ITBO20120395A1 - Metodo di ispezione di un elemento allungato in materiale fibroso. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

dell'invenzione industriale dal titolo:

"Metodo di ispezione di un elemento allungato in materiale fibroso."

L’invenzione concerne un metodo di ispezione di un elemento allungato, in particolare a forma di bacchetta, in materiale fibroso per determinare la qualità di una capsula in materiale non fibroso inserita nell’elemento allungato.

In particolare, con il termine “materiale fibroso†si intendono le fibre di materiale filtrante (ad esempio acetato di cellulosa) destinate alla formazione di un baco continuo di filtro in una macchina, o singola o a doppia linea, per la produzione di articoli da fumo quali i filtri di sigarette, sia in alternativa le fibre di tabacco destinate alla formazione di un baco di tabacco in una macchina, o a singola o a doppia linea, per la produzione di articoli da fumo quali sigarette.

L’elemento allungato, a forma di bacchetta, può pertanto essere un baco continuo di filtro, oppure una bacchetta di filtro, oppure uno spezzone di filtro in un articolo da fumo, oppure un baco continuo di tabacco, oppure uno spezzone di baco di tabacco in una sigaretta.

La sigaretta à ̈ uno dei prodotti dell’industria del tabacco, comprendente una parte di tabacco avvolta da carta unita ad uno spezzone di filtro, il quale à ̈ in grado di trattenere le sostanze generate dalla combustione del tabacco. Già da molto tempo, à ̈ noto proporre la realizzazione di spezzoni di filtro incorporanti sostanze additive nel materiale filtrante, in particolare annegate in esso. Tali sostanze additive aromatizzanti, fornite ad esempio in forma liquida come nel caso del mentolo, sono contenute in capsule. Tali capsule possono essere di forma sferica o allungata e possono contenere una o più sostanze additive aromatizzanti. In quest’ultimo caso, ciascuna delle diverse sostanze aromatizzanti à ̈ ricevuta in un comparto separato della capsula.

Le capsule possono essere frangibili tramite azione meccanica, e cioà ̈ schiacciamento, da parte di un utilizzatore subito prima del consumo dell’articolo da fumo stesso. L’utilizzatore à ̈ così in grado di decidere se consumare o meno una sigaretta, il cui filtro à ̈ aromatizzato.

E’ altresì noto proporre la realizzazione di spezzoni di baco di tabacco nei quali capsule contenenti sostanze additive aromatizzanti sono mescolate alle fibre di tabacco. Anche in questo caso le sostanze additive aromatizzanti sono previste in forma liquida e contenute in micro capsule ma le micro capsule comprendono in questo caso un involucro in materiale termolabile. Durante il consumo dell’articolo da fumo, l'azione del calore generato dalla combustione delle fibre di tabacco indebolisce l’involucro della capsula che, rompendosi, rilascia la sostanza aromatizzante atta ad impregnare le fibre di tabacco. L’utilizzatore può così fruire di un articolo da fumo aromatizzato in cui l’aroma à ̈ disperso solo al momento del consumo.

Per migliorare sempre più la qualità di un elemento allungato in materiale fibroso contenente all’interno una capsula in materiale non fibroso, sono stati pertanto proposti nel tempo metodi di ispezione dell’elemento allungato sempre più raffinati. In particolare, sono stati proposti metodi di ispezione per verificare che la posizione della capsula o delle capsule, inserita o inserite nel materiale fibroso sia conforme agli standard di qualità richiesti. L’ispezione può avvenire in linea, e cioà ̈ durante la produzione mediante controllo di tutti gli elementi allungati prodotti oppure fuori linea, al termine del processo produttivo solo su alcuni elementi allungati selezionati, se si necessita di strumenti di misura più precisi di quelli utilizzati in linea ma anche più lenti.

Osserviamo che le capsule contenenti sostanze aromatizzanti devono essere inserite all’interno di ciascun elemento allungato innanzitutto in posizioni di riferimento stabilite a priori, sia longitudinalmente che radialmente rispetto ad un asse longitudinale dell’elemento. Se si considerano posizioni di riferimento ideali stabilite a priori per ciascuna capsula, viene fornito un intervallo di accettabilità definito tra una posizione di accettabilità minima ed una posizione di accettabilità massima, all’interno del quale una capsula à ̈ considerata presente e di qualità accettabile. Se la capsula à ̈ presente ma al di fuori dell’intervallo di accettabilità, l’elemento allungato à ̈ da scartare in quanto non conforme ai requisiti di qualità.

Il controllo di presenza e del corretto posizionamento di ciascuna capsula viene pertanto eseguito con sensori in grado di rilevare una proprietà caratteristica dell’elemento allungato con il quale il sensore interagisce, quando la capsula entra nel campo di misura del sensore, espressa come variazione del segnale di uscita del sensore stesso. Tali variazioni sono ottenute “scansionando†in più punti l’elemento allungato e tipicamente sono eseguite acquisizioni equispaziate per tutta la lunghezza di un elemento allungato, per esempio ogni mm. Questo vale anche nel caso di un baco continuo oppure di spezzoni di filtro, oppure nel caso di un baco continuo di tabacco o di spezzoni di tabacco, oppure nel caso di un elemento multi spezzone, in cui più elementi allungati sono tra loro uniti. Infatti, à ̈ sempre possibile definire l’inizio e la fine di ciascun elemento allungato, anche se unito ad altri, durante la produzione.

