DE19753333A1 - Verfahren zur Kontrolle der Vollzähligkeit von Zigarettengruppen und der Befüllung der Zigaretten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von geordneten, dem Inhalt einer Zigarettenpackung entsprechenden Ziga­ rettengruppen mit einem mit einer Signaldatenverarbeitung ver­ bundenen elektrooptischen Prüforgan, vorzugsweise ein CCD- Zeilenchip oder eine CCD-Kamera, zur Messung der Intensität von durch filterseitige Stirnseiten der Zigaretten reflektiertes Licht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen von geordneten, dem Inhalt einer Zigarettenpackung ent­ sprechenden Zigarettengruppen mit einem mit einer Signaldaten­ verarbeitung verbundenen elektrooptischen Prüforgan, vorzugsweise eine CCD-Kamera, zur Messung der Intensität reflektierten Lichtes, wobei ein vorzugsweise aus Pixeln des Prüforgans gebildetes Meßfeld mindestens einer Teilfläche der Stirnseiten der Zigaretten zugeordnet ist.

Für die Herstellung von Zigaretten und die Füllung von Zigaret­ tengruppen in Zigarettenpackungen sind Hochleistungsmaschinen erforderlich. Trotz sorgfältiger Fertigung kommt es allerdings immer wieder vor, daß die erstellten und an den Kunden ausge­ lieferten Zigarettenpackungen fehlende Zigaretten oder unzurei­ chend mit Tabak befüllte Zigaretten aufweisen. Bei der Auswahl von Prüfverfahren zur Aussonderung derartiger fehlerhafter Zigarettengruppen ist zu beachten, daß die Prüfung im schnellen, kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Förderprozeß stattfinden muß.

Bei einem bisher verwendeten Prüfverfahren wird eine geordnete, dem Inhalt einer Zigarettenpackung entsprechende Zigaretten­ gruppe an einer Prüfeinrichtung vorbeibewegt, in der die von einer CCD-Kamera gemessenen Intensitäten reflektierten Lichts statistisch ausgewertet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, be­ rührungslos arbeitendes Prüfverfahren zur Kontrolle der Voll­ ständigkeit von Zigarettengruppen und/oder der Befüllung der Zigaretten mit Tabak vorzuschlagen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Prüforgan, vorzugsweise von den Pixeln des CCD-Zeilenchips oder der CCD-Kamera, gebildetes Meßfeld den Stirnseiten der Zigaretten und den zwischen diesen gebildeten Zigarettenzwischenräumen zugeordnet ist, mindestens Teilflächen des Meßfeldes, insbesondere Pixel der CCD-Kamera oder des CCD-Zeilenchips, in kurvenförmigen oder geradlinigen, insbesondere horizontalen oder vertikalen, Auswertebalken angeordnet sind und das entlang der Auswertebalken gemessene Meßsignal zur Prüfung der Vollzähligkeit der Zigarettengruppe in der Signaldatenverarbeitung ausgewertet wird.

Das Meßorgan zur Prüfung der Zigarettengruppen arbeitet also berührungslos auf der Basis eines CCD-Zeilenchips oder einer CCD-Kamera, so daß eine Prüfung der Zigarettengruppe auch bei schnellem Fördertakt möglich ist. Hierbei kann das Meßorgan an beliebiger Stelle des Förderprozesses angeordnet sein, solange in diesem die Stirnseiten der Zigarettengruppen frei zugänglich sind. Beispielsweise kann die Prüfung während der Förderung in einem Taschenförderer durchgeführt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Prüfung der Zigarettengruppen in einem Faltrevolver.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren in einer weiteren Ausgestal­ tung bezüglich der Auswertung des von der CCD-Kamera oder des CCD-Zeilenchips gelieferten Intensitätsverlaufs dadurch ge­ kennzeichnet, daß aus einer Zählung der Durchgänge des Intensi­ tätsverlaufs durch einen Schwellwert mit anschließendem Über- und/oder Unterschreiten des Schwellwertes die Zahl der Zigaret­ ten im Bereich des oder der Auswertebalken(s) bestimmt wird. Dieses Auswerteverfahren basiert darauf, daß das reflektierte Licht im Bereich der hellen Filterflächen der Zigaretten größer ist als die Intensität, die im Bereich der dunklen, von benach­ barten Zigaretten gebildeten Zigarettenzwischenräumen gemessen wird. Ein Anstieg des gemessenen Intensitätsverlaufs kann also als Übergang von einem Zigarettenzwischenraum auf eine filter­ seitige Stirnseite einer Zigarette ausgewertet werden. Beim Fehlen einer Zigarette in einer Zigarettenreihe wird also die große Intensität im Bereich der Filterflächen einmal weniger erreicht als bei einer vollständigen Zigarettenreihe. Dieses wird anhand der Zählung der Durchgänge des Intensitätsverlaufs durch einen Schwellwert detektiert.

