JP2009036768A - タバコ加工産業の製品の光学検査 - Google Patents

Abstract

【課題】
製品の光学検査時に異物の影響を低下させるために、表面全体を検査するタバコ加工産業の製品の光学検査をするためのコンパクトな構造の装置を提供する。
【解決手段】
少なくとも１つの画像検出装置（５）によって、少なくとも１つの製品（３）の少なくとも一部の少なくとも１つの画像（３１）が記録される、製品（３）が少なくとも１つの画像検出装置（５）の傍らを移送される少なくとも１つの検査ゾーン（９）内でタバコ加工産業の製品（３）の電磁検査、特に光学検査、をするための方法と、分析装置（２６）によって少なくとも１つの検査ゾーン（９）内で少なくとも１つの画像検出装置（５）の傍らを移送されるタバコ加工産業の製品（３）の電磁検査、特に光学検査、をするための装置（１）と、タバコ加工産業の機械において、製品の少なくとも一部の個々の画像（３１）が、製品（３）と画像検出装置（５）の間に存在する異物（１１，１２，１３，１４）の少なくとも１つの異物サイン（２１，２２，２３，２４）の存在を点検される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの画像検出装置によって、少なくとも１つの製品の少なくとも一部の少なくとも１つの画像が記録される、製品が少なくとも１つの画像検出装置の傍らを移送される少なくとも１つの検査ゾーン内でタバコ加工産業の製品の電磁検査、特に光学検査、をするための方法に関する。更に、本発明は、分析装置によって少なくとも１つの検査ゾーン内で少なくとも１つの画像検出装置の傍らを移送されるタバコ加工産業の製品の電磁検査、特に光学検査、をするための装置に関する。更に、本発明は、タバコ加工産業の機械に関する。

タバコ加工産業の製品とは、本発明の範囲では、特に、シガレット、フィルタ棒、マルチセグメントフィルタ棒、シガレットペーパ又はコーティングペーパ、ペーパ軌道上の押印又はペーパ軌道上の糊付けのような、棒状及び帯状の製品もしくは対象と理解する。

光学検査では、通常は、穴、寸法、対象識別、印、糊付け、汚れ寸法、フィルタ要素の存在、傷等のような、タバコ加工産業の製品の品質上の特徴が検出される。

光学検査をするため、通常は、画像品質及び解像品質に対する要求のために費用のかかる大きなレンズを備えた列カメラ又は行列カメラが使用される。例えば、シガレット全長を、ゆがみなくシャープさを損なうことなく見るため、カメラに対して著しい測定対象の間隔が必要である。例えばフィルタ装着機のような、タバコ加工産業の機械のいくつかの箇所では、光路が鏡によって何度も曲折されなければならなくなる。加えて、フィルタ装着機の多くの箇所に、光学検査は、この機械の形状的な前提条件に基づいて与えられていない。

タバコ加工産業の測定対象もしくは製品への照明は、対象に対する間隔が大きいために高い光度を備えなければならない個別の光源によって実現される。特に、光誘導ケーブルによる強度損失を伴って光を測定対象に導くことも公知である。タバコ加工産業の機械の埃っぽい環境の中を漂う、例えばタバコ粉のようなパーティクルが、光学検査を阻害し、評価エラーが生じる確立は、高く、使用する検査装置の間隔が大きいために費用のかかる措置によってしか低減することができない。このような評価エラーは、傷のない当該製品の望まれない排出に導き、即ち不当な対処になる。

特許文献１から、画像検出装置と検査すべき製品の間の間隔を低下させるために、画像検出装置を有するタバコ加工産業の製品の光学検査をするための装置内に、グラディエントインデックスレンズを使用することが公知である。

