DE2800083A1 - Optische inspektion - Google Patents

Description

Dn.-lng. Reiman König · Dipl.-lng. Klaus Bengen Cecilianallee 76 4 Düsseldorf 3D Telefon 452OD8 Patentanwälte

30. Dezember 1977 31 969 K

Gallaher Limited, 138 York Street, Belfast, Nord-Irland

"Optische Inspektion"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Inspektion, insbesondere für Zigarettenstränge, mit verschiedenen, am Umfang des Inspektionsgutes verteilt angeordneten Glasfaserlichtleitern und einer Anzahl jeweils einer Lichtleitergruppe zugeordneten fotoelektrischen Wandlern, wobei die Glasfaserlichtleiter das von dem Inspektionsgut reflektierte Licht den fotoelektrischen Wandlern zuleiten und diese das zugeleitete Licht in elektrische Signale umwandeln (nach Patentanmeldung P 23 32 813.4).

Im Gegensatz zur komplizierten Arbeitsweise bekannter Inspektionsverfahren mit ß-Strahlrohren, Speichern, programmierten Adressiervorrichtungen und zyklischen Schaltvorrichtungen, arbeitet das Verfahren nach der Patentanmeldung P 23 32 813.4 mit einfachen optischen Glasfaserlichtleitern und fotoelektrischen Wandlern, die das von dem durchlaufenden Inspektionsgut reflektierte und durch die Glasfaserlichtleiter weitergeleitete Licht zuverlässig und genau in elektrische Impulse umwandeln, aus denen sich im Vergleich mit einer Sollspannung in kürzester Zeit ein Fehler des durchlaufenden Inspektionsgutes ermitteln läßt.

Bei dem Vergleich der elektrischen Impulse mit der Sollspannung kann es durch überlagerung der Impulse zu Schwierigkeiten bei der Fehleranzeige kommen. Es besteht die Gefahr,

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daß an Fehlerstellen kein Fehler oder an einem ordnungsgemäßen Inspektionsgut Fehlerstellen angezeigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Fehleranzeige zu verbessern. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Einzelvergleich der von jedem fotoelektrischen Wandler erzeugten Impulse mit einer der ordnungsgemäßen Inspektionsgutbeschaffenheit entsprechenden Bezugsspannung gelöst.

Dabei kann mit einer Wechselspannungskopplung in den einzelnen, zu jedem fotoelektrischen Wandler gehörenden Kanälen, gearbeitet werden. Daraus und aus der Tatsache, daß auch bei einer ordnungsgemäßen Beschaffenheit des Inspektionsgutes, also auch ohne Fehler des Inspektiongutes, Veränderungen des reflektierten Lichtes unvermeidbar sind, resultieren in jedem Kanal elektrische Signale mit einem sich auch ohne Fehler des Inspektionsgutes einstellenden bestimmten oder schwankenden Rauschpegel. Reflexionsänderungen ergeben sich beim Inspizieren von Zigarettenstangen zum Beispiel durch die Papierwicklung, durch Abweichungen in der durch das Papier durchscheinenden Tabakfarbe und geringen, aus Unregelmäßigkeiten der Inspektionsgutoberfläche resultierenden Abstandsänderungen zwischen der Papierwicklung und den Enden des zweiten Satzes optischer Glasfaserlichtleiter.

Fehler wie Löcher, Risse, Tränen, offene Nähte und Schmutzflecken verursachen eine plötzliche Schwankung des reflektierten Lichtes. Die Schwankung erscheint als ein positiver oder negativer, dem normalen Rauschpegel überlagerter Impuls.

Die Aufteilung des zweiten Satzes optischer, jeweils zu einem gesonderten Kanal führender Lichtleiter gewährleistet, daß nur ein Teil der ümfangsfläche des Inspektionsgutes

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durch jeden zu einem Kanal gehörenden fotoelektrischen Wandler beobachtet wird. Das heißt, jeder fotoelektrische Wandler nimmt nur das von einem bestimmten Oberflächenbereich reflektierte Licht auf. Dadurch entsteht in jedem Kanal ein bestimmter Rauschpegel. Der Rauschpegel entspricht den zulässigen Reflexionsschwankungen in einem kleinen Umfangsbereich. Der Umfangsbereich bildet auf dem durch den Inspektionskopf passierenden Inspektionsgut einen dünnen Längsstreifen.

