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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterzigaretten, mit einem Förderorgan zum queraxialen Fördern der stabförmigen Artikel und mit einer optischen Prüfeinrichtung zum Prüfen der auf dem Förderorgan geförderten stabförmigen Artikel.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterzigaretten, mittels einer optischen Prüfeinrichtung, wobei die stabförmigen Artikel auf einem Förderorgan queraxial gefördert werden und die Artikel mittels einer benachbart zum Förderorgan vorgesehenen optischen Prüfeinrichtung geprüft werden.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere eine Filteransetzmaschine oder eine Filterstabherstellungsmaschine, mit einer optischen Prüfeinrichtung.
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Unter stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie werden im Rahmen dieser Erfindung beispielsweise Objekte wie Filterzigaretten, Zigarillos, Filterstäbe und Multisegmentfilterstäbe sowie nichtrauchbare Multisegmentartikel verstanden.
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Bei der optischen Prüfung werden Qualitätsmerkmale an den jeweiligen Artikeln detektiert, wie Abmessungen, Oberflächenbeschaffenheit, Unversehrtheit, Segment- oder Komponentenidentifizierung, Segment- bzw. Komponentenpositionierung, Stempelaufdrucke, Wertzeichen, Beschriftungen, etc.
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Zur optischen Prüfung werden Zeilen- oder Matrixkameras und zunehmend auch Digitalkameras eingesetzt, die wegen der Anforderung an die Abbildungs- und Auflösungsqualität mit aufwendigen, großen Objektiven ausgestattet sind. Um z. B. die Artikel insgesamt ohne Verzerrung und Beeinträchtigung der Schärfe zu betrachten, ist ein erheblicher Abstand des Messobjektes zur Kamera notwendig. An vielen Stellen einer Multisegmentfiltermaschine, Filteransetzmaschine oder Folienwickelmaschine ist jedoch eine optische Prüfung mit derartigen großen Systemen aufgrund geometrischer Voraussetzungen in diesen Maschinen häufig nicht gegeben. Es sind zudem lange optische Wege mit Spiegeln und/oder Prismen vorzusehen.
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Die Beleuchtung der Messobjekte wird regelmäßig mit separaten Lichtquellen realisiert, die wegen des großen Abstandes zum Objekt hohe Lichtstärken besitzen müssen, unerwünschte Wärme erzeugen und relativ groß bauen, wie bspw. Halogenlampen. Auch weisen die Leuchtmittel, wie Halogenlampen und Glühlampen, den Nachteil einer ungleichmäßigen Ausleuchtung auf. Insbesondere tritt eine Randabschwächung auf, was durch optische Linsen versucht wird zu korrigieren. Darüber hinaus treten Schwierigkeiten beim Erkennen von spiegelnden Oberflächen auf. Dadurch dass in der staubigen Umgebung einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie herumfliegende Partikel, wie z. B. Tabakstaub, Tabakkrümel, Papierstückchen, die optische Kontrolle stören und es zu Fehlbewertungen kommt, kann es wegen des großen Abstandes der verwendeten Kontrolleinrichtungen bzw. Prüfeinrichtungen nur durch aufwendige Maßnahmen reduziert werden.
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Die
EP 0 812 548 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung der äußeren Unversehrtheit von Zigaretten, die an einer Mehrzahl von Linienabtastkameras queraxial auf einer Fördertrommel vorbeigefördert werden und auf dem Förderweg um ihre Längsachse rotiert werden, was einen zusätzlichen Aufwand an Antriebsmitteln erforderlich macht. Die Linienabtastkameras werden so verwendet, dass jede Bildzeile einer Linienabtastkamera eine einzelne streifenförmige Aufnahme eines Längsschnittes einer Zigarettenoberfläche macht. Da die Anzahl der Linienabtastkameras begrenzt ist, wird nur eine der Anzahl der Linienabtastkameras entsprechende Anzahl von Abschnitten der Zigarettenoberfläche inspiziert, nicht aber die gesamte Oberfläche. Weiterhin mangelt es der Vorrichtung dort an einer separaten Beleuchtung und ist somit abhängig von eher zufälligen Lichtverhältnissen des Umfeldes. Zudem ist aufgrund der radial zur Fördertrommel beabstandeten Linienabtastkameras ein erheblicher Bauraum vorzuhalten.
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Aus der
DE 34 20 470 A1 ist eine optische Prüfeinrichtung bekannt, welche auf einer ersten Fördertrommel einen ersten Prüfzonenabschnitt und auf einer zweiten Fördertrommel einen zweiten Prüfzonenabschnitt aufweist. Auf jedem Prüfzonenabschnitt sind zwei optische Prüfmittel unter verschiedenen Winkeln zur Fördertrommeloberfläche ausgerichtet, welche in einem rechten Winkel zueinander stehen und benachbarte Umfangsabschnitte des stabförmigen Artikels detektieren. Die dort beschriebene optische Prüfeinrichtung beansprucht ebenfalls einen erheblichen Bauraum aufgrund der radial zu den Fördertrommeln beabstandeten optischen Prüfeinrichtungen nebst zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen. Zudem besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass umherfliegende Partikel, wie beispielweise Tabakpartikel, die optische Kontrolle stören und es zu Fehlbewertungen kommt.
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Aus der Veröffentlichung
EP 1 826 557 A1 ist eine Einrichtung zum optischen Prüfen der Umhüllung stabförmiger Artikel mit einem umlaufenden Fördermittel zum queraxialen Fördern der Artikel in einer einlagigen Reihe durch eine Prüfzone mit zwei auf dieselbe Prüfzone ausgerichteten Aufnahmevorrichtungen in Form von Kameras bekannt, wobei die Aufnahmevorrichtungen im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Beansprucht sind eine Einrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von frei fliegenden Schmutzpartikeln in dem Raum zwischen der Oberfläche des zu prüfenden Artikels und der Aufnahmevorrichtung durch eine gemeinsame Auswertung der Bilder beider Kameras. Wenngleich mit dieser Einrichtung eine Erkennung vor frei fliegenden Schmutzpartikeln möglich scheint, so ist der Geräteaufwand, nämlich zwei Kameras für eine einzige Prüfzone vorzusehen, sehr groß. Die dort beschriebene optische Prüfeinrichtung beansprucht zudem aufgrund der radial zu den Fördertrommeln beabstandeten optischen Prüfeinrichtungen nebst zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen einen erheblichen Bauraum.
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Die vorstehend beschriebenen Prüfeinrichtungen können insbesondere in einer Filteransetzmaschine zum Prüfen der auf diesen Maschinen hergestellten Filterzigaretten vorgesehen sein. Unter der Bezeichnung „MAX” ist eine Filteransetzmaschine der Patentanmelderin bekannt.
