EP2727481A2 - Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie - Google Patents

Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, und Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie Download PDF

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EP2727481A2
EP2727481A2 EP13190814.7A EP13190814A EP2727481A2 EP 2727481 A2 EP2727481 A2 EP 2727481A2 EP 13190814 A EP13190814 A EP 13190814A EP 2727481 A2 EP2727481 A2 EP 2727481A2
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EP
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machine
strip
pattern
sensor arrangement
material strip
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EP2727481B1 (de
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Dirk Sacher
Peter Kalus
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    • B65H2801/54—Cigarette making

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the position of a pre-printed strip of material in a machine of the tobacco-processing industry, wherein a periodically recurring print pattern on an endlessly processed strip of material is detected and detected by means of an imaging sensor array and from the position of the strip of material is determined relative to the machine cycle.
  • the invention further relates to a correspondingly established machine of the tobacco-processing industry.
  • the DE 102 41 127 A1 discloses a method of monitoring at least one mark on a cigarette or wrapping paper strip, wherein to increase the contrast of the Be environment of the marking outgoing light rays by means of an optical unit, such as a diaphragm, at least partially filtered away or faded out.
  • the optical unit must be adapted for this purpose to the shape of the mark on the wrapping paper strip. For example, in the case of an aperture, the aperture has the same shape as the marker.
  • the marking on the cigarette or the wrapping paper strip is thus determined by the manufacturer, a desired flexibility in the form of the marking is not feasible.
  • the object of the invention is to provide a method for detecting the position of a pre-printed strip of material in a machine of the tobacco processing industry and a correspondingly equipped machine, which circumvent the disadvantages associated with conventional printing marks.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims.
  • the invention utilizes a suitable periodically recurring print pattern in an area of the strip of material visible to the outside of the finished product as the print pattern to be recognized.
  • This can be any freely definable pattern which can be provided in particular for advertising purposes. Additional unsightly print marks predefined by the machine manufacturer are no longer required, as a result of which the printable area of the material strip is no longer correspondingly restricted. Also, the strip of material is no longer subject to corresponding restrictions, since no consumer disturbing predefined print mark must be covered more. A corresponding material overlap can be omitted, resulting in a significant material savings.
  • the print pattern to be recognized is freely definable within certain limits. These limits are set in particular by the fact that the printing pattern to be recognized must have a sufficient contrast and a repetition period corresponding to the product cycle.
  • the print pattern to be recognized also differs from the print mark in that, in addition to the print mark function, it performs another function, in particular an advertising function.
  • the print pattern to be recognized is redefined after a format change in the sensor arrangement.
  • a print pattern adapted to the new format is redefined. It is thus a not customizable by the machine manufacturer, variably customizable print pattern, which can be defined in particular format dependent.
  • the determination or definition of the printing pattern to be detected is preferably carried out automatically or semi-automatically in an electronic learning step using the sensor arrangement. This can be done, for example, in a test run before the actual production operation, or at the beginning of the production operation.
  • the sensor arrangement preferably has a learning module which is set up to automatically teach in a suitable periodically recurring pattern on the material strip as the print pattern to be recognized.
  • the learning module may include, for example, a neural network or another algorithmized learning method.
  • the learning module can be realized by means of software in an electronic data processing device.
  • the data processing device may be provided in the sensor arrangement or be part of the machine control.
  • an external sensor arrangement for example in a laboratory device, can also be used.
  • the print pattern to be recognized is preferably stored in the sensor arrangement.
  • the print pattern to be recognized is newly defined or stored in the sensor arrangement
  • teaching can be done by trial run of the machine and automatic or manual selection of a suitable print pattern.
  • a database may be provided in which previously learned suitable print patterns have been stored. After a format change, a suitable print pattern assigned to the new format is then selected from the database and set or stored in the sensor arrangement as the print pattern to be recognized.
  • the database can be stored in an external data processing device, in the machine control or in the sensor arrangement.
  • the machine can preferably be controlled and / or regulated.
  • a cutting device of the machine for positionally accurate positioning of a cutting line of the material strip is controlled.
  • the cutting line can then be repeatably and accurately positioned at a desired location. If desired or appropriate specification, it is ensured that the cutting line does not run through the printed area and has a sufficient distance therefrom; and / or that the imprint on the rod-shaped end product is always positioned in exactly the same place.
  • Other applications of the position signal provided according to the invention are possible.
  • the sensor arrangement preferably comprises a camera system and can be implemented particularly advantageously with a line scan camera. An area camera is not excluded. Furthermore, the sensor arrangement advantageously has a lighting device in order to facilitate the high-contrast detection of the printing pattern.
