DD204841A5 - Verfahren und pruefgeraet des fuellungsgrades von zigarettenenden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Geraet zum Pruefen des Fuellungsgrades von Zigarettenenden mittels Reflexionslichtschranken (41), wobei eine Fremdlichtkompensation bezueglich des von der Reflexionslichtschranke (41) erzeugten Messwertes bei jeder Messung, eine Selbstueberpruefung jeweils zwischen zwei Messungen unter Ausnutzung einer Grundreflexion und ferner eine Mittelwertbildung ueber die Messwerte derjenigen Zigaretten (43) vorgenommen wird, die als gut erkannt werden. Der Mittelwert wird dann zur Bildung des Schwellwertes verwendet, den die Messwerte ueberschreiten muessen, damit die Zigaretten (43) als gut erkannt werden. Es koennen sowohl Zigarettenblocks (44) als auch Einzelzigaretten (43) geprueft werden.

Description

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2 6/149/0

Verfahren und Prüfgerät zum Prüfen des Füllungsgrades von Zigarettenenden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient zum Prüfen des Fällungsgrades von Zigarettenenden bei der Herstellung und Verpackung von Zigaretten, um nicht ordnungsgeiräß gefüllte Zigaretten festzustellen, damit diese eliminiert werden kennen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 13 866 ist eine Vorrichtung zum Prüfen des Füllungsgrades von Zigarettenenden bekannt, bei der die Lichtaustritts- und -eintrittsflache von Lichtsender bzw. -empfänger queraxial zur Zigarettenachse und durch eine neutrale Zone voneinander getrennt angeordnet sind und gemeinsam innerhalb der Stirnfläche einer Faseroptikplatte liegen, an die das zu prüfende Zigarettenende zur Anlage gebracht wird. Hierbei gelangt das Licht durch Vielfachreflexion im Bereich des Zigarettenendes van Lichtsender zum -empfanger, wodurch die Lichtintensität stark reduziert wird. Je schwächer &* ^ empfangene Signal ist, desto rnehr Tabakfasern sind vorhanden. Wird ein voreingestellter Schwellwert für die Lichtxntensität überschritten, so gilt die betreffende Zigarette als Ausschuß. Nachteilig ist hierbei die komplexe Bauweise und der insbesondere komplizierte Aufbau der Reflexionslichtschranken, die Verwendung eines kleinen Signals als Anzeige für intakte Zigaretten, mögliche Fremdlichtbeeinflussung und mögliche Verschmutzungen der Anlagefläche der Faseroptikplatte für die Zigarettenenden, wodurch das empfangene Signal beeinflußt werden kann.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß diese Vorrichtung im anstei-

gendsn Ast der Beleuchtungskurve der Reflexionslichtschranke arbeitet. Dadurch wird ein zweideutiger Meßwert möglich: Wenn eine Zigarette durch Brach oder starke Beschädigung einen relativ großen .Abstand van Prüfkopf hat, kann, das reflektierte Signal auf dew. abfallenden Ast der Kurve gleich groß sein wie bei einer guten Zigarette.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein sicheres Erkennen von nicht ordnungsgeniäß gefüllten Zigaretten bei einfachem Aufbau des Prüfgeräts zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Prüfgerät zu schaffen, bei denen eine Verfälschung der Signale ausgeschaltet bzw. überprüft wird, wobei ein einfacher Aufbau des Prüfgeräts ermöglicht wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Prüfen des Füllungsgrades von Zigarettenenden mit Hilfe von Reflexionslichtschranken,' wobei ein Schwellwert vorgegeben wird, der mit dem von der Refiexicnslichtschranke erzeugten Signal verglichen wird und bei Unterschreiten des Schwellwertes ein Verwerfen der Zigaretten auslöst,das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Freirdlichtkcmpensation bezüglich des von der Reflexionslichtschranke erzeugten Signals durchgeführt wird, indem das auf die Reflexionslichtschranke fallende Fremdlicht bei ausgeschaltetem Lichtsender gemessen und von dem Signal der Ref lexionslichtschranke von der Messung des Füllungsgrades abgezogen wird, und zwischen zwei Messungen des Füllungsgrades eine Selbstüberprüfung der Meßeinrichtung vorgenommen wird.

Hierdurch wird nicht nur die Verwendung handelsüblicher Reflexionslichtschranken- bestehend aus einer Leuchtdiode und einem Fototran- sistor, die in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind - ermöglicht, sondern auch Frsndlichteinfall kompensiert und Verschmutzungen überprüft, um gegebenenfalls die Zigarettentransporteinrichtung, in der Regel eine Zigarettenverpackungsiraschine, anzuhalten und die festgestallten Fehler zu beseitigen.

Hierbei kann ein zweiter Schwellwert, der niedriger als der erste

liegt, vorgegeben werden, dessen Unterschreiten fehlende oder abgebrochene Zigaretten anzeigt.

Bei Anordnung einer lichtdurchlässigen Platte vor der Reflexionslichtschranke kann zwischen zwei Messungen des Füllungsgrades die Grundreflexion an der Platte "bei eingeschaltetem Lichtsender gemessen und mit zwei ein Fenster definierenden Schwellwerten verglichen werden, wobei ein Stop-Signal erzeugt wird, wenn die Grundreflexion außerhalb des Fensters liegt. Die Fremdlichtinessung kann mit einem Grenzwert verglichen werden, bei dessen überschreiten ein Stop-Signal erzeugt wird.