Più tipi diversi di sensori sono indicati per individuare la presenza di una capsula in un elemento allungato in materiale fibroso, come ad esempio un sensore ottico, capacitivo, oppure laser, utilizzati tra di loro anche in combinazione. Con successo sono stati proposti per tale scopo anche risonatori a microonde utilizzabili come sensori di densità ed umidità, già da molti anni utilizzati durante la produzione per misure di peso del baco continuo di tabacco.

Il profilo ottenuto ricostruendo una curva di densità di un elemento allungato quale una bacchetta filtro a partire da campioni equispaziati acquisiti da un risonatore a microonde, mostra che in corrispondenza della posizione di ciascuna capsula presente nella bacchetta filtro, à ̈ presente un picco di massimo della densità rilevata. Ne segue che à ̈ possibile individuare la presenza/assenza oppure percentuale di spostamento rispetto alla posizione ideale di ciascuna capsula solo confrontando la posizione del massimo di densità rispetto al corrispondente intervallo di accettabilità. Tuttavia la presenza/spostamento della capsula rispetto alla posizione ideale non à ̈ l’unico parametro a determinare la qualità dell’articolo da fumo, in quanto la presenza di una capsula non integra nel materiale fibroso compromette in misura molto maggiore la qualità dell’articolo da fumo stesso.

Se infatti una capsula frangibile tramite schiacciamento rilascia la sostanza aromatizzante in anticipo rispetto al momento del consumo, per una frattura della capsula durante oppure dopo il processo di produzione del materiale filtrante incorporante la capsula stessa, l’utilizzatore non potrà più essere in grado di scegliere se consumare o meno un articolo da fumo aromatizzato, in quanto il materiale filtrante si presenterà già aromatizzato all’utilizzatore al momento del consumo. Analogamente, se una capsula termolabile mescolata alle fibre di tabacco si rompe durante oppure dopo il processo produttivo dell’articolo da fumo stesso, l’utilizzatore avrà a disposizione al momento del consumo un articolo da fumo il cui tabacco à ̈ privo delle richieste qualità aromatiche. Essendo infatti le sostanze aromatizzanti fortemente volatili, l’articolo da fumo si presenterà all’utilizzatore già aromatizzato ma solo debolmente.

Per rilevare l’integrità di una capsula inserita in un elemento allungato, à ̈ stato proposto di rilevarne l’umidità, oltre che la densità, e di verificare le variazioni di umidità rispetto ad un riferimento. Se infatti una capsula rilascia il liquido in essa contenuto nel materiale fibroso, il liquido si diffonde nel materiale fibroso stesso, determinando una variazione di umidità in un volume di materiale fibroso circondante la capsula ed anche conseguentemente una variazione di densità.

Il profilo ottenuto ricostruendo una curva di umidità di un elemento allungato quale una bacchetta filtro mostra che in corrispondenza della posizione di ciascuna capsula à ̈ presente un picco di massimo dell’umidità rilevata, se le capsule sono integre, il quale aumenta se à ̈ presente una capsula non integra.

Anche il profilo di densità si modifica in presenza di una capsula rotta, come risulta evidente dalle prove sperimentali riportate in Figura 1 ed in Figura 2, che riportano rispettivamente un profilo di densità ed un profilo di umidità di un primo ed un secondo elemento allungato, e cioà ̈ una bacchetta filtro, contenente 4 capsule.

Con 1 à ̈ indicato il profilo di densità di riferimento di un primo elemento allungato in cui le capsule sono integre, con 2 à ̈ indicato il profilo di densità rilevato in presenza di un secondo elemento allungato in cui le capsule due e quattro sono rotte.

Con 3 à ̈ indicato il profilo di umidita dello stesso primo elemento allungato con capsule integre, con 4 à ̈ indicato il profilo di umidità rilevato dello stesso secondo elemento allungato, con le capsule due e quattro rotte.

Ne segue che à ̈ possibile individuare l’integrità di ciascuna capsula, confrontando il picco di massimo di densità o di umidità in corrispondenza della posizione in cui ciascuna capsula à ̈ presente, rispetto ad un corrispondente profilo di riferimento, ad esempio definito come profilo di soglia oppure come banda di soglia di ampiezza predefinita, entro la quale il profilo rilevato deve essere compreso.

Sperimentalmente, à ̈ stato tuttavia notato che esiste una variabilità non trascurabile legata al peso e alla dimensione delle capsule nonché una variabilità non trascurabile delle caratteristiche rilevabili del materiale fibroso. Ad esempio, a seconda del lotto produttivo, il materiale filtrante può contenere quantità variabili di acetato o di triacetina.

A causa di tale variabilità, i profili di densità di capsule integre all’interno di filtri possono risultare anche piuttosto diversi tra di loro e tutto questo implica che la determinazione del profilo di soglia o dell’ampiezza della banda di tolleranza à ̈ complessa, in quanto un profilo di soglia individuato per un lotto produttivo potrebbe risultare troppo stringente (e quindi imporre lo scarto di elementi allungati di buona qualità) o troppo lasco (e quindi ritenere di buona qualità elementi allungati da scartare) per un lotto produttivo anche simile.

Per risolvere il problema di ispezionare correttamente filtri nonostante la variabilità delle capsule e/o del materiale fibroso, à ̈ noto da WO 2011/083406 predisporre una pluralità di sensori di tipo diverso, ottici, laser, capacitivi, induttivi o a microonde, interagenti in linea o fuori linea con un baco continuo o spezzoni di filtro ed in grado di rilevare componenti interni al materiale filtrante. I parametri di configurazione di tale pluralità di sensori sono memorizzati in una libreria del sistema di controllo del PLC di macchina, associati a ciascun lotto produttivo o a ciascun brand e tali parametri di configurazione possono essere variati durante il funzionamento del sistema per migliorare la sensibilità del sistema stesso, a fronte di statistiche sul numero di elementi filtranti considerati di qualità accettabile o invece scartati.

