EP1782047A1 - Optische kontrolle von produkten der tabak verarbeitenden industrie - Google Patents

Optische kontrolle von produkten der tabak verarbeitenden industrie

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Publication number
EP1782047A1
EP1782047A1 EP05766077A EP05766077A EP1782047A1 EP 1782047 A1 EP1782047 A1 EP 1782047A1 EP 05766077 A EP05766077 A EP 05766077A EP 05766077 A EP05766077 A EP 05766077A EP 1782047 A1 EP1782047 A1 EP 1782047A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
products
tobacco
drum
processing industry
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05766077A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Siems
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hauni Maschinenbau GmbH filed Critical Hauni Maschinenbau GmbH
Publication of EP1782047A1 publication Critical patent/EP1782047A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/952—Inspecting the exterior surface of cylindrical bodies or wires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A24C5/3412—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes by means of light, radiation or electrostatic fields

Definitions

  • the invention relates to the optical control of products of the Ta bak processing industry and a device for optical control of such products comprising a Schmectedsvor- direction.
  • products of the tobacco-processing industry include in particular rod-shaped and strip-shaped products or objects such as cigarettes, filter rods, multisegment filter rods, cigarette or tipping paper and stamp imprints
  • Paper webs or glue on paper webs understood.
  • quality features are usually detected on the products of the tobacco processing industry, such as holes, lengths, object identification, stamps, glue application, spot dimensions, the presence of filter elements, damage, etc.
  • line or matrix cameras are usually used, which are equipped with elaborate, large lenses because of the requirement for imaging and resolution quality. For example, to consider the entire cigarette length without distortion and deterioration of sharpness, a considerable distance of the measurement object to the camera is necessary.
  • a machine of the tobacco processing industry such as a filter attachment machine, it is necessary that the optical path with mirrors be folded several times.
  • the illumination of the measurement objects or products of the tobacco processing industry is realized with separate light sources, which must have high light intensities because of the large distance to the object. It is also known, among other things, to introduce the light under intensity losses with optical cables to the test object. The probability that flying particles such as tobacco dust interfere with the optical control and it comes to incorrect ratings is large and can be reduced only by aufwendi ⁇ ge measures because of the large Ab ⁇ state of the control devices used.
  • a gradient index lens is a light-transmissive element which causes a lens effect as a result of a continuous change in refractive index.
  • the light beams preferably enter planar surfaces.
  • the light rays are continuously deflected in the gradient index lens and finally focused in one focal point.
  • the refractive index is preferably varied transversely to the optical axis.
  • the gradient index lenses can be made very compact and in particular with a very small diameter.
  • the lens length is variably adjustable and, above all, the focal length and the working distance can be very close to the
  • the image plane can lie directly on the planar surface of the lens by means of a suitable choice of the lens length, so that light sources can be glued directly onto the lens.
  • the focal length to the product it is also possible to design or arrange the focal length to the product to be optically controlled very close to the preferably planar surface of the gradient index lens, so that due to the close proximity of the lens to the product to be controlled only few particles can interfere with the control, since only a few particles have space in the distance between the lens and the product to be measured or controlled.
  • the invention is particularly effective if a plurality of gradient index lenses arranged next to one another, in particular in at least one row, are used.
  • rod-shaped and strip-shaped objects can be controlled for quality and other properties in a simple manner.
  • a Gradientenindexlinse use, and the part of the optical control device can be made physically small, which ensures the lighting of the products.
  • Particularly effective illumination is given when a plurality of gradient index lenses arranged side by side, in particular in a row, are used for illumination.
  • the object is furthermore achieved by a device for the optical control of products of the tobacco-processing industry comprising an image acquisition device, the image acquisition device comprising at least one gradient index lens.
  • a device for the optical control of products of the tobacco-processing industry comprising an image acquisition device, the image acquisition device comprising at least one gradient index lens.
  • the image acquisition device preferably comprises a plurality of gradient index lenses arranged side by side, in particular in a row. As a result, rod-shaped and strip-shaped objects or products can be controlled very effectively.
  • the image acquisition device also comprises a line of photodiodes or a CCD line, a simple and also space-saving recording or recording of the images of the objects or products of the tobacco-processing industry is possible.
  • CCD line is known per se.
  • the abbreviation CCD comes from the well-known term Charged-Coupled Device.
  • special CCDs are used in this invention in which one half of the elements provided in the CCD converts an image focused on the surface pointwise into intensity-dependent charge quantities, while the other half serves to store and read out the information.
  • the CCDs as Image sensors used.
  • the image capture device comprises a Vorrich ⁇ device for comparing the captured images with predetermined images.
  • a proper filter or a proper filter cigarette can be stored and compared with the captured image of the filter to be controlled or the filter cigarette to be controlled.
  • Particularly efficient is a control of
  • the device for comparing the acquired image with predeterminable images is preferably a computer which stores the predefinable image (s) in a storage element and by means of which a comparison of this image with the acquired images is possible Subsequently, a control signal can be generated, which represents a proper product or a product to be claimed.
  • a lighting device with a light source and at least one gradient index lens which guides a light from the light source to the product to be controlled is provided, this can also be realized in a very space-saving manner.
  • the illumination is particularly effective if a plurality of gradient index lenses arranged side by side, in particular in a row, are provided.
  • an arrangement hoeinan ⁇ means, in particular in a row, the arrangement in an array according to the Fig. 3, which will be described below. loading
  • the device according to the invention can be used particularly effectively if the focus of the gradient index lens is arranged at the end or in the immediate vicinity of the end of the gradient index lens. As a result, measuring inaccuracies or incorrect evaluations by flying particles such as tobacco dust can be largely avoided.