  • the invention is applicable to any machine of the tobacco processing industry in which a printable or printed strip of material, in particular a paper strip, is processed endlessly.
  • Preferred applications relate to, for example, filter piecing, string unit of a cigarette making machine or Bobinenlader.
  • Fig. 1 shows a machine 10 of the tobacco processing industry, in which a printable or printed strip of material 11, such as a paper strip, is processed endlessly.
  • the machine 10 comprises a sensor arrangement 14 with an optical camera 15, which is used to image the printed side of the material strip 11 is arranged in the machine 10.
  • the camera 15 is preferably a line camera, but also an area camera is possible.
  • the line camera 15 preferably extends over the entire width of the material strip 11, as in FIG Fig. 2 is shown. It may be sufficient if camera 15 extends over only a part of the width of the material strip 11.
  • the printed side of the strip of material 11 would be in the example of Fig. 1 directed upward, ie facing the sensor assembly 14.
  • the machine 10 further includes a machine controller 16 and a cutter 17 for cutting the strip of material 11 along periodically repeating cut lines 14, see Fig. 2 , Furthermore, a preferably touch-sensitive screen terminal 23 is expediently provided for the operation of the machine 10.
  • a tipping paper strip 11 printed with an advertising motif 13, here an elephant is shown, for example, being processed in a filter tappet 10.
  • the tipping paper 11, which is processed here twice as wide, has areas 12 assigned to each cigarette, the advertising motif 13 repeating itself identically in each area 12.
  • the advertising motif 13 thus repeats in the conveying direction continuously periodically or equidistantly.
  • the conveying direction of the material strip 11 is in Fig. 2 marked by an arrow as an example.
  • the regions 12 are separated by cutting lines 14 perpendicular to the conveying direction and cutting lines 35 along the conveying direction.
  • the continuous strip of material 11 is cut in the machine 10 by means of the cutting device 17 along the cutting lines 14 in double-width tipping paper sections.
  • the advertising motif 13 is arranged in a region of the tipping paper which is visible to the consumer after the cigarette has been completed, in particular in a central region of the corresponding region 12 of the tipping paper. Visible to the outside in particular means that the advertising motif 13 is uncovered after the completion of the cigarette, ie not covered by a layer of paper.
  • the cutting device 17 is controlled by the machine control 16 continuously accurate clock, so that it is ensured that the cutting lines 14 are exactly to the intended target positions between the advertising motifs, and not in the worst case, the advertising motif is cut.
  • the exact position of the strip of material 11 in the machine 10 is continuously determined by means of the sensor arrangement 14.
  • the sensor arrangement 14 comprises an electronic data processing device 18 based on, for example, a microprocessor or microcontroller and an electronic memory 19.
  • the memory 19 stores the image of a print pattern (desired pattern) to be recognized on the material strip 11.
  • the data processing device 18 contains image recognition software in order to recognize the print pattern stored in the memory in the image data transmitted by the camera system 15 and to determine therefrom the position of the print pattern and thus the position of the material strip 11 in the machine 10.
  • the image recognition software compares the image data taken with the camera system 15 with the target print pattern stored in the memory 19. The determined position of the strip of material 11 is sent to the machine control 16, which controls the cutting device 17 exactly on this basis or regulates.
  • the measurement resolution of the sensor arrangement 14 is preferably predetermined by means of an external clock generator.
  • the clock may, for example, be a separate rotary encoder 25.
  • the clock can be generated for example by a controlled rotary drive of the machine 10, wherein the position reference is given by the time-distance reference.
  • the sensor arrangement 14 preferably comprises a lighting device 24, preferably a white-light source, for illuminating the material strip 11 in the area covered by the sensor arrangement 14.
  • a lighting device 24 preferably a white-light source
  • no additional print mark for example a plain-colored rectangle, specified by the manufacturer, is used as the print pattern to be recognized, but a suitable, sufficiently high-contrast part of the advertising motif 13 which is present in any case Fig. 2 For example, the trunk, the prone leg or the entire elephant act.
  • An additional print mark is thus no longer necessary, and the largest part of the area 12 is available for the advertising print.
  • the sensor arrangement 14 does not have to be adapted to the printing pattern to be recognized.
  • the print pattern to be recognized is, in particular, a pattern that is visible to the consumer on the end product.
  • the print pattern to be recognized is newly defined in the sensor arrangement 14 and stored in the memory.
  • the data processing device 18 preferably comprises a learning module or a learning software which can be used to automatically determine a suitable one to be recognized (Target) print pattern is set based on the signal transmitted from the camera system 15.
  • a test run of the machine 10 is preferably carried out.
  • a semi-automatic or manual implementation of learning is possible. In semiautomatic training, for example, a plurality of possible print patterns could be displayed to the operator on the display terminal, with the operator selecting a print pattern.