Si osserva che la variazione dei parametri di configurazione, soprattutto se si considerano sensori complessi che necessitano di procedure di taratura e coinvolgono più parametri configurabili del sensore ed eventualmente dell’intervento di un operatore di macchina, non à ̈ spesso sempre possibile durante la produzione in una macchina automatica ma può richiedere un fermo macchina e quindi ridurre la produzione in modo non richiesto.

Inoltre, pur in un lotto produttivo in cui le caratteristiche del materiale filtrante e delle capsule sono conosciute a priori, la variazione dei parametri di configurazione dei sensori potrebbe comunque non essere adeguata a determinare capsule non integre nel materiale filtrante, data l’estrema variabilità delle caratteristiche sia del materiale filtrante che delle capsule. Scopo della presente invenzione à ̈ realizzare un metodo di ispezione di elementi allungati in materiale fibroso in grado di individuare la presenza e l’integrità di capsule in materiale non fibroso inserite nel materiale fibroso stesso, il quale sia esente dai problemi sopra descritti e che al tempo stesso sia di facile ed economica realizzazione.

In particolare scopo della presente ispezione à ̈ fornire un metodo di ispezione che mantenga la stessa configurazione dei sensori di misura durante il funzionamento del sistema di ispezione stesso nel tempo.

Tali scopi ed altri ancora sono tutti raggiunti da un metodo di ispezione di un elemento allungato in materiale non fibroso per individuare la presenza e l’integrità di una capsula in materiale non fibroso inserita nel materiale fibroso stesso, come stabilito dalla rivendicazione 1 e le ulteriori rivendicazioni sotto riportate.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

– Figura 1 mostra profili di densità di un primo e di un secondo elemento allungato, quale una bacchetta filtro multi spezzone, contenente 4 capsule, in cui il primo elemento allungato ha capsule integre mentre il secondo elemento allungato ha le capsule due e quattro rotte;

– Figura 2 mostra rispettivi profili di umidità, rilevati contemporaneamente ai profili di densità di Figura 1, dello stesso primo e del secondo elemento allungato ispezionati in Figura 1;

– Figura 3 mostra i profili di densità ottenuti mediante il metodo di ispezione secondo l’invenzione, considerando un campione di 100 bacchette filtro;

– Figura 4 mostra i profili di umidità rilevati contemporaneamente ai profili di densità di Figura 3, considerando lo stesso campione di 100 bacchette filtro;

– Figura 5 mostra i profili di densità di Figura 1, in associazione ad un profilo limite minimo e ad un profilo limite massimo di densità calcolati secondo il metodo dell’invenzione;

– Figura 6 mostra i profili di umidità di Figura 2, in associazione ad un profilo limite minimo e ad un profilo limite massimo di umidità calcolati secondo il metodo dell’invenzione.

Un’unità di ispezione (non illustrata) di un elemento allungato (non illustrato) per articoli da fumo comprende uno o più sensori in grado di interagire con l’elemento allungato per rilevare almeno una prima ed una seconda grandezza misurabile. L’elemento allungato à ̈ a forma di bacchetta ed à ̈ realizzato in un primo “materiale fibroso†, come precedentemente definito.

L’unità di ispezione comprende un dispositivo di controllo che riceve il segnale/i segnali rilevato/rilevati dal sensore o dalla pluralità di sensori ed à ̈ in grado di elaborarli per determinare la presenza di almeno una capsula di materiale non fibroso inserita all’interno dell’elemento fibroso. La capsula à ̈ sferica o allungata e contiene uno o più additivi aromatizzanti, come il mentolo, così come precedentemente definito.

In particolare, sono elaborabili un primo ed un secondo profilo ottenibili rispettivamente della prima e seconda grandezza misurabile.

Un risonatore a microonde (non illustrato) à ̈ un dispositivo il quale presenta una geometria determinata, realizza un campo di microonde risonante tramite un’antenna emittente e consente di rilevare le proprietà del materiale inserito in tale campo tramite un’analisi delle variazioni della frequenza ricevuta da un antenna ricevente. Variando la frequenza a cui il campo di microonde viene emesso, rilevando la potenza ricevuta in corrispondenza di ciascuna frequenza emessa ed elaborando il valore di picco e l’ampiezza di banda della curva di risposta a metà altezza di picco, à ̈ possibile determinare una prima grandezza misurabile quale la densità, e cioà ̈ la massa, ed una seconda grandezza misurabile quale l’umidità del materiale sottoposto ad ispezione. Un risonatore a microonde si può considerare come un’unità di rilevazione dotata di due sensori virtuali in grado di rilevare due grandezze caratteristiche contemporaneamente.