  • a machine of the tobacco-processing industry comprises a device according to the invention for the optical control of products of the tobacco-processing industry.
  • the products in particular filter rods or cigarettes, can be guided transversely axially past the plurality of gradient index lenses arranged next to one another.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a Filteransetzma ⁇ machine
  • FIG. 3 is a schematic broken view of a gradient index lens element
  • FIG. 4 is a schematic sectional view through a FiI- rod and two Kontrollinrichtun ⁇ invention.
  • the filter attachment machine for example of the MAX type of the applicant, comprises a transfer drum 2 on which double-use-length cigarettes produced by a cigarette-making machine have been transferred.
  • a tobacco rod cutting drum 3 which cuts the tobacco rods into two pieces of tobacco of simple use length.
  • the tobacco sticks are fed to a spreading drum 4, by means of which the tobacco sticks are spread apart in such a way that filter elements find space therebetween. The thus spread tobacco sticks are fed to a feed drum 5.
  • the feed drum or feed drum 5 are also fed with filter elements, specifically these are inserted between the tobacco sticks on the feed drum 5 into the corresponding receptacles of the feed drum 5.
  • filter elements specifically these are inserted between the tobacco sticks on the feed drum 5 into the corresponding receptacles of the feed drum 5.
  • Filterele ⁇ elements taken from a filter element stock.
  • DE 25 05 998 C2 which corresponds to US Pat. No. 4,020,973.
  • multiple filter elements can be used which have the corresponding filter components, which are not shown, in 16 times the useful length.
  • these are first cut twice by means of circular knives 10 in multifilter segments 4 times the length of use.
  • these multifilter segments are staggered, in order to align them initially in the sliding and cutting drum 8 in a cross-axial direction, and To cut a circular blade 10 in multi-segment filter sections twice the useful length. Subsequently, the filter elements on the sliding and cutting drum 8 are aligned again in order to be cut again by a circular knife 10 in multifilter segments of simple use length.
  • Removal drum 15 taken in a known manner from a filter supply (see as above already DE 25 05 998 C2, which corresponds to US 40 20 973).
  • these filter sections are cut twice by circular knives 10 in order to be transferred to a staggering drum 16.
  • These filter segments are then, after being staggered, transferred to a sliding and cutting drum 17, where they are aligned transversely aligned and cut twice, so that filter elements Ein ⁇ times use length arise.
  • the filter elements of simple useful length are staggered in a staggering drum 18 in order to be transferred to a sliding drum 19, in which they are pushed together in a longitudinally axial alignment.
  • a further accelerator drum 13 serves to insert the filter elements in the middle of the respective receptacles.
  • the last-mentioned filter elements of simple useful length are first inserted into the middle of the receptacles of the feed drum 5, in order to subsequently arrange the further filter elements of simple use length around them and then to arrange the respective tobacco sticks completely outside.
  • the thus assembled tobacco rod / filter element / tobacco rod groups or cigarette filter cigarette groups then become a transfer drum 21 fed.
  • the first optical control is performed.
  • the first control device 41 which measures or checks in a reflected-light technique or in reflection, whether the filter components are complete, whether the position of the filter components is correct, whether the length of the individual components is correct and if so whether Brightness deviations of individual filter components are detectable.
  • the configuration of the first control device will be described with reference to the other figures.
  • the corresponding compiled tobacco rod / filter element / tobacco rod sections are then transferred to a feed drum 22 in order to be pushed together in an alignment drum 23.
  • a tipping paper strip 52 drawn off from a tipping paper bobbin 50 or 51 is glued by a gluing device and then cut in a cutting device 53 on a cutting drum 54 by the knives of a knife drum 53 into covering laminae.
  • the separated pad sheets are adhered to the cigarette filter-cigarette groups on the alignment drum 23 and rolled around the cigarette filter groups on a roller drum 24.
  • a rolling hand 27 and an accordingly thereto an ⁇ closing acceleration element 26 in a known manner.
  • the finished double-filter cigarettes are fed via a transfer drum 28 or a drying drum 28 to a cutting drum 29 and are made up into single-filter cigarettes thereon by cutting them centrally through the filter plugs.
  • the single filter cigarettes are then transferred to a transfer drum 31.
  • a further measuring device 42 is provided which determines in a Auf ⁇ lichtvon whether the tipping paper edge is in the correct position and whether the tipping paper imprint is performed correctly. With respect to these measurements to be made, reference is also made to what has been described below.
  • a turning drum 32 turns a series of filter cigarettes and at the same time transfers them into the continuous untyped series of filter cigarettes.
  • a test drum 33 which is described, for example, in DE 35 17 155 C2, which corresponds to US Pat. No. 4,662,214, the filter cigarettes reach an ejection drum 34.
  • the ejection drum 34 On the ejection drum 34 or at least partially in the ejection drum 34
  • There is a third control device 43 which monitors, for example, the side of the cigarette turned away from the second control device 42 for faults, cracks or general quality characteristics.
  • the filter cigarettes pass into a transfer drum 36 and a blow-out drum 37, in which cigarettes can be removed randomly by means of a removal drum 38.
  • the non-removed filter cigarettes reach a Ableger ⁇ drum 39 which deposits the filter cigarettes in a known manner on a Ablegeband to er ⁇ testify a mass flow of filter cigarettes.
