EP2641481B1 - Filterstabherstellmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie - Google Patents

Filterstabherstellmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie Download PDF

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EP2641481B1
EP2641481B1 EP13158885.7A EP13158885A EP2641481B1 EP 2641481 B1 EP2641481 B1 EP 2641481B1 EP 13158885 A EP13158885 A EP 13158885A EP 2641481 B1 EP2641481 B1 EP 2641481B1
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EP
European Patent Office
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strand
material strip
wrapping material
image data
filter rod
Prior art date
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EP13158885.7A
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English (en)
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EP2641481A1 (de
Inventor
Ingo Drews
Hans-Henning Kock
Siegfried Hapke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/005—Treatment of cigarette paper
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    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
    • A24C5/3412—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes by means of light, radiation or electrostatic fields
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/025—Final operations, i.e. after the filter rod forming process
    • A24D3/0258—Means for making grooves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0295—Process control means

Definitions

  • the invention further relates to a corresponding filter rod manufacturing machine of the tobacco processing industry with a corresponding embossing device for a first wrapping material strip.
  • CP filter Combined Performance Filter
  • the Chinese utility model application CN 2588802 Y discloses a groove filter manufacturing machine for making cigarette filter rods with diagonal grooves.
  • a paper feed on one side of a machine frame is doubled and provided as a paper feed a Spezialbobine, on the upper part of an embossing device is mounted.
  • the embossing device has a double roller pair with diagonal groove embossing, a Saugluft- / Textil arrangementsnut, paper guide rollers and a Textil arrangementsnut and an infrared switch. Grooved filter rods of different embossing can be produced.
  • the double roller pair for embossing is convex-concave.
  • Cameras or CCD line scan cameras wherein the rod-shaped or strand-like article can be conveyed through between the image sensors arranged opposite to one another, wherein the image sensors are connected to an evaluation device in order to transmit the image data captured by the surface of the rod-shaped or strand-shaped article to the evaluation device, wherein the evaluation device is connected to an actuator of an additive supply device, so that a signal can be transmitted to the actuator as a function of the evaluation of the image data by means of the evaluation device, and n After transmission of a signal to the actuator, the supply of additive in the rod-shaped or strand-shaped article changeable, in particular adjustable, is.
  • EP 0 880 905 A1 discloses a cigarette and a device for producing cigarettes, wherein an embossing device is provided to emboss a cigarette paper which is wound around the cigarette.
  • WO 2011/042354 A1 discloses a printed and embossed wrapping material for a smoking article.
  • WO 2011/117106 A1 discloses the possibility of embossing cigarette paper with an embossing device outside a cigarette making machine.
  • DE 103 58 670 A1 discloses a method and apparatus for inspecting the surface of a moving strand of material of the tobacco processing industry, wherein indicia are printed on wrapping material strips.
  • EP 2 080 439 A1 discloses an optical system by means of which tobacco products are visually checked. A small section of the cigarette surface is inspected, with a cross-axial promotion of the cigarette rod.
  • the term embossing of the first wrapping material strip includes that the formed embossing structure has grooves arranged in the longitudinal direction of the bar-shaped article. In a direction transverse to the longitudinal axis of the rod-shaped article thus results in a kind of wave structure of the first wrapping material strip.
  • the invention is based on the idea that for the production of high quality filter rods, which have a first wrapping material strip, which was provided with an embossed structure, by acquiring image data and determining a quality and / or a position of the embossed structure on the operation of the filter rod manufacturing machine or Parameters can be intervened in the operation of the filter rod manufacturing machine, so as to improve the quality or the quality of the filter rod produced.
  • the image data comprise images along the circumferential direction of the strand or the filter rod, in particular of the entire circumference, wherein the recording of the images along the circumferential direction is clocked at a predeterminable first frequency.
  • the recording of the image data or the taking of images is preferred with electromagnetic radiation in the visible range of the electromagnetic spectrum or in adjacent, invisible to the human eye areas, such as in the infrared or ultraviolet range.
  • the image data is preferably recorded in a reflection process, ie light is measured which is reflected by the surface of the strand or of the coated article.
  • light from the light source is directed onto the surface of the cladding material of the filter rod or strand which is reflected by the cladding material so that the reflected light is detected by one or more light sensors.
  • an image data acquisition device is used within the scope of the invention.
  • the image data acquisition device is preferably designed as a CCD camera or preferably comprises one or more cameras, which are further preferably arranged around the filter rod or strand to be tested in a circular or part-circular manner.
  • the article to be tested is conveyed through, for example, to an optical image data acquisition device, in particular a multi-channel optical image data acquisition device, which may be of annular design.
  • the signal of each channel of the image data acquisition device corresponds to a course of an optical nature of a strip-shaped region or a partial region of the surface of the article in the longitudinal axial conveying direction.
  • the image data acquisition device recognizes changing gray levels or color values in advancing the filter rod or filter strand.
  • the individual channels of the image data acquisition device are each directed to a narrow portion along the circumference of the rod-shaped or strand-shaped article when it is conveyed longitudinally axially.
  • Every channel of the Image data acquisition device thus measures how the brightness of the surface of the wrapping material strip, and in this case preferably of the first and optionally the second wrapping material strip of the filter rod or filter strand in the section of the rod-shaped or strand-shaped article viewed from the respective channel with time during the promotion at the Image data acquisition device changed over or through.
  • the surface of the filter rod or filter strand is scanned in two dimensions, namely transversely, ie preferably perpendicular, to the transport direction by means of the plurality of channels of the image data acquisition device and in the transport direction by means of a temporal resolution.
  • the temporal resolution is given by the first predetermined frequency.
  • a strand of the tobacco-processing industry namely a filter strand
  • the first UmhüllungsmaterialstONE is wrapped around the filter material, at least partially embossed and possibly around this first UmsüllungsmaterialstMail a second wrapping material strip is wound outside, promoted at a conveying speed of 10 m / s and measure this.
  • an image is taken at a certain time along the circumference of the strand, for example with an image data acquisition device, the two in the transverse axial direction or in the circumferential direction arranged one behind the other CCD sensors having a number of 70 corresponding sensors, so that 140 sensors are provided for the entire circumference.
  • the image data of these 140 sensors are read, for example, with a second clock frequency of 10,000 MHz.
  • the first predeterminable frequency may for example be such that in the conveying direction every 0.2 mm an image of the circumference of the rod-shaped or strand-shaped article is made.
  • digitized gray values or color values are detected as image data over the circumference of the filter rod or filter strand by means of the image data acquisition device in order to detect or indicate the quality and / or the position of the embossed structure of the first wrapping material strip on the basis of the intensity or the intensity distribution of the gray values or the color values determine.
  • controlling the operation of the filter rod making machine includes cutting the cut of the strand, ejecting a defective filter rod, changing a parameter in the production of the strand, and / or changing a parameter for embossing the first wrapping material strip.
  • this measure a high quality of the produced filter rod or filter strand of the tobacco-processing industry is guaranteed.
  • the image data are processed to determine the quality and / or position of the embossed structure.
  • a sum of gray values or color values in the conveying direction and / or along the circumferential direction of the strand is carried out for processing the image data.
  • the quality of the embossing of the embossed structure can be determined particularly well.
  • a transformation can take place, for example, by folding the image data with a readout frequency of the image data acquisition device or a sensor arranged in the image data acquisition device or a corresponding line scan camera or a CCD sensor.
  • a Fourier transformation in particular a so-called fast Fourier transformation (FFT, of Fast Fourier Transformation), can additionally or alternatively be undertaken.
  • the spatial frequency spectrum is preferably filtered.
  • the filter here is preferably a filter with finite impulse response (FIR filter) or a bandpass filter.
  • FIR filter finite impulse response
  • a Bessel function is preferably provided in the bandpass filter or FIR filter.
  • a particularly high quality in image data processing or Processing is given when an inverse transformation is performed and the image data processed in this way is processed.
  • the ratio of a used sampling rate or readout frequency of the image data acquisition device to the cutoff frequency of the low pass portion of the filter is between 6 and 14, in particular between 8 and 12, wherein in particular the ratio of the used sampling rate to the cutoff frequency of the high pass portion of the filter is between 3 and 6, in particular between 4 and 5, lies.
  • the ratio of the cut-off frequency of the high-pass component to the cut-off frequency of the low-pass component of the bandpass is between 1.4 and 3, in particular between 1.4 and 2.
  • column sums and / or row sums are formed from the image data or transformed image data and optionally the filtered and transformed image data.
  • the image data are preferably processed or processed such that a conversion into two discrete values is carried out from the measured or transformed gray values or color values. This is called binarization. It is then possible to form column sums and / or row sums of the discrete or binarized values.
  • This method step involves a binarization of the gray values or color values into discrete values, it being possible to set at which gray value or at which color value the boundary for the binarization is provided. For example, 256 gray values are no longer available, only the values 0 and 1 are available.
  • a filter rod manufacturing machine of the tobacco processing industry with a processing device for processing a first wrapping material strip of the tobacco processing industry comprises an embossing device by means of which the first wrapping material strip is embossed or embossed during a longitudinal axial conveyance of the first wrapping material strip
  • the filter rod manufacturing machine comprises a strand forming device in which the first wrapping material strip is wound or wound around a strand material in the longitudinal axial conveying of the strand material
  • an image data acquisition device is provided, by means of which image data from the strand wrapped with the first wrapping material strip can be picked up or taken up
  • an image data processing device is provided the quality and / or the position of a applied on the first wrapping material strip
  • Embossed structure can be determined or determined and wherein a control or regulating device is provided, which adapts control or control parameters of the filter rod manufacturing machine during operation of the production machine due to the determined quality and / or position of the emb
  • a moisture content of the first wrapping material strip in or upstream of the embossing device, a tension of the first wrapping material strip upstream of the embossing device, a distance of two embossing rollers provided in the embossing device and / or a cutting position of filter rods cut to length from the formed strand are provided as the control or regulating parameters.
  • the embossing device is arranged upstream of the strand forming device.
  • a filter trough processing apparatus is disposed upstream of the strand forming apparatus.
  • a feed device for a second wrapping material strip is preferably provided, by means of which the second wrapping material strip of the strand forming device can be fed so that the second wrapping material strip can be wound around the outside of the first wrapping material strip.
  • Fig. 1 schematically shows a filter rod manufacturing machine 1 according to the invention of rod-shaped or strand-shaped articles, namely filter rods or filter strands.
  • filter bars are made of cellulose acetate tat.
  • a filter tow 11 is withdrawn from a filter towbale 10 and processed in a filter tow treatment device 12, for example, sprayed with triacetin and stretched and / or stretched.
  • a processing device 23 follows in the production machine 1, in which a first wrapping material strip 33 can be processed accordingly.
