EP2727481B1 - 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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EP2727481B1
EP2727481B1 EP13190814.7A EP13190814A EP2727481B1 EP 2727481 B1 EP2727481 B1 EP 2727481B1 EP 13190814 A EP13190814 A EP 13190814A EP 2727481 B1 EP2727481 B1 EP 2727481B1
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EP
European Patent Office
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machine
material strip
sensor arrangement
print pattern
pattern
Prior art date
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EP2727481A2 (de
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Dirk Sacher
Peter Kalus
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Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
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Publication date
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    • A24C5/473—Cutting the connecting band
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    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/54—Cigarette making

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the position of a pre-printed material strip in a machine of the tobacco processing industry, wherein a periodically recurring print pattern on an endlessly processed material strip is detected and recognized by means of an imaging sensor arrangement and the position of the material strip relative to the machine cycle is determined therefrom.
  • the invention further relates to a correspondingly configured machine in the tobacco processing industry.
  • predetermined, high-contrast print marks are printed on the material strip by the manufacturer. These print marks are usually arranged in such a way that they are covered by material overlap in the finished rod-shaped product, so that the visual impression of the product is not disturbed for the consumer.
  • the material must have sufficient covering power, in particular a sufficient material thickness, and must not be transparent, for example.
  • a considerable overlap of the material strip must be provided in order to reliably cover the print mark, for which additional material is required.
  • any printed material is used more and more in order to stand out from the advertising and to achieve a special recognition value of the respective product.
  • the print marks described above considerably limit the area on the material strip available for any printing by the tobacco processor.
  • test marks are arranged in the area of a cutting line so that the test marks are covered to the outside after a filter sheet has been applied and are therefore not visible from the outside.
  • the DE 102 41 127 A1 discloses a method for monitoring at least one marking on a cigarette or a wrapping paper strip, the contrast being increased by that of the Light rays emanating from the vicinity of the marking are at least partially filtered or masked out by means of an optical unit, for example an aperture.
  • the optical unit must be adapted to the shape of the marking on the wrapping paper strip.
  • the diaphragm opening has the same shape as the marking.
  • the EP 2 486 811 A1 discloses a photocell for detecting the position of a print pattern on the tipping paper conveyed in a filter attachment machine.
  • the EP 2 128 793 A1 discloses a sensor with a digital camera for inspecting sheets of paper conveyed by a transport device.
  • the EP 1 161 888 A2 discloses a sensor in the form of a light sensor or a double light barrier for detecting perforated sections on the covering paper conveyed in a filter attachment machine.
  • the object of the invention is to provide a method for detecting the position of a pre-printed material strip in a machine of the tobacco processing industry and a correspondingly configured machine, which avoid the disadvantages associated with conventional printing marks.
  • the invention solves this problem with the features of the independent claims.
  • the invention uses a suitable periodically recurring print pattern in a finished product outwardly visible area of the material strip 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 restricted accordingly.
  • the material strip is also no longer subject to any corresponding restrictions, since there is no longer any need to cover a predefined printed mark which is annoying to consumers. A corresponding material overlap can be omitted, which results in considerable material savings.
  • the print pattern to be recognized can be freely defined within certain limits. These limits are set in particular by the fact that the print pattern to be recognized must have 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 advantageously redefined in the sensor arrangement after a format change.
  • a print pattern adapted to the new format is redefined. It is therefore a variably adaptable print pattern which is not predefined by the machine manufacturer and which can be defined in particular depending on the format.
  • the definition or definition of the print pattern to be recognized 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 start 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 printing pattern to be recognized.
  • the learning module can comprise, for example, a neural network or another algorithmic learning method.
  • the learning module can be implemented by means of software in an electronic data processing device.
  • the data processing device can be provided in the sensor arrangement or can be part of the machine control.
  • An external sensor arrangement for example in a laboratory device, can also be used to teach in a pattern to be recognized.
  • the print pattern to be recognized is preferably stored in the sensor arrangement.
  • the print pattern to be recognized is changed after a change in format or is stored in the sensor arrangement
  • teaching-in can be carried out by a test run of the machine and automatic or manual selection of a suitable print pattern.
  • a database can be provided, for example, in which suitable print patterns that have previously been taught are stored. After a format change, a suitable print pattern assigned to the new format is then selected from the database and defined 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 on the basis of the determined position of the material strip relative to the machine cycle.
  • a cutting device of the machine is controlled or regulated for the precise positioning of a cutting line of the material strip.
  • the cutting line can then be repeated and precisely positioned at a desired point. If requested or a corresponding specification, it is ensured that the cutting line does not run through the printed area and is at a sufficient distance from it; and / or that the print 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 comprises a camera system with a line scan camera. Furthermore, the sensor arrangement advantageously has an illumination device in order to facilitate the high-contrast detection of the print pattern.
  • the invention is applicable to any machine in the tobacco processing industry in which a printable or printed material strip, in particular a paper strip, is processed endlessly.
  • Preferred applications relate, for example, to filter attachments, a cigarette making machine strand unit or bobbin loaders.
  • Fig. 1 shows a machine 10 of the tobacco processing industry, in which a printable or printed material strip 11, for example a paper strip, is processed endlessly.