  • the generation of a mass flow and a corresponding device in this respect are described, for example, in EP 0 692 201 B1.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a gradient index lens 60.
  • the refractive index is configured differently or variably transversely to the optical axis. This is indicated by different gray shades in FIG. 2.
  • the different refractive indices across the optical axis create a lens effect.
  • light beams 61 will pass through the gradient index lens 60 focused in a Focus 62.
  • the focus 62 is relatively close to the one end of the gradient index lens. This focus can also be adjusted so that it is arranged exactly on an end face of the gradient index lens 60. If, for example, a surface of a cigarette or the surface of a cigarette filter is arranged in the focus 62, there is little space between the gradient index lens 60 and the surface of the cigarette, so that little material can stay between these two elements, which leads to fewer disturbances in the measurement or control of the respective products. In addition, an airflow curtain can serve to prevent corresponding disturbing Mate ⁇ rial.
  • a lens element 63 of FIG. 3 Objects (for example, cigarettes in the filter attachment machine, glue application and a stamp imprint on paper webs and der der same), it is preferred to use a lens element 63 of FIG. 3.
  • a corresponding lens element 63 which consists of an array of gradient index lenses 60, is illustrated diagrammatically and in three dimensions.
  • the term row can also be used instead of the array. In this case, a double row of gradient index lenses 60 is shown.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a corresponding measurement arrangement or control arrangement.
  • There are two devices for optical control each comprising a Gradienten ⁇ index lens 60, for receiving an image of a quarter surface of a cigarette filter 64 includes and two Gradientenindexlinsen
  • Rows receive corresponding to the area of the surface of the cigarettes 64 to be controlled.
  • a computer 70 shown in FIG. 1, which compares the captured image to a presettable and / or stored image, the stored image corresponding to the target state of the surface of the image
  • Cigarettes 64 can represent. If the recorded image, which was obtained by the respective CCD line 65, corresponds to the stored image or differs therefrom in a corresponding tolerance range, the cigarette 64 is conveyed on normally in the machine, for example according to FIG , If the optical control determines that the cigarette 64 is faulty, it is ejected, for example, in the removal drum 38. In FIG. 1, an electrical connection of the computer 70 to the control devices 41 to 43 is indicated by dashed lines.
  • the invention provides a compact optical inspection system with high optical resolution.
  • an object surface with a series of gradient index lenses is imaged on a line of photodiodes or a CCD line.
  • the illumination of the object surface is also preferably done with a series of Gradientenindexlinsen.
  • the optical surface inspection system or the compact optical control device on cigarette, filter machines and filter attachment machines is preferred because of its compact design.
  • the imaging does not occur by conventional lens systems but by a juxtaposition of Gradientenindexlinsen on a line of photodiodes or a CCD line.
  • the high optical quality and resolution is advantageous and that the gradient index lens rows can be modularly arranged one on the other. Flying particles that might affect the control result may pass through a small barrier air curtain due to the proximity of the object or product surface to the gradient index lens or gradient index lens array, which is in the range of a few millimeters near the object surface or product surface be held.
  • the illumination can also be integrated compactly by an LED row parallel to the receiver diode array in the optical control device. The light generated by the LED line can be bundled onto the object surface by means of a row or row of gradient index lenses.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Kontrolle von Produkten (64) der Tabak verarbeitenden Industrie umfassend eine Bil­derfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65). Die erfindungsgemäße Ein­richtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bilderfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65) wenigstens eine Gradientenindexlinse (60) umfasst. Ferner zeichnet sich die Erfindung durch die Verwendung einer Gradien­tenindexlinse (60) zur optischen Kontrolle von Produkten (64) der Tabak verarbeitenden Industrie aus.

Description

Optische Kontrolle von Produkten der Tabak verarbeitenden Indu¬ strie
Beschreibung
Die Erfindung betrifft die optische Kontrolle von Produkten der Ta¬ bak verarbeitenden Industrie und eine Einrichtung zur optischen Kontrolle derartiger Produkte umfassend eine Bilderfassungsvor- richtung.
Unter Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie werden im Rahmen dieser Erfindung insbesondere stab- und streifenförmige Produkte bzw. Objekte wie Zigaretten, Filterstäbe, Multisegmentfil- terstäbe, Zigaretten- oder Belagpapier sowie Stempelaufdrucke auf
Papierbahnen oder Leimauftrag auf Papierbahnen verstanden. Bei der optischen Kontrolle werden üblicherweise Qualitätsmerkmale an den Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie detektiert, wie Löcher, Langen, eine Objektidentifizierung, Stempel, Leimauftrag, Fleckendimensionen, das Vorhandensein von Filterelementen, Be¬ schädigungen usw. Zur optischen Kontrolle werden üblicherweise Zeilen- oder Matrix¬ kameras eingesetzt, die wegen der Anforderung an die Abbildungs¬ und Auflösungsqualität mit aufwendigen, großen Objektiven ausges- tattet sind. Um z.B. die gesamte Zigarettenlänge ohne Verzerrung und Beeinträchtigung der Schärfe zu betrachten, ist ein erheblicher Abstand des Messobjektes zur Kamera notwendig. Es kommt an einigen Stellen einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, wie beispielsweise einer Filteransetzmaschine, vor, dass der opti- sehe Weg mit Spiegeln mehrfach gefaltet werden muss. An vielen
Stellen einer Filteransetzmaschine ist zudem eine optische Kontrolle aufgrund geometrischer Voraussetzungen in dieser Maschine nicht gegeben.
