DE10241127A1

DE10241127A1 - Druckbildüberwachung und -erkennung auf Zigaretten

Info

Publication number: DE10241127A1
Application number: DE10241127A
Authority: DE
Inventors: Matthias Overath; Dirk Sacher
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine optische Vorrichtung (1) zur Überwachung wenigstens einer Markierung (3) auf einem Artikel (2) der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere Zigarette oder Umhüllungspapierstreifen, auf ihre Lage und/oder Ausgestaltung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener Soll-Lage der Markierung (3) bezüglich einer optischen Einheit (5) im Strahlengang die von der Umgebung der Markierung (3) bei Soll-Lage ausgehenden Lichtstrahlen (11) mittels der optischen Einheit (5) wenigstens teilweise gefiltert oder ausgeblendet werden und die von der Markierung (3) bei Soll-Lage ausgehenden Lichtstrahlen (10) wenigstens teilweise erfaßt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine optische Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer Markierung auf einem Artikel der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere einer Zigarette oder Umhüllungspapierstreifen, auf ihre Lage und/oder Ausgestaltung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Maschine der tabakverarbeitenden Industrie.
Es sind optische Prüfeinrichtungen für Zigaretten bekannt. In der Offenlegungsschrift DE-A-1 805 075 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen von Markierungen auf stabförmigen Tabakartikeln, vorzugsweise von Druckbildern auf Zigaretten beschrieben. Hierbei werden Druckbilder auf Zigaretten mit einer Überwachungsvorrichtung und einer Stellvorrichtung zur Korrektur der von den Sollagen abweichenden Lagen der Druckbilder bezüglich der Zigarettenenden erfaßt. Ferner wird vorgeschlagen, auf das Zigarettenpapier Zusatzmarkierungen aufzubringen, die jeweils gegenüber den zugeordneten Druckbildern eine definierte Lage haben und deren Lagen bezüglich der Zigarettenenden überwacht werden. Die beschriebene Überwachungsvorrichtung ist allerdings sehr aufwendig und erfordert außerdem das Aufbringen von weiteren Markierungen auf dem Zigarettenpapier.
In der Druckschrift EP-A-0 370 752 ist darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hervorheben von Bereichen eines Bildes beschrieben. Hierbei wird das Bild auf einem LCD-Bildschirm abgebildet, der mit polarisiertem Licht beleuchtet wird und wobei das transmittierte Licht nochmals polarisiert wird. Durch eine Auswahl der Polarisationsrichtung können Bildbereiche mit ausgewählter Helligkeit hervorgehoben oder unterdrückt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Erkennung von Markierungen bzw. Stempelbildern auf Zigaretten oder dgl. zu vereinfachen und zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das dadurch weitergebildet ist, daß bei vorgegebener Soll-Lage der Markierung bezüglich einer optischen Einheit im Strahlengang die von der Umgebung der Markierung bei Soll-Lage ausgehenden Lichtstrahlen mittels der optischen Einheit wenigstens teilweise gefiltert und/oder ausgeblendet werden und die von der Markierung bei Soll-Lage ausgehenden Lichtstrahlen wenigstens teilweise erfaßt werden. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß das Bild einer Markierung durch eine optische Einheit auf einem Empfänger abgebildet wird. Hierbei wird durch die optische Einheit ein Teil des Bildes der Markierung auf dem Artikel ausgeblendet. Dieser ausgeblendete Teil umfaßt bei korrekter Soll-Lage der Markierung den Hintergrund bzw. die Umgebung der Markierung. Insgesamt wird dadurch der Kontrast der von der Markierung ausgehenden Lichtstrahlen deutlich erhöht. Bei nicht korrekter Soll-Lage der Markierung ergeben sich andere Helligkeiten bzw. Kontraste, die signifikant von der korrekten Soll-Lage der Markierung abweichen. Für die Mustererkennung bzw. Farberkennung der Markierung wird bei ordnungsgemäßer Anordnung der Markierung eine signifikante Kontrasterhöhung erzielt.
