DE102011006439B4

DE102011006439B4 - Ortsaufgelöste Messung wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie

Info

Publication number: DE102011006439B4
Application number: DE102011006439A
Authority: DE
Inventors: Christian Junge; Robert Kirchenstein
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: DE102011006439A1; CN103442603A; EP2690976A1; WO2012130398A1; CN103442603B

Abstract

Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung (23) geförderten stabförmigen Artikels (11, 11' 11'') der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs, mit den folgenden Verfahrensschritten: – pneumatisches Fördern des stabförmigen Artikels (11–11'') in einer rohrförmigen Förderleitung (10), – Fördern des stabförmigen Artikels (11–11'') in einer längsaxialen Richtung (23) mit einer veränderlichen Geschwindigkeit durch einen Messbereich (13) einer Messvorrichtung (12), – Messen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels (11–11''), wobei das Messen in einer Längsachse (26) des stabförmigen Artikels (11–11'') zeitaufgelöst durchgeführt wird, so dass ein zeitaufgelöstes Messsignal (35) erzeugt wird, – Durchführen einer Positionserfassung (36) des stabförmigen Artikels (11–11'') während des Förderns des stabförmigen Artikels (11–11'') durch den Messbereich (13), – Zuordnen der erfassten Position zu dem zeitaufgelösten Messsignal (35), so dass ein ortsaufgelöstes Messsignal (29, 37) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs. Die Erfindung betrifft ferner eine Messapparatur zur ortsaufgelösten Messung einer physikalischen Eigenschaft eines, insbesondere in einer Förderleitung, in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Artikelgeschwindigkeits- und/oder Artikelpositionsmessung für das Messen einer physikalischen Eigenschaft eines längsaxial geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie.
Aus EP 2 243 384 A1 ist es bekannt, Filterstäbe, die mit Kapseln versehen sind, wobei die Kapseln eine Flüssigkeit aufweisen, mittels einer Mikrowelle zu überprüfen. Das Überprüfen geschieht bei der längsaxialen Förderung der stabförmigen Artikel zwischen einem Filterstabsender und einem Filterstabempfänger, und zwar insbesondere zwischen einem Abbrems- und Beschleunigerrollenpaar, die dafür sorgen, dass die durch eine Förderleitung, insbesondere ein Förderrohr, geförderten stabförmigen Artikel beabstandet zu dem Filterempfänger gelangen. Die Messungen, die in EP 2 243 384 A1 ausgeführt werden, dienen dazu, fehlerhafte Filterstäbe von der weiteren Verarbeitung auszuschließen.
EP 1 397 961 B1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen der Länge und des Durchmessers von stabförmigen Artikeln, die in einer Rohrleitung gefördert werden, wobei hierzu die Rohrleitung im Messbereich transparent oder offen sein muss.
DE 34 14 247 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Messen des Durchmessers von strang- oder stabförmigen Erzeugnissen der Tabak verarbeitenden Industrie, die über Druckluft funktioniert.
WO 2009/099793 A2 offenbart ein Inspektionssystem für wenigstens eine Kapsel enthaltende Filterstäbe.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit des Messergebnisses bei der Vermessung von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, die längsaxial gefördert werden, zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

– pneumatisches Fördern des stabförmigen Artikels in einer rohrförmigen Förderleitung,
– Fördern des stabförmigen Artikels in einer längsaxialen Richtung mit einer veränderlichen Geschwindigkeit durch einen Messbereich einer Messvorrichtung,
– Messen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels, wobei das Messen in einer Längsachse des stabförmigen Artikels zeitaufgelöst durchgeführt wird, so dass ein zeitaufgelöstes Messsignal erzeugt wird,
– Durchführen einer Positionserfassung des stabförmigen Artikels während des Förderns des stabförmigen Artikels durch den Messbereich,
– Zuordnen der erfassten Position zu dem zeitaufgelösten Messsignal, so dass ein ortsaufgelöstes Messsignal gebildet wird.

Vorzugsweise wird der stabförmige Artikel in einer Förderleitung in längsaxialer Richtung gefördert. Beispielsweise kann ein stabförmiger Artikel ein Multisegmentfilter sein und die physikalische Eigenschaft kann die Länge eines jeweiligen Filtersegments, die Positionierung des jeweiligen Filtersegments, der Feuchtegrad der jeweiligen Filtersegmente, die Befüllmenge mit beispielsweise Aktivkohlegranulat, die Absorptionsfähigkeit in einem vorbestimmten, insbesondere optischen, Wellenlängenbereich, die optische Oberflächenbeschaffenheit, die Lage und/oder der Befüllzustand einer mit Flüssigkeit gefüllten Kapsel und/oder der etwaige Abstand zwischen zwei Filtersegmenten sein, die insbesondere zeitaufgelöst vermessen wird oder werden. Beim Vorbeifördern des stabförmigen Artikels in längsaxialer Förderrichtung, d. h. in eine Richtung, die parallel zur Längsachse des stabförmigen Artikels ist, wird mit dem Eintritt des stabförmigen Artikels in einen Messbereich bis zum Austritt aus dem Messbereich eine entsprechende physikalische Eigenschaft gemessen und die zeitliche Änderung des Messsignals aufgenommen. Dieses zeitaufgelöste Messsignal kann nun bei herkömmlichen Messungen nicht unmittelbar einem exakten Ort im stabförmigen Artikel bzw. des stabförmigen Artikels in längsaxialer Richtung zugeordnet werden bzw. die Genauigkeit hierfür ist beschränkt. Dieses liegt daran, dass bei der Förderung des Artikels längsaxial durch den Messbereich die Förderung des stabförmigen Artikels durch den Messbereich ohne Führung geschieht. Aufgrund beispielsweise unbekannter Luftdruckverhältnisse oder auch etwaiger Berührungen bzw. Kollisionen mit Begrenzungen, wie beispielsweise einer Rohrwand, wird die Förderung der Artikel im Hinblick auf die Fördergeschwindigkeit undefiniert, da die Artikel zu unbekannten Zeitpunkten abgebremst werden.
