CN104000304A - 用于检测物体位置的测量方法和测量系统以及机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测尤其胶囊状的物体（20）在烟草加工业的沿纵轴向输送的过滤嘴条（40）中的位置的测量方法，其特征在于，沿着至少三个相互独立地相对布置的光学轴线（18、18'、18''）在外套侧对所述过滤嘴条（40）进行透射，由此获得至少三个独立的测量信号，并且通过适当地结合所述测量信号求取所述物体（20）沿两个垂直于所述过滤嘴条（40）的方向的位置。

Description

用于检测物体位置的测量方法和测量系统以及机器

技术领域

本发明涉及一种用于检测尤其胶囊状的物体在烟草加工业的沿纵轴线输送的过滤嘴棒中的位置的测量方法。本发明此外还涉及一种相应的测量系统和烟草加工业的机器。

背景技术

在烟草或者说香烟加工业中越来越频繁地将胶囊置入过滤嘴材料中，所述胶囊多以液态形式包含有特定的香味。该胶囊能够通过消费者直接在消费前压破，以将调味剂有针对性地并且新鲜地释放到过滤嘴中。在此例如借助嵌入机构为每个过滤嘴自动地将一胶囊嵌入到生产机器的过滤嘴条中。

在现有技术中已知，检验胶囊沿轴向或者说过滤嘴条方向的存在以及基于节拍的位置。沿轴向或者说过滤嘴条方向的精确位置一方面对于产品的继续加工非常重要，由此例如在所制造的产品上进行可能的激光穿孔不会损坏胶囊。此外，最终产品的包封纸大多具有胶囊位置的标记，以方便消费者压破随后不再能够看见的胶囊。该胶囊则应该沿轴向方向总是精确地处于标记之下。

WO 2009/099793 A2公开了用于求取物体在过滤嘴棒生产机器的过滤嘴条中的状态的测量装置。有待确定的状态例如包括物体的缺陷、有缺陷的布置或者有缺陷的物体。该测量装置例如能够具有微波传感器、β射线传感器、红外线传感器或者伦琴射线传感器。

由DE 10 2009 017 963 A1已知一种用于求取胶囊沿过滤嘴成条机中的过滤嘴条的纵轴向的位置的微波测量装置。根据测量信号能够调节胶囊嵌入轮的转速或者用于将过滤嘴条切割成过滤嘴棒的切割机构。

在垂直于过滤嘴条轴线的胶囊位置有偏移时，也就是当胶囊不处于过滤嘴材料的中心时，尤其在继续加工的过程中可能会出现胶囊的损坏或者毁坏。例如香烟生产机器中带有胶囊的过滤嘴受到不同的力影响，例如在借助起动板条的滚动过程中。当该胶囊被损坏或者毁坏时，会不可控制地释放调味剂并且不再能够实现通过终端产品的消费者按期望地可控地进行释放。迄今为止，由此以高昂的构造花费尝试避免未处于中心的胶囊从一开始的机械应力，例如借助于沉割、避免在胶囊附近引导等等。然而这些努力已经达到结构极限。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种测量方法和一种测量系统，其中能够降低过滤嘴生产或者说加工中的物体损坏的可能性并且由此减少有缺陷的终端产品。

本发明通过独立权利要求的特征解决该任务。由于借助至少三个相互独立地相对布置的光学轴线在外套侧对过滤嘴条进行透射，因此能够以简单的方式以高精度确定物体沿垂直于过滤嘴条轴线的两个方向的位置。基于所求取的物体位置能够利用不同的适当的措施，以能够在继续加工时避免嵌入的物体损坏。基于本发明省去了用于避免未处于中心的物体的机械应力的结构上花费很大的措施。最后，使用光学测量装置普遍而言花费较少并且由此比现有技术中使用的微波测量装置显著成本更低廉。当有利地由测量信号求取了物体沿过滤嘴条方向的位置时，提供了沿所有三个空间方向的最大的位置信息。

该物体能够尤其是空心的物体并且填充有尤其液态的调味剂。优选是离散的、也就是沿过滤嘴条方向不连续的物体，其以有规律的轴线间距相对彼此布置，其尤其是胶囊或者球。将本发明用于连续的物体、如例如灌注有调味剂的纤维原则上也不能被排除。

