EP3914101A1 - Qualitätsprüfung stabförmiger produkte der tabak verarbeitenden industrie - Google Patents

Qualitätsprüfung stabförmiger produkte der tabak verarbeitenden industrie

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Publication number
EP3914101A1
EP3914101A1 EP19702050.6A EP19702050A EP3914101A1 EP 3914101 A1 EP3914101 A1 EP 3914101A1 EP 19702050 A EP19702050 A EP 19702050A EP 3914101 A1 EP3914101 A1 EP 3914101A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rod
shaped
shaped product
products
receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19702050.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Denis Baron
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hauni Maschinenbau GmbH filed Critical Hauni Maschinenbau GmbH
Publication of EP3914101A1 publication Critical patent/EP3914101A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • A24C5/32—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

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring at least one quality parameter of rod-shaped products of the tobacco processing industry, in particular of heat-not-burn products, the rod-shaped products being conveyed transversely to their longitudinal axis.
  • the invention further relates to a measuring device of the tobacco processing industry comprising a conveying device for conveying rod-shaped products of the tobacco processing industry, in particular heat-not-burn products, the conveying device having receiving troughs for receiving the rod-shaped products, the conveying device is designed to promote the rod-shaped products in a direction that is transverse to the longitudinal axis of the receiving troughs.
  • a diameter, the roundness, the position of segments, the shape of segments, an inner diameter of a tube, the presence and / or the location of additional elements, such as, for example, with liquid are defined under a quality parameter filled capsules, the length of the rod-shaped product and similar parameters understood.
  • a quality parameter filled capsules the length of the rod-shaped product and similar parameters understood.
  • heat-not-burn products have an aluminum foil which is wound around the rod-shaped products or is seen as the outermost layer or one of the outer layers of such rod-shaped products. It is not possible with these products to enable a transmission image in the optical or infrared range.
  • This object is achieved by a method for measuring at least one quality parameter, in particular the length of one or more segments or a type of at least one segment, of rod-shaped products of the tobacco processing industry, in particular of heat-not-burn products, the rod-shaped products being transverse are conveyed to the longitudinal axis thereof and X-ray radiation passes through the rod-shaped products during the conveyance, the transmitted X-ray radiation being recorded by means of an area detector and a transmission image of the respective rod-shaped product being generated by means of time delay integration.
  • the method according to the invention and the longer exposure time resulting therefrom results in a significantly higher contrast and therefore a higher image quality.
  • the evaluation of the transmission image by means of, in particular, digital image processing is thus simplified and has greater accuracy.
  • a speed signal is preferably made available to a control device which controls the recording of the transmission image by the area detector, so that the time delay integration is preferably carried out in a synchronized manner as a function of the conveying speed of the rod-shaped products.
  • the transmission image of the respective rod-shaped product is preferably integrated or integrated in synchronization with the conveying movement of the rod-shaped product. As a result, very precise transmission images are possible and the contrast is also significantly increased.
  • rod-shaped products are completely arranged in a receiving trough of a conveyor device during measurement.
  • the rod-shaped products are preferably used during measurement in the Sucking trough sucked in to fix the rod-shaped products in the receiving trough.
  • At least a portion of the receiving trough is preferably transparent to the x-rays.
  • radiation-permeable absorption means less than 50%, in particular particularly preferably less than 40%, particularly preferably less than 30%, particularly preferably less than 20%, in particular preferably less than 10%. It can also be preferably provided that at least a section of the receiving trough does not provide any absorption of the X-ray radiation, for example when a recess is provided in the receiving trough or a slot through which the X-ray radiation can pass, specifically directly into the rod-shaped one Product.
  • the conveying device has at least one section transverse to the longitudinal axis of the rod-shaped products or the receiving trough in addition to the receiving trough, which section is essentially impermeable to the X-rays or is completely impermeable.
  • a material is preferably used which has a high absorption coefficient for the x-ray radiation used and / or is a sufficient thickness of the Material provided.
  • a transmission image of the rod-shaped product is formed in that when the X-ray radiation passing through the rod-shaped product passes over the surface detector, the lines or line groups of the surface detector for the surface detector are synchronized with the speed of conveyance of the rod-shaped products Integration of the signal are taken into account.
  • the image is very accurate.
  • the background radiation can be calculated by measuring the intensity outside the area in which the image of the rod-shaped product falls on the surface detector and subtracting it. This can be achieved with appropriate control and image processing.
  • a time delay integration can alternatively take place in such a way that it is determined at any point in time exactly where the image of the rod-shaped product lies on the surface detector, for example by
  • the rod-shaped product is preferably measured over the entire length of the rod-shaped product.
  • the rod-shaped product is particularly preferably measured over the entire diameter of the rod-shaped product.
  • edge areas of the receiving troughs may contribute somewhat more to the absorption of the X-rays, since a little more material contributes to the absorption in the beam direction of the X-rays. This can be taken into account when editing the image.
  • a CCD Image sensor for example of the type CCD 5061 from BAE Systems Imaging Solutions, can be selected. This is a CCD sensor with 6,144 pixels by 128 lines. This can be read out at 80 MHz with a line rate of up to 12 KHz.
  • an array of ordered line CCDs or an array of line detectors can also be used.
