DE102018100500A1 - Apparatus and method for testing rod-shaped articles of the tobacco processing industry - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (32) und ein Verfahren in der Tabak verarbeitenden Industrie zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln (2). Die stabförmigen Artikel (2) sind jeweils eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten (6a..6e). Die Vorrichtung (32) umfasst ein Förderorgan (34) zur queraxialen Förderung der stabförmigen Artikel (2), welches eine Vielzahl von Aufnahmemulden (36) umfasst, in denen die stabförmigen Artikel (2) aufnehmbar sind. Die Vorrichtung (32) umfasst ferner eine Bilderfassungsvorrichtung (18), mit der die in den Aufnahmemulden (36) angeordneten stabförmigen Artikel (2) während der queraxialen Förderung erfassbar sind. Die Bilderfassungsvorrichtung (18) umfasst eine Kameraanordnung (14) mit einer Mehrzahl von Kameras (16a..16e) zur Bilderfassung, die in einer Längserstreckungsrichtung (A) der Aufnahmemulden (36) nebeneinander angeordnet sind. Die Kameras (16a..16e) umfassen ein entozentrisches Objektiv (4a..4e). Das Bildfeld (20a, 20b) der Kameras (16a..16e) umfasst jeweils einen zentralen Abbildungsbereich (22a, 22b), in dem das Objektiv (4a..4e) verzeichnungsfrei abbildet, der von einem Abbildungs-Randbereich (24a, 24b) mit größererThe invention relates to a device (32) and a method in the tobacco processing industry for optical testing of rod-shaped articles (2). The rod-shaped articles (2) are each a compilation of several segments (6a..6e). The device (32) comprises a conveying member (34) for the transverse-axial conveying of the rod-shaped articles (2), which comprises a plurality of receiving troughs (36) in which the rod-shaped articles (2) are receivable. The device (32) further comprises an image acquisition device (18) with which the rod-shaped articles (2) arranged in the receiving troughs (36) can be detected during the transverse axial conveyance. The image acquisition device (18) comprises a camera arrangement (14) with a plurality of cameras (16a..16e) for image acquisition, which are arranged side by side in a longitudinal direction (A) of the receiving troughs (36). The cameras (16a..16e) comprise an entocentric objective (4a..4e). The image field (20a, 20b) of the cameras (16a..16e) in each case comprises a central imaging region (22a, 22b) in which the objective (4a..4e) images without distortion and which is separated from an imaging edge region (24a, 24b). with bigger ones
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die stabförmigen Artikel jeweils eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten sind, und wobei die Vorrichtung ein Förderorgan zur queraxialen Förderung der stabförmigen Artikel umfasst und das Förderorgan eine Vielzahl von Aufnahmemulden umfasst, in denen die stabförmigen Artikel aufnehmbar sind oder aufgenommen werden, wobei die Vorrichtung ferner eine Bilderfassungsvorrichtung umfasst, mit der die in den Aufnahmemulden angeordneten stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung erfassbar sind oder erfasst werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die stabförmigen Artikel jeweils eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten sind und von einem Förderorgan queraxial in einer Aufnahmemulde des Förderorgans gefördert werden.The invention relates to an apparatus of the tobacco processing industry for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco processing industry, wherein the rod-shaped articles are each an assembly of several segments, and wherein the device comprises a conveying member for Queraxialen promotion of rod-shaped articles and the conveying member a plurality of receiving troughs in which the rod-shaped articles are receivable or received, wherein the device further comprises an image capture device with which the arranged in the receiving troughs rod-shaped articles are detected or detected during the cross-axial promotion. Furthermore, the invention relates to a method for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco-processing industry, wherein the rod-shaped articles are each an assembly of several segments and are conveyed by a conveying member transversely axially in a receiving trough of the conveying member.
Stabförmige Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie, die eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten sind, sind beispielsweise als Multisegmentfilter bekannt. Bei der Zusammenstellung der Filtersegmente können Fehler auftreten, beispielsweise das Vertauschen von Filtersegmenten, das Fehlen eines Filtersegments, eine falsche Position oder das Einfügen eines Filtersegments mit einer falschen Länge. Ferner können Lücken zwischen Filtersegmenten auftreten oder es können die Filtersegmente gegeneinander verkippt sein.Rod-shaped articles of the tobacco processing industry, which are a compilation of several segments, are known for example as a multi-segment filter. When composing the filter segments, errors may occur, such as swapping filter segments, missing a filter segment, wrong position, or inserting a filter segment of the wrong length. Furthermore, gaps between filter segments may occur or the filter segments may be tilted relative to each other.