Beim Fehlen einer Zigarette innerhalb einer Zigarettengruppe mit mehreren Zigarettenreihen verschieben sich benachbarte Zigaretten. Dies hat zur Folge, daß der Abstand der ersten und letzten Zigarette einer Zigarettenreihe infolge des Fehlens ei­ ner Zigarette verringert wird. Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist daher dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ver­ gleich des Abstandes des ersten und letzten Durchgangs des In­ tensitätsverlaufs durch einen Schwellwert mit einem Sollwert die Vollständigkeit der Zigarettengruppe bestimmt wird.

Mit der Zahl der filterseitigen Stirnflächen der Zigaretten im Bereich des Auswertebalkens des CCD-Zeilenchips oder der CCD- Kamera steigt die Zahl hoher gemessener Intensitätswerte. In einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren kann demzufolge die, insbesondere durch Aufsummieren der entlang des Auswertebalken gemessenen Intensitätswerte ermittelte, Fläche unterhalb der Kurve des gemessenen Intensitätssignals mit einem für die voll­ ständige Zigarettengruppe ermittelten Sollwert verglichen wer­ den.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ver­ fahren dadurch gekennzeichnet, daß ein in den den Stirnseiten der Zigaretten sowie den Zigarettenzwischenräumen zugeordneten Pixeln gemessenes Meßsignal entsprechend den horizontalen und vertikalen Positionen der Pixel als zweidimensionales Meßfeld ausgewertet wird.

In einer dreidimensionalen Darstellung der gemessene Intensität über der horizontalen und vertikalen Position der Pixel im zweidimensionalen Meßfeld ist der Intensitätsverlauf also als gekrümmte Fläche darstellbar, die hohe Plateaus im Bereich heller Zigarettenflächen aufweist, beispielsweise im Bereich der hellen Stirnflächen der Zigaretten, und Täler für die Bereiche mit niedrigen Meßintensitäten, beispielsweise im Bereich der Zigarettenzwischenräume.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser reliefartige Wechsel von Gebirgen mit Hochplateaus und Tälern derart ausge­ wertet, daß bei tabakseitiger Anordnung des Meßfeldes das Vor­ liegen einer großen Zahl von kleinen benachbarten Intensitäts­ werten als Indikator für Ausnehmungen in der Befüllung der Zi­ garetten mit Tabak verwendet wird. Bei diesem Prüfverfahren wird also gezielt nach Tälern, also flächigen Bereichen mit kleinen benachbarten Intensitätswerten, gesucht. Im Bereich ei­ nes Tals liegt also ein flächiger Schattenbereich auf der tabakseitigen Stirnseite der Zigarette vor. Dieses kann als In­ dikator für Ausnehmungen in der Befüllung der Zigaretten, soge­ nannte Lunker, gewertet werden.

Beim Fehlen einer Zigarette einer Zigarettengruppe und bei der Prüfung der Zigaretten im Bereich der filterseitigen Stirn­ flächen der Zigaretten führt das Fehlen einer Zigarette der Zi­ garettengruppe dazu, daß in dem Bereich, an dem für eine voll­ ständige Zigarettengruppe ein Plateau mit hoher Intensität vor­ liegen müßte, ein "Tal" mit niedrigen Meßintensitäten vorliegt.

Im Bereich der Sollpositionen der stirnseitigen Filterflächen wird also an Stelle vieler benachbarter hoher Meßintensitäten eine große Zahl niedriger Meßintensitäten gemessen. Bei der Bestimmung der Häufigkeitsverteilung der Meßwerte mit Meß­ intensitäten innerhalb vordefinierter Intensitätsklassen deutet das Auftreten einer großen Häufigkeit bei großen Meßinten­ sitäten auf das Vorliegen einer hellen Filterfläche hin, während das Vorliegen großer Häufigkeiten bei kleinen Meßinten­ sitäten als Indikator für einen dunklen Zigarettenzwischenraum ausgewertet werden kann.

Weitere Verfahren betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Er­ findung.

Weitere Einzelheiten der Verfahren werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Fördereinrichtung für Weichbecherpackungen in Sei­ tenansicht,

Fig. 2 Prüfeinrichtung zur Prüfung von Zigarettengruppen in Draufsicht,

Fig. 3 fehlerhafte Zigarettengruppe in der Tasche eines Taschenförderers,

Fig. 4 horizontale und vertikale Auswertebalken zum Prüfen einer Zigarettengruppe,

Fig. 5 Beispiel eines gemessenen Intensitätssignals entlang eines horizontalen Auswertebalkens,

Fig. 6 Beispiel eines gemessenen Intensitätssignals entlang eines vertikalen Auswertebalkens,

Fig. 7 Meßbereiche des Prüfverfahrens im Filterbereich und im Bereich der Zigarettenzwischenräume,

Fig. 8 Häufigkeitsverteilung gemessener Intensitäten im Filterbereich,

Fig. 9 Häufigkeitsverteilung gemessener Intensitäten im Be­ reich der Zigarettenzwischenräume,

Fig. 10 Meßergebnis der CCD-Kamera, gemessen auf der tabak­ seitigen Stirnseite im Bereich einer korrekt befüll­ ten Zigarettengruppe,

Fig. 11 Meßergebnis der CCD-Kamera, gemessen auf der tabak­ seitigen Stirnseite im Bereich einer fehlerhaft be­ füllten Zigarettengruppe,

Fig. 12 dreidimensionale Darstellung des Intensitätsver­ laufs,

Fig. 13 Blockschaltbild der Meßsteuerung und Signaldatenver­ arbeitung zur Kontrolle der Vollständigkeit und Be­ füllung der Zigarettengruppe.

