PT1011351E - Máquina de fabrico de cigarros incluindo inspecção de bandas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "MÁQUINA DE FABRICO DE CIGARROS INCLUINDO INSPECÇÃO DE BANDAS"

ANTECEDENTES A presente invenção refere-se a uma máquina de fabrico de cigarros incluindo um sistema e método para assegurar que as bandas formadas no papel de cigarro tenham uma largura e espaçamento correctos, e para rejeitar cigarros fabricados a partir de papel de cigarro tendo larguras e espaçamentos de banda fora da tolerância.

Para assegurar um produto de elevada qualidade, muitos fabricantes instalam sistemas de inspecção óptica em várias fases da linha de produção de um artigo de fabrico. Tipicamente, cada estação de inspecção irá incluir uma fonte de radiação electromagnética que dirige a radiação na direcção da superfície do artigo de fabrico na qual cria reflexões. Um ou mais sensores recebem as reflexões. A análise das reflexões recebidas permite ter a percepção das características do artigo de fabrico e, em particular, saber se o artigo pode ser irregular.

Os sensores da técnica anterior do tipo acabado de descrever são, tipicamente, concebidos e calibrados para detectar artigos específicos. Sendo assim, estes sensores não podem ser facilmente adaptados para efectuar análises idênticas sobre artigos diferentes. Se o artigo mudar, o fabricante irá ser forçado a redefinir o sensor para compatibilizá-lo com o 1 novo artigo. Por exemplo, um engenheiro ou técnico poderá ter que substituir um ou mais componentes dos circuitos associados com o sensor para calibrar o ganho do conjunto de circuitos do sensor de modo a acomodar diferentes artigos com propriedades reflectoras variáveis.

Além disso, os sistemas de inspecção óptica da técnica anterior servem, principalmente, para verificar a presença de anomalias em pontos localizados, tal como furos, rasgões e manchas, numa folha continua de material. 0 documento US-A-5426509 de Peplinski exemplifica esta técnica. Neste sistema, a presença de uma anomalia numa folha continua em movimento dá origem a um "pico" na resposta de um sensor, que pode ser visualizado utilizando um osciloscópio. No entanto, outras anomalias são caracterizadas por irregularidades no relacionamento espacial entre elementos ou secções do artigo de fabrico. Uma análise isolada de um único ponto num artigo, como descrito anteriormente, não irá revelar estas anomalias. A titulo ilustrativo, considere-se o fabrico de cigarros com bandas, sendo um deles ilustrado na FIG. 1. como ai mostrado, o cigarro 7 contém duas bandas 5 de material formadas pela deposição de uma camada de pasta celulósica no papel 3 de suporte do cigarro. Cellulon, celulose microcristalina, ou amilopectina, são várias substâncias que têm sido utilizadas para formar as bandas. De modo a disponibilizar um produto de elevada qualidade, é desejável garantir que o papel utilizado para fabricar estes cigarros contém bandas 5 tendo a largura correcta. Além disso, é necessário garantir que o espaçamento entre bandas adjacentes está dentro da tolerância. Como ilustrado na FIG. 2, o papel 3 de cigarro contém bandas tendo larguras correctas (e. g., bandas B1-B5) e, pelo menos, duas 2 bandas adjacentes tendo um espaçamento fora da tolerância (e. g.f o espaçamento entre bandas B4 e B5) . Os sistemas de inspecção óptica da técnica anterior descritos anteriormente não estão aptos a detectar estas anomalias.

Consequentemente, desejou-se disponibilizar um sistema e método para análise de uma folha continua de material, que não sofra dos inconvenientes salientados anteriormente. Também se desejou disponibilizar um sensor que possa detectar anomalias de diferentes tipos de materiais de folha continua sem ser preciso redefinir ou tornar a calibrar o sensor, o que é incómodo. Também se desejou disponibilizar um sistema de inspecção óptica que verifique se o papel contendo bandas inclui bandas tendo larguras fora da tolerância, ou espaçamentos fora da tolerância entre bandas adjacentes.

Também se desejou disponibilizar um sistema e método para inspeccionar papel de cigarro contendo bandas numa máquina de fabrico de cigarros e para rejeitar cigarros fabricados a partir de secções irregulares do papel de cigarro.

SUMÁRIO

Um sistema óptico para inspeccionar uma folha continua de material contendo bandas compreendendo: um emissor para dirigir radiação sobre a folha continua, colidindo a radiação com a superfície da folha continua e criando reflexões; um detector para receber as referidas reflexões da folha continua e formar sinais eléctricos representativos das referidas reflexões; um conjunto de circuitos para processar os sinais eléctricos através da determinação da presença de bandas na folha continua 3 para gerar sinais de saída, incluindo: um detector de picos para verificar um sinal de nível de pico dos sinais eléctricos e formar uma média dos valores de pico de uma multiplicidade de picos sucessivos; um circuito de limiar para formar um sinal de limiar que é uma percentagem do sinal de nível de pico médio; e um conjunto de circuitos de comparador para comparar o sinal de limiar com os sinais eléctricos, em que os sinais eléctricos que excederem o sinal de limiar são indicativos das regiões da folha contínua contendo bandas, e sinais eléctricos que não excedam o sinal de limiar são indicativos de regiões da folha contínua sem bandas; e lógica de cálculo para receber os sinais de saída e para determinar que as reflexões são representativas de bandas na folha contínua de papel que são irregulares.