该光学测量装置优选在可见的波长范围和/或红外线范围内工作。还可以考虑紫外线测量装置。

优选的是，测量装置的光学轴线相互之间彼此围成至少30°、进一步优选至少45°的角，由此能够提高位置确定的精确度。尤其有利的是，光学轴线以均匀的角间距环绕过滤嘴条布置。有针对性的是，为每个光学轴线配备有一个带有光源和传感器的单轴线测量机构。优选的是，每个测量机构的光源和传感器布置在过滤嘴条的对置的侧面上。该测量机构据此有利地以透射方法进行工作。尤其有利的是，光学轴线的数目为三，由此以最小的花费实现了本发明。

基于所求取的物体位置能够利用不同的有利的措施。优选求取所求取的位置与额定位置的偏移。这能够借助对所求取的偏移与优选可设定的阈值的比较对物体位置进行有利的好坏评价。

在过滤嘴生产机器或者过滤嘴加工机器中优选自动并且连续地提供位置信号，该位置信号包含有关所求取的物体位置的信息。优选相对于烟草加工业的机器的节拍基于节拍地提供位置信号。

基于所述位置信号能够有利地操控用于将物体嵌入到过滤嘴条中的机构。尤其还能够是有利的是，实现对所嵌入的物体垂直于过滤嘴条轴线的二维位置的调整或者说调节，其中在过滤嘴条中位置的借助测量装置所测量的实际值与位置的通常位于中央的额定值一致。这在现有技术中迄今为止还未被公开。当然，此外还能够实现对物体的轴向位置的调整或者调节。

在一种实施方式中，基于节拍的位置信号有利地用于剔除具有含缺陷的物体位置的过滤嘴元件。一般而言，该位置信息能够有利地在过滤嘴加工机器的操作终端上显示。

附图说明

下面参照附图借助优选的实施方式对本发明进行阐述。在此：

图1示出过滤嘴棒生产机器的示意视图；

图2示出光学测量装置的横截面视图；

图3、4示出当胶囊位于过滤嘴条中心和偏心地位于过滤嘴条中时测量强度的曲线图。

具体实施方式

根据图1的过滤嘴棒生产机器10包括过滤嘴丝束处理单元120和紧挨着它的过滤嘴成条机140。在所述处理单元120中，在将过滤嘴丝束带61从过滤嘴丝束捆110抽出之后拉伸、展开并且喷洒软化剂、例如三醋精。如此展开的材料带61随后尤其通过进入漏斗141输送给过滤嘴成条机140。在所述过滤嘴成条机140中设置有成形装置或者说烟枪装置（Formatvorrichtung）53，所述成形装置由过滤嘴丝束带61通过用未示出的、从卷轴抽出的包封带进行包封来形成过滤嘴条40。

在进入漏斗141和成形装置53之间布置有用于将填充有调味剂的、从储存器12中取出的胶囊嵌入到材料带61中的嵌入机构42。该嵌入机构42能够设计得不尽相同，例如能够将其设计为嵌入轮、嵌入销（Einlegefinger）或者以其他适当的方式进行设计。优选能够对该嵌入机构42在胶囊在过滤嘴条中的轴向位置和/或与其垂直的位置方面进行调整。尤其能够由电子控制单元13对该嵌入机构42在胶囊在过滤嘴条中的位置和/或与其垂直的位置方面进行操控。

在其他实施方式中，嵌入机构42布置在过滤嘴丝束处理单元120中。

过滤嘴条40借助切割机构46被切割成过滤嘴棒41，所述过滤嘴棒通常具有多倍、例如两倍的使用长度。每一个香烟相应的过滤嘴元件通常都设有一胶囊（Kapsel）。紧挨着该切割机构46能够设置剔除装置51，该剔除装置设定用于将各个识别为有缺陷的过滤嘴棒41例如借助压缩空气从过滤嘴流中去除。在离开过滤嘴成条机140之后将过滤嘴棒41输送给例如香烟生产机器中的置于中间的或者紧随其后的加工装置。

在成形装置53和切割机构46之间布置有在图1中仅示意示出的光学测量装置45，借助该光学测量装置连续地确定胶囊20在过滤嘴条40中的垂直于该过滤嘴条的二维位置（x、y）以及优选还有轴向位置（z）。随后对光学测量装置45的一种优选的实施方式进行更为详细地阐述。该测量装置45由此提供具有胶囊沿x、y和z方向的连续坐标的信号。所求取的胶囊位置被传送给电子控制单元13并且例如在与该控制单元13连接的操作终端14上显示。