I risonatori a microonde cilindrici presentano un foro assiale per ricevere il materiale da sottoporre ad ispezione e sono particolarmente utilizzati per misure di densità ed umidità di un baco continuo di filtro o di spezzoni di esso, in una macchina o singola o a doppia linea per la produzione di filtri di sigarette, oppure di un baco di tabacco o di spezzoni di esso, in una macchina o a singola o a doppia linea di bachi di tabacco. Il baco continuo o lo spezzone à ̈ alimentato attraverso il foro ed attraversa il risonatore a microonde per l’ispezione. I risonatori cilindrici possono essere anche vantaggiosamente utilizzati in apparati fuori linea comprendenti l’unità di ispezione, tipicamente progettati per approfondite analisi statistiche o di qualità di campioni, di spezzoni di filtri o di bachi di tabacco, prelevati dalle macchine in produzione. Risonatori con geometrie diverse, ad esempio planari, possono essere invece vantaggiosamente posizionati in zone di macchina, ad esempio tamburi di trasferimento di elementi allungati, in cui i risonatori cilindrici risulterebbero troppo ingombranti. Senza perdere in generalità, la trattazione che segue fa riferimento ad un metodo di ispezione che prevede di ottenere la densità come una prima grandezza misurabile e l’umidità come seconda grandezza misurabile, da un risonatore a microonde. Tuttavia potrebbero essere vantaggiosamente utilizzati altri tipi di sensori di densità ed umidità, diversi da un risonatore a microonde, in quanto più adatti a rilevare variazioni di uno specifico materiale fibroso oppure più indicati in quanto di piccolo ingombro, oppure anche sensori per rilevare grandezze misurabili diverse dalla densità o umidità, ad esempio sensori ottici di tipo NIR.

Nonostante il profilo, ad esempio di umidità, ottenibile da un risonatore a microonde durante l’ispezione di un elemento allungato, mostrato nelle Figure allegate, sia sagomato in modo diverso rispetto al profilo ottenibile da un sensore ottico durante l’ispezione dello stesso elemento allungato (ad esempio la presenza di una capsula potrebbe essere individuata da un minimo nel profilo e non da un massimo), si precisa che il metodo della presente invenzione à ̈ invariante rispetto al tipo di sensore e al tipo di grandezza misurabile considerata.

L’unità di ispezione utilizza il metodo della presente invenzione per ispezionare un elemento allungato in un materiale fibroso e determinare le caratteristiche di qualità di capsule di materiale non fibroso inserite nell’elemento allungato. Senza perdere in generalità, la trattazione che segue fa riferimento ad un metodo di ispezione che può essere utilizzato in linea o fuori linea.

Un programma à ̈ fornito in associazione all’unità di ispezione, che comprende codice per implementare il metodo di ispezione secondo l’invenzione quando tale programma à ̈ eseguito nel lettore stesso. Il programma può essere ad esempio eseguito dal dispositivo di controllo dell’unità di ispezione quando memorizzato nell’unità di ispezione stessa. In uso, durante una fase operativa di funzionamento dell’unità di ispezione, se la capsula à ̈ presente all’interno del materiale fibroso, viene valutata una caratteristica di qualità della capsula come l’integrità, tramite il confronto del primo o del secondo profilo con un rispettivo primo e secondo riferimento di soglia, i quali sono stabiliti dinamicamente. Il primo riferimento di soglia à ̈ stabilito mediante elaborazione statistica del primo profilo, il secondo riferimento di soglia à ̈ stabilito mediante elaborazione statistica del secondo profilo, la prima e la seconda statistica essendo eseguite su profili ottenuti in ciclo di ispezione precedente definito da un numero predeterminato di elementi ispezionati in precedenza.

Ciascuna elaborazione statistica à ̈ quindi eseguita alla conclusione di ciascun ciclo di ispezione, à ̈ basata su profili ottenuti dal numero predeterminato di elementi ispezionati allungati del ciclo di ispezione stesso, i cui risultati sono messi a disposizione per gli elementi allungati ispezionati nel ciclo di ispezione successivo.

urante un transitorio di accensione dell’unità di ispezione in cui elaborazione statistica del primo e del secondo profilo non sono ancora isponibili, à ̈ possibile prevedere un primo ed un secondo riferimento memorizzati nell’unità di ispezione, derivanti da precedenti analisi atistiche oppure predeterminati a priori per la definizione del primo e del econdo riferimento di soglia.

er individuare la presenza della capsula, in modo noto, il primo o il econdo profilo viene elaborato per individuare un valore massimo, la cui orrispondente posizione à ̈ quella della capsula nell’elemento allungato. a capsula à ̈ presente se la posizione della capsula à ̈ in una zona di ricerca definita da un intervallo tra una posizione di riferimento minima ad una posizione di riferimento massima comprendente una posizione di riferimento ideale in modo tale che:

Formula 1

posizione di riferimento massima capsula =

posizione di riferimento ideale soglia di ricerca

Formula 2

posizione di riferimento minima capsula =

posizione di riferimento ideale – soglia di ricerca

La zona di ricerca dell’elemento allungato à ̈ quindi quella in cui il primo o il secondo profilo sono elaborati allo scopo di individuare la posizione della capsula.

La capsula à ̈ presente ed in posizione corretta se invece la posizione della capsula à ̈ presente ed à ̈ disposta internamente ad una zona di accettabilità, nella quale, secondo specifiche stabilite a priori, la capsula deve essere posizionata per poter soddisfare criteri di qualità predefiniti.

Tale zona di accettabilità à ̈ quindi un intervallo dell’elemento allungato compreso internamente a, oppure coincidente con, l’intervallo che definisce la zona di ricerca. Se una capsula à ̈ esterna alla corrispondente zona di accettabilità prevista, l’elemento allungato contenente la capsula va scartato, se l’unità di ispezione à ̈ collegata al sistema di controllo della macchina automatica, ed esegue un controllo in linea, durante la produzione della macchina stessa.

Tuttavia, se la capsula à ̈ presente nella zona di ricerca, anche se esterna alla zona di accettabilità, tale capsula può anche essere ulteriormente analizzata per valutarne l’integrità, come vedremo di seguito. Resta inteso che, se la zona di ricerca coincide con la zona di accettabilità, l’analisi di integrità à ̈ eseguita solo su capsule presenti e posizionate secondo criteri di qualità predefiniti.