Também, de acordo com a presente invenção, é disponibilizado um método para inspeccionar, de modo óptico, uma folha contínua contendo bandas, incluindo as seguintes etapas: iluminar uma superfície da folha contínua com radiação, formando a radiação reflexões; detectar as referidas reflexões provenientes da folha contínua utilizando um detector e formar sinais eléctricos representativos das referidas reflexões provenientes da folha contínua; processar os sinais eléctricos para detectar a presença de bandas na folha contínua de modo a gerar sinais de saída; e analisar os sinais de saída para detectar bandas irregulares, em que a etapa de processamento inclui: formar um sinal de valor de pico médio representativo de valores de pico dos sinais eléctricos; formar um sinal de limiar que é uma percentagem do sinal de nível de pico médio; e comparar o sinal de limiar com os sinais eléctricos.

Cigarros construídos com secções irregulares do papel de cigarro podem ser localizadas à medida que progridem através da 4 máquina de fabrico de cigarros e são ejectados numa das portas de rejeição da máquina de fabrico de cigarros. 0 sistema de inspecção óptica pode acomodar diferentes tipos de papel de cigarro e material de bandas tendo propriedades reflectoras variáveis. Em funcionamento, o conjunto de circuitos de sensor preferidos detecta a gama de tensões produzidas por um detector de sensor e formula um valor de pico médio para a gama de valores. 0 conjunto de circuitos, em seguida, utiliza uma percentagem prescrita deste valor de pico para formar um valor de limiar. Este valor de limiar é comparado com um sinal AC proveniente do detector de sensor. Se o sinal AC exceder o limiar, então, o conjunto de circuitos expressa um sinal para indicar que uma banda está presente. 0 conjunto de circuitos preferido inclui um amplificador de AC para amplificar componentes de AC dos sinais provenientes do detector de sensor. Para acomodar ainda diferentes tipos de papel e material de bandas tendo propriedades reflectoras variáveis, o ganho deste amplificador pode ser regulado, tal como pela regulação da afinação de comutadores DIP. Do mesmo modo, o valor de limiar seleccionado pelo conjunto de circuitos de limiar pode ser regulado de modo a escolher um de entre uma multiplicidade de diferentes valores de limiar (e. g., 30%, 40%, 50%, 60%, etc.) .

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

Os objectivos, caracteristicas e vantagens anteriores e outros da presente invenção irão ser compreendidos mais facilmente após a leitura da descrição pormenorizada que se 5 segue em associação com os desenhos, nos quais: A FIG. 1 mostra um cigarro exemplificativo contendo regiões com bandas; A FIG. 2 mostra uma folha continua exemplificativa de material para cigarros incluindo bandas, em que algumas são irregulares; A FIG. 3 mostra uma máquina de fabrico de cigarros exemplificativa incluindo um sensor (210) para detectar bandas; A FIG. 4 mostra uma máquina de montagem de filtros exemplificativa a utilizar na máquina da FIG. 3; A FIG. 5 mostra componentes ópticos exemplificativos do sensor de acordo com a presente invenção; A FIG. 6 mostra uma visão geral exemplificativa do sensor de acordo com a presente invenção; A FIG. 7 mostra uma construção mecânica exemplificativa do invólucro do sensor de acordo com a presente invenção; A FIG. 8 mostra um conjunto de circuitos eléctricos exemplificativos do sensor utilizado para detectar as propriedades do papel com bandas de acordo com a presente invenção; A FIG. 9 mostra um esquema exemplificativo mais pormenorizado de um amplificador de AC utilizado na 6 presente invenção; A FIG. 10 mostra um esquema exemplificativo mais pormenorizado de um circuito de limiar e comparador de sinal utilizado na presente invenção;

As FIGS. 11 (a)-11(g) mostram comparações exemplificativas da saida do sensor de bandas com vários valores de tolerância especificados pelo utilizador de acordo com a presente invenção; e A FIG. 12 mostra um quadro exemplificativo para apresentar estatísticas referentes à integridade das larguras e espaçamentos das bandas analisadas pelo sensor e computador associado de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA

Na descrição que se segue, a título explicativo e não limitativo, expõe-se pormenores específicos de modo a proporcionar um entendimento exaustivo da invenção. No entanto, os especialistas na técnica irão compreender que a presente invenção pode ser implementada noutras formas de realização não abrangidas por estes pormenores específicos. Noutros casos, descrições pormenorizadas de métodos, dispositivos e circuitos bem conhecidos são omitidas de modo a não encobrir a descrição da presente invenção com pormenores desnecessários. Nas Figuras; números de referência idênticos designam partes idênticas. A FIG. 3 mostra uma visão geral de uma máquina 200 de fabrico de cigarros, incluindo um sensor 210 para detectar 7 bandas formadas em papel de cigarro introduzido pela bobina 208. Como é do conhecimento geral na técnica, o ar escoa-se através de uma passagem 206 e sopra partículas de tabaco no sentido ascendente para cima de uma correia 212 transportadora. As partículas aderem à correia 212 transportadora em resposta a uma força de sucção aplicada através de perfurações na correia 212 transportadora. As partículas formam uma camada de tabaco no lado inferior da correia 212 transportadora à medida que a correia 212 transportadora se desloca da direita para a esquerda. Num determinado ponto, no percurso da correia transportadora, um aparador 220 remove o tabaco em excesso da camada (formando um troço contínuo para enchimento de cigarros) por meio de discos rotativos ou afins.