Die Aufteilung des Inspektionsgutumfanges in kleine Umfangsbereiche, das heißt schmale Längsstreifen, und die Zuordnung von jeweils einem fotoelektrischen Wandler zu einem Längsstreifen bzw. zu jeweils zwei einander diametral gegenüberliegenden Längsstreifen beschränkt den Rauschpegel in dem zugehörenden Kanal auf die Reflexionsschwankungen dieses einen Längsstreifens bzw. dieser beiden einander diametral gegenüberliegenden Längsstreifen am Inspektionsgutumfang. Der Rauschpegel in jedem Kanal wird also nicht durch Reflexionsschwankungen der anderen Flächenstreifen am Inspektionsgutumfang beeinflußt. Dadurch wird der aus einer Fehlerstelle am Inspektionsgut resultierende Impuls im Verhältnis zum Rauschpegel größer. Das ist in jedem Kanal der Fall und wird auch in der Vergleichsschaltung wirksam. Das aus dem Rauschpegel und einem etwaigen Fehlerimpuls bestehende Signal jedes Kanals wird mit einer Bezugs- oder Sollgröße in einer Vergleichsschaltung verglichen.

Es kann jedem Kanal eine gesonderte Vergleichsschaltung zugeordnet sein, vorzugsweise besitzen jedoch alle Kanäle eine gemeinsame Vergleichsschaltung. Im Falle einer gemeinsamen Vergleichsschaltung ist dieser ein das jeweils größte Signal in einem Kanal auswählender Schaltkreis vorgeordnet. Der auswählende Schaltkreis besteht zum Beispiel aus jeweils einer oder mehreren Dioden für jeden Kanal und überträgt jeweils aus dem Kanal, in dem das größte positive und/oder negative elektrische Signal besteht, dessen Signal auf die gemeinsame Vergleichsschaltung.

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Das Aufrechterhalten und Optimieren der Empfindlichkeit und Unterscheidungskraft der Vorrichtung hinsichtlich bestimmter Änderungen des Rauschpegels bereitet verschiedentlich Schwierigkeiten. Die Änderungen können aus dem Inspektionsgut selbst, aus einem Schwanken oder einer Verminderung der Empfängerfähigkeit, das heißt der Empfindlichkeit, eines Vorrichtungsteiles resultieren. Letzteres kann durch Alterung und immer wiederkehrend zum Beispiel durch Staub entstehen, der sich am Inspektionskopf ablagert. Ferner ist die unterschiedliche Empfindlichkeit verschiedener Kanalteile zu berücksichtigen. All diese Faktoren beeinflussen die Amplitude des Rauschpegels in jedem Kanal. Das Ergebnis kann eine falsche Fehleranzeige sein. Die falsche Fehleranzeige entsteht zum Beispiel, wenn ein Fehlerimpuls nicht ausreichend vom Rauschpegel in dem zugehörenden Kanal abgegrenzt ist und das Rauschsignal mit einem Fehlerimpuls verwechselt wird, das heißt die Vergleichsschaltung ist auf den Rauschpegel in jedem einzelnen Kanal abgestimmt und erzeugt ein Fehlersignal, falls der Rauschpegel in irgendeinem Kanal ein bestimmtes, zulässiges Maß überschreitet.

Das wird - ausgehend von dem fotoelektrischen Wandler für das von dem Inspektionsgut reflektierte Licht und einem dem Wandler nachgeschalteten Verstärker - durch einen elektrisch gesteuerten Verstärker, dessen Steuerspannung von dem durchschnittlich in dem zugehörenden Kanal verstärkten elektrischen Impuls abgeleitet ist, verbessert. Damit läßt sich der durchschnittliche Pegel des verstärkten Rauschsignals im wesentlichen konstant halten. Vorteilhafterweise geschieht das durch Ableiten der Steuerspannung vom Rauschpegel selbst und ohne fortlaufendes Prüfen und Einstellen der Anlage. Das verbessert die Fehleranzeige, denn das Fehlersignal kann auf einen Maximalbetrag verstärkt werden, ohne daß gleichzeitig der Rauschpegel durch die Verstärkung einen Betrag erreicht, der zu einer ungewollten Fehleranzeige führt.

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Ein weiterer Vorteil ist die mit dem Einstellen des Rauschpegels verbundene Möglichkeit zur Angleichung aller Rauschpegel in den verschiedenen Kanälen. Das gilt insbesondere für den Fall einer gemeinsamen Komparator schaltung für alle Kanäle mit vorgeschaltetem, das jeweils größte Signal auswählenden Schaltkreis.