  • the filter tow strip 11 is deflected via corresponding rollers and transported in the conveying direction 13 in the direction of an inlet funnel 15 of a strand forming device 14 or stranding machine.
  • the processing device 23 can be used as an insertion device according to DE 10 2011 085 981.0 be educated.
  • a wrapping material strip 33 which is unrolled from a corresponding supply, for example a reel, not shown, is first guided in the conveying direction 13 'over a wrapping material strip tensioning device 38, which is designed as a dancer by way of example. Subsequently, the first wrapping material strip 33 is guided over rollers and passed through a humidifier 37 to provide a corresponding moisture of the wrapping material strip 33. Subsequently, the moistened wrapping material strip passes 33 in an embossing device 36, in the two embossing rolls 34 and 35 respectively provide for a longitudinal axial, ie formed in the conveying direction embossing mountains and valleys or grooves and elevations or grooves.
  • the embossing device can provide corresponding predefinable embossing structures on the wrapping material strip, which can for example be continuous longitudinally or else in sections, ie with areas which are embossed, longitudinal axial successively arranged embossed areas on the wrapping material strip 33 with areas that are not embossed, alternate. Typically, then the non-embossed areas may be provided where the cut is provided in the subsequently produced filter rod.
  • the first wrapping material strip 33 passes through a drying device and via a guide 40 in the direction of a strand forming device 16 or formatting device 16 in which the first wrapping material strip 33 comes into contact with the filter tow 11 and accordingly the first wrapping material strip 33 is wound around the filter tow 11 becomes.
  • the first wrapping material strip 33 is preferably wrapped around the filter tow 11.
  • a second wrapping material strip 19 is also provided, which is unwound from a reel 18, glued to the gluing device 20 and guided below the first wrapping material strip 33 into the strand forming device 16 becomes.
  • the second wrapping material strip 19 is then completely wrapped around the first wrapping material strip 33 and the filter tow 11 and glued to an adhesive seam.
  • To close the wrapping material strip is also an upper format 17. It then results in a with two wrapping material strips 19 and 33 wrapped filter tow line 21, which is conveyed in the conveying direction 22.
  • the filter strand 21 passes through an optical measuring system 30 or through an image data acquisition device.
  • the optical measuring system or the image data acquisition device will be explained in more detail with reference to the following figures.
  • the filter strand 21 passes to a cutting device 31, are cut in the corresponding filter rods of the filter rod.
  • the filter rods either go into the further processing process or are discharged in the discharge device 32.
  • a different tension may be adjusted to change, for example, the position of the applied embossed structure.
  • a different degree of penetration of the first wrapping material strip 33 can be achieved. The degree of penetration is preferably between 5% to 30%, in particular 7% to 9%, measured just before or in the embossing device 36. The percentages are by mass percent.
  • an embossing structure is embossed into the wrapping material strip, which is stable.
  • a stabilizing agent for example methyl cellulose
  • the stability of the embossed structure can be influenced. Accordingly, the thickness of the embossing grooves can be adjusted by changing the pitch of the embossing rollers 34 and 35. Finally, an influence by temperature change or air change in the drying device 39 can be made.
  • corresponding parameters in the filter fabric preparation device 12 can be changed, for example, the stretching tension or the amount of triacetin applied can be influenced.
  • An influencing of corresponding parameters for controlling or regulating the production machine 1 takes place on the basis of a corresponding measurement and evaluation of image data of the strand or of the rod-shaped article, by means of which the quality and / or position of the embossed structure is determined, the quality and / or position of the Embossed structure of the operation of the manufacturing machine is controlled or regulated.
  • an optical measuring system 30 which can also be referred to as an image data acquisition device, is provided and, for example, in FIG Fig. 2 explained in more detail.
  • the optical measuring system 30 is shown.
  • a strand 21 is guided in the conveying direction 22.
  • the strand 21 covered with the wrapping material strip is visually checked after its production.
  • a measuring system of Hauni Maschinenbau AG is known under the name ORIS.
  • This in Fig. 2 shown schematic optical measuring system 30 is such designed such that the material strand 21 of the tobacco processing industry conveyed longitudinally in the conveying direction 22 is optically scanned or its wrapping material strip is scanned.
  • the strand 21 is passed longitudinally axially through the, preferably stationary, optical measuring system 30, wherein the strand 21 is completely detected and imaged on its surface.
  • the strand is illuminated with light from a light source 52, the light from the light source 52 being deflected using mirrors 53 to which strand 21 is directed and that from the surface or sub-surface of the wrapping material strip, light from the strand 21 is directed via additional mirrors 54 to sensors 55, so that the light reflected from the surface of the strand 21 is picked up by the sensors 55 and converted into corresponding strand image data.
  • the strand image data comprise the entire surface of the material strand 21 and thus represent a linear or two-dimensional image of the entire surface of the strand 21 or its wrapping strips in the event that two wrapping strips are used, as in a preferred embodiment of the invention.
  • the sensors 55 or image sensors in the form of a CCD camera and / or a CCD line scan camera are formed and arranged in a ring, so that the entire circumference of the strand 21 is optically detected, whereby the strand image data in the circumferential direction, the surface of the wrapper strip in a Range of 360 ° represent.
  • the CCD camera 140 may have picture elements such that the circumference is divided into 140 sections or the resolution is divided by 140 by the circumference equivalent.
  • the image data transmitted to the evaluation device or image data processing device 60 for example in the form of digitized gray scale values with, for example, 256 gray scale levels, are analyzed in the image data processing device 60.
  • the ring-shaped sensors 55 transmit the corresponding image data to the image data processing device 60, thereby determining the quality or the position of the embossed structure on the first wrapping material strip, which shimmers through the second wrapping material strip.
  • the quality or position of the embossed structure determined in this way is fed into a control device 61 which controls the operation of the production machine 1 in accordance with, for example, by delivering a signal to the humidifier 62 or 37.
  • the control device may give a control signal to the humidifier 62 or 37 that a higher degree of humidity is desired.
  • a larger amount of stabilizing agents may be added, such as methyl cellulose.
  • the image data processing device 60 may be integrated with the control or regulating device 61 or the evaluation may also be done exclusively in the control device 61.
  • the quality or the position of the embossed structure is determined is described below in an example.
  • the embossing device comprising two embossing rollers based on a schematic section of the embossing device according to Fig. 3 described.
  • the embossing device comprises two embossing rollers 34 and 35, which are arranged at a small distance from each other such that embossed regions 72, 73, 74 and 75 of the embossing roller 34 extend into the embossing roller 35.
  • the embossing areas 72 to 75 have elevations and grooves that are complementary in shape to elevations and grooves of the embossing roller 35.
  • the ridges and grooves in the embossing roll 35 are continuous, ie arranged over the entire circumference of the embossing roll 35 and accordingly the embossing regions 72 to 75 of the embossing roll 34 are provided in sections. This results in embossing areas on the first wrapping material strip 33, which alternate in the conveying direction of the wrapping material strip 33, ie in the longitudinal axial direction, with non-embossed areas.
  • the elevations of the embossing roller 34 have a radius r1, whereas the grooves have a radius of r2. Accordingly, the grooves of the embossing roller 35 have a radius r3 and the elevations have a radius r4.
  • n is the number of sensors or pixels of the line scan camera that are distributed over the circumference.
  • 140 sensors in the CCD camera or line scan camera are provided so that there are 140 sections or columns.
  • this measured signal can be compared with a desired pattern, for example with regard to the distance of the minima and maxima in the circumferential direction or with respect to a standard deviation to the summed gray values.
  • the original image data 80 can be binarized, which is 81 in FIG Fig. 5 is shown.
  • Corresponding column sums could then also be formed, which under certain circumstances already show a better signal than the evaluation signal, which is provided with the reference number 82.
  • the original image data 80 whose image signal does not depend directly on time, but on the coordinates, are converted into a spatial frequency spectrum. It is therefore possible to regard the image data as a one-dimensional signal which can be regarded as a kind of spiral development of the gray values of the image which was scanned at a frequency of 10 MHz, for example. A Fourier transformation or a fast Fourier transformation can then be performed thereon in order to determine a corresponding frequency spectrum. It becomes, so to speak, a spatial frequency spectrum folded at the sampling rate of the CCD camera to obtain a corresponding frequency spectrum.
  • This frequency spectrum is then filtered, for example with a filter with finite impulse response (FIR filter), whose circuit diagram is schematically in Fig. 4 is shown for example.
  • FIR filter finite impulse response
  • This is a kind of bandpass filter, which has a corresponding low-pass component and a high-pass component.
  • a ninth order filter with 71 delay elements and a Bessel filter characteristic is provided.
  • the frequency spectrum which was formed, for example, with a number of grooves of 18 grooves of the embossed structure, at a peripheral resolution of 140 pixels per 18 grooves results in 7.7 pixels per groove peak and groove valley. That is, at a sampling rate of 10 MHz, the grooves have a frequency of 1.3 MHz.
  • the filtered image data stored in Fig. 5 are designated 83, show a much sharper contour. This is due to the bandpass filter according to the circuit Fig. 4 ,
  • the column sums ie the sum of the gray values over the 140 images or sections by the sensors according to reference numeral 85 in FIG Fig. 5 shows in comparison to the column sums with the reference number 82 that clearly the contrast was increased and thus made a more accurate indication of the quality of the embossing can be.
  • the reference numeral 85 indicates a relatively low maximum in the range of approximately the 110th sensor of the line scan camera. This is the interface of the second wrapping material strip, since a greater brightness is absorbed by the fact that an overlap of the second wrapping material strip is provided at this point.
  • the filtered image data may be binarized as shown at 83, as indicated at 84.
  • a suitable gray value is determined, below which the image data are displayed in white and above which the image data are shown in black, or from which the image data are then displayed in black. Also over this column sums can be formed, which would result in an even more contrasty column sum under certain circumstances.
  • Fig. 8a to 8d corresponding image data shown.
  • image data according to Fig. 8a it is original image data 80, in which left and right two embossing areas of the wrapping material strip are provided and in the middle thereof, an area that is not embossed.
  • Fig. 8b shows a gray scale spread representation of the original image data 80, ie, here was an image processing made such that the small differences in the gray values Fig. 8a were spread apart to make the gray scale differences clearer. Accordingly, in Fig.
  • a filtering of the original image data 80 is shown, for example also with a FIR filter or alternatively with another digital filter, which is preferably a bandpass filter.
  • a gray value spread representation of the data Fig. 8c shown. It can be clearly seen that the contrast here compared to the splayed original image data of Fig. 8b has increased and more precisely the embossed structure is recognizable.
  • a column sum over the 140 sections measured by the 140 sensors is shown as filtered spatial frequency data resulting from the original image data by appropriate processing as mentioned above.