Dies führt zu einer unbekannten Störung bei der Messung der physikalischen Eigenschaft an einer exakten Position des stabförmigen Artikels. Beispielsweise kann so eine Kapsel, die in einen Filterstab eingebracht ist, im Hinblick auf deren relative Lage in längsaxialer Richtung nicht genau angegeben werden. Um diese Unsicherheit zu verringern, erfolgt erfindungsgemäß eine Positionserfassung des stabförmigen Artikels während des Förderns des stabförmigen Artikels durch den Messbereich und ein Zuordnen der erfassten Position zu dem zeitaufgelösten Messsignal, so dass ein ortsaufgelöstes Messsignal mit einer höheren Genauigkeit gebildet wird. Vorzugsweise wird unter dem Begriff Zuordnen ein Verknüpfen und/oder Transformieren im Rahmen der Erfindung verstanden. Die Positionserfassung erfolgt hierbei vorzugsweise wenigstens in einem vorgebbaren Zeitabschnitt bzw. für einen vorgebbaren Streckenabschnitt des Messbereiches einer ersten Messvorrichtung, mittels der die physikalische Eigenschaft des Artikels gemessen wird. Die Positionserfassung ist vorzugsweise kontinuierlich. Vorzugsweise ist die Positionserfassung zur Kompensation von durch Geschwindigkeitsänderungen des jeweiligen Artikels hervorgerufenen Messfehlern vorgesehen.
Vorzugsweise wird für die Positionserfassung des stabförmigen Artikels ein Geschwindigkeitsprofil des stabförmigen Artikels im Messbereich der Messvorrichtung gemessen. Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit ist es, mit der Positionserfassung des stabförmigen Artikels einen Takt zu generieren, der für das zeitaufgelöste Messen verwendet wird. Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Generieren eines Taktes auch ein Triggern einer Messvorrichtung bzw. einer ersten Messvorrichtung, mit der die physikalische Eigenschaft gemessen wird, verstanden. Für den Fall, dass für die Positionserfassung des stabförmigen Artikels ein Geschwindigkeitsprofil des stabförmigen Artikels im Messbereich der Messvorrichtung gemessen wird, kann das Geschwindigkeitsprofil als Profilkurve einer Auswertevorrichtung übergeben werden, die das zeitaufgelöste Messsignal mit dem Geschwindigkeitsprofil faltet bzw. eine Transformation durchführt. Hierzu kann beispielsweise das zeitaufgelöste Messsignal mit dem Geschwindigkeitsprofil multipliziert werden. Hierdurch kann ein etwaiger Messfehler kompensiert werden.
Für den Fall, dass mit der Positionserfassung des stabförmigen Artikels ein Takt generiert wird, der für das zeitaufgelöste Messen verwendet wird, wird beispielsweise der Takt dazu verwendet, das zeitaufgelöste Messsignal unmittelbar in ein Signal umzuwandeln, das einer entsprechenden Filterposition entspricht. Hierdurch wird unmittelbar ein ortsaufgelöstes Messsignal gebildet.
Vorzugsweise ist die physikalische Eigenschaft eine geometrische Eigenschaft, insbesondere die Länge des stabförmigen Artikels, der Durchmesser des stabförmigen Artikels, die Lage eines Filterstopfens in dem stabförmigen Artikel und/oder die Lage einer Kapsel in dem stabförmigen Artikel. Die physikalische Eigenschaft kann auch eine der weiter oben genannten Eigenschaften sein. Beispielsweise könnte es sich hierbei auch um die Feuchte eines Filterstabs handeln bzw. einen Befüllungsgrad mit einem entsprechenden Material.
Unter Filterstopfen wird im Rahmen der Erfindung auch ein Filtersegment verstanden.
Vorzugsweise geschieht das Messen der physikalischen Eigenschaft mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere optischer Strahlung, Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung), Mikrowellenstrahlung, ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) oder Röntgenstrahlung, radioaktiver Strahlung und/oder mittels Schall oder Druckluft und/oder magnetisch, kapazitiv oder induktiv.
