CN102256876B - 检验在生产和/或包装香烟过程中待检验对象的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检验在生产和/或包装香烟时要检验的对象(24)、即检验对象、尤其是香烟包装或香烟包装下料上或者用于其的印刷字样和/或印刷载体的方法和设备，其中借助合适的光探测器(31)、尤其是如摄像机这样的光电检验装置对至少一个检验对象(24)进行光学检验。检验对象(24)和/或检验对象背景(11)被照射以波长可调的照明装置(34)的光，为了改善检验对象(24)与检验对象背景(11)之间的对比度，源自照明装置(34)的光的波长优选自动调节，尤其根据要生产的包装型号(10)和/或检验对象(24)的至少一个特征和/或检验对象背景的至少一个特征进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检验在生产和/或包装香烟的过程中要检验的对象(检验对象)、尤其是香烟包装或香烟包装下料(Zuschnitt)上或者用于香烟包装或香烟包装下料的印刷字样和/或印刷载体的方法，其中借助于合适的光探测器、尤其是借助于光电检验装置(如电子摄像机)对至少一个检验对象进行光学检验。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备。
背景技术
在检验或监视香烟包装上的印刷字样(例如条形码)或者应用在包装下料或包装上的印刷载体(例如税签(Banderolen)、票证(Coupons)等)中难以解决的问题是：要检验的对象经常相对于其所位于的背景突出得并不足够。例如，印刷字样经常以暗的颜色(例如黑色)施加到香烟包装的同样是暗的位置。光探测器、通常是具有光电图像传感器(例如CCD传感器)的电子摄像机经常不能分辨或者只能不充足地分辨这些对比度差的图像。相应地，对所采集的图像的分析导致困难，使得会导致分析误差。
发明内容
因此，本发明的一个任务是提供一种开头所提类型的方法，利用该方法在生产香烟包装和/或香烟时也能尽可能可靠地采集和分析相对于检验对象背景具有相对小的对比度的检验对象。此外，根据本发明的一个任务是提供一种适于执行根据本发明的方法的检验设备。
该任务通过具有根据本发明的特征的方法以及通过具有根据本发 明的特征的设备来实现。
对此，开头所提类型的一种检验方法的特征在于，用波长可调的照明装置照射检验对象，其中为了改善检验对象与检验对象背景之间的对比度，源自照明装置的光的波长优选根据要生产的包装型号和/或根据检验对象的至少一个特征和/或根据检验对象背景的至少一个特征特别是自动地被调节。
因此，根据本发明，检验对象(尤其是香烟包装或香烟包装下料上或用于香烟包装或香烟包装下料的印刷字样和/或印刷载体)和/或检验对象在检验过程中以特别的方式被照射。其中该照射借助于针对检验对象和/或检验对象背景调整的波长的光来进行。
其中，优选地，要照射的光的波长直接相对于检验对象和/或检验对象背景的颜色被调整。有利地，照明装置用于照射检验对象和/或检验对象背景的光的波长值或至少一个波长值对应于检验对象背景的颜色的波长值或至少一个波长值或者检验对象背景的颜色的互补色的波长或至少一个波长。利用该措施，通常实现特别大的对比度值。
在根据本发明改善对比度的情况下采集检验对象和/或检验对象背景的图像之后，可以对所采集的图像进行已知的分析。其中，通常将所采集的图像与先前所记录并保存的基准检验对象或基准检验对象背景的图像进行比较，并且记录并分析偏差。如果偏差例如超过预定量，则可以生成错误信号。进一步地，可以从生产过程中取出偏差涉及的香烟包装，在可能的情况下与其他香烟包装一起被取出。
对于源自照明装置的光的颜色或波长，其通常被选择为使得检验对象和/或检验对象背景之间的对比度尽可能的大。优选地，该对比度于是与其他可能的照射颜色相比更大，即是最大的。
波长可调的照明装置的光优选是单色的。但是原则上也可以是多个波长的混合光。
在本发明的一优选实施方式中，在数据库中为不同的香烟包装型号和/或不同的检验对象和/或不同的检验对象背景分别存储照明装置的至少一个要在检验过程中设置的光波长值。其由合适的控制装置根
在可能的情况下，在数据库中以类似方式存储用于控制照明装置的其他控制参数，尤其是光强度值等。