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Als Filteransetzmaschine wird eine Maschine zur Herstellung von Filterzigaretten verstanden mit Mitteln zur Aufnahme von Tabakstöcken mehrfacher Gebrauchslänge, mit Mitteln zum Schneiden dieser Tabakstöcke in Tabakstöcke einfacher Gebrauchslänge, mit Mitteln zum Einbringen von Filterstopfen doppelter Länge zwischen die Tabakstöcke einfacher Länge, mit Mitteln zum Verbinden des doppeltlangen Filterstopfens mit den beiden Tabakstöcken einfacher Länge durch Umhüllen mit einem Belagpapierblättchen, mit Mitteln zum nachfolgenden Ausführen eines mittigen Trennschnitts durch den doppeltlangen Filterstopfen, so dass Filterzigaretten normaler Gebrauchslänge entstehen. Nachfolgend werden die Filterzigaretten einer Dichtigkeitsprüfung und/oder einer Kopf- oder Brandendenprüfung und/oder einer Ventilationsgrad-Prüfung und/oder mindestens einer optische Prüfung in der Filteransetzmaschine unterzogen. Bei der Dichtigkeitsprüfung wird auf einer Prüftrommel jede einzelne Zigarette mit Prüfluft beaufschlagt. Weicht der gemessene Druck dabei von einem Sollwert ab, ist die betreffende Zigarette fehlerhaft und wird ausgeworfen. Bei der Kopfendenprüfung prüft ein beispielsweise optischer Messwertaufnehmer die Tabakdichte in den Kopfenden der Zigaretten. Bei der Ventilationsgrad-Prüfung werden die Zigaretten mit Prüfluft beaufschlagt. Das gemessene Druckverhältnis Ausgang/Eingang verhält sich proportional zum Ventilationsgrad der Zigarette.
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Darüber hinaus werden an einer Filteransetzmaschine hergestellte stabförmige Produkte/Artikel, insbesondere Filterzigaretten – wie vorstehend im zitierten Stand der Technik beschrieben – durch optische Prüfeinrichtungen hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit untersucht.
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Oftmals besteht auch das Problem, dass herumfliegende Partikel, insbesondere Tabakkrümel in den Bildern vorhanden sind und es dadurch zu fehlerhaften Auswertungen in der Auswerteeinheit kommt, wodurch es zu unberechtigtem Schuss kommen kann, weil die Abbildung des umherfliegenden Tabakkrümels fälschlicherweise einem Defekt des stabförmigen Artikels zugeschrieben wird. Unberechtigter Schuss führt zu einer reduzierten Produktionseffizienz. Es sind im Stand der Technik unterschiedliche Maßnahmen zur Reduzierung von unberechtigtem Schuss versucht worden. Dabei hat sich herausgestellt, dass rein mechanische Vorkehrungen nicht ausreichend sind. Ein gezieltes Ablenken der Tabakkrümel durch Druckluft ist möglich, aber mit hohem zusätzlichem Energieverbrauch verbunden. Eine Erkennung von Merkmalen von Tabakkrümeln per Bildverarbeitung in der Auswerteeinheit hat nicht zu der gewünschten Genauigkeit geführt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, bei der optischen Prüfung von stabförmigen Produkten/Artikeln, der Tabak verarbeitenden Industrie Störeinflüsse während des Herstellungsprozesses an einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie zu minimieren.
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Ein vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht weiterhin darin, den erforderlichen Bauraum für die optischen Prüfeinrichtungen vorteilhaft zu minimieren.
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Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, eine Hundertprozentprüfung der stabförmigen Produkte/Artikel bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten vorteilhaft sicherzustellen.
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Schließlich besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung darin, bei der optischen Prüfung von stabförmigen Produkten/Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie den unberechtigten Schuss zu verringern und somit die Maschinenperformance zu steigern.
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Erzielt werden diese Aspekte von einer Anordnung zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Filterzigaretten, mit einem Förderorgan zum queraxialen Fördern der stabförmigen Artikel und mit einer optischen Prüfeinrichtung zum Prüfen der auf dem Förderorgan, insbesondere einer Prüftrommel, durch wenigstens zwei Prüfzonen geförderten stabförmigen Artikel, wobei die optische Prüfeinrichtung zwei Kameras sowie je eine optische Vorrichtung zwischen jeder Kamera und der jeweils zugeordneten Prüfzone aufweist, wobei jede optische Vorrichtung wenigstens eine erste optische Achse und eine zweite optische Achse sowie wenigstens eine Strahlumlenkungseinrichtung aufweist. Die erste optische Achse der ersten optischen Vorrichtung verläuft von der jeweiligen Prüfzone zur ersten Strahlumlenkungseinrichtung und die zweite optische Achse von der Strahlumlenkungseinrichtung, vorzugsweise über eine weitere Strahlumlenkungseinrichtung, zur ersten Kamera. Die erste optische Achse der zweiten optischen Vorrichtung verläuft von der jeweiligen Prüfzone zur ersten Strahlumlenkungseinrichtung und die zweite optische Achse von der Strahlumlenkungseinrichtung, vorzugsweise über eine weitere Strahlumlenkungseinrichtung, zur zweiten Kamera.
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Die zweite optische Achse der ersten optischen Vorrichtung und die zweite optische Achse der zweiten optischen Vorrichtung schließen vorzugsweise einen Winkel von weniger als 45°, bevorzugt weniger als 15°, besonders bevorzugt weniger als 5° ein. Die Strahlumlenkungseinrichtungen weisen vorzugsweise wenigsten einen Spiegel und/oder wenigstens ein Prisma auf.
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Im Rahmen der Anmeldung wird unter dem Begriff „Prüftrommel” vorteilhaft eine Fördertrommel der Tabak verarbeitenden Industrie für die Förderung von stabförmigen Artikeln, wie beispielsweise Zigaretten, Doppelzigaretten, Filterstäbe oder Multifilterstäbe und dergleichen, in queraxialer Richtung verstanden, wobei die Prüftrommel Mittel zum Prüfen aufweist oder trägt und/oder wobei benachbart zur Fördertrommel Mittel zum Prüfen der geförderten stabförmigen Artikel angeordnet oder vorgesehen sind, wobei unter Verwendung der Mittel zum Prüfen auf optische, elektrische und/oder mechanische Weise die stabförmigen Artikel auf der Fördertrommel geprüft werden können. Die Prüftrommel ist vorzugsweise als Muldentrommel mit einer Vielzahl von parallel zur Drehachse am Trommelumfang beabstandet angeordneten Mulden zur Aufnahme der stabförmigen Artikel ausgeführt.
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Erzielt wird der Aspekt, den erforderlichen Bauraum zu minimieren, vorzugsweise durch eine Anordnung zum Prüfen von stabförmigen Artikeln, wobei die zweite optische Achse der ersten optischen Vorrichtung und die zweite optische Achse der zweiten optischen Vorrichtung jeweils parallel zur Tangente am Trommelumfang der Prüftrommel in der zugeordneten Prüfzone und senkrecht zur Drehachse der Prüftrommel verlaufen. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung der optischen Wege wird eine flache Bauweise erzielt. Flach bedeutet hier, dass der Abstand von der Drehachse der Prüftrommel bis zur äußeren Gehäuseseite der optischen Vorrichtung so gering wie möglich gehalten wird. Als Tangente ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Tangente am Umfang einer Prüftrommel, die durch die Mitte einer Prüfzone verläuft, bspw. mittig zwischen zwei Mulden, die in einer Prüfzone liegen. Eine Verbindungslinie über die Zentren der zwei Mulden hinaus wäre dann entsprechend eine Sehne, welcher parallel zur vorgenannten Tangente verläuft.