Vorzugsweise geschieht die Positionserfassung mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im optischen, infraroten oder ultravioletten Bereich. Für diesen Fall kann die Positionserfassung besonders einfach beispielsweise durch Vorsehen wenigstens einer Zeilenkamera erfolgen, die in längsaxialer Richtung zur Förderrichtung des stabförmigen Artikels ausgerichtet ist. Als Zeilenkamera kommt beispielsweise eine Zeilenkamera von der Firma Awaiba Lda., Madeira Technopolo, 9020-105 Funchal, Madeira, Portugal, infrage, beispielsweise eine Zeilenkamera DR-2×4k-7, die beispielsweise eine Messgenauigkeit an einem stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie von 0,1 mm bei einem 160 mm langen Filterstab ermöglicht. Die Auslesegeschwindigkeit dieser Zeilenkamera beträgt im dual mode 160.000 Auslesungen pro Sekunde. Hierdurch ergibt sich eine maximale Fördergeschwindigkeit der stabförmigen Artikel in längsaxialer Richtung von 16 Meter pro Sekunde, was bei den derzeit käuflich erwerbbaren Filterstabsender-/empfängervorrichtungen ausreichend ist. Es können auch andere so genannte Dragster-Linescan-Sensoren der Firma Awaiba verwendet werden, beispielsweise ein DR-16k-3.5, ein DR-2×2k-7 oder ein DR-2×8k-7.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Messapparatur zur ortsaufgelösten Messung einer physikalischen Eigenschaft eines, insbesondere pneumatisch in einer Förderleitung, in längsaxialer Richtung geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eines Filterstabs, umfassend eine erste Messvorrichtung, die in einem Messbereich, durch den der stabförmige Artikel mit einer veränderlichen Geschwindigkeit fürderbar ist, eine zeitaufgelöste Messung der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels vorsieht und eine zweite Messvorrichtung, die eine Positionserfassung und/oder Geschwindigkeitserfassung des tabförmigen Artikels in dem ersten Messbereich vorsieht, wobei mittels einer Auswertevorrichtung aus der zeitaufgelösten Messung unter Verwendung der Positionserfassung und/oder Geschwindigkeitserfassung aus der zweiten Messvorrichtung eine ortsaufgelöste Messung der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels ermittelbar oder ermittelt ist.
Durch die erfindungsgemäße Messapparatur können mit hoher Ortsauflösung in längsaxialer Richtung des stabförmigen Artikels sehr genaue Messungen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft des Artikels erfolgen. Die Messapparatur sieht vorzugsweise eine entsprechende Auswertevorrichtung vor bzw. umfasst diese.
Vorzugsweise erzeugt die Auswertevorrichtung ein Triggersignal für die zeitaufgelöste Messung der physikalischen Eigenschaft und stellt dieses Triggersignal der ersten Messvorrichtung zur Verfügung. Bei diesem Triggersignal bzw. bei diesem Takt, der erzeugt wird, kann es sich um ein Signal handeln, das beispielsweise durch Verwendung einer Zeilenkamera mit 2.048 Pixeln in längsaxialer Richtung 2.048 generierten Takten entspricht, und zwar beispielsweise jedes Mal, wenn der stabförmige Artikel bei der Förderung entlang der Zeilenkamera ein weiteres Pixel zudeckt, d. h. bei einer Abschattung eines entsprechenden Pixels bzw. eines entsprechenden CCD-Elements wird ein Signal erzeugt, das als Takt zur Verfügung gestellt wird. Entsprechend kann auch ein derartiger Takt dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass beim Verlassen des Bereichs der Zeilenkamera der hintere Artikelbereich Pixel- bzw. CCD-Elemente nicht mehr abschattet sondern freigibt. Durch diese Takte wird ein entsprechendes Triggersignal zur Verfügung gestellt.
Ändert sich nun beispielsweise die Geschwindigkeit des Filters im Messbereich der ersten Messvorrichtung durch ein Anstoßen an eine Wand, benötigt der Filter für das Abdecken eines Pixels bzw. eines CCD-Elements in längsaxialer Richtung mehr Zeit als vorher. Damit verlängert sich ein Taktzyklus. Dieser ist zum einen für die Ortsgenauigkeit der Messung der ersten Messvorrichtung wichtig und zum anderen auch für die Stärke des Messsignals, da bei einer länger andauernden Messung an einem Ort des stabförmigen Artikels ein höheres Signal generiert werden kann. Insofern kann hierüber auch eine Normierung des Messsignals bei einer veränderlichen Geschwindigkeit des Messobjektes, nämlich des stabförmigen Artikels, im Messbereich vorgenommen werden.
Um eine noch genauere Messapparatur vorzusehen, können Zeilenkameras mit mehr Pixeln vorgesehen werden, wie beispielsweise 2×2.048 Pixel oder 4.096 Pixel bzw. sogar bis 16.384 Pixel wie bei der Zeilenkamera DR-16k-3.5 der Firma AWAIBA.
Alternativ hierzu können allerdings die vorhandenen Pixel einer Zeilenkamera als Stützstellen dienen, die in ein PLL (Phase-locked Loop) bzw. eine Phasenregelschleife oder einen Taktvervielfältiger bzw. Taktgenerator eingegeben werden, um einen höheren Takt, beispielsweise einen doppelt so hohen oder vierfach so hohen Takt zu generieren, so dass auch zwischen den Pixeln mehrere Messsignale erzeugt werden, die entsprechend interpoliert werden können. Es kann auch eine Zeilenkamera mit noch weniger Pixeln verwendet werden und entsprechend eine Interpolation über eine Takterhöhung geschehen. Es könnten auch andere Aufnahmevorrichtungen Verwendung finden wie beispielsweise eine Zeile von Lichtschranken aus minimal drei Lichtschranken, allerdings bevorzugt eine Mehrzahl von Lichtschranken, d. h. vier, fünf, sechs, sieben bis beispielsweise 100 oder mehr, deren Signal in ein Phase-locked Loop bzw. eine Phasenregelschleife eingegeben wird, wobei dann zwischen diesen Stützstellen entsprechend interpoliert werden kann. Bevorzugt sind allerdings Zeilenkameras, die eine entsprechend hohe Anzahl von Pixeln, d. h. beispielsweise 2.048 Pixel oder mehr aufweisen. Es können auch die Signale von mehreren Pixeln zusammengefasst werden, um diese dann als Stützstellen zu verwenden, um ein Triggern über diese Stützstellen zu ermöglichen.
