CN1101773C - 探测物品存在的光学装置 - Google Patents

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Abstract

一种探测物品(16)是否存在的光学装置，物品位于其位置沿着物品(16)路线(P)的控制工位(15)上；装置采用一条具有两端(6，7)的光纤(5)，一个CCD敏感器(8)，以及一个与CCD敏感器(8)连接的电子控制器(10)；光纤(5)的第一端(6)位置作成在控制工位(15)上可面对着物品(16)的路线(P)，以及第二端(7)直接与CCD敏感器(8)的光敏表面(9)连接。

Description

探测物品存在的光学装置
技术领域
本发明涉及了一种探测物品存在的光学装置。
本发明有利于在沿着物品本身路线的控制工位上，探测物品的存在，尤其是在沿着单根或成批烟卷路线(特别是通过烟卷包装机)的控制工位上，探测烟卷的存在。
背景技术
在烟卷包装机中，首先形成一批烟卷，通常分别为7-6-7根烟卷相重叠的三层，并且顺序地送到包装轮中。但在进行任何包装操作之前，通常的办法是对每批烟卷进行一系列的检查，包括对一批烟卷中是否所有烟卷都存在的探测。
已经知道采用了如美国专利号5,235,649(或相应的欧洲专利号518,141)中所述类型的装置，它使用了一个光纤束，其中每条光纤的第一端的位置作成：在控制工位中，它面对着一批被检查烟卷中相关的烟卷头，每条光纤的第二端与CCD电视的透镜作光学连接，接着与监测计算机的数字化板连接。
在实际应用中，把一批烟卷送到控制工位，在那里用相机照下每批烟卷一侧的烟头图象；与相机连接的数字化板使图象数字化；计算机以亮度值的矩阵形式从数字化板获得数字化图象，并对图象作处理以确定每根烟卷存在与否，有可能时还可确定每根烟卷的密度。
上述类型的装置非常花钱，需要一台带相关光学配件的电视相机，一块数字化板和一台监测计算机，而在需要高速操作时甚至更花钱，因为现代的烟卷包装机每秒能生产多达10盒烟卷。因此，上述类型的已知装置通常仅在同时用于确定烟卷的存在和烟头填充密度时才认为是合理的，而获得和处理一个“复杂”的图象，即含有对探测烟卷存在没有用处的信息图象，这在仅用于探测物品存在时是多余的。
美国专利号5,299,275公开了一个包括一束光纤的装置，它作为一个模糊过滤器，限制高度空间的频率射到图象敏感器上。每条光纤具有与透镜连接的第一端，以及直接与CCD敏感器的光敏表面连接的第二端。在上述已知装置中，为了得到模糊的过滤效果，把每条光纤的第二端保持在离开CCD敏感器光敏表面的给定距离上。
发明内容
本发明的目的是提供一种探测物品存在的光学装置，它设计成可消除上述缺点，尤其是它简单明了和制造便宜。
按照本发明，提供了一种用光学探测至少一个物品，特别是一根烟卷是否存在的装置，装置包括：至少一条光纤，光纤具有第一端和第二端，第一端的位置在使用时面对上述物品；一个支承上述光纤的支承体，支承体具有第一和第二表面，上述第二表面为平面；一个具有光敏表面的CCD敏感器；以及一个与CCD敏感器连接的电子控制器；装置的特征在于：光纤的上述第二端直接与CCD敏感器的上述光敏表面连接；上述第二表面的一部分由光纤的上述第二端确定，以及上述第二平面平行于上述光敏表面，并与之直接接触。
附图说明
参照附图为例，现来描述本发明的一个非限定性例子，其中：
图1表示了本发明装置优选实施例的示意透视图；
图2表示了图1的部分剖视的示意侧视图；
图3表示了图1装置中一个细节的示意放大正视图；
图4表示了图1装置的两种变化方式的透视图，为了清楚起见有些部分已除去；
图5表示了图1装置一个应用例的透视图；
图6表示了图1装置又一个应用例的透视图。
具体实施方式
在图1和图2中编号1表示了整个探测物品存在的光学装置，包括了一个基本上为长方形的支承体2，它具有两个平行的平面3和4；许多光纤5，它们装在支承体2上，且每条光纤具有端6和端7；一个CCD敏感器8，它与支承体2连接，并具有平的光敏表面9；以及一个电子控制器10，它与CCD敏感器8连接，并通过电缆11a与外部监测器11，通常为一台计算机连通。
如图2更清楚地表示，光纤5的端6和7均基本上是平的，并且分别确定了支承体2的表面3的一部分和表面4的一部分；支承体2的表面4与CCD敏感器8的光敏表面9平行，且与之直接接触，因此每条光纤5的端7直接与CCD敏感器8连接。
如图3所示，CCD敏感器8的光敏表面9包括图素13的网格12，每条光纤5的端7直接与图素13的相关图素组14接触。
现来描述装置1的操作，为了简单起见，参照在控制工位15上探测物品16存在与否的一条光纤5，物品16沿着通过工位15延伸的路线P，由传送装置17导向。
在控制工位15，光纤5的端6位置作成可面对通过工位15的物品16。
在实际应用中，光纤5把照到端6的光线传到端7，因而直接传到相关图素组14的图素13上；控制器10读出从图素组14中图素13采集的亮度值，根据上述亮度值，确定光纤5的端6是否面对着物品16。更确切地说，如果没有面对着物品16，则6接收到非常大的光量，从而由相关图素13采集的亮度值超过第一阈值。相反，如果面对着物品16，因而被它遮挡，则6接收到非常小的光量，从而由相关图素13采集的亮度值低于第二阈值。
在一个供选用的实施例中，控制器10可采用一个阈值来确定对着光纤5端6的物品16是否存在。
在又一个实施例中，控制器10可读出的亮度值仅采集于图素组14中图素13的一部分18，通常是中心部分，如图3所示。不读出外部图素13可消除因光纤5相对于光敏表面9的不正确定位而造成的任何误差，此时，外部图素13可以适当地不与光纤5的端7连接。
如图1和图4a所示，装置1可包括具有相关端6的许多光纤5，它们以给定的几何构形安排在控制工位15中。该实施例可同时探测许多物品16，它们以上述几何构形成批地通过，在使用中，每个物品16的位置作成可面对着相关光纤5的端6。
在图4b所示的另一个实施例中，探测装置1包括沿着物品16(或成批的物品16)路线P的许多连续的控制工位15；光纤5的端6位置作成在每个控制工位15上，面对通过控制工位15的物品16。该实施例通常用于确定物品16沿路线P的运行状态。
在图4a和图4b所示的另一个实施例中，支承体2可分成支承体2a和支承体2b，支承体2a具有由光纤5的端6部分地确定的表面3，支承体2b与支承体2a分开，并具有表面4，表面4由光纤5的端7部分地确定，并与CCD敏感器8的光敏表面9连接。在支承体2a和2b之间的距离主要受到光纤5光导能力的限制。在又一个实施例(图中未示)中，光纤5的端6均装在许多独立的相关支承体2a上。
在在又一个实施例(图中未示)中，每条光纤5包括一束基本的光学纤维。
如上所述，所描述的装置1有利于用在烟卷包装业中，特别是用于探测烟卷19的存在。
图5表示了许多烟卷19，它们按未表示的已知方式安排成整齐的一批烟卷20，由通过工位15的已知传送带21沿着路线P送进，其中支承体2的位置作成使表面3与路线P平行；表面3由一组光纤5的端6部分地确定，光纤5安排成与一批烟卷20中烟卷19的几何构形相同。
当通过路线P的一批烟卷20达到控制工位15，监测器11通过电缆11a访问控制器10，在确定了图素13的每组14的亮度阈值之后，控制器10对监测器11提供一个响应信号，指示出与相关光纤5相应的每根烟卷19存在与否。
如图6所示，除了探测烟卷19的成批烟卷20外，探测装置1还可用于探测在烟卷料斗23槽22内的烟卷19是否存在。
图6表示了烟卷19的一批烟卷24，它依靠重力沿着由槽22确定的路线P送进，沿着这批烟卷有一个控制工位15，具有如上述类型的探测装置1。
通过电缆11a，监测器11可周期地访问控制器10，在确定了图素13的每组14的亮度阈值之后，控制器10对监测器11提供一个响应信号，指示出与相关光纤5相应的每根烟卷19存在与否。
在控制器10和监测器11之间的电缆11a最好是按标准IBM 2848议定书工作的串行电缆。