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In einer ersten Weiterbildung zur Erzielung des Aspekts „geringer Bauraum” wird vorgeschlagen, dass die optische Achse der ersten Kamera mit der zweiten optischen Achse der ersten optischen Vorrichtung zusammenfällt und die optische Achse der zweiten Kamera mit der zweiten optischen Achse der zweiten optischen Vorrichtung zusammenfällt. Hierdurch wird eine besonders kostengünstige Strahlführung erreicht, weil weitere Strahlumlenkungseinrichtungen nicht erforderlich sind.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse der ersten Kamera schräg unter einem Winkel zur zweiten optischen Achse der ersten optischen Vorrichtung verläuft und die optische Achse der zweiten Kamera schräg unter einem Winkel zur zweiten optischen Achse der zweiten optischen Vorrichtung verläuft. Hiermit ist eine besonders variable Anordnung der Kameras ermöglicht, um schwierige geometrische Einbaugegebenheiten berücksichtigen zu können.
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In einer dritten Weiterbildung zur Reduzierung des „Bauraums” wird vorgeschlagen, dass die optische Achse der ersten Kamera im Wesentlichen quer zur zweiten optischen Achse der ersten optischen Vorrichtung verläuft und die optische Achse der zweiten Kamera im Wesentlichen quer zur zweiten optischen Achse der zweiten optischen Vorrichtung verläuft. Hierdurch wird eine flexible an die geometrischen Rahmenbedingungen anpassbare Strahlführung und eine flexible Anordnung der Kameras erreicht.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung zur Reduzierung des „Bauraums” wird vorgeschlagen, dass die optischen Achsen der ersten und der zweiten Kamera im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Prüftrommel verlaufen. Vorzugsweise sind die Kameras benachbart zum Prüftrommelumfang angeordnet, wodurch der Freiraum besonders gut ausgenutzt wird.
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Die erste optische Vorrichtung und die zweite optische Vorrichtung sind jeweils bevorzugt als entozentrische Optik ausgebildet.
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Vorzugsweise weisen die optischen Prüfeinrichtungen jeweils eine Mehrzahl von, insbesondere drei in der Lichtstärke separat regelbaren und separat schaltbaren Beleuchtungseinrichtungen auf, die in ihrer Längserstreckung parallel zur Drehachse der Prüftrommel (34) verlaufen und bevorzugt als Leuchtdiodenzeilen (LED-Zeilen) ausgebildet sind.
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Erzielt wird ein weiterer Vorteil, nämlich eine höhere Inspektionsgeschwindigkeit sicherzustellen, wird dadurch erzielt, dass beide Kameras sowie beide optischen Vorrichtungen ausgebildet und eingerichtet sind, jeweils einen, insbesondere im Wesentlichen denselben nacheinander aufgenommen Umfangsflächenabschnitt von einem bestimmten stabförmigen Artikeln gemeinsam auf dem Bildsensor der jeweiligen Kamera abzubilden. Der Bildsensor weist vorzugsweise wenigstens 1,3 Megapixel auf, wobei bei einer geforderten höheren Bildauflösung auch Bildsensoren mit 5,0 Megapixeln und mehr adaptierbar sind.
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Erzielt wird der weitere Aspekt, nämlich eine höhere Inspektionsgeschwindigkeit sicherzustellen, vorzugsweise dadurch, dass der Bildsensor einer oder jeder Kamera geneigt angeordnet oder schwenkbar ausgebildet ist, so dass die Normale des Bildsensors einen Winkel von mindestens 1°, vorzugsweise mindestens 2°, weiter vorzugsweise mindestens 3°, beispielsweise 3,8° mit der optischen Achse der jeweiligen Kamera bildet. 8 zeigt beispielhaft eine Kamera 61 mit Objektiv 75 und den nur schematisch gezeigten planaren Bildsensor 78 enthaltender Sensoreinheit 77, die beispielsweise über einen Faltenbalg 79 unter einem Winkel von mindestens 1°, vorzugsweise im Bereich zwischen 1° und 10°, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 1° und 6° zueinander angeordnet sind. Mit dieser Maßnahme wird der Schärfebereich des Objekts besonders vorteilhaft gedehnt, so dass zwei mit ihrer Längsachse parallele stabförmige Artikel, die beispielsweise in parallel beabstandeten Mulden einer Fördertrommel oder eines Muldenbands liegen, gleich scharf abgebildet werden. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass bei derselben Fördergeschwindigkeit die doppelte Aufnahmezeit gegenüber einer Aufnahme eines Bildes nur eines stabförmigen Artikels erreicht wird. Das hier zugrunde liegende optische Phänomen wird als Schärfedehnung bezeichnet. Die Bedingung hierfür lautet, dass die Objektebene der stabförmigen Artikel, die Objektivhauptebene und die Abbildungsebene auf dem Bildsensor sich in einer gemeinsamen Geraden schneiden.
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Gelöst wird die genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie mit den Merkmalen der unabhängigen Verfahrensansprüche 13 und 16.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die optische Prüfeinrichtung je eine optische Vorrichtung zwischen jeder Kamera und der jeweils zugeordneten Prüfzone auf, wobei jede optische Vorrichtung wenigstens eine erste optische Achse und eine zweite optische Achse sowie wenigstens eine Strahlumlenkungseinrichtung aufweist, wobei die Lichtstrahlen von der jeweiligen Prüfzone, entlang der ersten optische Achse der ersten optischen Vorrichtung, weiter zur ersten Strahlumlenkungseinrichtung geleitet und dort umgelenkt werden, so dass sie nachfolgend entlang der zweiten optischen Achse, vorzugsweise über eine weitere Strahlumlenkungseinrichtung, zur zugeordneten ersten Kamera geleitet werden. Entsprechend stellen sich der Strahlenverlauf und der Strahlengang der zweiten optischen Vorrichtung zur zweiten Kamera dar.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist die optische Prüfeinrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, die ausgebildet ist mittels eines Algorithmus, insbesondere eines Filter- und/oder Rechenalgorithmus der zuvor nacheinander aufgenommenen des Umfangabschnitts des stabförmigen Artikels eine korrigiertes und/oder artefaktfreies Bild dieses Umfangsflächenabschnitts zu erzeugen.
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Darüber hinaus zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zum Prüfen von stabförmigen Artikeln dadurch aus, dass die Prüfzonen mit den stabförmigen Artikeln von einer Mehrzahl von insbesondere wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens drei LED-Zeilen der optischen Prüfeinrichtungen beleuchtet werden. Die Lichtstärke der einzelnen LEDs der LED-Zeilen wird derart geregelt, dass sich eine homogene diffuse Beleuchtung auf der freien Umfangsfläche des stabförmigen Artikels oder der stabförmigen Artikel einstellt, wobei vorzugsweise die zum Einschalten der LED-Zeilen erforderlichen Signale von einer Synchronisierungseinheit auf Basis der Signale eines mit der oder den Prüftrommel(n) in Wirkverbindung stehenden Drehwinkelgebers gesteuert werden.
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Des Weiteren ist es bei dem Verfahren zum Prüfen von stabförmigen Artikeln bevorzugt, den Bildsensors einer Kamera zu neigen oder zu schwenke, so dass die Normale des Bildsensors einen Winkel von mindestens 1° mit der optischen Achse der entsprechenden Kamera bildet, so dass benachbarte und beabstandete parallele stabförmige Artikel im Wesentlichen gleich scharf auf dem Bildsensor abgebildet werden. Vorteilhafterweise wird der Schärfebereich entsprechend des Abstandes der Mulden auf der Förder- und/oder Prüftrommel durch eine entsprechende Neigung der Linsenhauptebene eingestellt. Hiermit ist ein teilungsabhängiger Schärfebereich, welcher am Muldenabstand einer Förder- und Prüftrommel orientiert ist, vorteilhaft herstellbar.