Em simultâneo com a formação do troço contínuo para enchimento na correia 212 transportadora, papel de cigarro contendo bandas (e. g., cuja secção é mostrada na FIG. 2) é introduzido a partir de uma bobina 208 de alimentação para uma região por baixo de uma extremidade da correia 212 transportadora. Nessa altura, a correia 212 transportadora transfere o tabaco transportado na correia para o papel de cigarro. O papel de cigarro é, em seguida, enrolado em torno do troço contínuo para enchimento e aplica-se cola ao conjunto para prender o papel de cigarro ao troço contínuo para enchimento. O troço contínuo é, em seguida, cortado de modo a formar troços contínuos de tabaco individuais (e. g., tais como troços contínuos de tabaco de comprimento duplo a partir dos quais se irão fabricar dois cigarros) . O enrolamento, colagem e corte anteriormente referenciados são convencionais na técnica e, deste modo, são representados como uma simples unidade 204 de formação de troço contínuo na FIG. 3 de modo a não ofuscar a

Depois dos troços contínuos de tabaco (e. g., troços contínuos de tabaco de comprimento duplo) terem sido assim formados, são transferidos para uma máquina 202 de montagem de filtros que adiciona troços contínuos de filtro aos troços contínuos de tabaco de modo a formar uma multiplicidade de cigarros acabados. A máquina de montagem de filtros pode compreender a máquina MAX 100 convencional produzida pela Hauni-Werke Korber and Co., AG, Hamburgo, Alemanha. Esta máquina está ilustrada na FIG. 4. orno aí mostrado, a máquina inclui um tambor 226 rotativo que transfere troços contínuos de comprimento duplo, formados pela unidade 204 de formação de troços contínuos, para o tambor 232 rotativo, que corta os troços contínuos de comprimento duplo em metade para formar troços contínuos de tabaco de comprimento simples utilizando a cortadora 230 rotativa. O tambor 234 separa os dois troços contínuos de tabaco de comprimento simples para que se possa inserir um tampão filtro entre os troços contínuos de tabaco. Os troços contínuos de filtro provêm da tremonha 244, onde têm, originalmente, uma forma quádrupla (ou seja, compreendendo um comprimento correspondente a quatro tampões filtro). Os troços contínuos de filtro são transferidos para o tambor 236 por meio dos tambores 246, 242, 240 e 238. O tambor 246 corta, além disso, os tampões filtro quádruplos em tampões filtro duplos. No tambor 236, os tampões filtro são inseridos entre os troços contínuos de tabaco espaçados provenientes do tambor 234. Os tampões filtro e os troços contínuos de tabaco são, em seguida, transferidos para o tambor 250 que aplica papel de filtro proveniente das bobinas 222 ou 224 à combinação de troços contínuos de tabaco e tampões filtro pelo tambor 290. O papel de filtro é enrolado em torno da combinação dos troços contínuos de tabaco e tampões filtro no tambor 252 utilizando o dispositivo 270 de enrolamento. Os troços contínuos de cigarros resultantes 9 são, em seguida, transferidos para o tambor 254 e, depois, para o tambor 256. No tambor 256, os troços contínuos de cigarros são cortados a meio para formar cigarros individuais. Os cigarros são, em seguida, transferidos por meio de tambores 258, 260, 262, 274 e 268 para o compartimento 263 de saída. Os cigarros irregulares, no entanto, são ejectados no tambor 274 de saída sem entrar no compartimento 263 de saída. Existem outras portas de rejeição na máquina de montagem de filtros discutida anteriormente, tais como nos tambores 252, 256 e 236. Do mesmo modo, embora não ilustrado em pormenor, existem várias portas de rejeição mais a montante na secção de fabrico de troços contínuos de tabaco da máquina, como irá ser compreendido pelos especialistas na técnica.

Voltando à FIG. 3, o sensor 210 pode ser localizado de modo adjacente a um rolo guia ou poste indicador por cima do qual passam o papel para cigarros com bandas. No entanto, este local é totalmente exemplificativo. O sensor 210 pode estar situado noutros locais. Para além disso, podem situar-se múltiplos sensores em vários locais na máquina de fabrico de cigarros.

Como irá ser discutido posteriormente em mais pormenor, o sensor 210' gera um sinal de saída indicativo de bandas detectadas no papel de cigarros que passa por ele. De acordo com uma forma de realização, a saída do sensor é um trem de impulsos, em que a duração de cada impulso corresponde à duração de cada banda detectada respectiva. A saída em trem de impulsos do sensor é, em seguida, dirigida para uma interface 213 I/O externa. A saída do sensor pode ser directamente introduzida na interface 216, ou pode ser enviada para a caixa 214 de junção da máquina de fabrico de cigarros e, em seguida, transferida para a interface 216. A interface 216 I/O também recebe dados do 10 codificador da máquina de fabrico de cigarros (não mostrado), que indica a velocidade de funcionamento da máquina (e. g., a velocidade de transferência dos troços contínuos de tabaco através do sistema), enquanto medida, por exemplo, como a velocidade de rotação de um dos veios mecânicos na máquina. A saída do sensor e a saída do codificador são, em seguida, transferidas para o computador 218 externo que inclui uma placa de contagem/temporizadora associada e uma placa 1/0 (não mostrada). Mais especificamente, o computador é uma estação de trabalho individual e pode compreender um microprocessador Pentium 133 MHz, um monitor, teclado, disco rígido e unidade de disquetes (não mostrada). Pode utilizar-se, para a placa 1/0, uma Computer Boards™ CI0-DI024H, enquanto para a placa de contagem se pode utilizar uma Computer Boards™ CI0-CTR05. 0 computador 218 determina se as larguras de banda e espaçamentos de banda detectados estão fora da tolerância com base na saída do sensor e com base na saída do codificador.