Si noti che i profili di densità ed umidità riportati almeno nelle Figure da 1 a 4 evidenziano quattro posizioni lungo l’elemento allungato in cui il valore di densità o umidità à ̈ massimo, che individuano corrispondenti capsule. La capsula potrebbe anche essere spostata radialmente rispetto all’asse longitudinale della capsula stessa. Lo spostamento radiale, per semplicità, non à ̈ qui considerato.

Per determinare la presenza di una capsula nell’elemento allungato, à ̈ possibile considerare indifferentemente sia il profilo di densità che il profilo di umidità, ovvero il primo oppure il secondo profilo. Senza perdere in generalità si considera che la determinazione della presenza della capsula sia eseguita elaborando il solo profilo di densità.

Sono stati sperimentalmente ispezionati elementi allungati denominati FILTER 24 di lunghezza 108 mm. comprendenti una pluralità di spezzoni di lunghezza determinata tra loro uniti, ciascuno comprendente una rispettiva capsula in materiale non fibroso alla quale à ̈ associata una corrispondente posizione di riferimento ideale. La determinazione dell’integrità di una capsula inserita in un elemento allungato comprendente una pluralità di spezzoni va ripetuta per ciascuna capsula, ovvero per le corrispondenti zone di ricerca o accettabilità lungo l’elemento allungato in cui le capsule sono previste.

Se la capsula à ̈ presente e viene analizzata ulteriormente, l’unità di ispezione associa a ciascuna capsula caratteristiche di qualità della stessa, come l’integrità, e le mette a disposizione dell’unità di controllo della macchina, se l’unità di ispezione à ̈ in linea, in modo che l’unità di controllo della macchina possa scartare l’elemento allungato con la capsula difettosa, se necessario.

Abbiamo detto che il primo ed il secondo profilo sono confrontati con un rispettivo primo e secondo riferimento di soglia, stabiliti dinamicamente Per stabilire il primo riferimento di soglia mediante elaborazione statistica del primo profilo viene calcolato un profilo medio di riferimento del primo profilo e a tale profilo medio di riferimento à ̈ associata una prima banda di riferimento di tolleranza in cui il profilo medio di riferimento à ̈ compreso, delimitata da un profilo limite minimo e da un profilo limite massimo, che sono funzione del profilo medio di riferimento.

In particolare, il profilo limite minimo e massimo della prima banda di riferimento di tolleranza sono funzione sia del profilo medio di riferimento del primo profilo che della deviazione standard del primo profilo, calcolata da tale numero predeterminato di elementi allungati ispezionati in precedenza, secondo le seguenti formule:

Formula 3

profilo limite minimo =

profilo medio di riferimento del primo profilo – 3 * deviazione standard Formula 4

profilo limite massimo =

profilo medio di riferimento del primo profilo 3 * deviazione standard Quanto detto per il primo profilo di densità, vale anche in modo analogo per il secondo profilo di umidità, che può essere elaborato contemporaneamente oppure separatamente rispetto al profilo di densità. Il secondo riferimento di soglia à ̈ stabilito mediante una statistica del secondo profilo, calcolando un profilo medio di riferimento del secondo profilo ottenuto da tale numero predeterminato di elementi filtranti ispezionati in precedenza. Una seconda banda di riferimento di tolleranza, delimitata da un profilo limite minimo e da un profilo limite massimo funzione del profilo medio di riferimento, à ̈ associata e comprende il profilo medio di riferimento del secondo profilo.

Ancora, il profilo limite minimo e massimo della seconda banda sono funzione sia del profilo medio di riferimento del secondo profilo che della deviazione standard del secondo profilo ottenuta da tale numero predeterminato di elementi filtranti ispezionati in precedenza secondo le seguenti formule:

Formula 5

profilo limite minimo =

profilo medio di riferimento del secondo profilo – 3 * deviazione standard Formula 6

profilo limite massimo =

profilo medio di riferimento del secondo profilo 3 * deviazione standard La capsula, come sarà meglio illustrato nel seguito, à ̈ integra solo se il primo profilo à ̈ interno alla prima banda di riferimento di tolleranza ed il secondo profilo à ̈ interno alla seconda banda di riferimento di tolleranza. Nelle Figure 3 e 4, il numero predeterminato di elementi allungati ispezionati per la determinazione statistica del primo e del secondo riferimento, rispettivamente per il primo profilo e per il secondo profilo, à ̈ 100. Un ciclo di ispezione comprende l’ispezione dei profili del numero predeterminato di elementi allungati, e cioà ̈ 100, ed al termine di ciascun ciclo di ispezione i profili di soglia calcolati mediante elaborazione statistica sostituiscono quelli calcolati al ciclo precedente.

In Figura 3 si fa riferimento a misure di densità e quindi al primo profilo. Con 5 à ̈ indicato il profilo medio di riferimento del primo profilo. Con 6 à ̈ indicato il profilo limite massimo, ottenuto come profilo medio 3 * deviazione standard. Con 7 à ̈ indicato il profilo limite minimo, ottenuto come profilo medio di riferimento del primo profilo- 3 * deviazione standard. Con 8 à ̈ indicato il profilo dei massimi e con 9 à ̈ indicato il profilo dei minimi.

In Figura 4 si fa riferimento a misure di umidità e quindi al secondo profilo.