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Ferner wird vorteilhaft eine Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer erfindungsgemäßen Anordnung bereitgestellt zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die wenigstens eine Prüftrommel stromabwärts einer Zusammenstelltrommel angeordnet ist. Die Maschine umfasst vorzugsweise ferner einen Drehwinkelgeber, welcher mit der wenigstens einen Prüftrommel und einer Synchronisierungseinheit zur Ansteuerung der LED-Zeilen und/oder der Kameras in Wirkverbindung steht, und/oder eine Anzeigeeinrichtung, die ausgebildet und eingerichtet ist, die von den Kameras jeweils nacheinander aufgenommenen Bilder einer vorbestimmten Prüfzone und/oder eines nacheinander aufgenommenen Abbilds bzw. Bildes eines vorbestimmten Umfangsflächenabschnitts desselben stabförmigen Artikels gleichzeitig anzuzeigen.
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Vorzugsweise weist die Maschine eine Mehrzahl von Trommeln, nämlich Fördertrommeln und wenigstens eine Zusammenstelltrommel und vorzugsweise wenigstens eine Schneidtrommeln und/oder wenigstens eine Rolltrommeln auf, wobei die Maschine zumindest abschnittsweise als Filteransetzeinheit oder Multisegmentzusammenstelleinheit ausgebildet ist. Die zu prüfenden stabförmigen Artikel, nämlich insbesondere Filterstäbe, Multisegmentartikel, Filterzigaretten, E-Zigaretten, Heat-Not-Burn-Zigaretten (HnB-Zigaretten) oder Zigarillos, werden dabei mittels der wenigstens einen Prüftrommel queraxial mit geringem Abstand an der wenigstens einen optischen Prüfeinrichtung vorbeibewegt.
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Zum Lösen der Aufgabe, den unberechtigten Schuss zu verringern und somit die Maschinenperformance zu steigern, wird erfindungsgemäß eine Anordnung zum Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie bereitgestellt, mit einem Förderorgan zum queraxialen Fördern der stabförmigen Artikel und mit einer optischen Prüfeinrichtung zum Prüfen der auf dem Förderorgan, insbesondere einer Prüftrommel, durch wenigstens zwei Prüfzonen geförderten stabförmigen Artikel, wobei die optische Prüfeinrichtung eine Mehrzahl von, bevorzugt genau zwei Kameras aufweist, und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der von den Kameras aufgenommenen Bilder mittels Bildverarbeitung, wobei die Kameras zur Aufnahme im Wesentlichen identischer Bereiche jedes stabförmigen Artikels an unterschiedlichen Positionen des Förderorgans angeordnet sind, und die Auswerteeinheit zu einem Vergleich der nacheinander aufgenommenen Bilder eines definierten Umfangsflächenabschnitts eines stabförmigen Artikels und zum Erkennen eines im Strahlengang der Prüfeinrichtung wirkenden Störeinflusses anhand dieses Vergleichs eingerichtet ist.
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Durch Aufnahme im Wesentlichen identischer Bereiche jedes stabförmigen Artikels an unterschiedlichen Positionen des Förderorgans, d. h. Erzeugung redundanter Bilder jedes stabförmigen Artikels, steht immer genug Bildinformation zur Verfügung, um Störeinflüsse im Bereich der optischen Prüfeinrichtung zuverlässig erkennen und eliminieren zu können. Die Erfindung beruht dabei auf der Tatsache, dass sich ein bestimmter Störeinfluss aufgrund der unterschiedlichen zu den beiden Kameras führenden Strahlengänge unterschiedlich in den Bildern der beiden Kameras auswirkt. Wenn beispielsweise ein Tabakkrümel an einer bestimmten Position in einem von der ersten Kamera aufgenommen Bild erscheint, wird dieser Tabakkrümel nicht an derselben Position in dem identischen von der zweiten Kamera aufgenommen Bild erscheinen, weil die Kameras erfindungsgemäß an unterschiedlichen Positionen des Förderorgans angeordnet sind.
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Mittels der Erfindung sind Störeinflüsse zwischen dem inspizierten stabförmigen Artikel und dem Bildsensor der jeweiligen Kamera erkennbar. Feststellbare Störeinflüsse neben Tabakkrümeln und anderen Partikeln in der Luft können beispielsweise Verunreinigungen der optischen Elemente der Prüfeinrichtung oder Ausfall einzelner Pixel eines bildgebenden Sensors sein.
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Vorzugsweise werden die Bilder gleicher Umfangsflächenabschnitte oder Bereiche jedes stabförmigen Artikels miteinander verglichen. Ein etwaiger im Bereich der Prüfeinrichtung wirkender Störeinfluss kann dann anhand dieses Vergleichs insbesondere mittels geeigneter Algorithmen der Bildverarbeitung erkannt und eliminiert werden. Vorteilhaft wird ein korrigiertes und/oder artefaktfreies Bild eines stabförmigen Artikels durch Algorithmen, insbesondere Bilddatenfilter und/oder Bilddatenverknüpfungen der nacheinander aufgenommenen Bilder eines stabförmigen Artikels oder genauer eines Teils der Oberfläche eines stabförmigen Artikels ermittelt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
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1 schematisch einen Abschnitt einer Filteransetzmaschine in einer Vorderansicht;
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2a schematisch eine Trommelanordnung einer Filteransetzmaschine mit zwei optischen Prüfeinrichtungen in einer ersten Ausführung;
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2b schematisch eine Trommelanordnung einer Filteransetzmaschine mit zwei optischen Prüfeinrichtungen in einer zweiten Ausführung;
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3 schematisch eine optische Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausbildung;
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4 schematisch eine optische Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung in einer zweiten Ausbildung;
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5 schematisch eine optische Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung in einer dritten Ausbildung;
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6, 7 Beispiele zur Bildverarbeitung von Bildern eines intakten und eines defekten stabförmigen Artikels;
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8 eine Ansicht einer Bildaufnahmeeinrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung;
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9 ein Ablaufdiagramm gemäß der Erfindung und
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10 eine vereinfachte Darstellung des Abbildungsprinzips gemäß der Erfindung in der dritten Ausbildung nach 5.
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In 1 ist eine Filteransetzmaschine in einer Vorderansicht ausschnittsweise dargestellt, wobei die Filteransetzmaschine über eine Trommelanordnung T zur Zuführung von Tabakstöcken von einer schematisch eingezeichneten Zigarettenstrangmaschine SE Tabakstöcke doppelter Gebrauchslänge empfängt.
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Auf ihrem Förderweg zu einer Zusammenstelltrommel 21 werden die Tabakstöcke doppelter Gebrauchslänge geschnitten und längsaxial gespreizt. Auf der Zusammenstelltrommel 21 werden über eine weitere Trommelanordnung F doppeltlange Filterstopfen transportiert, die jeweils zwischen zwei längsaxial beabstandete Tabakstöcke eingefügt werden. Hierdurch wird auf der Zusammenstelltrommel 21 eine Folge von queraxial hintereinander angeordneten Tabakstock-Filterstopfen-Tabakstock-Gruppen gebildet. Die zusammengestellten Artikelgruppen werden von der Zusammenstelltrommel 21 an eine Fördertrommel 22 übergeben.