控制单元13优选如此调节嵌入机构42，使得由该测量装置45确定的、胶囊垂直于过滤嘴条的二维位置相应于尤其在中心的额定位置。优选以类似的方式将胶囊的轴向位置也调节到其额定值。

作为对胶囊垂直于过滤嘴条的二维位置的调节的补充方案或者替代方案，还能够通过操控剔除装置51实现剔除与尤其中央的额定位置的间距超过所确定的阈值的胶囊。

此外，借助所求取的、胶囊在过滤嘴条中的轴向位置能够如此实现对切割机构46的操控或者说调节，即使胶囊在各个过滤嘴元件中的轴向位置与轴向的额定位置一致。

光学测量装置45的一种优选的实施方式在图2中示出。该测量装置45包括在此三个测量机构15、15'、15''中的多数测量机构。每个测量机构15（15'、15''）都优选是单轴线的测量机构并且包括光源16（16'、16''）和感光的传感元件17（17'、17''），它们沿着光学轴线18（18'、18''）如此布置，即其从光源16（16'、16''）在外套侧进入到过滤嘴条40中、穿过过滤嘴条、在外套侧从过滤嘴条40中穿出并且落到感光的传感元件17（17'、17''）上。该光源16、16'、16''能够例如是发光二极管。该感光的传感元件能够例如是光电二极管或者CCD元件。该光源16、16'、16''和/或该传感元件17、17'、17''布置得能够从过滤嘴条40去除，其中能够尤其借助光导体实现与过滤嘴条40的光学连接。这实现了测量装置45的小的结构型式和灵活的布置方式。测量机构15、15'、15''能够例如利用红光或者红外线工作。

该测量机构15、15'、15''或者说该光学轴线18、18'、18''优选垂直于过滤嘴条轴线并且有利地相互独立地布置，也就是说它们在沿着过滤嘴条轴线的视角中如在图2中那样以优选至少30°、进一步优选至少45°的不为零的角相交。优选该测量机构15、15'、15''或者说该光学轴线18、18'、18''相对彼此有规律地或者说以相等的角间距、在此为60°环绕过滤嘴条40布置。测量机构15、15'、15''在根据图2的实施方式中布置在尤其垂直于过滤嘴条轴线的同一平面内。但不一定非要是这种情况，测量机构15、15'、15''也能够沿过滤嘴条方向前后连续地或者说彼此轴向间隔开或者说在过滤嘴条的不同轴向位置上布置。这能够有利于防止测量机构15、15'、15''之间非期望的干扰。

如此有利地选择测量机构15、15'、15''的波长，使得过滤嘴材料21、尤其乙酸纤维素纤维和包封带引起由光源16、16'、16''射出的光的相对于胶囊20仅微小的减弱。因此，过滤嘴材料21和包封带关于测量波长基本上是透光的或者说透明的。测量机构15、15'、15''中的每个测量机构由此基本上测量由相应的光源16、16'、16''发出的光穿过胶囊20的阴影（Abschattung）。如果胶囊20位于过滤嘴条40中心，则所有测量机构15、15'、15''的测量信号理想状况下大小相等。如果胶囊20不在过滤嘴条40中心，则测量机构15、15'、15''的测量信号彼此不同。由测量机构15、15'、15''的测量信号的相对大小能够定量地确定胶囊20沿径向或者说沿x/y方向、也就是在垂直于过滤嘴条轴线的平面（图2中的纸平面）中的位置。尤其在电子控制单元13中进行对测量信号的相应分析。

所述测量信号连续地由测量机构15、15'、15''接收。由于过滤嘴条40沿过滤嘴条方向的运输而得到时间上的走向，如其在图3和4中所描绘的那样。曲线I、I'和I''描绘了由感光的传感元件17、17'或者说17''所接收的测量信号的测量强度。由于沿z方向的输送，所述曲线反映了沿z方向的走向。在时刻t₀，胶囊20沿过滤嘴条方向位于测量平面的中心。在该位置中，测量强度由于射入的光穿过胶囊20的阴影而最小。通过确定t₀或者其他表征的时刻能够由此沿z方向求取基于机器节拍的位置参考。图3和4中最大强度的区域相应于胶囊之间的物相（Phase），在这里光不受阻碍地穿过胶囊20落到感光的传感元件17、17'或者说17''上。图3和4中的曲线的持续时间相应地在略微大于一个胶囊长度20的范围内延伸。