Con 10 à ̈ indicato il profilo medio di riferimento del primo profilo. Con 11 à ̈ indicato il profilo limite massimo, ottenuto come profilo medio 3 * deviazione standard. Con 12 à ̈ indicato il profilo limite minimo, ottenuto come profilo medio di riferimento del primo profilo – 3 * deviazione standard. Con 13 à ̈ indicato il profilo dei massimi. Con 14 à ̈ indicato il profilo dei minimi.

Il primo profilo à ̈ ottenuto campionando un segnale che esprime la prima grandezza misurabile e cioà ̈ la densità. Vengono così acquisiti una pluralità determinata di campioni i quali, interpolati lungo l’estensione longitudinale dell’elemento allungato, consentono di ricostruire il primo profilo di densità. Quanto detto vale anche in modo analogo per la ricostruzione del secondo profilo ottenibile dalla seconda grandezza misurabile e cioà ̈ dall’umidità.

Il campionamento del segnale della prima e/oppure della seconda grandezza misurabile viene eseguito in posizioni equispaziate, ogni mm nelle Figure rappresentate, dell’estensione longitudinale dell’elemento allungato e lungo tutto l’elemento allungato e ciascun campione i-esimo del primo e/oppure del secondo profilo corrisponde ad una corrispondente posizione i-esima longitudinale dell’elemento allungato. Ad esempio, se l’ispezione viene eseguita in linea durante la produzione e l’elemento allungato avanza rispetto al sensore di misura, può essere eseguita un’acquisizione ogni giro macchina oppure ad intervalli di tempo diversi, purché il campionamento sia eseguito in posizioni equispaziate. L’unità di controllo dell’unità di ispezione oppure l’unità di controllo della macchina automatica in grado di fornire il comando di campionamento, esegue elaborazioni opportune sulla velocità macchina e sul momento del campionamento per rispettare questo vincolo.

Tutti i campioni acquisiti di un numero di elementi ispezionati di un ciclo di ispezione, sono memorizzati nell’unità di ispezione sia per il primo che per il secondo profilo. In particolare, per ciascun elemento k-esimo ispezionato, ciascun campione acquisito i-esimo del primo e/oppure del secondo profilo à ̈ memorizzato associato alla corrispondente posizione iesima dell’elemento allungato. Viene così memorizzata una tabella bidimensionale di campioni memorizzati, ordinati per ciascun elemento ispezionato “k†e per la posizione “i†del campione nell’elemento stesso. Dopo aver ispezionato i cento elementi allungati del ciclo di ispezione, i campioni memorizzati sono elaborati e così può essere calcolato il profilo medio di riferimento del primo e/oppure del secondo profilo. In ciascuna posizione i-esima à ̈ calcolato un campione medio i-esimo ottenuto da campioni “i†di tutti gli elementi ispezionati del primo profilo e/oppure del secondo profilo memorizzati in posizione i-esima, ed il profilo medio di riferimento à ̈ ricostruito interpolando tale pluralità di campioni medi iesimi. Nella Figura 3 e nella Figura 4, abbiamo detto che rispettivamente con 5 à ̈ indicato il profilo medio di riferimento di densità, mentre con 10 à ̈ indicato il profilo medio di riferimento di umidità.

La deviazione standard del primo profilo e/oppure del secondo profilo à ̈ analogamente a quanto detto sopra calcolata al termine del ciclo di ispezione. In ciascuna posizione i-esima à ̈ calcolata una deviazione standard i-esima ottenuta da campioni i-esimi di tutti gli elementi ispezionati del primo profilo memorizzati in posizione i-esima, e la deviazione standard à ̈ ottenuta interpolando tale pluralità di deviazioni standard i-esime. Al termine di ciascun ciclo di ispezione, ciascun campione medio i-esimo e deviazione standard i-esima sostituiscono quelli calcolati al ciclo precedente.

Il profilo limite minimo ed il profilo limite massimo di densità e di umidità delle Figure 3 e 4, rispettivamente indicati con 7 e 6 e con 12 e 11, ottenuti utilizzando le Formule da 3 a 6 per ciascuna posizione i-esima, in cui à ̈ calcolato il campione medio i-esimo e la deviazione standard i-esima.

Sono anche indicati nelle Figure 3 e 4 i rispettivi profili dei minimi e dei massimi di densità (indicati con 9 e 8) e di umidità (indicati con 14 e 13), ottenuti considerando in ciascuna posizione i-esima rispettivamente il valore minimo ed il valore massimo i-esimo registrato tra tutti i campioni acquisiti.

Come detto in precedenza, i profili delle Figure 3 e 4 fanno riferimento ad elementi allungati contenenti 4 capsule ma l’elaborazione dei profili per ciascuna capsula può essere fatta anche solo nella zona dell’elemento allungato in cui, secondo specifiche stabilite a priori, la capsula deve essere presente e/o in posizione accettabile, e cioà ̈ nella zona di ricerca e/o di accettabilità.

Risulta vantaggioso ricostruire i profili a partire da valori i quali sono campionati solo in alcune porzioni dell’estensione longitudinale dell’elemento allungato, in quanto aumenta la velocità di elaborazione del metodo di ispezione. Per questo motivo, nelle Figure che ora prenderemo in considerazione, sono mostrati profili di densità e umidità solo in corrispondenza delle zone di ricerca lungo tutta l’estensione dell’elemento allungato.