Bevorzugterweise werden die Lichtstrahlen mittels eines Sensors erfaßt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß mittels des Sensors der Kontrast und/oder das Helligkeitsprofil des Bildes der Markierung und/oder deren Umgebung ermittelt wird. Als Kontrast wird im allgemeinen das Verhältnis zwischen Hell- und Dunkelwerten in einem Objekt verstanden. Als Helligkeitsprofil wird die Verlaufskurve der Helligkeit längs einer vorbebestimmten Achse, Baumrichtung oder Ebene verstanden. Der Kontrast bzw. das Helligkeitsprofil werden anhand des am Sensor erfaßten Abbildes der Markierung und/oder der entsprechenden Umgebung ermittelt.
Da die Markierung zur optischen Achse der optischen Einheit bzw. zum Sensor bewegt wird, verändert sich der Kontrast bzw. das erfaßte Helligkeitsprofil, so daß erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß, insbesondere örtliche und/oder zeitliche, Schwankungen des Kontrastes und/oder des Helligkeitsprofiles erfaßt werden. Örtliche Schwankungen treten bspw. bei einem linearen oder flächigen Sensor auf, da bezüglich eines Sensorfeldes des Sensors das Helligkeitsprofil aufgrund der Vorbeibewegung der Markierung entlang der optischen Einheit sich ändert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Kontrast mit einem vorbestimmten Referenzwert und/oder das Helligkeitsprofil mit einem vorbestimmten Referenzprofil verglichen wird. Hierdurch ist es möglich, qualifizierte Aussagen über die Lage der Markierung auf einem Papierstreifen vorzunehmen. Das Referenzprofil bzw. der Referenzwert kann durch die jeweiligen Werte bei Soll-Lage der Markierung bezüglich der optischen Einheit festgelegt werden.
Zur Erhöhung des Kontrastes werden ferner die Markierung und/oder ihre Umgebung mit Licht beaufschlagt.
Um das Bild der Markierung leichter erfassen zu können, werden die Lichtstrahlen der Markierung fokussiert. Dadurch kann ein Sensor mit kleinen Dimensionen verwendet werden.
Um bspw. die Änderung des Kontrastes oder des Helligkeitsprofiles zu messen, wird eine Relativbewegung zwischen der Markierung und der optischen Einheit ausgeführt. Dies kann erreicht werden, wenn eine Zigarette oder ein Zigarettenstrang mit der Markierung an der stationären, optischen Einheit vorbeigeführt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die optische Einheit in Bezug auf die Markierung bewegt wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, daß die Lichtstrahlen der Umgebung der Markierung mittels einer Maske und/oder eines Spiegels und/oder einer holographischen Linse und/oder einem LCD-Element ausgeblendet werden. Mittels dieser optischen Einrichtungen läßt sich der Kontrast bei Lichtstrahlen auf einfache Weise verstärken.
Bevorzugterweise werden die Lichtstrahlen der Markierung mittels eines Sensors und/oder eines CCD-Elements erfaßt.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch weitergebildet wird, daß im Strahlengang eine optische Einheit zur wenigstens teilweisen Filterung und/oder Ausblendung der von der Umgebung der Markierung bei Soll-Lage der Markierung ausgehenden Lichtstrahlen und ein Erfassungsmittel zur wenigstens teilweisen Erfassung für die von der Markierung ausgehenden Lichtstrahlen bei Soll-Lage vorgesehen sind. Durch die erfindungsgemäße optische Vorrichtung kann eine einfache Lösung zur exakten Erkennung der Markierungslage und/oder -qualität erreicht werden. Demgegenüber ist eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, bei der eine sogen. virtuelle Maske durch Ausblenden aller Signale, die von der Umgebung bzw. dem Hintergrund der Markierung stammen, ist in der Konstruktion aufwendiger.
Eine Kontrasterhöhung im Bild der Markierung wird erreicht, wenn wenigstens eine Lichtquelle für die Beleuchtung der Markierung und/oder der Umgebung der Markierung vorgesehen ist, da der Beleuchtungskontrast des Objekts, z.B. bei einer kontrastschwachen Markierung, angehoben wird.
Das Bild der Markierung kann verkleinert werden, wenn wenigstens eine Sammellinse im Strahlengang vorgesehen ist.
Bevorzugterweise ist die optische Einheit als Blende ausgebildet.