Se as larguras de banda e/ou espaçamentos de banda estiverem fora da tolerância, o computador fornece um sinal à máquina 200 de fabrico de cigarros por meio da caixa 214 de junção para rejeitar cigarros fabricados a partir de secções irregulares do papel de cigarro. Mais especificamente, a localização do papel de cigarro irregular depois de passar pelo sensor 210 pode ser seguida utilizando impulsos de temporização gerados pelo codificador da máquina. Ou seja, contando os impulsos de temporização, o sistema pode prever quando é que um cigarro irá passar por uma ou mais portas de rejeição (tal como as portas de rejeição correspondentes aos tambores 274, 252, 256 e 236 na FIG. 4, bem como outras portas de rejeição não ilustradas especificamente). Quando o cigarro irregular passa por uma porta de rejeição (como indicado pela unidade de 11 contagem quando atinge uma contagem determinada), é ejectado pela máquina de fabrico de cigarros. Os especialistas na técnica irão compreender que existem outras formas de controlar a rejeição de cigarros. Por exemplo, outra forma de efectuar esta função é fazer com que um temporizador tenha um valor inicial correspondente ao tempo que uma secção irregular do papel demora (consoante a velocidade da máquina) a passar por uma porta de rejeição. Quando o temporizador efectua uma contagem decrescente, o cigarro contendo essa secção irregular é localizado na porta de rejeição e é, por conseguinte, ejectado. Em termos gerais, a temporização correcta para a rejeição de cigarros pode ser determinada a partir do conhecimento das caracteristicas do percurso de transferência dos cigarros (tal como a distância entre o sensor e vários locais a jusante no percurso) e a velocidade à qual a máquina funciona. A função do sensor e do computador pode ser melhor compreendida fazendo referência à discussão que se segue e desenhos em anexo. Os componentes mecânicos e eléctricos do sensor são os primeiros a ser discutidos, seguidos por uma discussão da análise efectuada pelo computador.

No que se refere, em primeiro lugar, à FIG. 5, o sensor inclui um LED 20 de infravermelhos para emitir radiação infravermelha. Por exemplo, pode escolher-se o LED 20 de modo a emitir radiação tendo um comprimento de onda de 850 nm, (+ ou -20 nm). A radiação infravermelha proveniente do LED 20 é concentrada pela lente 22 da fonte para formar um ponto com 1 mm de diâmetro sobre o papel 26 com bandas quando o papel 26 passa por cima de um rolo 24. 12 A luz infravermelha que colide com a superfície do papel 26 quando este passa por cima do rolo 24 cria reflexões. Estas reflexões passam por uma lente 23 de um detector que concentra a luz reflectida num filtro 28 de rejeição de luz parasita e, em seguida, num polarizador 30. O filtro 28 de rejeição de luz parasita filtra a maior parte da luz ambiente (ocorrendo a frequências que diferem da radiação infravermelha produzida pelo LED 20) . O polarizador 30 escolhe luz tendo uma direcção de polarização linear determinada que acentua a diferença em reflexões provenientes das regiões com bandas no papel 26 e do papel de suporte. O filtro 28 de rejeição de luz parasita e o polarizador 30 podem, opcionalmente, ser omitidos se o papel exibir propriedades reflectoras que distingam secções de banda espaçadas de secções sem bandas (i. e., a relação sinal-ruído é suficientemente grande). Por fim, a luz reflectida é recebida por um fotodetector 3 que converte a radiação infravermelha reflectida num sinal eléctrico proporcional à magnitude da radiação detectada.

Os componentes anteriormente descritos estão alojados no interior de um invólucro 40, como ilustrado relativamente à FIG. 6. Como ai mostrado, o invólucro 40 tem uma forma geralmente rectangular. O invólucro 40 inclui um entalhe 41 que envolve o rolo 24, a uma pequena distância acima do rolo 24. O LED 20 de infravermelhos está fixo a um lado do entalhe 41, enquanto o detector 32 está fixo ao outro lado do entalhe 41.

Para evitar que poeiras e outros resíduos se depositem sobre os componentes ópticos, o invólucro 40 do sensor inclui uma conduta 52 para receber ar puro. Este ar puro é dirigido para os componentes ópticos por meio do bico 42 de injecção de ar. Para além disso, o invólucro inclui uma tomada 54 de entrada 13 para receber energia eléctrica destinada a alimentar o conjunto de circuitos 44 de condicionamento do sensor.