在图3中示出了理想情况下位于中心的胶囊20的测量走向。在此，在时刻t₀所有曲线I、I'、I''处于相同的最小强度水平上。在图4中示出了胶囊20的偏心位置的测量曲线。在此，在时刻t₀曲线I、I'、I''处于不同的强度水平上。

测量装置45还能够具有多于三个的测量机构15、15'、15''、……，由此必要时能够提高测量精度。

测量装置45除了胶囊20的位置求取还能够实施其他功能，例如比如在多段过滤嘴的过滤嘴段透光性不同时的段监控或者说段控制，和/或空隙监控。

Claims (15)

1.用于检测尤其胶囊状的物体（20）在烟草加工业的沿纵轴向输送的过滤嘴条（40）中的位置的测量方法，其特征在于，沿着至少三个相互独立地相对布置的光学轴线（18、18'、18''）在外套侧对所述过滤嘴条（40）进行透射，由此获得至少三个独立的测量信号，并且通过适当地结合所述测量信号求取所述物体（20）沿两个垂直于所述过滤嘴条（40）的方向的位置。

2.按权利要求1所述的测量方法，其特征在于，求取所求取的位置相对于额定位置的偏移。

3.按权利要求2所述的测量方法，其特征在于，借助对所求取的偏移与阈值的比较实现对所述物体（20）的位置的好坏评价。

4.按前述权利要求中任一项所述的测量方法，其特征在于，自动并且连续地提供位置信号，所述位置信号包含关于所求取的位置的信息。

5.按权利要求4所述的测量方法，其特征在于，借助所述位置信号控制和/或调节用于将所述物体（20）嵌入到所述过滤嘴条（40）中的机构（42）。

6.按权利要求4或5所述的测量方法，其特征在于，相对于烟草加工业的机器（140）的节拍基于节拍地提供所述位置信号。

7.按权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述位置信号用于剔除具有含缺陷的物体位置的过滤嘴元件（41）。

8.按权利要求4到7中任一项所述的测量方法，其特征在于，所述位置信息被显示在加工过滤嘴的机器（10）的操作终端（14）上。

9.按前述权利要求中任一项所述的测量方法，其特征在于，所述方法是一种透射方法，其中分别测量穿过所述过滤嘴条（40）的光学射线穿过所述物体（20）所形成的阴影。

10.测量系统，具有用于检测物体（20）在烟草加工业的沿纵轴向输送的过滤嘴条（40）中的位置的测量装置（45）和用于分析由所述测量装置（45）传送的测量信号的电子控制单元（13），其特征在于，所述测量装置（45）设定用于沿着至少三个相互独立地相对布置的光学轴线（18、18'、18''）在外套侧对所述过滤嘴条（40）进行透射并且用于产生至少三个相应的独立的测量信号，所述电子控制单元（13）设定用于通过适当地结合所述测量信号来求取物体（20）在垂直于所述过滤嘴条（40）的平面中的位置。

11.按权利要求10所述的测量系统，其特征在于，所述测量装置（45）的光学轴线（18、18'、18''）相互间彼此围成至少30°的角。

12.按权利要求10或11所述的测量系统，其特征在于，所述光学轴线（18、18'、18''）以均匀的角间距环绕所述过滤嘴条（40）布置。

13.按权利要求10到12中任一项所述的测量系统，其特征在于，每个光学轴线（18、18'、18''）都配备有带有光源（16、16'、16''）和感光的传感元件（17、17'、17''）的测量机构（15、15'、15''），所述光源和感光的传感器尤其布置在所述过滤嘴条（40）的对置的侧面上。

14.按权利要求10到13中任一项所述的测量系统，其特征在于，所述光学轴线（18、18'、18''）或者所述光学测量机构（15、15'、15''）的数量为三。

15.烟草加工业的机器，尤其过滤嘴成条机（140），其特征在于，其包括按权利要求10到14中任一项所述的测量系统（45）。