Die in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten beziehen sich auf ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel, nämlich auf die Ferti­ gung von Zigarettenpackungen des Typs Weichbecherpackung. Fig. 1 zeigt das Grundkonzept einer Verpackungsmaschine 10 für die Fertigung derartiger Zigarettenpackungen 11. Die Zigaretten werden der Verpackungsmaschine 10 im Bereich eines Zigaretten­ magazins 12 übergeben. Hierbei handelt es sich um ein bei Ver­ packungsmaschinen 10 für Zigaretten übliches Organ zur Spei­ cherung von Zigaretten und zur Abgabe von Zigarettengruppen 13 entsprechend dem Inhalt einer Zigarettenpackung 11. Das Ziga­ rettenmagazin 12 ist zu diesem Zweck im unteren Bereich mit Ma­ gazinschächten 14 versehen, die als Schachtgruppen zusammen­ gefaßt sind. Aus jeder Schachtgruppe wird eine Zigarettengruppe 13 durch Schieber aus- und in Taschen 15 einer Taschenkette 16 eingeschoben, und zwar im Bereich eines unteren Fördertrums 17.

Die Taschenkette 16 transportiert die Zigarettengruppen 13 zu einem Faltrevolver 18, an den sie durch Ausschub aus den Taschen 15 der Taschenkette 16 übergeben werden. Einzelheiten über den Aufbau des Zigarettenmagazins 12, der Taschenkette 16 und des Faltrevolvers 18 ergeben sich aus EP 226 872.

An der mit dem Pfeil A bzw. B markierten Position im Förder­ fluß, nämlich im Bereich des unteren Fördertrums 17 bzw. im Faltrevolver 18, werden die Zigarettengruppen 13 durch das er­ findungsgemäße Prüfverfahren auf Vollzähligkeit oder Vollstän­ digkeit der Befüllung der Zigaretten geprüft. Der Prüfeinrich­ tung 19 in Förderrichtung nachgeordnet ist ein Auswerfer 20, der bei einem Fehlersignal der Prüfeinrichtung 19 zur Ausson­ derung fehlerhafter Zigarettengruppen 13 betätigt wird.

Die Prüfeinrichtung weist ein Prüforgan 20, vorzugsweise ein CCD-Zeilenchip oder eine CCD-Kamera, auf. Dem Prüforgan 21 ist eine Optik 22 vorgeordnet. Weiterer Bestandteil der Prüfein­ richtung sind beispielsweise zwei Lichtquellen 23, die vorzugs­ weise unter einem Winkel von 5 bis 15° gegenüber der Aufnahme­ richtung des Prüforgans 21 geneigt sind. Prüforgan 21 und zuge­ ordnete Lichtquellen 23 sind derart ausgerichtet, daß das von einer Stirnseite 24 der Zigarettenpackung 11 reflektierte Licht der Lichtquellen 23 vom Prüforgan 21 erfaßt wird. Die Licht­ quelle 23, vorzugsweise eine Lichtquelle hoher Intensität oder ein Laser, können hierbei stroboskopisch im Takt der Maschine angesteuert werden. Im in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel ist eine Prüfeinrichtung 19 auf der filterseitigen Stirnseite 24 der Zigarettenpackungen 11 angeordnet. Hier findet beispielsweise eine Vollzähligkeitskontrolle der Zigarettengruppe statt. Eine weitere Prüfeinrichtung ist auf der tabakseitigen Stirnseite 24 einer Zigarettengruppe 13 ange­ ordnet. Mit dieser kann beispielsweise die vollständige Befül­ lung einzelner Zigaretten 25 kontrolliert werden, möglich ist hier aber auch die gleichzeitige Kontrolle der Vollständigkeit der Zigarettengruppe 13 und der Befüllung der Zigaretten 25 mit Tabak.

Fig. 3 zeigt die filterseitige Stirnseite 24 einer Zigaretten­ gruppe 13 sowie eine der Zigarettengruppe 13 zugeordnete Tasche 15 der Taschenkette 16. An der Tasche 16 sind eine vertikale Markierung 26 und eine horizontale Markierung 27 zur Ausrich­ tung des Bildes des Prüforgans 21 vorgesehen. Bei einer verti­ kalen Verschiebung der Tasche 15 wird die horizontale Mar­ kierung 27 vertikal verschoben, bei einer geringen Zeitverzöge­ rung bei der Aufnahme eines Intensitätsverlaufs 28 durch das Prüforgan 21, also die CCD-Kamera oder der CCD-Zeilenchip, ist die vertikale Markierung 26 seitlich im aufgenommenen Bild aus ihrer Sollposition verschoben. Das von der CCD-Kamera aufgenommene Bild wird anhand der Markierungen im Koordinatensystem der Auswerteeinheit ausgerichtet.