Aus einer vorgegebenen Anzahl von Messungen des Füllungsgrades kann ein Mittelwert gebildet werden, der zur Bildung des Schwellwertes für den Füllungsgrad verwendet wird.

Der Mittelwert kann durch jede neue Messung des Füllungsgrades eines Zigarettenendes oberhalb des Schwellwertes in einem Maß entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen zur Mittelwertbildung verändert werden.

Der Mittelwert kann durch jede neue Messung des Füllungsgrades eines Zigarettenendes unterhalb des Schwellwertes für den Füilungsgrad und oberhalb des Schwellwertes für fehlende oder abgebrochene Zigaretten verändert werden.

Der Mittelwert kann jeweils um einen konstanten Betrag erniedrigt werden, der einem Füllungsgrad unterhalb des Schwellwertes für den Füllungsgrad und oberhalb des Schwellwertes für fehlende oder abgebrochene Zigaretten entspricht.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Prüfgerät für den Füllungsgrad von Zigarettenenden mit einer oder mehreren Reflexionslichtschranken, die jeweils aus einem Lichtsender, der das zu prüfende Zigarettenende bestrahlt, und einem Lichtempfänger, der das van Zigarettenende reflektierte Licht empfängt, bestehen und an eine Auswerteschaltung angeschlossen sind, in der das vom Lichtempfänger erzeugte Signal mit einem Schwellwert verglichen wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Fremdlichtkompensation, in der ein Meßwert entsprechend dem empfangenen Licht bei ausgeschaltetem Lichtsender gespeichert und von einem nachfolgenden Meßwert bei eingeschaltetem Lichtsender subtrahiert und der fremdlichtkorrigierte Meßwert einem Prüfkreis zum Vergleichen

mit dem Schwellwert zugeführt wird, und eine Einrichtung zur Selbstüberprüfung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen sowie ein Taktgeber zum zeitlich aufeinanderfolgenden Schalten des Lichtsenders aufweist.

Die Einrichtung zur Fremdlichtkompensation kann einen Kondensator aufweisen, der über einen während einer Phase während der der Licht-, sender ausgeschaltet ist, leitenden Analogschalter aufladbar ist und dem ein Spannungsfolger nachgeschaltet ist, wobei der Kondensator und der Spannungsfolger in der Leitung von Lichtempfänger angeordnet sind.

Die Einrichtung zur Selbstüberprüfung kann eine transparente Platte vor der oder den Reflexionslichtschranken sowie zwei Prüfkreise aufweisen, in denen der fremdlichtkorrigierte Meßwert mit einem oberen und einem unteren Schwellwert verglichen werden.

Ein Prüfkreis kann vorgesehen sein, in dem der fremdlichtkorrigierte Meßwert mit einem Schwellwert verglichen wird, dessen Unterschreiten . fehlende oder abgebrochene Zigaretten anzeigt.

Ein Mittelwertbildungskreis kann vorgesehen sein, in dem aus einer vorgegebenen Anzahl von Messungen ein Mittelwert gebildet wird.

Der Mittelwertbildungskreis kann einen Kondensator aufweisen, dessen Ladung den Mittelwert repräsentiert und in einem Bruchteil entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen entsprechend der Abweichung vom Mittelwert bei jeder neuen Messung veränderbar ist. Ein zweiter Kondensator kann vorgesehen sein, dessen Ladung der jeweiligen Messung entspricht und der mit dem ersten Kondensator während eines Zeitraums in Verbindung steht, der dem Bruchteil entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen entspricht. Der zweite Kondensator wird zweckmäßigerweise nur dann mit dem ersten Kondensator nach der jeweiligen Messung in Verbindung gebracht, wenn der Meßwert den Schwellwert des Prüfkreises überschritten hat.

Eine Konstantstrcniquelle kann vorgesehen sein, die bei Unterschreiten des Schwellwertes des Prüfkreises und überschreiten des Schwellwertes des Prüfkreises die Ladung des Kondensators um einen vorbestinmten Betrag verringert.

Der erste Kondensator kann mit einem R-2R-Netzwerk eines D/A-Wand-

lers, der von einem Zähler gesteuert wird, ein KZ-Glied bilden.

3ei Verwendung mehrerer Ref lexionslichtschranken kann ein Zweif ach-Multiplexer, der synchron für Lichtsender und Lichtempfanger arbeiter, vorgesehen sein zum Zweck der kontinuierlichen Mittelwertanpassung beim Durchlauf der ersten Zigaretten bis zu der Anzahl, über der der Mittelwert gebildet werden soll, beim Start der Maschine. Der Zweifach-Multiplexer kann die Lichtsender im stromlosen Zustand mit einer Konstantstranquelle verbinden.

Die Platte vor der oder den Reflexionslichtschranken kann derart angeordnet sein, daß die zu prüfenden Zigarettenenden bei Anlage an der Platte sich in einem Abstand im Bereich des abfallenden Teils der Kurve der Beleuchtungsstärke des reflektierenden Lichts aufgetragen gegenüber dem Abstand des Zigarettenendes von dem Lichtempfänger befindet.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild für ein Zigarettenblcck-

Prüfgerät.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Blcckprüfkopfes für das Gerät von Fig. 1

Fig. 3 zeigt die Beleuchtungsstärke B des reflektierten Lichts van einem Zigarettenende aufgetragen gegenüber dem Ab-. stand d des Zigarettenendes von dem Lichtempfänger einer Reflexionslichtschranke.