特許文献２には、多数のマトリックスカメラの傍らを移送ドラム上で横軸方向に移送され、移送経路上で長手軸方向を中心として回転されるシガレットが外見上無傷であることを監視するための装置が開示されている。マトリックスカメラは、マトリックスカメラの各画像セルがシガレット表面の縦断面の個々の帯状の画像を生じさせるように使用される。列カメラの時間間隔は、マトリックスカメラの各列によってそれぞれ同じシガレット表面の縦断面が記録されるように、シガレットの移送運動と同期されている。マトリックスカメラの数が制限されているので、マトリックスカメラの数に相当する数のシガレット表面の縦断面だけが検査され、表面全体は検査されない。

埃粒子又はタバコパーティクルは、一般的にマトリックスカメラの画像領域よりも小さいので、特許文献２の装置の場合、シガレット表面とマトリックスカメラの間に入り込む埃粒子は、相応の汚れが列画像の一部だけに出現するが、他の列画像は、基準列画像に相当することによって特定される。このようなシガレットは、正しいとして処理される。
独国特許出願公開第１０ ２００４ ０４０ ９１２号明細書 欧州特許第０ ８１２ ５４８号明細書

これに対して、本発明の課題は、基本的にこのような製品の光学検査時に異物の影響を低下させるために、表面全体を検査するタバコ加工産業の製品の光学検査をするためのコンパクトな構造の装置を提供することにある。

この課題は、製品の少なくとも一部の個々の画像が、製品と画像検出装置の間に存在する異物の少なくとも１つの異物サインの存在を点検されることを特徴とする、少なくとも１つの画像検出装置によって、少なくとも１つの製品の少なくとも一部の少なくとも１つの画像が記録される、製品が少なくとも１つの画像検出装置の傍らを移送される少なくとも１つの検査ゾーン内でタバコ加工産業の製品の電磁検査、特に光学検査、をするための方法によって解決される。

本発明は、光学もしくは電磁検査法の照明と、タバコ加工産業の製品、例えばシガレット、の表面の各部の技術費の低減をするために、それぞれ画像を検出し、検出した画像を画像内に含まれた情報を基にして異物の存在を点検するという基本思想に基づく。表面の一部が何度も画像を検出された場合でさえ、各画像は、個々に異物の存在を点検される。従って、複数の画像を作成し、複数の画像を互いに比較する必要がない。その代り、本発明によれば、少ない画像によってタバコ加工産業の製品の表面全体が検出されるので、製品の多重画像で生じる大量のデータの発生が明らかに低減される。

好ましいことに、画像は、異物サインの点検後、製品表面上の瑕疵の存在を分析される。選択的に、タバコ加工産業のシガレットもしくは製品の他の品質上の特徴も、異物サインの点検後に点検することができる。この場合、好ましいことに、検知された異物サインは、画像の更なる分析で、製品の瑕疵として処理されない。

好ましいことに、画像が、製品表面の少なくとも１つの平坦部の平面画像である場合、製品の表面全体が、少数の画像によってカバーされる。分析すべき相応のデータ量が、このようにして少なく保たれる。

画像検出装置がマトリクスカメラを有する場合、製品表面の画像は、それぞれある時点で作成される。その場合、異物サインは、製品表面とマトリックスカメラの間の異物が、マトリックスカメラのフォーカス内になく、従って、不鮮明であるので、輪郭が消去された汚れである。従って、異物は、鮮明さが少なく、比較的コントラストが少ないことを特徴とする。瞬間画像であるので、移動の不鮮明さは、この場合、特に、埃パーティクルとタバコパーティクルは、通常は、製品の移送速度よりも低い速度で移動するので、大きな役割を果たすことがない。

好ましい実施形では、画像検出装置が、列カメラを有し、画像が、列カメラの連続する列状画像から合成される。この独創的な実施形では、列カメラによって、列カメラの傍らを移送される製品の連続して時間的に順序のずれた列画像が作成されるので、各列が、製品表面の１つの平面画像に合成される。この場合、列カメラは、製品表面に画像のフォーカスを合わせるレンズを備える。この場合、各列画像によって走査された製品表面の領域は、製品の縦断面に相当する特に数マイクロメートルの範囲の非常に狭い帯である。