Die zur Signalrückführung zum Verstärker gehörende Zeitkonstante, das ist die Zeit, in der in wiederkehrender Folge eine der Steuerung des Verstärkers dienende Signalrückführung erfolgt, beträgt einige Sekunden, zum Beispiel 10 Sekunden. Dabei wird jede nachteilige Veränderung des Verstärkungsfaktors durch den Fehlerimpuls verhindert.

Ferner werden beabsichtigte Ungleichmäßigkeiten des Inspektionsgutes und daraus resultierende Änderungen der Lichtreflexion automatisch ausgeglichen. Beabsichtigte Unregelmäßigkeiten sind zum Beispiel Aufdrucke eines Zigarettenstranges. In einem solchen Fall treten in regelmäßigen Abständen Reflexionsänderungen ein. Die Intervalle zwischen den einzelnen Reflexionsänderungen werden durch die jeweilige Zigarettenlänge bestimmt. Die mit den Zigarettenaufdrucken und anderen gewollten Abweichungen verbundene Gefahr einer unerwünschten Fehleranzeige wird durch eine einstellbare Komparatorschaltung und deren Verstellen in gleichen Intervallen verhindert. Das geschieht durch Vergrößern der Sollgröße, mit der in der Komparatorschaltung das jeweils in einem Kanal ermittelte Signal verglichen wird.

Die Sollgröße der Komparatorschaltung wird durch Radar oder einen anderen Tastimpuls gesteuert. Dazu dient eine entsprechende Radar- bzw. Tastvorrichtung, die in Wirkverbindung mit dem Sollwertgeber der Komparatorschaltung steht.

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Falls die bedruckten Stellen des Inspektionsgutes oder andere zu Reflexionsänderungen führende, wiederkehrende, zulässige Unregelmäßigkeiten nicht den ganzen Umfang, sondern nur einen Umfangsteil des Inspektionsgutes bedecken, können wahlweise zwei oder mehr Komparator schaltungen benutzt werden. Von den beiden Komparatorschaltungen besitzt die eine eine gleichbleibende und die andere eine veränderliche, gesteuerte Sollgröße. Während die Komparatorschaltung mit veränderlicher, gesteuerter Sollgröße den Lichtleitern und fotoelektrischen Wandlern zugeordnet ist, die diejenigen Umfangsflachen mit zulässigen Reflexionsänderungen überwachen, wird die übrige Umfangsfläche von der Komparatorschaltung mit gleichbleibender Sollgröße überwacht.

Beide Komparatorschaltungen können jeweils einem oder mehreren Kanälen zugeordnet sein.

Mit Hilfe einer Logikschaltung läßt sich jedes durch die Komparatorschaltung ermittelte Fehlersignal speichern und anschließend zum Steuern einer Auswerfmechanik für den fehlerhaften Teil des Inspektionsgutes benutzen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer optischen Inspektionsvorrichtung und deren Verwendung an einer Maschine zum kontinuierlichen Herstellen eines Zigarettenstranges näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Zigarettenherstellungsmaschine in Seitenansicht,

Fig. 2 eine perspektivische und explodierte Darstellung des zur optischen Inspektionsvorrichtung gehörenden, ringförmigen Inspektionskopfes,

ein Schaltbild der optischen Inspektionsvorrichtung,

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- sr - /in -

Fig. 4 ein Signal- und Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise und Funktion der Schaltung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine y-Übergangsfunktion, die in Beziehung zur optischen Inspektionsvorrichtung steht, und

Fig. 6 einen axialen Querschnitt durch einen den kreisförmigen Inspektionskopf passierenden Strang.

Fig. 1 zeigt auf schematische Weise eine übliche Zigarettenmaschine zur Herstellung eines kontinuierlichen Zigarettenstranges. Zu dieser Zigarettenherstellungsmaschine gehört eine Garnitur 7, durch die ein Garniturband 8 das Zigarettenpapier führt und um den Tabak wickelt, woraufhin dann der fertige Tabakstrang oder Zigarettenstrang eine über ihm angeordnete Heizvorrichtung 9 passiert, durch eine nukleare Gewichts- und Dichtenüberwachungsanlage 10 geführt wird und schließlich ein Trennmesser passiert, das den kontinuierlichen Tabakstrang in die einzelnen Zigarettenlängen schneidet. Die Teile des Zigarettenstranges, die den entsprechenden Zigarettenlängen entsprechen und von der nuklearen Überwachungsanlage als fehlerhaft erkannt worden sind, werden zurückgewiesen und nach dem Abschneiden vom Zigarettenstrang sofort durch einen auf die fehlerhafte Zigarette gerichteten Luftstrom aus dem Fertigungsprozeß ausgeschieden. Eine zur Überwachungsanlage 10 gehörende Speicherschaltung gewährleistet, daß der zum Ausscheiden der fehlerhaften Zigarette aus dem Produktionsprozeß erforderliche Luftstrom nur dann auf die fehlerhafte Zigarette gerichtet wird, wenn diese vom Trennmesser 11 abgeschnitten worden ist.