Uma ilustração exemplificativa ainda mais pormenorizada da estrutura mecânica do invólucro 40 pode ser encontrada na FIG. 7. Como ai mostrado, o invólucro inclui uma lente 22 da fonte e lente 23 do detector embebidas nos lados do entalhe 41. O LED 20 de infravermelhos está fixo na posição devida relativamente à lente 22 da fonte por meio de uma primeira armação 21. Do mesmo modo, o fotodetector 32 está fixo na posição devida relativamente à lente 23 do detector por meio de uma segunda armação 31. Embora não mostrados, o filtro 28 de rejeição de luz parasita e o polarizador 30 também podem ser acomodados no interior da segunda armação 31. A conduta 52 recebe um fornecimento de ar puro, como discutido anteriormente, e encaminha o ar para o bico 42 de injecção. Todo o invólucro 40 pode ser apertado à sua estrutura de suporte por meio de orifícios 60, 62, 64 e 66 de parafuso. Os orifícios estão sobredimensionados para que o sensor possa ser, em primeiro lugar, fixo folgadamente à sua estrutura de suporte. Após regulações da calibração e posicionais, o sensor pode, então, ser firmemente aparafusado na posição devida. Embora não mostrado, o invólucro 40 inclui uma placa de topo que protege ainda mais os componentes ópticos dos resíduos acumulados durante o funcionamento que iriam degradar o seu desempenho. A configuração eléctrica do sistema de inspecção da presente invenção pode ser compreendido fazendo referência às FIGS. 8-10. A FIG. 8 representa uma vista geral do conjunto de circuitos 44 alojado no interior do invólucro 40. Como aí mostrado, o detector 32 recebe radiação infravermelha reflectida proveniente do LED 20. A radiação reflectida é convertida em 14 sinais eléctricos que são, em seguida, amplificados no pré-amplificador 70. Os sinais amplificados são encaminhados para o filtro 72 passa-banda que remove respostas a sinais parasitas. Nesta altura, como ilustrado na forma de onda 96, o sinal tem componentes AC e DC. O sinal é um impulso negativo, em que uma diminuição no nivel de sinal é indicativa da presença de uma banda.

Nesta fase, o sinal pré-amplifiçado e filtrado por um passa-banda é encaminhado para um acoplador 74 AC que separa o componente de sinal AC do DC. O componente AC é, em seguida, introduzido num amplificador 7 6 de AC. O amplificador 76 de AC amplifica o componente AC do sinal até a um nivel desejado. Como irá ser resumidamente descrito fazendo referência à FIG. 9, o ganho do amplificador 76 de AC é regulável para acomodar a utilização do sensor com diferentes tipos de folhas continuas tendo diferentes caracteristicas reflectoras. Nesta altura, o sinal assemelha-se à forma de onda 94 exemplificativa.

Em seguida, a componente AC amplificada é encaminhada para um detector 78 de picos que detecta a magnitude da tensão de pico da forma de onda (que pode ser avaliada, novamente, relativamente à forma de onda 94) . O detector de picos forma uma média dos valores de pico de uma multiplicidade de picos de formas de onda. Este valor proporciona uma indicação da gama genérica de tensões entre regiões com e sem bandas no papel, e pode variar para diferentes papéis e diferentes tipos de material de banda. O valor de pico médio é, depois, transferido para um circuito 80 de limiar que se apropria de uma determinada percentagem do valor de pico para utilizar como um valor de 15 limiar. Como mostrado relativamente à forma de onda 94, 60% da forma de onda de pico pode ser escolhida como o valor do limiar. De acordo com outras formas de realização da invenção, a percentagem utilizada para gerar este valor de limiar é regulável pelo operador e pode assumir um qualquer número de valores (que irão ser resumidamente discutidos no contexto da FIG. 10) . O valor de limiar do circuito 80 de limiar é disponibilizado ao circuito 82 comparador. O circuito 82 comparador compara o limiar com o componente AC do sinal actualmente detectado. Se o componente AC estiver acima do limiar, então, o circuito 82 comparador gera um impulso positivo (ou negativo). Numa forma de realização, o circuito comparador pode ser regulado para um modo seguidor de bandas. Neste modo, a duração do impulso corresponde ao comprimento da banda detectada e à velocidade do papel 26 em movimento sobre o rolo 24. A saída deste modo é ilustrada pela forma de onda 98 exemplificativa.

Além da saída de detecção de bandas, o sensor também fornece uma saída de sinal de alarme. Mais especificamente, o componente DC do sinal é introduzido num comparador 86 de nível DC que detecta se o nível DC está acima ou abaixo de uma janela de valores dados de tensão. Do mesmo modo, o valor de pico do componente AC é transferido para um comparador 84 de nível AC que detecta se o nível AC está acima ou abaixo de uma janela de valores dados de tensão. A saída de cada comparador é transferida para um LED (LED 90 e 92, respectivamente) que emite uma luz vermelha quando o valor de sinal não é abrangido pela janela prescrita, e emite uma luz verde quando o valor de sinal está abrangido pela janela prescrita. O estado dos LED 90 e 92 proporciona, deste modo, informação de diagnóstico útil no que 16 se refere ao estado do sensor. Mais particularmente, o quadro seguinte ilustra diagnósticos exemplificativos para diferentes estados dos LED 90 e 92. estado diagnósticos LED AC está verde, LED DC está verde 1) 0 sensor está a funcionar dentro dos limites de tolerância LED AC está verde, LED DC está 1) 0 sensor está desalinhado; e/ou vermelho 2) as características reflectoras do papel alteraram-se; e/ou 3) o sensor avariou-se LED AC está vermelho, LED DC está 1) 0 papel não se está a mover; e/ou verde 2) o sensor está desalinhado; e/ou 3) as características reflectoras do papel e/ou material das bandas alteraram-se; e/ou 4) o sensor avariou-se LED AC está vermelho, LED DC está 1) Não há papel na área de inspecção; vermelho e/ou 2) o sensor está desalinhado; e/ou 3) as características reflectoras do papel alteraram-se dramaticamente; e/ou 4) o sensor avariou-se