Claims (6)

1.一种用光学探测一个物品是否存在的装置，装置包括：许多条光纤(5)，光纤(5)具有第一端(6)和第二端(7)，第一端(6)的位置在使用时面对上述物品(16)；一个支承上述光纤(5)的支承体(2)，支承体(2)具有第一和第二表面(3，4)，上述第二表面(4)为平面；一个具有光敏表面(9)的CCD敏感器(8)；以及一个与CCD敏感器(8)连接的电子控制器(10)；装置(1)的特征在于：光纤(5)的上述第二端(7)直接与CCD敏感器(8)的上述光敏表面(9)连接；上述第二表面(4)的一部分由光纤(5)的上述第二端(7)确定，以及上述第二平面(4)平行于上述光敏表面(9)，并与之直接接触。
2.在权利要求1中的一种装置，其中，上述第一表面(3)是平面，其一部分由光纤(5)的上述第一端(6)确定。
3.在权利要求2中的一种装置，其中，上述支承体(2)包括具有上述第一表面(3)的第一支承体(2a)，以及与上述第一支承体(2a)分开并具有上述第二表面(4)的第二支承体(2b)。
4.在上述权利要求任一个中的一种装置，它包括沿着路线(P)引导上述物品(16)的导向装置(17)；以及沿着上述路线(P)定位的控制工位(15)；上述光纤(5)的第一端(6)位于控制工位(15)中。
5.在权利要求1到3任一个中的一种装置，它包括两条光纤(5)，沿着路线(P)引导上述物品(16)的导向装置(17)，以及沿着上述路线(P)定位的两个控制工位(15)；上述每个控制工位(15)与上述两条光纤(5)中相关一条的第一端(6)相应。
6.在上述权利要求1到3中任一个中的一种装置，其中，光纤(5)的第一端(6)安排成按给定几何构形的第一批，以探测按上述几何构形安排的物品(19)的第二批(20)。
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