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Ein beleimter und geförderter Belagpapierstreifen 11 wird in einem Belagapparat 10 auf einer Schneidtrommel 12 von den Messern einer Messertrommel 13 in sogenannte Belagpapierblättchen geschnitten. Die geschnittenen Belagpapierblättchen werden jeweils an die Artikelgruppen bzw. Tabakstock-Filterstopfen-Tabakstock-Gruppen auf der Fördertrommel 22 im Zuge der Übergabe angeheftet. Nachfolgend werden die Artikelgruppen mit jeweils angehefteten Belagpapierblättchen weiter zu einer nachfolgenden Rolltrommel 26 und einer Rolleinrichtung 27 transportiert, mittels der die Belagpapierblättchen vollständig mittig um die Tabakstock-Filterstopfen-Tabakstock-Gruppen herumgewickelt werden. Die Rolleinrichtung 27 besteht in einer Ausgestaltung aus einem Stegrad, einer Rollhand mit einer Rollfläche, wobei die Rollfläche und die gegenüberliegende Oberfläche der Rolltrommel 26 einen Rollkanal bilden, in dem Artikelgruppen mit den Belagpapierblättchen umwickelt werden, womit doppeltlange Filterzigaretten gebildet werden.
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Die doppeltlangen Filterzigaretten werden nachfolgend an eine Fördertrommel 28 und weiter nachfolgend an eine weitere Fördertrommel 29 übergeben und für den weiteren Bearbeitungsprozess an einer Filteransetzmaschine bereitgestellt.
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Von der Fördertrommel 29 werden die doppeltlangen Filterzigaretten über eine Fördertrommel 30 zu einer Schneidtrommel 31 gefördert, der ein rotierendes Schneidmesser 32 zugeordnet ist, welches aus den doppeltlangen Filterzigaretten durch einen mittigen Trennschnitt Filterzigaretten einfacher Gebrauchslänge herstellt.
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Die Filterzigaretten werden anschließend von der Schneidtrommel 31 an eine Spreiztrommel 33 übergeben. Auf der Spreiztrommel 33 werden die Filterzigarettenpaare längsaxial voneinander beabstandet und anschließend an eine Fördertrommel 35 übergeben.
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Anschließend werden die Zigaretten von der Fördertrommel 35 an eine nachfolgende Prüftrommel 34 übergeben, der eine erste Prüfeinrichtung 44 und zweite Prüfeinrichtung 45 zugeordnet sind, die an unterschiedlichen Umfangspositionen, bspw. in der gezeigten 1 Uhr- und 3-Uhr-Position, angeordnet sind, um gleiche Bereiche der Zigaretten 50 mehrfach zu inspizieren, woraus die Auswerteeinheit 80 Information hinsichtlich der Unversehrtheit des inspizierten Abschnitts der Oberfläche und/oder die Stempelposition und/oder die korrekte Position des Belagpapierblättchens ableiten kann. Dies wird im Folgenden noch genauer erläutert.
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2a zeigt schematisch eine Ansicht einer Anordnung von Trommeln, bestehend aus einer Spreiztrommel 33, einer ersten Prüftrommel 34, einer zweiten Prüftrommel 35 und einer nachfolgenden Fördertrommel 36. Von der Spreiztrommel 33 werden längsaxial gespreizte Paare von Filterzigaretten 50 an die erste Prüftrommel 34 und nachfolgend an die zweite Prüftrommel 35 übergeben. Die 2a zeigt zweimal zwei optische Prüfeinrichten 44, 45 gemäß 5, dort jedoch ohne Gehäuse, wobei jeweils eine optische Prüfeinrichtungen 44, 45 einer Prüftrommel 34, 35 zugeordnet ist, sodass der gesamte Umfang eines stabförmigen Produkts oder Artikels von den Kameras 61, 62 aufnehmbar und nachfolgend prüfbar ist.
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Unter Rotation der Spreiz-, Förder- und Prüftrommeln werden die Filterzigaretten 50 etwa in der 9-Uhr Position an der ersten Prüfeinrichtung 44 vorbeitransportiert, wobei die auf der Prüftrommel 34 geförderten Filterzigaretten 50 hierbei eine Prüfzone 46 der Prüfeinrichtung 44 durchlaufen. In der Prüfzone 46 werden zwei Bilder eines bestimmten Umfangsbereichs der Filterzigaretten 50 aufgenommen, wie beispielsweise in 6 und 7 oben gezeigt. Anschließend werden die Filterzigaretten 50 etwa in der 3-Uhr Position an der zweiten Prüfeinrichtung 45 vorbeitransportiert, wobei die auf der Prüftrommel 35 geförderten Filterzigaretten 50 hierbei eine Prüfzone 47 der Prüfeinrichtung 45 durchlaufen. In der Prüfzone 46 werden Bilder von zwei Umfangsbereichen von ca. 90° der Filterzigaretten 50 jeweils zweimal nacheinander aufgenommen, sodass die ersten 180° des Umfangs der Filterzigaretten 50 abgebildet sind. In der Prüfzone 47 werden Bilder von den verbleibenden zwei Umfangsbereichen von ca. 90° der Filterzigaretten 50 jeweils zweimal nacheinander aufgenommen, sodass die zweiten 180° des Umfangs der Filterzigaretten 50 abgebildet sind. Die aufgenommenen Bilder werden zu der Auswerteeinheit 80 geleitet und dort einer Auswertung Hinblick auf vorbestimmte Eigenschaften der Filterzigaretten 50, insbesondere hinsichtlich der Unversehrtheit des inspizierten Abschnitts der Oberfläche und/oder der Stempelposition und/oder der korrekten Position des Belagpapierblättchens unterzogen. Dies wird weiter unten anhand der 6 und 7 genauer erläutert werden.
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2b zeigt schematisch eine Ansicht einer Anordnung von Trommeln, bestehend aus einer Spreiztrommel 33, einer Fördertrommel 35, einer Prüftrommel 34 und einer nachfolgenden Fördertrommel 36. Von der Spreiztrommel 33 werden längsaxial gespreizte Paare von Filterzigaretten 50 an die Fördertrommel 35 übergeben. Die 2b zeigt zwei optische Prüfeinrichten 44, 45, wie sie ohne ein jeweiliges Gehäuse in den 3 und 4 dargestellt sind, wobei beide optische Prüfeinrichten einer einzigen Prüftrommel 34 zugeordnet sind.
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Unter Rotation der Trommeln werden die Filterzigaretten 50 etwa in der 3-Uhr Position an der ersten Prüfeinrichtung 44 vorbeitransportiert, wobei die auf der Prüftrommel 34 geförderten Filterzigaretten 50 hierbei eine Prüfzone 46 der Prüfeinrichtung 44 durchlaufen. In der Prüfzone 46 werden Bilder eines bestimmten Umfangsbereichs der Filterzigaretten 50 aufgenommen, wie beispielsweise in 6 und 7 oben gezeigt. Anschließend werden die Filterzigaretten 50 etwa in der 1-Uhr Position an der zweiten Prüfeinrichtung 45 vorbeitransportiert, wobei die auf der Prüftrommel 34 geförderten Filterzigaretten 50 hierbei eine Prüfzone 47 der Prüfeinrichtung 45 durchlaufen. In der Prüfzone 47 werden Bilder desselben Umfangsbereichs oder Umfangabschnitts der Filterzigaretten 50 aufgenommen wie zuvor in der ersten Prüfeinrichtung 44, beispielsweise wie in 6 und 7 Mitte gezeigt.