Vorzugsweise transformiert die Auswertevorrichtung die zeitaufgelöste Messung der physikalischen Eigenschaft in eine ortsaufgelöste Messung. Hierbei kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsprofil des stabförmigen Artikels beim Fördern durch den Messbereich der ersten Messvorrichtung aufgenommen werden und mit dem Ergebnis der zeitaufgelösten Messung gefaltet werden. Hierzu wurden vorstehend schon Erläuterungen gemacht.
Vorzugsweise ist die erste Messvorrichtung eine auf elektromagnetischer Strahlung, insbesondere optischer Strahlung, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung, ultravioletter Strahlung, Röntgenstrahlung oder radioaktiver Strahlung basierende Messvorrichtung oder misst mittels Schall oder Druckluft und/oder misst magnetisch, kapazitiv oder induktiv. Insbesondere wird diesbezüglich auf den in der Einleitung der Beschreibung genannten Stand der Technik verwiesen.
Vorzugsweise ist die zweite Messvorrichtung eine auf elektromagnetischer Strahlung basierende Messvorrichtung. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine optische Messvorrichtung. Beispielsweise wird auf einer Seite queraxial zur Förderrichtung des stabförmigen Artikels eine LED-Zeile zur Beleuchtung vorgesehen. Auf der anderen Seite, die queraxial zur Förderrichtung des stabförmigen Artikels liegt, kann mittels einer Fokussierlinse oder eines Fokussierobjektivs eine Abbildung auf eine Zeilenkamera bzw. ein CCD (Charge-coupled Device) erfolgen, das insbesondere eine Längserstreckung in Förderrichtung aufweist. Damit ist vorzugsweise ein Strahlungsempfänger in der zweiten Messvorrichtung vorgesehen, der längserstreckt in Richtung der Förderrichtung des stabförmigen Artikels ist bzw. liegt. Insbesondere vorzugsweise umfasst die zweite Messvorrichtung zwei längserstreckte Strahlungsempfänger, wobei insbesondere ein erster Strahlungsempfänger stromaufwärts des Messbereichs der ersten Messvorrichtung angeordnet ist und ein zweiter Strahlungsempfänger stromabwärts des Messbereichs der ersten Messvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, die Positionserfassung des stabförmigen Artikels über den gesamten Messbereich der ersten Messvorrichtung vorzusehen.
Die Aufgabe wird ferner durch die Verwendung einer Artikelgeschwindigkeits- und/oder Artikelpositionsmessung zur Korrektur eines Messsignals, insbesondere eines zeitaufgelösten Messsignals, einer physikalischen Eigenschaft eines längsaxial mit einer veränderlichen Geschwindigkeit geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie oder zum Triggern einer ersten Messvorrichtung zum Messen einer physikalischen Eigenschaft eines längsaxial mit einer veränderlichen Geschwindigkeit geförderten stabförmigen Artikels der Tabak verarbeitenden Industrie, gelost. Vorzugsweise geschieht die Artikelgeschwindigkeits- und/oder Artikelpositionsmessung während des Erfassens des Messsignals der physikalischen Eigenschaft.
Ferner vorzugsweise wird die physikalische Eigenschaft über die Länge des stabförmigen Artikels gemessen und insbesondere die Korrektur des Messsignals oder das Triggern der ersten Messvorrichtung für die gesamte Länge des stabförmigen Artikels ausgeführt.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Messapparatur, die an einer Förderleitung für Filterstäbe angeordnet ist,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zur Erfassung der Position und/oder Geschwindigkeit eines Filterstabs,
3 ein schematisches Diagramm des zurückgelegten Weges über die Zeit eines stabförmigen Artikels,
4a) schematisch ein Messsignal über die Zeit (zeitaufgelöstes Messignal)
4b) schematisch ein korrigiertes Messsignal über einen Weg,
5 ein schematisches Blockdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Messverfahren und einer erfindungsgemäßen Messapparatur und
6 ein schematisches Blockdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Messverfahren und einer erfindungsgemäßen Messapparatur in einer anderen Ausführungsform.
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente bzw. entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer entsprechenden erneuten Vorstellung abgesehen wird.
