DE4424045A1

DE4424045A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Zigaretten

Info

Publication number: DE4424045A1
Application number: DE19944424045
Authority: DE
Inventors: Heinz Focke; Joerg Dipl Ing Dipl Phy Krantz
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Ziga retten hinsichtlich korrekter Ausbildung von Endbereichen derselben, insbesondere hinsichtlich korrekter Füllung mit Tabak, wobei Licht auf die Zigarette gerichtet und die Reflexion bzw. Absorption des Lichts von optoelektronischen Sensoren aufgenommen und nach Maßgabe der Reflexion bzw. Absorption ein Signal erzeugt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Prüfung von Zigaretten auf ihre korrekte Ausbildung, nämlich insbesondere hinsichtlich ausreichender Tabakfül lung an den Zigarettenenden und/oder des Vorhandenseins eines Filters am Zigarettenende, ist eine wichtige Kon trolle für Zigaretten-Verpackungsmaschinen. Zunehmend wird eine gegebenenfalls zusätzliche Überprüfung der Zigaretten bereits im Bereich eines Zigaretten-Magazins vorgenommen. Dieses besteht üblicherweise aus einer Mehrzahl von auf rechten Schächten, in denen jeweils Reihen aus übereinan derliegenden Zigaretten von oben nach unten befördert werden. Am unteren Auslaufende der Schächte wird jeweils eine dem Inhalt einer Zigarettenpackung entsprechende Ziga retten-Gruppe ausgestoßen. Die im Bereich des Zigaretten- Magazins identifizierten Fehlzigaretten werden mechanisch oder mittels Druckluft im Bereich des Zigaretten-Magazins ausgesondert.

Bei einer bekannten Vorrichtung, nämlich einem Zigaretten- Magazin (EP 307 661), ist innerhalb desselben eine Prüfzone gebildet. In deren Bereich wird eine Gruppe von Zigaretten in einer gemeinsamen Prüfebene ausgerichtet. In diesem Bereich sind Prüforgane angeordnet, die Licht auf die Ziga retten richten. Optoelektronische Empfänger nehmen reflek tiertes Licht auf und erzeugen bei unzulänglich ausgebilde ten Zigaretten ein Fehlersignal. Fehlzigaretten werden durch Blasluft aus dem Zigaretten-Magazin ausgeworfen.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung der Prü fung von Zigaretten, insbesondere im Bereich eines Zigaret ten-Magazins. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen für eine genauere Prüfung der Zigaretten vorzu schlagen, derart, daß Fremdeinflüsse, die das Prüfergebnis beeinträchtigen können, verringert sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfah ren dadurch gekennzeichnet, daß als Prüflicht Infrarotlicht in einem Wellenbereich von etwa 800 nm bis 1200 nm, insbe sondere von etwa 900 nm verwendet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind demnach Sender und Empfänger auf das Aussenden und Empfangen von Infrarot licht eingerichtet.

Der Erfindung liebt die Erkenntnis zugrunde, daß Zigaret tenpapier für infrarote Strahlung einen hohen Trans missionsgrad aufweist. Demgegenüber hat Tabak für derartige Strahlung einen hohen Absorptionsgrad. Dies hat zur Folge, daß das Zigarettenpapier einen verminderten Einfluß auf die Meßergebnisse hat. Hingegen sind Abweichungen bei der Tabakfüllung durch den hohen Absorptionsgrad genauer erkennbar.

Die Sender für das Infrarotlicht, insbesondere Infrarot- LEDs, sind vorzugsweise queraxial zur Zigarette angeordnet, insbesondere in Schachtwänden des Zigaretten-Magazins. Als Empfänger sind Halbleitersensoren - CCD-Sensoren - beson ders geeignet. Diese sind vor den freien Stirnenden der Zigaretten positioniert. Bei Aufnahme einer erhöhten Infra rot-Strahlung durch die Empfänger wird ein Fehlersignal er zeugt.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung ist der Einsatz von Kameras zur Aufnahme der von den Enden der Zigaretten aus gehenden Video-Signale. Der Einsatz von Kameras als Empfänger hat den Vorteil, daß die Lichtsignale nicht punk tuell aufgenommen werden, sondern flächig. Dadurch können die Zigaretten bzw. deren Endflächen als Bild aufgenommen und ausgewertet werden. Hierdurch ergibt sich eine genauere Identifizierung des Zustands der Zigaretten.