Le Figure 5 e 6 mostrano il profilo di densità 2 e di umidità 4 dell’elemento allungato con le capsule due e quattro rotte, sovrapposto ai limiti di tolleranza calcolati secondo il metodo della presente invenzione, in particolare ai profili di densità 2 ed umidità 4 sono sovrapposti rispettivamente il profilo medio di densità 5 ed umidità 10, il profilo limite massimo di densità 6 e di umidità 11 ed il profilo limite minimo di densità 7 e di umidità 12.

Si nota in Figura 5, che l’elemento allungato sarebbe risultato avere le capsule due e quattro integre, in quanto il profilo di densità 2 à ̈ all’interno della banda di riferimento individuata dal profilo limite minimo 7 e dal profilo limite massimo 7. Diversamente, il profilo di umidità di Figura 6 individua correttamente la capsula due e quattro come capsula non integra, in quanto il profilo di umidità non à ̈ interno alla corrispondente banda di riferimento di tolleranza, ma à ̈ fuori almeno in alcune porzioni della zona di ricerca. In altre parole, per poter essere integra una capsula ispezionata, il primo ed anche il secondo profilo devono essere interamente compresi nella banda di riferimento di tolleranza.

Si osserva che, se anche solo il primo oppure il secondo profilo possono essere analizzati per individuare al presenza di una capsula, sia il primo che il secondo profilo devono essere esaminati ai fini della determinazione della integrità. Infatti, analizzando una sola grandezza misurabile e cioà ̈ la densità le capsule erroneamente sarebbero state considerate integre. L’analisi di umidità invece individua correttamente la non integrità di una capsula.

Da quanto detto finora, si nota che l’elaborazione statistica del primo e del secondo profilo consente di individuare capsule non integre in un elemento allungato, con grande semplicità. Infatti, il primo profilo di soglia ed il secondo profilo di soglia, associati ad una banda di riferimento calcolata dinamicamente mediante elaborazione statistica, sono sempre in grado di adattarsi al tipo di elementi allungati considerati, pur a fronte di grande variabilità nel peso dell’elemento allungato e/o della capsula. Non si rende quindi necessario, durante la produzione in linea, eseguire impegnative operazioni di riconfigurazione dei sensori di rilevazione oppure dei parametri di tali sensori, in quanto l’unità di ispezione à ̈ in grado di auto adattarsi alle proprietà dei campioni che ad essa vengono alimentati e che sono da ispezionare, fatto salvo un transitorio di configurazione durante un primo ciclo di acquisizione del numero predeterminato di elementi allungati.

Dal momento che i profilo di riferimento massimo e minimo della banda di tolleranza sono stabiliti dinamicamente e sono funzione del profilo medio dei profili, anch’esso stabilito dinamicamente, l’ispezione degli elementi allungati à ̈ in grado di adattarsi a proprietà di ciascun elemento allungato non prevedibili a priori, ad esempio un cambio di lotto produttivo. Inoltre, quanto più le specifiche di un lotto produttivo sono simili alle specifiche del lotto produttivo successivo, tanto più il metodo di ispezione sarà in grado di adattarsi velocemente al nuovo lotto.

Per ispezioni eseguite in linea, si à ̈ visto sperimentalmente l’importanza di elaborare sempre due diverse grandezze misurabili, in quanto l’analisi di un solo primo o secondo profilo potrebbe erroneamente individuare capsule integre anche a fronte di capsule che non sono tali.