  • a sampling frequency of 1 0 KHz for example,
  • a measuring device of the tobacco processing industry comprising a conveying device for conveying rod-shaped products of the tobacco processing industry, in particular heat-not-burn products, the conveying device having receiving troughs for receiving the rod-shaped products, the Conveyor device is formed, the rod-shaped products in one
  • an X-ray radiation source is provided and a flat end detector is provided, which is arranged such that the surface detector detects the X-ray radiation passing through a receiving trough and a rod-shaped product received in the receiving trough
  • a control device is provided, which is set up to generate a transmission image of the rod-shaped product by conveying the rod-shaped product by means of a time delay integration.
  • the surface detector preferably has an extension in the conveying direction which is greater than the diameter of the rod-shaped product or greater than the diameter of the receiving trough.
  • the lines of the pixels or lines of the surface detector are preferably perpendicular to the conveying direction or parallel to the longitudinal axes of the receiving troughs.
  • the extent of the surface detector in the conveying direction is particularly preferably between two to five times the diameter of the rod-shaped product or the diameter of the receiving trough.
  • the complete rod-shaped product can preferably be measured if the extent of the area detector transverse to the direction of conveyance corresponds at least to the length of the rod-shaped product or the length of the receiving trough.
  • the receiving troughs are radiolucent at least in sections in an area provided for receiving the rod-shaped products.
  • the entire receiving trough is preferably transparent to X-rays.
  • X-ray permeable means that the thickness of the material and / or the material selection is made in such a way that less than 50%, in particular less than 40%, in particular less than 30%, in particular less than 20%, in particular less than 10 % of the X-rays are absorbed by the material as it passes through the receiving trough.
  • the receiving trough is preferably provided with a slit in sections, so that there is no X-ray radiation absorption at all. The receiving trough is therefore free of material in the area of the slot.
  • the material thickness of the receiving trough is preferably less than or equal to 1 mm at least in sections.
  • the material of the receiving trough is particularly preferably at least in sections aluminum or comprises aluminum.
  • the front of the receiving troughs seen an annular border to stabilize the receiving troughs.
  • the use of X-rays is proposed for measuring quality parameters of rod-shaped products in the tobacco processing industry, in particular heat-not-burn products. Since heat-not-burn products are often completely covered with aluminum paper, conventional sensor methods cannot be used or can only be used to a limited extent.
  • the quality parameters that are measured include: the location of segments, the length of segments, spacing of segments and the material of the segments.
  • the products to be tested are guided through an X-ray beam on a transverse axial conveyor device, for example a conveyor drum, a spider holding on one side or a conveyor belt.
  • a transverse axial conveyor device for example a conveyor drum, a spider holding on one side or a conveyor belt.
  • Line detectors with so-called time delay integration technology or TDI technology from Time Delayed Integration or Time Delay and Integration are particularly suitable in dynamic processes.
  • the image is integrated synchronously with the linear object movement within the TDI sensor or surface detector in the scan direction, in particular analogously.
  • the resulting longer exposure time results in a significantly higher image quality.
  • the evaluations are simplified using digital image processing and are more precise.
  • thin-walled conveying members are preferred in the measuring method and in the measuring device, which only slightly attenuate the X-ray signal.
  • the x-ray radiation is preferably generated with a conventional x-ray tube, which has a suitable focus.
  • the tube voltage of a commonly used X-ray tube should be between 5 keV and 450 keV.
  • the x-ray beam is preferably collimated onto the area to be checked or the x-ray beam is shaded accordingly in order to avoid or reduce parasitic scattering effects and thus artifacts in the imaging.
  • the transmitted radiation is given to a receiver.
  • the receiver is preferably an area detector, which preferably has a scintillation layer and can preferably be a CMOS or CCD.
  • a line detector or area detector with TDI technology is preferably used.
  • the image is integrated analogously to the linear object movement within the TDI sensor in the scan direction. The resulting longer exposure time enables a significantly higher image quality.
  • the resulting high-resolution images can be evaluated very well using algorithms for digital image processing.
  • a conveying drum In order to increase the rigidity of the conveying device, for example a conveying drum, massive rings are provided on the end face, into which the walls of the receiving troughs are edged.
  • the control flange must be adjusted so that there is no material in the beam path between the X-ray tube and the area detector.
  • the walls of the receiving troughs can also be made of other materials such as plastic, composite materials or other materials that have a low absorption of X-rays.
  • a conveyor belt can also be provided, which is conveyed via corresponding conveyor belt drums.
  • Embodiments according to the invention can fulfill individual features or a combination of several features.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of part of the measuring device according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of part of a
  • Fig. 4 is a schematic plan view of a section of a
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of part of an inventive measuring device.
  • a conveyor drum 1 6 On a conveyor drum 1 6 are on recesses 15 are introduced, in which rod-shaped products 1 0 are held. The conveyor drum 1 6 is rotated or moved in the conveying direction 14.
  • X-ray radiation 12 is generated and sent in the direction of the area detector 13.
  • the rod-shaped product 10 passes through the X-ray radiation 12, which is designed here in the manner of a cone, the transmission image of the rod-shaped product is recorded by means of the area detector 1 3.
  • the transmission image is moved during the movement of the rod-shaped product 10 in the conveying direction 14.
  • the transmission image on the surface detector 1 3 moves from right to left.
  • the transmission image is integrated accordingly, so that a very high-contrast transmission image is generated by means of a time delay integration.
  • the areas between the receiving troughs 15 have a relatively high wall thickness, so that relatively little X-ray radiation passes through there.
  • the material can, for example, stainless steel so that the X-rays are well absorbed.
  • the receiving trough 15 can be made of aluminum at least in sections or completely made of aluminum and relatively thin-walled, so that X-rays pass through well here in order to enable the best possible image of the material of the rod-shaped product 10.