Eine vollständige Zigarettengruppe 13 weist beispielsweise sieben Zigaretten 25 in jeder äußeren, horizontalen Zigaretten­ reihe 29 auf, die innere horizontale Zigarettenreihe 30 bein­ haltet sechs Zigaretten. Bei der dargestellten Zigarettengruppe 13 handelt es sich somit um eine Fehlgruppe. Infolge einer feh­ lenden Zigarette in der inneren Zigarettenreihe 30 sind zwei Zigaretten 31 und 32 der äußeren Zigarettenreihen 29 abweichend von ihren Sollpositionen ins Innere der Tasche 15 verschoben. Eine Aussonderung derartiger Fehlgruppen erfolgt unter Verwendung der folgenden Meßbereiche:

• - die strichpunktierten Kreise 33 markieren die Sollpositionen der Zigaretten in der Zigarettengruppe,
• - die Kreisflächen mit durchgezogener Umrandung 34 sind Teilflächen der Zigarettenstirnseite, deren Bedeutung für das Auswerteverfahren im folgenden dargestellt wird,
• - weitere Auswerteflächen sind die mit schwarzen Kreisflächen markierten Schattenflächen 35 im Bereich der Zigaretten­ zwischenräume 36,
• - in Fig. 4 sind mit horizontalen Linien horizontale Auswerte­ balken 37 markiert, die vorzugsweise derart verlaufen, daß ein Auswertebalken sowohl den Bereich der Sollposition jeder Ziga­ rette 33 einer Zigarettenreihe 29 oder 30 als auch einen Schat­ tenbereich 35 im Bereich zweier benachbarter Zigaretten einer Zigarettenreihe 29 oder 30 durchläuft,
• - vertikale Auswertebalken 38 sind vorzugsweise derart ange­ ordnet, daß in vertikaler Richtung die Zigarettenzwischenräume 36 zwischen Zigaretten benachbarter Zigarettenreihen durch­ laufen werden.

Die Kreisflächen 34 und Schattenbereiche 35 können natürlich auch eine von der dargestellten Kreisform abweichende Kontur aufweisen.

Für die Bestimmung der Vollständigkeit einer Zigarettenreihe 29, 30 wird in einem erfindungsgemäßen Auswerteverfahren die entlang eines horizontalen Auswertebalkens 37 reflektierte Lichtintensität mit einem Prüforgan 21 gemessen. Hierzu wird der Auswertebalken 37 durch mehrere Pixel des CCD-Zeilenchips oder der CCD-Kamera abgebildet. Jeder Pixel erfaßt dabei die Lichtintensität einer Teilstrecke des Auswertebalkens 37. In Fig. 5 ist der horizontale Auswertebalken 37 durch 230 Pixel in 230 Teilstrecken gleicher Größe aufgeteilt. Das dargestellte Meßsignal 39 stellt die gemessene Intensität für die Pixel 0 bis 229 dar. Die Lichtintensität wird üblicherweise in der Ein­ heit Candela angegeben. Durch die CCD-Kamera wird die Inten­ sität am Meßort in ein proportional es Meßsignal umgewandelt, beispielsweise in eine Spannung. Aus diesem Grund sind die Meß­ werte für die Intensitäten im folgenden ohne Einheiten angege­ ben. Die Absolutwerte der Meßwerte sind im folgenden Text mit eckigen Klammern gekennzeichnet.

Die Intensität des reflektierten Lichtes ist groß im Bereich der den (hellen) Stirnseiten 24 bzw. Filtern der Zigaretten zu­ geordneten Pixel, siehe hierzu die Plateaus 40 hoher Intensität in Fig. 5. Im Bereich der den Schattenbereichen 35 zwischen den Zigaretten 25 zugeordneten Pixel bricht die Intensität ein. Mit strichpunktierter Linie ist hier das gemessene Fehlersignal 41 für den Fall einer fehlenden Zigarette dargestellt.

Das Verfahren zur Auswertung des Meßsignals 39 kann beispiels­ weise die Durchgänge 42 des Meßsignals durch einen Schwellwert 43 zählen. Im dargestellten Beispiel durchläuft das Meßsignal 39 sieben mal den Schwellwert 43 in positiver bzw. negativer Richtung. Es befinden sich also sieben Zigaretten in der Zigarettenreihe 29, 30.

Ein weiteres Verfahren bestimmt die Fläche unter dem in Fig. 5 dargestellten Meßsignal 39. Diese kann durch Aufsummieren der von den Pixeln 0 bis 229 gemessenen Intensitäten ermittelt werden. Die Abweichung einer derart ermittelten Summe von einem Sollwert kann als Indikator für das Fehlen einer Zigarette 25 in der Zigarettenreihe 29, 30 gewertet werden, da im Bereich des mit strichpunktierter Linie markierten Fehlersignals 41 infolge der fehlenden Zigarette 25 die Fehlerfläche 44 unter der Kurve sehr viel kleiner ist als die Vergleichsfläche 45, also nur kleine Werte in die Summierung eingehen.