Um solche Fehler während der Herstellung zu detektieren, ist aus der
Eine weitere Vorrichtung, bei der Multisegmentfilter während der queraxialen Förderung auf einer Fördertrommel geprüft werden, ist beispielsweise aus der
Soll der Abstand zwischen den Segmenten eines stabförmigen Artikels, der auf einer Fördertrommel queraxial gefördert wird, mit hoher Genauigkeit vermessen werden, wäre bei den oben genannten herkömmlichen Lösungen eine Zeilenkamera mit sehr großer Auflösung erforderlich. Solche Kameras sind jedoch aufwendig zu betreiben und außerdem teuer in der Anschaffung. Außerdem müsste die Segmentanordnung verzeichnungs- bzw. verzerrungsfrei auf die Zeilenkamera abgebildet werden, wozu eine telezentrische Optik erforderlich ist. Bei einer telezentrischen Optik treten die Lichtbündel aus dem betrachteten Objektbereich parallel zur optischen Achse in die Frontlinse des Objektivs ein. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass ein telezentrisches Objektiv eine Frontlinse aufweist, welche ebenso groß oder größer als eine maximale Größe des zu betrachtenden Objekts ist. Diese Anforderung führt unter anderem dazu, dass telezentrische Optiken sehr teuer sind. Außerdem sind telezentrische Optiken recht groß und schwer, so dass der konstruktive Aufwand zur Realisierung der Messanordnung entsprechend aufwendig und teuer ist. Außerdem wird ein großer Bauraum beansprucht, was in der Praxis vielfach zu Problemen bei der Realisierung führt.If the distance between the segments of a rod-shaped article, which is conveyed on a conveyor drum transversely, be measured with high accuracy, a line scan camera with very high resolution would be required in the above-mentioned conventional solutions. However, such cameras are expensive to operate and also expensive to buy. In addition, the segment arrangement would have to be imaged without distortion or distortion on the line scan camera, for which a telecentric optics is required. In the case of a telecentric optic, the light bundles from the object area under consideration enter the front lens of the objective parallel to the optical axis. For this reason, it is required that a telecentric lens has a front lens which is equal to or larger than a maximum size of the object to be viewed. Among other things, this requirement means that telecentric optics are very expensive. In addition, telecentric optics are quite large and heavy, so that the design complexity for the realization of the measuring arrangement is correspondingly complex and expensive. In addition, a large space is claimed, which often leads to problems in practice in practice.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie sowie ein Verfahren zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie anzugeben, mit der/dem eine exakte Prüfung der stabförmigen Artikel mit hoher Auflösung vorgenommen werden kann, wobei jedoch der konstruktive Aufwand gering gehalten werden soll.The object of the present invention is to provide an apparatus of the tobacco processing industry for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco processing industry and a method for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco processing industry, with which a precise examination of the rod-shaped articles with high Resolution can be made, but the design effort should be kept low.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die stabförmigen Artikel jeweils eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten sind, und wobei die Vorrichtung ein Förderorgan zur queraxialen Förderung der stabförmigen Artikel umfasst und das Förderorgan eine Vielzahl von Aufnahmemulden umfasst, in denen die stabförmigen Artikel aufnehmbar sind oder aufgenommen werden, wobei die Vorrichtung ferner eine Bilderfassungsvorrichtung umfasst, mit der die in den Aufnahmemulden angeordneten stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung erfassbar sind oder erfasst werden, wobei diese Vorrichtung dadurch fortgebildet ist, dass die Bilderfassungsvorrichtung eine Kameraanordnung mit einer Mehrzahl von Kameras zur Bilderfassung umfasst, wobei die Kameras insbesondere zur gleichzeitigen Bilderfassung synchronisiert sind und wobei diese Kameras in einer Längserstreckungsrichtung der Aufnahmemulden nebeneinander angeordnet sind, und wobei jede Kamera der Kameraanordnung ein entozentrisches oder zumindest näherungsweise entozentrisches Objektiv umfasst und mit diesem ein Objektfeld, welches die in den Aufnahmemulden angeordneten stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung durchlaufen, auf ein Bildfeld abbildet, wobei das Bildfeld einen zentralen Abbildungsbereich umfasst, in dem das Objektiv verzeichnungsfrei oder zumindest mit einer Verzeichnung unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwerts abbildet, der von einem Abbildungs-Randbereich mit größerer Verzeichnung umgeben ist, wobei die Kameras in der Kameraanordnung derart angeordnet sind, dass die zentralen Abbildungsbereiche benachbarter Kameras einander überlappen, wobei die Bilderfassungsvorrichtung ferner eine Verarbeitungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die von zumindest zwei, insbesondere allen, Kameras der Kameraanordnung in den zentralen Abbildungsbereichen erfassten Bilddaten zu einem gemeinsamen Bild der Kameraanordnung zu verrechnen.The object is achieved by a device of the tobacco processing industry for optical testing of rod-shaped articles of the tobacco processing industry, wherein the rod-shaped articles are each an assembly of several segments, and wherein the device comprises a conveying member for Queraxialen promotion of the rod-shaped article and the conveying member a plurality of receiving troughs in which the rod-shaped articles are receivable or received, wherein the device further comprises an image capture device with which the arranged in the receiving troughs rod-shaped articles are detected or detected during the transverse axial promotion, this device is thereby developed in that the image capture device comprises a camera arrangement with a plurality of cameras for image acquisition, wherein the Cameras are synchronized in particular for simultaneous image acquisition and wherein these cameras are arranged side by side in a longitudinal direction of the receiving wells, and wherein each camera of the camera assembly comprises an entocentric or at least approximately entocentric lens and with this an object field, which arranged in the receiving troughs rod-shaped article during the traverses cross-axial promotion, images on an image field, wherein the image field comprises a central imaging region in which the lens without distortion or at least with a distortion below a predetermined or predeterminable limit image, which is surrounded by an imaging edge region with greater distortion, the cameras are arranged in the camera arrangement such that the central imaging regions of adjacent cameras overlap one another, wherein the image capture device further comprises a processing unit which daz u is arranged to charge the image data captured by at least two, in particular all, cameras of the camera arrangement in the central imaging areas to a common image of the camera arrangement.
