ITBO960646A1 - Metodo di misura dell'intensita' di radiazione trasmessa attraverso un corpo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale dal titolo: "Metodo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo."

La presente invenzione ? relativa ad un metodo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo. La presente invenzione trova un impiego particolarmente vantaggioso per la misura della intensit? di radiazione trasmessa attraverso articoli dI materiale fibroso, ed In particolare nell'industria del tabacco, per la misura di Intensit? di radiazione tramessa attraverso articoli da fumo di forma cilindrica e costituiti da un cordone o da un baco di tabacco trinciato, da un cordone 0 baco di filtro, o da sigarette 0 filtri.

Generalmente, la misura sopra citata viene eseguita a bordo delle macchine confezionatrici e trasferitrici di sigarette per effettuare un controllo della densit? dell'articolo da fumo preso in considerazione ed allo scopo di individuare dei vuoti, degli addensamenti 0 dei corpi estranei eventualmente presenti nel tabacco.

La misurazione dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo di forma cilindrica viene normalmente effettuata secondo un metodo che prevede di inviare un fascio di radiazione, presentante una distribuzione sostanzialmente costante ed una intensit? I, verso il corpo cilindrico, secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare ad un asse longitudinale del corpo cilindrico stesso, di focalizzare il fascio trasmesso, di rilevare una intensit? It trasmessa attraverso il materiale fibroso, e di confrontare i valori rilevati con dei valori di soglia.

Poich? la relazione fra l'intensit? I d1 energia incidente e l'Intensit? di energia trasmessa It ? data dalla legge -ad