Eine signifikante Kontrasterhöhung wird dadurch erzielt, daß die Blende form- und funktionskomplementär zur Markierung ausgebildet ist. Form- und funktionskomplementär bedeutet, daß die Blende eine Art Negativform zur Markierung darstellt, so daß die Ausbildung der Markierung in negativer Form die von der Umgebung der Markierung ausgehenden Lichtstrahlen vollständig bei korrekter Markierungslage ausblendet.
In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist die optische Einheit als holographische Linse und/oder Spiegel und/oder LCD-Element ausgebildet.
Bevorzugterweise ist das Erfassungsmittel als Zeilen- oder Flächensensor und/oder CCD-Element ausgebildet.
Um genauere Informationen über die Positionierung der Markierung zur optischen Einheit zu erhalten, ist der Sensor als Zeilen- oder Flächensensor ausgebildet. Dadurch kann ein höherer Kontrast, der stark ortsabhängig ist, erfaßt werden.
Insbesondere ist eine Signalverarbeitungseinrichtung für die Sensorsignale vorgesehen.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere Zigarettenstrangmaschine, die mit einer voranstehend beschriebenen optischen Vorrichtung versehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei für alle im Text nicht näher beschriebenen erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße optische Vorrichtung in einer schematisierten Ansicht,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer optischen Vorrichtung und
3 die zeitliche Veränderung von gemessenen Kontrastwerten.
In der folgenden Figurenbeschreibung sind teilweise gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so daß von einer erneuten Vorstellung abgesehen wird.
In 1 ist in schematisierter Darstellung eine optische Vorrichtung 1 zur Erkennung der Lage und Ausgestaltung einer Markierung auf einem Zigarettenstrang 2 dargestellt. Der Zigarettenstrang 2 wird in Förderrichtung F transportiert. Der Zigarettenstrang 2 ist mit, vorzugsweise äquidistanten Markierungen 3 versehen, die mittels einer optischen Einheit 5 hinsichtlich ihrer Lage bzw. ihrer Ausgestaltung erfaßt werden.
Die Markierung 3 wird mittels Lichtquellen 4 beleuchtet, so daß Lichtstrahlen von der Markierung 3 und ihrer Umgebung ausgesendet werden. Die von der Markierung 3 ausgehenden Lichtstrahlen 10 und von ihrer Umgebung ausgehenden Lichtstrahlen 11 treffen in ihrem Strahlen gang auf eine Blende 6, die eine der Markierung 3 entsprechende formkomplementäre Ausnehmung 7 besitzt. Die Lichtstrahlen 10 der Markierung 3 treten durch die Ausnehmung 7 und werden im Strahlengang mittels einer Sammellinse 8 auf einen Sensor 9 fokussiert. Dies erfolgt bei korrekter Lage der Markierung 3 zur optischen Einheit 5.
Nimmt die Markierung 3 eine andere Position auf dem Zigarettenstrang 2 ein, so werden die von der Markierung 3 ausgehenden Lichtstrahlen 10 von der Blende 6 ausgeblendet. In diesem Fall läßt die Ausnehmung 7 der Blende 6 auch Strahlen aus der Umgebung der Markierung 3 hindurch, so daß ein kontrastschwaches Bild mittels des Sensors 9 gemessen wird. Bei ordnungsgemäßer Lage der Markierung 3 werden hingegen die von der Umgebung ausgesandten Lichtstrahlen im Strahlengang von der Blende 6 ausgeblendet.
Anstelle der Blende 6 kann auch eine holographische Linse oder ein, vorzugsweise mit einer Maske versehener, Spiegel angeordnet sein. Darüber hinaus kann die optische Einheit 5 durch ein LCD-Display (2, Bezugsziffer 12) oder dgl. gebildet werden. Darüber hinaus kann eine Kontrasterhöhung erreicht werden, wenn die Lichtquellen 4 exakt die Kontur der Markierung 3 beleuchten.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, daß die genannten optischen Einrichtungen zur Erhöhung des Kontrastes im Sensor 9 miteinander kombiniert werden.