Fig. 4 zeigt eine Schaltbild (schematisch) für einen Fremdlichtunterdrückungskreis*

Fig. 5 zeigt den zeitlichen Ablauf der Freinilichtunterdrückung.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform für einen Mittelwertbildungskreis.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen Mittelwertbildungskreis.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm betreffend' die statistische Verteilung der Zigarettengualität aufgetragen gegenüber der Zahl der Zigaretten in %.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild besteht das Zigarettenblcckprüfgerät aus einem optischen Blcckprüfkopf 1o, der mit einem Zweifach-Multiplexer 11 verbunden ist. Die vom Blcckprüfkopf 1o erzeugten Signale werden über eine Leitung 12 einem Fremdlichtunterdrückungskreis 13 zugeführt, von dem aus eine Leitung 14 zu vier parallelgeschalteten Prüfkreisen 15, 16, 17 und 18 zur Prüfung auf fehlende Zigaretten, zur Prüfung auf schlechte Zigaretten, zur Prüfung, ob die Grundreflexion eine obere Grenze überschreitet, sowie zur Prüfung, ob die Grundreflexion eine untere Grenze unterschreitet, führt. Die Prüfkreise 15 bis 18 besitzen jeweils einen Schweliwerteingang 19. Die Ausgänge der Prüfkreise 15 bis 18 sind an einen digitalen Auswertekreis 2o angeschlossen.

Der Auswertekreis 2o empfängt ferner Signale von einem Fremdlichtprüf kreis 21, dessen Eingang an die Leitung 12 angeschlossen ist und der ferner einen Grenzwerteingang 22 besitzt. Zur Steuerung des Frerrdlichtunterdrückungskreises 13 gibt der Auswertekreis 2o Signale über eine Leitung 23 an den Fremilichtamterdräckungskreis 13.

Der Auswertekreis 2o besitzt ferner Eingänge 24 für Signale von eir±er Maschine, etwa einer Zigarettenverpackungsiraschine, mit der die zu prüfenden Zigaretten am optischen Blcckprüfkopf 1o entlang transportiert werden. Bei einer Revolver aufweisenden Verpackungsmaschine, bei der die Zigarettenblccks von Zellen eines Revolvers aufgenommen werden, handelt es sich bei diesen Signalen um solche, die die Winkelstellung der Zellen betreffen.

Der Auswertekreis 2o besitzt femer einen Ausgang 25 zum Anhalten der Maschine, einen Ausgang 26 zum Auswerfen des geprüften Zigarettenblccks sowie einen Ausgang 27, der eine gepulste Konstantstrcmquelle 28 für den 3lcckprüfkopf 1o ansteuert, der seinerseits über den Zweifach-Multiplexer 11 mit dem 3lcckprüfkopf 1o verbunden ist. Ein weiterer Ausgang 29 des Auswertekreises 2o steuert den Zweifach-Multiplexer 11 an.

Zusätzlich ist ein Mittelwertbildungskreis 3o vorgesehen, der über Leitungen 31 von Ausgangssignalen des Auswertekreises 2o sowie von den Sig-

nalen der Leitung 14 angesteuert wird. Ferner besitzt der Mittelwertbildungskreis 3o einen Eingang 32, über den etwa mit Hilfe eines Potentiometers 33 die zur Mittelbildung heranzuziehende Anzahl von Zigaretten vorgegeben wird, sowie einen Eingang 34, über den etwa mit Hilfe eines Potantioneters 35 die Auswurf rate vorgegeben wird. Der Ausgang 36 des Mittelwertbildungskreises 3o ist über einen Analogschalter 37 mit dem Schwellwerteingang 19 des Prüfkreises 16 zur Prüfung auf schlechte Zigaretten verbunden. Der Schalter 37 besitzt einen Eingang 38, auf den er umschaltbar ost imd der einen festen, etwa durch ein Potentiometer 39 vorgegebenen Wert als Schwellwert liefert.

Eine Ausführungsform für einen Blcckprüfkopf 1o ist in Fig. 2 dargestellt, er umfaßt eine Montageplatte 4o, die mit einer Reihe von Äufnahrneöffnungen versehen ist, in die eine entsprechende Anzahl von Reflexionslichtschranken 41 eingesetzt sind, bei denen es sich um Eauteile bestehend aus einer Leuchtdiode als Lichtsender und einem Fototransistor als Lichtempfänger handelt, die in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind.

Vor der Montageplatte 4o ist eine planparallele transparente Platte 42 etwa aus Glas befestigt, die die Peflexionslichtschranken 41 nach außen abdeckt.Die Stärke der Platte 42 ist derart getroffen, daß bei Anlage der zu prüfenden Zigarettenenden von Zigaretten 43 eines Zigarettenblccks 44, der sich beispielsweise in einer Zelle 45 eines Revolvers 46 einer Zigarettenverpackungsmaschine befindet, der Abstand d der Zigarettenenden von den jeweiligen Fototransistoren der Reflexionslichtschranken 41 größer als M, vgl. Fig. 3, ist, d.h. daß bei Anlage der Zigarettenenden an der Platte 42 in jedem Fall das größte Signal (natürlich in Abhängigkeit van Füllungsgrad des Zigarettenendes) erzeugt wird, und man sich bei größer werdendem Abstand d auf dem abfallenden Ast K , der Kurve K von Fig. 3 bewegt. Die Platte 42 verhindert, daß man in den aufsteigenden Bereich K .^ der Kurve K gelangt, so daß Zweideutigkeiten ausgeschaltet werden.