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Die aufgenommenen Bilder werden zu der Auswerteeinheit 80 geleitet und dort einer Auswertung Hinblick auf vorbestimmte Eigenschaften der Filterzigaretten 50, insbesondere hinsichtlich der Unversehrtheit des inspizierten Abschnitts der Oberfläche und/oder der Stempelposition und/oder der korrekten Position des Belagpapierblättchens unterzogen. Dies wird weiter unten anhand der 6 und 7 genauer erläutert werden.
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3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung. Es sind zwei Kameras 61, 62 mit je einem Objektiv 75, 76 vorgesehen. Mittels jeder Kamera 61, 62 werden beispielsweise zwei Bilder auf einem nicht dargestellten Bildsensor aufgenommen. Es handelt sich dabei um zwei benachbarte Umfangsflächenabschnitte einer Filterzigarette 50. Die Filterzigarette 50 wird bei dem queraxialen Transport auf einer Prüftrommel 34 üblicherweise nur in einer Aufnahme geprüft. Mittels der erfindungsgemäßen optischen Prüfeinrichtung 44, 45 werden in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 3 durch entsprechend reflektierende Elemente, nämlich mehrere Spiegel 73 und ein Prisma 74 einer ersten Strahlumlenkungseinheit 71 einer ersten optischen Vorrichtung 67 zwei Abbildungen, nämlich von zwei Umfangsflächenabschnitten von je 90° einer ersten Filterzigarette 50 im ersten Prüfzonenabschnitt 46, 47 mit einem ersten und zweiten Strahlengang nachfolgend zusammengeführt und entlang einer ersten optischen Achse 63 und einer zweiten optischen Achse 64 zur ersten Kamera 61 geführt. Weiterhin wird durch reflektierende Elemente, nämlich mehrere Spiegel 73 und ein Prisma 74 einer zweiten Strahlumlenkungseinheit 72 einer zweiten optischen Vorrichtung 68 zwei Abbildungen, nämlich von zwei Umfangsflächenabschnitten von je 90° einer zweiten Filterzigarette 50 im zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 mit einem dritten und vierten Strahlengang nachfolgend zusammengeführt entlang einer ersten optischen Achse 65 und weiter nachfolgend einer zweiten optischen Achse 66 zur zweiten Kamera 62 geführt. Beide Aufnahmen werden in einem nicht dargestellten Bildspeicher gespeichert.
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Dreht nun die Prüftrommel 34 weiter, gelangt nach einer vorbestimmten Winkelstellung die erste Filterzigarette 50 in den zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 und wird wie zuvor beschrieben von der zweiten Kamera 62 aufgenommen und in dem Bildspeicher gespeichert.
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Die von den Kameras 61, 62 aufgenommenen Bilder werden zu einer in den 2a und 2b schematisch dargestellten Auswerteeinheit 80 gesendet und dort mittels digitaler Bildverarbeitung ausgewertet. Die Auswerteeinheit 80 ist insbesondere eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller. Die Auswerteeinheit 80 kann in einem separaten Computer oder in der Maschinensteuerung realisiert sein. Ergebnisse der Auswertung können vorteilhaft auf einem Bildschirmgerät 81 für einen Maschinenbediener zur Anzeige gebracht werden.
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Die 3 zeigt weiterhin im Bereich der Strahlumlenkungseinheiten 71, 72 jeweils drei LED-Zeilen 60, welche eine homogene und diffuse Beleuchtung der Filterzigaretten 50 in der jeweiligen Prüfzone 46, 47, 48, 49 sicherstellen. Eine takt- und winkelsynchrone Ansteuerung der LED-Zeilen 60 erfolgt durch eine nicht dargestellte Synchronisierungseinheit, welche entsprechende Eingangssignale von einem ebenfalls nicht dargestellten Drehwinkelgeber, Impulsgeber oder Resolver erhält. Somit werden jeweils zwei Umfangsflächenabschnitte der Filterzigarette 50 auf den Bildsensoren der Kameras 61, 62 abgebildet. Die so erzeugten nacheinander aufgenommenen Bilder eines vorbestimmten Umfangsflächenabschnitts derselben Filterzigarette 50 werden online durch die Auswerteeinheit miteinander verglichen.
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4 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Bildaufnahmeanordnung. Es sind zwei Bildaufnahmeeinrichtungen bzw. zwei Kameras 61, 62 mit je einem Objektiv 75, 76 vorgesehen. Mittels jeder Kamera 61, 62 können gleichzeitig zwei Bilder gemeinsam auf einem nicht dargestellten Bildsensor aufgenommen werden. Es handelt sich dabei um zwei virtuell benachbarte Umfangsflächenabschnitte zweier benachbarter Filterzigaretten 50. Mittels der erfindungsgemäßen optischen Prüfeinrichtung 44, 45 wird in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 4 durch entsprechend reflektierende Elemente, nämlich mehrere Spiegel 73 einer ersten Strahlumlenkungseinheit 71 der ersten optischen Vorrichtung 67 die jeweilige Abbildung eines Umfangsflächenabschnitts von 90° einer ersten und einer zweiten Filterzigarette 50 im ersten Prüfzonenabschnitt 46, 47 mit einem ersten und zweiten Strahlengang nachfolgend zusammengeführt und gemeinsam entlang einer ersten optischen Achse 63 und einer zweiten optischen Achse 64 zur ersten Kamera 61 geführt. Einige Trommelmulden weiter stromabwärts wird durch entsprechend reflektierende Elemente, nämlich mehrere Spiegel 73 der zweiten Strahlumlenkungseinheit 72 der zweiten optischen Vorrichtung 68 die jeweilige Abbildung eines Umfangsflächenabschnitts von 90° einer dritten und vierten Filterzigarette 50 im zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 mit einem dritten und vierten Strahlengang nachfolgend zusammengeführt und gemeinsam entlang einer ersten optischen Achse 65 und einer zweiten optischen Achse 66 zur zweiten Kamera 62 geführt. Beide Aufnahmen werden in einem nicht dargestellten Bildspeicher gespeichert. Dreht nun die Prüftrommel weiter, gelangt nach einer vorbestimmten Winkelstellung die erste und die zweite Filterzigarette 50 in den zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 und wird wie zuvor beschrieben von der zweiten Kamera 62 aufgenommen und in dem Bildspeicher gespeichert. Die 4 zeigt weiterhin im Bereich der Strahlumlenkungseinheiten 71, 72 jeweils drei LED-Zeilen 60, welche eine homogene und diffuse Beleuchtung der Filterzigaretten 50 in der jeweiligen Prüfzone 46, 47, 48, 49 sicherstellen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der Ansteuerung der LED-Zeilen 60 und der Auswertung der Aufnahmen bzw. Abbildung auf die diesbezügliche Beschreibung zu 3 verwiesen.