Die Beleuchtung der Messobjekte bzw. Produkte der Tabak verar¬ beitenden Industrie wird mit separaten Lichtquellen realisiert, die wegen des großen Abstandes zum Objekt hohe Lichtstärken besit¬ zen müssen. Es ist unter anderem auch bekannt, das Licht unter Intensitätsverlusten mit Lichtleitkabeln an das Messobjekt heranzu- führen. Die Wahrscheinlichkeit, dass umherfliegende Partikel wie beispielsweise Tabakstaub die optische Kontrolle stören und es zu Fehlbewertungen kommt, ist groß und kann wegen des großen Ab¬ standes der verwendeten Kontrolleinrichtungen nur durch aufwendi¬ ge Maßnahmen reduziert werden.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompaktbauende Einrichtung zur optischen Kontrolle von Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben und grundsätzlich Störeinflüsse bei der optischen Kontrolle derartiger Produkte zu ver- ringern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer Gradienten- indexlinse zur optischen Kontrolle von Produkten der Tabak verar¬ beitenden Industrie.
Bei einer Gradientenindexlinse handelt es sich im Rahmen der Er- findung um ein lichtdurchlässiges Element, das durch eine kontinu¬ ierliche Brechzahländerung eine Linsenwirkung hervorruft. Anstelle von teilweise kompliziert geformten Oberflächen bei herkömmlichen Linsen treten die Lichtstrahlen vorzugsweise in Planflächen ein. Die Lichtstrahlen werden in der Gradientenindexlinse kontinuierlich ab- gelenkt und schließlich in einem Brennpunkt gebündelt. Hierbei ist der Brechungsindex vorzugsweise quer zur optischen Achse vari¬ iert. Die Gradientenindexlinsen können sehr kleinbauend und insbe¬ sondere mit einem sehr kleinen Durchmesser realisiert werden. Ferner ist die Linsenlänge variabel einstellbar und vor allen Dingen die Brennweite als auch der Arbeitsabstand kann sehr nahe an die
Enden der Gradientenindexlinse herangeführt werden. Es kann bei¬ spielsweise durch eine geeignete Wahl der Linsenlänge die Bild¬ ebene direkt auf der planen Oberfläche der Linse liegen, so dass Lichtquellen direkt auf die Linse aufgeklebt werden können. Insbe- sondere ist es auch möglich, die Brennweite zu dem optisch zu kon¬ trollierenden Produkt sehr nahe an die vorzugsweise plane Oberflä¬ che der Gradientenindexlinse auszugestalten oder anzuordnen, so dass aufgrund der großen Nähe der Linse zu dem zu kontrollieren¬ den Produkt nur noch wenige Partikel die Kontrolle stören können, da nur wenige Partikeln in den Abstand zwischen der Linse und dem zu vermessenden bzw. zu kontrollierenden Produkt Platz haben.
Besonders effektiv ist die Erfindung, wenn eine Mehrzahl von ne¬ beneinander, insbesondere in wenigstens einer Reihe, angeordne- ten Gradientenindexlinsen Verwendung finden. In diesem Fall kön¬ nen auf einfache Art und Weise stab- und streifenförmige Objekte auf Güte und weitere Eigenschaften kontrolliert werden. Wenn au- ßerdem zur Beleuchtung der Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie eine Gradientenindexlinse Verwendung findet, kann auch der Teil der optischen Kontrolleinrichtung kleinbauend gestaltet werden, der für die Beleuchtung der Produkte sorgt. Eine besonders effektive Beleuchtung ist dann gegeben, wenn eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in einer Reihe, angeordneten Gra- dientenindexlinsen zur Beleuchtung Verwendung finden.
Die Aufgabe wird femer durch eine Einrichtung zur optischen Kon- trolle von Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie umfassend eine Bilderfassungsvorrichtung gelöst, wobei die Bilderfassungsvor¬ richtung wenigstens eine Gradientenindexlinse umfasst. Eine derar¬ tige Einrichtung kann aufgrund der sehr kleinbauenden Gradienten¬ indexlinse als auch aufgrund der sehr kurzen einstellbaren Brenn- weiten bzw. Abstände der jeweiligen Enden der Gradientenindexlin¬ se zu den Brennpunkten sehr platzsparend realisiert werden. Vor¬ zugsweise umfasst die Bilderfassungsvorrichtung eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in einer Reihe, angeordneten Gra- dientenindexlinsen. Hierdurch können sehr effektiv stab- und strei- fenförmige Objekte bzw. Produkte kontrolliert werden.
Wenn die Bilderfassungsvorrichtung außerdem eine Zeile von Pho¬ todioden oder eine CCD-Zeile umfasst, ist eine einfache und auch platzsparende Aufnahme bzw. Aufzeichnung der Bilder der Objekte bzw. Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie möglich. Eine
CCD-Zeile ist an sich bekannt. Die Abkürzung CCD kommt von dem bekannten Begriff Charged-Coupled Device. In dieser Erfindung fin¬ den insbesondere spezielle CCDs Verwendung, bei denen eine Hälfte der in dem CCD vorgesehenen Elemente ein auf die Oberflä- che fokussiertes Bild punktweise in intensitätsabhängige Ladungs¬ mengen umsetzt, während die andere Hälfte zum Speichern und Auslesen der Information dient. Es werden insofern die CCDs als Bildsensoren verwendet.