1 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Förderleitung 10 bzw. einer Rohrstrecke einer Filtersende- und -empfangsvorrichtung, wie sie beispielsweise in EP 2 243 384 A1 gezeigt ist. In der Förderstrecke umfassend eine Förderleitung 10 werden Filterstäbe 11, 11', 11'' in Förderrichtung 23 gefördert. Eine entsprechende Vorrichtung zur Förderung von Filterstäben zu einem Filtermagazin bzw. ein entsprechendes Verfahren zur Förderung von Filterstäben zu einem Filtermagazin ist beispielsweise durch ein so genanntes Filterstab-Beschickungssystem FILTROMAT 3 FE der Patentanmelderin bekannt. Dieses empfängt längsaxial geförderte Filterstäbe, die zunächst mit Luftdruck beschleunigt werden, dann mittels Bremsrollen 15 in Form eines Bremsrollenpaares abgebremst werden, um dann durch Beschleunigerrollen 16 längsaxial beschleunigt zu werden und anschließend zu einer Filterempfangsstation gefördert werden. In der Filterempfangsstation, die nicht dargestellt ist, werden die Filterstäbe einem Filtermagazin queraxial zugeführt. Hierzu werden die längsaxial geförderten Filterstäbe in entsprechende Aufnahmen einer Trommel gefördert, um dann queraxial weiter gefördert zu werden. Das Abbremsen mittels der Bremsrollen 15 und das anschließende Beschleunigen mittels der Beschleunigerrollen 16 dient dazu, Abstände zwischen den längsaxial geförderten Filterstäben 11, 11' und 11'' vorzusehen, damit diese sicher in entsprechende Aufnahmen der Empfangsstation eingeführt werden können.
Es ist nun bekannt, beispielsweise durch EP 1 397 961 B1 , die Eigenschaften der Filterstäbe zu messen und Filterstäbe, die entsprechende physikalische Eigenschaften aufweisen, die nicht der vorgegebenen Eigenschaft entsprechen, von der weiteren Verarbeitung auszuschließen. Beispielsweise werden mittels dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der EP 1 397 961 B1 die Länge und der Durchmesser der Artikel mittels einer optischen Messeinrichtung gemessen. Sollte die Länge oder der Durchmesser nicht der gewünschten Länge bzw. dem gewünschten Durchmesser entsprechen, wird der entsprechende Filterstab ausgesondert.
Bei der EP 2 243 384 A1 wird mittels einer Mikrowellenmessvorrichtung, wie dieses beispielsweise auch in 1 der vorliegenden Anmeldung mit der Bezugsziffer 12 gekennzeichnet dargestellt ist, die Qualität von mit Kapseln, die eine flüssige Füllung enthalten, versehenen Filterstäben überprüft. Hierzu kann die Mikrowellenmessvorrichtung 12 der Messapparatur 5 gemäß 1 auch dienen.
Um ein entsprechendes Messsignal aufzunehmen, werden die Filterstäbe 11 bis 11'' durch einen Messbereich 13 der Mikrowellenmessvorrichtung 12 hindurchgeleitet. Damit auch ein gutes Messergebnis erzielt werden kann, ist die Förderleitung 10 im Messbereich beispielsweise als Kunststoffrohr 14 bzw. aus einem Material, das Mikrowellen durchlässig ist, ausgebildet. Alternativ kann die Leitung an dieser Stelle auch teilweise offen, beispielsweise geschlitzt ausgestaltet sein. Anstelle einer Mikrowellenmessvorrichtung 12 kann auch eine optische Messvorrichtung vorgesehen sein oder eine Infrarotmessvorrichtung bzw. eine Messvorrichtung, die auf Druckluft basiert (vgl. hierzu DE 34 14 247 C2 bzw. EP 1 397 961 B1 ) oder kapazitiv, induktiv oder ähnlich ausgestaltet sein. Hierzu wird auf das vorstehend Beschriebene verwiesen.
Da die Luftdruckverhältnisse im Messbereich 13 nicht vollständig bekannt sind bzw. die Filterstäbe beim Weg durch den Messbereich 13 aufgrund etwaiger Reibung an Wänden deren Geschwindigkeit ändern können, und zwar nicht notwendigerweise stetig, sondern auch unstetig, ist die Messung der physikalischen Eigenschaften des Filterstabs zumindest im Hinblick auf die längsaxiale Ortsauflösung ungenau. Um diese Ungenauigkeit zu beseitigen bzw. zu minimieren, weist die erfindungsgemäße Messapparatur 5 wenigstens eine weitere Messvorrichtung auf, beispielsweise eine Kamerazeile 21, die stromaufwärts des Messbereichs 13 angeordnet ist, mittels der nun ein Geschwindigkeitsprofil des durch den Messbereich 13 gelangenden Filterstabs aufgenommen werden kann bzw. die dazu dienen kann, einen Takt für die Messvorrichtung 12 vorzugeben. Dieses wird anschließend noch genauer erläutert.
Noch genauer wird die Messapparatur 5 dann, wenn noch eine weitere Kamerazeile 21' stromabwärts des Messbereichs 13 angeordnet ist. Es kann auch sein, dass nur eine Kamerazeile 21' stromabwärts des Messbereichs 13 vorgesehen ist.
In dem Ausführungsbeispiel aus 1 sind jeweils neben der Förderleitung 10 und parallel hierzu die Kamerazeilen 21, 21' angeordnet und dazugehörig auf der anderen Seite der Förderleitung 10 hierzu jeweils eine Beleuchtung 20 bzw. 20'.