  • Fig. 2 shows schematically in a sectional view a section of a conveyor drum 16 in another embodiment.
  • the receiving trough 15 has a section of a material and otherwise a material-free area 18 or a slot 18 in order to provide no absorption of the X-ray radiation by additional material in this loading, which does not belong to the rod-shaped product.
  • FIG. 3 schematically shows a further embodiment of a measuring device according to the invention.
  • a conveyor belt 17 is deflected via two drums 25.
  • the conveyor belt 17 is conveyed in the conveying direction 14.
  • receiving troughs 15 are applied, are introduced into the rod-shaped products 10.
  • the receiving troughs 15 and the rod-shaped products 10 are only partially shown.
  • an X-ray radiation source 20 is provided, which radiates X-ray radiation 12 in the direction of the surface detector 13.
  • an exact image of the respective rod-shaped products 10 is made possible with a time delay integration.
  • a control device 21 is provided both in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and in the exemplary embodiment according to FIG. 3, which records or reads out the area detector via a control line 24 13 controls.
  • the control device 21 receives a speed signal from the machine control and processes this signal in such a way that, based on the geometric conditions, the speed signal is converted into a signal. nal is converted, which represents a speed of the image of the rod-shaped product 10 on the surface detector 13 in order to enable a synchronized integration of the signal.
  • 4 shows a section of a further embodiment
  • the receiving trough 15 is essentially thin-walled and has a slot 18 in the central area, that is to say an area in which no material is arranged. So that the receiving trough is stable, in particular in the edge region, a border 23 is provided, which is also connected to the material that is provided between the receiving trough 15 of the conveyor drum 16.
  • the rod-shaped products indicate several segments. Typically, however, an aluminum foil is wrapped around these segments, for example, so that the various segments themselves would not be visible in a plan view. Instead of the beam cone shown in the figures, parallel or substantially parallel X-rays can also be used.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung sowie ein Verfahren zum Messen wenigstens eines Qualitätsparameters von stabförmigen Produkten (10) der Tabak verarbeitenden Industrie. Das erfindungsgemäße Verfahrenzeichnet sich dadurch aus, dass die stabförmigen Produkte (10) quer zu deren Längsachse (11) gefördert werden und während der Förderung Röntgenstrahlung (12) durch die stabförmigen Produkte (10) hindurchtritt, wobei die transmittierte Röntgenstrahlung (12) mittels eines Flächendetektors (13) aufgenommen wird und mittels einer Zeitverzögerungsintegration ein Transmissionsbild des jeweiligen stabförmigen Produkts (10) erzeugt wird.

Description

Qualitätsprüfung stabförmiger Produkte der Tabak verarbeitenden I ndust rie
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen wenigstens eines Quali tätsparameters von stabförmigen Produkten der Tabak verarbeitenden I n dustrie, insbesondere von Heat-not-burn-Produkten, wobei die stabförmi gen Produkte quer zu deren Längsachse gefördert werden. Die Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung der Tabak verarbeitenden I ndustrie umfassend eine Fördervorrichtung zum Fördern von stabförmigen Produk ten der Tabak verarbeitenden I ndustrie, insbesondere Heat-not-burn-Pro dukten, wobei die Fördervorrichtung Aufnahmemulden zur Aufnahme der stabförmigen Produkte aufweist, wobei die Fördervorrichtung ausgebildet ist, die stabförmigen Produkte in einer Richtung, die quer zur Längsachse der Aufnahmemulden ist, zu fördern .
Es ist in der Tabak verarbeitenden Industrie wichtig, die hergestellten stabförmigen Produkte, wie beispielsweise Filterzigaretten oder Filter stäbe oder Multisegmentfilterstäbe als auch Heat-not-burn-Produkte im Hinblick auf deren Qualität zu untersuchen , um stabförmige Produkte, die den Qualitätsanforderungen nicht entsprechen, aus dem weiteren Her stellverfahren auszuschließen oder vorzugsweise steuertechnisch oder regelungstechnisch auf die Herstellmaschine so einzuwirken, dass die Qualitätsparameter im laufenden Betrieb eingehalten werden oder die Qualität dieser stabförmigen Produkte verbessert wird. Hierzu sind einige
Dokumente des Standes der Technik bekannt, wie beispielsweise WO 2015/138440 A1 oder DE 10 2014 213 244 A1. Bei beiden genannten Pa tentanmeldungen sind Messvorrichtungen gezeigt, mittels derer stabför mige Produkte der Tabak verarbeitenden Industrie im Hinblick auf deren Eigenschaften untersucht werden können.