CN101358933A - 烟草加工业产品的光学检查 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟草加工业产品的光学检查。本发明涉及一种用于在至少一个检查区域(9)中电磁尤其是光学检查烟草加工业产品(3)的方法，在该区域中产品(3)被从至少一个图像检测装置(5)的旁边输送过，其中借助于至少一个图像检测装置(5)，至少一个产品(3)的、至少一部分的至少一个图像(31)被拍摄，和一种带有一个分析装置(26)的、用于在至少一个检查区域(9)中电磁的、尤其是光学检查从至少一个图像检测装置(5)的旁边输送过的、烟草加工业产品(3)的装置(1)。根据本发明的方法和根据本发明的装置(1)的特征在于，检查一个产品的至少一部分的各个图像(31)是否存在处在产品(3)和图像检测装置(5)之间的干扰物体(11、12、13、14)的至少一个干扰图式(21、22、23、24)。

Description

烟草加工业产品的光学检查

技术领域

本发明涉及一种在至少一个检查区内、用于烟草加工业产品的电磁的、尤其是光学检查的方法，在该检查区中产品被从至少一个图像检测装置旁边输送过，其中借助于至少一个图像检测装置拍摄至少一个产品的、至少一部分的至少一个图像。此外本发明涉及一种带有一个分析装置，用于在至少一个检查区域中、从至少一个图像检测装置旁边输送过的、烟草加工业产品的、电磁的、尤其是光学检查的装置。此外本发明涉及一种烟草加工业的机器。

背景技术

在本发明的范围内，烟草加工业的产品被理解为尤其是杆状产品和带状产品或者物体，例如香烟、过滤杆、多段过滤杆、香烟纸或者涂层纸，以及在纸幅面上加印标记或者在纸幅面上施胶。

在光学检查中通常观察在烟草加工业的产品上的质量特征，如孔、尺寸、物体的识别、印记、施胶、斑点尺寸、过滤元件、损坏或者这一类东西的存在。

用于光学检查通常使用行扫描摄像机或者矩阵摄像机，由于对图像质量和清晰度质量的要求这种摄像机要配备昂贵的、大型的物镜。为了例如不变形和不损害清晰度地观察全部香烟长度，测量物体到摄像机需要一个很大的距离。在烟草加工业的机器、例如接过滤嘴机的一些位置上存在光路必须用反射镜多次折射。此外在接过滤嘴机的许多位置，基于在该机器上的几何尺寸的先决条件未能提供光学检查。

烟草加工业的测量物体或者产品的照明用单独的光源实现，该光源由于到物体的大的距离必须具有高的发光强度。此外这也是众所周知的，光在强度损失下用光缆移近到测量物体上。在烟草加工业机器的粉尘环境中四下里乱飞的颗粒，例如烟丝粉尘干扰光学检查，并且发生误判的概率很大，并且由于使用的检查装置的大的距离只能通过昂贵的措施被降低。这种误判导致不希望的、紧接着的、有关的无缺陷产品的被分选出去，即导致不合理的分选。

由DE102004040912A1已是众所周知的，在一个用于烟草加工业的产品光学检查的包括一个图像检测装置的装置中使用梯度折射率透镜，以便缩小在图像检测装置和待检查的产品之间的距离。

EP0812548B1公开了一种用于香烟外部完整性监视的装置，香烟在多个与输送转鼓轴向交叉的矩阵摄像机的旁边输送过，并且在输送途中围绕着它的纵轴线旋转。矩阵摄像机这样使用，以使矩阵摄像机的每个扫描线拍摄一个香烟表面纵向视图的单个的带状图像。行扫描图像的时间次序与香烟的输送移动同步，以使由矩阵摄像机的每个行扫描各自拍摄香烟表面的同一纵向视图。因为矩阵摄像机的数量受到限制，只有相应于矩阵摄像机数量的香烟的纵向视图的数量被检查，但是不是全部的表面。

因为灰尘颗粒或者烟丝颗粒通常小于矩阵摄像机的图像区域，在根据EP0812548B1的装置中，处在香烟表面和矩阵摄像机之间的灰尘颗粒由于被识别出，相应的斑点只出现在行扫描图像的一部分中，但是其它的行扫描图像符合标准行扫描图像。这样的香烟被作为合格处理。