It = I * e ;in cui "d" rappresenta la lunghezza del percorso ottico nel materiale attraversato dalla radiazione, cio? lo spessore del corpo nel punto d1 attraversamento, ed "a" ? una costante di attenuazione caratteristica del materiale e della densit? del materiale stesso, risulta che i contributi di Intensit? di energia trasmessa provenienti dalle zone di minore spessore, cio? con una lunghezza "d" di percorso ottico ridotto, sono molto superiori ai contributi provenienti dalle zone centrali. Questo effetto ? pi? evidente quando il materiale del corpo presenta una natura discontinua, per esempio quando il materiale ? di natura fibrosa come nel caso degli articoli da fumo. ;Inoltre, la focalizzazione del fascio uscente equivale a sommare 1 vari contributi di intensit?; pertanto, in questo modo, i contributi provenienti dalle zone centrali vengono nascosti dai contributi provenienti dalle zone di minore spessore. ;Questi inconvenienti sono particolarmente evidenti nel caso di impiego di una radiazione nello spettro dell'infrarosso, la quale ?, in ogni caso, preferibile ad altri tipi di radiazione in quanto non ? nociva per gli operatori. ;Per ovviare a questo problema ? noto effettuare una misurazione, secondo la quale il fascio investe solo la parte centrale del corpo cilindrico, dove le lunghezze del percorsi ottici di attraversamento seguiti dal fascio sono sostanzialmente uguali fra loro, e pertanto, salvo il caso in cui siano presenti delle discontinuit? nel corpo cilindrico o eventuali corpi estranei, tutti i contributi di intensit? presentano dei valori appartenenti allo stesso ordine di grandezza. ;Il citato metodo presenta l'inconveniente di escludere dal controllo delle porzioni importanti del corpo, con la conseguenza che la misurazione cos? eseguita risulta incompleta. Scopo della presente invenzione ? fornire un metodo che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. ;Secondo la presente invenzione viene realizzato un metodo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo, il metodo comprendendo le fasi di dirigere sul corpo un fascio incidente di radiazione elettromagnetica per ottenere un fascio uscente coassiale al fascio incidente; e di misurare l'energia del fascio uscente; ciascun detto fascio essendo definito da rispettivi raggi, e ciascun raggio di ciascun fascio essendo allineato ad un corrispondente raggio dell'altro fascio e ad un rispettivo percorso ottico, presentante una rispettiva lunghezza determinata, attraverso il corpo; il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, la fase di correggere l'energia trasmessa da ciascun detto raggio in funzione della lunghezza del relativo percorso ottico. ;La presente invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, 1n cui le figure da 1 a 6 illustrano, in modo schematico ed in sezione, rispettive forme preferite di attuazione di un dispositivo di controllo attuante il metodo della presente invenzione. ;Nella figura 1 con 1 ? indicato nel suo complesso un dispositivo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo 2 di forma cilindrica comprendente del materiale 3 fibroso ed estendentesi in una direzione perpendicolare al piano della figura 1 stessa. ;Nel caso specifico di articoli da fumo, ai quali le figure allegate si riferiscono, il materiale 3 ? costituito da tabacco trinciato, che pu? essere avvolto o meno da un involucro 4 di carta. ;Il dispositivo 1 comprende una prima ed una seconda porzione, rispettivamente indicate con 5 e 6, le quali sono disposte in posizioni diametralmente opposte rispetto al corpo 2. La porzione 5 comprende un emettitore 7 di radiazione elettromagnetica, preferibilmente una radiazione elettromagnetica nel campo dell'infrarosso, e comprende, fra l'emettitore 7 ed il corpo 2, un dispositivo 8 ottico di collimazione ed un primo vetrino 9 di protezione associato ad un filtro 10 a densit? "p" ottica variabile, la cui attenuazione nei confronti della radiazione elettromagnetica cresce man mano che ci si sposta dal suo centro verso la sua periferia. ;La porzione 6 comprende in successione, a partire dal corpo 2, un secondo vetrino 11 di protezione, un tubo 12 antiriflesso, un dispositivo 13 ottico di focalizzazione ed un dispositivo 14 d1 ricezione comprendente un fotosensore 15. In uso, l'emettitore 7 emette un fascio 16 di radiazione con una distribuzione sostanzialmente costante dell'intensit? I di energia elettromagnetica. Il fascio 16 incontra, successivamente, il dispositivo 8 ottico di collimazione, il filtro 10 ed 11 vetrino 9, e viene trasformato 1n un fascio 16a collimato, il quale si estende secondo una direzione 17 sostanzialmente perpendicolare ad un asse longitudinale del corpo 2, ed ha una distribuzione di intensit? I presentante un valore massimo al centro e degradante verso i bordi del fascio 16a stesso. ;Il fascio 16a collimato investe sostanzialmente l'intera sezione del corpo 2 con una pluralit? d1 raggi 18 incidenti paralleli alla direzione 17. Ciascun raggio 18 si estende lungo una rispettiva linea 19, la quale attraversa il corpo 2 Individuando, nel corpo 2 stesso, un percorso 20 ottico, parallelo alla direzione 17 e di lunghezza determinata funzione del punto di incidenza, di propagazione dell'energia elettromagnetica del raggio 18 stesso attraverso il corpo 2. La distribuzione di intensit? I di energia elettromagnetica ottenuta per mezzo del filtro 10 ? tale che a ciascun raggio 18 sia associata una intensit? "Iri" (intensit? raggio incidente) funzione della posizione del raggio 18 rispetto al fascio 16a. In particolare, l'intensit? "Iri" presenta un massimo per i raggi 18 disposti al centro del fascio 16a, per diminuire verso un minimo per i raggi 18 disposti ai bordi del fascio 16a stesso. In pratica, la porzione 5 associa a ciascun raggio 18 una intensit? "Iri", la quale diminuisce al diminuire della lunghezza del relativo percorso 20 ottico. ;Il fascio 16a da origine ad un fascio 16b, il quale esce dal corpo 2 secondo la direzione 17, intercetta il secondo vetrino 11 di protezione, attraversa il tubo 12 antiriflesso, e viene infine focalizzato per mezzo del dispositivo 13 ottico di focalizzazione, il quale concentra il fascio 16b stesso sul fotosensore 15. ;Il fascio 16b presenta complessivamente una Intensit? "It" (intensit? trasmessa) inferiore all'intensit? "I" del fascio 16a incidente, in quanto parte dell'energia elettromagnetica incidente ? stata 1n parte assorbita ed in parte riflessa. In modo analogo al fascio 16a incidente, il fascio 16b comprende una pluralit? di raggi 21, ciascuno dei quali si estende lungo una rispettiva linea 19, ed a ciascuno dei quali ? assodata una Intensit? "Irt" (intensit? raggio trasmesso) che dipende dalla lunghezza "d" del relativo percorso 20 ottico, dall'intensit? "Iri" associata al rispettivo raggio 18 incidente allineato al raggio 21, e da una costante ?a" di attenuazione caratteristica del materiale 3 e della densit? del materiale 3 stesso, secondo la legge: ;-ad ;Irt = Iri * e