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung bzw. dieses Patents wird unter ei nem Qualitätsparameter ein Durchmesser, die Rundheit, die Lage von Segmenten, die Form von Segmenten, ein Innendurchmesser eines Röhr- chens, das Vorhandensein und/oder der Ort von Zusatzelementen, wie beispielsweise mit Flüssigkeit gefüllte Kapseln, die Länge des stabförmi gen Produktes und ähnliche Parameter verstanden. Es gibt insbesondere Produkte, bei denen herkömmliche Messverfahren versagen, weil Materi alien verwendet werden, die für herkömmliche Messverfahren nicht geeig- net sind. Insbesondere weisen Heat-not-burn-Produkte eine Aluminiumfo lie auf, die um die stabförmigen Produkte gewickelt ist bzw. als äußerste Lage oder eine der äußeren Lagen derartiger stabförmiger Produkte vor gesehen ist. Es ist mit diesen Produkten nicht möglich, im optischen oder Infrarotbereich ein Transmissionsbild zu ermöglichen. Auch die Verwen- düng von Röntgenstrahlung an sich ist für derartige Produkte kaum geeig net, da bei der schnellen Förderung derartiger Produkte in Maschinen der Tabak verarbeitenden Industrie auch bei Verwendung von Röntgenstrah lung kein ausreichender Kontrast der Transmissionsbilder zu erwarten ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei stabförmigen Pro dukten der Tabak verarbeitenden Industrie, die Bestandteile aufweisen, die eine übliche Transmissionsmessung erschweren, eine verlässliche und hohe Genauigkeit aufweisende Messung von Qualitätsparametern zu ermöglichen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Messen wenigstens eines Qualitätsparameters, insbesondere der Länge eines oder mehrerer Segmente oder einer Art wenigstens eines Segments, von stabförmigen Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere von Heat- not-burn-Produkten, wobei die stabförmigen Produkte quer zu deren Längsachse gefördert werden und während der Förderung Röntgenstrah lung durch die stabförmigen Produkte hindurchtritt, wobei die transmit- tierte Röntgenstrahlung mittels eines Flächendetektors aufgenommen wird und mittels einer Zeitverzögerungsintegration ein Transmissionsbild des jeweiligen stabförmigen Produkts erzeugt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die hieraus resultierende längere Belichtungszeit ergibt sich ein deutlich höherer Kontrast und da mit eine höhere Bildqualität. Die Auswertung des Transmissionsbildes mittels insbesondere digitaler Bildverarbeitung wird somit vereinfacht und weist eine höhere Genauigkeit auf. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Zeitverzögerungsintegration mit der Fördergeschwindigkeit der stab förmigen Produkte synchronisiert wird oder ist. Hierbei wird ein Ge schwindigkeitssignal einer Steuervorrichtung vorzugsweise zur Verfügung gestellt, die die Aufnahme des Transmissionsbildes durch den Flächende tektor steuert, so dass die Zeitverzögerungsintegration vorzugsweise in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit der stabförmigen Produkte syn chronisiert geschieht.
Vorzugsweise wird das Transmissionsbild des jeweiligen stabförmigen Produkts synchron zur Förderbewegung des stabförmigen Produkts aufin tegriert oder ist aufintegriert. Hierdurch sind sehr genaue Transmissions bilder möglich und zudem ist hierdurch auch der Kontrast deutlich erhöht.
Zudem sind sehr genaue Bilder mit wenig Verwacklungen möglich, wenn die stabförmigen Produkte jeweils vollständig während des Messens in ei ner Aufnahmemulde einer Fördervorrichtung angeordnet sind. Vorzugs weise werden die stabförmigen Produkte während des Messens in der Aufnahmemulde angesaugt, um die stabförmigen Produkte in der Aufnah memulde ortsfest zu fixieren.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Abschnitt der Aufnahmemulde für die Röntgenstrahlung strahlungsdurchlässig. Im Rahmen der Erfindung be deutet strahlungsdurchlässig eine Absorption von weniger als 50%, insbe sondere vorzugsweise weniger als 40%, insbesondere vorzugsweise we niger als 30%, insbesondere vorzugsweise weniger als 20%, insbeson dere vorzugsweise weniger als 10%. Es kann auch vorzugsweise vorge sehen sein, dass zumindest ein Abschnitt der Aufnahmemulde keinerlei Absorption der Röntgenstrahlung vorsieht, beispielsweise dann, wenn eine Aussparung in der Aufnahmemulde bzw. ein Schlitz dort vorgesehen ist, durch die die Röntgenstrahlung treten kann, und zwar unmittelbar in das stabförmige Produkt.
Vorzugsweise weist die Fördervorrichtung quer zur Längsachse der stab förmigen Produkte oder der Aufnahmemulde neben der Aufnahmemulde wenigstens einen Abschnitt auf, der für die Röntgenstrahlen im Wesentli chen undurchlässig ist oder vollständig undurchlässig ist. In diesem Be reich, der für die Röntgenstrahlen im Wesentlichen undurchlässig ist oder vollständig undurchlässig ist, der benachbart zu den Aufnahmemulden ist, wird vorzugsweise ein Material verwendet, das für die verwendete Rönt genstrahlung einen hohen Absorptionskoeffizienten aufweist und/oder es ist eine ausreichende Dicke des Materials vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Transmissionsbild des stabförmigen Produkts dadurch gebildet, dass beim Überfahren der durch das stabförmige Produkt hindurchtretenden Röntgenstrahlung über den Flächendetektor synchronisiert mit der Geschwindigkeit der Förde rung der stabförmigen Produkte in Förderrichtung nacheinander verschie dene Zeilen bzw. Zeilengruppen des Flächendetektors für die Integration des Signals berücksichtigt werden. Für den Fall, dass die Röntgenstrah lung, die neben die Aufnahmemulden bzw. die stabförmigen Produkte fal len, nicht oder nur unwesentlich zum Transmissionsbild beitragen, kann während der gesamten Zeit, in der das Abbild des stabförmigen Produk tes auf den Flächendetektor fällt, ist das Abbild sehr genau . Für den Fall, dass eine Störstrahlung durch benachbarte Gebiete der Aufnahmemulde bzw. das jeweilige stabförmige Produkt mit auf den Flächendetektor fällt, sollte vorzugsweise nur ein Bereich zur Integration beitragen , der zu ei nem gewissen Zeitpunkt das Transmissionsbild des stabförmigen Produk tes darstellt. Die Hintergrundstrahlung kann durch Messen der I ntensität außerhalb des Bereichs, in dem das Abbild des stabförmigen Produkts auf dem Flächendetektor fällt, und Subtraktion herausgerechnet werden . Dies kann mit einer entsprechenden Steuerung und Bildbearbeitung reali siert werden .