  • the operator leads approximately a format length in the conveying direction through the measuring range detected by the camera system.
  • An image of the material strip 11 with the taught-in printing pattern can be displayed on the display terminal 23 to facilitate the sensor adjustment, the representation of the switching point and any change in position of the switching point in the conveying direction for the operator. In this way, the operator can easily adjust the cutting position of the cuts 14 via the display terminal 23.
  • a visualization of the quality of the pressure pattern to be detected and the reading out of diagnostic data, such as detection reliability, is easily possible by means of the screen terminal 23.
  • the learning software used is based, for example, on a neural network or another algorithmized learning method.
  • the learning method preferably comprises a plausibility check in such a way that the repetition rate of the taught-in pattern corresponds to the format clock.
  • the learning method may include a filter that allows from the outset only teaching a pattern with a repetition rate corresponding to the format clock. More general is the repetition rate of the format when learning the pattern in the learning process.
  • the determination of the printing pattern to be detected in the sensor arrangement 14, in particular after a format change, is not limited to the above method; in particular, the sensor arrangement 14 does not necessarily comprise a learning module. It is also possible, for example, that for every possible format a suitable print pattern has already been learned in advance and stored in a database.
  • the database can be an external database and / or stored in the sensor arrangement 14, in particular in the memory 18, and / or in the machine control 16.
  • the pre-teaching described can be done with the sensor assembly 14, but also with another sensor arrangement, in particular by means of a laboratory device.
  • the printing pattern to be recognized is format-dependent in the sensor arrangement 14 definable.
  • the machine assembly 20 here includes a machine 10 as in FIG Fig. 1 and a bobbin loader 21 having a bobbin 22.
  • the bobbin loader 21 is adapted to automatically tie a strip of material 11 from an unused bobbin 22 to a strip of material from a spent bobbin 22 in production.
  • a sensor assembly 14 ' is arranged, which is the same structure as in Fig. 1 shown sensor assembly 14 and with the same Relative to the printable or printed side of the strip of material arranged.
  • the sensor assembly 14 ' may be connected to the machine controller 16 of the machine 10.
  • the sensor arrangement 14 ' can be connected to a separate electronic control device of the reel loader 21, which is expediently connected to the control device 16 of the machine 10.
  • the sensor arrangement 14 ' continuously provides a position signal about the position of the material strip 11 in the reel loader 11. In particular, after a change of the reel 22 this position signal is available as quickly as possible.
  • the sensor assembly 14 is preferably synchronized with the sensor assembly 14 'to the same printed pattern to be recognized.
  • a print pattern to be recognized by means of the sensor arrangement 14 can in particular be stored in the sensor arrangement 14 'via the control device 16 and vice versa.
  • the embodiment according to Fig. 3 includes a plurality of sensor assemblies 14, 14 'in the machine assembly 20.
  • the machine assembly 20 includes only one sensor assembly 14 or 14' in one of the machines 10, 21.

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Wrapping Of Specific Fragile Articles (AREA)
  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)
  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens (11) in einer Maschine (10; 21) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei ein periodisch wiederkehrendes Druckmuster auf dem endlos verarbeiteten Materialstreifen (11) mittels einer bildgebenden Sensoranordnung (14) detektiert und erkannt wird und daraus die Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt ermittelt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass als das zu erkennende Druckmuster ein frei definierbares Muster (13) verwendet wird, das in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens (11) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei ein periodisch wiederkehrendes Druckmuster auf einem endlos verarbeiteten Materialstreifen mittels einer bildgebenden Sensoranordnung erfasst und erkannt wird und daraus die Lage des Materialstreifens relativ zum Maschinentakt ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechend eingerichtete Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie.
  • Im Stand der Technik werden zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie herstellerseitig vorgegebene, kontrastreiche Druckmarken auf den Materialstreifen aufgedruckt. Diese Druckmarken sind in der Regel so angeordnet, dass sie beim fertigen stabförmigen Produkt durch Materialüberlappung überdeckt werden, damit der optische Eindruck des Produkts für den Konsumenten nicht gestört wird. Zu diesem Zweck muss das Material eine ausreichende Deckkraft, insbesondere eine ausreichende Materialstärke aufweisen und darf beispielsweise nicht transparent sein. Des Weiteren muss je nach Abmessung der Druckmarke eine erhebliche Überlappung des Materialstreifens vorgesehen sein, um die Druckmarke sicher abzudecken, wofür zusätzliches Material erforderlich ist.