Die Kombination der Beleuchtung 20, 20' mit der jeweiligen Kamerazeile 21, 21' ist sehr schematisch dargestellt. Eine genauere Darstellung ist in 2 zu erkennen, bei der zu erkennen ist, dass zwischen der Förderleitung 10 und der Kamerazeile 21 bzw. 21' eine Linse bzw. ein Objektiv 24 vorgesehen ist, um die Lichtstrahlen 25 der Beleuchtung 20 bzw. 20' auf die Kamerazeile 21 bzw. 21' zu fokussieren. In 2 ist schematisch auch die Längsachse 26 des Filterstabs 11 gezeigt und die Länge l des Filterstabs.
Damit entsprechend Licht durch die Förderleitung 10 gelangen kann, ist diese wenigstens abschnittsweise transparent ausgestaltet. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei sich gegenüberliegende und sich längsaxial erstreckende Schlitze in den Rohren bzw. in der Förderleitung 10 ausgebildet, die transparent ausgestaltet sind.
Nach dem Messen der physikalischen Eigenschaft, beispielsweise dem genauen Ort einer Kapsel in dem Filterstab, wird der gemessene Ort dieser Kapsel und gegebenenfalls, ob die Kapsel auch tatsächlich mit Flüssigkeit gefüllt ist bzw. ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist, mit Sollwerten verglichen. Sollte das gemessene Signal nicht in einem Toleranzbereich zum Sollwert liegen, wird der entsprechende Filterstab bei 22 ausgeworfen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Messapparatur und des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt nun auch darin, dass der Zeitpunkt des Auswurfs 22 des Filterstabs aufgrund dessen, dass die Geschwindigkeit beim Austritt des Filterstabs 11'' aus der Messapparatur 5 genau bekannt ist, auch genauer bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann der Auswurf exakter vonstattengehen, so dass weniger Ausschuss produziert wird.
3 zeigt ein schematisches Diagramm des zurückgelegten Wegs des Filterstabs über die Zeit im Messbereich 13. Die Steigung der dort angezeigten Linien sind die jeweiligen Geschwindigkeiten. Mit 30 ist eine erste Referenzgeschwindigkeit dargestellt, die beispielsweise die Geschwindigkeit sein kann, mit der der Filterstab in den Messbereich 13 eintritt. Mit 32 ist eine zweite Referenzgeschwindigkeit dargestellt, die beispielsweise die Geschwindigkeit sein kann, mit der der Filterstab aus dem Messbereich 13 austritt. Es ist zu erkennen, dass die erste Referenzgeschwindigkeit größer ist als die zweite Referenzgeschwindigkeit. Nun ist in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, dass der durch den Messbereich 13 sich bewegende Filterstab zweimal abgebremst wird. Dieses ist durch die Knickstellen bzw. die Unstetigkeiten in dem Verlauf der gemessenen Geschwindigkeit 31 dargestellt. Entsprechend sind die Abweichungen 34 und 34' im Hinblick auf die zurückgelegte Strecke gestrichelt dargestellt, und zwar in diesem Fall am Ende, d. h. bei Durchschreiten bzw. Hindurchbewegen des Filterstabs durch den gesamten Messbereich 13. Die Differenz bzw. die Abweichung 34'' kann allerdings auch zu einem vorherigen Zeitpunkt abgegriffen werden, so dass während der gesamten Messung des Filterstabs der Messort am Filterstab korrigiert werden kann bzw. das Messsignal der Messvorrichtung 12 im Hinblick auf die Ortsauflösung entsprechend angepasst werden kann.
Dieses ist schematisch in den 4a) und 4b) dargestellt, in denen ein Messsignal U über die Zeit t (siehe 4a) dargestellt ist. Das Messsignal ist mit 35 dargestellt. Hierbei handelt es sich um die Messung an einem Filterstab, der zwei mit Flüssigkeit gefüllte Kapseln aufweist. In 4b) ist schematisch auch ein Messsignal U diesmal über den Weg s dargestellt. Ohne Korrektur auf Geschwindigkeitsänderungen bzw. eine genaue Positionsmessung ergäbe sich das unkorrigierte Messsignal 36', das gestrichelt dargestellt ist. Mit der Korrektur wird das Messsignal 36' in ein korrigiertes Messsignal 37, das dann im Hinblick auf den zurückgelegten Weg s auch der Länge des Filterstabs I entspricht, transformiert. Der zweite Messpeak des Messsignals 36' bzw. des Messsignals 35, das ohne Positions- bzw. Geschwindigkeitskorrektur in ein Positionssignal 36' umgewandelt wurde, verschiebt sich dann nach der Korrektur um die Abweichung 34''.
5 zeigt schematisch in einem Blockdiagramm das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Messapparatur. Hierbei wird in einem ersten Ausführungsbeispiel das Signal 36 bzw. Positionssignal 36 von den Kamerazeilen 21, 21' zu einer Auswertevorrichtung 27 geleitet. Die Auswertevorrichtung 27 generiert dann einen Takt 38, mittels dessen die Mikrowellenmessvorrichtung 12 getaktet auf die tatsächliche Position des entsprechenden Filterstabes unmittelbar ein korrigiertes Messsignal 37 erzeugt, das dem ortsaufgelösten Messsignal 29 entspricht.