Os LED 90 e 92 podem ser fisicamente fixos ao invólucro 40 do sensor. Em alternativa, se o sensor estiver posicionado num local que não seja facilmente acessível, os LED 90 e 92 podem ser posicionados num local afastado do invólucro 40 do sensor.

Além da saída dos LED 90 e 92, o conjunto de circuitos 44 de condicionamento também transfere os sinais de alarme dos comparadores 84 e 86 para o combinador 88 de saídas. Este circuito gera um sinal de alarme positivo quando o circuito 84 17 ou 86 comparador gera um sinal de alarme. Consequentemente, o combinador de saldas pode utilizar um conjunto de circuitos de porta OU ou seu equivalente, como será facilmente compreendido pelos especialistas na técnica. A saida do conjunto de circuitos 88 do combinador de alarme e do comparador 82 são encaminhadas para uma unidade de interface e, depois, para um computador. A FIG. 9 ilustra uma constituição exemplificativa do amplificador 7 6 de AC mostrado na FIG. 8. Como ai mostrado, o ganho do amplificador 104 com resistências R9 e RIO e condensador C2 associados, pode ser alterado pelo estado dos interruptores no comutador DIP 102. O comutador DIP, contendo 8 interruptores, está conectado às resistências R1-R8 tendo valores de resistência diferentes. De acordo com formas de realização exemplificativas, os valores das resistências são escolhidos para que o ganho resultante obtido pelo comutador DIP de 8 interruptores avance o ganho base por incrementos correspondendo ao estado binário dos interruptores. Por exemplo, se apenas forem activados o primeiro e oitavo interruptores do comutador DIP, o circuito irá fornecer ao amplificador um ganho tendo um valor relativo igual ao ganho base mais 129. Dado que o comutador DIP tem 8 interruptores, o circuito pode gerar valores de ganho tendo 256 gradações. O valor de limiar seleccionado pelo conjunto de circuitos 80 de limiar pode ser escolhido de um modo idêntico, como ilustrado na FIG. 10. Como ilustrado, um comutador DIP 110 de 4 interruptores permite que o operador seleccione entre quatro valores de limiar diferentes - 30%, 40%, 50% e 60%. Ao contrário do amplificador 76, no entanto, o comutador DIP 110 não está codificado em termos binários. Um dos interruptores tem que estar activo, o que selecciona uma das resistências R12-R15. 18

Estas resistências complementam a resistência proporcionada pelas resistências R16 e R17 e, deste modo, em associação com o divisor 112 de sinal, fornecem o sinal de nivel de limiar desejado à entrada do circuito 82 comparador. 0 circuito 82 comparador compara o sinal de limiar com a saída do amplificador 76 de AC para gerar uma indicação da presença ou não de uma banda. 0 circuito comparador pode incluir componentes de comparador convencionais, tais como resistências R18 e R19, condensadores C3 e C4 e comparador 114, como irá ser facilmente compreendido pelos especialistas na técnica. Do mesmo modo, o resto dos blocos do circuito mostrado na FIG. 8 podem compreender um conjunto de circuitos convencional e, deste modo, para não ofuscar a discussão, não irão aqui continuar a ser discutidos. A saída do comparador 82 é enviada para a interface 216 e, depois, para o computador 218 (no que se refere à FIG. 3) . De acordo com formas de realização exemplificativas da presente invenção, o computador efectua uma amostragem dos dados provenientes do sensor a cada 0,25 mm. Como mencionado, o computador pode ser utilizado para transmitir sinais de rejeição para a máquina 200 de fabrico de cigarros. Para além disso, o computador pode apresentar uma visualização das estatísticas sobre a integridade das bandas detectadas pelo sensor.

Em funcionamento, o computador 218 é utilizado para analisar a saida do sinal de bandas do sensor, em associação com o sinal de codificador, para proporcionar uma indicação sobre se as larguras e espaçamentos das bandas estão fora da tolerância. Com esta finalidade, o computador memoriza um ficheiro de grupos (batch) contendo valores introduzidos pelo operador indicando 19 uma largura mínima de banda, largura máxima de banda, espaçamento mínimo de bandas e espaçamento máximo de bandas. 0 sinal proveniente do sensor é comparado relativamente a estes valores de tolerância. 0 computador mantém um registo das larguras e espaçamentos das bandas fora da tolerância para o utilizador visualizar.