L'operazione di focalizzazione del raggi 21 equivale a sommare i valori di intensit? "Irt" di ciascun raggio 21, la cui somma "It" viene rilevata dal sensore 15.

Pertanto, in base alla legge precedente, ed assegnando ad ogni raggio 18 una intensit? "Ir1" determinata,? possibile ottenere una ponderazione del contributi di intensit? "Irt" di energia elettromagnetica associati a ciascun raggio 21 e, quindi, ? possibile dare un peso maggiore ai valori di intensit? "Irt" associati ai raggi 21 corrispondenti ai percorsi 20 ottici con lunghezze d maggiori, i quali forniscono delle migliori indicazioni riguardo alla costante di attenuazione "a" ed alla rispettiva densit? del corpo 2.

La distribuzione dell'intensit? "I" associata al fascio 16a incidente pu? essere variata mediante l'impiego di filtri 10 aventi una differente distribuzione della densit? "p" ottica; pertanto,mediante filtri 10 con una diversa distribuzione della densit? "p" ottica ? possibile effettuare una diversa ponderazione del contributi d1 intensit? "Ir1" secondo i criteri individuati sperimentalmente per tipi di materiale diversi.

Secondo la variante illustrata nella figura 2, il filtro 10 manca ed un filtro 22 a densit? "p" ottica variabile ? disposto fra il vetrino 11 di protezione ed il tubo 12 antiriflesso perpendicolarmente al fascio 16b uscente dal corpo 2. Il filtro 22 presenta una distribuzione della densit? "p" ottica con un minimo al centro ed un massimo ai bordi del rispettivo fascio 16b, in modo da diminuire l'intensit? "Irt" associata ai raggi 21 che corrispondono ad un percorso 20 ottico di lunghezza inferiore.

In questo caso la ponderazione viene effettuata direttamente a valle del corpo 2,modificando direttamente i valori di intensit? "Irt" associati a ciascun raggio 21.

Secondo la variante della figura 3, il filtro 10 o 22 viene sostituito da un dispositivo a ottica diffrattiva comprendente una lente 23 a ottica diffrattiva, la quale ? disposta fra il dispositivo 8 ottico di collimazione ed 11 vetrino 9 di protezione. La lente 23 permette di modificare la distribuzione sstanzialmente costante dell'intensit? "1" del fascio 16a collimato.

Diversamente dal filtro 10, che assorbe parte dell'energia "I" del fascio 16a, la lente 23 realizza la distribuzione di intensit? "1" richiesta ridistribuendo nel centro del fascio 16a stesso parte dell'energia presente nella periferia del fascio 16a.

Secondo una alternativa (non illustrata) della variante della figura 3, la lente 23 ? omessa ed un dispositivo a ottica diffrattiva comprendente una lente analoga alla lente 23 ? disposta a valle del corpo 2 fra il vetrino 11 di protezione ed 11 tubo 12 antlriflesso per effettuare una ridistribuzione dell'intensit? "It" trasmessa.

Secondo la variante della figura 4, il dispositivo 13 ottico di focalizzazione viene eliminato unitamente al filtro 10, 22 o alla lente 23, ed 11 dispositivo 14 di ricezione comprende una serie di fotosensori 24 disposti l'uno di fianco all'altro in modo da ricoprire l'intera superficie investita, sul dispositivo 14 stesso, dal fascio 16b.