  • Schließlich wird in der Tabak verarbeitenden Industrie immer häufiger beliebig bedrucktes Material verwendet, um sich werbewirksam abzuheben und einen besonderen Wiedererkennungswert des jeweiligen Produktes zu erzielen. Durch die zuvor beschriebenen Druckmarken wird jedoch der für beliebige Aufdrucke seitens des Tabakverarbeiters zur Verfügung stehende Bereich auf dem Materialstreifen erheblich eingeschränkt.
  • Aus der DE-OS 1 805 075 ist ein Verfahren zum Überwachen von Druckbildern auf Zigarettenpapier auf ihre Lage bezüglich der Zigarettenenden, und Korrektur von den Solllagen abweichender Lagen der Druckbilder bezüglich der Zigarettenenden, mittels auf das Zigarettenpapier aufgebrachter Zusatzmarkierungen bekannt. Damit die Zusatzmarkierungen den Konsumenten nicht stören, werden die Zusatzmarkierungen an den Schnittlinien auf das Zigarettenpapier aufgebracht, die bei der Weiterverarbeitung mit Belagmaterial umhüllt werden und dann nicht mehr sichtbar sind. Alternativ werden Zusatzmarkierungen vorgeschlagen, die bei Tageslicht oder Kunstlicht nicht sichtbar sind, die aber bei Beleuchtung beispielsweise mit UV-Licht sichtbar werden.
  • Aus der DE 199 39 667 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen der Qualität eines mehrfarbigen Aufdrucks auf einem Zigarettenpapier bekannt, wobei einfarbige Prüfmarkierungen auf der Umhüllung aufgebracht werden. Die Prüfmarkierungen sind im Bereich einer Schnittlinie angeordnet, so dass die Prüfmarkierungen nach Aufbringen eines Filterblättchens nach außen abgedeckt und somit von außen nicht sichtbar sind.
  • Die DE 102 41 127 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung wenigstens einer Markierung auf einer Zigarette oder einem Umhüllungspapierstreifen, wobei zur Kontrasterhöhung die von der Umgebung der Markierung ausgehenden Lichtstrahlen mittels einer optischen Einheit, beispielsweise einer Blende, wenigstens teilweise weggefiltert oder ausgeblendet werden. Die optische Einheit muss zu diesem Zweck an die Form der Markierung auf dem Umhüllungspapierstreifen angepasst sein. Im Falle einer Blende hat die Blendenöffnung beispielsweise dieselbe Form wie die Markierung. Die Markierung auf der Zigarette bzw. dem Umhüllungspapierstreifen ist somit herstellerseitig festgelegt, eine gewünschte Flexibilität in der Form der Markierung ist nicht realisierbar.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens in einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie und eine entsprechend eingerichtete Maschine bereitzustellen, welche die mit herkömmlichen Druckmarken verbundenen Nachteile umgehen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung nutzt ein geeignetes periodisch wiederkehrendes Druckmuster in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens als das zu erkennende Druckmuster. Dabei kann es sich um ein beliebiges, frei definierbares Muster handeln, das insbesondere zu Werbezwecken vorgesehen sein kann. Zusätzliche, vom Maschinenhersteller vordefinierte unschöne Druckmarken sind nicht mehr erforderlich, wodurch der bedruckbare Bereich des Materialstreifens nicht mehr entsprechend eingeschränkt wird. Auch der Materialstreifen unterliegt keinen entsprechenden Beschränkungen mehr, da keine den Konsumenten störende vordefinierte Druckmarke mehr abgedeckt werden muss. Eine entsprechende Materialüberlappung kann entfallen, wodurch sich eine nicht unerhebliche Materialersparnis ergibt.
  • Das zu erkennende Druckmuster ist in bestimmten Grenzen frei definierbar. Diese Grenzen werden insbesondere dadurch gesetzt, dass das zu erkennende Druckmuster einen ausreichenden Kontrast und eine der Produkttaktung entsprechende Wiederholperiode aufweisen muss. Das zu erkennende Druckmuster unterscheidet sich von der Druckmarke auch dadurch, dass sie neben der Druckmarkenfunktion eine weitere Funktion, insbesondere eine Werbefunktion, ausübt.
  • Vorteilhaft wird das zu erkennende Druckmuster nach einem Formatwechsel in der Sensoranordnung neu festgelegt. Insbesondere wird ein an das neue Format angepasstes Druckmuster neu festgelegt. Es handelt sich somit um ein vom Maschinenhersteller nicht vordefiniertes, variabel anpassbares Druckmuster, das insbesondere formatabhängig definierbar sein kann.