  • the machine 10 comprises a sensor arrangement 14 with an optical camera 15, which is arranged in the machine 10 for imaging the printed side of the material strip 11.
  • the camera 15 is a line scan camera.
  • the line camera 15 extends over the entire width of the material strip 11, as in Fig. 2 is shown.
  • the printed side of the material strip 11 would be in the example Fig. 1 directed upwards, ie facing the sensor arrangement 14.
  • the machine 10 further comprises a machine control 16 and a cutting device 17 for cutting the material strip 11 along periodically repeating cutting lines 14, see Fig. 2 .
  • a preferably touch-sensitive screen terminal 23 is expediently provided for operating the machine 10.
  • a covering paper strip 11 printed with an advertising motif 13, here an elephant is shown, which is processed, for example, in a filter applicator 10.
  • the topping paper 11 processed here in double width each has areas 12 assigned to a cigarette, the advertising motif 13 being repeated identically in each area 12.
  • the advertising motif 13 is thus repeated periodically or equidistantly in the conveying direction.
  • the conveying direction of the material strip 11 is in Fig. 2 marked by an arrow as an example.
  • the areas 12 are separated from one another by section lines 14 perpendicular to the conveying direction and section lines 35 along the conveying direction.
  • the continuous material strip 11 is cut into double-width covering paper sections in the machine 10 by means of the cutting device 17 along the cutting lines 14.
  • the advertising motif 13 is arranged in an area of the topping paper that is visible to the outside after the cigarette is finished, in particular in a central region of the corresponding area 12 of the topping paper. Visible from the outside means in particular that the advertising motif 13 is not covered after the cigarette is finished, ie is not covered by a layer of paper.
  • the cutting device 17 is continuously controlled by the machine control 16 to ensure that the cutting lines 14 lie exactly at the intended positions between the advertising motifs, and in the worst case the advertising motif is not cut.
  • the precise position of the material strip 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 image 19 of a print pattern (target pattern) to be recognized on the material strip 11 is stored in the memory 19.
  • 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 the position of the print pattern and thus the position of the material strip 11 in the machine 10 therefrom.
  • the image recognition software in particular compares the image data recorded with the camera system 15 with the target print pattern stored in the memory 19.
  • the determined position of the material strip 11 is sent to the machine control 16, which controls the cutting device 17 precisely on this basis or regulates.
  • the measurement resolution of the sensor arrangement 14 is preferably specified by means of an external clock.
  • the clock generator can be, for example, a separate rotary encoder 25.
  • the cycle can be generated, for example, by a controlled rotary drive of the machine 10, the positional relationship being given by the time-distance relationship
  • the sensor arrangement 14 preferably comprises an illumination device 24, preferably a white light source, for illuminating the material strip 11 in the area detected by the sensor arrangement 14.
  • the contrast of the image can be significantly increased by the sensor arrangement 14 by means of the illumination device 24.
  • no additional printed mark for example a plain-colored rectangle, is used as the print pattern to be recognized by the manufacturer, but rather a suitable, sufficiently high-contrast part of the advertising motif 13, which is present anyway Fig. 2 for example, the trunk, the outstretched leg or the entire elephant.
  • An additional print mark is therefore no longer required, and most of the area 12 is available for advertising printing.
  • the sensor arrangement 14 does not have to be adapted to the print pattern to be recognized.
  • the print pattern to be recognized is in particular a pattern 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 for automatically determining a suitable one to be recognized (Target) pressure pattern is set up on the basis of the signal transmitted by the camera system 15.
  • a test run of the machine 10 is preferably carried out to teach in the print pattern to be recognized.
  • semi-automatic or manual teaching is also possible. In the case of semi-automatic teaching-in, the operator could, for example, see a plurality of possible print patterns on the screen terminal, the operator selecting a print pattern.
  • An image of the material strip 11 with the taught-in print pattern can be displayed on the screen terminal 23 in order 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 set the cutting position of the cuts 14 via the screen terminal 23.
  • a visualization of the quality of the print pattern to be determined and the reading out of diagnostic data, such as, for example, detection reliability, is also easily possible using the screen terminal 23.
  • the learning software used is based, for example, on a neural network or another algorithmic learning method.
  • the learning method preferably includes a plausibility check to the effect that the repetition rate of the taught pattern corresponds to the format cycle.
  • the learning method can include a filter that only allows a pattern to be taught in from the outset at a repetition rate that corresponds to the format cycle. The repetition rate becomes more general of the format when teaching the pattern into the learning process.
  • the determination of the pressure pattern to be recognized 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 have to comprise a learning module. It is also possible, for example, that a suitable print pattern for each possible format has already been taught in beforehand and has been stored in a database.
  • the database can be an external database and / or can be stored in the sensor arrangement 14, in particular in the memory 18, and / or in the machine control 16.
  • the described pre-teaching can take place with the sensor arrangement 14, but also with another sensor arrangement, in particular also by means of a laboratory device.
  • the print pattern to be recognized can be defined in the sensor arrangement 14 depending on the format.
  • the machine arrangement 20 here comprises a machine 10 as in FIG Fig. 1 and a bobbin loader 21 with a bobbin 22.
  • the bobbin loader 21 is set up for automatically connecting a material strip 11 from an unused bobbin 22 to a material strip from a used bobbin 22 in the production operation.
  • a sensor arrangement 14 ' is arranged in the bobbin loader 21, which is constructed in the same way as that in FIG Fig. 1 sensor arrangement 14 shown and with the same Reference to the printable or printed side of the material strip arranged.
  • the sensor arrangement 14 ′ can be connected to the machine control 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 bobbin 22, this position signal is available as quickly as possible.
  • the sensor arrangement 14 is preferably synchronized with the sensor arrangement 14 'on the print 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 comprises a plurality of sensor arrangements 14, 14 'in the machine arrangement 20.
  • the machine arrangement 20 comprises only one sensor arrangement 14 or 14' in one of the machines 10, 21.