I fotosensori 24 disposti in prossimit? dei bordi del fascio 16b hanno una sensibilit? "s" molto bassa in quanto devono essere atti a rilevare delle intensit? "Irt" elevate. Al contrario, i fotosensorl 24 disposti in prossimit? del centro del fascio 16b presentano una sensibilit? "s" elevata per essere in grado di rilevare delle intensit? "Irt" relativamente basse.

In pratica, ciascun fotosensore 24 ? allineato ad un raggio 21 di sezione pari a quella del fotosensore 24 stesso, e la sensibilit? "s" d1 ciascun fotosensore 24 dipende dalla lunghezza "d" del relativo percorso 20 ottico.

In questo modo, ciascun raggio 21 trasmette la propria intensit? "Irt" al rispettivo fotosensore 24, il quale emette un segnale funzione della sua sensibilit? "s". Pertanto la sensibilit? "s" d1 ciascun fotosensore 24 rappresenta un peso associato all'intensit? "Irt" di ciascun raggio 21.

I segnali emessi dai fotosensori 24 sono elaborati da una unit? 25 di elaborazione.

Secondo una alternativa della variante della figura 4, tutti i fotosensori 24 presentano una sensibilit? "so" costante ed all'intensit? "Irt" misurata da ciascun sensore 24 viene associato un peso "w" funzione della lunghezza "d" del relativo percorso 20 ottico, e la ponderazione,mediante i pesi "w", delle Intensit? "Irt" viene ottenuta elaborando i dati per mezzo dell'unit? 25 di elaborazione, che fornisce un risultato equivalente a quello ottenuto con i mezzi fisici precedentemente descritti.

Secondo la variante della figura 5, il fascio 16b viene riflesso tramite un dispositivo 26 a ottica diffrattiva a riflessione variabile presentante una superficie 27 riflettente. Pertanto la prima e la seconda porzione 5 e 6 del dispositivo 1 sono disposte l'una rispetto all'altra in funzione dell'angolo alfa d1 incidenza del raggi 21 rispetto alla superficie 27. Il dispositivo 26 presenta una capacit? "r" riflettente variabile massima al centro e minima ai bordi del rispettivo fascio 16b, 1n modo da diminuire l'intensit? "Irt" associata ai raggi 21 che sono allineati ad un percorso 20 ottico di lunghezza "d" inferiore.

Secondo la variante della figura 6, il fascio 16a viene riflesso tramite un dispositivo 28 a ottica diffrattiva a riflessione variabile presentante una superficie 29 riflettente. Pertanto, la prima e la seconda porzione 5 e 6 del dispositivo 1 sono disposte l'una rispetto all'altra in funzione dell'angolo beta di incidenza dei raggi 18 rispetto alla superficie 29 riflettente. Il dispostivo 28, analogamente al dispositivo 26, presenta una capacit? "r" riflettente funzione della lunghezza "d" dei percorsi 20 ottici rispettivamente allineati ai raggi 18 e 21 in modo da diminuire l'intensit? "Irt" associata ai raggi 21 che sono allineati a rispettivi percorsi "20" ottici di lunghezza 1nferiore.

Ciascuna delle varianti descritte permette di correggere i valori di energia secondo una qualunque funzione della lunghezza "d" del percorso "20" ottico, in particolare la correzione pu? essere effettuata in modo proporzionale alla lunghezza "d" del percorso 20 ottico allineato ad un rispettivo raggio 18 e 21 oppure in modo proporzionale al quadrato della lunghezza "d" o ancora in funzione esponenziale rispetto alla lunghezza "d".

Il metodo descritto risulta essere particolarmente vantaggioso in quanto permette di ottenere una misura precisa anche quando venga impiegata una radiazione nel campo del1<1 >infrarosso.