Die Reflexionslichtschranken 41 sind über ein schematisch angedeutetes Interface 47 mit einer Auswerteschaltung 48 verbunden, wie sie als Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellt ist.

Die. Fremdlichtunterdrückung wird nachstehend anhand der Fig. 4 und 5 er-

läutert.

Die Abtastung jeder Reflexicnslichtschranke 41 erfolgt in drei Phasen Ph1, Ph2 und Ph3. In der ersten Phase Ph1 bleibt der Lichtsender 41a ausgeschaltet. Das dabei von Lichtenpfanger 41b empfangene Signal SF wird gemessen und analog'abgespeichert. Dieses Signal SF entspricht dem Fremdlichtanteil. ^τν·ί3ητεηα der zweiten Phase Ph2 ist der Lichtsender 41a eingeschaltet. Von dem dabei gemessenen Signal SL wird das erste gespeicherte Signal SF abgezogen, das resultierende Signal SR ent spricht dann dem von zu prüfenden Zigarettenende reflektierten Licht ohne jeden Fremdlichtanteil. Am Anfang der dritten Phase Ph3 werden die Ausgänge der Prüfkreise 15 bis 18 abgefragt und digital ausgewertet. Wahrend der dritten Phase Ph3 ist der Lichtsender 41a wieder ausgeschaltet, damit an deren Ende der Eingangsmultiplexer des Zweifach-Multiplexers 11 stromlos umgeschaltet werden kann.

Gemäß Fig. 4 gelangt das von der Reflexionslichtschranke 41 empfangene Signal über den Zweifach-Maltiplexer 11 an einen Eingangsverstärker 5O₇ der das Signal auf den richtigen Pegel, richtige Polarität und ausreichende Leistung verstärkt, um einen nachfolgenden Kondensator 51 laden zu können. Hinter dem Kondensator 51 befindet sich ein Analcgschalter 52, der wahrend der ersten Phase Ph 1 leitend geschaltet ist, so daß sich der Kondensator 51 auf den vom Fremdlicht erzeugten Pegel SF aufladen muß. Wahrend der zweiten Phase Ph2, in der die eigentliche Messung mit eingeschaltetem Lichtsender 41a erfolgt, ist der Analcgschalter 52 wieder hcchohmig. Der Kondensator 51 kann jetzt während dieses Zeitraums seine Ladespannung SF nur unwesentlich verändern, zumal auch ein nachfolgender Verstärker 53 - als Spannungsfolger geschaltet sehr hcchohmig ist. Am Anfang der zweiten Phase Ph2 ist die Spannung am Verstärker 53 irrmer Null, während gleichzeitig die Spannung am Ausgang des Eingangsverstärkers 5o bereits dem Fremdlicht SF entspricht.

Bis zum Ende der zweiten Phase Ph2 erhöht sich jetzt die Spannung nur um den Betrag, der dem aufgrund des eingeschalteten Lichtsenders 41a mehr empfangenen Licht entspricht. Weil am Anfang der zweiten Phase Ph2 die Spannung am Verstärker 53 Null war, liegt jetzt an ihm eine Spannung SR an, die nur dem von Lichtsender 41a zum Lichtsmpfänger

Ik D 1

41b reflektierten Licht entspricht. Die dem Fremdlicht entsprechende Kondensatorspannung SF ist jetzt von der empfangenen und verstärkten Gesamtspannung SL abgezogen. Die zweite Phase Ph2 muß genügend lang andauern, um die Verzögerungszeiten von Lichtsender 41a und Lichtempfanger 41b zu überbrücken.

Fig. 5 zeigt die Zeitfunktionen bei der Fremdlichtunterdräckung, und zwar die Multiplexkanalbreite S für eine fessung, die Spannung am Ausgang des Eingangsverstärkers 5o (I) , die Spannung am Eingang des Verstärkers 53 (II), die Kondensatorladurig (III) , den Zustand des Schalters 52 (TV), den Zustand des Lichtsenders 41a (V) , die Auswertung (VT) und die Phasen (VII) .

Während das Fremdlicht in der beschriebenen Weise unterdrückt wird, dient der Fremdlichtprüfkreis 21 dazu, das von der Leitung 12 kommende Fremdlichtsignal mit einem beispielsweise über ein Potentiometer einstellbaren vorgegebenen Grenzwert, der am Grenzwerteingang 22 anliegt, zu vergleichen. Wenn das Fremdlicht so groß wird, daß es die Lichtempfänger 41b zu übersteuern droht, liefert der Auswertekreis 2o, der mit dem Ausgang des Fremdlichtprüfkreises 21 verbunden ist, auf seinem Ausgang 25 ein Stop-Signai.

Die fremdlichtkorrigierten Signale auf der Leitung 14werden im Prüfkreis 16 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Bei Unterschreiten dieses Schwellwertes durch eine oder mehrere Zigaretten eines Zigarettenblocks bewirkt der Ausgang des Prüfkreises 16, daß der Auswertekreis 2o auf seinem Ausgang 26 ein Auswerf signal zum -Auswerfen, des Zigarettenblccks als Ausschuß erzeugt.