Também, como mencionado, o computador fornece um sinal à máquina 200 de fabrico de cigarros para informar a máquina para rejeitar cigarros que irão ser, subsequentemente, construídos a partir das secções de papel de cigarro contendo bandas irregulares. Mais especificamente, este sinal irá ser transmitido para a máquina de fabrico de cigarros quando as larguras das bandas são demasiado compridas ou demasiado curtas, ou quando o espaçamento das bandas é demasiado comprido ou demasiado curto. Como salvaguarda suplementar, se a distância entre bandas regulares exceder 20 espaçamentos máximos de banda, o detector de bandas em falta pode ser configurado para transmitir sinais de rejeição para a máquina de fabrico de cigarros até encontrar 10 bandas correctamente espaçadas. O computador 210 também pode transmitir sinais de rejeição de cigarros para a máquina de fabrico de cigarros quando o sensor gera uma condição de alarme. No entanto, em todas as circunstâncias anteriores, o computador pode ser impedido de transmitir quaisquer sinais para a máquina de fabrico de cigarros se o codificador indicar que a máquina está a funcionar a velocidades fora (e. g., abaixo) do valor prescrito. O funcionamento do algoritmo que o computador 218 utilizava para avaliar a integridade das bandas no papel de cigarro pode ser compreendido mais facilmente no que se refere às FIGS. 11(a) a 11 (g). A FIG. 11 (a) ilustra a situação em que a saída do 20 sensor no seu modo seguidor de banda excede o espaçamento máximo de bandas introduzido pelo operador, após o que o computador expressa um sinal de anomalia. 0 sinal de anomalia é desactivado quando um espaçamento de banda regular é medido, ou depois de 5 ms, o que durar mais tempo. A FIG. 11 (b) ilustra a situação oposta, em que a saída do sensor revela uma banda demasiado curta. 0 computador expressa um sinal de anomalia até que o espaçamento de bandas se torne regular, ou depois de 5 ms, o que durar mais tempo. A FIG. 11 (c) mostra a geração de um sinal de anomalia após detecção da ocorrência de uma banda demasiado curta. A FIG. 11(d) mostra a geração de um sinal de anomalia após detecção da ocorrência de uma banda demasiado comprida. Em ambos os casos, o sinal de anomalia é desactivado quando a banda é medida tendo uma largura regular ou depois de 5 ms, o que durar mais tempo. FIG. 11 (e) mostra a geração de um sinal de anomalia após detecção de uma banda em falta. Mais especificamente, o sinal de anomalia é expresso quando o espaçamento máximo, como especificado pelo operador, é atingido sem se detectar uma banda. Do mesmo modo, a FIG. 11 (f) mostra a geração de um sinal de anomalia em resposta à detecção de um espaço em falta. 0 sinal de anomalia é expresso quando a largura máxima de banda, como especificada pelo operador, é atingida sem a detecção de um espaço.

Por fim, a FIG. 11 (g) mostra que o algoritmo pode compreender software que filtra e elimina pequenas perturbações na saída do sensor. Consequentemente, estas pequenas perturbações (tais como picos de ruído e perdas de sinal) não 21 sinalizam erradamente o término ou inicio de uma banda ou espaço.

As estatísticas referentes a uma bobina de papel de cigarro são acumuladas pelo computador 218 e exibidas ao operador. Um quadro exemplificativo é mostrado na FIG. 12. 0 quadro mostra a informação de preparação resultante do ficheiro de grupos, contendo a largura mínima de banda (em mm) , a largura máxima de banda, o espaçamento mínimo de bandas e o espaçamento máximo de bandas. 0 quadro apresenta o número de bandas dentro dos limites, número de bandas fora dos limites e o número de espaços fora dos limites. 0 quadro apresenta o desvio médio e padrão da largura de banda, bem como a largura mínima e máxima de banda. 0 quadro apresenta a mesma informação relativamente ao espaçamento de bandas. Como sistema de referência, o quadro apresenta a velocidade do papel, enquanto medida pelo codificador, bem como se uma condição de alarme está, actualmente, activa. Consoante a escolha do operador, o sistema pode deixar de acumular estatísticas de banda quando o dispositivo está num modo de erro.

Toda a informação anteriormente identificada pode ser memorizada pelo computador e, posteriormente, recuperada para análise ou comparação com outros períodos de funcionamento.

Pretende-se que as formas de realização exemplificativas anteriormente descritas sejam ilustrativas, e não restritivas, em todas as vertentes da presente invenção. Deste modo, a presente invenção pode ser sujeita a muitas variações em implementação pormenorizada que podem ser derivadas da descrição aqui contida por um especialista na técnica. Considera-se que todas estas variações e modificações estão abrangidas pelo 22 âmbito e espirito da presente invenção como definida pelas reivindicações que se seguem. A titulo de exemplo, a presente invenção foi descrita no contexto da inspecção óptica de papel de cigarro contendo bandas. No entanto, os princípios da invenção aplicam-se à inspecção de outros tipos de material de folha contínua tendo vários tipos de índices aí formados. Para além disso, o sensor foi descrito no ambiente de uma máquina de fabrico de cigarros. No entanto, o sensor tem outras utilizações. Por exemplo, o sensor pode ser utilizado para detectar bandas formadas no papel de cigarro quando o papel é transferido desde uma primeira bobina (bobina de desenrolamento) para uma segunda bobina (bobina de enrolamento).