  • the mean value which is approximately 2.985 ⁇ 10 4
  • a standard deviation which is indicated by the lighter-colored area
  • the quality is still sufficient.
  • the quality is not sufficient because the embossing pattern in the range of approximately the 78th sensor has a too low gray value in the maximum shown there since the sum of the gray value here is not higher than the mean value plus standard deviation.
  • a rod-shaped article having this groove structure would thus be ejected, for example.
  • Fig. 6b are the dates off Fig. 6a processed further, in such a way that these data were additionally binarized and from the column sums were formed. That is, in principle, the column sums of the processed image data became Fig. 5 used, which are provided with the reference numeral 84. Again, an average and standard deviation are formed, and if this data is used, the filter rod having this corresponding groove structure could still be found to be sufficiently good, for example, since the maxima of the sums are above the mean plus the standard deviation.
  • the column sums formed are the sums of the gray values in the longitudinal axial direction over, for example, the length of a cut filter rod of, for example, 160 mm. Since a picture is taken along the circumference approximately at 0.2 mm each time, 800 gray values per detector or sensor are thus added up. On average, a gray value of 37 out of a total of 256 gray values must be used, so that when totaling 800 values according to Fig. 6a 2,985 x 10 4 as the average.
  • MTF modulation transfer function
  • the groove pattern can also be understood as a kind of stamp, in which case the pattern is to be aligned in the correct phase and then compared with a groove reference.
  • Fig. 7 Schematically is in Fig. 7 a diagram of line totals of original image data is shown. In this case, therefore, the sum of all gray values along the circumference of the measured filter rod or of the measured strand and progressively every 0.2 mm in the conveying direction of the rod or strand is again formed a sum.
  • the result of this summation is in Fig. 7 and shows a corresponding gray value sum, which is designated by the reference numeral 86, in which the gray scale sum is shown on the ordinate and a path on the abscissa.
  • the reference numeral 86 the gray scale sum is shown on the ordinate and a path on the abscissa.
  • There are clearly three different gray value ranges to be determined namely two areas with a low gray value sum and an area with a high gray value sum.
  • the area with the high gray value sum corresponds to a region in which a groove embossing is provided, and the other two regions are regions in which no groove embossing is provided.
  • the transitions are recognizable as edges 87 and 87 'accordingly. On the half of the edge 87 or 87 ', the transition from an embossed structure to no embossed structure is assumed. As a result, for example, a cutting position control can be made.
  • Fig. 9 schematically shows a control or regulation sequence of a manufacturing machine according to the invention.
  • a picture is taken.
  • two branches of procedure that are being made.
  • the position becomes, for example the edges 87 and 87 'from Fig. 7 at which an actuator control signal for influencing a cutting device 31 for cutting filter rods out of the filter strand 21 is influenced.
  • This is shown in 93 at the step Intersect cutting position.
  • the second method branch which is from the image recording 90 to the right in FIG Fig.
  • the determination of the quality includes an ejection at 95 as well as the generation of a control signal at 96 in order, for example, to influence the embossing. This can be done by influencing the wrapping material strip tensioning device 38, by influencing the humidifier 37, by influencing the drying device 39 and / or by influencing, for example, the distance between the first embossing roller and the second embossing roller.
  • Fig. 10 schematically shows a section through a manufactured CP filter rod.
  • 110 shows the filter material.
  • the first wrapping material strip 33 is butt wound in the butting area 111 around the filter material 110.
  • a second wrapping material strip 19 is wound, which overlaps and is glued in a seam area. It can be seen very well the grooves shown schematically. There are 22 grooved mountains and correspondingly 22 grooved valleys or grooves.
  • the filter rod manufacturing machine With the method according to the invention and the filter rod manufacturing machine according to the invention, it can be very efficiently checked whether the embossing of the first wrapping material strip is correct. If the quality decreases as a result of a machine event or due to wear and tear, so that a setpoint value is undershot, this behavior can be detected accordingly and targeted Filter rods are discharged. Alternatively or additionally, the Filterstabherstellmaschine can selectively make a change in one or more parameters, and thus provide appropriate control or regulation of the quality or the quality of the embossing. In the context of the invention, m and n are natural numbers.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit den folgenden Verfahrensschritten:
    • Fördern eines ersten Umhüllungsmaterialstreifens in einer längsaxialen Förderrichtung in Richtung einer Prägevorrichtung,
    • Prägen des ersten Umhüllungsmaterialstreifens, wobei der erste Umhüllungsmaterialstreifen beim Prägen wenigstens zeitweise kontinuierlich gefördert wird.
    Insbesondere ist es hierbei vorzugsweise auch vorgesehen, zunächst einen ersten Umhüllungsmaterialstreifen bereitzustellen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer entsprechenden Prägevorrichtung für einen ersten Umhüllungsmaterialstreifen.
  • In letzter Zeit sind so genannte "Combined Performance Filter" (CP-Filter) bekannt geworden, deren Filtereigenschaften für Zigaretten und insbesondere auch für Kondensat verbessert sind.
  • Die chinesische Gebrauchsmusteranmeldung CN 2588802 Y offenbart eine Rillenfilter-Herstellmaschine, die zur Herstellung von Zigarettenfilterstäben mit diagonalen Rillen dient. Hierbei wird eine Papierzufuhr auf einer Seite eines Maschinengestells verdoppelt und als Papierzufuhr einer Spezialbobine, auf deren Oberteil eine Prägevorrichtung angebracht ist, vorgesehen. Die Prägevorrichtung weist ein Doppelrollenpaar mit diagonaler Rillenprägung, eine Saugluft-/Papierführungsnut, Papierführungsrollen sowie eine Papierführungsnut und einen Infrarotschalter auf. Es können Rillenfilterstäbe verschiedener Prägung hergestellt werden. Das Doppelrollenpaar zum Prägen ist konvex-konkav ausgebildet.
  • Bei der chinesischen Gebrauchsmusteranmeldung sind keinerlei Maßnahmen vorgesehen, die Güte und/oder die Position einer aufgeprägten Prägestruktur zu überwachen bzw. zu überprüfen.
  • Ein verbessertes Verfahren zum Bearbeiten eines Umhüllungsmaterialstreifens für einen stabförmigen Artikel der Tabak verarbeitenden Industrie ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 201 279.6 mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Umhüllungsmaterialstreifens", die von der Patentanmelderin am 30.01.2012 eingereicht worden ist.
  • In der am 09.11.2011 vom Deutschen Patent- und Markenamt durch die Anmelderin eingereichten Patentanmeldung DE 10 2011 085 981.0 ist eine Filterherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Filterstrangmaschine und Filtertowaufbereitungsmaschine oder einer Filtersegmentzusammenstellmaschine für Multisegmentfilter offenbart, bei der eine Einschubvorrichtung vorgesehen ist, die zwischen die Filterstrangmaschine und die Filtertowaufbereitungsmaschine oder die Filterstrangmaschine und die Filtersegmentzusammenstellmaschine montiert ist, wobei die Einschubvorrichtung eine Versorgungseinheit und eine Prozesseinheit umfasst, wobei die Prozesseinheit lösbar verbindbar mit der Versorgungseinheit ist. Hierdurch können sehr variabel Filterherstellmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie zur Verfügung gestellt werden, die mit geringen Umbaumaßnahmen eine hohe Variabilität bei der Filterherstellung ermöglichen.
  • Aus DE 10 2011 082 646.7 der Anmelderin mit dem Titel "Optische Prüfung von stabförmigen oder strangförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie" ist ein optisches Messsystem zur optischen Prüfung von stabförmigen oder strangförmigen Artikeln gezeigt, wobei das optische Messsystem wenigstens zwei einander, vorzugsweise diametral, gegenüber angeordnete Bildsensoren, vorzugsweise CCD-Kameras oder CCD-Zeilenkameras, aufweist, wobei der stabförmige oder strangförmige Artikel zwischen den einander gegenüber angeordneten Bildsensoren hindurchförderbar ist, wobei die Bildsensoren mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind, um die von der Oberfläche des stabförmigen oder strangförmigen Artikels erfassten Bilddaten an die Auswerteeinrichtung zu übermitteln, wobei die Auswerteeinrichtung mit einem Stellglied einer Zusatzstoffzuführeinrichtung verbunden ist, so dass in Abhängigkeit der Auswertung der Bilddaten mittels der Auswerteeinrichtung ein Signal an das Stellglied übermittelbar ist und nach Übermittlung eines Signals an das Stellglied die Zuführung von Zusatzstoff in den stabförmigen oder strangförmigen Artikel veränderbar, insbesondere regelbar, ist.
  • EP 0 880 905 A1 offenbart eine Zigarette und eine Vorrichtung zur Herstellung von Zigaretten, wobei eine Prägevorrichtung vorgesehen ist, um ein Zigarettenpapier, das um die Zigarette gewickelt wird, zu prägen.
  • WO 2011/042354 A1 offenbart ein gedrucktes und geprägtes Umhüllungsmaterial für einen Rauchartikel.
  • WO 2011/117106 A1 offenbart die Möglichkeit, Zigarettenpapier mit einer Prägevorrichtung außerhalb einer Zigarettenherstellmaschine zu prägen.
  • DE 103 58 670 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen der Oberfläche eines bewegten Materialstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei Aufdrucke auf Umhüllungsmaterialstreifen geprüft werden.
  • EP 2 080 439 A1 offenbart ein optisches System, mittels dessen Tabakprodukte optisch überprüft werden. Es wird ein kleiner Ausschnitt an der Zigarettenoberfläche inspiziert, und zwar bei einer queraxialen Förderung des Zigarettenstabes.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie und eine entsprechende Filterstabherstellmaschine anzugeben, mittels der die Qualität von hergestellten stabförmigen Artikeln, insbesondere CP-Filterstäben, verbessert ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit den folgenden Verfahrensschritten:
    • Fördern eines ersten Umhüllungsmaterialstreifens in einer längsaxialen Förderrichtung,
    • Prägen des ersten Umhüllungsmaterialstreifens, wobei der erste Umhüllungsmaterialstreifen beim Prägen wenigstens zeitweise kontinuierlich gefördert wird, so dass in Förderrichtung wenigstens abschnittsweise eine Prägestruktur gebildet wird, wobei die gebildete Prägestruktur Rillen aufweist, die in Längsrichtung der hergestellten Filterstäbe angeordnet sind,
    • Bilden eines Strangs der Tabak verarbeitenden Industrie und Fördern des Strangs in einer längsaxialen Richtung,
    • Umhüllen des Strangs mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen, wobei insbesondere der mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen umhüllte Strang mit einem zweiten Umhüllungsmaterialstreifen umhüllt wird,
    • Ablängen wenigstens eines Filterstabs aus dem Strang,
    • Erfassen von, insbesondere digitalisierten, Bilddaten des Strangs oder des Filterstabs, wobei anhand der Bilddaten eine Güte und/oder Position der Prägestruktur ermittelt wird und anhand der Güte und/oder Position der Prägestruktur der Betrieb der Filterstabherstellmaschine gesteuert oder geregelt wird, wobei die Bilddaten Abbildungen längs der Umfangsrichtung des Strangs oder des Filterstabs umfassen, wobei das Aufnehmen der Abbildungen längs der Umfangsrichtung mit einer vorgebbaren ersten Frequenz getaktet geschieht.