Fehlen in einem Zigarettenblock eine oder mehrere Zigaretten, dann sind die von den entsprechenden Lichtempfängem 41b empfangenen Signale wesentlich geringer als bei einer schlechten Zigarette, selbst wenn Nachbarzigaretten den leeren Platz durch Verschiebung im Block zu Teil bedecken. Ein wesentlich niedrigerer Schwellwert am Eingang 19 des Prüfkreises 15 im Vergleich zum Schwellwert für den Prüfkreis 16 wird mit den Signalen auf der Leitung 14 verglichen, so 'daß alle Plätze innerhalb eines Zigarettenblocks erkannt werden, an denen Zigaretten fehlen.

L·, - 10

Wenn eine vorgebbare· Anzahl an Zigaretten in einem Bleck fehlt, die von dem Auswertekreis 2o festgestellt wird, erzeugt dieser auf seinem Ausgang 25 ein Stop-Signal und zugleich auf dem Ausgang 26 ein Auswerf signal.

Die Prüfkreise 17 und 18 dienen zur Selbstüberwachung. Hierbei wird die Grundreflexion ausgenutzt, die an der transparenten Platte 42, die vor den Reflexionslichtschranken 41 angeordnet ist, auftritt, wenn keine reflektierenden Objekte (Zigaretten) sich vor der Platte 42 befinden. Diese Grundreflexion ist an sich gering, kann sich aber je nach Art einer auf der Platte 42 vorhandenen Verschmutzung, die während des Betriebs entsteht, zu geringeren oder höheren Werten ändern.

Wenn die Grundreflexion über einen oberen vorgegebenen Schwellwert,der am Eingang 19 des Prüfkreises 17 anliegt, ansteigt und damit Zigaretten als.zu gut erkannt wurden, oder unter einen unteren vorgegebenen Schwellwert, der am Eingang 19 des Prüfkreises 18 anliegt, absinkt (Verschmutzung oder Teile des Geräts ausgefallen) ,.-erzeugen die als Komparatoren wirkenden Prüfkreise 17 bzw, 18 ein Ausgangssignal, das bewirkt, daß der Auswertekreis 20 ein Stop-Signal auf seinem Ausgang 25 erzeugt.

Diese Selbstüberwachung wird in den Zeiten vorgencnroen, in denen keine Zigaretten vor dem Blcckprüfkopf 1o angeordnet sind. Hierdurch werden außerdem alle Reflexionslichtschranken 41 nach jeder Messung auf verschiedene Ausfallarten hin überprüft.

Da der Auswertekreis 2o Stop-Signale aus verschiedenen Gründen erzeugen kann, ist es zweckmäßig, eine Anzeige vorzusehen, die die Ursache des jeweiligen Stops speichert und anzeigt. Vor jedem neuen Start der Maschine müssen diese Stopanzeigen über einen Reseteingang 24a gelöscht werden.

. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Zweifach-Multiplexer 11, d.h. jeweils ein Multiplexer für die Lichtsender 41a und einer für die Lichtempfänger 41b, die synchron arbeiten, vorgesehen, jedoch läßt sich auch ein einfacher Multiplexer verwenden, der dann jede Reflexionslichtschranke 41 (Versorgungsspannung von Sender 41a und Empfänger 41b) mit einem Schalter schaltet.Bei der dargestellten

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Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft,daß der Multiplexer 11 in der dritten Phase Ph3 der Abtastung stronlos umgeschaltet werden, kam.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform für den Mitteiwertbildungskreis 3o dargestellt. Dieser besteht aus einem Analogschalter 6o mit zwei Eingangen, nämlich der Leitung 14, über die ein analoger Spannungswert A der Zigarette, die gerade gemessen wird, angelegt wird, und eine der Leitungen 31, über die ein digitales Steuersignal C von dem Auswertekreis 2o angelegt wird, das bewirkt, daß der Analogschalter 6o beispielsweise während der letzten 3/5 der Sendezeit einer jeden Reflexionslichtschranke 41 geöffnet wird. Hinter dem Analogschalter 6o befindet sich eine Kondensator C₁ und ein weiterer Analogschalter 62 mit einem weiteren Eingang, dem über eine der Leitungen 31 ein digitales Steuersignal D vom Auswertekreis 2o zugeführt wird, das bewirkt, daß der Analogschalter 62 immer dann für eine konstante Zeit geöffnet wird, wenn die Prüfung einer Zigarette beendet ist und diese Zigarette vom Prüfkreis 16 als gut befunden wurde. Dem Analogschalter 62 folgt ein RC-Glied 63 mit einem Kondensator C- und einem Widerstand R, wobei der Ausgang des EC-Gliedes 63 mit einem Eingnag eines als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärkers 64 ist.

Femer ist ein Analogschalter 65 vorgesehen, von dem ein Eingang durch einen analogen Spannungswert H beaufschlagt wird, der beim Einschalten des Geräts als Mittelwert vorgegeben wird, während ein zweiter Eingang über eine der Leitungen 31 mit einem digitalen Steuersignal E versorgt wird, das von dem Auswertekreis 2o erzeugt wird und den Analogschaltsr 65 für eine kurze Zeit nach dem Anlegen der Betriebsspannung durch einen Master-Feset-Impuls öffnet.