Bei Verwendung von Infrarotlicht sind die Kameras mit den erwähnten Halbleitersensoren (CCD-Sensoren) ausgerüstet. Es handelt sich dabei um lichtempfindliche Zellen.

Zur gleichzeitigen Prüfung einer Zigaretten-Gruppe aus meh reren nebeneinander und gegebenenfalls untereinander ange ordneten Zigaretten können mehrere Kameras nebeneinander angeordnet sein oder vorteilhafterweise eine Kamera, der mehrere Optiken zur Darstellung von Teilbildern zugeordnet sind, die ein von der Kamera aufnahmefähiges Gesamtbild erzeugen.

Besonders gute Ergebnisse sind erzielbar, wenn das Prüf licht impulsartig über die Sender ausgegeben und die Empfänger, insbesondere die Kameras, mit den Impulsen der Sender synchronisiert sind. Insbesondere bei Infrarotlicht können die LEDs mit einem kurzen Impulsstrom beaufschlagt werden, der ca. das Zehnfache des Nennstroms beträgt. Es wird dadurch ein sehr kurzer aber besonders intensiver Lichtblitz erzeugt mit entsprechend höherer Strahlungsin tensität.

Die Kamera als Empfänger der Lichtsignale kann als Flächen- oder Zeilen-Kamera ausgebildet sein. Im letztgenannten Falle kann die Prüfung der Zigaretten auch während einer (abwärts gerichteten) Förderbewegung der Zigaretten erfol gen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Zigaretten-Magazin im Vertikalschnitt,

Fig. 2 eine Einzelheit des Zigaretten-Magazins in einem gegenüber Fig. 1 um 90° versetzten Vertikal schnitt,

Fig. 3 ein Ausschnitt des Zigaretten-Magazins im Bereich einer Prüfzone in einem vergrößerten Maßstab,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Prüfeinrichtung für Zigaretten.

In den Zeichnungen ist als bevorzugtes Anwendungsbeispiel die Prüfung von Zigaretten 10 im Bereich eines Zigaretten- Magazins 11 dargestellt. Dieses ist Teil einer Zigaretten- Verpackungsmaschine.

Die von der Herstellmaschine kommenden Zigaretten 10 werden oben in das behälterartige Zigaretten-Magazin 11 einge füllt. Im unteren Bereich sind Schächte 12 gebildet zur Aufnahme je einer Reihe von übereinander angeordneten Ziga retten 10. Die Schächte 12 sind durch aufrecht Schachtwände 13 voneinander getrennt. Je eine Mehrzahl von Schächten 12 bildet eine Schachtgruppe 14. Im unteren Bereich dieser Schachtgruppen 14 werden die Zigaretten 10 als Zigaretten- Gruppen in Axialrichtung aus den Schächten 12 ausgestoßen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist oberhalb der Schächte 12 bzw. Schachtgruppen 14 eine gesonderte Prüfein heit 15 angeordnet, in deren Bereich die Zigaretten 10 hin sichtlich korrekter Ausbildung der Endbereiche überprüft werden, insbesondere auf eine ausreichende Tabakfüllung an den Zigarettenenden. Die Prüfeinheit 15 besteht aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, aufrechten Prüf schächten 16. Diese sind durch aufrechte, parallel positio nierte Schachtwände 17 voneinander getrennt. Innerhalb der Prüfschächte 16 werden von oben nach unten geförderte Ziga rettenreihen 18 aus übereinander liegenden Zigaretten 10 gebildet.

Die in das Zigaretten-Magazin 11 eingeführten Zigaretten 10 bilden oberhalb der Prüfeinheit 15 einen Zigarettenvorrat 19. Von diesem gelangen die Zigaretten 10 in die Prüf schächte 16. Die in diesen gebildeten Zigarettenreihen 18 werden von oben nach unten infolge des Eigengewichts geför dert. Dabei passieren die Zigaretten 10 eine Prüfzone 20. In deren Bereich werden die Zigaretten 10 hinsichtlich kor rekter Ausbildung überprüft. Fehlerhafte Zigaretten 10 wer den unmittelbar unterhalb der Prüfzone 20 ausgestoßen. Die korrekten Zigaretten 10 werden in den Prüfschächten 16 weiter abwärts bewegt und fallen schließlich in einen Sam melbereich 21 oberhalb der Schachtgruppen 14.