この場合、製品表面と列カメラの間にもしかしたら存在する埃パーティクル又はタバコパーティクルの不鮮明さに移動成分が加わる。異物パーティクルは、通常は製品の移送速度よりも低い速度で移動するので、異物パーティクルは、記録中、その固有速度で、レンズと製品表面の間に製品表面の場所よりも本質的に広い列カメラの光路内に進入する。異物パーティクルは、ある時間の間光路内に留まり、その中で移動する。その結果、記録中に列カメラの光路内に存在する異物パーティクルが、多数の列スキャン内に存在するため、列スキャンから合成された製品表面の平面画像が多少消去された箇所を備えることになる。加えて、異物が、列カメラに向かう移動成分又は列カメラから離れる移動成分を備える場合、記録中、消去の幅と強さが変わるので、線状サイン以外に三角形状サインも生じる。

従って、有利なことに、異物サインは、製品の移送速度及び／又は移送方向とは異なる、異物の速度又は移動方向を再現する。有利なことに、異物サインとして、製品の画像内のストライプ又は三角形が検知される。これらサインは、最近の画像分析手段によって迅速かつ確実に検知することができる。

画像の別の処理については、好ましいことに、画像を修正するために、異物サインに該当する領域がマスキングされる。これは、異物サインが、対象の別の検査をする際に考慮されないことを意味する。これにより、検査対象は、別の処理で残り、遺物サインの存在だけに基づいて排出されることはない。

分析の別の簡素化については、有利なことに、画像を修正するために、異物サインに該当する領域が、環境に特有のデータ、特に環境に特有の輝度値、によって正常化される。これに対して選択的に、有利なことに、画像を修正するために、異物サインに該当する領域が、基準画像の相応の領域によって置換される。

両方の場合で、異物サインを除去し、異物サインに該当しないデータセットによって置換した修正画像が得られる。確かに、異物サイン下で、不検知のままの本当の瑕疵が製品表面に存在することも可能である。しかしながら、当該領域が小さいので、この確率は小さく、さもなければ異物サインに基づいて排出されるシガレット又は他の製品の数に比べて無視可能である。

好ましいことに、修正された画像は、製品の瑕疵の存在を分析される。有利なことに、製品の他の品質上の特徴も、修正された画像を基にして分析される。

有利なことに、複数の画像によって、製品の表面全体が分析される。これにより、製品表面上の小さい瑕疵の検知も、当該製品の生産プロセスからの排除も可能である。加えて、有利なことに、画像は、分析のために、製品の表面全体の全体画像に合成される。

本発明の根底にある課題は、分析装置が、製品と画像検出装置の間に存在する異物の異物サインを検知するために形成されていることを特徴とする、分析装置によって少なくとも１つの検査ゾーン内で少なくとも１つの画像検出装置の傍らを移送されるタバコ加工産業の製品の電磁検査、特に光学検査、をするための装置によって解決される。

この場合、分析装置は、検知された異物サインを排除して製品表面上の瑕疵を検知するために形成されている。これについては、前記述を参照されたい。

有利なことに、画像検出装置は、特に特有の異物サインを発生させる列カメラを有する。

この場合、有利なことに、分析装置は、製品の画像内のストライプ又は三角形の形の異物サインを検知するために形成されている。この場合、画像検出装置によって記録された画像内の異物サインを修正するための修正装置が設けられており、この修正装置は、好ましいことに、異物サインに該当する画像の領域をマスキングするために形成されている。有利なことに、修正装置は、異物サインに該当する画像の領域を環境に特有のデータ、特に環境に特有の輝度値、によって正常化するため、又は基準画像の相応の領域によって置換するために形成されている。この措置の利点は、前記のように説明されている。