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5 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung. Es sind zwei Kameras 61, 62 mit je einem Objektiv 75, 76 vorgesehen. Mittels jeder Kamera 61, 62 werden nacheinander zwei Bilder gemeinsam auf einem einzigen Bildsensor aufgenommen. Es handelt sich dabei um im Wesentlichen denselben Umfangsflächenabschnitt einer Filterzigaretten 50 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2. Mittels der erfindungsgemäßen optischen Prüfeinrichtung 44, 45 wird in diesem Ausführungsbeispiel gemäß 5 durch ein reflektierendes Element, nämlich einen Spiegel 73 der ersten Strahlumlenkungseinheit 71 der ersten optischen Vorrichtung 67 das jeweilige Bild des genannten ersten Umfangsflächenabschnitts von ca. 90° einer ersten Filterzigarette 50 im ersten Prüfzonenabschnitt 46, 47 mit einem ersten Strahlengang gemeinsam entlang einer ersten optischen Achse 63 und einer zweiten optischen Achse 64 zur ersten Kamera 61 geführt. Einige Trommelmulden weiter stromabwärts werden durch ein weiteres reflektierendes Element, nämlich einen Spiegel 73 der zweiten Strahlumlenkungseinheit 72 der zweiten optischen Vorrichtung 68 nacheinander zwei Bilder eines zweiten Umfangsflächenabschnitts von ca. 90° einer zweiten Filterzigarette 50 im zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 mit einem dritten und vierten Strahlengang nachfolgend gemeinsam entlang einer ersten optischen Achse 65 und einer zweiten optischen Achse 66 zur zweiten Kamera 62 geführt. Bei einer fortschreitenden Drehbewegung der Prüftrommel 34 gelangt die erste Filterzigarette 50 in den zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 und es erfolgen nacheinander die Aufnahme der Bilder des zweiten Umfangsflächenabschnitts von ca. 90°.
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Die erste Strahlumlenkungseinheit 71 weist im Ausführungsbeispiel gemäß 5 einen Spiegel auf, bei dem die einfallenden Strahlen entlang der ersten optischen Achse 63 einen Einfallswinkel von 27,5° und die reflektierten Strahlen entlang der zweiten optischen Achse 64 einen Ausfallswinkel von 27,5° gegenüber dem Einfallslot haben. Die zweite Strahlumlenkungseinheit 72 weist im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ein Prisma 74, insbesondere ein Reflexionsprisma, auf, bei welchem die einfallenden Strahlen der ersten optischen Achse 63 einen Einfallswinkel von 61° und die reflektierten Strahlen der zweiten optischen Achse 64 einen Ausfallswinkel von 61° gegenüber dem Einfallslot haben. Die Ein- und Ausfallswinkel können je nach geometrischen Bedingungen um +/–15° variieren.
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Wie die 5 weiter erkennen lässt, kreuzen sich die von den Prüfzonen 46, 47, 48, 49 einfallenden Strahlen entlang der ersten optischen Achse 63 der ersten optischen Vorrichtung 67 mit den einfallenden Strahlen entlang der zweiten optischen Achse 64 der zweiten optischen Vorrichtung 68. Dreht nun die Prüftrommel weiter, gelangt nach einer vorbestimmten Winkelstellung die erste Filterzigarette 50 in den zweiten Prüfzonenabschnitt 48, 49 und wird wie zuvor beschrieben von der zweiten Kamera 62 zweimal aufgenommen und die erzeugten Bilder gemeinsam in einem Bildspeicher gespeichert. Die 5 zeigt weiterhin im Bereich der Strahlumlenkungseinheiten 71, 72 drei LED-Zeilen 60, welche eine homogene und diffuse Beleuchtung der Filterzigaretten 50 in der jeweiligen Prüfzone 46, 47, 48, 49 sicherstellen. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich der Ansteuerung der LED-Zeilen 60 und der Auswertung der Bilder auf die Beschreibung zu 3 verwiesen. Die dritte Ausführungsform gemäß 5 erfordert den geringsten Aufwand an Strahlumlenkungselementen und weist zudem den geringsten Raumbedarf auf.
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Die vorstehend beschriebenen drei Ausführungen der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen optischen Prüfeinrichtung 44, 45 gemäß 3, 4 und 5 lassen sich hinsichtlich des Raum- oder Platzbedarfs weiter optimieren, was jedoch einen etwas größeren Aufwand an Strahlumlenkungselementen erfordert.
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Bei einer nicht dargestellten Abwandlung der erfindungsgemäßen optischen Prüfeinrichtung 44, 45 gemäß 3, 4 und 5 werden die Kameras 61, 62 derart angeordnet, dass die optischen Achsen der Kameras 61, 62 senkrecht zu den zweiten optischen Achsen 64, 66 stehen, wobei die optischen Achsen der Kameras 61, 62 parallel zur Drehachse der Prüftrommel 34 verlaufen, wobei die Kameras 61, 62 derart angeordnet sind, dass die Objektive 75, 76 einander zugewandt sind. Dieser minimierte Raumbedarf ist durch die in 5 gestrichelt dargestellte Gehäuseumrandung wiedergegeben.
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Eine beispielhafte Auswertung von Bildaufnahmen wird im Folgenden anhand der 6 und 7 erläutert. 6 zeigt oben die Aufnahme 82 eines mit der ersten Kamera 61 aufgenommenen intakten stabförmigen Artikels, hier einer doppeltlangen Zigarette, zu einem ersten Zeitpunkt t1, wobei jedoch beispielsweise aufgrund eines im Strahlengang der ersten Kamera 61 umherfliegenden Tabakkrümels ein entsprechender punktförmiger Schatten als Störeinfluss 83 in dem Bild 82 sichtbar ist. In einer herkömmlichen Prüfanordnung, bei der jeder Oberflächenabschnitt eines stabförmigen Produkts nur einmal aufgenommen wird, würde der Störeinfluss 83 möglicherweise als Defekt des Produkts bewertet und das entsprechende Produkt ausgeworfen, obwohl das Produkt intakt ist und lediglich ein Tabakkrümel sich im Strahlengang der ersten Kamera 61 befunden hat.
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Erfindungsgemäß wird nun der im Wesentlichen selbe Umfangsflächenabschnitt eines bestimmten stabförmigen Produkts oder Artikels mit der ersten Kamera 61 nochmals zu einem zweiten Zeitpunkt t2 aufgenommen, was zu dem in der Mitte von 6 dargestellten Bild 84 mit überwiegend redundanter Bildinformation in Bezug auf das Bild 82 führt. Dies geschieht in dem Augenblick, an dem das Produkt an der ersten Kamera 61 vorbeiläuft, also mit einem entsprechenden Zeitversatz, der sich aus der Drehgeschwindigkeit der Prüftrommel 34 und dem Umfangsabstand der ersten und der zweiten Prüfeinrichtung 44, 45 ergibt. In dem Bild 84 ist der Störeinfluss 83 des ersten Tabakkrümels nicht sichtbar, da die Aufnahme zu einem anderen Zeitpunkt an einer anderen Umfangsposition erfolgte. Jedoch ist in dem Bild 84 der Schatten eines anderen Tabakkrümels als Störeinfluss 85 sichtbar.
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In der Auswerteeinheit 80 wird durch geeignete Verknüpfung der Bilder 82 und 84 ein korrigiertes Bild 86 berechnet. Die Verknüpfung der Bilder 82 und 84 kann beispielsweise eine Art UND-Verknüpfung sein, so dass nur Strukturen, die in beiden Bilder 82, 84 sichtbar sind, auch in dem korrigierten Bild 86 erscheinen. Wo die Auswerteeinheit 80 in einem Bild ein Artefakt ermittelt, wird die Bildinformation aus dem anderen Bild verwendet. Wie man in 6 sieht, sind auf diese Weise in dem korrigierten Bild 86 beide Störeinflüsse 83, 85 herausgerechnet und verschwunden.