Die Vorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung beruht auf der technischen Überlegung, dass der konventionell betriebene Aufwand, vor allem der Einsatz einer telezentrischen Optik sowie die Verwendung einer großen Zeilenkamera mit einer hohen Auflösung, vermieden werden kann, indem eine Kameraanordnung zum Einsatz kommt, welche eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten einzelnen Kameras umfasst. Die von diesen einzelnen Kameras erfassten Einzelbilder werden nach der Erfassung miteinander verrechnet. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Kameras synchronisiert sind, d.h. die Einzelbilder der Kameras im gleichen Zeitpunkt erfasst werden. Eine solche Kameraanordnung ist in Summe günstiger als eine entsprechend große Zeilenkamera, da es sich bei den einzelnen Kameras um zu einem überschaubaren Preis verfügbare Standardprodukte handeln kann. Ferner ist vorteilhaft, dass keine speziellen Optiken, wie beispielsweise eine telezentrische Optik, sondern konventionelle entozentrische Optiken zum Einsatz kommen können. Dies stellt einen weiteren erheblichen Kostenvorteil dar. Die für die Messaufgabe grundsätzlich nachteilige Eigenschaft entozentrischer Optiken, nämlich eine Verzeichnung, beispielsweise eine kissenförmige oder tonnenförmige Verzeichnung, spielt bei der Kameraanordnung gemäß Aspekten der Erfindung eine lediglich untergeordnete Rolle. Sie wirkt sich nicht negativ auf die Messung aus. Dies wird dadurch erreicht, dass diejenigen Randbereiche des Bildbereiches, in denen die Verzeichnung groß ist, von der Messaufgabe ausgenommen werden. Es werden also mit anderen Worten lediglich diejenigen Abbildungsbereiche der Kameras für die Messaufgabe eingesetzt, welche in einem zentralen Bereich liegen, in dem auch die entozentrischen Optiken nahezu verzeichnungsfrei abbilden.The device according to aspects of the invention is based on the technical consideration that the conventionally operated effort, especially the use of a telecentric optics and the use of a large line scan camera with a high resolution, can be avoided by using a camera assembly which has a plurality comprising juxtaposed individual cameras. The individual images captured by these individual cameras are billed together after the acquisition. In this context, it is advantageous if the cameras are synchronized, i. the frames of the cameras are captured at the same time. Such a camera arrangement is in sum cheaper than a correspondingly large line scan camera, since it can act at the individual cameras available at a manageable price standard products. Furthermore, it is advantageous that no special optics, such as a telecentric optics, but conventional entocentric optics can be used. This represents a further considerable cost advantage. The property of entocentric optics which is fundamentally disadvantageous for the measurement task, namely a distortion, for example a pincushion-shaped or barrel-shaped distortion, plays only a minor role in the camera arrangement according to aspects of the invention. It does not affect the measurement negatively. This is achieved by excluding those peripheral areas of the image area in which the distortion is large from the measuring task. In other words, only those imaging regions of the cameras are used for the measuring task, which are located in a central region in which the entocentric optics also display virtually distortion-free.
Schließlich ist es äußerst vorteilhaft, dass die Vorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung keinen großen Bauraum beansprucht. Die entozentrischen Optiken sind nicht übermäßig groß und in guter Qualität zu einem angemessen günstigen Preis zu erwerben. Außerdem kann der Objektabstand relativ gering gewählt werden, beispielsweise kleiner als 100 mm, 200 mm, 300 mm oder kleiner als 500 mm.Finally, it is extremely advantageous that the device claimed according to aspects of the invention, no large space. The entocentric optics are not overly large and can be purchased in good quality at a reasonably low price. In addition, the object distance can be chosen to be relatively small, for example less than 100 mm, 200 mm, 300 mm or less than 500 mm.
Die Kameraanordnung wird bevorzugt so angeordnet, dass ohne weitere optische Elemente, wie beispielsweise ein oder mehrere Prismen oder dergleichen, die stabförmigen Artikel direkt mit den entozentrischen Objektiven der einzelnen Kameras abgebildet werden.The camera arrangement is preferably arranged such that without further optical elements, such as one or more prisms or the like, the rod-shaped articles are imaged directly with the entocentric lenses of the individual cameras.
Es handelt sich bei den Kameras der Kameraanordnungen um solche mit einem Flächensensor (2D-Bildsensor). Es kommen also insbesondere keine Zeilenkameras zum Einsatz. Die Kameras der Kameraeinrichtung sind insbesondere synchronisiert. Mit anderen Worten erfolgt also insbesondere eine Bilderfassung mit allen Kameras der Kameraanordnung gleichzeitig.The cameras of the camera arrangements are those with an area sensor (2D image sensor). In particular, no line scan cameras are used. The cameras of the camera device are in particular synchronized. In other words, in particular, an image capture takes place simultaneously with all the cameras of the camera arrangement.
Die Kameraanordnung umfasst insbesondere eine so große Anzahl einzelner Kameras, dass es möglich ist, den stabförmigen Artikel in den zentralen Bereichen der Kameras in Summe betrachtet vollständig abzubilden. Nach anschließender Verrechnung der erfassten Bilddaten zu einem gemeinsamen Bild liegt eine vollständige Abbildung des stabförmigen Artikels zur anschließenden Analyse vor.In particular, the camera arrangement comprises such a large number of individual cameras that it is possible to completely image the rod-shaped article in the central areas of the cameras as a whole. After subsequent billing of the captured image data to a common image, there is a complete image of the rod-shaped article for subsequent analysis.
Die Vorrichtung ist insbesondere dadurch fortgebildet, dass die Verarbeitungseinheit ferner dazu eingerichtet ist, zumindest einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Segmenten und/oder zumindest eine Länge eines Segments der stabförmigen Artikel quantitativ zu vermessen.The device is further developed, in particular, in that the processing unit is further adapted to quantitatively measure at least one gap between two adjacent segments and / or at least one length of a segment of the rod-shaped articles.