最後に、本発明の根底にある課題は、前記の装置を有することを特徴とする、タバコ加工産業の機械によって解決される。

図面に関連させた実施例を基にして、一般的な発明思想を限定することなく、本発明を以下で説明する。この場合、文章で詳細に説明していない全ての詳細に関しては、図面を参照されたい。

以下の図で、それぞれ同じ又は同様の要素もしくは相応の部分は同じ符号を備えるので、相応の新たな紹介を行なわない。

図１には、本発明による、光学検査をするための装置１の概略詳細図が図示されている。検査ゾーン９では、移送ドラム２上の溝内の製品３、例えばシガレット、が、ここでは製品の移動ベクトルとして図示された移送方向４に画像検出装置５の傍らを移送される。画像検出装置５は、列カメラとレンズ７を有する。画像検出装置５の光路８の外縁が、破線で図示されている。光路８内に存在する対象が、列カメラ６によって記録される。列カメラ６の光路８は、対象４の表面にピント調整６されている。製品３の移送速度４よりも低い速度で、埃パーティクル又はタバコパーティクルが光路８内に進入する。異物パーティクル１１，１２，１３，１４の移動ベクトルは、符号１５，１６，１７，１８を備える。これら移動ベクトルは、製品３の表面の走査の開始時と走査の終了時の異物１１，１２，１３，１４の場所を示す。

従って、異物１１が、走査の開始時に画像検出装置の光路８内に未だ入っておらず、走査中に比較的高い速度で、製品表面の近傍、即ち焦点の近傍、の光路を通って移動し、走査の終了前に再び光路８外に移動することが認められる。別の異物１２は、製品３の走査中に光路８内には進入しない。

異物１３及び１４は、製品３の走査の開始時に既に画像検出装置５の光路８内に入っており、異なった速度で、製品３もしくは画像検出装置に向かって移動する。これら両異物は、全走査中に画像検出装置の光路８内に存在する。

図２ａ〜２ｃには、図１の異物パーティクル１１，１３，１４に対する相応の異物サインが概略的に図示されている。時間経過が、製品の画像の開始２５と終了２５’から分かる。異物１１によって発生される異物サイン２１は、コンパクトで少ししか消去されていない。これは、異物１１が、光路８の焦点の近傍で記録されたことに由来する。製品３の走査の一部の間にしか異物１１が光路８内に存在しなかったので、この異物サインは短い。異物１２については、異物１２が製品３の走査中に光路に進入しなかったので、異物サインが存在しない。サインのコンパクトさに対するシンボルとして、図２ａ〜２ｃ内に異なった密度のハッチングが選択されており、広いハッチングは、消去されるサインのためにあり、逆も言える。

図２ｂと図２ｃには、異物１３と１４の異物サイン２３と２４が図示されている。両対象が製品３の走査中に更に焦点から離れたところに留まっているので、両異物サインが、異物１１の異物サイン２１よりも、コンパクトでなく、明らかに消去が大きくなっている。異物１３と１４が異なった方向に画像検出装置５もしくは製品３に向かって移動するので、三角形サインが生じ、その内のサイン２３は、最初の幅から、左から右に見て時間経過の尺度よりも、コンパクトで小さくなるが、サイン２４は、最初の幅から、更に広く、消去が大きくなる。

図３には、概略側面図に、製品３の表面全体を検査することができる本発明による光学検査をするための装置が図示されている。このため、各製品３は、２つの移送ドラム２上を移送される。先ず、各製品３は、第１の検査ゾーン９を通過する。第１の検査ゾーン９内では、製品表面のそれぞれ２つの９０°の部分が、それぞれ１つの列カメラ６とレンズ７を有する２つの画像検出装置５によって検出されるので、第１のステップでは、２つの画像によって、製品３の周囲の１８０°が、相応に方形部分Ｑ１及びＱ２が、検出される。更に経過すると、製品３は、第２の移送ドラム２’に引き渡され、方形部分Ｑ３及びＱ４が、更にまた２つの画像検出装置５によって検出される。このようにして、製品が機械応力をうけることなく、製品３の表面全体が検出される。