Zudem kann alternativ eine Zeitverzögerungsintegration derart erfolgen , dass zu jedem Zeitpunkt genau festgestellt wird , wo das Abbild des stab- förmigen Produkts auf dem Flächendetektor liegt, beispielsweise durch
Erkennen der Kontur des Abbildes. Es können dann ausschließlich die Pi xel für die I ntegration berücksichtigt werden , die innerhalb des Abbildes liegen . Dem Abbild wird sozusagen eine Pixelmatrix zugeordnet, wobei die jeweiligen Pixel relativ zum Ort des Abbildes mit der Bewegung des Abbildes mitwandern .
Vorzugsweise wird das stabförmige Produkt über die gesamte Länge des stabförmigen Produkts gemessen. I nsbesondere vorzugsweise wird das stabförmige Produkt über den gesamten Durchmesser des stabförmigen Produktes gemessen .
Zudem kann durch Bildverarbeitung berücksichtigt werden , dass die Randbereiche der Aufnahmemulden möglicherweise etwas mehr zur Ab sorption der Röntgenstrahlung beitragen , da dort in Strahlrichtung der Röntgenstrahlung etwas mehr Material zur Absorption beiträgt. Dieses kann bei der Bildbearbeitung berücksichtigt werden .
Das grundsätzliche Prinzip einer Zeitverzögerungsintegration ist in EP 2 088 763 A2 dargestellt. Als geeigneter Flächendetektor kann ein CCD- Bildsensor, beispielsweise des Typs CCD 5061 der BAE Systems Imaging Solutions, gewählt werden. Hierbei handelt es sich um einen CCD-Sensor mit 6.144 Pixel mal 128 Linien. Dies kann bei 80 MHz mit einer Linienrate von bis 12 KHz ausgelesen werden.
Anstelle eines CCD als Flächendetektor können auch zu einem Array an geordnete Linien-CCDs bzw. einem Array von Zeilendetektoren verwen det werden. Bei einer Abtastfrequenz von beispielsweise 1 0 KHz lassen sich je nach
Größe der Pixel und der Größe der zu messenden stabförmigen Produkte und der Fördergeschwindigkeit Abtastungen zwischen 50 pm und 500 pm realisieren. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Messvorrichtung der Tabak ver arbeitenden Industrie umfassend eine Fördervorrichtung zum Fördern von stabförmigen Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie, insbeson dere Heat-not-burn-Produkten, wobei die Fördervorrichtung Aufnah memulden zur Aufnahme der stabförmigen Produkte aufweist, wobei die Fördervorrichtung ausgebildet ist, die stabförmigen Produkte in einer
Richtung, die quer zur Längsachse der Aufnahmemulden ist, zu fördern, wobei eine Röntgenstrahlungsquelle vorgesehen ist und ein Flächende tektor vorgesehen ist, der so angeordnet ist, dass der Flächendetektor die durch eine Aufnahmemulde und ein in der Aufnahmemulde aufgenomme- nes stabförmiges Produkt hindurchtretende Röntgenstrahlung detektiert, wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, mittels einer Zeitverzögerungsintegration ein Transmissionsbild des stab förmigen Produkts beim Fördern des stabförmigen Produkts zu erzeugen. Vorzugsweise weist der Flächendetektor eine Erstreckung in Förderrich tung auf, die größer als der Durchmesser des stabförmigen Produktes o- der größer als der Durchmesser der Aufnahmemulde ist. Vorzugsweise liegen die Zeilen der Pixel bzw. Linien des Flächendetek tors senkrecht zur Förderrichtung oder parallel zu den Längsachsen der Aufnahmemulden.
Insbesondere vorzugsweise ist die Erstreckung des Flächendetektors in Förderrichtung zwischen zweifach bis fünffach des Durchmessers des stabförmigen Produktes oder des Durchmessers der Aufnahmemulde.
Das vollständige stabförmige Produkt kann vorzugsweise dann gemessen werden, wenn die Erstreckung des Flächendetektors quer zur Förderrich tung wenigstens der Länge des stabförmigen Produktes entspricht oder der Länge der Aufnahmemulde.
Vorzugsweise sind die Aufnahmemulden in einem Bereich, der zur Auf nahme der stabförmigen Produkte vorgesehen ist, wenigstens abschnitts weise röntgenstrahlungsdurchlässig. Vorzugsweise ist die gesamte Auf nahmemulde röntgenstrahlungsdurchlässig.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet röntgenstrahlungsdurchlässig, dass die Dicke des Materials und/oder die Materialauswahl so getroffen wird, dass weniger als 50%, insbesondere weniger als 40%, insbesondere we niger als 30%, insbesondere weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% der Röntgenstrahlung durch das Material beim Durchtritt durch die Aufnahmemulde absorbiert wird. Vorzugsweise ist die Aufnahmemulde abschnittsweise mit einem Schlitz versehen, so dass dort überhaupt keine Röntgenstrahlungsabsorption stattfindet. Die Aufnahmemulde ist somit im Bereich des Schlitzes materialfrei.