Vorzugsweise umfasst die Bilderfassungsvorrichtung eine Vorrich¬ tung zum Vergleich der erfassten Bilder mit vorgebbaren Bildern. Hierdurch ist eine effiziente optische Kontrolle der Produkte mög¬ lich. Beispielsweise kann bei der Kontrolle von Filtern oder Filterzi¬ garetten ein ordnungsgemäßer Filter bzw. eine ordnungsgemäße Filterzigarette abgespeichert sein und diese mit dem erfassten Bild des zu kontrollierenden Filters bzw. der zu kontrollierenden Filterzi- garette verglichen werden. Besonders effizient ist eine Kontrolle von
Multisegmentfiltem möglich. Sofern beispielsweise in der Intensi¬ tätsverteilung ein zu großer Unterschied auftritt, können dann die entsprechend kontrollierten Produkte aus der weiteren Bearbeitung ausgeschieden werden. Die Vorrichtung zum Vergleich des erfass- ten Bildes mit vorgebbaren Bildern ist vorzugsweise ein Computer, der in einem Speicherelement das oder die vorgebbare(n) Bild(er) speichert und mittels dem ein Vergleich dieses Bildes mit den er¬ fassten Bildern möglich ist, wobei daraufhin auch ein Steuersignal erzeugbar ist, das ein ordnungsgemäßes Produkt bzw. ein zu bean- Standendes Produkt repräsentiert.
Wenn eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle und we¬ nigstens eine ein Licht von der Lichtquelle zu dem zu kontrollieren¬ den Produkt leitende Gradientenindexlinse vorgesehen ist, kann diese auch sehr platzsparend realisiert werden. Besonders effektiv ist die Beleuchtung dann, wenn eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in einer Reihe, angeordneten Gradientenindexlinsen vorgesehen sind.
Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet eine Anordnung nebeneinan¬ der, insbesondere in einer Reihe, auch die Anordnung in einem Ar- ray gemäß der Fig. 3, die im Folgenden noch beschrieben wird. Be- sonders effektiv ist die erfindungsgemäße Einrichtung dann ein¬ setzbar, wenn der Fokus der Gradientenindexlinse zum Ende oder in unmittelbarer Nähe des Endes der Gradientenindexlinse ange¬ ordnet ist. Hierdurch können Messungenauigkeiten bzw. Fehlbewer- tungen durch umherfliegende Partikel wie Tabakstaub weitestge- hend vermieden werden.
Vorzugsweise umfasst eine Maschine der Tabak verarbeitenden In¬ dustrie eine erfindungsgemäße Einrichtung zur optischen Kontrolle von Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der Ma¬ schine der Tabak verarbeitenden Industrie die Produkte, insbeson¬ dere Filterstäbe oder Zigaretten, queraxial an der Mehrzahl von ne- beneinander angeordneten Gradientenindexlinsen vorbeiführbar.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemei¬ nen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen be¬ schrieben. Bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfin- dungsgemäßen Einzelheiten wird ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Filteransetzma¬ schine,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise ei¬ ner Gradientenindexlinse,
Fig. 3 eine schematische aufgebrochene Darstellung eines Gradientenindexlinsenelements, und
Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch einen FiI- terstab und zwei erfindungsgemäße Kontrolleinrichtun¬ gen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Filteransetz- maschine in wesentlichen Teilen. Die Filteransetzmaschine, bspw. vom Typ MAX der Anmelderin, umfasst eine Übergabetrommel 2, auf der von einer Zigarettenherstellmaschine produzierte Zigaretten doppelter Gebrauchslänge übergeben wurden. Als nächstes werden die Zigarettenstöcke doppelter Gebrauchslänge einer Tabakstock- schneidtrommel 3 zugeführt, die die Tabakstöcke in zwei Tabakstö¬ cke einfacher Gebrauchslänge schneiden. Nach dem Schneiden des Tabakstocks werden die Tabakstöcke einer Spreiztrommel 4 zuge¬ führt, mittels der Tabakstöcke derart auseinandergespreizt werden, dass Filterelemente dazwischen Platz finden. Die derart gespreizten Tabakstöcke werden einer Zuführtrommel 5 zugeführt. Der Zuführ¬ trommel oder Zufördertrommel 5 werden auch Filterelemente zuge¬ führt, und zwar werden diese zwischen die Tabakstöcke auf die Zu¬ führtrommel 5 in die entsprechenden Aufnahmen der Zuführtrommel 5 eingelegt. Hierzu wird zunächst, was in Fig. 1 nicht dargestellt ist, mittels einer Schneid-, Entnahme- und Schneidtrommel 6 Filterele¬ mente aus einem Filterelementvorrat entnommen. Bezüglich der Entnahme von Filterelementen aus einem Filterelementvorrat wird auf die DE 25 05 998 C2, die der US 40 20 973 entspricht, verwie¬ sen. Es kann sich hierbei bspw. um Mehrfach-Filterelemente han- dein, die entsprechende Filterbestandteile, die nicht dargestellt sind, in 16-facher Gebrauchslänge aufweisen.
