的方法，其中，微波测量设备沿着过滤嘴的纵向方向测量指示过滤嘴的密度和/或湿度的值，所述方法具有如下步骤：a.将测量值与阈值比较，在低于所述阈值的情况下在过滤嘴中存在胶囊缺陷；并且b.在如下测量点之前和/或之后的区域中确定针对测量值的波动程度的值，在所述测量点中至少一个测量值低于所述阈值；c.将波动程度与预定的胶囊阈值比较，其中：i.在超过所述胶囊阈值的情况下存在破裂的胶囊；以及ii.在低于所述胶囊阈值的情况下存在缺失的胶囊。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于识别在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷的方法。
背景技术
烟草加工工业的过滤嘴可以作为过滤束、切割的过滤棒或作为与香烟连接的过滤段存在。出于口味的原因，在过滤嘴中嵌入具有芳香剂的胶囊，其直接在抽吸香烟之前在过滤嘴中被压破并且因此在过滤嘴中释放其芳香剂。广泛流行的芳香剂例如是薄荷脑。在使用具有一个或多个嵌入的胶囊的这样的过滤嘴时的优点在于，芳香剂已经位于在过滤嘴中且不会与烟草一起被燃烧，而是未燃烧地添加给烟草烟雾。由此可以避免由于芳香剂的燃烧形成有害健康的物质。也可以排除由于与烟草一起燃烧而对芳香的改变。
胶囊的不同参数可以利用适合的传感器***在制造时和/或在检查制成的产品时测量并且可以监控其质量。对于胶囊的在此感兴趣的参数例如是其在过滤嘴中的位置及其间距以及其状态、即胶囊是否完整无缺或受损。
由EP2249670已知用于检查胶囊的不同的传感器***，其可以检测在过滤束中胶囊的状态和存在。
由EP2207027已知在非金属载体材料中的多个划分单元中用于测量质量或密度和/或用于测量湿度的方法。微波测量设备由至少一个用于产生至少一个共振模式的微波共振器组成，所述微波测量设备在地点上受限的测量区域中进行测量。在仅载体材料而没有划分单元位于在测量区域中时和在划分单元至少部分地位于测量区域中时，微波测量设备分别测量到共振模式的至少一个特征参量。分析处理单元从针对划分单元的测量值提取出针对载体材料测量的参量，并且由至少一个差在综合特征曲线上确定针对湿度和/或针对划分单元的质量或密度的值。
在实践中，完整无缺的胶囊在过滤嘴的密度信号中示出显著的局部最大值。如果胶囊破裂，那么液态的芳香剂首先在过滤嘴中分散并且随后蒸发。在胶囊的位置上留下其破裂的胶囊外壳。根据胶囊的尺寸和特性及其外壳以及与其损坏的程度有关地，留下的胶囊外壳引起一个或多个密度信号。通过密度信号的幅度能够可靠地识别在过滤嘴中的有缺陷的胶囊。那么可以将过滤嘴在胶囊具有缺陷的情况下从生产中挑出。然而不能可靠地区分：胶囊是否缺失或胶囊是否已经被破坏。即，不能将胶囊缺失与胶囊破坏的胶囊缺陷彼此区分开。因此存在的技术需求在于，在低成本的情况下可靠地获得关于在过滤嘴中的胶囊和胶囊缺陷的附加的信息。
发明内容
本发明所基于的目的在于，提供一种方法和一种设备，其可靠地允许针对烟草加工工业的过滤嘴的胶囊缺陷的测量信号的准确的分析处理。
按照本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法以及通过一种具有权利要求13的特征的设备来实现。有利的设计方案形成从属权利要求的技术方案。
按照本发明的用于识别在烟草加工工业的过滤束中的胶囊缺陷的方法使用微波测量设备，所述微波测量设备沿着过滤嘴的纵向方向测量过滤嘴的密度和/或湿度。
在第一方法步骤中，在测量曲线的确定的区域中将测量值的最大值与阈值比较。测量值在此指示密度和/或湿度，这意味着：由所述测量值或在借助于另外的参量的情况下可以确定针对密度和/或湿度的值。在低于所述阈值的情况下在过滤嘴中识别到胶囊缺陷。为了准确地分析胶囊缺陷，在测量点之前和/或之后的区域中检测针对密度和/或湿度的波动程度。作为测量点在此采用围绕胶囊的额定位置的区域。在第二方法步骤中，将对于该区域求取的针对波动程度的值与针对测量值的胶囊阈值比较。在超过胶囊阈值的情况下识别到破裂的胶囊。在等于或低于胶囊阈值的情况下在过滤嘴中识别到缺失的胶囊。分别将针对波动程度的值与所述胶囊阈值比较。测量点的选择正是对于缺失的胶囊的识别特别相关的。仅当胶囊应当在该处的情况下，才能够将缺失的胶囊识别为缺陷。因此选择额定位置或预测的位置作为测量点。