Ovviamente, le forme di realizzazione descritte possono essere impiegate sia singolarmente, sia in combinazione fra loro. Inoltre, 11 metodo descritto ? applicabile a corpi presentanti una forma qualsiasi e costituiti da qualsiasi tipo di materiale.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo (2), il metodo comprendendo le fasi di dirigere sul corpo (2) un fascio (I6a) incidente di radiazione elettromagnetica per ottenere un fascio (16b) uscente coassiale al fascio (16a) incidente; e di misurare l'energia del fascio (16b) uscente; ciascun detto fascio (16a;16b) essendo definito da rispettivi raggi (18;21), e ciascun raggio (18;21) di ciascun fascio (16a;16b) essendo allineato ad un corrispondente raggio (18;21) dell'altro fascio (16a;16b) e ad un rispettivo percorso ottico (20), presentante un rispettiva lunghezza (d) determinata, attraverso 11 corpo (2); il metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, la fase di correggere l'energia trasmessa da ciascun detto raggio (18;21) 1n funzione della lunghezza (d) del relativo percorso ottico (20).
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto fascio (16a) incidente investe sostanzialmente l'intera sezione del corpo (2).
3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i detti due fasci (16a,16b) si estendono lungo una direzione (17) di propagazione sostanzialmente perpendicolare al corpo (2).
4. 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che l'energia trasmessa da ciascun detto raggio (18;21) viene corretta associando a ciascun raggio (18;21) un parametro (Iri;Irt;s;w) di misura, il valore del quale ? proporzionale alla lunghezza (d) del relativo percorso (20) ottico.
5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il valore del detto parametro (Iri;Irt;s;w) ? proporzionale al quadrato della lunghezza (d) del relativo percorso (20) ottico.
6. 6) Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il valore del detto parametro (Iri;Irt;s;w) ? proporzionale in modo esponenziale alla lunghezza (d) del relativo percorso (20) ottico.
7. 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'energia trasmessa da ciascun detto raggio (18;21) viene corretta intercettando ciascun raggio (18;21) per mezzo di un filtro (10;22) a densit? (p) ottica variabile disposto trasversalmente al raggio (18;21) stesso; ciascuna zona del filtro (10;22) investita da un rispettivo raggio (18;21) presentando una densit? (p) ottica inversamente proporzionale alla lunghezza (d) del percorso (20) ottico allineato al raggio (18;21) stesso.
8. 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'energia trasmessa dai raggi (18;21) di almeno uno dei detti fasci (16a,16b) viene corretta intercettando il fascio (16a;16b) stesso tramite una lente (23) a ottica diffrattiva disposta trasversalmente al fascio (16a;16b).
9. 9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'energia trasmessa da ciascun raggio (18;21) di almeno uno d1 detti fasci (16a,16b) viene corretta intercettando il fascio (16a;16b) stesso tramite un dispositivo (26;28) a ottica diffrattiva a riflessione variabile; ciascuna zona del dispositivo (26;28) investita da un rispettivo raggio (18;21) presentando una capacit? "r" di riflessione funzione della lunghezza (d) del percorso (20) ottico allineato al raggio (18;21) stesso.
10. 10) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto d1 comprendere la fase di correggere l'energia trasmessa da ciascun raggio (21) del fascio (16b) uscente; la detta fase di correzione comprendendo le sottofasi di rilevare l'energia di ciascun raggio (21) uscente per ottenere un segnale analogico, e di correggere matematicamente il detto segnale analogico in base ad un parametro (w) di correzione proporzionale alla lunghezza (d) del rispettivo percorso (20) ottico.
11. 11) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'energia d1 ciascun raggio (21) uscente viene rilevata tramite un rispettivo fotosensore (24); ciascun fotosensore (24) presentando una sensibilit? (s) proporzionale alla lunghezza del relativo percorso (20) ottico 12) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzato dal fatto che il detto fascio (13a) incidente ? un fascio di radiazione elettromagnetica nello spettro dell'infrarosso. 13) Metodo di misura dell'intensit? di radiazione trasmessa attraverso un corpo, sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure del disegno annesso.