  • Unter stabförmigen Artikeln bzw. stabförmigen Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie werden insbesondere Filterstäbe und Multisegmentfilterstäbe verstanden, die von einem Umhüllungsmaterialstreifen umwickelt sind. Unter einem strangförmigen Artikel bzw. einem strangförmigen Produkt werden Materialstränge wie beispielsweise Filterstränge, Multisegmentfilterstränge und dergleichen verstanden, die insbesondere vorzugsweise auch von einem Umhüllungsmaterialstreifen umwickelt sind. Im Rahmen der Erfindung beinhaltet der Begriff des Prägens des ersten Umhüllungsmaterialstreifens, dass die gebildete Prägestruktur Rillen aufweist, die in Längsrichtung des stabförmigen Artikels angeordnet sind. In einer Richtung quer zur Längsachse des stabförmigen Artikels ergibt sich somit eine Art Wellenstruktur des ersten Umhüllungsmaterialstreifens.
  • Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Filterstäben, die einen ersten Umhüllungsmaterialstreifen aufweisen, der mit einer Prägestruktur versehen wurde, durch Erfassen von Bilddaten und Ermitteln einer Güte und/oder einer Position der Prägestruktur auf den Betrieb der Filterstabherstellmaschine bzw. Parameter beim Betrieb der Filterstabherstellmaschine eingegriffen werden kann, um so die Qualität bzw. die Güte des hergestellten Filterstabs zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfassen die Bilddaten Abbildungen längs der Umfangsrichtung des Strangs oder des Filterstabs, insbesondere des gesamten Umfangs, wobei das Aufnehmen der Abbildungen längs der Umfangsrichtung mit einer vorgebbaren ersten Frequenz getaktet geschieht. Das Aufnehmen der Bilddaten bzw. das Aufnehmen von Abbildungen wird mit elektromagnetischer Strahlung vorzugsweise im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums oder in angrenzenden, für das menschliche Auge unsichtbaren Bereichen vorgenommen, etwa im Infrarotbereich oder im Ultraviolettbereich.
  • Nach der Umhüllung des Filterstabs oder des Strangs findet die Aufnahme der Bilddaten vorzugsweise in einem Reflektionsverfahren statt, d.h. es wird Licht gemessen, das von der Oberfläche des Strangs bzw. des umhüllten Artikels reflektiert wird. Hierzu wird Licht von der Lichtquelle auf die Oberfläche des Umhüllungsmaterials des Filterstabs oder Strangs gerichtet, das von dem Umhüllungsmaterial reflektiert wird, so dass das zurückgeworfene bzw. gestreute Licht von einem oder mehreren Lichtsensoren erfasst wird. Allgemein wird anstelle von Lichtsensoren von einer Bilddatenerfassungsvorrichtung im Rahmen der Erfindung gesprochen. Die Bilddatenerfassungsvorrichtung ist vorzugsweise als CCD-Kamera ausgebildet bzw. umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Kameras, die weiter vorzugsweise um den zu prüfenden Filterstab oder Strang kreisförmig oder teilkreisförmig herum angeordnet sind. Bei dem Aufnehmen der Bilddaten der Filterstäbe oder Filterstränge wird der zu prüfende Artikel z.B. an einer, insbesondere mehrkanaligen, optischen Bilddatenerfassungsvorrichtung hindurchgefördert, die ringförmig ausgebildet sein kann. Das Signal jedes Kanals der Bilddatenerfassungsvorrichtung entspricht einem Verlauf einer optischen Beschaffenheit eines streifenförmigen Bereichs oder eines Teilbereichs der Oberfläche des Artikels in längsaxialer Förderrichtung. Auf diese Weise erkennt die Bilddatenerfassungsvorrichtung sich verändernde Grauwerte oder Farbwerte beim Vorbeifördern des Filterstabs oder Filterstrangs. Die einzelnen Kanäle der Bilddatenerfassungsvorrichtung sind jeweils auf einen schmalen Abschnitt entlang dem Umfang des stabförmigen oder strangförmigen Artikels gerichtet, wenn dieser längsaxial gefördert wird. Jeder Kanal der Bilddatenerfassungsvorrichtung misst somit, wie sich die Helligkeit der Oberfläche des Umhüllungsmaterialstreifens, und in diesem Fall vorzugsweise des ersten und gegebenenfalls des zweiten Umhüllungsmaterialstreifens des Filterstabs oder Filterstrangs in dem von dem jeweiligen Kanal betrachteten Abschnitt des stabförmigen oder strangförmigen Artikels mit der Zeit während der Förderung an der Bilddatenerfassungsvorrichtung vorbei oder hindurch verändert.
  • Hierbei ist zu berücksichtigen, dass aufgrund der Prägestruktur, die auf den ersten Umhüllungsmaterialstreifen abgebildet ist, sich unterschiedliche Grauwerte, insbesondere quer zur Förderrichtung, d.h. in Umfangsrichtung der Oberfläche des stabförmigen oder strangförmigen Artikels, ergeben. Bei der Erfassung der Bilddaten werden in jedem Kanal Messwerte erzeugt, die der optischen Beschaffenheit eines Bereichs oder eines Teilbereichs der Oberfläche des Filterstabs oder Filterstrangs entspricht.
  • Vorzugsweise wird die Oberfläche des Filterstabs oder Filterstrangs in zwei Dimensionen gescannt bzw. erfasst, und zwar quer, d.h. vorzugsweise senkrecht, zur Transportrichtung mittels der Mehrzahl von Kanälen der Bilddatenerfassungsvorrichtung und in Transportrichtung mittels einer zeitlichen Auflösung. Die zeitliche Auflösung wird durch die erste vorgebbare Frequenz vorgegeben. Beispielsweise wird ein Strang der Tabak verarbeitenden Industrie, nämlich ein Filterstrang, wobei um das Filtermaterial zunächst ein, wenigstens abschnittsweise geprägter, erster Umhüllungsmaterialstreifen herumgewickelt ist und eventuell um diesen ersten Umhüllungsmaterialstreifen ein zweiter Umhüllungsmaterialstreifen außen herumgewickelt ist, mit einer Fördergeschwindigkeit von 10 m/s gefördert und hierbei vermessen. Zum Vermessen wird ein Bild zu einem bestimmten Zeitpunkt entlang des Umfangs des Strangs aufgenommen, beispielsweise mit einer Bilddatenerfassungsvorrichtung, die zwei in queraxialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete CCD-Sensoren mit einer Anzahl von je 70 entsprechenden Sensoren aufweisen, so dass für den gesamten Umfang 140 Sensoren vorgesehen sind. Die Bilddaten dieser 140 Sensoren werden beispielsweise mit einer zweiten Taktfrequenz von 10.000 MHz ausgelesen. Die erste vorgebbare Frequenz kann beispielsweise so sein, dass in Förderrichtung alle 0,2 mm eine Abbildung des Umfangs des stabförmigen oder strangförmigen Artikels vorgenommen wird.
  • Bevorzugterweise werden als Bilddaten über den Umfang des Filterstabs oder Filterstrangs digitalisierte Grauwerte oder Farbwerte mittels der Bilddatenerfassungsvorrichtung erfasst, um anhand der Intensität bzw. der Intensitätsverteilung der Grauwerte oder der Farbwerte die Güte und/oder die Position der Prägestruktur des ersten Umhüllungsmaterialstreifens zu erfassen bzw. zu ermitteln.
  • Vorzugsweise beinhaltet das Steuern oder Regeln des Betriebs der Filterstabherstellmaschine eine Schnittlageregelung des Strangs, einen Auswurf eines fehlerhaften Filterstabs, eine Veränderung eines Parameters bei der Erzeugung des Strangs und/oder eine Veränderung eines Parameters für das Prägen des ersten Umhüllungsmaterialstreifens. Insbesondere durch diese Maßnahme wird eine hohe Qualität des hergestellten Filterstabs oder Filterstrangs der Tabak verarbeitenden Industrie gewährleistet.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn zum Ermitteln der Güte und/oder Position der Prägestruktur die Bilddaten verarbeitet werden. Beispielsweise und besonders bevorzugt wird zum Verarbeiten der Bilddaten eine Summe von Grauwerten oder Farbwerten in Förderrichtung und/oder längs der Umfangsrichtung des Strangs vorgenommen. Durch ein Vornehmen bzw. Bilden einer Summe von Grauwerten oder Farbwerten längs der Umfangsrichtung kann besonders gut die Lage der Prägestruktur bestimmt werden, insbesondere wenn die Prägestruktur in Förderrichtung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens nur abschnittsweise erzeugt wurde.
  • Durch Vornehmen bzw. Bilden einer Summe von Grauwerten oder Farbwerten in Förderrichtung des Strangs bzw. des Filterstabs oder Filterstrangs kann besonders gut die Güte der Prägung der Prägestruktur bestimmt werden.
  • Wenn die Bilddaten vorzugsweise transformiert werden, wird die Qualität der Bilddatenverarbeitung verbessert. Eine Transformation kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Bilddaten mit einer Auslesefrequenz der Bilddatenerfassungsvorrichtung bzw. eines in der Bilddatenerfassungsvorrichtung angeordneten Sensors bzw. einer entsprechenden Zeilenkamera oder eines CCD-Sensors gefaltet werden. Zudem kann ergänzend oder alternativ eine Fouriertransformation, insbesondere eine so genannte schnelle Fouriertransformation (FFT, von Fast Fourier Transformation) vorgenommen werden.
  • Wenn durch das Transformieren der Bilddaten ein Ortsfrequenzspektrum gebildet wird, ist beispielsweise besonders gut festzustellen, ob die Prägung eine hohe Qualität aufweist. Zur Verbesserung bzw. zur Erhöhung des Kontrasts der Bilddaten wird vorzugsweise das Ortsfrequenzspektrum gefiltert. Der Filter ist hierbei vorzugsweise ein Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) bzw. ein Bandpassfilter. Beispielsweise wird vorzugsweise zur Vermeidung von übermäßigen Überschwingern in der Bilddatenbearbeitung eine Besselfunktion beim Bandpassfilter bzw. FIR-Filter vorgesehen.