本发明基于如下观察：破碎的胶囊提高在测量信号中的波动并且因此相比于纯过滤嘴引起在波动程度方面更大的值，在所述纯过滤嘴中缺失胶囊，并且所述纯过滤嘴在没有破碎的胶囊和/或流出的芳香剂的残余物的情况下显示出均匀的密度并且因此显示出测量信号的小的波动程度。由于第二比较不针对密度和/或湿度自身的测量信号进行，而是针对其在胶囊缺陷的区域中的波动程度来进行，因此以少的技术成本可靠地获得关于胶囊状态的信息。
在一种优选的进一步改进方案中，针对在围绕测量点的匹配区域中的各测量值确定拟合直线，并且确定相对于所述拟合直线的波动程度。所述匹配区域例如可以具有在测量点之前和之后预定的间距。优选地，拟合直线通过在匹配区域中的测量值的线性回归形成。拟合直线的应用基于如下认识：不是由于胶囊或胶囊的内容物引起的湿度波动和密度波动在地点上更缓慢地变化并且因此能够通过线性回归良好地反映。
在一种优选的进一步改进方案中，所述微波测量设备构成为微波共振器，所述微波共振器测量共振宽度的至少一个变化和/或共振频率的移动。通过具有引入的胶囊的过滤嘴或没有引入的胶囊的过滤嘴，在微波共振器中的介电特性发生变化。这引起共振曲线变宽和共振曲线的共振频率的移动。在分析处理微波测量设备的测量信号时，可以分析处理共振曲线的宽度的变化和共振频率的移动作为湿度值和密度值。在信号的分析处理中，一般检测相对于空的共振器的共振曲线变化。也可行的是，以两个或更多个共振模式运行适合的微波测量设备，并且分析处理在不同的共振模式之间信号变化。一般地，对于按照本发明的方法而言足够的是，测量针对密度信号和/或湿度信号的值，并且根据在空间区域中的波动程度来确定所述密度信号和所述湿度信号的变化。
在按照本发明的方法的一种优选的进一步改进方案中，沿着过滤嘴的纵向方向对于预定的路段确定针对波动程度的值。该进一步改进方案的所述路段必须与对于胶囊所预测的额定位置相一致。所述预定的路段例如可以位于胶囊的额定位置之前和/或之后，对于该额定位置，针对密度和/或湿度所测量的最大值位于阈值之下。所述预定的路段例如也可以与用于拟合直线的匹配区域一致。
在所述方法的一种优选设计方案中，预确定如下位置，沿着纵向方向在所述位置中预测到胶囊。这例如可以由胶囊过滤束自身的制造过程产生，例如其方法是：以初始位置开始将胶囊以预确定的间距引入过滤嘴中。预确定的位置例如也可以借助于在胶囊之间的预给定的间距来确定，其方法是：例如以超过阈值而测量到胶囊的存在，并且从那里出发通过所给定的间距值来确定另外的胶囊的预测的位置。在胶囊过滤束在生产机器中的制造中重要的是，在连续的胶囊过滤束中的胶囊相对于刀具的位置是正确的，所述刀具将束分割为各个过滤棒。
在所述方法的符合目的的进一步改进方案中，可以分别在所预测的胶囊位置之前和/或之后的区域中确定针对波动程度的值。在该方案中，持续地计算针对波动程度的值，而与对于密度和/或湿度所测量的值是否已经低于阈值无关。则在低于阈值的情况下也对于过去的路段进行对标准差的分析处理。
在一种优选设计方案中，所述过滤嘴是沿其纵向方向被运输的过滤棒。过滤棒由过滤丝束制造并且在其切割之前以一件的方式运输。对过滤棒的检测可以在连续的束上进行，或/和在将过滤束切割为各个过滤棒之后进行。按照本发明的方法不仅可用于制造中，而是也可以用于检测制造完成的香烟。在此要测量的过滤嘴是香烟的沿其纵向方向被运输的过滤段。
对在香烟上的制成的过滤段的测量和检测优选地在测试站中进行，但是原则上也可以在用于香烟的制造过程的范畴中进行。
在按照本发明的方法中，实验已经给出：胶囊和过滤嘴的材料同样如过滤嘴的湿气含量那样对胶囊阈值不具有值得一提的影响，从而也可以与所述材料无关地确定胶囊阈值，并且在胶囊材料或过滤嘴材料改变的情况下不必调整所述胶囊阈值。
优选地，将针对波动程度的值确定为标准差。
按照本发明的目的也通过具有权利要求13的特征的设备来实现。所述设备用于测量在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷。所述设备具有微波测量装置和控制器，其中，所述控制器也可以是微波测量装置的一部分。微波测量装置测量指示在过滤嘴中的密度和/或湿度的值，其中，所述控制器构造为用于：将测量值与阈值比较，并且在低于所述阈值的情况下识别胶囊缺陷。如已经在按照本发明的方法中那样，控制器此外还构造为用于，通过针对波动程度的值与胶囊阈值的比较来可靠地区分被破坏的胶囊与缺失的胶囊。优选地，所述设备是过滤棒测试站的一部分。所述设备也可以是用于制造过滤嘴的设备的一部分，所述用于制造过滤嘴的设备例如是过滤棒机器或将不同的过滤段组合为组合过滤嘴的机器(过滤棒组合器)。所述设备此外可以是用于制造香烟的设备、例如香烟机器的一部分。