In der Prüfzone 20 werden die Zigaretten 10 mit Hilfe von Licht geprüft. Zu diesem Zweck sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Sensoren 22 in Ausnehmungen 23 der Schachtwände 17 angeordnet. Es werden zwei Querreihen von Zigaretten 10 gleichzeitig geprüft. In den Schachtwänden 17 sind deshalb jeweils zwei Sensoren 22 übereinander angeord net. Diese sind des weiteren so gestaltet, daß sie Prüf licht nach beiden Seiten aussenden, also jeweils auf zwei benachbarte Zigaretten 10. Die Sensoren 22 sind bei diesem Ausführungsbeispiel Sender für das Prüflicht. Das Licht wird dabei auf die Mantelflächen der Zigaretten 10 gerichtet, also queraxial auf das Zigarettenpapier. Die Sensoren 22 sind an den Rändern der Schachtwände 17 ange ordnet, so daß das Prüflicht auf Endbereiche der Zigaretten 10 gerichtet ist.

Damit die Zigaretten 10 in der Prüfzone 20 in einer exakten quergerichteten Ebene liegen, werden darunterliegende Ziga retten 10 während der Prüfung fixiert, im vorliegenden Falle durch langgestreckte Klemmfinger 24, die die betref fende Zigarette 10 jeweils gegen die benachbarte Schacht wand 17 drücken. Dadurch sind die darüberliegenden Zigaret ten 10 exakt ausgerichtet.

Unterhalb der Ebene der Klemmfinger 24 befindet sich eine Ausstoßebene 25 für defekte Zigaretten. Zwei übereinander liegende Zigaretten werden in der Ausstoßebene 25 durch kammartige Stege 26 gestützt, die im Bereich einer Unter brechung der Prüfschächte 16 in Querrichtung bewegbar sind, nämlich von einer Freigabestellung im Bereich der Schacht wände 17 und einer Stützstellung im Bereich der Prüf schächte 16 (Fig. 3).

Die fehlerhaften Zigaretten 10 werden durch Blasluft ausge stoßen. Auf der einen Seite des Zigaretten-Magazins (Fig. 2) sind Blasdüsen angeordnet, und zwar zwei Blasdüsen 27, 28 je Prüfschacht 16. Diese befinden sich im Bereich einer Ausnehmung 29 einer Seitenwand 30 des Zigaretten-Magazins 11. Gegenüberliegend ist eine im vorliegenden Falle durch sichtige Seitenwand 31 angeordnet, die eine Austrittsöff nung 32 für etwaige Fehlzigaretten aufweist.

In besonderer Weise werden bei der dargestellten Vorrich tung die Licht- bzw. Video-Signale aufgenommen und verar beitet, die von den Zigaretten 10 im Bereich der Prüfzone 20 ausgehen. Als Empfänger ist eine Kamera 33 vorgesehen, die außerhalb des Magazins in einem optisch günstigen Bereich positioniert ist. Das durch Reflexion von den Zigaretten 10 ausgehende Licht wird durch ein Objektiv 34 der Kamera aufgenommen und durch die Kamera 33 verarbeitet. Bei gleichzeitiger Prüfung einer Mehrzahl von nebeneinan derliegenden Zigaretten 10, beispielsweise einer der Breite der Prüfzone 20 entsprechenden Anzahl von Zigaretten 10, können mehrere Kameras nebeneinander angeordnet sein. Vor teilhafter ist aber eine Ausführung, bei der der gemeinsamen Kamera 33 mehrere, also mindestens zwei spezielle Optiken zum Erfassen von Teilbildern zugeordnet sind.

Die Kamera 33 ist mit Halbleitersensoren, nämlich sog. CCD- Sensoren ausgerüstet, also mit lichtempfindlichen Zellen, die das aufgenommene Licht verarbeiten. Zwei unterschied liche Ausführungen von Kameras 34 kommen dabei in Betracht, nämlich zum einen eine Flächenkamera und zum anderen eine Zeilenkamera. Bei einer Flächenkamera wird das gesamte Bild der überprüften Zigarette 10 bzw. der Zigaretten-Gruppe aufgenommen. Anhand dieses Gesamtbildes kann der Zustand der Zigarette hinsichtlich etwaiger Fehlgestaltungen genau analysiert und danach ein etwaiges Fehlersignal erzeugt werden. Die Zigarettenprüfung erfolgt dabei während einer Stillstandsphase derselben.