Claims (12)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo di ispezione di un elemento allungato per articoli da fumo, in cui l’elemento à ̈ a forma di bacchetta ed à ̈ realizzato in un materiale fibroso, comprendente le fasi di – ottenere almeno un primo profilo (2) di una prima grandezza misurabile, ad esempio la densità, ed un secondo profilo (4) di una seconda grandezza misurabile, ad esempio l’umidità, tramite almeno un sensore interagente con l’elemento allungato lungo l’elemento allungato stesso; – elaborare almeno uno tra il primo profilo (2) ed il secondo profilo (4) per determinare la presenza di almeno una capsula di materiale non fibroso, ad esempio un additivo aromatizzante, inserita all’interno dell’elemento allungato; – se la capsula à ̈ presente, valutare l’integrità della capsula, confrontando il primo (2) ed il secondo profilo (4) rispettivamente con un primo (6, 7) ed un secondo riferimento (11, 12) di soglia; caratterizzato dal fatto di stabilire, durante il funzionamento operativo, il primo riferimento (6, 7) di soglia mediante elaborazione statistica del primo profilo (2) e di stabilire il secondo riferimento (11, 12) di soglia mediante elaborazione statistica del secondo profilo (4), la prima e la seconda elaborazione statistica essendo eseguite su profili di un ciclo di ispezione precedente, definito da un numero predeterminato di elementi ispezionati.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di stabilire il primo riferimento di soglia (6, 7) mediante elaborazione statistica del primo profilo (2) comprende le fasi di calcolare un profilo medio di riferimento (5) del primo profilo (2) nel ciclo di ispezione precedente ed associare a detto profilo medio (5) una prima banda di riferimento di tolleranza (6, 7) in cui detto profilo medio (5) Ã ̈ compreso, delimitata da un profilo limite minimo (7) e da un profilo limite massimo (6) funzione di detto profilo medio (5) di riferimento del primo profilo (2); ed in cui inoltre/opzionalmente la fase di stabilire il secondo riferimento di soglia (11, 12) mediante una statistica del secondo profilo (4) comprende le fasi ulteriori di calcolare un profilo medio di riferimento (10) del secondo profilo (4) nel ciclo di ispezione precedente ed associare a detto profilo medio (10) una seconda banda di riferimento di tolleranza (11, 12) in cui detto profilo medio (10) Ã ̈ compreso, delimitata da un profilo limite minimo (12) e da un profilo limite massimo (11) funzione del profilo medio (10) di riferimento del secondo profilo (4).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di valutare l’integrità della capsula comprende confrontare il primo profilo (2) con la prima banda di riferimento di tolleranza (6, 7) ed il secondo profilo (4) con la seconda banda di riferimento di tolleranza (11, 12), la capsula essendo integra se il primo profilo (2) à ̈ interno a tale prima banda di riferimento di tolleranza (6, 7) ed il secondo profilo à ̈ interno a tale seconda banda di riferimento di tolleranza (11, 12).
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 2 oppure 3, in cui il profilo limite minimo (7) e massimo (6) di detta prima banda (6, 7) sono funzione del profilo medio di riferimento (5) del primo profilo (2) e della deviazione standard del primo profilo (2) nel ciclo di ispezione precedente secondo le seguenti formule: profilo limite minimo = profilo medio di riferimento del primo profilo – 3 * deviazione standard; profilo limite massimo = profilo medio di riferimento del primo profilo 3 * deviazione standard.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 2 oppure 3, in cui il profilo limite minimo (12) e massimo (11) della seconda banda (11, 12) sono funzione del profilo medio di riferimento (10) del secondo profilo (4) e della deviazione standard del secondo profilo (4) nel ciclo di ispezione precedente secondo le seguenti formule: profilo limite minimo = profilo medio di riferimento del secondo profilo – 3 * deviazione standard; profilo limite massimo = profilo medio di riferimento del secondo profilo 3 * deviazione standard.
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui elaborare il primo profilo (2), oppure il secondo profilo (4), per determinare la presenza di almeno una capsula comprende le fasi di: individuare un valore massimo del primo profilo (2), o rispettivamente del secondo profilo (4) in detto elemento allungato, la corrispondente posizione del valore massimo in detto elemento allungato corrispondendo alla posizione della capsula; confrontare detta posizione individuata con una posizione di riferimento minima ed una posizione di riferimento massima comprendente una posizione di riferimento ideale, la capsula essendo presente se la posizione individuata à ̈ compresa in una zona di ricerca tra la posizione di riferimento minima e la posizione di riferimento massima.
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ottenere un primo profilo (2) e/oppure un secondo profilo (4) comprende acquisire una pluralità determinata di campioni rispettivamente di un primo segnale ottenibile della prima grandezza misurabile e di un secondo segnale ottenibile della seconda grandezza misurabile, e ricostruire il primo profilo (2) e/oppure il secondo profilo (4) interpolando tale pluralità determinata di valori campionati.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, e comprendente eseguire tale campionamento in una pluralità determinata di posizioni equispaziate lungo l’estensione longitudinale dell’elemento allungato, ciascun campione iesimo del primo (2) e/oppure del secondo profilo (4) corrispondendo ad una corrispondente posizione i-esima longitudinale dell’elemento allungato.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7 oppure 8, e comprendente inoltre le fasi di: memorizzare campioni acquisiti del primo e/oppure del secondo profilo di ciascun elemento k-esimo ispezionato di un ciclo di ispezione; ed inoltre, per ciascun elemento ispezionato k-esimo, memorizzare ciascun campione acquisito i-esimo del primo (2) e/oppure del secondo profilo (4) associato alla corrispondente posizione i-esima dell’elemento allungato.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui calcolare un profilo medio di riferimento (5) del primo profilo (2) e/oppure un profilo medio di riferimento (10) del secondo profilo (4) nel ciclo di ispezione precedente comprende, dopo detto ciclo di ispezione, in ciascuna posizione i-esima calcolare un campione medio iesimo del primo profilo (2) oppure del secondo profilo (4), ottenuto da campioni di tutti gli elementi ispezionati del primo profilo (2) oppure del secondo profilo (4) memorizzati in posizione i-esima, e ricostruire il profilo medio di riferimento del primo profilo (5) oppure del secondo profilo (10) interpolando rispettivamente tale pluralità di campioni medi i-esimi del primo profilo (2) oppure del secondo profilo (4).
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 9 oppure 10, quando dipendente dalla rivendicazione 4 oppure 5, in cui calcolare una deviazione standard del primo profilo (2) nel ciclo di ispezione precedente e/oppure calcolare una deviazione standard del secondo profilo (4) nel ciclo di ispezione precedente comprende, dopo detto ciclo di ispezione, in ciascuna posizione i-esima calcolare una deviazione standard i-esima del primo profilo (2) e/oppure del secondo profilo (4), ottenuta da campioni di tutti gli elementi ispezionati del primo profilo (2) e/oppure del secondo profilo (4) memorizzati in posizione i-esima, e ricostruire la deviazione standard del primo profilo (2) e/oppure del secondo profilo (4) interpolando rispettivamente tale pluralità di campioni i-esimi di deviazione standard del primo profilo (2) oppure del secondo profilo (4).
12. 12. Unità di ispezione di un elemento allungato per articoli da fumo, in cui l’elemento à ̈ a forma di bacchetta ed à ̈ realizzato in un primo materiale fibroso, comprendente uno o più sensori di rilevazione di una prima grandezza misurabile e di una seconda grandezza misurabile delle quali sono ottenibili rispettivamente un primo profilo (2) ed un secondo profilo (4), i quali possono essere elaborati da un dispositivo di controllo dell’unità di ispezione per determinare la presenza di almeno una capsula di materiale non fibroso ad esempio un additivo aromatizzante, inserita all’interno dell’elemento fibroso, utilizzante un metodo di ispezione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11.