Auf der Schneidtrommel 6 werden diese zunächst zweimal mittels Kreismesser 10 in Multifiltersegmente 4-facher Gebrauchslänge ge- schnitten. In der Staffeltrommel 7 werden diese Multifiltersegmente gestaffelt, um diese dann in der Schiebe- und Schneidtrommel 8 zunächst queraxial fluchtend auszurichten und dann erneut mit ei- nem Kreismesser 10 in Multisegmentfilterabschnitte zweifacher Gebrauchslänge zu schneiden. Anschließend werden die Filterele¬ mente auf der Schiebe- und Schneidtrommel 8 erneut ausgerichtet, um erneut durch ein Kreismesser 10 in Multifiltersegmente einfacher Gebrauchslänge geschnitten zu werden. Diese werden auf eine
Schiebetrommel 11 übergeben und mittels einer Beschleuniger¬ trommel 12 auf die Zuführtrommel 5 übergeben, so dass die Multi- segmentfilterelemente einfacher Gebrauchslänge innenliegend an die Tabakstöcke angrenzen. Ein weiteres Filterelement 12-facher Gebrauchslänge wird mittels der Schneidtrommel bzw. Schneid-
/Entnahmetrommel 15 in bekannter Weise von einem Filtervorrat entnommen (siehe wie oben schon die DE 25 05 998 C2, die der US 40 20 973 entspricht). Auf der Schneidtrommel 15 werden diese Fil¬ terabschnitte zweifach durch Kreismesser 10 geschnitten, um auf eine Staffeltrommel 16 übergeben zu werden. Diese Filtersegmente werden dann, nachdem sie gestaffelt wurden, auf eine Schiebe- und Schneidtrommel 17 übergeben, wo sie queraxial fluchtend ausge¬ richtet und zweimal geschnitten werden, so dass Filterelemente ein¬ facher Gebrauchslänge entstehen. Anschließend werden die Filter- elemente einfacher Gebrauchslänge in einer Staffeltrommel 18 ge¬ staffelt, um einer Schiebetrommel 19 übergeben zu werden, in der diese längsaxial fluchtend zusammengeschoben werden. Eine wei¬ tere Beschleunigertrommel 13 dient dazu, die Filterelemente in die Mitte der jeweiligen Aufnahmen einzulegen. In diesem Ausfüh- rungsbeispiel werden zunächst die zuletzt genannten Filterelemente einfacher Gebrauchslänge in die Mitte der Aufnahmen der Zuführ¬ trommel 5 eingelegt, um daraufhin außen um diese herum die weite¬ ren Filterelemente einfacher Gebrauchslänge anzuordnen und an¬ schließend die jeweiligen Tabakstöcke ganz außen anzuordnen.
Die derart zusammengestellten Tabakstock-/Filterelemente-/Tabak- stock-Gruppen bzw. Zigarette-Filter-Zigarette-Gruppen werden dann einer Übergabetrommel 21 zugeführt. An dieser Stelle wird dann die erste optische Kontrolle durchgeführt. Hierzu dient die erste Kon¬ trolleinrichtung 41 , die in einer Auflichttechnik bzw. in Reflektion misst bzw. kontrolliert, ob die Filterbestandteile vollzählig sind, ob die Position der Filterbestandteile korrekt ist, ob die Länge der ein¬ zelnen Bestandteile korrekt ist und ggf. ob Helligkeitsabweichungen einzelner Filterbestandteile feststellbar sind. Die Ausgestaltung der ersten Kontrolleinrichtung wird unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren beschrieben.
Die entsprechend zusammengestellten Tabakstock/Filterelemente- /Tabakstock-Abschnitte werden dann einer Zuführtrommel 22 über¬ geben, um in einer Ausrichttrommel 23 zusammengeschoben zu werden. Ein von einer Belagpapierbobine 50 bzw. 51 abgezogener Belagpapierstreifen 52 wird von einer Beleimvorrichtung beleimt und dann in einer Schneidvorrichtung 53 auf einer Schneidtrommel 54 von den Messern einer Messertrommel 53 in Belagblättchen zer¬ schnitten. Die abgetrennten Belagblättchen werden an die Zigarette- Filter-Zigarette-Gruppen auf der Ausrichttrommel 23 angeheftet und auf einer Rolltrommel 24 um die Zigarettenfiltergruppen herumge¬ rollt. Hierzu dient eine Rollhand 27 und ein entsprechend daran an¬ schließendes Beschleunigungselement 26 in bekannter Weise.
Die fertigen Doppelfilterzigaretten werden über eine Übergabe- trommel 28 bzw. eine Trockentrommel 28 einer Schneidtrommel 29 zugeführt und auf dieser durch mittiges Schneiden durch die Filter¬ stopfen hindurch zu Einzelfilterzigaretten konfektioniert. Die Einzel¬ filterzigaretten werden dann einer Übergabetrommel 31 übergeben. An dieser Übergabetrommel 31 bzw. in dieser Übergabetrommel 31 ist eine weitere Messeinrichtung 42 vorgesehen, die in einem Auf¬ lichtverfahren feststellt, ob die Belagpapierkante an der richtigen Position ist und ob der Belagpapieraufdruck korrekt ausgeführt ist. Bezüglich dieser durchzuführenden Messungen wird auch auf das nachstehend Beschriebene verwiesen.
Anschließend wendet eine Wendetrommel 32 eine Filterzigaretten- reihe und überführt sie gleichzeitig in die durchlaufende ungewen- dete Filterzigarettenreihe. Über eine Prüftrommel 33, die beispiels¬ weise in der DE 35 17 155 C2, die der US 4 662 214 entspricht, be¬ schrieben ist, gelangen die Filterzigaretten zu einer Auswurftrommel 34. An der Auswurftrommel 34 bzw. wenigstens teilweise in der Auswurftrommel 34 befindet sich eine dritte Kontrolleinrichtung 43, die beispielsweise die von der zweiten Kontrolleinrichtung 42 abge¬ wandte Seite der Zigarette auf Fehler, Risse bzw. allgemeine Quali¬ tätsmerkmale überwacht.