例如在商标改变、即变换要生产的包装型号的情况下，于是根据新的要生产的包装型号从数据库中读出光波长值、并且在可能的情况下还有其他照射参数。照明装置然后借助于该(额定)值被控制。
当然也可以发生的是，数据库对于特定的包装型号和/或检验对象和/或检验背景还不包括照明参数或光波长值。在该情形下，首先必须确定另一检验方法所基于的至少一个光波长值。这优选通过以下方式实现：照明装置依次地以不同光波长的光照射作为基准的检验对象和/或检验对象背景。光探测器对照射的各个光波长分别采集基准检验对象和/或基准检验对象背景的图像。
其中优选地，照明装置以连续波长的或离散步长变化的波长的光依次照射检验对象和/或检验对象背景。换言之，照明装置被控制为使得至少对于照明装置能产生的光谱的一部分，照明装置的光谱被“穿过”。
通过比较以上述方式依赖于波长采集的图像，然后选择至少一个波长值-检验波长值，其中检验对象和检验对象背景之间的对比度特别适于检验过程，优选是特别大的或者最大的。照明装置然后在后来的用于生产和/或包装香烟的生产过程中被设置到所述的检验波长值，其中在该生产过程中，根据本发明的检验方法被用于检查各自生产的产品。换言之，照明装置在本来的检验方法中以所述检验波长的光照射检验对象或检验对象背景。
在本发明的另一实施方式中，尤其在香烟包装过程开始时或在香烟包装过程之前校准光探测器和/或照明装置。为此目的，照明装置被控制为使得其将白光或至少一个预定波长值(尤其是先前所确定的检验波长值)的光照射到校准对象或校准图像上，尤其是照射到彩色基准图像上，优选照射到彩色测试图、例如色环(Farbschattierungskreis) 上。
光探测器然后采集以该方式照射的校准图像的图像，并且将该图像作为校准基准图像存储在数据库中。在香烟/香烟包装的生产过程中，尤其是以预定的时间间隔或者在每个单独的检验过程中对照明装置和/或光探测器检查其功能性。为此目的，重新以白光或以该至少一个预定波长值(尤其是检验波长值)的光照射校准图像。光探测器然后重新采集这样照射的校准图像的图像。然后，控制装置将在分析过程中所采集的图像与所存储的校准基准图像进行比较。根据比较结果可以生成错误信号。其例如在比较表明校准基准图像不同于新采集的图像或者偏差达到或超过预定的容许偏差极限时可能是这样的情况。
在本发明的另一实施方式中，校准图像优选位置固定地在光探测器的视区内定位在检验对象的检验位置附近。
借助于一个或多个分析窗的适当定义尤其是在校准过程中、在确定检验波长值的过程中和/或在对光探测器和/或照明装置的功能性的各次检查的过程中对由光探测器采集的源自校准图像的光进行分析。
附图说明
由所附的权利要求、由以下对本发明的优选实施例的描述以及由附图可以了解本发明的其他特征。在附图中：
图1以透视的斜视图示出了以根据本发明的方法检验的香烟包装，
图2示出了图1中香烟包装的底面，
图3以示意性的侧视图示出了用于包装香烟的生产设备，
图4示出了图3所示设备沿着图3中切线I-I的截面，
图5示出了图4所示细节沿着切线II-II的截面，
图6示出了图4所示细节沿着切线III-III的截面，
图7示出了图5所示细节沿着切线IV-IV的截面，
图8示出了根据本发明的检验设备的功能关系的示意图，
图9示出了表现根据本发明的检验过程的流程的流程图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于检验在生产和/或包装香烟中要检验的对象的方法。作为优选实施例，下面描述对设置在香烟包装10上的检验对象的检验，即对应用于香烟包装10的底面11上的印刷字样24的检验。该印刷字样24在本例子中是编码，尤其是文字数字编码。替代地也可以使用其他的各种编码方式，例如条形码或所谓的2D码。编码例如可以包括对相应香烟和/或相应香烟包装的生产地、生产时间和/或其他生产特征的说明。
但是，本发明当然也可以用于检验定位在香烟包装上的印刷载体(例如票证、税签等)的正确定位。其中尤其可以检验该印刷载体的正确定向。
如从图2中可见的那样，香烟包装10涉及翻盖盒类型的包装，其除了底面11之外还具有前侧12、背侧13、盖子14以及侧面15、16。