Ein weiterer Analogschalter 66 ist einerseits mit einer Konstantstromquelle 67 und andererseits mit einer der Leitungen 31 verbunden, über die er ein digitales Steuersignal F vom Auswertekreis 2o empfängt ,wodurch er ii^rer dann für eine konstante Zeit geöffnet wird, wenn eine Zigarette von Prüfkreis 16 als schlecht befunden wurde. Die Ausgänge der Analogschalter 65, 66 sind mit dem Kondensator C₉ verbunden, so daß der Kondensator C2 durch das öffnen des Analogschalters 66 bei Vorhandensein einer schlechten Zigarette durch die Konstantstramquelle 67 jeweils

um einen geringen, aber konstanten Betrag entladen wird.

Der Mittelwextbildungskreis 3o erzeugt ein Signal G, das den Schwellwert für den Eingang 19 des Prüfkreises 16 darstellt und aus einem Mittelwert und einer Auswurf rate gebildet wird.

Die Mittelwertbildung erfolgt folgendermaßen: Während des letzten Teils einer jeden Messung (während ein Lichtsender 41a an ist) , liegt der Kondensator C- über den Analogschalter 6o am Ausgang der Verstärkerschaltung (am Ausgang des Spannungsfolgers 53) und wird auf den Spannungswert geladen, der der Qualität der gerade geprüften Zigarette entspricht. Die Spannung am Kondensator C- entspricht dem Mittelwert und wurde zu Beginn durch das Signal H vorgegeben. Wenn nach der Auswertung der Messung die Zigarette als gut befunden wird, öffnet der dazwischen liegende Analogschalter 62 für eine konstante Zeit. Während dieser konstanten Zeit wird der Mittelwert um einen kleinen Teil der Spannungsdifferenz der Kondensatoren C₁ und C₂ an die gemessene Spannung am Kondensator C. angenähert. Mit diesem einstellbaren Bruchteil der Spannung wird der Anteil festgelegt, mit dem jeder einzelne als gut befundene Wert den Mittelwert aktualisieren kann.

Das Verhältnis, mit dem ein einzelner Meßwert in den Mittelwert eingeht, ist folaendes:

C₁-C₂

wobei U. der Meßwert, U₂ , t ^<^^er ^te Mittelwert· vor Änderung durch U^, ΔU₂ der Bruchteil, um den sich der Mittelwert an dem Meßwert U- an gleicht, und U₁ - U^aIt die Differenz zwischen Mittelwert und Meßwert ist. um einen annähernd linearen Zusammenhang zwischen dem Verhältnis, mit dem der Meßwert den Mittelwert verändert und einer Veränderung des Widerstände-R zu bekomrsn, muß die Öffnungszeit T viel kleiner sein als die resultierende Zeitkonstante X

^U1 -

für Τ^ς,Χ. . Diese Mittelwertbildung entspricht einer arithmetischen Mit-

245 166 Z

immer noch den Wert 0 Ohm. Dadurch wird am Kondensator C^ ein Mittelwert gebildet, der den beiden ersten Messungen entspricht.

ü₂₍₂₎ =ü_{2(1) +} ^Ü1(2) -^Ü2(1)

Der in Klammern stehende index bedeutet die Zahl der Messung. Bei der ersten Messung war U- ,... = U-,,... . Bei der zweiten Messung ist der Faktor

A ^Ü2(2) χ 2

^ÜK2) ^Ü2(1)

Bei der Mittelwertbildung mit dem dritten Meßwert wird erstmals das R-2R-Netzwerk mit dem kleinsten Wert zugeschaltet. Der kleinste Widerstandswert muß nun mit den Kondensatoren den Mittelwertfaktor auf 1/3 reduzie ren, so daß sich nach η Messungen folgendes ergibt:

ICn) 2(n-1) η

Die Mittelwertbildung ist auf eine gewünschte Zahl η zu begrenzen, da es keinen Sinn macht, einen Mittelwert über beliebig viele Messungen zu bilden. Wenn man beispielsweise einen Mittelwert über hundert Zigaretten vorsieht, läßt man den Zähler bis 98 zählen und hält von da an den Widerstand konstant. Für den Mittelwertfaktor bedeutet dies, daß er wich von 1/1,

1/2, auf I/loo während der ersten hundert Messungen ändert und dadurch

immer den aktuellen Mittelwert bildet (wenn man von dem Fehler absieht,der dadurch zustande kanmt, daß bei kleinen Verhältniszahlen die Funktion ^U- =f (t) weniger linear ist, weil sie über einen größeren Teil der e-Funktion läuft) . Alle weiteren Messungen als die 101. haben einen konstanten Mittelwertfaktor von 1/1oo.. .

Wenn als schlecht erkannte Zigaretten die Mittelwertbildung nicht beeinflussen, stellt sich in der statistischen Verteilung der Meßwerte der Mittelwert rechts van Maximum ein, wie in Fig. 8 dargestellt ist, wobei der Mittelwert auch von der Einstellung des Potentiometers 35 für die Auswurf rate beeinflußt wird (unter der Voraussetzung, daß die Auswurfrate größer Null eingestellt ist).

Dieser Betriebszustand ist normalerweise zufriedenstellend. Jedoch kann der Fall eintreten, daß bei hoch eingestellter Auswurf rate und plötz -

licher Änderung der Tabakfarbe zum Dunklen hin alle Zigaretten wegen der zu geringen Reflexion als schlecht erkannt werden. Dann würde kein Meßwert den Mittelwert mehr beeinflussen, so daß dieser sich nicht an die neue Farbe des Tabaks anpassen kann, um eine derartige Fehlreaktion zu verhindern, kann man vorsehen, daß auch die als schlecht erkannten Zigaretten den Mittelwert beeinflussen. Dies kann in der Weise geschehen,daß bei der Ausführungsform der Fig. 7 die Konstantstrcmquelle 67 und der durch das Signal F gesteuerte Analogschalter 66 verwendet werden.