図４には、本発明による装置１のブロック図が概略的に図示されている。前段で紹介した画像検出装置５は、検出した画像に光学分析を受けさせる分析装置２６と接続されている。この場合、画像は、異物サインの存在を検査される。異物サインが認められた場合、画像は、分析装置２６に編入することもできる修正装置２７によって修正され、製品の品質上の特徴の更なる分析を受ける。製品が必要なスケールに相当しない場合、信号が選別装置２８に送信されるので、正常でない製品３は、以下のように選別される。

図５ａ〜５ｄと６ａ〜６ｄに、シガレット３の表面の部分の画像３１と、正常な製品３がどのように見えるかを示すそれぞれ１つの基準画像が図示されている。

図５ａには、製品３がフィルタ３２、包み紙３３、包み紙３３上の表面瑕疵３４を備えることが認められる。加えて、線の形の異物サイン３５が認められる。図６ａの相応の基準画像は、異物サイン３５と表面瑕疵３４のどちらも備えない。図５ｂには、異物サイン３５に該当する領域が、マスキング３６によってマスキングされることが示されている。マスキング３６は、図６ｂの基準画像４１内に反映されている。

図５ｃには、基準画像４１のマスキングされた基準領域が、画像３１のマスキングされた異物サイン３５の箇所にセットされたことが見られる。これは、面置換部３７である。表面瑕疵３４は、この面置換を該当させてない。図５ｄに、異物サイン３５を効果的に除去した表面瑕疵３４を有する製品３を示す修正画像３８が得られる。製品３の修正画像３８は、図６ｄの基準画像４１に相当しないので、相応の製品が選別される。

図７及び８に、列カメラの下を通る製品３の列カメラの２つの画像が示されている。図７に、長いサインを有する異物３５が存在することがはっきりと認められるが、従って、これは、対象が、ゆっくりとした速度で記録中の列カメラの光路を通って移動したこととリンクする。この場合、横方向に小さい移動成分がある。

図８には、複数の短いサイン３５が認められる。画像上縁部で、第１の製品３の走査中に初めて異物が列カメラの光路内に入ったので、サインが、先ず、外見上製品３の面上で始まる。上から５番目の製品では、強い横方向の移動成分を有する異物のサインが認められる（符号３５”）。最も下に図示された製品３では、三角形状の異物サイン３５’が見られるが、これには、同様に強い横方向の移動成分を有することが非常に強く表れている。この場合、サインが短いので、異物は、高い速度で列カメラの光路を通過している。サインは、下から２番目と最も下のシガレット３の間のスペース内で始まり、最も下に図示したシガレット３の中心部の前で既に終わっている。製品３２のフィルタ３２は、図７及び８では点々で図示されている。

本発明による装置の概略詳細図を示す。 ２ａ〜２ｃに、異物サインの複数の例を概略図で示す。 本発明による装置の別の概略側面図を示す。 本発明による装置の概略ブロック図を示す。 ５ａ〜５ｄに、異物サインを有する画像の種々の加工ステップを示す。 ６ａ〜６ｄに、基準画像による相応の加工ステップを示す。 １つの異物サインを有する列カメラの典型的な画像の一例を示す。 複数の異物サインを有する列カメラの典型的な画像の一例を示す。

符号の説明

１ 光学検査装置
２，２’ 移送ドラム
３ 製品
４ 製品の移動ベクトル
５ 画像検出装置
６ 列カメラの列
７ レンズ
８ 光路
９ 検査ゾーン
１１〜１４ 異物
１５〜１８ 異物の移動ベクトル
２１〜２４ 異物サイン
２５ 画像の開始
２５’ 画像の終了
２６ 分先装置
２７ 修正装置
２８ 選別装置
３１ 製品の画像
３２ フィルタ
３３ 包み紙
３４ 表面瑕疵
３５，３５’，３５” 異物サイン
３６ マスキング
３７ 面置換部
３８ 修正された画像
４１ 基準画像