这样的香烟包装10以香烟生产和/或包装设备的按时钟信号工作的生产单元生成，在本例中以包装机17(打包机)生成。在包装机17中，包装下料18借助于选择装置(Vereinzelungseinrichtung)从料箱19中分离，并且通过合适的传输装置在折叠转塔(Faltrevolver)方向上被传输。在折叠转塔的按时钟信号的(taktweise)旋转期间，相应的下料18被引导到不同的折叠站，在折叠站中以已知方式执行复杂的折叠过程。其中尤其输送由源自锡纸卷20的下料包围的香烟块 
此外，在那里，包装套环(Packungskragen)被插入折叠过程中，其中相应的套环下料源自卡圈卷21。
在离开折叠转塔之后，香烟包装10以已经很大程度上折叠完成的状态被馈送到折叠软化站(Faltweichenstation)，在该折叠软化站中，下料18的各个片在先前已经配备有胶水的情况下一同被引入设备中。
为了干燥粘接的香烟包装10，这些香烟包装然后被馈送到在垂直面中转动的转塔，即干燥转塔22。
为此目的，包装10在装料站(Beschickungsstation)中借助于插入装置25分别插入到转塔22的盒槽(Tasche)23中。盒槽23在两个轴向 侧上是开口的。盒槽23的加料通过以下方式实现：相应包装10的底面11指向开口侧之一，而盖子14指向另一开口的盒槽侧。
在转塔22的多次旋转期间，连接包装10的折叠片的胶水凝固，同时固定了包装的方形外形。
在推排站(Ausschubstation)的范围中，干燥后的包装10然后借助于包括推出器(Ausschieber)26的推排装置(Ausschubeinrichtung)27从盒槽23中被推出并且进一步处理。
为了将印刷字样施加到包装10的底面11上，在转塔22周边附近设置打印装置28。该打印装置28借助于控制线29a与包装机17的中央机器控制装置30连接，借助于控制线29b与下面介绍的控制单元33连接。印刷装置28用于将印刷字样24分别印到各个香烟包装10的底面11上，尤其是借助于喷墨打印单元或激光打印单元来进行。
在转塔22的切线方向上与印刷装置28错开地、更确切地说是相对于转塔22的转动方向在印刷装置28的下游，设置摄像机31，利用该摄像机可以检查分别按时钟信号地在摄像机31旁边经过的香烟包装10，即香烟包装10的底面11。
其中，摄像机31分别在转塔22的按时钟信号的停顿阶段期间采集相应包装10的底面11的图像，即底面11上印刷字样24的图像。摄像机31是上级的检验设备32的一部分。检验设备32还包括控制单元33，利用该控制单元可以很大程度上自主地控制摄像机31以及下面将介绍的照明装置34。摄像机31以及照明装置34分别通过控制线35或36与控制单元33连接。控制单元33还经由控制线63、64与上级的机器控制装置30连接，控制单元33从机器控制装置30获得上级的控制命令或者机器控制装置30可以向控制单元33传输信号。
摄像机31的主视野方向在轴向上定向在相应包装10的底面11的方向上。在包装10的方向上，照明装置34设置在摄像机31前面，即照明装置的主照明方向与摄像机31的主视野方向同轴。
照明装置34与摄像机31的这种布置、即前后同轴的布置是可能的，因为照明装置34以特殊的方式构造。其具有对于可见光不透明的机架状 的基体37，该基体具有位于里面的切口38。在切口38的外边缘上旋转地环形设置RGB(红绿蓝)-LED 39。RGB-LED 39能逐个地控制。通过各个RGB-LED 39的光的加性颜色混合，照明装置34可以生成各种波长的混合光。切口38的位于环形设置的LED 39之间的区域40对于可见光是可穿过的。通过设置在照明装置34中的合适的、特别是板状的光学部件，以在这里没有进一步描述的方式实现了：照明装置34基本上只在垂直于基体37的纵向延伸的方向上、即只在香烟包装10的底面11的方向上发射其光。
摄像机31直接位于机架状基体37的后面，也就是说使得摄像机31的主视野方向穿过透明区域40。
利用根据本发明的检验设备32可以实现对印刷字样24的特别可靠的检验。因为通过例如将由照明装置34生成的照明光的波长适配于印刷字样24的颜色或适配于印刷字样背景的颜色(即底面11的颜色)，借助于检验设备32的照明装置34可以优化印刷字样24与印刷字样24的背景(即底面11)之间的对比度。