Lisboa, 27 de Setembro de 2007 23

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema óptico para inspeccionar uma folha (26) contínua de material contendo bandas compreendendo: um emissor (20) para dirigir radiação sobre a folha (26) contínua, colidindo a radiação com a superfície da folha contínua e criando reflexões; um detector (32) para receber as referidas reflexões da folha contínua e formar sinais eléctricos representativos das referidas reflexões; um conjunto de circuitos (44) para processar os sinais eléctricos através da determinação da presença de bandas na folha (26) contínua para gerar sinais de saída, incluindo: um detector (78) de picos para verificar um sinal de nível de pico dos sinais eléctricos e formar uma média dos valores de pico de uma multiplicidade de picos sucessivos; um circuito (80) de limiar para formar um sinal de limiar que é uma percentagem do sinal de nível de pico médio; e um conjunto de circuitos (82) de comparador para comparar o sinal de limiar com os sinais eléctricos, em que os sinais eléctricos que excederem o sinal de limiar são indicativos das regiões da folha (26) contínua contendo bandas, e sinais eléctricos que não excedam o sinal de limiar são indicativos de regiões da folha (26) contínua 1 sem bandas; e lógica de cálculo para receber os sinais de saída e para determinar que as reflexões são representativas de bandas na folha contínua de papel que são irregulares.
2. 2. Sistema óptico de acordo com a reivindicação 1, em que a percentagem pode ser seleccionada por um operador.
3. 3. Sistema óptico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a lógica de cálculo avalia se, pelo menos, uma banda é irregular ao detectar que os sinais de saida revelam que: pelo menos uma das bandas é mais curta do que um valor prescrito; pelo menos uma das bandas é mais comprida do que um valor prescrito; um espaçamento entre, pelo menos, duas bandas adjacentes está abaixo de um valor descrito; ou um espaçamento entre, pelo menos, duas bandas adjacentes está acima de um valor prescrito.
4. 4. Sistema óptico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o conjunto de circuitos (44) de processamento inclui um amplificador (76) para amplificar uma componente AC dos sinais eléctricos.
5. 5. Sistema óptico de acordo com a reivindicação 4, em que o amplificador (76) inclui um elemento de regulação através do qual um operador pode regular o valor de um ganho do amplificador. 2
6. 6. Máquina (200) de fabrico de cigarros compreendendo; uma unidade (208) de alimentação para introduzir papel de cigarro contendo bandas numa unidade (204) de formação de troços contínuos de tabaco; um sistema (210) óptico de acordo com qualquer reivindicação anterior para detectar bandas irregulares numa secção irregular do papel de cigarros; e um mecanismo (214, 274) de rejeição para rejeitar um cigarro formado pela secção irregular.
7. 7. Máquina (200) de fabrico de cigarros de acordo com a reivindicação 6, em que a lógica de cálculo do sistema (210) óptico detecta se os sinais de saída são indicativos de bandas irregulares ao determinar se os sinais de saída são indicativos de, pelo menos, uma das situações seguintes: uma banda tendo uma largura fora da tolerância; e pelo menos duas bandas adjacentes tendo um espaçamento fora da tolerância.
8. 8. Método para inspeccionar, de modo óptico, uma folha (26) contínua contendo bandas, incluindo as seguintes etapas: iluminar uma superfície da folha (26) contínua com radiação, formando a radiação reflexões; detectar as referidas reflexões provenientes da folha contínua utilizando um detector (32) e formar sinais eléctricos representativos das referidas reflexões provenientes da folha contínua; 3 processar os sinais eléctricos para detectar a presença de bandas na folha continua de modo a gerar sinais de saida; e analisar os sinais de saída para detectar bandas irregulares, em que a etapa de processamento inclui: formar um sinal de valor de pico médio representativo de valores de pico dos sinais eléctricos; formar um sinal de limiar que é uma percentagem do sinal de nível de pico médio; e comparar o sinal de limiar com os sinais eléctricos.
9. 9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que a etapa de análise inclui ainda as etapas para avaliar se: pelo menos uma banda é mais curta do que um valor prescrito; pelo menos uma banda é mais comprida do que um valor prescrito; o espaçamento entre, pelo menos, duas bandas adjacentes está abaixo de um valor prescrito; ou o espaçamento entre, pelo menos, duas bandas adjacentes está acima de um valor prescrito.
10. 10. Método de acordo com qualquer reivindicação 8 ou 9, incluindo ainda a etapa de apresentar um quadro que mostra um resumo estatístico de bandas irregulares.
11. 11. Método de fabrico de cigarros compreendendo: 4 introduzir papel de cigarro contendo bandas, a partir de uma bobina (208) de papel de cigarro, numa unidade (204) de formação de troços contínuos de tabaco; detectar bandas irregulares numa secção irregular do papel de cigarro por um método de acordo com qualquer das reivindicações 8 a 10; e rejeitar um cigarro formado pela secção irregular.
12. 12. Método de fabrico de cigarros de acordo com a reivindicação 11, em que a etapa de detecção detecta que os referidos sinais de saída são indicativos de bandas irregulares ao determinar se os referidos sinais são indicativos de, pelo menos, uma das situações seguintes: uma largura de banda fora da tolerância; e pelo menos duas bandas adjacentes tendo um espaçamento fora da tolerância. Lisboa, 27 de Setembro de 2007 5