Vorzugsweise ist die Materialstärke der Aufnahmemulde wenigstens ab schnittsweise weniger oder gleich 1 mm. Besonders bevorzugt ist das Ma terial der Aufnahmemulde wenigstens abschnittsweise Aluminium oder umfasst Aluminium. Um eine entsprechende Stabilität der Fördervorrich tung zu ermöglichen, ist vorzugsweise stirnseitig der Aufnahmemulden eine ringförmige Einfassung zur Stabilisierung der Aufnahmemulden vor gesehen.
Zur Messung von Qualitätsparametern von stabförmigen Produkten der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Heat-not-burn-Produkten, wird die Verwendung von Röntgenstrahlen vorgeschlagen. Da Heat-not- burn-Produkte oft vollständig mit Aluminiumpapier umhüllt sind, können übliche Sensorverfahren nicht oder nur eingeschränkt angewendet wer den. Zu den Qualitätsparametern, die gemessen werden, zählen u.a. die Lage von Segmenten, die Länge von Segmenten, Abstände von Segmen ten und das Material der Segmente.
Die zu prüfenden Produkte werden auf einer queraxialen Fördereinrich tung, beispielsweise einer Fördertrommel, einer einseitig haltenden Spinne oder einem Förderband, durch einen Röntgenstrahl geführt. Insbe sondere in dynamischen Prozessen eignen sich Zeilendetektoren mit ei ner sogenannten Zeitverzögerungsintegrationstechnologie bzw. TDI- Techno-Iogie von Time Delayed Integration oder Time Delay and Integra tion. Hierbei wird das Abbild synchron zur linearen Objektbewegung in- nerhalb des TDI-Sensors bzw. Flächendetektors in Scanrichtung, insbe sondere analog, aufintegriert. Durch die hieraus resultierende längere Be lichtungszeit ergibt sich eine deutlich höhere Bildqualität. Zudem werden die Auswertungen mittels digitaler Bildverarbeitung vereinfacht und wei sen eine höhere Genauigkeit auf. Insbesondere sind bei dem Messverfah- ren und bei der Messvorrichtung dünnwandige Förderorgane bevorzugt, die das Röntgensignal nur geringfügig abschwächen.
Mit der Erfindung ist es möglich, auch bei komplexen Produkten der Ta bak verarbeitenden Industrie genau zu bestimmen, ob die verwendeten Segmente an der richtigen Position liegen, ob die richtigen Segmente ein gelegt sind oder sogar Segmente fehlen und ob diese die richtige Länge aufweisen. Zudem können Aussagen über die korrekte Positionierung von beispielsweise eingelegten Materialien, wie Fäden, Kapseln und Strips o- der Ähnliches, getroffen werden. Die Röntgenstrahlung wird vorzugsweise mit einer üblichen Röntgenröhre erzeugt, wobei diese einen geeigneten Fokus aufweist. Die Röhrenspan nung einer üblicherweise verwendeten Röntgenröhre sollte zwischen 5 keV und 450 keV liegen. Vorzugsweise wird der Röntgenstrahl auf den zu prüfenden Bereich kollimiert bzw. wird der Röntgenstrahl entsprechend abgeschattet, um möglichst parasitäre Streueffekte und damit Artefakte in der Bildgebung zu vermeiden oder zu reduzieren. Abhängig von der Materialdichte kommt es bei verschiedenen Materialien zu unterschiedlichen Absorptionen und Streueffekten der Röntgenstrah lung. Die transmittierte Strahlung wird auf einen Empfänger gegeben. Der Empfänger ist vorzugsweise ein Flächendetektor, der vorzugsweise eine Szintillationsschicht aufweist und vorzugsweise ein CMOS oder CCD sein kann. Zudem wird vorzugsweise ein Zeilendetektor bzw. Flächendetektor mit TDI-Technologie verwendet. Hierbei wird das Abbild synchron zur li nearen Objektbewegung innerhalb des TDI-Sensors in Scanrichtung ana log aufintegriert. Die hieraus resulierende längere Belichtungszeit ermög licht eine deutlich höhere Bildqualität. Die entstandenen hochaufgelösten Bilder können sich über Algorithmen der digitalen Bildverarbeitung sehr gut auswerten lassen.
Aufgrund des Lambert-Beer’schen Schwächungsgesetzes I = loe M d
(mit I = Intensität, lo = Basisintensität, m= Absorptionskoeffizient und d= Dicke) ist es sinnvoll, bei den zu vermessenden Materialien im Strahlengang, nicht zusätzlich noch stark absorbierende Materialien, also dichte Materi alien, vorzusehen. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, Fördervorrichtun gen zu verwenden, die im Bereich, in denen die stabförmigen Produkte aufgenommen sind, wenig Material aufweisen. Beispielsweise sind dünne Blechmulden bzw. dünne Aufnahmemulden vorgesehen, die im Muldenbe reich, also dem Auflagebereich des stabförmigen Produktes, nur aus ei nem dünnen Blech mit Wandstärken von weniger oder gleich 1 mm auf weisen. Das Material ist hierbei vorzugsweise Aluminium, da Aluminium für Röntgenstrahlung sehr durchlässig ist. Die dünne Wandstärke ist hier bei vorzugsweise über die gesamte Länge des stabförmigen Produktes auszuführen.