例如通过照明装置34以对应于底面11的颜色的波长的光照射印刷字样24和围绕印刷字样24的背景而实现了特别良好的对比度。可替换地，也可以照射底面11的互补色。一般而言，照明装置34照射到底面11上的光的光颜色或波长根据要生产的包装型号和/或根据印刷字样的至少一个特征(尤其是其颜色)和/或根据印刷字样背景的至少一个特征(同样尤其是其颜色)来调节。
在分配给机器控制装置30的数据库41中，为不同的包装型号和/或检验对象(如印刷字样24)和/或检验对象背景(例如底面11)分别存储至少一个在检验过程中要设置的光波长值。该光波长值然后可以由机器控制装置30根据要生产的包装型号和/或根据要检验的检验对象和/或根据检验对象背景选择并且提供给控制单元33。控制单元33使用该值作为用于控制照明装置34的波长的额定值。
以下借助于图9中的流程图介绍根据本发明的检验方法和根据本发明的检验设备的一实施方式的其他细节。
在生产过程开始时，机器控制装置30检验操作者是否已经通过对分配给机器控制装置的操作装置进行相应输入而发起了标记更换，即将包装机17要生产的包装从第一香烟类型A变换为第二香烟类型B(图9中的符号43)。
如果不是这样(44)，则以已经在先前生产过程中已知的参数执行检验方法。
但是如果发起了标记更换(45)，则机器控制装置30向分配给其的数据库41请求照明参数(46)。这些照明参数尤其包括照明装置34应设置到的光波长。
机器控制装置30在该情形下检验在数据库41中对于新的要生产的香烟包装型号B是否已经存储了照明参数(47)。
如果没有(48)，则首先必须确定照明参数。在实际的对照明参数的确定之前，首先检验摄像机31和照明装置34是否无故障地工作。为此目的，首先进行与位置固定地设置在照明装置34后面、位于摄像机31的视区中的包括色环的比色图表49进行白光调准(Weiβlichtabgleich)(50)。照明装置34、即照明装置34的各个RGB-LED 39由控制单元33控制为使得照明装置34发射白光到比色图表49或色环上。
摄像机31然后采集这样照射的比色图表49的图像。该图像在控制单元33中借助于合适的分析软件与数据库41中先前以类似方式采集的比色图表49的校准基准图像进行比较(51)。在存在偏差的情况下产生错误信号(52，53)。
如果分析表明校准基准图像与当前所记录的比色图表49的图像没有偏差，则可以继续(54)。在下一步骤中，照明装置34然后被控制为使得其经过能产生的这个彩色光谱。换言之，照明装置34所发出的光的波长以离散的步长从一初始值开始提高或在可能的情况下降低(55)。
对于所设置的每个波长值，摄像机31采集施加到要生产的包装型号B的基准包装上的检验对象的图像，在本例子中是印刷字样24的图像。图像在对应于摄像机31以及照明装置34的控制单元33中被分 析(56)。针对以下问题进行分析：在所设置的哪个波长值下，印刷字样24与印刷字样背景、即底面11之间的对比度最大。
在可能的情况下，除了照明装置34能被设置到的最优波长之外，还以类似方式确定其他照明参数，如照射的光的强度。此外，利用为最优对比度所确定的波长值重新照射比色图表49，并且生成涉及该波长的另一校准基准图像。对于所述新的要生产的包装B，所确定的照明参数和重新确定的校准基准图像都被存储在数据库41中(57)。
但是如果新的要生产的包装型号B已经在以前被生产过，则所述照明参数和比色图表值已经包含在数据库中，从而不必执行分支(48)，而是可以直接将这些参数和比色图表值读入控制单元33中。此外，要检验的包装10或要检验的印刷字样24的基准图像也被读入(58，59)。
在下一步骤中，相继地并且按时钟信号地检验所生产的各个香烟包装10：
为此目的，分别用摄像机31采集包装10的图像，即底面11上的印刷字样的图像。所采集的包装10的实际图像通过与先前读入到控制单元33中的包装10的基准图像相比较而被分析(65)。
在由印刷字样采集的实际图像相对于所期望的基准图像存在不允许的偏差的情况下，被检验的包装(10)被取出(67)。
如果印刷字样没有问题(76)，则在下一流程步骤中检验是否已经检验了所有位于转塔22中的包装(68)。
如果没有(70)，则进一步提供时钟信号(weitergetaktet)(71)，即继续进行检验直到位于转塔22中的所有包装10被检验了。