Anschließend gelangen die Filterzigaretten in eine Übergabetrom¬ mel 36 und eine Ausblastrommel 37, in der mittels einer Entnahme¬ trommel 38 stichprobenartig Zigaretten entnommen werden können. Die nicht entnommenen Filterzigaretten gelangen zu einer Ableger¬ trommel 39, die in bekannter Weise die Filterzigaretten auf ein Ab- legeband ablegt, um einen Massenstrom von Filterzigaretten zu er¬ zeugen. Das Erzeugen eines Massenstroms und eine entsprechen¬ de Einrichtung diesbezüglich ist beispielsweise in der EP 0 692 201 B1 beschrieben.
In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Gradientenindex- linse 60 gezeigt. Bei einer Gradientenindexlinse 60 ist der Bre¬ chungsindex quer zur optischen Achse unterschiedlich bzw. variie¬ rend ausgestaltet. Dieses ist durch unterschiedliche Grauschattie¬ rungen in Fig. 2 angedeutet. Durch die sich unterscheidenden Bre- chungsindizes quer zur optischen Achse entsteht ein Linseneffekt.
Aus diesem Grund werden wie in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 Lichtstrahlen 61 beim Durchtreten durch die Gradientenindexlinse 60 in einem Focus 62 fokussiert. Der Focus 62 ist relativ nah an dem einen Ende der Gradientenindexlinse. Dieser Focus kann auch so eingestellt werden, dass er genau auf einer Endfläche der Gra¬ dientenindexlinse 60 angeordnet ist. Wenn nun beispielsweise eine Oberfläche einer Zigarette bzw. die Oberfläche eines Zigarettenfil¬ ters in dem Focus 62 angeordnet wird, ist wenig Platz zwischen der Gradientenindexlinse 60 und der Oberfläche der Zigarette vorhan¬ den, so dass wenig Material zwischen diesen beiden Elementen sich aufhalten kann, was zu weniger Störungen bei der Messung bzw. Kontrolle der jeweiligen Produkte führt. Außerdem kann auch ein Luftstromvorhang dazu dienen, entsprechendes störendes Mate¬ rial abzuhalten.
Um in einer Längsachse sich erstreckende Produkte effektiv und schnell zu vermessen wie beispielsweise stab- oder streifenförmige
Objekte (beispielsweise Zigaretten in der Filteransetzmaschine, Leimauftrag und ein Stempelaufdruck auf Papierbahnen und der¬ gleichen), ist es bevorzugt, ein Linsenelement 63 gemäß Fig. 3 zu verwenden. In Fig. 3 ist schematisch und dreidimensional aufgebro- chen ein entsprechendes Linsenelement 63 dargestellt, das aus ei¬ nem Array von Gradientenindexlinsen 60 besteht. Anstelle des Beg¬ riffs Array kann im Rahmen der Erfindung auch der Begriff Reihe Verwendung finden. In diesem Fall ist eine Doppelreihe von Gra¬ dientenindexlinsen 60 dargestellt.
In Fig. 4 ist in einer Schnittdarstellung eine entsprechende Messan¬ ordnung bzw. Kontrollanordnung dargestellt. Es sind zwei Einrich¬ tungen zur optischen Kontrolle, umfassend jeweils eine Gradienten¬ indexlinse 60, zur Aufnahme eines Bildes einer Vierteloberfläche eines Zigarettenfilters 64 umfasst sowie zwei Gradientenindexlinsen
60', die das Licht von jeweils einer Leuchtdiodenzeile 66 auf die Stelle der Zigaretten 64 fokussieren, von der ein Bild genommen werden soll. Die entsprechenden Strahlengänge bzw. Lichtstrahlen 61 sind auch angedeutet.
In der Anordnung gemäß Fig. 4, bei der sich die Zigaretten 64 in Pfeilrichtung an der Kontrollstelle bzw. der Messstelle vorbei be¬ wegt, also queraxial, d.h. quer zur Längsachse der Zigaretten 64, wird nur eine Hälfte der Zigaretten 64 optisch kontrolliert. Die ande¬ re Hälfte kann in einer anderen Stelle kontrolliert werden, wenn bei¬ spielsweise die Zigaretten 64 andersherum in einer Mulde einer Aufnahmetrommel angeordnet sind. Die in Fig. 4 verwendeten CCD-
Zeilen nehmen entsprechend den zu kontrollierenden Bereich der Oberfläche der Zigaretten 64 auf. Es ist außerdem ein Computer 70, der in Fig. 1 dargestellt ist, vorgesehen, der das aufgenommene Bild mit einem vorgebbaren und/oder gespeicherten Bild vergleicht, wobei das gespeicherte Bild dem Soll-Zustand der Oberfläche der
Zigaretten 64 darstellen kann. Sofern das aufgenommene Bild, das durch die jeweilige CCD-Zeile 65 gewonnen wurde, dem gespei¬ cherten Bild entspricht bzw. in einem entsprechenden Toleranzbe¬ reich von diesem abweicht, wird die Zigarette 64 normal in der Ma- schine beispielsweise gemäß Fig. 1 weitergefördert. Sofern die opti¬ sche Kontrolle feststellt, dass die Zigarette 64 fehlerhaft ist, wird diese beispielsweise in der Entnahmetrommel 38 ausgeschleust. In Fig. 1 ist eine elektrische Verbindung des Computers 70 mit den Kontrolleinrichtungen 41 bis 43 durch gestrichelte Linien angedeu- tet.