Nach Fig. 1 ist die mit der allgemeinen Bezugsziffer gekennzeichnete erfindungsgemäße optische Inspektions-

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vorrichtung unmittelbar vor der nuklearen Überwachungsanlage 10 angeordnet und montiert. Jeder von der optischen Inspektionsvorrichtung 13 in einem Teil des Stranges festgestellte Fehler wird als Fehlersignal auf die zur nuklearen Überwachungsanlage 10 gehörende Speicherschaltung geschaltet, so daß auch in diesem Falle nach dem Abschneiden die fehlerhafte Zigarette aus dem Fertigungsprozeß entfernt wird, wobei die erforderliche Synchronisation über die hier weiter unten noch zu beschreibende Schaltung nach Fig. 3 erfolgt.

Gemäß Fig. 2 gehört konstruktionsmäßig ein ringförmiger Inspektionskopf 14 zur optischen Inspektionsvorrichtung Dieser Inspektionskopf 14 ist als ringförmiger Messingblock ausgeführt, der auf einer Seite mit zwanzig Stegen 15 bestückt ist, die sich radial erstrecken. In jedem Schlitz 16 zwischen einander benachbarten Stegen sind jeweils die beiden Schichten der Blöcke 17 und 18 eingepaßt, wobei die Enden 19 der optischen Glasfaserlichtleitergruppen, die jeweils die Lichtleiter 20 und bilden, in die Blöcke 17 und 18 eingebettet sind. In den Blöcken 17 und 18 verteilen sich die Enden 19 über den ganzen Rechteckquerschnitt.Epoxydharz umschließt die Enden 19 fest. Die äußersten Spitzen der Enden 19 und damit aber auch die Stirnflächen der Blöcke 17 und 18 sind zur inneren Umfangswandung des Inspektionskopfes 14 bündig angeordnet, wobei die Blöcke 17 eine Ringgruppe bilden, die Blöcke 18 aber eine zweite und zur ersten axial versetzte Ringgruppe.

Gemäß Fig. 3 wird den anderen Enden der Lichtleiter 20 von einer Lampe 22 ausgehendes Licht zugeführt. Dieses Licht wird über die Lichtleiter 20 radial gegen die Oberfläche eines Zigarettenstranges geleitet, der sich in Axialrichtung durch den Inspektionskopf bewegt. Die Lichtleiter 21 nehmen das von der Oberfläche des Zigarettenstranges reflektierte Licht auf und leiten es weiter.

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Nach Fig. 3 vereinigen sich jeweils die beiden Lichtleiter 21, die an einander diametral gegenüberliegenden Stellen aus dem Inspektionskopf herausgeführt sind, zu einem gemeinsamen Glasfaserlichtleiter. Das von diesen Lichtleitern mitgeführte Licht gelangt von dem Ende des kombinierten Lichtleiters in einen Fototransistor 23, der das einfallende Lichtsignal in ein entsprechendes elektrisches Signal umsetzt.

Der Wechselspannungskopplungskondensator 24 beseitigt die Gleichstromkomponente des von dem Fototransistor 23 erzeugten elektrischen Signals. Das kann beispielsweise zur Vermeidung der sich aus Abweichungen im Dunkelstrom des Fototransistors 23, aus einer Alterung der Lampe, unterschiedlichen Qualitäten der Zigarettenpapiere oder aus anderen Verschiebungen ergebenden Schwierigkeiten beitragen. Über den Wechselspannungskopplungskondensator 24 gelangt der von jedem Fototransistor 23 erzeugte Impuls jeweils in einen besonderen einstellbaren Verstärker 26. Am Verstärkereingang liegt eine Wechselspannung an, die in dem zum Emitterkreis des Fototransistors 23 gehörenden Belastungswiderstand 25 aufgebaut wird.