此外，在每个检验过程中同时采集比色图表49的图像。为了确保检验装置32的功能性，该图像周期性地、即以预定的机器时钟信号间隔与比色图表49的新生成的校验基准图像比较(60)。如果所采集的实际比色图表图像相对于校准基准图像存在偏差，则产生错误信号并且中断检验过程(61，62)。
一旦位于转塔22中的所有包装10被检验了，则在下一方法步骤中查询是否达到了生产结束(69)。 如果为否(72)，则进一步提供时钟信号(73)，并且继续检验过程。否则(74)，结束检验过程(75)。
附图标记列表
10香烟包装 34照明装置
11底面 35控制线
12前侧 36控制线
13背侧 37基体
14盖子 38切口
15侧面 39RGB-LED
16侧面 40透明区域
17包装机 41数据库
18下料 42-48方法步骤
19料箱 49比色图表
20锡纸卷 50-62方法步骤
21卡圈卷 63控制线
22转塔 64控制线
23盒槽 65-76方法步骤
24印刷字样
25插入装置
26推出器
27推排装置
28印刷装置
29a控制线
29b控制线
30机器控制装置
31摄像机
32检验设备
33控制单元
Claims (19)
1.一种用于检验在生产和/或包装香烟的过程中要检验的对象(24)-即检验对象-的方法，其中借助于合适的光探测器(31)对至少一个检验对象(24)进行光学检验，其特征在于，所述检验对象(24)和/或检验对象背景(11)被照射以波长可调的照明装置(34)的光，其中为了改善检验对象(24)与检验对象背景(11)之间的对比度，源自所述照明装置(34)的光的波长被调节。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，源自所述照明装置(34)的光的波长根据要生产的包装型号(10)和/或根据所述检验对象(24)的至少一个特征和/或根据所述检验对象背景(11)的至少一个特征进行调节。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在数据库(41)中为不同的包装型号(10)和/或检验对象(24)和/或检验对象背景(11)分别保存所述照明装置(34)的至少一个在检验过程中要设置的光波长值，在可能的情况下与所述照明装置(34)的其他参数一起被保存，所述至少一个在检验过程中设置的光波长值根据要生产的包装型号(10)和/或要检验的检验对象(24)和/或检验对象背景(11)被选择并且作为额定值被传送给所述照明装置(34)。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，对于对在数据库(41)中没有存储相关光波长值的香烟包装型号(10)和/或检验对象(24)和/或检验对象背景(11)进行检验的情况，通过以下方式确定至少一个该检验所基于的光波长值：照明装置(34)相继地以不同光波长照射检验对象(24)和/或检验对象背景(11)，所述光探测器(31)对照射的各个光波长采集检验对象(24)和/或检验对象背景(11)的图像，并且通过图像比较来确定至少一个波长值-即检验波长值，其中在该检验波长值下，检验对象(24)和检验对象背景(11)之间的对比度特别适合于该检验过程。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述照明装置(34)在确定所述检验波长值时相继地以连续变化的波长的光照射检验对象(24)和/或检验对象背景(11)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了校准所述光探测器(31)和/或所述照明装置(34)，所述照明装置(34)将白光或至少一个预定波长值的光照射到校准图像(49)，所述光探测器(31)采集这样被照射的校准图像(49)的图像，并且所采集的图像作为校准基准图像被存储在数据库(41)中。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在香烟的生产和/或包装过程期间，所述照明装置(34)和/或所述光探测器(31)通过以下方式进行检验：重新以白光或以所述照明装置(34)的所述至少一个预定波长值的光照射所述校准图像(49)，所述光探测器(31)重新采集这样被照射的所述校准图像的图像，并且将这样所采集的图像与保存在数据库(41)中的校准基准图像进行比较。