6 zeigt das erfindungsgemäße Messverfahren bzw. die erfindungsgemäße Messapparatur in einem weiteren schematischen Blockdiagramm. In diesen Fall wird der Auswertevorrichtung 27 sowohl das Positionssignal 36 durch die Kamerazeilen 21 und 21' übermittelt und außerdem das Messsignal 35 von der Mikrowellenmessvorrichtung 12. Das Messsignal 35 ist zeitaufgelöst. Durch beispielsweise Multiplikation oder durch Korrelation des gemessenen Geschwindigkeitsprofils oder des Positionssignals 36 des Filterstabs mit dem Messsignal 35 wird ein korrigiertes Messsignal 37 erzeugt, was dem ortsaufgelösten Messsignal 29 entspricht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung und auch die erfindungsgemäße Verwendung kann beispielsweise als ein Qualitätskriterium eine Position von Kapseln in Filterstäben bezogen auf den Filteranfang und das Filterende gemessen werden. Aus konstruktiven Gründen wird in einer entsprechenden Messapparatur ein Filter frei durch einen Messbereich, d. h. ohne Führung dort, hindurchgeführt. Dieses hat allerdings zur Folge, dass der Filterstab durch unbekannte Luftverhältnisse und auch durch Kollisionen mit Rohrwänden oder anderen Wandungen abgebremst wird. Dies führt zu einer unbekannten Störung bei der Messung der Position der in den Filterstab eingelegten Kapseln bzw. allgemein eines Ortes der Messung im Filterstab. Damit ist die Ortsgenauigkeit der Messung nur wenig genau möglich. Um diese Genauigkeit zu erhöhen, wird stromaufwärts und/oder stromabwärts des Messbereichs einer ersten Messvorrichtung eine Anordnung mit beispielsweise einer Zeilenkamera, beispielsweise in Form einer optischen Sensorleiste, vorgesehen. Durch eine entsprechende Bildaufnahme kann über die Länge des Filterstabs bzw. des Kamerasystems bzw. der optischen Aufnahme eine Positionsänderung bzw. eine Geschwindigkeitsänderung ermittelt werden. Hieraus kann ein Geschwindigkeitsprofil des Filterstabs ermittelt werden und einer Auswertevorrichtung übergeben werden, um das Messsignal der ersten Messvorrichtung der Messapparatur im Hinblick auf die Positionsbestimmung zu verbessern. Hierbei findet dann eine Positionskompensation statt.
Als Alternative hierzu kann auch über die Kamerazeile oder eine ähnliche längsaxial erstreckte Vorrichtung eine Taktgenerierung bereitgestellt werden, die unmittelbar zu einer genaueren Messung der ersten Messvorrichtung wie beispielsweise eine Mikrowellenmessvorrichtung führt. Damit kann die Position des Filterstabs zu jedem Zeitpunkt innerhalb des Messbereichs mit der Auflösung der Zeilenkamera bzw. einer optischen Aufnahmevorrichtung ermittelt werden. Bei Vorsehen von zwei Zeilenkamerastrecken bzw. zwei optischen Aufnahmestrecken kann ein etwas größerer Abstand zu dem Messbereich der ersten Messvorrichtung eingehalten werden, was konstruktive Vorteile ermöglicht und das Messergebnis zur physikalischen Eigenschaft weniger beeinflusst. Das Geschwindigkeitsprofil bzw. die Erzeugung des Taktes kann mit einem optischen Verfahren bzw. mit einer optischen Messvorrichtung geschehen, die ein Auflicht-, Durchlicht- oder Abschattungsverfahren nutzt. Damit kann die zweite Messvorrichtung nicht nur, wie vorstehend beschrieben, mit Abschattungseffekten betrieben werden, sondern auch im Durchlicht- oder Auflichtverfahren. Beim Auflichtverfahren wird die Reflektion ausgenutzt.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste

5: Messapparatur
10: Förderleitung
11, 11', 11'': Filterstab
12: Mikrowellenmessvorrichtung
13: Messbereich
14: Kunststoffrohr
15: Bremsrolle
16: Beschleunigerrolle
20, 20': Beleuchtung
21, 21': Kamerazeile
22: Auswurf
23: Förderrichtung
24: Linse
25: Lichtstrahl
26: Längsachse
27: Auswertevorrichtung
29: ortsaufgelöstes Messsignal
30: 1. Referenzgeschwindigkeit
31: gemessene Geschwindigkeit
33: 2. Referenzgeschwindigkeit
34, 34', 34'': Abweichung
35: Messsignal
36: Positionssignal oder Geschwindigkeitssignal
36': unkorrigiertes Messsignal
37: korrigiertes Messsignal
38: Takt
l: Länge des stabförmigen Artikels

Claims

Verfahren zum Messen wenigstens einer physikalischen Eigenschaft eines in längsaxialer Richtung (23) geförderten stabförmigen Artikels (11, 11' 11'') der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterstabs, mit den folgenden Verfahrensschritten: – pneumatisches Fördern des stabförmigen Artikels (11–11'') in einer rohrförmigen Förderleitung (10), – Fördern des stabförmigen Artikels (11–11'') in einer längsaxialen Richtung (23) mit einer veränderlichen Geschwindigkeit durch einen Messbereich (13) einer Messvorrichtung (12), – Messen der wenigstens einen physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels (11–11''), wobei das Messen in einer Längsachse (26) des stabförmigen Artikels (11–11'') zeitaufgelöst durchgeführt wird, so dass ein zeitaufgelöstes Messsignal (35) erzeugt wird, – Durchführen einer Positionserfassung (36) des stabförmigen Artikels (11–11'') während des Förderns des stabförmigen Artikels (11–11'') durch den Messbereich (13), – Zuordnen der erfassten Position zu dem zeitaufgelösten Messsignal (35), so dass ein ortsaufgelöstes Messsignal (29, 37) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Positionserfassung des stabförmigen Artikels (11–11'') ein Geschwindigkeitsprofil (31) des stabförmigen Artikels (11–11'') im Messbereich (13) der Messvorrichtung (12) gemessen wird,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Positionserfassung des stabförmigen Artikels (11–11'') ein Takt (38) generiert wird, der für das zeitaufgelöste Messen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Eigenschaft eine geometrische Eigenschaft, insbesondere die Länge des stabförmigen Artikels (11–11''), der Durchmesser des stabförmigen Artikels (11–11''), die Lage eines Filterstopfens in dem stabförmigen Artikel (11–11'') und/oder die Lage einer Kapsel in dem stabförmigen Artikel (11–11'') ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen der physikalischen Eigenschaft mittels elektromagnetischer Strahlung (25), insbesondere optischer Strahlung, IR-Strahlung, Mikrowellenstrahlung, UV-Strahlung oder Röntgenstrahlung, radioaktiver Strahlung und/oder mittels Schall oder Druckluft und/oder magnetisch, kapazitiv oder induktiv geschieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassung mittels elektromagnetischer Strahlung (25), insbesondere im optischen, infraroten oder ultravioletten Bereich geschieht.