Bei einem weiteren Auswerteverfahren wird die von den vertika­ len Auswertebalken 38 zugeordneten Pixeln gemessene Intensität ausgewertet, siehe hierzu Fig. 6. Die vertikalen Auswertebalken 38 durchlaufen die Zigarettenstirnflächen vorzugsweise in un­ mittelbarer Umgebung des Stirnflächenmittelpunktes 46. Die bei­ den Plateaus 47 hoher Intensität im in Fig. 6 dargestellten Meßsignal 39 kennzeichnen hier Messungen im Bereich einer Stirnseite 24. Zwischen den beiden Plateaus 47 wird der Randbe­ reich 48 einer Zigarette 25 der inneren Zigarettenreihe 30 durchlaufen, so daß hier die Intensität über eine geringere Breite ansteigt und ein lokales Maximum 49 ausbildet. Entsprechend dem zuvor geschilderten Verfahren kann auch hier das Über- bzw. Unterschreiten eines Schwellwertes 43 zur Auswertung herangezogen werden. In einer Vereinfachung dieses Verfahrens wird jedoch nur der erstmalige Durchgang 50 des Meß­ signales 39 durch den Schwellwert 43 sowie der letzte Durchgang 51 des Meßsignals 39 durch den Schwellwert 43 ausgewertet. Aus dem diesem ersten Durchgang 50 bzw. letzten Durchgang 51 zuge­ ordneten Pixel können die Abstände D1 und D2 bestimmt werden. Alternativ kann natürlich auch von beiden Seiten bzw. von oben und von unten der erste Durchgang bestimmt werden (bzgl. der Meßrichtung siehe auch die Pfeile in Fig. 4).

Das Fehlen einer Zigarette 25 in der Zigarettengruppe 13 hat zur Folge, daß der Abstand benachbarter Zigaretten 25 von der Seitenwand 52 der Tasche 15 vergrößert wird, siehe hier Ziga­ retten 31 und 32 in Fig. 3. Dies hat eine Vergrößerung der Ab­ stände D1 und D2 zur Folge. Aus dem Vergleich der Summe D1 + D2 mit einem Sollwert kann ein Fehlersignal ermittelt werden. Analog hierzu kann natürlich auch der Abstand D des ersten Durchgangs 50 und des letzten Durchgangs 51 für die Auswertung verwendet werden.

Probleme kann die Anwendung des beschriebenen Prüfverfahrens bei einer Prüfung der Zigarettengruppe 13 im Bereich des Faltrevolvers 18 bereiten. Im Faltrevolver sind die Zigarettengruppen 13 nicht von dunklen Taschen 15 umgeben, sondern von hellem Verpackungsmaterial. Infolgedessen kann es dazu kommen, daß das Meßsignal 39 außerhalb der Zigarettengruppe 13 hohe Intensitäten aufweist und aus diesem Grund kein erster und letzter Durchgang 50, 51 vorliegt. In diesem Fall kann ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Vollständigkeit der Zigarettengruppe 13 verwendet werden, welches auf den in der Teilfläche, nämlich Kreisfläche 34 der Stirnseite 24 und den Schattenbereichen 35, gemessenen Intensitäten basiert. In den Kreisflächen 24 der filterseitigen Stirnfläche einer Zigarette sind hierbei mehrere Pixel angeordnet. Die hellen filterseitigen Stirnseiten 24 re­ flektieren Licht mit einer hohen Intensität, beispielsweise In­ tensitäten zwischen [59] und [63], s. Fig. 8. Für die Auswer­ tung der in den Teilflächen der Stirnseite 24 zugeordneten Pixeln gemessenen Intensitäten werden mehrere Klassen 54 der Intensität gebildet, beispielsweise Klassen 54 mit Inten­ sitätswerten im Bereich von [59]-[60], [60]-[61] sowie [61]- [62]. Im in Fig. 8 dargestellten Meßergebnis ist die Häufigkeit N der Pixel je Intensitätsklasse für eine Messung im Bereich der filterseitigen Stirnseite 24 dargestellt, wobei die Häufigkeit 72 über der Intensitätsklasse 71 aufgetragen ist. Für mehr als 238 Pixel ist also eine Intensität <[60] gemessen worden. Die Zahl der Pixel mit Intensitäten unterhalb eines Schwellwertes ist hier ungefähr Null, wenn sich die filter­ seitige Stirnseite 24 der Zigarette 25 in Sollposition befindet (in der Praxis ist die Intensität unterhalb eines Schwellwertes infolge von Meßungenauigkeiten ungefähr Null).

Beim Fehlen einer Zigarette 25 der Zigarettengruppe 13 ver­ schieben sich die übrigen Zigaretten 25 der Zigarettengruppe 13. Dies hat zur Folge, daß sich Schattenbereiche 35 in die hellen filterseitigen Sollpositionen der Zigaretten 33 verschieben. Liegen also Meßwerte mit Intensitäten unterhalb des Schwellwertes 55 vor, kann dies als Indikator für eine fehlerhafte Position einer oder mehrerer Zigaretten 25 ausgew­ ertet werden. Im Fall digitalisierter Intensitätswerte können die Klassen auch aus den Digitalisierungsstufen gebildet werden, so daß dann Pixel gleicher Intensität aufsummiert werden.