发明内容

与此相对照本发明的任务是提出一种用于烟草加工业产品光学检查的结构紧凑的装置，在该装置中全部表面被检查，为了基本上减少在这样的产品的光学检查中的干扰影响。

该任务通过用于在至少一个检查区域中电磁的、尤其是光学检查烟草加工业产品的的方法获得解决，在该区域中产品被从至少一个图像检测装置的旁边输送过，其中借助于至少一个图像检测装置，至少一个产品的、至少一部分的至少一个图像被拍摄，该方法被如此改进，即一个产品的至少一部分的单个的图像被检查是否存在位于产品和图像检测装置之间的干扰物体的至少一个干扰图式。

本发明以该基本思想为基础，为了促进光学的或者电磁的检查方法，并且为了减少技术花费，烟草加工业的产品，例如香烟表面的每个部分，各自进行图像检测，并且检测到的图像仅借助于在图像中包含的信息被检查干扰图式的存在。即使当表面的一部分多次被检测图像时，每个图像单独地被检验干扰图式的存在。因此取消了多次拍摄、并且多个图像相互比较的要求。代替该要求根据本发明用少数图像检测烟草加工业产品的全部表面，因此在产品的多次拍摄中产生的数据的大量积压被明显减少。

优选的是图像根据对干扰图式的检查被分析在产品表面上缺陷的存在。可选择方案，烟草加工业的香烟或者产品的其它的质量特征也可以根据对干扰图式的检查进行检查。此外优选的是识别出的干扰图式在图像的继续分析中不被作为产品的缺陷处理。

当优选的是图像是产品表面至少一个平面部分的一个平面图像时，有利的方式是用少量的图像数量满足产品的全部表面。相应的待分析的数据量在该方式下被保持在最少。

当图像检测装置包括一个矩阵摄像机时，产品表面各自在一个时刻进行拍摄。那么干扰图式是带有形成的孔洞轮廓的斑点，因为在产品表面和矩阵摄像机之间的干扰物体不处在矩阵摄像机的焦点上，并且因此是不清晰的。因此它由于低的清晰度和比较低的对比度而突出。因为涉及到瞬间拍摄，在这种情况下移动不清晰无关紧要，尤其是灰尘颗粒和烟丝颗粒通常以比产品的输送速度更小的速度移动。

在一个优选的结构形式中，图像检测装置包括一个行扫描摄像机，并且图像由行扫描摄像机的连续的行扫描图像拼合而成。在该有独创性的结构形式中，借助于行扫描摄像机拍摄在行扫描摄像机旁边输送过的产品的、在时间上处于连续的行扫描图像序列，以使行扫描被拼合成一个产品表面的平面图像。此外行扫描摄像机具有一个透镜系统，该透镜系统使图像聚焦在产品表面上。此外用每个行扫描图像扫描的产品表面的区域是一个非常狭窄的、在尤其是几个微米的范围内的、相应于产品的纵视图的条状物。

除了在产品表面和行扫描摄像机之间可能存在的灰尘颗粒或者烟丝颗粒的不清晰，在这种情况下又加上移动分量。因为干扰颗粒以一个通常小于产品的输送速度的速度移动，干扰颗粒在拍摄期间以它自身的速度进入行扫描摄像机的光路中，光路在透镜和产品表面之间比在产品表面的位置上要宽很多。干扰颗粒在光路中停留一定时间，并且在里面移动。这引起了在拍摄期间处于行扫描摄像机的光路中的干扰颗粒存在于大量的行扫描中，因此由行扫描拼合成的产品表面的平面图像具有或多或少的形成孔洞的阴影线。此外假如干扰物体具有朝向行扫描摄像机或者离开行扫描摄像机的移动分量，在拍摄过程中阴影线的宽度和强度会变化，因此除了线条图式也出现了三角形图式。

因此有利的方式是干扰图式重现了一个与产品的输送速度和/或者输送方向不同的干扰物体的速度或者移动方向。有利的方式是在产品的图像中，一条带子或者一个三角形可以被断定为干扰图式。这种图式用现代的图像分析方法可以迅速地和可靠地被识别，因此可以实现迅速的和可靠的干扰物体的识别。

为了图像的进一步加工，优选的是为了图像的校正，对干扰图式涉及的区域被去除遮蔽。这就是说干扰图式在物体的进一步检查时不用考虑了。由此检查完的物体留在进一步的加工中，并且不会仅仅由于干扰图式的存在被分选出去。

为了使分析进一步简化，有利的方式是为了图像的校正，对干扰图式涉及的区域，通过环境相关的数据，尤其是环境相关的亮度值被正常化。对此可选择方案，有利的方式是，为了图像的校正，对干扰图式涉及的区域被通过标准图像的相应的区域替换。