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述校准图像(49)在检验对象(24)的检验位置附近被定位在所述光探测器的视区中，其中借助于在所采集的图像内适当地定义一个或多个分析窗来进行对由所述光探测器(31)所采集的源自彩色基准图像的光的分析。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照明装置(34)照射检验对象(24)和/或检验对象背景(11)的光的至少一个波长值对应于检验对象背景(11)的颜色的至少一个波长值或所述波长值，或者对应于检验对象背景(11)的颜色的互补色的至少一个波长值或所述波长值。
10.一种用于检验在生产和/或包装香烟的过程中要检验的对象(24)-即检验对象-的设备，具有：
合适的光探测器(31)；以及
用于对检验对象(24)进行照射的照明装置(34)，
其特征在于，所述照明装置(34)被构造为是波长可调的，使得能以不同波长值的光照射检验对象(24)以改善检验对象(24)与检验对象背景(11)之间的对比度。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，能以根据要生产的包装型号(10)和/或根据所述检验对象(24)的至少一个特征和/或根据所述检验对象(24)背景(11)的至少一个特征的不同波长值的光来照射检验对象(24)。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，具有能自动设置源自波长可调的所述照明装置(34)的光的至少一个波长值的控制装置(33)。
13.如权利要求11或12所述的设备，其特征在于，所述照明装置(34)包括多个可控的RGB光源(39)，其中源自所述照明装置(34)的光通过适当地叠加源自各个RGB光源(39)的光而构成。
14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，具有控制装置(30)，利用该控制装置能根据要生产的包装型号(10)和/或要检验的检验对象(24)和/或检验对象背景(11)选择存储在数据库(41)中的用于所述照明装置(34)的光波长值并且能够将照明装置(34)的所选择的至少一个光波长值作为额定值进行传送，其中在所述数据库(41)中，为不同的包装型号(10)和/或检验对象(24)和/或检验对象背景(11)分别存储至少一个在检验过程中要设置的所述照明装置(34)的光波长值，并且在可能的情况下与所述照明装置(34)的其他参数一起存储。
15.如权利要求10所述的设备，其特征在于，具有校准图像(49)，所述校准图像被设置为使得这个校准图像(49)能被光探测器(31)采集。
16.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述光探测器(31)的主视野方向和所述照明装置(34)的主照射方向同轴延伸，其中LED(39)和内区域(40)设置在所述检验对象(24)或所述检验对象背景(11)与所述光探测器(31)之间，并且所述无LED的内区域(40)至少部分地构造为对于可见光是可穿透的，从而源自所述检验对象(24)和/或所述检验对象背景(11)的光能到达所述光探测器(31)并且能被该光探测器(31)采集。
17.一种用于生产和/或包装香烟的生产单元，具有如权利要求10至16中任一项所述的检验设备。
18.如权利要求17所述的生产单元，其特征在于，所述检验设备的所述光探测器(31)和所述照明装置(34)设置在所述生产单元(27)的能循环转动的输送装置(22)附近。
19.如权利要求17所述的生产单元，其特征在于，所述检验设备的所述光探测器(31)和所述照明装置(34)设置在所述生产单元(27)的能循环转动的输送装置(22)附近，即在转塔(22)的侧面开口的盒槽(23)的附近从而能用所述检验设备检验放置在所述盒槽(23)中的香烟包装(10)的至少一个面(11)。
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