Die Lampe 22 liegt normalerweise über einen Kontakt 27 an einer Gleichspannung von 5 Volt. Für Testvorgänge muß jedoch ein zweipoliger Schalter 28 umgeschaltet werden. Dadurch wird die Lampe 22 über einen Transformator 29 mit Wechselstrom gespeist. Dies ist notwendig, weil sonst bei einem den Inspektionskopf 14 passierenden fehlerlosen Strang der Wechselstromkopplungskondensator 24 kein Signal weiterleiten würde.

In Fig. 3 sind nur zwei Kanäle dargestellt. Zu erkennen ist aber, daß insgesamt zehn Kanäle vorhanden sind, denen jeweils ein eigener Fototransistor 23 und ein eigener Verstärker zugeordnet sind.

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Ausgangsseitig sind alle Verstärker 26 an eine gemeinsame Komparatorschaltung 30 angeschlossen. Zur Komparatorschaltung 30 gehören ein Komparator C und ein Komparator C . Die von dem Verstärker 26 verstärkten elektrischen Impulse gelangen über einen Selektionskreis für den jeweils größten Impuls in die Komparatorschaltung 30. Zu dem Selektionskreis gehören Dioden D und D . Jeweils einem Verstärker 26 sind zwei prallel geschaltete Dioden D ' und D~ nachgeschaltet. Alle Dioden D sind über eine Netzleitung NL miteinander und mit dem Komparator C verbunden. Die Netzleitung NL ist sozusagen eine negative Speiseleitung und besitzt einen Widerstand R1. Wie die Dioden D sind auch die Dioden D~ über eine Netzleitung PL miteinander und mit dem zugehörenden Komparator C verbunden. Die Netzleitung PL ist positive Speiseleitung und weist einen Widerstand R2 auf. Die Dioden D und D lassen nur Spannungsimpulse in der angezeigten Richtung, also nur negative bzw. positive Spannungsimpulse, durch. Ein von dem Verstärker 26 verstärkter und durch die Diode
langt in die Netzleitung NL.

stärkter und durch die Diode D durchgehender Strom geWenn gleichzeitig an mehreren Verstärkerausgängen der miteinander parallel geschalteten Verstärker 26 ein elektrischer Impuls wirksam wird, leitet allein derjenige Verstärker 26 Strom in die Netzleitung NL, dessen positives Potential jeweils das größte ist. Das Potential am Eingang des Komparators C folgt dem Potential des Verstärkers mit dem größten positiven Ausgang. Dabei tritt eine geringe Spannungsdifferenz auf, die aus dem Spannungsabfall in Durchlaßrichtung der zugehörenden Diode D resultiert. Alle anderen Dioden D mit geringerem Diodenausgang leiten ihren Impuls in diesem Betriebszustand nicht weiter, weil ihnen eine Gegenspannung entgegensteht.

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Der Komparator C vergleicht den übermittelten elektrischen Impuls, also den jeweils größten erzeugten elektrischen Impuls, mit einer Sollspannung. Die Sollspannung entspricht der zulässigen Reflexion von einem ordnungsgemäßen, fehlerfreien Zigarettenstrang.

Wenn der Impuls infolge seiner Größe die durch eine
Spannungsquelle 110 erzeugte Sollspannung übersteigt, entsteht am Ausgang des Komparators C ein Fehlerimpuls mit bestimmter Amplitude. Die zu jedem Verstärker 26 gehörende Diode D leitet negativ durchgehende Impulse in die die Verstärker 26 mit dem Komparator C verbindende Netzleitung PL. Der Komparator C weist wie der Komparator C
einen gemeinsamen Eingang für alle durch die Dioden D
durchgehenden Impulse auf. Die Wirkung und Arbeitsweise der Diode D und des Komparators C ist die gleiche wie die der Diode D und des Komparator,'
daß alle Vorzeichen umgekehrt sind.

die der Diode D und des Komparators C mit der Ausnahme,

Alle von den Komparatoren C und C erzeugten positiven Fehlerimpulse mit bestimmter Spannung wirken zusammen,
so daß in einer Orderschaltung bzw. in einer als OR-Gatter-G arbeitenden Logikschaltung ein Fehlersignal entsteht.

Der Verstärker 26 eines jeden Kanals ist mit einer automatischen Verstärkungskontrolle bzw. einer von dem Rauschpegel in dem Kanal abhängigen Steuerung versehen. Diese Steuerung schließt einen Feldeffekttransistor 101 ein, der durch einen Nebenschlußeffekt eine Steuerung des Verstärkers 26 bewirkt. Der Feldeffekttransistor 101 wird seinerseits mit Hilfe der Gatterquellenspannung geregelt. Die Gatterquellenspannung bestimmt den differenziellen Widerstand des Feldeffekttransistorabflusses. Ein Verstärker 102
erzeugt die notwendige Steuerspannung. Eingang des Verstärkers 102 ist das gleichgerichtete und geglättete Ausgangssignal des Verstärkers 26.