  • Die Festlegung bzw. Definition des zu erkennenden Druckmusters erfolgt vorzugsweise automatisch oder halbautomatisch in einem elektronischen Lernschritt unter Verwendung der Sensoranordnung. Dies kann beispielsweise in einem Probelauf vor dem eigentlichen Produktionsbetrieb, oder zu Beginn des Produktionsbetriebes, erfolgen. Die Sensoranordnung weist zu diesem Zweck vorzugsweise ein Lernmodul auf, das eingerichtet ist, ein geeignetes periodisch wiederkehrendes Muster auf dem Materialstreifen als das zu erkennende Druckmuster automatisch einzulernen. Das Lernmodul kann beispielsweise ein neuronales Netzwerk oder ein anderes algorithmisiertes Lernverfahren umfassen. Das Lernmodul kann mittels Software in einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung realisiert sein. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann in der Sensoranordnung vorgesehen oder Teil der Maschinensteuerung sein. Zum Einlernen eines zu erkennenden Musters kann auch eine externe Sensoranordnung, beispielsweise in einem Laborgerät, verwendet werden.
  • Das zu erkennende Druckmuster wird vorzugsweise in der Sensoranordnung gespeichert.
  • Wird beispielsweise nach einem Formatwechsel das zu erkennende Druckmuster neu festgelegt bzw. in der Sensoranordnung gespeichert, kann dies auf verschiedene Arten geschehen. Beispielsweise kann nach einem Formatwechsel ein Einlernen durch Probelauf der Maschine und automatische oder manuelle Auswahl eines geeigneten Druckmusters erfolgen. Alternativ kann beispielsweise eine Datenbank vorgesehen sein, in der zuvor eingelernte geeignete Druckmuster abgelegt sind. Nach einem Formatwechsel wird dann ein dem neuen Format zugeordnetes geeignetes Druckmuster aus der Datenbank ausgewählt und in der Sensoranordnung als das zu erkennende Druckmuster festgelegt bzw. gespeichert. Die Datenbank kann in einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, in der Maschinensteuerung oder in der Sensoranordnung gespeichert sein.
  • Auf der Grundlage der ermittelten Lage des Materialstreifens relativ zum Maschinentakt kann vorzugsweise die Maschine gesteuert und/oder geregelt werden. In einer bevorzugten Anwendung wird eine Schneidvorrichtung der Maschine zur lagegenauen Positionierung einer Schnittlinie des Materialstreifens gesteuert bzw. geregelt. Die Schnittlinie kann dann an einer gewünschten Stelle wiederholbar und genau positioniert werden. Bei Wunsch bzw. entsprechender Vorgabe ist sichergestellt, dass die Schnittlinie nicht durch den bedruckten Bereich verläuft und einen ausreichenden Abstand dazu aufweist; und/oder dass der Aufdruck auf dem stabförmigen Endprodukt immer an genau der gleichen Stelle positioniert ist. Andere Anwendungen des erfindungsgemäß bereitgestellten Lagesignals sind möglich.
  • Die Sensoranordnung umfasst vorzugsweise ein Kamerasystem und ist besonders vorteilhaft mit einer Zeilenkamera realisierbar. Eine Flächenkamera ist aber nicht ausgeschlossen. Des Weiteren weist die Sensoranordnung vorteilhaft eine Beleuchtungseinrichtung auf, um die kontrastreiche Erfassung des Druckmusters zu erleichtern.
  • Die Erfindung ist anwendbar auf jede Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie, in der ein bedruckbarer oder bedruckter Materialstreifen, insbesondere ein Papierstreifen, endlos verarbeitet wird. Bevorzugte Anwendungen betreffen beispielsweise Filteransetzer, Strangeinheit einer Zigarettenherstellmaschine oder Bobinenlader.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie;
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf einen mit einem Werbemotiv bedruckten Belagpapierstreifen; und
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Maschine der Tabak verarbeitenden Industrie in einer weiteren Ausführungsform.
  • Fig. 1 zeigt eine Maschine 10 der Tabak verarbeitenden Industrie, in der ein bedruckbarer oder bedruckter Materialstreifen 11, beispielsweise ein Papierstreifen, endlos verarbeitet wird. Die Maschine 10 umfasst eine Sensoranordnung 14 mit einer optischen Kamera 15, die zur Abbildung der bedruckten Seite des Materialstreifens 11 in der Maschine 10 angeordnet ist. Die Kamera 15 ist vorzugsweise eine Zeilenkamera, aber auch eine Flächenkamera ist möglich. Die Zeilenkamera 15 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Materialstreifens 11, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Es kann ausreichen, wenn sich Kamera 15 nur über einen Teil der Breite des Materialstreifens 11 erstreckt. Die bedruckte Seite des Materialstreifens 11 wäre im Beispiel der Fig. 1 nach oben gerichtet, d.h. der Sensoranordnung 14 zugewandt. Die Maschine 10 umfasst des Weiteren eine Maschinensteuerung 16 und eine Schneidvorrichtung 17 zum Schneiden des Materialstreifens 11 entlang sich periodisch wiederholender Schnittlinien 14, siehe Fig. 2. Des Weiteren ist zweckmäßigerweise ein vorzugsweise berührungsempfindliches Bildschirmterminal 23 für die Bedienung der Maschine 10 vorgesehen.