在两种情况下得到一个校正的图像，干扰图式被从该图像中除去，并且通过一个未通过干扰图式涉及的数据组替换。虽然也可能在干扰图式下面，在产品表面上存在一个实际的、仍然未知的缺陷。然而因为涉及到很小的相关区域，这一概率非常小，并且与否则由于干扰图式被分选出去的香烟或者其它的产品的数量相比是可以忽略的。

优先地，校正后的图像被用于分析产品缺陷的存在。有利的方式是产品的其它的质量特征也要借助于校正图像进行分析。

有利的方式是产品的全部表面用多个图像进行分析。因此在产品表面上的小的缺陷也可以识别出来，并且从生产过程中挑选出相关的产品。为此有利的方式是用于分析的图像被拼合成一个产品的全部表面的总图像。

本发明的任务也通过一个尤其是用于实施上述本发明方法的、带有一个分析装置的装置获得解决，该装置用于在至少一个检查区域中电磁的、尤其是光学的检查在至少一个图像检测装置旁边输送过的、烟草加工业的产品，该装置被如此改进，即分析装置被构成用于识别处在产品和图像检测装置之间的干扰物体的干扰图式。

此外在挑出识别出的干扰图式下，分析装置被构成用于在产品表面上的缺陷的识别。对此要参阅上面提到的结构。

有利的方式是图像检测装置包括一个行扫描摄像机，尤其是借助于该行扫描摄像机产生独特的干扰图式。

此外有利的方式是分析装置被构成用于在产品的图像中，带子形状或者三角形形状的干扰图式的识别。此外有利的方式是设有一个用于在由图像检测装置拍摄的图像中的干扰图式校正的校正装置，校正装置优选的是为此构成，给一个通过干扰图式涉及的图像区域去除遮蔽。有利的方式是校正装置被构成，使一个通过干扰图式涉及的图像区域，通过环境相关的数据，尤其是环境相关的亮度值正常化，或者通过相应的标准图像的区域替换。该措施的优点如上面所说明的。

最后本发明做为依据的任务同样通过烟草加工业的、包括一个如上面所描述的装置的机器获得解决。

附图说明

下面借助于实施例参照附图来说明本发明而不限制共同的发明构思，其中关于所有在文本中未详细说明的根据本发明的细节明确参阅附图。其中：

图1表示的是一个根据本发明的装置的示意细部视图，

图2a-图2c表示的是在示意图示下干扰图式的多个例子，

图3表示的是一个根据本发明的装置的另外的示意侧视图，

图4表示的是一个根据本发明的装置的示意框图，

图5a-图5d表示的是带有干扰图式的图像的不同的处理工步，

图6a-图6d表示的是在标准图像中相应的处理工步，

图7表示的是一个带有干扰图式的行扫描摄像机的典型的图像的例子，

图8表示的是一个带有干扰图式的行扫描摄像机的图像的另一个例子。

具体实施方式

在下面的附图中各自相同的或者同样的元件或者相应的零件用同一附图标记表示，因此就不用相应的重新介绍了。

在图1中表示了一个用于光学检查的、根据本发明的装置1的示意细部视图。在检查区域9，在输送转鼓2上的一个凹槽中，表示了一个产品3，例如一支香烟，沿着输送方向4，这里作为产品的移动矢量，正在一个图像检测装置5的旁边输送过。图像检测装置5包括一个行扫描摄像机和一个透镜7。图像检测装置5的光路8的外边缘用虚线表示。位于光路8之内的物体由行扫描摄像机6拍摄。行扫描摄像机6的光路8聚焦在物体3的表面上。灰尘颗粒或者烟草颗粒11、13、14以比物体3的输送速度4小的速度进入光路8。干扰颗粒11、12、13、14的移动矢量用附图标记15、16、17、18表示。移动矢量15、16、17、18表明在物体3的表面扫描开始和扫描结束时干扰物体11、12、13、14的位置。

因此可以看出，干扰物体11在扫描开始时还不在图像检测装置的光路8中，在扫描期间以一个相对高的速度，在产品表面的附近，即在焦点的附近移动穿过光路，并且在扫描结束前又由光路8中移动出来。另一干扰物体12在产品3扫描期间没有进入光路8。

干扰物体13和14在产品3扫描开始时已经处在图像检测装置5的光路8中，并且以不同的速度朝着产品3或者图像检测装置5移动。这两个干扰物体在全部扫描期间都处在图像检测装置的光路8中。