Neben einer quantitativen Auswertung kann auch eine qualitative Auswertung erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, eine Qualität der Schnittkante der einzelnen Segmente zu beurteilen. Dies ist vorteilhaft möglich, da mit der Kameraanordnung der Vorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung eine optische Prüfung in Aufsicht, also direkt von oben, erfolgt. Die Blickrichtung liegt zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des stabförmigen Artikels. Würde im Vergleich dazu eine optische Prüfung mit einem einzigen entozentrischen Objektiv stattfinden, so würde sich auf Grund des in den Randbereichen flacher werdenden Blickwinkels zumindest bei den äußeren Segmenten ein Blick auf die Stirnseiten der einzelnen Segmente ergeben. Eine solche Perspektive macht eine qualitative Beurteilung der Schnittkanten schwierig oder ungenau. Auch eine quantitative Vermessung der Zwischenräume zwischen den benachbarten Segmenten oder eine Länge der Segmente der stabförmigen Artikel wird aufgrund der verwaschen dargestellten Kante schwierig und ungenau. Mit der Vorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung ist dies jedoch bei wesentlich geringeren Kosten und einem wesentlich geringeren Bauraum in gleicher oder ähnlicher Qualität und Genauigkeit möglich, wie dies bei der Verwendung eines telezentrischen Objektivs der Fall ist.In addition to a quantitative evaluation, a qualitative evaluation can also be carried out. For example, it is possible to judge a quality of the cut edge of the individual segments. This is advantageously possible because with the camera arrangement of the device according to aspects of the invention, an optical inspection in supervision, ie directly from above, takes place. The viewing direction is at least approximately perpendicular to a longitudinal extension direction of the rod-shaped article. If, in comparison, an optical examination with a single entocentric objective would take place, a view of the end faces of the individual segments would become apparent, at least in the case of the outer segments, due to the angle of vision becoming flatter in the edge regions result. Such a perspective makes a qualitative assessment of the cut edges difficult or inaccurate. Also, a quantitative measurement of the gaps between the adjacent segments or a length of the segments of the rod-shaped article is difficult and inaccurate due to the blurred edge shown. With the device according to aspects of the invention, however, this is possible at a substantially lower cost and a much smaller space in the same or similar quality and accuracy, as is the case with the use of a telecentric lens.
Im Hinblick auf die quantitative Auswertung ist die Vorrichtung ferner insbesondere dadurch fortgebildet, dass die Bilderfassungsvorrichtung und die Verarbeitungseinheit ferner dazu eingerichtet sind, zumindest einen in Längserstreckungsrichtung der Aufnahmemulden orientierten Abstand zwischen zwei benachbarten Segmenten und/oder eine in dieser Längserstreckungsrichtung orientierte Länge eines Segments, insbesondere mit einer Genauigkeit von besser als 0,1 mm, zu messen.With regard to the quantitative evaluation, the device is further developed in particular in that the image acquisition device and the processing unit are further adapted to at least one oriented in the longitudinal direction of the receiving wells distance between two adjacent segments and / or oriented in this direction of longitudinal length of a segment, in particular with an accuracy of better than 0.1 mm.
Beispielsweise wird die Auflösung der Kameras der Kameraanordnung so gewählt, dass bei gewähltem Objektabstand und der verwendeten Optik die Auflösung der Kamera groß genug ist, um die gewünschte Auflösung zu erzielen. Beispielsweise beträgt der Objektabstand 200 mm und eine maximale Objektlänge beträgt ebenfalls 200 mm. Eine Auflösung der Kamera liegt beispielsweise zwischen
Die Vorrichtung ist ferner insbesondere dadurch fortgebildet, dass die Verarbeitungseinheit ferner dazu eingerichtet ist, die Kameras der Kameraanordnung zu kalibrieren, indem die in den einander überlappenden zentralen Bildbereichen erfassten Bilddaten benachbarter Kameras ausgewertet werden und ein Verschiebevektor zwischen den Bildbereichen benachbarter Kameras bestimmt wird.The device is further developed in particular in that the processing unit is further configured to calibrate the cameras of the camera arrangement by evaluating the image data of adjacent cameras acquired in the overlapping central image areas and determining a shift vector between the image areas of adjacent cameras.
Der im Rahmen der Kalibrierung ermittelte Verschiebevektor wird auf die darauffolgenden Aufnahmen angewandt, um diese gegeneinander auszurichten, so dass in Summe, also in dem gemeinsamen Bild, eine objektiv- und realitätsgetreu richtige Darstellung des stabförmigen Artikels vorliegt. Selbstverständlich findet diese Kalibrierung insbesondere für alle Kameras statt. Es ist ebenfalls möglich, die Kalibrierung während des Messbetriebs, beispielsweise in regelmäßigen Abständen, zu wiederholen.The displacement vector determined as part of the calibration is applied to the subsequent exposures in order to align them with each other, so that in sum, ie in the common image, there is an objectively and faithfully correct representation of the rod-shaped article. Of course, this calibration takes place especially for all cameras. It is also possible to repeat the calibration during the measuring operation, for example at regular intervals.
Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Kameras der Kameraanordnung im sichtbaren Spektralbereich empfindlich sind. Es erfolgt beispielsweise eine Beleuchtung der stabförmigen Artikel im Drauflicht oder im Durchlicht. Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Beleuchtung ein Dauerlicht ist oder auch insbesondere ein Blitzlicht oder dergleichen. Es findet also mit anderen Worten beispielsweise keine Dauerbeleuchtung statt. Hierzu ist eine Synchronisation des Blitzlichts mit der Kameraeinrichtung erforderlich. Diese Synchronisation wird beispielsweise von der Verarbeitungseinheit übernommen. Ein entsprechendes Blitzlicht wird gleichzeitig mit einem Auslöser der einzelnen Kameras der Kameraanordnung betätigt. Die Bilderfassung findet also in dem Moment statt, wenn der stabförmige Artikel, welcher in der Aufnahmemulde aufgenommen ist, von dem Blitzlicht beleuchtet wird. Die Blitzeinrichtung ist also mit den Kameras der Kameraeinrichtung synchronisiert. Ferner findet die Bilderfassung dann statt, wenn der stabförmige Artikel, welcher in der Aufnahmemulde aufgenommen ist, durch das Bildfeld der Kameraanordnung transportiert wird. Es ist ferner gemäß einer weiteren Ausführungsform insbesondere vorgesehen, dass das Förderorgan eine Fördertrommel ist, auf der die stabförmigen Artikel queraxial gefördert werden.It is further provided in particular that the cameras of the camera arrangement are sensitive in the visible spectral range. There is, for example, an illumination of the rod-shaped article in the overhead light or transmitted light. It is further provided in particular that the lighting is a continuous light or in particular a flash or the like. In other words, for example, there is no continuous lighting. For this purpose, a synchronization of the flash with the camera device is required. This synchronization is taken over, for example, by the processing unit. A corresponding flashlight is actuated simultaneously with a trigger of the individual cameras of the camera arrangement. The image acquisition thus takes place at the moment when the rod-shaped article, which is received in the receiving trough, is illuminated by the flashlight. The flash device is thus synchronized with the cameras of the camera device. Furthermore, the image capture takes place when the rod-shaped article, which is received in the receiving trough, is transported through the image field of the camera assembly. It is further provided according to a further embodiment, in particular, that the conveying member is a conveyor drum on which the rod-shaped articles are conveyed transaxially.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anordnung der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine Vorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen, wobei die Anordnung ferner eine Rollvorrichtung umfasst und wobei die Vorrichtung zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln bezogen auf eine Förderrichtung der stabförmigen Artikel stromaufwärts der Rollvorrichtung angeordnet ist.The object is further achieved by an arrangement of the tobacco processing industry, comprising a device according to one or more of the aforementioned embodiments, wherein the arrangement further comprises a rolling device and wherein the device for optically testing rod-shaped articles with respect to a conveying direction of the rod-shaped articles upstream the rolling device is arranged.
Die Rollvorrichtung umfasst beispielsweise eine Fördertrommel, auf der die stabförmigen Artikel queraxial gefördert werden und mit der die stabförmigen Artikel einem Rollklotz zugeführt werden. Die Vorrichtung zum optischen Prüfen der stabförmigen Artikel ist beispielsweise so angeordnet, dass die Zusammenstellung der Segmente direkt auf der Fördertrommel erfasst wird, kurz bevor die Zusammenstellung in ein Blättchen eingerollt wird. Die Vorrichtung zum optischen Prüfen ist also mit anderen Worten unmittelbar vor dem Rollprozess angeordnet.The rolling device comprises, for example, a conveyor drum on which the rod-shaped articles are conveyed transaxially and with which the rod-shaped articles are fed to a roller block. The apparatus for optically checking the rod-shaped articles is arranged, for example, so that the composition of the segments is detected directly on the conveyor drum, just before the assembly is rolled into a leaflet. In other words, the device for optical testing is arranged immediately before the rolling process.
Gemäß weiterer Aspekte ist vorgesehen, dass mit der Vorrichtung zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln ein Parametersatz gewonnen wird, der die Zusammenstellung aus mehreren Segmenten insbesondere vollständig beschreibt. Dieser Parametersatz umfasst beispielsweise Informationen zu:
- - einem Vorhandensein eines oder mehrerer Segmente,
- - einer Anzahl der in der Zusammenstellung vorhandenen Segmente,
- - einer Lage und/oder Art der Segmente, wobei unter der Art eines Segments beispielsweise dessen Typ und Dimension zu verstehen ist,
- - einer Größe zumindest einer Lücke zwischen zwei benachbarten Segmenten,
- - einer Größe einer Länge zumindest eines Segments und/oder
- - einem Vorhandensein und/oder einer Lage eines Blättchens, welches zur Umhüllung der Zusammenstellung der Segmente in einer Rollvorrichtung vorgesehen ist.
- - a presence of one or more segments,
- - a number of the segments in the compilation,
- a position and / or type of segments, the type of a segment being, for example, its type and dimension,
- a size of at least one gap between two adjacent segments,
- a size of a length of at least one segment and / or
- - A presence and / or a position of a leaflet, which is provided for wrapping the composition of the segments in a rolling device.
Die Anordnung ist gemäß einer weiteren Ausführungsform dazu eingerichtet, auf der Grundlage dieses Parametersatzes eine Prozesssteuerung und/oder -regelung vorzunehmen. Hierzu ist sie beispielsweise dazu eingerichtet, eine Zuordnung zwischen einem stabförmigen Artikel und einem Parametersatz vorzunehmen. Erfüllt ein stabförmiger Artikel aufgrund einer Abweichung eines oder mehrerer Parameter von einem vorgegebenen Sollwert ein vordefiniertes Qualitätskriterium nicht, so ist die Anordnung ferner beispielsweise dazu eingerichtet, diesen stabförmigen Artikel nach dem Rollprozess auszuwerfen und von der weiteren Verarbeitung auszuschließen. Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass der Parametersatz oder einzelne Werte/Parameter verwendet werden, um den Prozess des Zusammenstellens der Segmente nachzusteuern und/oder zu regeln. Wird beispielsweise eine zu geringe Lücke zwischen Segmenten festgestellt, so kann diese Information verwendet werden, um die Zusammenstellung so nachzuregeln, dass bei den sich anschließenden Zusammenstellungen der gewünschte Sollwert eingehalten wird.According to a further embodiment, the arrangement is set up to carry out a process control and / or regulation on the basis of this parameter set. For this purpose, it is set up, for example, to make an association between a rod-shaped article and a parameter set. If a rod-shaped article does not meet a predefined quality criterion due to a deviation of one or more parameters from a predefined setpoint value, the arrangement is further configured, for example, to eject this rod-shaped article after the rolling process and exclude it from further processing. It is further provided in particular that the parameter set or individual values / parameters are used to follow-up and / or regulate the process of assembling the segments. If, for example, a too small gap is detected between segments, this information can be used to readjust the composition so that the desired setpoint value is maintained in the subsequent compilations.
Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass der Parametersatz im Rahmen der Qualitätskontrolle zur Detektion von Fehlerquellen herangezogen wird. Beispielsweise können fehlerhafte Basismaterialien identifiziert werden.Furthermore, it is provided in particular that the parameter set is used in the context of quality control for the detection of sources of error. For example, faulty base materials can be identified.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die stabförmigen Artikel jeweils eine Zusammenstellung aus mehreren Segmenten sind und von einem Förderorgan queraxial in einer Aufnahmemulde des Förderorgans gefördert werden, wobei dieses Verfahren dadurch fortgebildet ist, dass die stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung mit einer Mehrzahl von Kameras erfasst werden, wobei insbesondere die Kameras synchronisiert sind und die stabförmigen Artikel insbesondere gleichzeitig erfasst werden und wobei diese Kameras in einer Längserstreckungsrichtung der Aufnahmemulde nebeneinander angeordnet sind, und wobei jede Kamera ein den stabförmigen Artikeln teilweise umfassendes Objektfeld entozentrisch oder zumindest näherungsweise entozentrisch auf ein Bildfeld abbildet, wobei das Bildfeld einen zentralen Abbildungsbereich umfasst, in dem ein Objektiv der Kamera verzeichnungsfrei oder zumindest mit einer Verzeichnung unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwerts abbildet, der von einem Abbildungs-Randbereich mit größerer Verzeichnung umgeben ist, und wobei der stabförmige Artikel derart abgebildet wird, dass die zentralen Abbildungsbereiche benachbarter Kameras einander überlappen, wobei die von zumindest zwei, insbesondere von allen, Kameras in den zentralen Abbildungsbereichen erfassten Bilddaten zu einem gemeinsamen Bild verrechnet werden.The object is also achieved by a method for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco-processing industry, wherein the rod-shaped articles are each an assembly of a plurality of segments and conveyed by a conveying member transversely axially in a receiving trough of the conveying member, this method being developed thereby that the rod-shaped articles are detected during the cross-axial conveying with a plurality of cameras, wherein in particular the cameras are synchronized and the rod-shaped articles are detected in particular simultaneously and wherein these cameras are arranged side by side in a longitudinal direction of the receiving well, and wherein each camera is a rod-shaped Articles partially comprehensive object field entocentric or at least approximately entczentrisch on an image field maps, wherein the image field comprises a central imaging area in which a lens of the camera distortion f or at least with a distortion below a predetermined or predefinable limit surrounded by an imaging edge region with greater distortion, and wherein the rod-shaped article is imaged such that the central imaging regions of adjacent cameras overlap each other, wherein at least two, In particular, image data captured by all cameras in the central imaging areas can be calculated into a common image.
Auf das Verfahren zum optischen Prüfen der stabförmigen Artikel treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf die Vorrichtung zuvor erwähnt wurden, so dass auf Wiederholungen verzichtet werden soll.The method of optically inspecting the rod-shaped articles has the same or similar advantages as previously mentioned with respect to the device, so that repetition should be omitted.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Bilderfassung mithilfe von Kameras erfolgt, welche einen zweidimensionalen Bildsensor umfassen. Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Erfassung der Bilder der stabförmigen Artikel erfolgt, ohne dass sich im Strahlengang ein weiteres optisches Element befindet, wie beispielsweise ein oder mehrere Prismen oder ein Spiegel. Mit anderen Worten erfassen also die Kameras direkt durch ihre entozentrischen Objektive den stabförmigen Artikel.In particular, it is provided that the image acquisition takes place with the aid of cameras which comprise a two-dimensional image sensor. It is further provided, in particular, that the detection of the images of the rod-shaped article takes place without a further optical element being located in the beam path, such as, for example, one or more prisms or a mirror. In other words, the cameras capture directly through their entocentric lenses the rod-shaped article.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Segmenten und/oder zumindest eine Länge eines Segments der stabförmigen Artikel quantitativ vermessen werden/wird.According to an advantageous embodiment, it is provided that at least one intermediate space between two adjacent segments and / or at least one length of a segment of the rod-shaped articles is measured quantitatively.
Es ist ebenso vorgesehen, dass das Verfahren auch dazu eingesetzt wird, die stabförmigen Artikel bzw. die Segmente qualitativ zu untersuchen, beispielsweise im Hinblick auf eine Qualität der Schnittkanten.It is also provided that the method is also used to qualitatively examine the rod-shaped articles or the segments, for example with regard to a quality of the cut edges.
Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass eine in Längserstreckungsrichtung der Aufnahmemulde orientierte Breite eines der Zwischenräume und/oder eine Länge eines Segments, insbesondere mit einer Genauigkeit von besser als 0,1 mm, gemessen werden/wird. Vorteilhaft erlaubt das Verfahren eine sehr genaue Vermessung der Breite der Zwischenräume zwischen den einzelnen Segmenten.It is further provided, in particular, that a width of one of the intermediate spaces and / or a length of a segment oriented in the longitudinal extension direction of the receiving trough, in particular with an accuracy of better than 0.1 mm, is / is measured. Advantageously, the method allows a very accurate measurement of the width of the spaces between the individual segments.
Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass die Kameras kalibriert werden, indem die in den einander überlappenden zentralen Bildbereichen erfassten Bilddaten benachbarter Kameras ausgewertet und ein Verschiebevektor zwischen den Abbildungsbereichen benachbarter Kameras bestimmt wird.It is further provided in particular that the cameras are calibrated by the in the overlapping central image areas acquired image data of adjacent cameras evaluated and a shift vector between the imaging areas of adjacent cameras is determined.
Das Verfahren ist außerdem insbesondere dadurch fortgebildet, dass die stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung auf einer Fördertrommel erfasst werden.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Rollvorrichtung in einer Anordnung der Tabak verarbeitenden Industrie. Die Anordnung umfasst eine Vorrichtung zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln nach einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen und eine Rollvorrichtung. In der Rollvorrichtung wird die Zusammenstellung aus Segmenten mit einem Blättchen belegt. Die stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie werden gemäß einem Verfahren zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie gemäß einer oder mehrerer der zuvor genannten Ausführungsformen geprüft. Diese Prüfung findet, bezogen auf eine Förderrichtung der stabförmigen Artikel, stromaufwärts der Rollvorrichtung statt.The method is further developed, in particular, by detecting the rod-shaped articles on a conveyor drum during the transverse-axial conveyance.
The object is further achieved by a method for controlling and / or regulating a rolling device in an arrangement of the tobacco processing industry. The arrangement comprises an apparatus for optically inspecting rod-shaped articles according to one or more of the aforementioned embodiments, and a rolling device. In the rolling device, the composition of segments is covered with a leaflet. The rod-shaped articles of the tobacco processing industry are tested according to a method of optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco-processing industry according to one or more of the aforementioned embodiments. This test takes place with respect to a conveying direction of the rod-shaped articles, upstream of the rolling device.
Die Rollvorrichtung umfasst beispielsweise eine Fördertrommel, auf der die stabförmigen Artikel queraxial gefördert werden und mit der die stabförmigen Artikel einem Rollklotz zugeführt werden. Die Prüfung erfolgt beispielsweise, während sich die Zusammenstellung der Segmente direkt auf der Fördertrommel befindet, kurz bevor die Zusammenstellung in ein Blättchen eingerollt wird.The rolling device comprises, for example, a conveyor drum on which the rod-shaped articles are conveyed transaxially and with which the rod-shaped articles are fed to a roller block. The test is done, for example, while the composition of the segments is located directly on the conveyor drum, just before the compilation is rolled into a leaflet.
Gemäß weiterer Aspekte ist vorgesehen, dass beim optischen Prüfen der stabförmigen Artikel ein Parametersatz gewonnen wird, der die Zusammenstellung aus mehreren Segmenten insbesondere vollständig beschreibt. Dieser Parametersatz umfasst beispielsweise Informationen zu:
- - einem Vorhandensein eines oder mehrerer Segmente,
- - einer Anzahl der in der Zusammenstellung vorhandenen Segmente,
- - einer Lage und/oder Art der Segmente, wobei unter der Art eines Segments beispielsweise dessen Typ und Dimension zu verstehen ist,
- - einer Größe zumindest einer Lücke zwischen zwei benachbarten Segmenten,
- - einer Größe einer Länge zumindest eines Segments und/oder
- - einem Vorhandensein und/oder einer Lage eines Blättchens, welches zur Umhüllung der Zusammenstellung der Segmente in einer Rollvorrichtung vorgesehen ist.
- a presence of one or more segments,
- - a number of the segments in the compilation,
- a position and / or type of segments, the type of a segment being, for example, its type and dimension,
- a size of at least one gap between two adjacent segments,
- a size of a length of at least one segment and / or
- - A presence and / or a position of a leaflet, which is provided for wrapping the composition of the segments in a rolling device.
Auf der Grundlage dieses Parametersatzes wird beispielsweise eine Prozesssteuerung und/oder -regelung vorgenommen. Beispielsweise kann eine Zuordnung zwischen einem stabförmigen Artikel und einem Parametersatz vorgenommen werden. Erfüllt ein stabförmiger Artikel aufgrund einer Abweichung eines oder mehrerer Parameter von einem vorgegebenen Sollwert ein vordefiniertes Qualitätskriterium nicht, so kann dieser stabförmige Artikel nach dem Rollprozess ausgeworfen und von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen werden. Es ist ferner insbesondere vorgesehen, dass der Parametersatz oder einzelne Werte/Parameter verwendet werden, um den Prozess des Zusammenstellens der Segmente nachzusteuern und/oder zu -regeln. Wird beispielsweise eine zu geringe Lücke zwischen Segmenten festgestellt, so kann diese Information verwendet werden, um die Zusammenstellung so nachzuregeln, dass bei den sich anschließenden Zusammenstellungen der gewünschte Sollwert eingehalten wird. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass der Parametersatz im Rahmen der Qualitätskontrolle zur Detektion von Fehlerquellen herangezogen wird. Beispielsweise können fehlerhafte Basismaterialien identifiziert werden.On the basis of this parameter set, for example, a process control and / or regulation is performed. For example, an association between a rod-shaped article and a parameter set can be made. If a rod-shaped article does not fulfill a predefined quality criterion due to a deviation of one or more parameters from a predetermined desired value, then this rod-shaped article may be ejected after the rolling process and excluded from further processing. It is further provided in particular that the parameter set or individual values / parameters are used to follow-up and / or to control the process of assembling the segments. If, for example, a too small gap is detected between segments, this information can be used to readjust the composition so that the desired setpoint value is maintained in the subsequent compilations. Furthermore, it is provided in particular that the parameter set is used in the context of quality control for the detection of sources of error. For example, faulty base materials can be identified.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.