  • In Fig. 2 ist beispielsweise ein mit einem Werbemotiv 13, hier einem Elefanten, bedruckter Belagpapierstreifen 11 gezeigt, der beispielsweise in einem Filteransetzer 10 verarbeitet wird. Das hier doppeltbreit verarbeitete Belagpapier 11 weist jeweils einer Zigarette zugeordnete Bereiche 12 auf, wobei das Werbemotiv 13 sich in jedem Bereich 12 identisch wiederholt. Das Werbemotiv 13 wiederholt sich somit in Förderrichtung fortlaufend periodisch bzw. äquidistant. Die Förderrichtung des Materialstreifens 11 ist in Fig. 2 durch einen Pfeil beispielhaft markiert. Die Bereiche 12 sind durch Schnittlinien 14 senkrecht zur Förderrichtung und Schnittlinien 35 entlang der Förderrichtung voneinander getrennt. Der kontinuierliche Materialstreifen 11 wird in der Maschine 10 mittels der Schneidvorrichtung 17 entlang der Schnittlinien 14 in doppeltbreite Belagpapierabschnitte geschnitten. Nach der folgenden Herstellung doppeltlanger Zigaretten werden diese entlang der Schnittlinien 35 schließlich in zwei einzelne Zigaretten geschnitten. Das Werbemotiv 13 ist seiner Bestimmung gemäß in einem Bereich des Belagpapiers angeordnet, der nach der Fertigstellung der Zigarette für den Konsumenten nach außen sichtbar ist, insbesondere in einer zentralen Region des entsprechenden Bereichs 12 des Belagpapiers. Nach außen sichtbar bedeutet insbesondere, dass das Werbemotiv 13 nach der Fertigstellung der Zigarette unverdeckt, d.h. nicht von einer Papierschicht abgedeckt ist.
  • Die Schneidvorrichtung 17 wird von der Maschinensteuerung 16 fortlaufend taktgenau angesteuert, damit sichergestellt ist, dass die Schnittlinien 14 exakt an den vorgesehen Sollpositionen zwischen den Werbemotiven liegen, und nicht im schlimmsten Fall das Werbemotiv zerschnitten wird. Dazu wird die taktgenaue Lage des Materialstreifens 11 in der Maschine 10 mittels der Sensoranordnung 14 fortlaufend ermittelt.
  • Die Sensoranordnung 14 umfasst zu diesem Zweck eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung 18 auf der Grundlage beispielsweise eines Mikroprozessors oder Microcontrollers und einen elektronischen Speicher 19. In dem Speicher 19 ist das Bild eines auf dem Materialstreifen 11 zu erkennenden Druckmusters (Sollmuster) gespeichert. Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 enthält eine Bilderkennungssoftware, um das in dem Speicher gespeicherte Druckmuster in den von dem Kamerasystem 15 übermittelten Bilddaten zu erkennen und daraus die Position des Druckmusters und somit die Lage des Materialstreifens 11 in der Maschine 10 zu ermitteln. Die Bilderkennungssoftware nimmt insbesondere einen Vergleich der mit dem Kamerasystem 15 aufgenommenen Bilddaten mit dem in dem Speicher 19 gespeicherten Soll-Druckmuster vor. Die ermittelte Lage des Materialstreifens 11 wird an die Maschinensteuerung 16 gesendet, die auf dieser Grundlage die Schneidvorrichtung 17 taktgenau steuert bzw. regelt. Die Messauflösung der Sensoranordnung 14 wird vorzugsweise mittels eines externen Taktgebers vorgegeben. Der Taktgeber kann beispielsweise ein separater Drehgeber 25 sein. Alternativ kann der Takt beispielsweise von einem geregelten Drehantrieb der Maschine 10 erzeugt werden, wobei der Lagebezug durch den Zeit-Weg-Bezug gegeben ist.
  • Die Sensoranordnung 14 umfasst vorzugsweise eine Beleuchtungseinrichtung 24, bevorzugt eine Weißlichtquelle, zum Beleuchten des Materialstreifens 11 in dem von der Sensoranordnung 14 erfassten Bereich. Mittels der Beleuchtungseinrichtung 24 kann der Kontrast der Abbildung durch die Sensoranordnung 14 signifikant erhöht werden.