Für Messungen im Schattenbereich 35 im Zigarettenzwischenraum 36 benachbarter Zigaretten 25 ist die Intensität des reflek­ tierten Lichtes sehr klein, siehe hierzu Fig. 9. Die Zahl der Pixel ist hier kleiner, da die zugeordneten Meßflächen für die Schattenbereiche 35 kleiner sind. Für eine Teilfläche des Meß­ feldes, die im Sollbereich der Schattenbereiche 35 liegt, ist die Zahl der Pixel mit Intensitäten größer einem vordefinierten Schwellwert 56 Null. Die Verschiebung der übrigen Zigaretten 25 von ihrer Sollposition 33 durch das Fehlen einer Zigarette 25 der Zigarettengruppe 13 hat zur Folge, daß in den Sollpositionen 33 der Schattenbereiche 35 helle Filterflächen angeordnet sind. Liegen also für Messungen im Schattenbereich 35 Meßwerte mit Intensitäten oberhalb eines Schwellwertes 56 vor, kann dies als Indikator für die fehlerhafte Position einer oder mehrerer Zigaretten 25 ausgewertet werden.

Bei einem weiteren Meßverfahren wird eine Meßfläche 57 im Be­ reich der tabakseitigen Stirnseite 24 der Zigarettengruppe 13 in mehrere Pixelflächen 58 aufgeteilt, denen jeweils ein Pixel der CCD-Kamera zugeordnet ist. Fig. 10 zeigt eine Vergrößerung eines Ausschnittes der Meßfläche 57, in der jedes Quadrat die von einem Pixel erfaßte Pixelfläche 58 beschreibt und der die­ sem Quadrat zugeordnete Zahlenwert die in der Pixelfläche 58 gemessene Helligkeit beschreibt. Dunkle Pixelflächen 58 kenn­ zeichnen hierbei Bereiche mit niedrigen Intensitäten, also dunkle Stirnflächenbereiche, helle Pixelflächen 60 kennzeichnen helle Meßflächen.

Die von Pixeln mit hohen Meßintensitäten gebildeten Kreiskon­ turen 61 entsprechen hierbei der Außenkontur der Zigaretten 25, da die helle Tabakummantelung Licht mit hoher Intensität re­ flektiert. Innerhalb der Ummantelung schwankt die Intensität sehr stark bei mittleren Werten. Dies ist darauf zurückzufüh­ ren, daß die vom Tabak gebildete Stirnseite 24 uneben ist. Bild 10 stellt hierbei das Meßergebnis von korrekt ausgebildeten Zigaretten 25 dar. Im Bereich der durch den Tabak gebildeten Stirnseite 24 der Zigarette 25 schwankt die Intensität sehr stark, allerdings liegen keine durch mehrere benachbarte Pixelflächen 58 gebildeten großen Flächen mit niedriger Inten­ sität vor. Bei mangelhafter Befüllung der Zigaretten mit Tabak kann es zu Ausnehmungen aus der Stirnfläche der Zigaretten kommen. Diese Bereiche sind durch aus mehreren Pixelflächen 58 gebildete Bereiche mit niedriger Meßintensität, vgl. hierzu Bild 11, gekennzeichnet. Ein Auszählen der Zahl der benachbarten Pixelflächen 58 mit Intensitäten unterhalb eines vordefinierten Schwellwertes kann also als Indikator für unzu­ reichend befüllte Zigaretten 25 verwendet werden.

Fig. 12 zeigt einen Ausschnitt aus des Ergebnisses der Intensitätsmessung mittels des Prüforgans, beispielsweise einer CCD-Kamera, bei filterseitiger Anordnung. Aufgetragen ist hier die Intensität 75 über der x-Achse 73 und der y-Achse, also in Abhängigkeit von der horizontalen und vertikalen Meßposition. Hier sind die Plateaus 61 mit hohen Intensitäten im Bereich der hellen filterseitigen Stirnseiten 24 zu erkennen. Jedes Plateau 62 wird durch die gemessenen Intensitäten vieler Pixel, hier ca. 500, gebildet. In den dunklen Schattenbereichen 35 benachbarter Zigaretten 25 bilden sich bei der dreidimensio­ nalen Darstellung Täler 63 aus. Bei einer korrekt ausgebildeten Zigarettengruppe 13 liegen demzufolge 7+6+7 = 20 derartige durch Täler 63 getrennte Plateaus 62 vor, beim Fehlen einer Zi­ garette 25 wird ein Plateau 62 durch ein zusätzliches Tal 63 ersetzt. Das Volumen unter einer derart erstellten Meßfläche 64 ist abhängig von der Zahl der Plateaus 62. Demzufolge kann das Abweichen des ermittelten Volumens von einem Sollwert als Indi­ kator für fehlende Zigaretten 25 ausgewertet werden. Die Er­ mittlung des Volumens ist hierbei proportional zur Summe der einzelnen in der Meßfläche 64 gemessenen Intensitäten, so daß das Volumen oder ein diesem proportional es Maß auf einfache Weise bestimmt werden kann. Selbstverständlich kann ein derar­ tiges Auswerteverfahren auch auf den tabakseitigen Stirnseiten 24 der Zigarettengruppe 13 durchgeführt werden, so daß hier die Prüfung der Vollständigkeit der Zigarettengruppe 13 und der Be­ füllung der Zigaretten 25 mit einem Prüforgan 21 erfolgen kann.