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 schematisch und vereinfacht einen Aufbau gemäß dem Stand der Technik, mit dem eine optische Abbildung eines stabförmigen Artikels aus einer Zusammenstellung aus mehreren Segmenten mit einem entozentrischen Objektiv durchführbar ist, -
2 ein mit einer Anordnung aus1 erhaltenes Bild, -
3 eine Kameraanordnung mit einer Mehrzahl von Kameras zur Bilderfassung eines stabförmigen Artikels aus einer Zusammenstellung aus mehreren Segmenten in einer Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie -
4 ein Bildfeld einer ersten und einer zweiten Kamera der Kameraanordnung, -
5 zueinander korrigierte Bildfelder der ersten und der zweiten Kamera der Kameraanordnung, -
6a ein mit dieser Kameraanordnung erhaltenes Bild, welches von einer Verarbeitungseinheit errechnet wurde aus den Bilddaten der einzelnen Bilder der Kameras der Kameraanordnung -
6b im Vergleich dazu das bereits aus2 bekannte Bild und -
7 eine Vorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie zum optischen Prüfen von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Vorrichtung eine Fördertrommel zur queraxialen Förderung der stabförmigen Artikel umfasst, die Fördertrommel eine Vielzahl von Aufnahmemulden umfasst, in denen die stabförmigen Artikel aufgenommen sind und ferner eine Bilderfassungsvorrichtung umfasst ist, mit der die in den Aufnahmemulden angeordneten stabförmigen Artikel während der queraxialen Förderung erfasst werden.
-
1 schematically and simplifies a structure according to the prior art, with which an optical image of a rod-shaped article from a combination of several segments with an entocentric lens is feasible, -
2 one with an arrangement1 preserved picture, -
3 a camera assembly comprising a plurality of cameras for imaging a rod-shaped article from a composite of multiple segments in a device of the tobacco processing industry -
4 an image field of a first and a second camera of the camera arrangement, -
5 mutually corrected image fields of the first and the second camera of the camera arrangement, -
6a an image obtained with this camera arrangement, which was calculated by a processing unit from the image data of the individual images of the cameras of the camera arrangement -
6b in comparison to that already out2 well-known picture and -
7 an apparatus of the tobacco processing industry for optically inspecting rod-shaped articles of the tobacco processing industry, the apparatus comprising a conveyor drum for transversely conveying the rod-shaped articles, the conveyor drum comprising a plurality of receiving wells in which the rod-shaped articles are received and further comprising an image capture device is with which the arranged in the receiving troughs rod-shaped articles are detected during the cross-axial promotion.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that apart from a new idea each.
Während die Abstände
Abhilfe schafft hier die Vorrichtung gemäß Aspekten der Erfindung, deren verschiedene Ausführungsbeispiele im Folgenden beschrieben werden. Die Vorrichtung umfasst ein Förderorgan, welches später im Zusammenhang mit
Die Bilderfassungsvorrichtung umfasst eine Kameraanordnung
Die Bilderfassungsvorrichtung
Die Objektive
Der zentrale Abbildungsbereich
Es ist in der Bilderfassungsvorrichtung
Die Verarbeitungseinheit ist nun dazu eingerichtet, die von den Kameras
Durch entsprechende Anwendung des zuvor beschriebenen Mechanismus lässt sich aus den einzelnen Bildfeldern
Als Ergebnis dieser Messung kann ein Bild des stabförmigen Artikels
Die Vorrichtung ist also mit anderen Worten derart eingerichtet, dass Zwischenräume
Die Bilderfassungsvorrichtung
Die Vorrichtung
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. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features. In the context of the invention, features which are identified by "particular" or "preferably" are to be understood as optional features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- stabförmiger Artikelrod-shaped article
- 4, 4a..4e4, 4a..4e
- entozentrisches Objektiventocentric lens
- 6a..6e6a..6e
- Segmentsegment
- 8a..8e8a..8e
- Bilderimages
- 1010
- Stirnseitefront
- 1212
- Schnittkantencut edges
- 1414
- Kameraanordnungcamera assembly
- 16a..16e16a..16e
- Kameracamera
- 1818
- BilderfassungsvorrichtungImage capture device
- 20a, 20b20a, 20b
- Bildfeldfield
- 22a, 22b, 22a'..22e'22a, 22b, 22a '.. 22e'
- zentraler Abbildungsbereichcentral picture area
- 24a, 24b24a, 24b
- Abbildungs-RandbereichPicture edge region
- 26, 26'26, 26 '
- Überlappungsbereichoverlap area
- 2828
- Verschiebevektordisplacement vector
- 3030
- Zwischenräumeinterspaces
- 3232
- Vorrichtung der Tabak verarbeitenden IndustrieDevice of the tobacco processing industry
- 3434
- Förderorganconveying member
- 3636
- Aufnahmemuldenreceiving troughs
- 3838
- Verarbeitungseinheit processing unit
- α, α1..α5 α, α1..α5
- Öffnungswinkelopening angle
- LL
- Längsaxialrichtunglongitudinal axial
- D1..D4, D1'..D4'D1..D4, D1 '.. D4'
- Abstanddistance
- AA
- LängserstreckungsrichtungLongitudinal extension
- RR
- Förderrichtungconveying direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102009041320 A1 [0004]DE 102009041320 A1 [0004]
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