Landscapes

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

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 EP 2 486 811 A1 offenbart eine Photozelle zum Detektieren der Position eines Druckmusters auf dem in einer Filteransetzmaschine geförderten Belagpapier.
  • Die EP 2 128 793 A1 offenbart einen Sensor mit einer Digitalkamera zur Inspektion von mittels einer Transporteinrichtung geförderten Papierbögen.
  • Die EP 1 161 888 A2 offenbart einen Sensor in Form eines Lichttasters oder einer Doppellichtschranke zum Erfassen von perforierten Abschnitten auf dem in einer Filteransetzmaschine geförderten Belagpapier.
  • 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 erfindungsgemäß ein Kamerasystem mit einer Zeilenkamera. 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 eine Zeilenkamera. Die Zeilenkamera 15 erstreckt sich über die gesamte Breite des Materialstreifens 11, wie in Fig. 2 gezeigt ist. 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 (13)

  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 in der Maschine 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, wobei das Druckmuster in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens (11) angeordnet ist, wobei die Sensoranordnung (14) ein Kamerasystem (15) umfasst, das zur Abbildung einer bedruckten Seite des Materialstreifens (11) in der Maschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als das zu erkennende Druckmuster ein frei definierbares Muster (13) verwendet wird, und das Kamerasystem (15) eine sich über die gesamte Breite des Materialstreifens (11) erstreckende Zeilenkamera umfasst.
  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 in der Maschine endlos verarbeiteten Materialstreifen (11), wobei das Druckmuster in einem am fertigen Produkt nach außen sichtbaren Bereich des Materialstreifens (11) angeordnet ist, und zum Ermitteln der Lage des Materialstreifens (11) relativ zum Maschinentakt aus dem erkannten Druckmuster, wobei die Sensoranordnung (14) ein Kamerasystem (15) umfasst, das zur Abbildung einer bedruckten Seite des Materialstreifens (11) in der Maschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als das zu erkennende Druckmuster ein frei definierbares Muster (13) in der Sensoranordnung (14) gespeichert ist, und das Kamerasystem (15) eine sich über die gesamte Breite des Materialstreifens (11) erstreckende Zeilenkamera umfasst.
  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) eine Beleuchtungseinrichtung (24) umfasst.
  9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (14) zum Empfangen eines die Messauflösung bestimmenden Taktsignals von einem externen Taktgeber (25) eingerichtet ist.
  10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgeber (25) ein separater Drehgeber oder ein geregelter Drehantrieb der Maschine (10; 21) ist.
  11. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, 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.
  12. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 11, 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.
  13. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, 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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