Zur Erhöhung der Sicherheit des Prüfverfahrens können natürlich auch mehrere der dargestellten Prüfverfahren simultan verwendet werden.

Die dargestellten Meßverfahren haben das folgende Blockschalt­ bild 65 für die Signaldatenverarbeitung und die Maschinen­ steuerung gemeinsam, s. Fig. 13:

Der Prüfvorgang wird gestartet durch ein Triggersignal 66, welches beispielsweise durch eine Lichtschranke erzeugt wird, wenn eine neue Tasche 15 mit Zigarettengruppe 13 in den Prüfbe­ reich gelangt. Dieses Triggersignal 66 wird der Bildverarbei­ tung 67 zugeführt, welche stroboskopisch eine Lichtquelle 23, beispielsweise einen Laser, ansteuert. Zeitgleich mit dem An­ blitzen der Zigarettengruppe 13 wird mittels des Prüforgans 21, beispielsweise ein CCD-Zeilenchips oder eine CCD-Kamera, ein Bild aufgenommen und der Bildverarbeitung 67 zugeführt. Dieses wird über eine geeignete I/O-Schnittstelle 68 der Maschinen­ steuerung 69 zugeführt. Neben der Kontrolle der Vollzähligkeit der Zigarettengruppe 13 und der Befüllung der Zigaretten 25 mit Tabak muß die Signaldatenverarbeitung 70 außerdem überwachen, ob die Prüforgane 21 betriebsbereit sind, das Bild des Prüfor­ gans 21 zum richtigen Zeitpunkt aufgenommen wird und/oder die Signalgüte ausreichend ist. Beispielsweise muß bei mangelhaften Lichtverhältnissen infolge einer defekten Lichtquelle 23 ein Fehlersignal erzeugt werden, so daß die Maschine gestoppt und die Lichtquelle 23 ausgewechselt werden kann. Die Maschinen­ steuerung 69 ist weiterhin mit einem Auswerfer 71 verbunden, so daß beim Erkennen einer unvollständigen Zigarettengruppe 13 oder unvollständiger Befüllung der Zigaretten 25 der Auswerfer 71 zum Entfernen der fehlerhaften Zigarettengruppe 13 betätigt werden kann. Selbstverständlich können auch gleichzeitig oder nacheinander mehrere separate Prüfeinrichtungen 19 angesteuert und ausgewertet werden.

Bezugszeichenliste

10

Verpackungsmaschine

11

Zigarettenpackung

12

Zigarettenmagazin

13

Zigarettengruppe

14

Magazinschacht

15

Tasche

16

Taschenkette

17

unterer Fördertrum

18

Faltrevolver

19

Prüfeinrichtung

20

Auswerfer

21

Prüforgan

22

Optik

23

Lichtquelle

24

Stirnseite

25

Zigarette

26

vertikale Markierung

27

horizontale Markierung

28

Intensitätsverlauf

29

äußere Zigarettenreihe

30

innere Zigarettenreihe

31

Zigarette

32

Zigarette

33

Sollposition der Zigarette

34

Kreisfläche

35

Schattenbereich

36

Zigarettenzwischenraum

37

horizontaler Auswertebalken

38

vertikaler Auswertebalken

39

Meßsignal

40

Plateau

41

Fehlersignal

42

Durchgang

43

Schwellwert

44

Fehlerfläche

45

Vergleichsfläche

46

Stirnflächenmittelpunkt

47

Plateau

48

Randbereich

49

lokales Maximum

50

erster Durchgang

51

letzter Durchgang

52

Seitenwand

53

Filter

54

Klasse

55

Schwellwert

56

Schwellwert

57

Meßfläche

58

Pixelfläche

59

dunkle Pixelfläche

60

helle Pixelfläche

61

Kreiskontur

62

Plateau

63

Tal

64

Meßkurve

65

Blockschaltbild

66

Triggersignal

67

Bildverarbeitung

68

I/O-Schnittstelle

69

Maschinensteuerung

70

Signaldatenverarbeitung

71

Intensitätsklasse

72

Häufigkeit

73

x-Achse

74

y-Achse

75

Intensität

Claims (14)