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Ferner besitzt der Verstärker 102 einen weiteren Eingang, an dem eine verstellbare Gleichspannung anliegt. Die verstellbare Gleichspannung wird von einem Potentiometer 103 bestimmt. Ein Netzwerk 104, 105, 106 und 107 erzeugt eine Siebspannung, die annähernd proportional dem Spitze-Spitze Rauschsignal am Ausgang des Verstärkers 26 ist.

Der Verstärker 102 besitzt durch Einstellung des Potentiometers 103 einen Verstärkungsfaktor von etwa 30. Er speist die Gatterschaltung des Feldeffekttransistors 102 (FET) durch ein glättendes Netzwerk 108 und 109. Der Abflußwiderstand des Feldeffekttransistors 101 kann in einem Bereich von 500 Ohm bis 10 K/Ohm verändert werden. Das führt zu einer Spannungsänderung von etwa 0,3 Volt der Gatterquellenspannung. Das Vorzeichen der Rückspeisung durch den Verstärker 102 ist so, daß ein Anwachsen des durchschnittlichen Rauschausganges des Kanals eine Verringerung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 26 bewirkt. Das führt zu einer Selbstregelung des Verstärkungsfaktors im System. Durch diese Regelung bleibt die Amplitude des durchschnittlichen Ausgangsrauschens annähernd konstant bei etwa 4,5 Volt von Spitze zu Spitze. Die Amplitude wird durch Einstellen des Potentiometers 103 vorbestimmt. Der Regelungsbereich erstreckt sich über eine Eingangsamplitude von etwa 50 mVolt bis 1 Volt von Spitze zu Spitze.

Die zu den Komparatoren C und C geleiteten Impulse werden mit von den Spannungsquellen 110 und 111 erzeugten Sollspannungen verglichen. Die Sollspannung der Spannungsquellen 110 und 111 läßt sich mit Hilfe einer Gatterschaltung verändern. Das dient zur Reduzierung der Empfindlichkeit der Komparatoren und erfolgt synchron mit zulässigen Änderungen der Reflexion des den Inspektionskopf 14 passierenden Zigarettenstranges.

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Falls nur ein Umfangsteil des Zigarettenstranges gewollte Unregelmäßigkeiten aufweist und das auftreffende Licht unregelmäßig reflektiert, sind allein diejenigen impulsleitenden Kanäle, in denen sich aus diesen Unregelmäßigkeiten Abweichungen ergeben, mit den mit einstellbaren Sollspannungsquellen versehenen Komparatoren verbunden. Die anderen impulsleitenden, zu dem verbleibenden Umfang des Zigarettenstranges gehörenden Kanäle können dazu parallel durch einen besonderen Selektionskreis für den größten Impuls mit einem besonderen Komparatorpaar mit unveränderlichen Sollspannungsquellen verbunden sein.

Fig. 5 zeigt die y-Hohlleiter-Charakteristik des reflektierten Lichtes im Inspektionskopf, das von den Lichtleitern 21 aufgenommen wird. Auf der Achse A ist das aufgenommene reflektierte Licht, auf der Achse B der Abstand d der Strangoberfläche zur inneren Umfangsflache des ringförmigen Inspektionskopfes aufgetragen. Die in diesem Diagramm markierten Teile geben die Abweichungen Δ d in diesem Abstand aufgrund von Seitenabweichungen des Stranges im Hinblick auf den Inspektionskopf wieder. Diese Werte sind auch Fig. 6 zu entnehmen, die einen Zigarettenstrang 31 wiedergibt, der durch den Inspektionskopf 14 geführt wird. Auf einer Seite ist eine Position mit dem Abstand d1 zu erkennen, auf der anderen Seite eine Position mit dem Abstand d2. Liegt nun der Abstand d im wesentlichen in dem gerade nach unten geführten Steigungsteil der mit Fig. 5 dargestellten Kennlinie, dann wird die Summe des von den einander diametral gegenüberliegenden Lichtleitern 21 aufgenommenen Lichts im wesentlichen gleich einem konstanten Wert sein, und dies ganz gleich, ob der Abstand d1 und der Abstand d2 jeweils gleich sind. Das ist unabhängig vom Durchmesser des Zigarettenstranges.