  • Eine besonders hohe Qualität in der Bilddatenverarbeitung bzw. -bearbeitung ist dann gegeben, wenn eine Rücktransformation durchgeführt wird und die so bearbeiteten Bilddaten verarbeitet werden.
  • Vorzugsweise ist das Verhältnis einer verwendeten Abtastrate bzw. Auslesefrequenz der Bilddatenerfassungsvorrichtung zu der Grenzfrequenz des Tiefpassanteils des Filters zwischen 6 und 14, insbesondere zwischen 8 und 12, wobei insbesondere das Verhältnis der verwendeten Abtastrate zu der Grenzfrequenz des Hochpassanteils des Filters zwischen 3 und 6, insbesondere zwischen 4 und 5, liegt. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Grenzfrequenz des Hochpassanteils zur Grenzfrequenz des Tiefpassanteils des Bandpasses zwischen 1,4 und 3, insbesondere zwischen 1,4 und 2.
  • Vorzugsweise werden zur Verarbeitung der Bilddaten Spaltensummen und/oder Zeilensummen aus den Bilddaten bzw. transformierten Bilddaten und gegebenenfalls den gefilterten und transformierten Bilddaten gebildet. Vorzugsweise werden die Bilddaten derart bearbeitet bzw. verarbeitet, dass aus den gemessenen oder transformierten Grauwerten oder Farbwerten eine Umwandlung in zwei diskrete Werte vorgenommen wird. Dieses wird Binarisierung genannt. Es ist dann möglich, Spaltensummen und/oder Zeilensummen der diskreten bzw. binarisierten Werte zu bilden. Bei diesem Verfahrensschritt handelt es sich um eine Binarisierung der Grauwerte oder Farbwerte in diskrete Werte, wobei einstellbar ist, bei welchem Grauwert bzw. bei welchem Farbwert die Grenze für die Binarisierung vorgesehen ist. Es stehen dann nicht mehr beispielsweise 256 Grauwerte zur Verfügung, sondern nur noch die Werte 0 und 1.
  • Die Aufgabe wird ferner durch eine Filterstabherstellmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines ersten Umhüllungsmaterialstreifens der Tabak verarbeitenden Industrie gelöst, wobei die Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (Bearbeitungsvorrichtung) eine Prägevorrichtung umfasst, mittels der der erste Umhüllungsmaterialstreifen während einer längsaxialen Förderung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens prägbar ist oder geprägt wird, wobei die Filterstabherstellmaschine eine Strangformungsvorrichtung aufweist, in der der erste Umhüllungsmaterialstreifen um ein Strangmaterial beim längsaxialen Fördern des Strangmaterials gewickelt wird oder wickelbar ist, wobei eine Bilddatenerfassungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels der Bilddaten von dem mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen umwickelten Strang aufnehmbar sind oder aufgenommen werden, wobei eine Bilddatenverarbeitungsvorrichtung vorgesehen ist, mittels der die Güte und/oder die Position einer auf dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen aufgebrachten Prägestruktur ermittelbar ist oder ermittelt wird und wobei eine Steuer- oder Regelvorrichtung vorgesehen ist, die aufgrund der ermittelten Güte und/oder Position der Prägestruktur Steuer- oder Regelparameter der Filterstabherstellmaschine im laufenden Betrieb der Herstellmaschine anpasst.
  • Vorzugsweise ist als Steuer- oder Regelparameter ein Feuchtegehalt des ersten Umhüllungsmaterialstreifens in oder stromaufwärts der Prägevorrichtung, eine Zugspannung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens stromaufwärts der Prägevorrichtung, ein Abstand von zwei in der Prägevorrichtung vorgesehenen Prägewalzen und/oder eine Schnittlage von von dem gebildeten Strang abgelängten Filterstäben vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist die Prägevorrichtung stromaufwärts der Strangformungsvorrichtung angeordnet.
  • Ferner vorzugsweise ist eine Filtertowaufbereitungsvorrichtung stromaufwärts der Strangformungsvorrichtung angeordnet.
  • Schließlich ist vorzugsweise eine Zuführvorrichtung für einen zweiten Umhüllungsmaterialstreifen vorgesehen, mittels der der zweite Umhüllungsmaterialstreifen der Strangformungsvorrichtung so zuförderbar ist, dass der zweite Umhüllungsmaterialstreifen außen um den ersten Umhüllungsmaterialstreifen wickelbar ist.
  • 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.
  • 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:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Filterstabherstellmaschine von stabförmigen Artikeln der Tabak verarbeitenden Industrie,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bilddatenerfassungsvorrichtung mit einer Bilddatenverarbeitungsvorrichtung,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Prägevorrichtung,
    Fig. 4
    eine Schaltung bzw. eine schematische Darstellung eines Schaltplans eines digitalen Filters,
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung von Bilddaten und bearbeiteten Bilddaten,
    Fig. 6a
    ein Graph, der die Spaltensummen von den gefilterten Bilddaten zeigt,
    Fig. 6b
    ein Graph, der die Spaltensummen von gefilterten und binarisierten Bilddaten zeigt,
    Fig. 7
    ein Graph, der die Zeilensummen von Bilddaten über einen Weg bzw. eine Zeit zeigt,
    Fig. 8a
    original aufgenommene Bilddaten,
    Fig. 8b
    die Bilddaten aus Fig. 8a, allerdings mit gespreizten Grauwerten,
    Fig. 8c
    gefilterte Bilddaten,
    Fig. 8d
    die gefilterten Bilddaten aus Fig. 8c in einer im Grauwert gespreizten Darstellung,
    Fig. 9
    ein schematisches Ablaufdiagramm für den Betrieb der Filterstabherstellmaschine und
    Fig. 10
    eine schematische Schnittdarstellung durch einen hergestellten Filterstab.
  • 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.
  • Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Filterstabherstellmaschine 1 von stabförmigen oder strangförmigen Artikeln, nämlich Filterstäben oder Filtersträngen. In diesem Fall werden Filterstäbe aus Zelluloseacetattow hergestellt. Hierzu wird von einem Filtertowballen 10 ein Filtertowstreifen 11 abgezogen und in einer Filtertowaufbereitungsvorrichtung 12 aufbereitet, beispielsweise mit Triacetin besprüht sowie gestreckt und/oder gereckt. Stromabwärts der Förderrichtung des Filtertowstreifens 11 schließt sich in der Herstellmaschine 1 eine Bearbeitungsvorrichtung 23 an, in der ein erster Umhüllungsmaterialstreifen 33 entsprechend bearbeitet werden kann. Oberhalb von den Bearbeitungsstationen für den ersten Umhüllungsmaterialstreifen 33 wird der Filtertowstreifen 11 über entsprechende Rollen umgelenkt und in Förderrichtung 13 in Richtung eines Einlauftrichters 15 einer Strangbildungsvorrichtung 14 bzw. Strangmaschine transportiert.
  • Die Bearbeitungsvorrichtung 23 kann als Einschubvorrichtung gemäß der DE 10 2011 085 981.0 ausgebildet sein.
  • In der Bearbeitungsvorrichtung 23 wird ein Umhüllungsmaterialstreifen 33, der von einem entsprechenden Vorrat, beispielsweise einer nicht dargestellten Bobine, abgerollt wird, in Förderrichtung 13' zunächst über eine Umhüllungsmaterialstreifenzugregelungsvorrichtung 38 geführt, die beispielhaft als Tänzer ausgebildet ist. Anschließend wird der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 über Rollen gelenkt und durch einen Befeuchter 37 geführt, um eine entsprechende Feuchtigkeit des Umhüllungsmaterialstreifens 33 vorzusehen. Anschließend gelangt der befeuchtete Umhüllungsmaterialstreifen 33 in eine Prägevorrichtung 36, in der zwei Prägewalzen 34 und 35 entsprechend für eine längsaxiale, d.h. in Förderrichtung ausgebildete Prägung umfassend Berge und Täler bzw. Nuten und Erhebungen bzw. Rillen sorgen. Die Prägevorrichtung kann entsprechende vorgebbare Prägestrukturen auf dem Umhüllungsmaterialstreifen vorsehen, die beispielsweise kontinuierlich längsaxial ausgeführt sein können oder aber auch abschnittsweise, d.h. mit Bereichen, die geprägt sind, wobei längsaxial hintereinander angeordnete geprägte Bereiche auf dem Umhüllungsmaterialstreifen 33 sich mit Bereichen, die nicht geprägt sind, abwechseln. Typischerweise können dann die nicht-geprägten Bereiche dort vorgesehen sein, wo bei dem anschließend hergestellten Filterstab der Schnitt vorgesehen ist.
  • Nach dem Prägen gelangt der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 durch eine Trocknungsvorrichtung und über eine Führung 40 in Richtung einer Strangformungsvorrichtung 16 bzw. Formatvorrichtung 16, in der der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 mit dem Filtertowstreifen 11 in Kontakt tritt und entsprechend der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 um den Filtertowstreifen 11 herumgewickelt wird. Der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 wird vorzugsweise auf Stoß um den Filtertowstreifen 11 gewickelt. Um einen entsprechend sicher geschlossenen Filterstrang bzw. nach dem Ablängen geschlossene Filterstäbe zu erhalten, ist zudem ein zweiter Umhüllungsmaterialstreifen 19 vorgesehen, der von einer Bobine 18 abgewickelt wird, an der Beleimvorrichtung 20 entsprechend beleimt wird und unterhalb des ersten Umhüllungsmaterialstreifens 33 in die Strangformungsvorrichtung 16 geführt wird. Der zweite Umhüllungsmaterialstreifen 19 wird dann vollständig um den ersten Umhüllungsmaterialstreifen 33 und den Filtertowstreifen 11 gewickelt und an einer Klebnaht verklebt. Zum Schließen der Umhüllungsmaterialstreifen dient auch ein Oberformat 17. Es ergibt sich dann ein mit zwei Umhüllungsmaterialstreifen 19 und 33 umhüllter Filtertowstrang 21, der in Förderrichtung 22 gefördert wird.
  • Anschließend gelangt der Filterstrang 21 durch ein optisches Messsystem 30 bzw. durch eine Bilddatenerfassungsvorrichtung. Das optische Messsystems bzw. die Bilddatenerfassungsvorrichtung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren näher erläutert. Anschließend gelangt der Filterstrang 21 zu einer Schneidvorrichtung 31, in der entsprechende Filterstäbe von dem Filterstab abgelängt werden. Nach entsprechenden optischen Überprüfungen bzw. nach der optischen Überprüfung durch das optische Messsystem 30 gelangen dann die Filterstäbe entweder in den weiteren Verarbeitungsprozess oder werden in der Ausschleusvorrichtung 32 ausgeschleust.