Bei einer Zeilenkamera wird das Bild aus (horizontalen) Zeilen nach und nach aufgebaut. Bei dieser Lösung kann die Prüfung auch während einer (Abwärts-)Bewegung der Zigaret ten erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Infrarotlicht als Prüflicht. Infrarotlicht in einem Wellenbereich von 800 nm bis 1200 nm führt zu den am besten verwertbaren Bildern. Infrarotlicht durchdringt überraschenderweise sehr gut das Zigarettenpapier, wird aber vom Tabak in erhöhtem Umfange absorbiert. Dies führt zu einer genaueren Differenzierung zwischen Zigaretten 10 mit ausreichender Tabakfüllung und solchen mit unzulänglicher Tabakfüllung (Fig. 3). Das Fehlen von Tabak im Endbereich der Zigaretten führt zu ver stärkter Infrarot-Strahlung.

Die sendenden Sensoren 22 sind als Infrarot-LEDs ausgebil det. Die Kamera 33 als Empfänger ist hierauf abgestimmt, also für Infrarot-Strahlung empfindlich. Die Kamera ist zu diesem Zweck mit CCD-Sensoren bestückt. Diese haben bei etwa 900 nm die größte Empfindlichkeit. Es wird deshalb vorzugsweise mit Infrarotlicht in diesem Wellenbereich gearbeitet.

Das Zigaretten-Magazin 11 ist im Bereich der Kamera 33 bzw. des Objektivs 34 seitlich offen. In der Seitenwand 31 ist eine Austrittsöffnung 35 für das Prüflicht in Höhe des Objektivs 34 gebildet. Die Schachtwände 17 sind in diesem Bereich mit einer größeren Breite ausgebildet. Sie weisen einen seitlichen Ansatz 36 auf, der sich jeweils in die Austrittsöffnung 35 erstreckt. Bei dem vorliegenden Aus führungsbeispiel sind die Ansätze 36 mit der Außenfläche der Seitenwand 31 bündig. Durch diese Verbreiterung der Schachtwände 17 erfolgt eine optische Abgrenzung der Prüf schächte 16 gegeneinander. Es entstehen "Leitkanäle" für das Prüflicht.

Eine weitere Besonderheit besteht in einer vorteilhaften Betriebsweise der Prüfvorrichtung. Das Prüflicht, also ins besondere Infrarotlicht, wird durch die Sensoren 22 impulsartig erzeugt. Die Kamera 33 ist hinsichtlich der Belichtung mit den Impulsen der Sensoren 22 synchronisiert.

Durch impulsartige (Infrarot-)Lichtblitze kann im Bereich der Sensoren 22 (LED) etwa der zehnfache Nennstrom einge setzt werden. Es ergibt sich daraus bei Infrarotlicht eine etwa neunfach höhere Strahlungsintensität. Beispielsweise kann bei einem Nennstrom von 300 mA bei Impulsbetrieb ein Strom von 3 A eingesetzt werden. Es ergibt sich ein sehr intensiver Infrarot-Lichtblitz mit einer exakten visuellen Abbildung des Endes der Zigaretten 10.

Fig. 4 zeigt das Steuersystem der Prüfvorrichtung als Blockschaltbild. Die Kamera 33 erhält Bildinformationen 37 durch Reflexion von (Infrarot-)Licht von den Enden der Zigaretten 10. Die Kamera 33 überträgt Video-Signale über eine Leitung 38 auf ein Bildverarbeitungssystem 39. Dieses ist mit einer Steuerung 40 der zugeordneten Verpackungsma schine gekoppelt.

Das Bildverarbeitungssystem 39 steuert über eine Leitung 41 eine Steuereinheit 42 für die (Infrarot-)Strahlung, näm lich eine Strahlungsquelle 43.

Das Bildverarbeitungssystem 39 ist über eine weitere Lei tung 44 mit einer Ausblaseinrichtung 45, nämlich mit einer Luftdruckquelle für die Blasdüsen 27, 28 verbunden. Die Ausblaseinrichtung 45 wird mit digitalen Signalen zur Ven tilsteuerung versorgt, wenn eine fehlerhafte Zigarette 10 identifiziert ist.