Vom Fototransistor 23 wird ein positives oder negatives und im wesentlichen der Differenz aus dem von den beiden entsprechenden Lichtleitern aufgenommenes und dem SoIl-

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wertsignal proportionales elektrisches Signal erzeugt. Diese positiven oder negativen elektrischen Signale werden nach Verstärkung auf die Komparatorschaltung 30 geschaltet, wobei die positiven Impulse in den Komparator C gelangen, die negativen Impulse hingegen in den Komparator C . Ist der absolute Wert des Signals (das heißt der Wert ohne Berücksichtigung der Polarität) größer als ein für die zulässige Toleranz im Reflexionsverhalten des Stranges stehender zulässiger Vorgabewert, dann ist ein fehlerhafter Strangteil festgestellt worden, was wiederum dazu führt, daß an den Ausgangsselten der Komparatoren positive Fehlerimpulse mit fester Amplitude erzeugt werden und anstehen, die zur Erzeugung von Fehlerimpulsen durch eine als Oder-Schaltung oder als OR-Gatter G arbeitende Logikschaltung zusammengefaßt werden.

Das Aufkommen eines Fehlersignals am Gatter G führt zu einem Umschalten einer ersten bistabilen Flip-Flop-Schaltung B1. Das Fehlersignal wird dann in eine zweite bistabile Flip-Flop-Schaltung B2 übertragen, wenn dieser Schaltung über einen monostabilen Multivibrator M1 ein erster Zeitimpuls aufgeschaltet worden ist. Dieser

Zeitimpuls schaltet über einen zweiten monostabilen Multivibrator M 2 die erste bistabile Flip-Flop-Schaltung B1 sofort in die Ausgangslage zurück. Nach dem Aufschalten des nächsten Zeitimpulses P1 über einen dritten monostabilen Multivibrator M3 gelangt schließlich das Fehlersignal aus der bistabilen Flip-Flop-Schaltung B2 in die dritte bistabile Flip-Flop-Schaltung B3.

Unmittelbar darauf wird durch den Zeitimpuls P2 über einen vierten monostabilen Multivibrator M 4 die bistabile Flip-Flop-Schaltung B2 in die Ausgangslage zurückgeschaltet.

Der durch die Zeitimpulse P1 und P2 gesteuerte und geregelte Funktionsablauf ist in Fig. 4 dargestellt. Über den mit

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Fig. 4 wiedergegebenen Impulsfolgen ist skizzenhaft der Zigarettenstrang 31 mit seinen aufeinanderfolgenden Strangteilen, die den Zigaretten L1, L2, L3 und L4 entsprechen, dargestellt. Dieser Zigarettenstrang 31 bewegt sich von links nach rechts nacheinander durch die optische Inspektionsvorrichtung 13 und durch die nukleare Überwachungsanlage 10. Der untere Teil von Fig. 4 zeigt die während einer gemeinsamen Zeiteinheit gleichzeitig ablaufenden verschiedenen Impulsfolgen.

Die Trennung zwischen den Meßpunkten der beiden Überwachungsanlagen 13 und 10 ist mit y gekennzeichnet, während es sich bei dem Abstand χ um den Abstand handelt, um den y größer ist als eine Zigarettenlänge. Die Periode der beiden Zeitimpulse P1 und P2 entspricht der Zeit, die eine Zigarettenlänge zum Passieren eines festgelegten Punktes benötigt. Die voreilende Kante eines jeden Impulses P2 entspricht dem Zeitpunkt, in dem der Schnittpunkt zwischen zwei einander benachbarten Strangteile des kontinuierlichen Zigarettenstranges den Meßpunkt der nuklearen Meß- und Überwachungsanlage 10 passiert, während die voreilende Kante eines jeden Impulses P1 gegenüber dem Impuls P2 um eine der Distanz y entsprechende Zeiteinheit versetzt ist.