在图2a至图2c中示意表示了对由图1所示的干扰颗粒11、13、14的相应的干扰图式。时间过程由产品图像的开始25和结束25′产生。由干扰物体11产生的干扰图式21致密，并且有形成的孔洞。这原因在于，干扰物体11是在光路8的焦点附近被拍摄的。时间过程短，因为仅仅在物体3扫描的部分期间，干扰图像11处于光路8中。对于干扰物体12不存在干扰图式，因为干扰物体12在产品3的扫描期间没有进入光路。作为图式致密性的象征，在图2a至图2c中选择了紧密不同的阴影线，其中宽大的阴影线代表有形成的孔洞的图式，并且可以反过来。

在图2b和图2c中表示了干扰物体13和14的干扰图式23和24。因为两个物体在产品3扫描期间逗留在离焦点较远处，两个干扰图式不大致密并且比干扰物体11的干扰图式21有更清晰的形成的孔洞。因为干扰物体13和14沿着不同的方向朝着图像检测装置5或者产品3移动，产生了三角形图式，从该三角形图式中，图式23首先较宽，并且然后变得更致密和更狭长，而干扰图式24开始较宽，并且变得更宽和形成更大的孔洞，从左到右看作时间过程的尺度。

在图3中，在示意的侧视图下表示了一种用于光学检查的、根据本发明的装置，借助于该装置可以检查产品3的全部表面。为此每个产品3在两个输送转鼓2上被输送。首先每个产品3通过第一检查区域9。在第一检查区域9中各自两个90°的产品表面部分通过两个带有各自一个行扫描摄像机6和透镜7的图像检测装置5检测，因此在第一工步中用两个图像可以检测产品3圆周的180°，相当于象限Q1和Q2。在继续的过程中产品3被转交给第二输送转鼓2′，其中从现在起象限Q3和Q4重又被通过两个图像检测装置5检测。以这种方式产品没有承受机械负荷，产品3的全部表面就被检测。

在图4中示意表示了一个根据本发明的装置1的框图。前面介绍的图像检测装置5与一个分析装置26相连接，分析装置对检测的图像进行光学分析。与此同时对图像检查干扰图式的存在。当干扰图式被辨认出时，那么图像借助于校正装置27被校正，该校正装置也可以合并在分析装置26上，并且继续进行产品质量特征的分析。当产品不符合需要的标准时，那么一个信号被发送给分选装置28，因此不合格的产品3紧接着被分选出去。

在图5a至图5d和图6a至图6b中，香烟3表面部分的图像31处在不同的分析阶段，并且此外各自有一个标准图像，标准图像显示合格产品3具有什么样的外观。

在图5a中可以看得出来，产品3具有一个过滤嘴32、一个纸包装33和一个在纸包装33上的表面缺陷34。此外一个线条形状的干扰图式35很明显。在图6a中相应的标准图像既没有干扰图式35也没有表面缺陷34。在图5b中显示，与干扰图式35相关的区域被用遮蔽36掩盖起来了。遮蔽36被反映在图6b的标准图像41中。

在图5c中可以看出，标准图像41的遮蔽参照区域被标入图像31的遮蔽干扰图式35的位置。在这种情况下涉及到表面置换37。通过该表面置换不会涉及到表面缺陷34。在图5d中得到一个校正图像38，带有一个表面缺陷34的产品3被显示在该图像中，在该图像中干扰图式35被有效地去除。因为产品3的校正图像38不符合在图6d中的标准图像，所以相应的产品被分选出去。

在图7和图8中表示了两个在行扫描摄像机下通过的产品3的行扫描摄像机的图像。在图7中清晰可见，有一个带有长的图式35的干扰物体，这里它来自于一个物体以缓慢的速度通过拍摄的行扫描摄像机的光路移动。此外它有一个较小的侧面移动分量。

在图8中可以看出多个更短的图式35。首先在第一个产品3扫描期间，在上部的图像边缘，一个干扰物体处在行扫描摄像机的光路中，因此图式显然开始首先在产品3的表面上。在从上数第5个产品上可以看出一个带有大的侧面移动分量的干扰物体的图式(附图标记35″)。在最下面表示的产品3上看得见一个非常清楚鲜明的形成的三角形的干扰图式35′，带有一个同样大的侧面移动分量。在这种情况下干扰物体以高的速度通过行扫描摄像机的光路移动，因为图式很短。干扰图式在倒数第二支和最下面的香烟3之间的间隙中开始，并且在最下面投影的香烟3的中间之前已经结束。产品3的过滤嘴32在附图7和8中用加点来表示。