  • Um die Güte der Prägung bzw. die Qualität der Prägung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens 33 zu beeinflussen und zu optimieren, können an einigen Parametern der Bearbeitungsvorrichtung 23 Änderungen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann in der Umhüllungsmaterialstreifenzugregelungsvorrichtung 38 ein unterschiedlicher Zug eingestellt werden, um beispielsweise die Lage der aufgebrachten Prägestruktur zu ändern. Es kann im Befeuchter 37 ein unterschiedlich hoher Durchfeuchtungsgrad des ersten Umhüllungsmaterialstreifens 33 erzielt werden. Der Durchfeuchtungsgrad liegt vorzugsweise zwischen 5% bis 30%, insbesondere 7% bis 9%, und zwar gemessen kurz vor bzw. in der Prägevorrichtung 36. Bei den Prozentangaben handelt es sich um Massenprozentangaben.
  • Durch Befeuchten des ersten Umhüllungsmaterialstreifens 33 beispielsweise mit Wasser, das vorzugsweise mit einem Stabilisierungsmittel versetzt ist, beispielsweise Methylzellulose, wird eine Prägestruktur in den Umhüllungsmaterialstreifen eingeprägt, die stabil ist. Je nach Feuchtegrad kann die Stabilität der Prägestruktur beeinflusst werden. Entsprechend kann die Stärke bzw. Tiefe der Prägerillen durch Veränderung des Abstands der Prägerollen 34 und 35 eingestellt werden. Schließlich kann auch eine Einflussnahme durch Temperaturänderung oder Luftzufuhränderung in der Trocknungsvorrichtung 39 vorgenommen werden.
  • Als weitere Parameter zur Beeinflussung der Fertigung von Filtersträngen bzw. Filterstäben in der Herstellmaschine 1 können entsprechende Parameter in der Filtertowaufbereitungsvorrichtung 12 verändert werden, beispielsweise kann die Reckspannung oder die Menge des aufgetragenen Triacetins beeinflusst werden.
  • Eine Beeinflussung entsprechender Parameter zur Steuerung oder Regelung der Herstellmaschine 1 findet aufgrund einer entsprechenden Messung und Auswertung von Bilddaten des Strangs oder des stabförmigen Artikels statt, mittels der die Güte und/oder Position der Prägestruktur ermittelt wird, wobei anhand der Güte und/oder Position der Prägestruktur der Betrieb der Herstellmaschine gesteuert oder geregelt wird.
  • Hierzu ist ein optisches Messsystem 30, das auch als Bilddatenerfassungsvorrichtung bezeichnet werden kann, vorgesehen und beispielsweise in Fig. 2 näher erläutert. In Fig. 2 ist auf der linken Seite das optische Messsystem 30 dargestellt. Durch das optische Messsystem wird ein Strang 21 in Förderrichtung 22 geführt.
  • Mittels des optischen Messsystems 30 wird der mit dem Umhüllungsmaterialstreifen umhüllte Strang 21 nach dessen Herstellung optisch überprüft. Beispielsweise ist ein derartiges Messsystem der Hauni Maschinenbau AG unter der Bezeichnung ORIS bekannt. Das in Fig. 2 gezeigte schematische optische Messsystem 30 ist derart ausgebildet, dass der längsaxial in Förderrichtung 22 geförderte Materialstrang 21 der Tabak verarbeitenden Industrie optisch bzw. dessen Umhüllungsmaterialstreifen abgetastet wird. Hierbei wird der Strang 21 längsaxial durch das, vorzugsweise ortsfeste, optische Messsystem 30 hindurchgeführt, wobei der Strang 21 an seiner Oberfläche vollständig erfasst und abgebildet wird.
  • Zur Abtastung der (Teil-)Oberfläche des Strangs 21 wird der Strang mit Licht von einer Lichtquelle 52 beleuchtet, wobei das Licht der Lichtquelle 52 unter Verwendung von Spiegeln 53 umgelenkt wird, auf den Strang 21 gerichtet wird und das von der Oberfläche bzw. Teiloberfläche des Umhüllungsmaterialstreifens reflektierte Licht vom Strang 21 über weitere Spiegel 54 zu Sensoren 55 gelenkt, so dass das von der Oberfläche des Strangs 21 reflektierte Licht von den Sensoren 55 aufgenommen wird und in entsprechende Strangbilddaten umgewandelt wird.
  • Vorzugsweise umfassen dabei die Strangbilddaten die gesamte Oberfläche des Materialstrangs 21 und repräsentieren somit eine lineare bzw. zweidimensionale Abbildung der gesamten Oberfläche des Strangs 21 bzw. deren Umhüllungsstreifen für den Fall, dass zwei Umhüllungsstreifen verwendet werden, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • Beispielsweise sind dabei die Sensoren 55 bzw. Bildsensoren in Form einer CCD-Kamera und/oder einer CCD-Zeilenkamera ausgebildet und ringförmig angeordnet, so dass der gesamte Umfang des Strangs 21 optisch erfasst wird, wodurch die Strangbilddaten in Umfangsrichtung die Oberfläche des Umhüllungsstreifens in einem Umfang von 360° repräsentieren. Beispielsweise kann die CCD-Kamera 140 Bildelemente aufweisen, so dass der Umfang in 140 Abschnitte eingeteilt wird bzw. die Auflösung dem Umfang geteilt durch 140 entspricht. Die an die Auswerteeinrichtung bzw. Bilddatenverarbeitungsvorrichtung 60 übermittelten Bilddaten, beispielsweise in Form von digitalisierten Grauwerten, mit beispielsweise 256 Grauwertstufen, werden in der Bilddatenverarbeitungsvorrichtung 60 analysiert. Dabei werden beispielsweise von den ringförmig angeordneten Sensoren 55 die entsprechenden Bilddaten an die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung 60 übermittelt, so dass dadurch die Güte bzw. die Position der Prägestruktur auf dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen, die durch den zweiten Umhüllungsmaterialstreifen hindurch schimmert, bestimmt werden kann. Die so bestimmte Güte bzw. Position der Prägestruktur wird in eine Steuer- oder Regelvorrichtung 61 gegeben, die entsprechend den Betrieb der Herstellmaschine 1 steuert bzw. regelt, beispielsweise durch Abgabe eines Signals an den Befeuchter 62 bzw. 37. Wenn beispielsweise durch die entsprechende Bildanalyse in der Bilddatenverarbeitungsvorrichtung 60 erkannt wird, dass die Prägestruktur nicht ausreichend ausgeprägt ist, kann die Steuer- oder Regelvorrichtung ein Steuersignal an den Befeuchter 62 bzw. 37 geben, dass ein höherer Grad an Feuchte gewünscht ist. Alternativ kann auch eine größere Menge an Stabilisierungsmitteln hinzugegeben werden wie beispielsweise Methylzellulose.
  • Die Bilddatenverarbeitungsvorrichtung 60 kann mit der Steuer- oder Regelvorrichtung 61 integriert sein bzw. die Auswertung kann auch in der Steuer- oder Regelvorrichtung 61 ausschließlich geschehen. Durch welche erfindungsgemäßen Maßnahmen die Güte bzw. die Position der Prägestruktur ermittelt wird, wird nachstehend in einem Beispiel beschrieben.
  • Zunächst wird allerdings die Prägevorrichtung umfassend zwei Prägewalzen anhand eines schematischen Ausschnitts der Prägevorrichtung gemäß Fig. 3 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Prägevorrichtung zwei Prägewalzen 34 und 35, die mit einem kleinen Abstand voneinander derart angeordnet sind, dass Prägebereiche 72, 73, 74 und 75 der Prägewalze 34 in die Prägewalze 35 hineinreichen. Die Prägebereiche 72 bis 75 weisen Erhöhungen und Nuten auf, die formkomplementär zu Erhöhungen und Nuten der Prägewalze 35 sind. Die Erhöhungen und Nuten in der Prägewalze 35 sind durchgehend, d.h. über den gesamten Umfang der Prägewalze 35 angeordnet und entsprechend sind die Prägebereiche 72 bis 75 der Prägewalze 34 abschnittsweise vorgesehen. Hierdurch ergeben sich Prägebereiche auf dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen 33, die sich in Förderrichtung des Umhüllungsmaterialstreifens 33, d.h. in längsaxialer Richtung, mit nicht-geprägten Bereichen abwechseln.
  • Die Erhebungen der Prägewalze 34 haben einen Radius r1, wohingegen die Nuten einen Radius von r2 aufweisen. Entsprechend haben die Nuten der Prägewalze 35 einen Radius r3 und die Erhebungen einen Radius r4. Für weitere Einzelheiten zu den Merkmalen der Prägewalzen und des Prägens an sich wird auf die Patentanmeldung DE 10 2012 201 279.6 der Anmelderin verwiesen.
  • Um die Güte der Prägestrukturen zu bestimmen, können nun beispielsweise, wie in Fig. 5 dargestellt ist, die Bilddaten so wie diese in den entsprechenden Graustufen gemäß der Bezugsziffer 80 gemessen werden, herangezogen werden und eine Summe der Grauwerte über die n Spalten bzw. Abschnitte entlang des Umfangs gebildet werden. n ist hierbei die Anzahl der Sensoren bzw. Bildpunkte der Zeilenkamera, die über den Umfang verteilt sind. In diesem sind beispielsweise 140 Sensoren bei der CCD-Kamera bzw. Zeilenkamera vorgesehen, so dass sich 140 Abschnitte bzw. Spalten ergeben. Die Summen über die Spalten, d.h. eine Aufsummierung der Grauwerte in 140 Spalten in längsaxialer Messrichtung beispielsweise über die Erstreckung der Prägestruktur in längsaxialer Richtung oder über die Erstreckung eines vollständig abgelängten Filterstabs in längsaxialer Richtung ergibt dann beispielsweise eine Funktion bzw. Graph wie in Fig. 5 mit 82 gezeigt ist. Hier ist zu erkennen, dass die Originalbilddaten 80 relativ wenig Kontrast zeigen, so dass die Bestimmung der Güte mit einem noch relativ hohen Unsicherheitsfaktor versehen ist.
  • Um die Güte allerdings aufgrund der Spaltensummen gemäß Bezugsziffer 82 abschätzen zu können, kann dieses gemessene Signal mit einem Soll-Muster verglichen werden, beispielsweise im Hinblick auf den Abstand der Minima und Maxima in Umfangsrichtung oder im Hinblick auf eine Standardabweichung zu den aufsummierten Grauwerten. Um das Signal bzw. diese Bilddaten schon entsprechend zu bearbeiten, können die Originalbilddaten 80 binarisiert werden, was mit 81 in Fig. 5 dargestellt ist. Es könnten dann auch entsprechende Spaltensummen gebildet werden, die unter Umständen schon ein besseres Signal zeigen als das Auswertesignal, das mit der Bezugsziffer 82 versehen ist.