Hierbei wird immer dann, wenn eine Zigarette vom Prüfkreis 16 als schlecht erkannt wird, der Analcgschalter 66 durch das Signal F für eine konstante, sehr kurze Zeit geöffnet. Während dieser Zeit fließt ein konstanter Strom in den Kondensator C~ in einer Richtung, daß der Mittelwert geringfügig abgesenkt wird. Jede schlechte Zigarette (aber keine fehlende oder abgebrochene) verkleinert den Mittelwert um einen geringen (einstellbaren) konstanten Betrag, gleichgültig, wie schlecht sie ist.

Hierdurch wird das Gerät befähigt, sich auf eine so dunkle Tabakfarbe einzustellen, bei der die Zigaretten anfangs als schlecht bewertet werden, ohne die Meßwerte der als schlecht erkannten Zigaretten zur Mittelwertbildung heranziehen zu müssen. Den konstanten Betrag,um den der Mittelwert jeweils verringert wird, läßt sich an der Konstantstrcmquelle 67 einstellen. Da der Wert des konstanten Betrages mit dem Mittelwert in Beziehung steht, ist zur Vermeidung einer verstärkten Mittelwertbeeinflussung durch schlechte Zigaretten dieser konstante Betrag nicht zu groß zu wählen,sondern beispielsweise entsprechend der Beeinflussung des Mittelwertes durch eine etwasunter dem Mittelwert liegende gute Zigarette.

Das Gerät eignet sich auch zum Prüfen von Einzelzigaretten, wobei dann der Zweifach-Multiplexer 11 entfällt und durch eine einfache Schaltung für den einen Eingangs- und Ausgartgskanal ersetzt werden kann.

Damit es nicht zu einer zweifachen Grundreflexion an der Platte 42 30könnt, was zu einem ungünstigen Verhältnis von Signal zu Grundreflexion führen könnte, ist die Platte 42 unmittelbar vor den Reflexionslichtschranken 41 anzuordnen. In dem Falle, daß dann die Grundreflexion doch . noch zu-groß ist, kann man eine Platte 42 verwenden, die auf der den Re-

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flexionslichtschranken 41 abgewandten Seite eine diffuse Reflexion erzeugt, so daß der von der Glasoberfläche reflektierte Lichtanteil, der die Grundreflexion bildet, verringert wird. Die Platte 42 kann dort beispielsweise milchig sein, jedoch darf sie zur Vermeidung von Verschinut-5zungen keine rauhe Oberfläche aufweisen, da dort die Zigarettenenden anliegen-

Claims (21)

1. ^J 1 QQ L·

   16
   Erf indungsanspruch

   1. Verfahren zum Prüfen des Füllungsgrades von Zigarettenenden ' mit Hilfe von Reflexionslichtschranken (41) , wobei ein Schwellwert vorgegeben wird, der mit dem von der Reflexionslichtschranke (41) erzeugten Signal verglichen wird und bei unterschreiten des Schwellwertes ein Verwerfen der Zigaretten (43) auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß eine Freirdlichtkampensation bezüglich des von der Reflexionslichtschranke (41) erzeugten Signals durchgeführt wird, indem das auf die Reflexionslichtschranke (41) fallende Fremdlicht bei ausgeschaltetem Lichtsender (41a) gemessen und von dem Signal der Reflexionslichtschranke (41) von der Messung des Füllungsgrades abgezogen wird, und zwischen zwei Messungen des Füllungsgrades eine Selbstüberprüfung der Meß einrichtung vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Schwellwert, der niedriger als der erste liegt, vorgegeben wird, dessen 'unterschreiten fehlende oder abgebrochene Zigaretten (43) anzeigt.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer lichtdurchlässigen Platte (42) vor der Reflexionslichtschranke (41) zwischen zwei Messungen des Füllungsgrades die Grundreflexion an der Platte (42) bei eingeschaltetem Lichtsender (41a) gemessen und mit zwei ein Fenster definierenden Schwellwerten verglichen wird, wobei ein Stop-Signal erzeugt wird, wenn die Grundreflexion außerhalb des Fensters liegt.
4. 4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdlichtmessung mit einem Grenzwert verglichen wird, bei dessen überschreiten ein Stop-Signal erzeugt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer vorgegebenen Anzahl von Messungen des Füllungsgrades ein Mittelwert gebildet wird, der zur Bildung des Schwellwertes für den Füllungsgrad verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert durch jede neue Messung des Füllungsgrades eines Zigarettenendes oberhalb des 'Schwellwertes in einem Maß entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen zur Mittelwertbildung verändert wird.
7. 7. Verfahren nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert durch jede neue Messung des Füllungsgrades eines Zigarettenendes unterhalb des Schwellwertes für den Füllungsgrad und oberhalb des Schwellwertes für fehlende oder abgebrochene Zigaretten verändert wird.
8. 8. Verfahren nach Punkt 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert jeweils um einen konstanten Betrag erniedrigt .wird, der einem Füllungsgrad unterhalb des Schwellwertes für den Füllungsgrad und oberhalb des Schwellwertes für fehlende oder abgebrochene Zigaretten (43) entspricht.
9. 9. Prüfgerät für den Füllungsgrad von Zigarettenenden mit einer oder mehreren Reflexionslichtschranken, die jeweils aus einem Lichtsender, der das zu prüfende Zigarettenende bestrahlt, und einem Lichtempfänger, der das vom Zigarettenende reflektierte Licht empfängt, bestehen und an eine Auswerteschaltung angeschlossen sind, in der das vom Lichtempfänger erzeugte Signal mit einem Schwellwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung eine Einrichtung zur Fremdlichtkcmpensation (13) , in der ein Meßwert entsprechend dem empfangenen Licht bei ausgeschaltetem Lichtsender (41a) gespeichert und von einem nachfolgenden Meßwert bei eingeschaltetem Lichtsender (41a) subtrahiert und der fremdlichtkorrigierte Meßwert einem Prüfkreis (16) zum Vergleichen mit dem Schwellwert zugeführt wird, und eine Einrichtung (17, 18, 42) zur Selbstüberprüfung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen sowie ein Taktgeber (20) zum zeitlich aufeinanderfolgenden Schalten des Lichtsenders (41a) aufweist.
10. 10. Prüfgerät nach Punkt 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zur Fremdlichtkcmpensation einen Kondensator (51) aufweist, der über einen während einer Phase (PhI), während der der Lichtsender (41a) ausgeschaltet ist, leitenden Analcgschalter (52) aufladbar ist und dem ein Spannungsfolger (53) nachgeschaltet ist, wobei der Kondensator (51) und der Spannungsfolger (53) in der Leitung (12) vom Lichtempfänger(41b) angeordnet sind.
11. 11. Prüfgerät nach Punkt 9 oder ίο, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17, 18, 42) zur Selbstüberprüfung eine transparente Platte (42) vor der oder den Reflexionslichtschranken (41) sowie zwei Prüfkreise (17, 18) aufweist, in denen der fremdlichtkorrigierte Meßwert mit einem oberen und einem unteren Schwellwert