优选地，所述控制器构造为用于，确定标准差作为针对波动程度的值。
附图说明
根据以下附图进一步阐述本发明。图中：
图1针对完整无缺的胶囊和破碎的胶囊示出关于在过滤束中的位置的密度信号；
图2附加地示出针对缺失的胶囊的密度信号；
图3示出在具有四个胶囊的过滤棒中的密度信号；
图4示出在胶囊破碎的情况下和在胶囊缺失的情况下的标准差的值；以及
图5示出针对完整无缺的胶囊和破碎的胶囊所测量的密度值以及在胶囊缺失的情况下的拟合直线。
具体实施方式
图1针对过滤棒示出与以毫米为单位的位置有关的所测量的密度值(无量纲地绘出)。在此描绘两个测量曲线，其，中实线的测量曲线10示出针对具有完整无缺的胶囊的过滤束所测量的密封值，并且测量曲线12示出在胶囊破碎的情况下的密度的测量值。明显可见的是，在56毫米至大约61-62毫米的区域中和从76毫米起，这两个测量曲线示出相同的密度值。在位于其间的区域中，完整无缺的胶囊引起显著更大的测量值，所述测量值升高直至170。破碎的胶囊的测量值升高到略超过140的值。
通过上阈值14——所述上阈值具有大约158的值——可以在过滤束中可靠地识别完整无缺的胶囊。曲线10的测量值显著超过上阈值14，从而可靠地识别到完整无缺的胶囊。图1还示出下阈值16，所述下阈值具有稍微在140之下的值。在所示出的示例中，借助于下阈值16可以区分针对破碎的胶囊的信号。
在图1中示出的方法原则上也适用于识别具有缺失的胶囊的情况。图2示出在过滤束中胶囊缺失的情况下的变化曲线18。在图1中示出的阈值14和16也能够在破碎的胶囊与缺失的胶囊之间进行区分。
上述描绘的方法然而对于实践而言具有一系列重大的缺点。特别是在使用小胶囊的情况下，在胶囊缺失与胶囊破碎的信号之间的区别不是非常大。即，不能够可靠地在这些胶囊缺陷之间进行区分。此外在实践应用中也出现如下情况，在所述情况中，胶囊破碎为不同的块，从而代替于最大值，在信号中出现不同的不太显著的局部最大值。在此不能在胶囊缺失与胶囊破碎之间进行区分。在测量技术上特别重要的缺点在于，在两个阈值比较中针对测量信号的绝对值来进行。这些绝对值非常强烈地随着环境条件、特别是湿度值变化。如果在过滤丝束中的湿气含量变化，则绝对值强烈地变化，并且不能如在过滤丝束干燥的情况下那样以相同的阈值进行处理。这阻碍了具有两个阈值的测量方法的实际应用且不允许可靠地区分胶囊缺失与胶囊破碎的胶囊缺陷。
图3示出针对位于过滤棒中的四个胶囊所测量的密度信号，分别具有完整无缺的胶囊和具有破碎的胶囊。在此涉及已经切割的过滤棒，所述过滤棒具有四个单个过滤嘴。
在按照本发明的方法中，在低于用于所测量的信号的阈值时将周围的区域识别为具有胶囊缺陷的区域。在所述周围的区域中计算所测量的信号的标准差、例如在+/-10毫米、优选+/-5毫米的区域中。图4示出针对所测量的信号的所测量的标准差。在此针对每个信号测量标准差，而与所测量的信号是否低于阈值无关。由图4可知，针对具有破碎的胶囊的信号所确定的标准差明显大于在胶囊缺失的情况下的信号的标准差。通过使用针对标准差的胶囊阈值20，能因此将这两个胶囊缺陷可靠地相互区分开。在此特别的优点也在于，针对标准差的值不由于环境条件和/或材料组分以及特性、例如过滤丝束的湿度而变化。这意味着，胶囊阈值20可以统一地在不同的应用中使用。小的胶囊也不妨碍对这两种胶囊缺陷的可靠区分。
总体上，标准差的使用具有一系列优点：特别是对于较小的胶囊，能够确定到在破碎的胶囊与缺失的胶囊的信号之间的较大的相对差异。由此能以较高的精度实现对损坏图形的区分。此外，在破碎的胶囊与缺失的胶囊之间的区分与绝对值无关，并且因此能够与过滤丝束密度和湿气含量无关地使用。
图5示出过滤丝束的所测量的密度。以信号值22和28示出密度值的两个最大值。最大值22和28指向存在完整无缺的胶囊。信号值24以其较低的值指向破碎的胶囊。
通过计算相对于过滤丝束的密度平均值的标准差可以良好地识别缺失的胶囊，特别是在过滤嘴的过滤丝束的密度均匀的情况下。然而，在过滤丝束的密度不均匀的情况下，与平均值有关的标准差提高并且仅仅受限地适用于探测缺失的胶囊。在一种有利的进一步改进方案中，通过线性回归确定针对在围绕额定位置的区域中的各测量点的拟合直线。拟合直线26例如示出在过滤丝束的密度中的趋势。测量值相对于拟合直线的波动程度在此是用于区分破碎的胶囊与缺失的胶囊的适合的标准。