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Ein Beispiel für die Auswertung der Bilder eines defekten Artikels ist in 7 gezeigt. Im diesem Beispiel befindet sich im Strahlengang der zweiten Prüfvorrichtung 45 ein Tabakkrümel, der zu einem Störeinfluss 85 führt. In dem ersten Bild 82 ist eine Fehlstelle 87 sichtbar, die auch in dem zweiten Bild 84 an derselben Position sichtbar ist. Es handelt sich dabei also mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht um ein von einem Tabakkrümel oder dergleichen hervorgerufenes Artefakt, sondern um eine Fehlstelle auf der Oberfläche des stabförmigen Artikels. Aufgrund der UND-Verknüpfung taucht die Fehlstelle 87 somit auch in dem korrigierten Bild 86 auf. Die Auswerteeinheit 80 kann somit zutreffend feststellen, dass der Artikel, von dem die Bilder 82 und 84 gemäß 7 stammen, einen optischen Mangel in Form einer Fehlstelle 87 aufweist und somit defekt ist.
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Die 9 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß der Erfindung zu der dritten Ausbildung, wie sie in der 5 als optische Prüfeinrichtung 44 wiedergegeben ist. Unter Rotation der Prüftrommeln 34 werden die Filterzigaretten 50 an der ersten Prüfeinrichtung 44 vorbeitransportiert, wobei die auf der Prüftrommel 34 geförderten Filterzigaretten 50 hierbei eine Prüfzone 46 der Prüfeinrichtung 44 durchlaufen. In der Prüfzone 46 werden zwei Bilder eines bestimmten Umfangsflächenabschnitts der Filterzigaretten 50 mittels der Kamera 61 aufgenommen, wobei die zyklische Ablaufschrittkette beginnend mit dem Startpunkt 100 wie folgt ist: Zunächst wird im Schritt 101 geprüft, ob die Filterzigarette 50 die Position t1 erreicht hat, ist dies der Fall wird im Schritt 102 der erste Umfangsflächenabschnitt belichtet und auf einer ersten Hälfte des Bildsensors 78 aufgenommen und im nachfolgenden Schritt 103 in einem ersten Bildspeicher 108 abgespeichert. Nachfolgend wird im Schritt 104 geprüft, ob die Filterzigarette 50 die Position t2 erreicht hat, ist dies der Fall wird im Schritt 105 der erste Umfangsflächenabschnitt nochmals belichtet und auf der zweiten Hälfte des Bildsensors 78 aufgenommen und im nachfolgenden Schritt 106 im ersten Bildspeicher 108 abgespeichert. Mit dem Schritt 107 ist der erste Teilzyklus abgeschlossen. In einem zweiten Teilzyklus beginnend mit dem Startpunkt 109 werden die beiden Aufnahmen im Schritt 110 aus dem ersten Bildspeicher 108 ausgelesen und dem Auswertealgorithmus im Schritt 112 zugeführt. Nachfolgen wird das aus beiden Aufnahmen resultierende Bild im Schritt 112 im zweiten Bildspeicher 114 abgespeichert und steht dort für eine weitere Bearbeitung und/oder Auswertung, bspw. in der Auswerteeinheit 80, bereit. Der erste Bildspeicher und der zweite Bildspeicher wurden der Einfachheit halber separat dargestellt, selbstverständlich kann es auch ein einziger Bildspeicher mit wenigsten zwei Speicherplätzen sein.
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Die 10 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Abbildungsprinzips gemäß der Erfindung in der dritten Ausbildung korrespondierend zum Ablaufdiagramm 9 und Vorrichtung gemäß 5. Wie der 10 unmittelbar zu entnehmen ist, wird ein Umfangsflächenabschnitt der Filterzigarette 50 ein erstes Mal zum Zeitpunkt t1 bzw. in der Position t1 auf einer Hälfte des Bildsensors 78 aufgenommen, wie es durch die durchgezogenen Linien angedeutet ist. Wie der 10 weiterhin zu entnehmen ist, wird der Umfangsflächenabschnitt der Filterzigarette 50 ein zweites Mal zum Zeitpunkt t2 bzw. in der Position t2 auf der zweiten Hälfte des Bildsensors 78 aufgenommen, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Die optischen Elemente, wie Spiegel und Prismen sowie das Objektiv wurden dabei weggelassen, um das erfindungsgemäße Verfahren hervor zu heben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Belagapparat
- 11
- Belagpapierstreifen
- 12
- Saugwalze
- 13
- Messerwalze
- 21
- Zusammenstelltrommel
- 22
- Fördertrommel
- 26
- Rolltrommel
- 27
- Rolleinrichtung
- 28
- Trommel
- 29
- Trommel
- 30
- Fördertrommel
- 31
- Schneidtrommel
- 32
- Schneidmesser
- 34
- Prüftrommel
- 35
- Prüftrommel
- 36
- Fördertrommel
- 38
- Partikel
- 44
- Prüfeinrichtung
- 45
- Prüfeinrichtung
- 46
- Prüfzone
- 47
- Prüfzone
- 48
- Prüfzone
- 49
- Prüfzone
- 50
- Filterzigaretten
- 54
- Förderrichtung
- 55
- Förderrichtung
- 60
- Beleuchtungseinrichtung
- 61
- Kamera
- 62
- Kamera
- 63
- erste optische Achse
- 64
- zweite optische Achse
- 65
- erste optische Achse
- 66
- zweite optische Achse
- 67
- erste optische Vorrichtung
- 68
- zweite optische Vorrichtung
- 71
- Strahlumlenkungseinrichtung
- 72
- Strahlumlenkungseinrichtung
- 73
- Spiegel
- 74
- Prisma
- 75
- Objektiv
- 76
- Objektiv
- 77
- Sensoreinheit
- 78
- Bildsensor
- 79
- Faltenbalg
- 80
- Auswerteeinheit
- 81
- Bildschirmgerät
- 82
- Bild
- 83
- Störeinfluss
- 84
- Bild
- 85
- Störeinfluss
- 86
- korrigiertes, artefaktfreies Bild
- 87
- Fehlstelle
- 100
- Startpunkt Teilzyklus 1
- 101
- Schritt Teilzyklus 1
- 102
- Schritt Teilzyklus 1
- 103
- Schritt Teilzyklus 1
- 104
- Schritt Teilzyklus 1
- 105
- Schritt Teilzyklus 1
- 106
- Schritt Teilzyklus 1
- 107
- Ende Teilzyklus 1
- 108
- Bildspeicher
- 109
- Startpunkt Teilzyklus 2
- 110
- Schritt Teilzyklus 2
- 111
- Schritt Teilzyklus 2
- 112
- Schritt Teilzyklus 2
- 113
- Ende Teilzyklus 2
- 114
- Bildspeicher
- F
- Trommelanordnung (Filterstopfen)
- T
- Trommelanordnung (Tabakstöcke)
- SE
- Zigarettenstrangmaschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0812548 B1 [0008]
- DE 3420470 A1 [0009]
- EP 1826557 A1 [0010]