Durch die Erfindung ist ein kompaktes optisches Inspektionssystem mit hoher optischer Auflösung gegeben. Es wird insbesondere eine Objektoberfläche mit einer Reihe von Gradientenindexlinsen auf ei- ner Zeile von Photodioden oder eine CCD-Zeile abgebildet. Die Be¬ leuchtung der Objektoberfläche geschieht auch vorzugsweise mit einer Reihe von Gradientenindexlinsen. Der Einsatz dieses kompak- ten optischen Oberflächeninspektionssystems bzw. der kompakten optischen Kontrolleinrichtung an Zigaretten-, Filtermaschinen und Filteransetzmaschinen ist aufgrund der kompakten Bauweise bevor¬ zugt.
Die Abbildung geschieht nicht durch herkömmliche Linsensysteme sondern durch eine Aneinanderreihung von Gradientenindexlinsen auf eine Zeile von Photodioden oder eine CCD-Zeile. Außer der kompakten Bauweise ist die hohe optische Qualität und Auflösung von Vorteil und dass die Gradientenindexlinsen-Zeilen modular an¬ einander gereiht werden können. Umherfliegende Partikel, die das Kontrollergebnis beeinflussen könnten, können wegen der Nähe der Objekt- bzw. Produktoberfläche zu der Gradientenindexlinse bzw. der Gradientenindexlinsenreihe, die im Bereich von wenigen MiIIi- metem in der Nähe der Objektoberfläche bzw. Produktoberfläche angeordnet ist, durch einen kleinen Sperrluftvorhang abgehalten werden. Die Beleuchtung kann auch kompakt durch eine LED-Reihe parallel zur Empfängerdiodenzeile in der optischen Kontrolleinrich¬ tung integriert sein. Das von der LED-Zeile erzeugte Licht kann durch eine Zeile oder Reihe von Gradientenindexlinsen auf die Ob¬ jektoberfläche gebündelt werden.
Bezuαszeichenliste
1 Filteransetzmaschine
2 Übergabetrommel
3 Tabakstockschneidtrommel
4 Spreiztrommel
5 Zuführtrommel
6 Schneidtrommel
7 Staffeltrommel
8 Schiebe- und Schneidtrommel
10 Kreismesser
11 Schiebetrommel
12 Beschleunigertrommel
13 Beschleunigertrommel
15 Schneidtrommel
16 Staffeltrommel
17 Schiebe- und Schneidtrommel
18 Staffeltrommel
19 Staffeltrommel
21 Übergabetrommel
22 Zuführtrommel
23 Ausrichttrommel
24 Rolltrommel
26 Beschleunigungselement
27 Rollhand
28 Übergabetrommel
29 Schneidtrommel
31 Übergabetrommel
32 Wendetrommel
33 Prüftrommel
34 Auswurftrommel
36 Übergabetrommel 37 Ausblastrommel
38 Entnahmetrommel
39 Ablegertrommel
41 1. Kontrolleinrichtung
42 2. Kontrolleinrichtung
43 3. Kontrolleinrichtung
50 Bobine
51 Bobine
52 Belagpapier
53 Belagpapierschneider
54 Belagpapiertrommel 0' Gradientenindexlinse
61 Lichtstrahl
62 Fokus
63 Linsenelement
64 Zigarette
65 CCD-Zeile
66 Leuchtdiodenzeile
70 Computer

Claims

Optische Kontrolle von Produkten der Tabak verarbeitenden Indu¬ striePatentansprüche
1. Verwendung einer Gradientenindexlinse (60) zur optischen Kontrolle von Produkten (64) der Tabak verarbeitenden In¬ dustrie.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in wenigs¬ tens einer Reihe (63), angeordneten Gradientenindexlinsen (60) Verwendung finden.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, dass außerdem zur Beleuchtung der Produkte (64) der Tabak verarbeitenden Industrie eine Gradientenindexlinse (60) Verwendung findet.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander in einer, insbesondere in einer Reihe (63), angeordneten Gradientenindexlinsen (60) zur Beleuchtung Verwendung finden.
5. Einrichtung zur optischen Kontrolle von Produkten (64) der
Tabak verarbeitenden Industrie umfassend eine Bilderfassungsvor¬ richtung (41 - 43, 60, 63, 65), dadurch gekennzeichnet, dass die Bil¬ derfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65) wenigstens eine Gra- dientenindexlinse (60) umfasst.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65) eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in einer Reihe (63), angeordneten Gradientenindexlinsen (60) umfasst.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Bilderfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65) außerdem eine Zeile von Photodioden (65) oder eine CCD-Zeile (65) umfasst.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung (41 - 43, 60, 63, 65) eine Vorrichtung zum Vergleich des erfassten Bildes mit vorgebbaren Bildern umfasst.
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungsvorrichtung (60', 66) mit einer Lichtquelle (66) und wenigstens eine Licht (61) von der Lichtquelle (66) zu dem zu kontrollierenden Produkt (64) leitende Gradientenindexlinse (60') vorgesehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander, insbesondere in einer Reihe (63) an¬ geordneten Gradientenindexlinsen (60') vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus (62) der Gradientenin- dexlinse (60) zum zu kontrollierenden Produkt (64) am Ende oder in unmittelbarer Nähe des Endes der Gradientenindexlinse (60) angeordnet ist.
12. Maschine (1 ) der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Einrich¬ tung (41 - 43) zur optischen Kontrolle von Produkten (64) der Tabak verarbeitenden Industrie.
13. Maschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dieser die Produkte (64) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbe¬ sondere Filterstäbe (64) oder Zigaretten, queraxial an der Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Gradientenindexlinsen (60, 60') vorbeiführbar sind.
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