Um die Steifigkeit der Fördervorrichtung, beispielsweise einer Förder trommel, zu erhöhen, werden stirnseitig massive Ringe vorgesehen, in die die Wände der Aufnahmemulden eingefasst sind. Zudem ist der Steuer flansch so anzupassen, dass im Strahlengang zwischen Röntgenröhre und Flächendetektor kein Material liegt. Die Wände der Aufnahmemulden können auch aus anderen Materialien wie Kunststoff, Verbundwerkstoffen oder weiteren Materialien gefertigt sein, die eine geringe Absorption von Röntgenstrahlung aufweisen. An Stelle einer Fördertrommel kann auch ein Förderband vorgesehen sein, das über entsprechende Förderband- Trommeln gefördert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfin dungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausfüh rungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Er findungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug nahme 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 Schnittdarstellung eines Teils der er findungsgemäßen Messvorrichtung in einer ersten Aus führungsform, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer
Fördertrommel, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform ,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt einer
Fördertrommel.
I n 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 eine schematische Schnittdarstellung eines Teils einer erfin dungsgemäßen Messvorrichtung. Auf einer Fördertrommel 1 6 sind Auf nahmemulden 15 eingebracht, in denen stabförmige Produkte 1 0 gehalten werden . Die Fördertrommel 1 6 wird in Förderrichtung 14 gedreht bzw. be wegt.
Mittels einer Röntgenstrahlungsquelle 20 wird Röntgenstrahlung 12 er zeugt und in Richtung des Flächendetektors 13 gesendet. Beim Durchtre ten des stabförmigen Produktes 10 durch die Röntgenstrahlung 12, die hier in Art eines Kegels ausgebildet ist, wird das Transmissionsbild des stabförmigen Produktes mittels des Flächendetektors 1 3 aufgenommen .
Hierbei wird während der Bewegung des stabförmigen Produktes 1 0 in Förderrichtung 14 das Transmissionsbild bewegt. I n Fig. 1 wandert das Transmissionsbild auf dem Flächendetektor 1 3 von rechts nach links. Es wird entsprechend das Transmissionsbild aufintegriert, so dass mittels ei- ner Zeitverzögerungsintegration ein sehr kontrastreiches Transmissions bild erzeugt wird . Die Bereiche zwischen den Aufnahmemulden 1 5 weisen eine relativ hohe Wandstärke auf, so dass dort relativ wenig Röntgen strahlung hindurchtritt. Das Material kann hier beispielsweise Edelstah l sein, wodurch die Röntgenstrahlung gut absorbiert wird. Die Aufnah memulde 15 kann wenigstens abschnittsweise aus Aluminium sein oder vollständig aus Aluminium und relativ dünnwandig, so dass Röntgenstrah len hier gut durchtreten, um von dem Material des stabförmigen Produk- tes 10 ein möglichst gutes Abbild zu ermöglichen.
Fig. 2 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt aus einer Fördertrommel 16 in einer anderen Ausführungsform. Die Aufnah memulde 15 weist einen Abschnitt aus einem Material auf und ansonsten einen materialfreien Bereich 18 bzw. einen Schlitz 18, um in diesem Be reich überhaupt keine Absorption der Röntgenstrahlung durch weiteres Material, das nicht zum stabförmigen Produkt gehört, vorzusehen.
Fig. 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Messvorrichtung. Über zwei Trommeln 25 ist ein Förderband 17 umgelenkt. Das Förderband 17 wird in Förderrichtung 14 gefördert. Auf dem Förderband 17 sind Aufnahmemulden 15 aufgebracht, in die stabför mige Produkte 10 eingebracht sind. Zur besseren Veranschaulichung sind nur teilweise die Aufnahmemulden 15 und die stabförmigen Produkte 10 dargestellt. Zwischen den beiden Trommeln 25 ist eine Röntgenstrah lungsquelle 20 vorgesehen, die Röntgenstrahlung 12 in Richtung des Flä chendetektors 13 strahlt. Auch hier wird mit einer Zeitverzögerungsin tegration ein genaues Abbild der jeweiligen stabförmigen Produkte 10 er möglicht.
Um eine Synchronisation der Zeitverzögerungsintegration mit der Förder geschwindigkeit der stabförmigen Produkte 10 zu ermöglichen, ist eine Steuervorrichtung 21 sowohl in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 24 das Aufnehmen bzw. Auslesen des Flächendetektors 13 steuert. Die Steuervorrichtung 21 erhält ein Geschwindigkeitssignal von der Maschinensteuerung und verarbeitet dieses Signal so, dass anhand der geometrischen Gegebenheiten das Geschwindigkeitssignal in ein Sig- nal umgewandelt wird, das einer Geschwindigkeit des Abbildes des stab förmigen Produktes 10 auf den Flächendetektor 13 darstellt, um eine syn chronisierte Integration des Signals zu ermöglichen. Fig. 4 zeigt in einer weiteren Ausführungsform einen Ausschnitt einer
Fördertrommel 16. Es sind drei Aufnahmemulden 15 gezeigt, wobei in zwei Aufnahmemulden stabförmige Produkte 10 eingebracht sind und eine Aufnahmemulde offengelassen wurde, um Eigenschaften dieser Auf nahmemulde 15 darzustellen. Die Aufnahmemulde 15 ist im Wesentlichen dünnwandig und weist im mittleren Bereich einen Schlitz 18 auf, also ei nen Bereich, in dem kein Material angeordnet ist. Damit die Aufnah memulde insbesondere im Randbereich stabil ist, ist eine Einfassung 23 vorgesehen, die auch mit dem Material, das zwischen den Aufnahmemul den 15 der Fördertrommel 16 vorgesehen ist, verbunden ist. Die stabför- migen Produkte deuten mehrere Segmente an. Typischerweise ist aller dings beispielsweise eine Aluminiumfolie um diese Segmente gewickelt, so dass in einer Draufsicht die verschiedenen Segmente an sich nicht sichtbar wären. Anstelle des in den Figuren gezeigten Strahlenkegels können auch paral lele oder im Wesentlichen parallele Röntgenstrahlen Verwendung finden.
Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit„insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verste- hen.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entneh menden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfin- dungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen kön nen durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Bezuqszeichenliste
10 stabförmiges Produkt
11 Längsachse
12 Röntgenstrahlung
13 Flächendetektor
14 Förderrichtung
15 Aufnahmemulde
16 Fördertrommel
17 Förderband
18 Schlitz
20 Röntgenstrahlungsquelle
21 Steuervorrichtung
22 stirnseitig
23 Einfassung
24 elektrische Verbindung Steuerleitung
25 Trommel

Claims

Qualitätsprüfung stabförmiger Produkte der Tabak verarbeitenden Indust rie Patentansprüche
1. Verfahren zum Messen wenigstens eines Qualitätsparameters, ins besondere der Länge eines oder mehrerer Segmente oder einer Art wenigstens eines Segments, von stabförmigen Produkten (10) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere von Heat-not-burn- Produkten, wobei die stabförmigen Produkte (10) quer zu deren Längsachse (1 1 ) gefördert werden und während der Förderung Röntgenstrahlung (12) durch die stabförmigen Produkte (10) hin durchtritt, wobei die transmittierte Röntgenstrahlung (12) mittels ei nes Flächendetektors (13) aufgenommen wird und mittels einer Zeitverzögerungsintegration ein Transmissionsbild des jeweiligen stabförmigen Produkts (10) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerungsintegration mit der Fördergeschwindigkeit der stabförmigen Produkte (10) synchronisiert wird oder ist, wobei ins besondere das Transmissionsbild des jeweiligen stabförmigen Pro dukts (10) synchron zur Förderbewegung des stabförmigen Pro dukts (10) aufintegriert wird oder ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Produkte (10) jeweils vollständig während des Messens in einer Aufnahmemulde (15) einer Fördervorrichtung (16, 17) angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt der Aufnahmemulde (15) für die Röntgenstrahlung (12) strahlungsdurchlässig ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Fördervorrichtung (16, 17) quer zur Längsachse (1 1 ) der stabförmigen Produkte (10) oder der Aufnahmemulde (15) neben der Aufnahmemulde (15) wenigstens einen Abschnitt auf- weist, der für die Röntgenstrahlen im Wesentlichen undurchlässig ist oder vollständig undurchlässig ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass das stabförmige Produkt (10) über die gesamte Länge des stabförmigen Produkts (10) gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass das stabförmige Produkt (10) über den gesamten Durchmesser des stabförmigen Produkts (10) gemessen wird.
8. Messvorrichtung der Tabak verarbeitenden Industrie umfassend eine Fördervorrichtung (16, 17) zum Fördern von stabförmigen Pro dukten (10) der Tabak verarbeitenden Industrie, insbesondere Heat-not-burn-Produkten, wobei die Fördervorrichtung (16, 17) Auf- nahmemulden (15) zur Aufnahme der stabförmigen Produkte (10) aufweist, wobei die Fördervorrichtung (16, 17) ausgebildet ist, die stabförmigen Produkte (10) in einer Richtung, die quer zur Längs achse (11 ) der Aufnahmemulden (15) ist, zu fördern, wobei eine Röntgenstrahlungsquelle (20) vorgesehen ist und ein Flächende tektor (13) vorgesehen ist, der so angeordnet ist, dass der Flä chendetektor (13) die durch eine Aufnahmemulde (15) und ein in der Aufnahmemulde (15) aufgenommenes stabförmiges Produkt (10) hindurchtretende Röntgenstrahlung (12) detektiert, wobei eine
Steuervorrichtung (21 ) vorgesehen ist, die derart eingerichtet ist, mittels einer Zeitverzögerungsintegration ein Transmissionsbild des stabförmigen Produkts (10) beim Fördern des stabförmigen Produkts (10) zu erzeugen.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächendetektor (13) eine Erstreckung in Förderrichtung (14) aufweist, die größer als der Durchmesser des stabförmigen Pro duktes (10) oder größer als der Durchmesser der Aufnahmemulde (15) ist.
1 0. Messvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Flächendetektors (13) in Förderrichtung (14) zwischen zweifach bis fünffach des Durchmessers des stabförmi gen Produktes (10) oder des Durchmessers der Aufnahmemulde (15) ist.
1 1. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Erstreckung des Flächendetektors (13) quer zur Förderrichtung (14) wenigstens der Länge des stabförmi gen Produktes (10) entspricht.
12. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch ge kennzeichnet, dass die Aufnahmemulden (15) in einem Bereich, der zur Aufnahme der stabförmigen Produkte (10) vorgesehen ist, wenigstens abschnittsweise röntgenstrahlungsdurchlässig ist.
1 3. Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemulden (15) wenigstens abschnittsweise mit einem Schlitz (18) versehen sind .
14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Materialstärke der Aufnahmemulde (1 5) wenigstens abschnittsweise kleiner oder gleich 1 mm ist.
1 5. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass das Material der Aufnahmemulde (1 5) wenigs tens abschnittsweise Aluminium ist.
1 6. Messvorrichtung nach Anspruch 14 oder 1 5, dadurch gekennzeich net, dass stirnseitig (22) der Aufnahmemulde (1 5) eine ringförmige Einfassung (23) zur Stabilisierung der Aufnahmemulde (1 5) vorge sehen ist.
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