  • Um den Kontrast zu erhöhen, macht es allerdings Sinn, wie folgt vorzugehen. Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Originalbilddaten 80, deren Bildsignal nicht unmittelbar von der Zeit, sondern von den Koordinaten abhängt, in ein Ortsfrequenzspektrum umgewandelt werden. Man kann also die Bilddaten als eindimensionales Signal auffassen, das als eine Art Spiralabwicklung der Grauwerte des Bildes, das mit einer Frequenz von beispielsweise 10 MHz abgetastet wurde, angesehen werden kann. Hierüber kann dann eine Fouriertransformation bzw. eine Fast-Fouriertrans-formation durchgeführt werden, um ein entsprechendes Frequenzspektrum zu ermitteln. Es wird sozusagen ein Ortsfrequenzspektrum mit der Abtastrate der CCD-Kamera gefaltet, um ein entsprechendes Frequenzspektrum zu erhalten. Dieses Frequenzspektrum wird dann gefiltert, beispielsweise mit einem Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter), dessen Schaltbild schematisch in Fig. 4 beispielsweise dargestellt ist. Hierbei handelt es sich um eine Art Bandpassfilter, der einen entsprechenden Tiefpassanteil und einen Hochpassanteil aufweist. Es ist beispielsweise ein Filter neunter Ordnung mit 71 Verzögerungsgliedern und einer Besselfiltercharakteristik vorgesehen.
  • Das Frequenzspektrum, das beispielsweise mit einer Rillenanzahl von 18 Rillen der Prägestruktur gebildet wurde, ergibt bei einer Umfangsauflösung von 140 Pixeln pro 18 Rillen 7,7 Pixel pro Rillenberg und Rillental. Das heißt bei einer Abtastrate von 10 MHz ergibt sich für die Rillen eine Frequenz von 1,3 MHz.
  • Die gefilterten Bilddaten, die in Fig. 5 mit 83 bezeichnet sind, zeigen eine deutlich schärfere Kontur. Dies ergibt sich durch den Bandpassfilter gemäß der Schaltung aus Fig. 4. Die Schaltung aus Fig. 4 hat folgende Übertragungsfunktion: H z = h 0 + h 1 z − 1 + h 2 z − 2 + … + h 71 z − 71
    Figure imgb0001
  • Diese 72 Koeffizienten sind für einen Besselfilter in neunter Ordnung vorgesehen. Hierdurch ergibt sich eine sehr gute Randwertproblematik, wodurch der Filter auch eine Art Rauschfilter darstellt.
  • Die Spaltensummen, d.h. die Summe der Grauwerte über die 140 Abbildungen bzw. Abschnitte durch die Sensoren gemäß der Bezugsziffer 85 in Fig. 5 zeigt im Vergleich zu den Spaltensummen mit der Bezugsziffer 82, dass ganz deutlich der Kontrast erhöht wurde und somit eine genauere Angabe über die Güte der Prägung getroffen werden kann. In der Grauwertsumme, die in Fig. 5 mit der Bezugsziffer 85 gezeigt ist, ist ein relativ niedriges Maximum im Bereich von ungefähr dem 110. Sensor der Zeilenkamera zu erkennen. Hierbei handelt es sich um die Nahtstelle des zweiten Umhüllungsmaterialstreifens, da dadurch, dass an dieser Stelle eine Überlappung des zweiten Umhüllungsmaterialstreifens vorgesehen ist, eine größere Helligkeit aufgenommen wird.
  • Zusätzlich können die gefilterten Bilddaten gemäß 83 binarisiert werden, wie dieses mit der Bezugsziffer 84 dargestellt ist. Hierbei wird ein geeigneter Grauwert bestimmt, unterhalb dessen die Bilddaten weiß dargestellt sind und oberhalb dessen die Bilddaten schwarz dargestellt sind, bzw. ab dem dann die Bilddaten schwarz dargestellt sind. Auch hierüber können Spaltensummen gebildet werden, die unter Umständen eine noch kontrastreichere Spaltensumme ergeben würden.
  • Zur Veranschaulichung der Bilddaten, d.h. damit diese auch besser in dieser Anmeldung erkennbar sind, sind in den Fig. 8a bis 8d entsprechende Bilddaten dargestellt. Bei den Bilddaten gemäß Fig. 8a handelt es sich um Originalbilddaten 80, bei denen links und rechts zwei Prägebereiche des Umhüllungsmaterialstreifens vorgesehen sind und in der Mitte hiervon ein Bereich, der nicht geprägt ist. Fig. 8b zeigt eine grauwertgespreizte Darstellung der Originalbilddaten 80, d.h. hier wurde eine Bildverarbeitung dergestalt vorgenommen, dass die geringen Unterschiede in den Grauwerten aus Fig. 8a auseinandergespreizt wurden, um die Grauwertunterschiede deutlicher zu machen. Entsprechend ist in Fig. 8c mit 83 eine Filterung der Originalbilddaten 80 dargestellt, beispielsweise auch mit einem FIR-Filter oder alternativ mit einem anderen digitalen Filter, der vorzugsweise ein Bandpassfilter ist. Um die Verbesserung der Bilddaten 83 gegenüber der Originalbilddaten 80 besser darzustellen, ist in Fig. 8d eine grauwertgespreizte Darstellung der Daten aus Fig. 8c dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich der Kontrast hier im Vergleich zu den gespreizten Originalbilddaten von Fig. 8b erhöht hat und exakter die Prägestruktur erkennbar ist.
  • Um eine möglichst gute Bildbearbeitung vornehmen zu können, wurden verschiedene Grenzfrequenzen für den Bandpassfilter, d.h. verschiedene Verhältnisse der Tiefpassgrenze und der Hochpassgrenze vorgenommen. Bei einer Abtastfrequenz von 10 MHz wurde beispielsweise als ein gut geeigneter Bandpass ein Tiefpassgrenzwert von 0,75 Hz bei einem Hochpassgrenzwert von 1,4 bis 2 fest-gestellt. Es kann auch ein Tiefpassgrenzwert von 1 oder 1,2 oder 1,4 MHz verwendet werden, wobei dann vorzugsweise ein Hochpassgrenzwert von 2 bis 3 MHz vorgesehen ist. Insgesamt ergeben sich vorzugsweise die vorstehend schon genannten Verhältnisse der Grenzfrequenz des Tiefpassanteils zur Grenzfrequenz des Hochpassanteils.
  • In Fig. 6a ist eine Spaltensumme über die 140 Abschnitte, die durch die 140 Sensoren gemessen wurde, dargestellt und zwar von gefilterten Ortsfrequenzdaten, die sich aus den Originalbilddaten durch entsprechende Bearbeitung, wie sie vorstehend genannt wurde, ergibt. Wird für einen entsprechend optimalen Rillenverlauf der Mittelwert gebildet, der bei ungefähr 2,985 x 104 liegt, und eine Standardabweichung, die durch den heller dargestellten Bereich angedeutet ist, angesetzt, kann ein Maß für die Güte der Prägestruktur bzw. der Rillen angegeben werden. Ab einer gewissen Güte, die vorgegeben werden kann, ist die Qualität noch ausreichend. Bei Fig. 6a ist die Qualität nicht ausreichend, da die Prägestruktur im Bereich von ungefähr dem 78. Sensor einen zu niedrigen Grauwert in dem dort gezeigten Maximum aufweist, da die Summe des Grauwertes hier nicht höher ist als der Mittelwert plus Standardabweichung. Ein stabförmiger Artikel mit dieser Rillenstruktur würde somit beispielsweise ausgeworfen werden.
  • In Fig. 6b sind die Daten aus Fig. 6a weiter verarbeitet, und zwar dergestalt, dass diese Daten noch zusätzlich binarisiert wurden und daraus die Spaltensummen gebildet wurden. Das heißt, es wurden im Prinzip die Spaltensummen der bearbeiteten Bilddaten aus Fig. 5 verwendet, die mit der Bezugsziffer 84 versehen sind. Auch hier werden ein Mittelwert und eine Standardabweichung gebildet und wenn diese Daten verwendet werden, könnte der Filterstab, der diese entsprechende Rillenstruktur aufweist, beispielsweise noch als ausreichend gut befunden werden, da die Maxima der Summen oberhalb des Mittelwerts plus der Standardabweichung liegen.
  • Zur Veranschaulichung und zum besseren Verständnis: Die gebildeten Spaltensummen sind die Summen der Grauwerte in längsaxialer Richtung über beispielsweise die Länge eines abgelängten Filterstabes von beispielsweise 160 mm. Da ungefähr bei entsprechend 0,2 mm jedes Mal ein Bild entlang des Umfangs aufgenommen wird, werden somit 800 Grauwerte pro Detektor bzw. Sensor aufaddiert. Im Mittel ist ein Grauwert von 37 von insgesamt 256 Grauwerten anzusetzen, so dass sich bei einer Aufsummierung von 800 Werten gemäß Fig. 6a 2,985 x 104 als Mittelwert ergibt.
  • Alternativ könnte man auch die Anzahl der maximalen Überschreitungen der gewählten Grenze zählen und ab einer bestimmten Anzahl die Güte als nicht mehr ausreichend definieren. Es könnte auch eine Modulationstransferfunktion (im Folgenden MTF) berechnet werden, und zwar als MTF = X mittel maxima − X mittel minima X mittel gesamt
    Figure imgb0002
  • Ab einer entsprechenden Grenze der MTF, die überschritten werden muss, ist die Güte der Prägung ausreichend.
  • Schließlich kann das Rillenmuster auch als eine Art Stempel aufgefasst werden, wobei dann das Muster phasenrichtig auszurichten ist und dann mit einer Rillenreferenz zu vergleichen ist.
  • Schematisch ist in Fig. 7 ein Diagramm von Zeilensummen von Originalbilddaten dargestellt. Hierbei wird also die Summe aller Grauwerte entlang des Umfangs des gemessenen Filterstabs oder des gemessenen Strangs und fortschreitend alle 0,2 mm in Förderrichtung des Stabs bzw. Strangs wieder eine Summe gebildet. Das Ergebnis dieser Summenbildung ist in Fig. 7 dargestellt und zeigt eine entsprechende Grauwertsumme, die mit der Bezugsziffer 86 gekennzeichnet ist, bei der auf der Ordinate die Grauwertsumme dargestellt ist und auf der Abzisse ein Weg. Es sind deutlich drei verschiedene Grauwertbereiche festzustellen, nämlich zwei Bereiche mit einer niedrigen Grauwertsumme und ein Bereich mit einer hohen Grauwertsumme. Der Bereich mit der hohen Grauwertsumme entspricht einem Bereich, in dem eine Rillenprägung vorgesehen ist, und die anderen beiden Bereiche sind Bereiche, in denen keine Rillenprägung vorgesehen ist. Die Übergänge sind als Kanten 87 und 87' entsprechend erkennbar. Auf der Hälfte der Kante 87 bzw. 87' wird der Übergang von einer Prägestruktur zu keiner Prägestruktur angenommen. Hierdurch kann dann beispielsweise eine Schnittlageregelung vorgenommen werden.