Fig. 4 gilt für den Fall, daß im Hinblick auf die Länge L1 des Zigarettenstranges von der optischen Inspektionsvorrichtung 13 ein Fehler festgestellt und ein Fehlersignal F erzeugt wird. Das Fehlersignal F veranlaßt sofort eine Umschaltung der bistabilen Flip-Flop-Schaltung B1. Mit dem nun folgenden Impuls P1 wird das Fehlersignal in die bistabile Flip-Flop-Schaltung B2 übertragen, während mit dem sodann aufkommenden Impuls P2 eine übertragung des Fehlersignals in die bistabile Flip-Flop-Schaltung B3 erfolgt. Zu erkennen ist, daß der Auslöseimpuls, der vom monostabilen Multivibrator M3 erzeugt wird, dem Zeitpuls P2 entspricht. Diesem folgt sofort der von dem monosta-

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Claims (15)

Gallaher Limited, 138 York Street, Belfast, Nord-Irland Patentanspruch:

1.^; Optisches Inspektionsverfahren, insbesondere für ■-'' Zigarettenstränge, mit verschiedenen, am Umfang des Inspektionsgutes verteilt angeordneten Glasfaserlichtleitern und einer Anzahl jeweils einer Lichtleitergruppe zugeordneten fotoelektrischen Wandlern, wobei die Glasfaserlichtleiter das von dem Inspektionsgut reflektierte Licht den fotoelektrischen Wandlern zuleiten und diese das zugeleitete Licht in elektrische Signale umwandeln (nach Patentanmeldung P 23 32 813.4), gekennzeichnet durch einen Einzelvergleich der von jedem fotoelektrischen Wandler (23) erzeugten Impulse mit einer der ordnungsgemäßen Inspektionsgutbeschaffenheit entsprechenden Bezugsspannung.

2. Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wechselspannungskopplung der erzeugten Impulse vor dem Einzelvergleich.

3. Inspektionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Auswahl des jeweils größten erzeugten Impulses aller fotoelektrischen Wandler (23) für den Einzelvergleich.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das an zwei diametral gegenüberliegenden Umfangstellen reflektierte und von den Glasfaserlichtleitern (21) aufgenommene Licht vor der Umwandlung in elektrische Impulse zusammengefaßt wird oder die Ausgänge der zu diesen Lichtleitern gehörenden Wandler (23) zusammengefaßt werden.

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INSPECTED

5. Vorrichtung zur Durchführung d-.-s Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen das Inspektionsgut umgebenden Inspektionskopf (13) mit einem bis zur inneren Umfangsflache des Inspektionskopfes (13) geführten und das von dem Inspektionsgut reflektierte Licht aufnehmenden Satz optischer Glasfaserlichtleiter (21) und einer Anzahl an verschiedene Gruppen der Glasfaserlichtleiter (21) angeschlossenen fotoelektrischen Wandlern (23) mit einer nachgeschalteten Komparatorschaltung (C ,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem fotoelektrischen Wandler (23) ein Wechselspannungskopplungskondensator (24) und diesem ein Verstärker (26) nachgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen elektrisch gesteuerten Verstärker (26) , dessen Steuerspannung von dem durchschnittlich in dem zugehörenden Kanal verstärkten elektrischen Impuls abgeleitet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis für den Verstärker (26) ein Potentiometer (103) einen Verstärker (102) und einen Feldeffektivtransistor (101) aufweist und der Verstärker (102) zwei Eingangsleitungen besitzt, von denen die eine an die von dem Verstärker (26) zur Komparatorschaltung (C und C ) führende Leitung und die andere an das Potentiometer (103) angeschlossen ist und der Feldeffekttransistor (101) dem Verstärker (102) nachgeordnet und im Nebenschluß zum Verstärker (26) angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennz eichnet, daß die Zeitkonstante der Signalableitung zum Verstärker (26) in jedem Kanal mehrere Sekunden beträgt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeic hn e t, daß die zu jedem Fototransistor (23) gehörenden Kanäle durch einen Selektionskreis für den größten elektrischen Impuls an eine gemeinsame Komparatorschaltung (C , C ) angeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch der gemeinsamen Komparator schaltung (C , C ) vorgeschaltete Dioden in jeder zu den fotoelektrischen Wandlern (23) gehörenden Leitung.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (110, 111) der Komparatorschaltung (C und C ) verstellbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen intervallgesteuerten und/ oder radar- oder tastgesteuerten Sollwertgeber (110, 111) .

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (21) in mindestens vier winklig zueinander versetzt angeordneten Gruppen unterteilt sind und zwei einander diametral gegenüberliegender Gruppen der Lichtleiter (21) entweder vor dem Einfallen des Lichtes in einen gemeinsamen fotoelektrischen Wandler (23) oder die Ausgänge der beiden entsprechenden fotoelektrischen Wandler (23) zusammengefaßt sind.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet/ daß die Komparatorschaltung (C und C ) mit einer Fehleranzeigevorrichtung und/oder Fehlerspeichervorrichtung und/oder einer Auswurfmechanik für fehlerhaftes Inspektionsgut gekoppelt ist.

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