附图标记表

1               光学检查装置

2、2′          输送转鼓

3               产品

4               产品的移动矢量

5               图像检测装置

6               行扫描摄像机的行扫描

7               透镜

8               光路

9               控制区域

11-14           干扰物体

15-18           干扰物体的移动矢量

21-24           干扰图式

25              拍摄开始

25′            拍摄结束

26              分析装置

27              校正装置

28              分选装置

31              产品的图像

32              过滤嘴

33              纸包装

34              表面缺陷

35、35′、35″  干扰图式

36              干扰图式

37              表面替换

38              校正的图像

41              标准图像

Claims (27)

1.用于在至少一个检查区域(9)中电磁、尤其是光学检查烟草加工业产品(3)的方法，在该区域中，产品(3)被从至少一个图像检测装置(5)的旁边输送过，其中借助于至少一个图像检测装置(5)，至少一个产品(3)的、至少一部分的至少一个图像(31)被拍摄，其特征在于，一个产品的至少一部分的各个图像(31)被检查是否存在处在产品(3)和图像检测装置(5)之间的干扰物体(11、12、13、14)的至少一个干扰图式(21、22、23、24)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检查用光学实现。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像(31)根据对干扰图式(21、22、23、24)的检查被分析是否在产品表面上存在缺陷(34)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，识别出的干扰图式(21、22、23、24)在图像(31)的继续分析中不被作为产品(3)的缺陷(34)处理。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像(31)是产品表面至少一个平面部分的一个平面图像。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，图像检测装置(5)包括一个行扫描摄像机(6)，并且图像(31)由行扫描摄像机(6)的连续的行扫描图像拼合而成。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，干扰图式(21、22、23、24)重现了一个与产品的输送速度和/或者输送方向(4)不同的干扰物体(11、12、13、14)的速度或者移动方向(15、16、17、18)。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在产品(3)的图像(31)中，一条带子被断定为干扰图式(21、22、23、24)。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在产品(3)的图像(31)中，一个三角形形状被断定为干扰图式(21、22、23、24)。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了图像(31)的校正，由干扰图式(21、22、23、24)涉及的区域被去除遮蔽。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了图像(31)的校正，由干扰图式(21、22、23、24)涉及的区域，通过环境相关的数据被正常化。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，由干扰图式(21、22、23、24)涉及的区域，通过环境相关的亮度值被正常化。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了图像(31)的校正，由干扰图式(21、22、23、24)涉及的区域被通过标准图像(41)的相应的区域替换。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，校正的图像(38)被分析是否存在产品(3)的缺陷(34)。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产品(3)的全部表面被用多个图像(31、38)分析。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，用于分析的图像(31、38)被拼合成一个产品(3)的全部表面的总图像。

17.带有一个分析装置(26)用于在至少一个检查区域(9)中电磁检查从至少一个图像检测装置(5)的旁边输送过的、烟草加工业产品(3)的装置(1)，其特征在于，分析装置(26)被构成用于识别处在产品(3)和图像检测装置(5)之间的干扰物体(11、12、13、14)的干扰图式(21、22、23、24)。

18.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，检查是光学的。

19.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，该装置被构成用于实施根据权利要求1至16中任一项所述的方法。

20.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，在挑出识别出的干扰图式(21、22、23、24)下，分析装置(26)被构成用于识别在产品表面上的缺陷(34)。

21.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，图像检测装置(5)包括一个行扫描摄像机(6)。

22.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，分析装置(26)被构成用于识别在产品(3)的图像(31)中以带子或者三角形的形状的干扰图式(21、22、23、24)。

23.根据权利要求17所述的装置(1)，其特征在于，设有一个校正装置(27)用于校正在由图像检测装置(5)拍摄的图像(31)中的干扰图式(21、22、23、24)。

24.根据权利要求23所述的装置(1)，其特征在于，校正装置(27)被构成，给一个由干扰图式(21、22、23、24)涉及的、图像(31)的区域去除遮蔽。

25.根据权利要求23所述的装置(1)，其特征在于，校正装置(27)被构成，使一个由干扰图式(21、22、23、24)涉及的、图像(31)的区域通过环境相关的数据尤其是环境相关的亮度值正常化。

26.根据权利要求23所述的装置(1)，其特征在于，校正装置(27)被构成，使一个由干扰图式(21、22、23、24)涉及的、图像(31)的区域，通过相应的标准图像(41)的区域替换。

27.烟草加工业的机器，包括一个根据权利要求17至26中任一项所述的装置(1)。

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