1. Verfahren zum Prüfen von geordneten, dem Inhalt einer Zi­ garettenpackung (11) entsprechenden Zigarettengruppen (13) mit einem mit einer Signaldatenverarbeitung (70) verbundenen elek­ trooptischen Prüforgan (21), vorzugsweise ein CCD-Zeilenchip oder eine CCD-Kamera, zur Messung der Intensität von durch fil­ terseitige Stirnseiten (24) der Zigaretten (25) reflektiertes Licht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein vom Prüforgan (21), vorzugsweise von den Pixeln des CCD-Zeilenchips oder der CCD-Kamera, gebildetes Meßfeld den Stirnseiten (24) der Zigaretten (25) und den zwischen diesen gebildeten Zigarettenzwischenräumen (36) zugeordnet ist,
• b) mindestens Teilflächen des Meßfeldes, insbesondere Pixel der CCD-Kamera oder des CCD-Zeilenchips, in kurvenförmigen oder geradlinigen, insbesondere horizontalen oder verti­ kalen, Auswertebalken (37, 38) angeordnet sind,
• c) das entlang der Auswertebalken (37, 38) gemessene Meßsig­ nal zur Prüfung der Vollzähligkeit der Zigarettengruppe (13) in der Signaldatenverarbeitung (70) ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Zählung der Durchgänge (42) des Meßsignales durch einen Schwellwert (43) mit anschließendem Über- und/oder Unterschrei­ ten des Schwellwertes (43) die Zahl der Zigaretten (25) im Be­ reich des oder der Auswertebalken(s) (37, 38) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Vergleich des Abstandes D des ersten und letzten Durchgangs des Intensitätsverlaufs durch einen Schwellwert (43) mit einem Sollwert die Vollständigkeit der Zigarettengruppe (13) bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die, insbesondere durch Aufsummieren der entlang des Auswerte­ balkens (37, 38) gemessenen Meßwerte ermittelte, Fläche (44, 45) unterhalb des Meßsignales (39) mit einem für die vollstän­ dige Zigarettengruppe (13) ermittelten Sollwert verglichen wird.

5. Verfahren zum Prüfen von geordneten, dem Inhalt einer Zi­ garettenpackung (11) entsprechenden Zigarettengruppen (13) mit einem mit einer Signaldatenverarbeitung (70) verbundenen elek­ trooptischen Prüforgan (21), vorzugsweise eine CCD-Kamera, zur Messung der Intensität reflektierten Lichtes, wobei ein vor­ zugsweise aus Pixeln des Prüforgans gebildetes Meßfeld min­ destens einer Teilfläche der Stirnseiten der Zigaretten zuge­ ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den den Stirn­ seiten (24) der Zigaretten (25) sowie den Zigarettenzwischen­ räumen (36) zugeordneten Pixeln gemessenes Meßsignal (39) ent­ sprechend den horizontalen und vertikalen Positionen der Pixel als zweidimensionales Meßfeld ausgewertet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei tabakseitiger Anordnung des Meßfeldes das Vorliegen einer gro­ ßen Zahl von kleinen benachbarten Intensitätswerten als Indika­ tor für Ausnehmungen in der Befüllung der Zigaretten (25) mit Tabak verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei filterseitiger Anordnung des Meßfeldes bei der Darstellung der Intensität über der horizontalen und vertikalen Position des dem Meßwert zugeordneten Pixels das unter der Meßkurve (64) ge­ bildete Volumen als Indikator für fehlende Zigaretten (25) ver­ wendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei filterseitiger Anordnung des Meßfeldes zur Bestimmung einer Häufigkeitsverteilung die Zahl der Pixel mit Meßintensitäten innerhalb vordefinierter Klassen (54) der Intensität bestimmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sollpositionen der Zigarettenzwischenräume zugeordneten Teilfeldern des Meßfeldes das Vorliegen zu großer bzw. zu klei­ ner Häufigkeiten von Meßwerten oberhalb bzw. unterhalb eines Schwellwertes (55) der Intensität als Indikator für eine un­ vollständige Zigarettengruppe (13) ausgewertet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Sollpositionen der filterseitigen Stirnseiten (24) der Zi­ garetten (25) zugeordneten Teilfeldern des Meßfeldes das Vor­ liegen zu großer bzw. kleiner Häufigkeiten von Meßwerten unter­ halb bzw. oberhalb eines Schwellwertes (55, 56) der Intensität als Indikator für eine unvollständige Zigarettengruppe ausge­ wertet wird.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unvollständigkeit der Zigarettengruppen (13) ein Fehlersignal erzeugt wird, welches einem der Prüfein­ richtung (19) in Förderrichtung nachgeordneten Auswerfer (71) zugeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnahme und -verarbeitung im Maschinentakt erfolgt, beispielsweise ausgelöst durch den Trig­ gersignal (66) einer Lichtschranke zum Zeitpunkt des Eintritts einer Zigarettengruppe (13) in den Prüfbereich.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnahme und -verarbeitung durch eine oder mehrere Meß- und Auswerteeinrichtungen gleichzeitig für mindestens eine Zigarettengruppen (13) erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbalken (37, 38) oder das Meßfeld mit Hilfe von im Bereich oder der Umgebung der Zigarettengruppen (13) angeordneten, vorzugsweise horizontalen oder vertikalen, Markierungen (26, 27) ausgerichtet wird.