  • Erfindungsgemäß wird als das zu erkennende Druckmuster keine herstellerseitig festgelegte, zusätzliche Druckmarke, beispielsweise ein unifarbenes Rechteck, verwendet, sondern ein geeigneter, ausreichend kontrastreicher Teil des ohnehin vorhandenen Werbemotivs 13. Dabei könnte es sich im Beispiel der Fig. 2 beispielsweise um den Rüssel, das vorgestreckte Bein oder auch den gesamten Elefanten handeln. Eine zusätzliche Druckmarke ist somit nicht mehr erforderlich, und der größte Teil des Bereichs 12 steht für den Werbeaufdruck zur Verfügung. Die Sensoranordnung 14 muss insbesondere nicht an das zu erkennende Druckmuster angepasst sein. Das zu erkennende Druckmuster ist insbesondere ein für den Konsumenten am Endprodukt sichtbares Muster.
  • Nach einem Formatwechsel wird das zu erkennende Druckmuster in der Sensoranordnung 14 neu festgelegt und in dem Speicher gespeichert. Die Datenverarbeitungseinrichtung 18 umfasst zu diesem Zeck vorzugsweise ein Lernmodul bzw. eine Lernsoftware, die zur automatischen Ermittlung eines geeigneten zu erkennenden (Soll-)Druckmusters auf der Grundlage der von des dem Kamerasystem 15 übermittelten Signals eingerichtet ist. Zum Einlernen des zu erkennenden Druckmusters wird vorzugsweise ein Probelauf der Maschine 10 durchgeführt. Es ist aber auch denkbar, das Einlernen im regulären Produktionsbetrieb durchzuführen. Alternativ ist auch eine halbautomatische oder manuelle Durchführung des Einlernens möglich. Beim halbautomatischen Einlernen könnte dem Bediener beispielsweise auf dem Bildschirmterminal eine Mehrzahl von möglichen Druckmustern angezeigt werden, wobei der Bediener ein Druckmuster auswählt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Bediener etwa eine Formatlänge in Förderrichtung durch den von dem Kamerasystem erfassten Messbereich führt. Eine Abbildung des Materialstreifens 11 mit dem eingelernten Druckmuster kann auf dem Bildschirmterminal 23 angezeigt werden, um die Sensorjustage, die Darstellung des Schaltpunkts und etwaige Positionsänderung des Schaltpunkts in der Förderrichtung für den Bediener zu erleichtern. Auf diese Weise kann der Bediener die Schnittlage der Schnitte 14 auf einfache Weise über das Bildschirmterminal 23 einstellen. Auch eine Visualisierung der Qualität des zu ermittelnden Druckmusters und das Auslesen von Diagnosedaten, wie beispielsweise Detektionssicherheit, ist mittels des Bildschirmterminals 23 einfach möglich.
  • Die verwendete Lernsoftware beruht beispielsweise auf einem neuronalen Netzwerk oder einem anderen algorithmisierten Lernverfahren. Das Lernverfahren umfasst vorzugsweise eine Plausibilitätsprüfung dahingehend, dass die Wiederholrate des eingelernten Musters dem Formattakt entspricht. Alternativ kann das Lernverfahren einen Filter umfassen, der von vornherein nur das Einlernen eines Musters mit einer dem Formattakt entsprechenden Wiederholrate gestattet. Allgemeiner wird die Wiederholrate des Formats beim Einlernen des Musters in dem Lernverfahren berücksichtigt.
  • Die Festlegung des zu erkennenden Druckmusters in der Sensoranordnung 14 insbesondere nach einem Formatwechsel ist nicht auf das obige Verfahren beschränkt, insbesondere muss die Sensoranordnung 14 nicht zwingend ein Lernmodul umfassen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass für jedes mögliche Format ein geeignetes Druckmuster bereits vorab eingelernt wurde und in einer Datenbank abgelegt wurde. Die Datenbank kann eine externe Datenbank sein und/oder in der Sensoranordnung 14, insbesondere in dem Speicher 18, und/oder in der Maschinensteuerung 16 gespeichert sein. Das beschriebene Vorab-Einlernen kann mit der Sensoranordnung 14 erfolgen, aber auch mit einer anderen Sensoranordnung, insbesondere auch mittels eines Laborgeräts.
  • Nach dem zuvor Gesagten ist das zu erkennende Druckmuster formatabhängig in der Sensoranordnung 14 definierbar.