    * » * *? W 5 O Ö -^L -ίο

    - IO -

    verglichen werden.
12. 12. Prüfgerät nach einem der Punkte 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prüfkreis (15) vorgesehen ist, in dem der fremdlichtkorrigierte Meßwert mit einem Schwellwert verglichen wird, dessen Unterschreiten fehlende cder abgebrochene Zigaretten anzeigt.
13. 13. Prüfgerät nach einem der Punkte 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwertbildungskreis (3o) vorgesehen ist, in dem aus einer vorgegebenen Anzahl von Messungen ein Mittelwert gebil- det wird.
14. 14. Prüfgerät nach Punkt 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwertbildungskreis (3o) einen Kondensator (C₂) aufweist, dessen Ladung den Mittelwert repräsentiert und in einem Bruchteil entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen entsprechend der Abweichung vom Mittelwert bei jeder neuen Messung veränderbar ist.
15. 15. Prüfgerät nach Punkt 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kondensator (C-) vorgesehen ist, dessen Ladung der jeweiligen Messung entspricht und der mit dem ersten Kondensator (C,,) während eines Zeitraums in Verbindung steht, der dem Bruchteil entsprechend der vorgegebenen Anzahl von Messungen entspricht.
16. 16. Prüf gerät nach Punkt 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kcnden- -*> sator (CJ nur dann (in Ph3) mit dem Kondensator (C₉) nach der jeweiligen Messung in Verbindung gebracht wird, wenn der Meßwert den Schwellwert des Prüfkreises (16) überschritten hat.
17. 17. Prüfgerät nach einem der Punkte 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet₇ daß eine Konstantstromquelle (67) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Schwellwertes des Prüfkreises (16) und überschreiten des Schwellwertes des Prüfkreises (15) die Ladung des Kondensators (C-) um einen vorbestimmten Betrag verringert.
18. 18. Prüfgerät nach einem der Punkte 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C-) mit einem R-2R-Netzwerk eines D/AWandlers (70) , der von einem Zähler (71) gesteuert wird, ein RC-Glied bildet.
19. 19. Prüfgerät nach einem der Punkte 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Reflexionslichtschranken (41) ein Zweifach-Multiplexer (11), der synchron für Lichtsender (41a) und Lichtempfänger (41b) arbeitet,^vorgesehen ist zum Zweck der kcnti-

    · - ₁₉ -

    nuierlichen Mittelwertanpassung beim Durchlauf der ersten Zigaretten bis zu der Anzahl, über der der Mittelwert gebildet werden soll, beim Start der Maschine.
20. 20. Prüfgerät nach Punkt 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweifach-Multiplexer (11) die Lichtsender (41a) im stromlosen Zustand mit einer Konstantstrorquelle (28) verbindet.
21. 21. Prüfgerät nach einem der Punkte 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (42) vor der oder den Reflexionslichtschranken

    (41) derart angeordnet ist, daß die zu prüfenden Zigarettenenden bei Anlage an der Platte (42) sich in einem Abstand im Bereich des abfallenden Teils (K , ) der Kurve (K) der Beleuchtungsstärke des reflektierenden Lichts aufgetragen gegenüber dem Abstand (d) des Zigarettenendes von dem Lichtempfänger (41b) befindet.

    Dazu sechs Seiten Zeichnungen