Der Sensor 9, der im Strahlengang angeordnet ist, kann aus einem Array von lichtempfindlichen Zellen bestehen, das genaue Positionsangaben über die Markierung 3 liefern kann. Der am flächigen Sensor 9 festgestellte Kontrast ist höher und stark ortsabhängig, da störende Hintergrundinformationen (Lichtstrahlen 11) ausgeblendet sind. Der Kontrast ist erheblich höher, weil bei Deckungsgleichheit von Markierung 3 und Blende 6 das gesamte Bild nur noch von der Farbe der Markierung 3 abhängig ist und die Hintergrundfarbe von der Blende 6 ausgeblendet ist.
In 3 ist der zeitliche Kontrastverlauf bei korrekter Lage der Markierung (Kurvenverlauf b) und bei nicht korrekter Lage der Markierung (Kurvenverlauf a) dargestellt. Bei korrekter Lage und Ausgestaltung der Markierung bezüglich der optischen Einheit 5 ist der Kontrast für kurze Zeit erhöht, da Hintergrundinformationen aus der Umgebung der Markierung 3 ausgeblendet werden. Bei nicht korrekter Lage der Markierung 3 ist, wenn überhaupt, nur eine geringfügige, Kontrasterhöhung zu verzeichnen.

1: optische Vorrichtung
2: Zigarettenstrang
3: Markierung
4: Lichtquelle
5: optische Einheit
6: Blende
7: Ausnehmung
8: Sammellinsen
9: Sensor
10: Lichtstrahlen (Markierung)
11: Lichtstrahlen (Umgebung der Markierung)
12: LCD-Element
F: Förderrichtung

Claims

Verfahren zur Überwachung wenigstens einer Markierung (3) auf einem Artikel (2) der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere einer Zigarette oder einem Umhüllungspapierstreifen, auf ihre Lage und/oder Ausgestaltung, dadurch gekennzeichnet, daß bei vorgegebener Soll-Lage der Markierung (3) bezüglich einer optischen Einheit (5) im Strahlengang die von der Umgebung der Markierung (3) bei Soll-Lage ausgehenden Lichtstrahlen (11) mittels der optischen Einheit (5) wenigstens teilweise gefiltert und/oder ausgeblendet werden und die von der Markierung (3) ausgehenden Lichtstrahlen (10) wenigstens teilweise erfaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (10, 11) mittels eines Sensors (9) erfaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Sensors (9) der Kontrast und/oder das Helligkeitsprofil des Bildes der Markierung (3) und/oder deren Umgebung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere örtliche und/oder zeitliche, Schwankungen des Kontrastes und/oder des Helligkeitsprofiles erfaßt werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrast mit einem vorbestimmten Referenzwert und/oder das Helligkeitsprofil mit einem Referenzprofil verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung (3) und/oder ihre Umgebung mit Licht beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (10) der Markierung (3) fokussiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativbewegung zwischen der Markierung (3) und der optischen Einheit (5) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (11) der Umgebung der Markierung (3) mittels einer Maske (6) und/oder eines Spiegels und/oder einer holographischen Linse und/oder einem LCD-Element ausgeblendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (10) der Markierung (3) mittels eines Zeilen- oder Flächensensors (9) und/oder CCD-Element (12) erfaßt werden.
Optische Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer Markierung (3) auf einem Artikel (2) der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere einer Zigarette oder einem Umhüllungspapierstreifen, auf ihre Lage und/oder Ausgestaltung, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang eine optische Einheit (5) zur wenigstens teilweisen Filterung und/oder Ausblendung der von der Umgebung der Markierung (3) ausgehenden Lichtstrahlen (11) bei Soll-Lage der Markierung und ein Erfassungsmittel (9) zur wenigstens teilweisen Erfassung für die von der Markierung (3) ausgehenden Lichtstrahlen (10) bei Soll-Lage vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lichtquelle (4) für die Beleuchtung der Markierung (3) und/oder der Umgebung der Markierung (3) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang wenigstens eine Sammellinse (8] vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (5) als Maske (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (6) form- und/oder funktionskomplementär zur Markierung (3) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (5) als holographische Linse und/oder Spiegel und/oder LCD-Element ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassungsmittel (9) als Sensor (9) und/oder CCD-Element ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (9) als Zeilen- oder Flächensensor (9) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitungseinrichtung für die Sensorsignale vorgesehen ist.
Maschine der tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere Zigarettenherstellungsmaschine, mit einer optischen Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 19.