  • In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Maschinenanordnung 20 umfasst hier eine Maschine 10 wie in Fig. 1 und einen Bobinenlader 21 mit einer Bobine 22. Zur Sicherstellung einer kontinuierlichen Versorgung der Maschine 10 mit einem Materialstreifen 11 ist der Bobinenlader 21 zum automatischen Anbinden eines Materialstreifens 11 von einer unverbrauchten Bobine 22 an einen Materialstreifen von einer verbrauchten Bobine 22 im Produktionsbetrieb eingerichtet.
  • In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist in dem Bobinenlader 21 eine Sensoranordnung 14' angeordnet, die gleich aufgebaut ist wie die in Fig. 1 gezeigte Sensoranordnung 14 und mit gleichem Bezug zu der bedruckbaren bzw. bedruckten Seite des Materialstreifens angeordnet. Die Sensoranordnung 14' kann mit der Maschinensteuerung 16 der Maschine 10 verbunden sein. Alternativ kann die Sensoranordnung 14' mit einer separaten elektronischen Steuereinrichtung des Bobinenladers 21 verbunden sein, die zweckmäßigerweise mit der Steuereinrichtung 16 der Maschine 10 verbunden ist.
  • Die Sensoranordnung 14' stellt fortlaufend ein Lagesignal über die Lage des Materialstreifens 11 in dem Bobinenlader 11 zur Verfügung. Insbesondere nach einem Wechsel der Bobine 22 steht dieses Lagesignal schnellstmöglich zur Verfügung. Die Sensoranordnung 14 ist vorzugsweise mit der Sensoranordnung 14' auf dasselbe zu erkennende Druckmuster synchronisiert. Ein mittels der Sensoranordnung 14 eingelerntes zu erkennendes Druckmuster kann insbesondere über die Steuereinrichtung 16 in die Sensoranordnung 14' eingespeichert werden und umgekehrt.
  • Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 umfasst eine Mehrzahl von Sensoranordnungen 14, 14' in der Maschinenanordnung 20. In anderen Ausführungsformen umfasst die Maschinenanordnung 20 nur eine Sensoranordnung 14 oder 14' in einer der Maschinen 10, 21.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Erfassung der Lage eines vorbedruckten Materialstreifens (11) in einer Maschine (10; 21) der Tabak verarbeitenden Industrie, wobei ein periodisch wiederkehrendes Druckmuster auf dem endlos verarbeiteten Materialstreifen (11) mittels einer bildgebenden Sensoranordnung (14) detektiert und erkannt wird und daraus die Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als das zu erkennende Druckmuster ein frei definierbares Muster (13) verwendet wird, das in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens (11) angeordnet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Formatwechsel das zu erkennende Druckmuster (13) in der Sensoranordnung (14) neu festgelegt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu erkennende Druckmuster (13) vorab in einem elektronischen Lernschritt in der Sensoranordnung (14) automatisch oder halbautomatisch eingelernt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10; 21) auf der Grundlage der ermittelten Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt gesteuert und/oder geregelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittlinie (14) des Materialstreifens (11) auf der Grundlage der ermittelten Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt gesteuert und/oder geregelt wird.
  6. Maschine (10; 21) der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend eine bildgebende Sensoranordnung (14) zum Detektieren und Erkennen eines periodisch wiederkehrenden Druckmusters auf einem endlos verarbeiteten Materialstreifen (11) und zum Ermitteln der Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt aus dem erkannten Druckmuster, dadurch gekennzeichnet, dass als das zu erkennende Druckmuster ein frei definierbares Muster (13), das in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens (11) angeordnet ist, in der Sensoranordnung (14) gespeichert ist.
  7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sensoranordnung (14) ein Lernmodul vorgesehen ist, das eingerichtet ist, ein geeignetes periodisch wiederkehrendes Muster auf dem Materialstreifen (11) als das zu erkennende Druckmuster automatisch einzulernen.
  8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14) ein Kamerasystem (15) umfasst.
  9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (15) eine Zeilenkamera oder eine Flächenkamera umfasst.
  10. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14) eine Beleuchtungseinrichtung (24) umfasst.
  11. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14) zum Empfangen eines die Messauflösung bestimmenden Taktsignals von einem externen Taktgeber (25) eingerichtet ist.
  12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber (25) ein separater Drehgeber oder ein geregelter Drehantrieb der Maschine (10; 21) ist.
  13. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (16) zum Steuern und/oder Regeln der Maschine (10; 21) auf der Grundlage der ermittelten Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt eingerichtet ist.
  14. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (16) zum Steuern und/oder Regeln einer Schneidvorrichtung (17) zum Schneiden des Materialstreifens (11) auf der Grundlage der ermittelten Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt eingerichtet ist.
  15. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Mehrzahl von Sensoranordnungen (14, 14') umfasst, die auf das gleiche zu detektierende Druckmuster (13) synchronisiert sind.
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