  • Fig. 9 zeigt schematisch einen Steuer- bzw. Regelablauf einer erfindungsgemäßen Herstellmaschine. Bei 90 wird ein Bild aufgenommen. Es gibt nun zwei Verfahrenszweige, die vorgenommen werden. In einem ersten Verfahrenszweig wird bei 91 die Position beispielsweise der Kanten 87 und 87' aus Fig. 7 berechnet, woraufhin bei 92 ein Stellgliedsteuersignal zur Beeinflussung einer Schneidvorrichtung 31 zum Ablängen von Filterstäben aus dem Filterstrang 21 beeinflusst wird. Dieses ist in 93 bei dem Schritt Schnittposition beeinflussen dargestellt. Der zweite Verfahrenszweig, der von der Bildaufnahme 90 nach rechts in Fig. 9 abzweigt, beinhaltet die Ermittlung der Güte, wie dieses vorstehend in verschiedenen Varianten dargestellt wurde und bei einer nicht-ausreichenden Güte ein Auswurf bei 95 sowie das Generieren eines Steuer- oder Regelsignals bei 96, um beispielsweise die Prägung zu beeinflussen. Dieses kann durch Einflussnahme auf die Umhüllungsmaterialstreifenzugregelungsvorrichtung 38 geschehen, durch Einflussnahme auf den Befeuchter 37, durch Einflussnahme auf die Trocknungsvorrichtung 39 und/oder durch Einflussnahme auf beispielsweise den Abstand der ersten Prägewalze zur zweiten Prägewalze.
  • Fig. 10 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen gefertigten CP-Filterstab. Mit 110 ist das Filtermaterial gezeigt. Bei 111 ist der erste Umhüllungsmaterialstreifen 33 auf Stoß in dem Stoßbereich 111 um das Filtermaterial 110 herumgewickelt. Außen um den ersten Umhüllungsmaterialstreifen 33 ist ein zweiter Umhüllungsmaterialstreifen 19 gewickelt, der in einem Nahtbereich überlappt und dort verklebt ist. Es sind sehr gut die schematisch dargestellten Rillen zu erkennen. Es sind 22 Rillenberge und entsprechend 22 Rillentäler bzw. Nuten zu erkennen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Filterstabherstellmaschine kann sehr effizient überprüft werden, ob die Prägung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens ordnungsgemäß ist. Sollte die Güte durch ein Maschinenereignis oder durch Verschleiß abnehmen, so dass ein Sollwert unterschritten wird, kann dieses Verhalten entsprechend detektiert werden und gezielt Filterstäbe ausgeschleust werden. Alternativ oder ergänzend kann die Filterstabherstellmaschine gezielt bei einem Parameter oder mehreren Parametern eine Änderung vornehmen, und so eine entsprechende Steuerung oder Regelung der Qualität bzw. der Güte der Prägung vorsehen. Im Rahmen der Erfindung sind m und n natürliche Zahlen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Filterstabherstellmaschine
    10
    Filtertowballen
    11
    Filtertowstreifen
    12
    Filtertowaufbereitungsvorrichtung
    13, 13'
    Förderrichtung
    14
    Strangbildungsvorrichtung
    15
    Einlauftrichter
    16
    Strangformungsvorrichtung
    17
    Oberformat
    18
    Bobine
    19
    zweiter Umhüllungsmaterialstreifen
    20
    Beleimvorrichtung
    21
    Filterstrang
    22
    Förderrichtung
    23
    Bearbeitungsvorrichtung
    24
    Zuführvorrichtung
    30
    Bilderfassungsvorrichtung
    31
    Schneidvorrichtung
    32
    Ausschleusvorrichtung
    33
    erster Umhüllungsmaterialstreifen
    34
    Prägewalze
    35
    Prägewalze
    36
    Prägevorrichtung
    37
    Befeuchter
    38
    Umhüllungsmaterialstreifenzugregelungsvorrichtung
    39
    Trocknungsvorrichtung
    40
    Führung
    51
    Materialstrang
    52
    Lichtquelle
    53
    Spiegel
    54
    Spiegel
    55
    Sensor
    60
    Bilddatenverarbeitungsvorrichtung
    61
    Steuer- oder Regelvorrichtung
    62
    Befeuchter
    72
    Prägebereich
    73
    Prägebereich
    74
    Prägebereich
    75
    Prägebereich
    80
    Originalbilddaten
    81
    Bilddaten
    82
    Summe der Grauwerte über n Spalten
    83
    gefilterte Bilddaten
    84
    gefilterte und binarisierte Bilddaten
    85
    Summe der Grauwerte über n Spalten
    86
    Summe der Grauwerte über m Zeilen
    87, 87'
    Kante
    90
    Bildaufnahme
    91
    Position berechnen
    92
    Stellgliedsteuersignal
    93
    Schnittposition beeinflussen
    94
    Güteermittlung
    95
    Auswurf
    96
    Steuersignal generieren
    110
    Filtermaterial
    111
    Stoßbereich
    r1
    Radius
    r2
    Radius
    r3
    Radius
    r4
    Radius

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Filterherstellmaschine (1) der Tabak verarbeitenden Industrie mit den folgenden Verfahrensschritten:
    - Fördern eines ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) in einer längsaxialen Förderrichtung (13'),
    - Prägen des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33), wobei der erste Umhüllungsmaterialstreifen (33) beim Prägen wenigstens zeitweise kontinuierlich gefördert wird, so dass in Förderrichtung (13') wenigstens abschnittsweise eine Prägestruktur gebildet wird, wobei die gebildete Prägestruktur Rillen aufweist, die in Längsrichtung der hergestellten Filterstäbe angeordnet sind,
    - Bilden eines Strangs (21) der Tabak verarbeitenden Industrie und Fördern des Strangs (21) in einer längsaxialen Richtung (22),
    - Umhüllen des Strangs (21) mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen (33), wobei insbesondere der mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen (33) umhüllte Strang (21) mit einem zweiten Umhüllungsmaterialstreifen (19) umhüllt wird,
    - Ablängen wenigstens eines Filterstabs aus dem Strang (21),
    - Erfassen von, insbesondere digitalisierten, Bilddaten (80) des Strangs (21) oder des Filterstabs, wobei anhand der Bilddaten (80) eine Güte und/oder Position der Prägestruktur ermittelt wird und anhand der Güte und/oder Position der Prägestruktur der Betrieb der Filterstabherstellmaschine (1) gesteuert oder geregelt wird, wobei die Bilddaten (80) Abbildungen längs der Umfangsrichtung des Strangs (21) oder des Filterstabs umfassen, wobei das Aufnehmen der Abbildungen längs der Umfangsrichtung mit einer vorgebbaren ersten Frequenz getaktet geschieht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (80) Abbildungen längs der Umfangsrichtung des Strangs (21) oder des Filterstabs, des gesamten Umfangs, umfassen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln des Betriebs der Filterstabherstellmaschine (1) eine Schnittlageregelung des Strangs (21) einen Auswurf eines fehlerhaften Filterstabs, eine Veränderung eines Parameters bei der Erzeugung des Strangs (21) und/oder eine Veränderung eines Parameters für das Prägen des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) beinhaltet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Güte und/oder Position der Prägestruktur die Bilddaten (80) verarbeitet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verarbeiten der Bilddaten (80) eine Summe von Grauwerten oder Farbwerten in Förderrichtung (22) und/oder längs der Umfangsrichtung des Strangs (21) gebildet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten (80) transformiert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Transformieren der Bilddaten (80) ein Ortsfrequenzspektrum gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortsfrequenzspektrum gefiltert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücktransformation durchgeführt wird und die so bearbeiteten Bilddaten (80) verarbeitet werden.
  10. Filterstabherstellmaschine (1) der Tabak verarbeitenden Industrie mit einer Bearbeitungsvorrichtung (23) zur Bearbeitung eines ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei die Bearbeitungsvorrichtung (23) eine Prägevorrichtung (36) umfasst, mittels der der erste Umhüllungsmaterialstreifen (33) während einer längsaxialen Förderung (13') des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) prägbar ist oder geprägt wird, wobei die Filterstabherstellmaschine (1) eine Strangformungsvorrichtung (16, 17) aufweist, in der der erste Umhüllungsmaterialstreifen (33) um ein Strangmaterial beim längsaxialen Fördern des Strangmaterials gewickelt wird oder wickelbar ist, wobei eine Bilddatenerfassungsvorrichtung (30) vorgesehen ist, mittels der Bilddaten (80) von dem mit dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen (33) umwickelten Strang (21) aufnehmbar sind oder aufgenommen werden, wobei eine Bilddatenverarbeitungsvorrichtung (60, 91, 94) vorgesehen ist, mittels der die Güte und/oder die Position einer auf dem ersten Umhüllungsmaterialstreifen (33) aufgebrachten Prägestruktur ermittelbar ist oder ermittelt wird und wobei eine Steuer- oder Regelvorrichtung (61, 96) vorgesehen ist, die aufgrund der ermittelten Güte und/oder Position der Prägestruktur Steuer- oder Regelparameter der Filterstabherstellmaschine (1) im laufenden Betrieb der Filterstabherstellmaschine (1) anpasst.
  11. Filterstabherstellmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuer- oder Regelparameter ein Feuchtegehalt des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) in oder stromaufwärts der Prägevorrichtung (36), eine Zugspannung des ersten Umhüllungsmaterialstreifens (33) stromaufwärts der Prägevorrichtung (36), ein Abstand von zwei in der Prägevorrichtung (36) vorgesehenen Prägewalzen (34, 35) und/oder eine Schnittlage von von dem gebildeten Strang (21) abgelängten Filterstäben ist.
  12. Filterstabherstellmaschine (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prägevorrichtung (36) stromaufwärts der Strangformungsvorrichtung (16, 17) angeordnet ist.
  13. Filterstabherstellmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtertowaufbereitungsvorrichtung (12) stromaufwärts der Strangformungsvorrichtung (16, 17) angeordnet ist.
  14. Filterstabherstellmaschine (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführvorrichtung (24) für einen zweiten Umhüllungsmaterialstreifen (19) vorgesehen ist, mittels der der zweite Umhüllungsmaterialstreifen (19) der Strangformungsvorrichtung (16, 17) so zuförderbar ist, dass der zweite Umhüllungsmaterialstreifen (19) außen um den ersten Umhüllungsmaterialstreifen (33) wickelbar ist.
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