Bezugszeichenliste

10 Zigarette
11 Zigaretten-Magazin
12 Schacht
13 Schachtwand
14 Schachtgruppe
15 Prüfeinheit
16 Prüfschacht
17 Schachtwand
18 Zigarettenreihe
19 Zigarettenvorrat
20 Prüfzone
21 Sammelbereich
22 Sensor
23 Ausnehmung
24 Klemmfinger
25 Ausstoßebene
26 Steg
27 Blasdüse
28 Blasdüse
29 Ausnehmung
30 Seitenwand
31 Seitenwand
32 Austrittsöffnung
33 Kamera
34 Objektiv
35 Austrittsöffnung
36 Ansatz
37 Bildinformation
38 Leitung
39 Bildverarbeitungssystem
40 Steuerung
41 Leitung
42 Steuereinheit
43 Strahlungsquelle
44 Leitung
45 Ausblaseinrichtung

Claims

1. Verfahren zum Prüfen von Zigaretten hinsichtlich korrekter Ausbildung von Endbereichen derselben, insbeson dere hinsichtlich korrekter Füllung mit Tabak, wobei Licht auf die Zigarette (10) gerichtet und die Reflexion bzw. Absorption des Lichts von optoelektronischen Sensoren (22) aufgenommen und nach Maßgabe der Reflexion bzw. Absorption ein Signal erzeugt wird, gekennzeichnet durch die Verwen dung von Infrarotlicht in einem Wellenbereich von etwa 800 nm bis 1200 nm, insbesondere von etwa 900 nm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Infrarotlicht in queraxialer Richtung auf einen Endbe reich der Zigaretten (10) gerichtet und infrarotempfind liche Empfänger den stirnseitigen Lichtaustritt messen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Prüflicht, insbesondere Infrarotlicht, impuls artig von den Sensoren (22) ausgegeben wird und daß die Empfänger, insbesondere eine Kamera (33), auf die impuls artige Betätigung der Sensoren (22) abgestimmt sind bzw. ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß LEDs als Sensoren (22) für Infrarotlicht bei impulsartigem Betrieb mit einem Strom beaufschlagt werden, der ein Mehr faches des Nennstroms beträgt.

5. Vorrichtung zum Überprüfen von Zigaretten hinsichtlich korrekter Ausbildung von Endbereichen derselben, insbeson dere hinsichtlich korrekter Tabakfüllung, wobei Prüflicht auf die zu prüfenden Zigaretten (10) gerichtet und die Reflexion bzw. Absorption des Prüflichts durch optoelek tronische Empfänger gemessen wird, gekennzeichnet durch Infrarotsender, nämlich Sensoren (22), zum Aussenden von Infrarotlicht auf die zu prüfenden Zigaretten (10) und durch optoelektronische Empfänger von reflektiertem Infra rotlicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfänger für das von den Zigaretten reflektierte Prüflicht, insbesondere Infrarotlicht, wenigstens eine Kamera (33) benachbart zu den Stirnenden der Zigaretten (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Prüfen einer Gruppe von nebeneinander positionierten Zigaretten (10) im Bereich einer Prüfzone (20) eines Zigaretten-Magazins (11) benachbart zu den Stirnenden der Zigaretten (10) jeweils mindestens ein Sen der (Sensor 22) zum Aussenden von Infrarotlicht in quera xialer Richtung zugeordnet ist und daß Abbildungen der Zigarettenenden infolge von reflektiertem Prüflicht durch die für Rotlicht empfindliche Kamera (33) aufnehmbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (33) mit ihrem Objektiv (34) den Stirnenden der Zigaretten (10) im Bereich der Prüfzone (20) zugekehrt ist, wobei das Zigaretten-Magazin (11) im Bereich der Prüf zone (20) seitlich offen ist bzw. lichtdurchlässig.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kamera (33) zugekehrte Seitenwand (31) des Zigaretten-Magazins (11) im Bereich des Objektivs (34) eine Austrittsöffnung (35) auf weist und daß die Schachtwände (17) der Prüfeinheit (15) mit Verbreiterungen bzw. Ansätzen (36) in den Bereich der Austrittsöffnung (35) ragen.