Messapparatur (5) zur ortsaufgelösten Messung einer physikalischen Eigenschaft eines pneumatisch in einer Förderleitung (10) in längsaxialer Richtung (23) geförderten stabförmigen Artikels (11–11'') der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eines Filterstabs, umfassend eine erste Messvorrichtung (12), die in einem Messbereich (13), durch den der stabförmige Artikel (11–11'') mit einer veränderlichen Geschwindigkeit förderbar ist, eine zeitaufgelöste Messung (35) der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels (11–11'') vorsieht und eine zweite Messvorrichtung (20, 20', 21, 21), die eine Positionserfassung und/oder Geschwindigkeitserfassung des stabförmigen Artikels (11–11'') in dem ersten Messbereich (13) vorsieht, wobei mittels einer Auswertevorrichtung (27) aus der zeitaufgelösten Messung (35) unter Verwendung der Positionserfassung und/oder Geschwindigkeitserfassung aus der zweiten Messvorrichtung (21, 21') eine ortsaufgelöste Messung (29) der physikalischen Eigenschaft des stabförmigen Artikels (11–11'') ermittelbar oder ermittelt ist.
Messapparatur (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (27) ein Triggersignal (38) für die zeitaufgelöste Messung (35) der physikalischen Eigenschaft erzeugt und der ersten Messvorrichtung (12) zur Verfügung stellt.
Messapparatur (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (27) die zeitaufgelöste Messung (35) der physikalischen Eigenschaft in eine ortsaufgelöste Messung (29, 37) transformiert.
Messapparatur (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messvorrichtung (12) eine auf elektromagnetischer Strahlung (25), insbesondere optischer Strahlung, Infrarotstrahlung, Mikrowellenstrahlung, ultravioletter Strahlung, Röntgenstrahlung oder radioaktiver Strahlung basierende Messvorrichtung (12) ist oder mittels Schall oder Druckluft und/oder magnetisch, kapazitiv oder induktiv misst.
Messapparatur (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messvorrichtung (21, 21') eine auf elektromagnetischer Strahlung (25) basierende Messvorrichtung ist.
Messapparatur (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlungsempfänger (21, 21') in der zweiten Messvorrichtung vorgesehen ist, der längserstreckt in Richtung der Förderrichtung (23) des stabförmigen Artikels (11–11'') ist.
Messapparatur (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messvorrichtung (21, 21') zwei längserstreckte Strahlungsempfänger (21, 21') umfasst, wobei insbesondere ein erster Strahlungsempfänger (21) stromaufwärts des Messbereichs (13) der ersten Messvorrichtung (12) angeordnet ist und ein zweiter Strahlungsempfänger (21') stromabwärts des Messbereichs (13) der ersten Messvorrichtung (12) angeordnet ist.
Verwendung einer Artikelgeschwindigkeits- und/oder Artikelpositionsmessung zur Korrektur eines Messsignals einer physikalischen Eigenschaft eines längsaxial mit veränderlicher Geschwindigkeit geförderten stabförmigen Artikels (11–11'') der Tabak verarbeitenden Industrie oder zum Triggern einer ersten Messvorrichtung (12) zum Messen einer physikalischen Eigenschaft eines längsaxial mit veränderlicher Geschwindigkeit geförderten stabförmigen Artikels (11–11'') der Tabak verarbeitenden Industrie.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Artikelgeschwindigkeits- und/oder Artikelpositionsmessung während des Erfassens des Messsignals (35) der physikalischen Eigenschaft geschieht.
Verwendung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Eigenschaft über die Länge (l) des stabförmigen Artikels (11–11'') gemessen wird und insbesondere die Korrektur des Messsignals (29, 35) oder das Triggern der Messvorrichtung für die gesamte Länge (l) des stabförmigen Artikels (11–11'') ausgeführt wird.