图5示出100毫米长的过滤棒，所述过滤棒应包含4个胶囊。在位置22和28的两个胶囊是完整无缺的，在位置24的胶囊是破碎的，并且在位置26的胶囊缺失。在大约50毫米至80毫米之间的区域中，过滤丝束的密度是不均匀的并且在该区域中单调增大。虽然不存在破碎的胶囊，但关于密度平均值的密度标准差在该区域中提高。在图中也可见围绕额定胶囊位置的拟合直线26(+/-5毫米)。测量值相对于该拟合直线的波动程度是低的。对此的背景在于，在存在破碎的胶囊的情况下将出现非单调的信号偏差，这也将提高测量值相对于拟合直线的波动程度。
Claims (15)
1.用于识别在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷的方法，其中，微波测量设备沿着过滤嘴的纵向方向测量指示过滤嘴的密度和/或湿度的值，所述方法具有如下步骤：
a.将测量值与阈值比较，在低于所述阈值的情况下在过滤嘴中存在胶囊缺陷；并且
b.在如下测量点之前和/或之后的区域中确定针对测量值的波动程度的值，在所述测量点中至少一个测量值低于所述阈值；
c.将针对波动程度的值与预定的胶囊阈值比较，其中：
i.在超过所述胶囊阈值的情况下存在破裂的胶囊；以及
ii.在低于所述胶囊阈值的情况下存在缺失的胶囊。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对在围绕测量点的匹配区域中的各测量值确定拟合直线，并且确定相对于所述拟合直线的波动程度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述测量点的周围进行最大值搜索。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述微波测量设备构成为微波共振器，对于该微波共振器测量所述微波共振器的共振曲线的宽度的至少一个变化和/或所述微波共振器的共振频率的移动。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所述微波测量设备构成为微波共振器，所述微波共振器测量密度信号和/或湿度信号。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，沿纵向方向对于区域的预确定的长度确定所述针对波动程度的值。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，沿着纵向方向在确定的位置中预测胶囊。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，分别在围绕所预测的胶囊位置的区间中确定针对波动程度的值。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述过滤嘴构成为沿纵向方向运输的过滤棒或构造为过滤束。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述过滤嘴构成为沿纵向方向运输的香烟的过滤段。
11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述胶囊阈值与胶囊的材料和/或胶囊的填充方式无关。
12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，所述胶囊阈值与包围的过滤丝束无关。
13.用于测量在烟草加工工业的过滤嘴中的胶囊缺陷的设备，所述设备包括微波测量装置和处理测量值的控制器：
a.所述微波测量装置测量指示在过滤嘴中的密度和/或湿度的值，其中，所述控制器构造为用于：将测量值与阈值比较，并且在低于所述阈值的情况下识别胶囊缺陷；
b.所述控制器构造为用于：在如下测量点之前和/或之后的区域中确定针对测量值的波动程度的值，在所述测量点中至少一个测量值低于所述阈值，并且将针对波动程度的值与胶囊阈值比较，其中
i.在超过胶囊阈值的情况下识别到破裂的胶囊；以及
ii.在低于胶囊阈值的情况下识别到胶囊的缺失。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备构成为过滤棒测试站的一部分。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其特征在于，所述设备构成为用于香烟或过滤嘴的生产机器的一部分。
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