Claims (23)

1. 少なくとも１つの画像検出装置（５）によって、少なくとも１つの製品（３）の少なくとも一部の少なくとも１つの画像（３１）が記録される、製品（３）が少なくとも１つの画像検出装置（５）の傍らを移送される少なくとも１つの検査ゾーン（９）内でタバコ加工産業の製品（３）の電磁検査、特に光学検査、をするための方法において、
   製品の少なくとも一部の個々の画像（３１）が、製品（３）と画像検出装置（５）の間に存在する異物（１１，１２，１３，１４）の少なくとも１つの異物サイン（２１，２２，２３，２４）の存在を点検されることを特徴とする方法。
2. 画像（３１）が、異物サイン（２１，２２，２３，２４）の点検後、製品表面上の瑕疵（３４）の存在を分析されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 検知された異物サイン（２１，２２，２３，２４）が、画像（３１）の更なる分析で、製品（３）の瑕疵（３４）として処理されないことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 画像（３１）が、製品表面の少なくとも１つの平坦部の平面画像であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 画像検出装置（５）が、列カメラ（６）を有し、画像（３１）が、列カメラ（６）の連続する列状画像から合成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 異物サイン（２１，２２，２３，２４）が、製品の移送速度及び／又は移送方向（４）とは異なる、異物（１１，１２，１３，１４）の速度又は移動方向（１５，１６，１７，１８）を再現することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 異物サイン（２１，２２，２３，２４）として、製品（３）の画像（３１）内のストライプが検知されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 異物サイン（２１，２２，２３，２４）として、製品（３）の画像（３１）内の三角形が検知されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
9. 画像（３１）を修正するために、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する領域がマスキングされることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 画像（３１）を修正するために、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する領域が、環境に特有のデータ、特に環境に特有の輝度値、によって正常化されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
11. 画像（３１）を修正するために、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する領域が、基準画像（４１）の相応の領域によって置換されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
12. 修正された画像（３８）が、製品（３）の瑕疵（３４）の存在を分析されることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 複数の画像（３１，３８）によって、製品（３）の表面全体が分析されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 画像（３１，３８）が、分析のために、製品（３）の表面全体の全体画像に合成されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 特に請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法を実施するための、分析装置（２６）によって少なくとも１つの検査ゾーン（９）内で少なくとも１つの画像検出装置（５）の傍らを移送されるタバコ加工産業の製品（３）の電磁検査、特に光学検査、をするための装置（１）において、
    分析装置（２６）が、製品（３）と画像検出装置（５）の間に存在する異物（１１，１２，１３，１４）の異物サイン（２１，２２，２３，２４）を検知するために形成されていることを特徴とする装置。
16. 分析装置（２６）が、検知された異物サイン（２１，２２，２３，２４）を排除して製品表面上の瑕疵（３４）を検知するために形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 画像検出装置（５）が、列カメラ（６）を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 分析装置（２６）が、製品（３）の画像（３１）内のストライプ又は三角形の形の異物サイン（２１，２２，２３，２４）を検知するために形成されていることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の装置。
19. 画像検出装置（５）によって記録された画像（３１）内の異物サイン（２１，２２，２３，２４）を修正するための修正装置（２７）が設けられていることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１つに記載の装置。
20. 修正装置（２７）が、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する画像（３１）の領域をマスキングするために形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 修正装置（２７）が、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する画像（３１）の領域を環境に特有のデータ、特に環境に特有の輝度値、によって正常化するために形成されていることを特徴とする請求項１９又は１０に記載の装置。
22. 修正装置（２７）が、異物サイン（２１，２２，２３，２４）に該当する画像（３１）の領域を基準画像（４１）の相応の領域によって置換するために形成されていることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の装置。
23. 請求項１５〜２２のいずれか１つに記載の装置（１）を有することを特徴とする、タバコ加工産業の機械。

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