JP2011519023A - 箔を巻かれた煙草包装箱を検査する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品の二層が出来るだけ確実な形式で検査され得る前記種類の製品、特に箔を巻いた煙草包装箱の自動化光学的検査方法を与えること。
【解決手段】この発明は、製品の少なくとも一つの内部配置層−内部層が−少なくとも範囲領域で少なくとも一つの少なくとも部分的に透明な更に外部配置製品層−外部層により被覆されて、少なくとも二層を備える特に移動された製品、特に箔を巻かれた包装体、好ましくは煙草包装箱を検査する方法に関し、製品の外部層が入射角度、特にほぼ３５°の下で好ましくは偏光されていない光を照明され、この外部層に反射された光が少なくとも７０％、とりわけ少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％に直線ｓ−偏光された光から生じること、外部層或いは内部層の少なくとも一方により反射された光のｓ−偏光された成分或いは外部層或いは内部層の少なくとも一方により反射された光のｐ−偏光された成分の少なくとも一方がそれぞれに別々に少なくとも一つの適した電気光学的検出部材−カメラによって製品の画像或いは部分画像として検出されること、検出されたｓ−偏光された或いは検出されたｐ−偏光された光成分の少なくとも一方が外部層或いは内部層の少なくとも一方の特徴事項に関する推論をできるように評価される。

Description

この発明は、少なくとも二層を備える特に移動された製品、特に箔を巻かれた包装体、好ましくは煙草包装箱を検査する方法に関し、製品の少なくとも一つの内部配置層−内部層が−少なくとも範囲領域で少なくとも一つの少なくとも部分的に透明な更に外部配置製品層−外部層により被覆される。さらに、この発明は、この種の製品を検査する装置に関する。

煙草包装箱は通常には製造を終了するために、帯封、クーポン或いは他の様式を備えている。それに続いて、煙草包装箱は透明な箔により巻かれている。煙草包装箱、特に前記様式の欠陥の自動化光学的検査が箔で包装箱を巻いた後に極めて難しい。というのは、光学的検査がおよそカメラによって箔の反射により損なわれるからである。

箔自体の自動化光学的検査も実施するのがむづかしい。というのは、例えば箔のカメラにより撮影された画像が箔の下に配置された煙草包装箱の画像によって積層される。

欧州特許出願公開第１１８８６７４号明細書 欧州特許出願公開第１０２６０８２号明細書

それ故に、この発明の課題は、製品の二層が出来るだけ確実な形式で検査され得る前記種類の製品、特に箔を巻いた煙草包装箱の自動化光学的検査方法を与えることである。さらに、この発明の課題は、この種の方法が実施され得る検査装置を与えることである。

この課題は、請求項１の特徴事項を備える方法によって解決される。さらに、この課題は、請求項８の特徴事項を備える装置によって解決される。

この発明による方法は、製品の更に外部配置された光に少なくとも部分的に透明な層がとりわけほぼ３５°の入射角度の下で光を照射されて、この層に反射された光が少なくとも７０％まで、とりわけ少なくとも９０％まで、特に好ましくは少なくとも９５％まで直線的にｓ−偏光された光から成る。

この場合には、更に外部配置された層或いは更に内部配置された層の少なくとも一方により反射された光のｓ−偏光された成分或いは更に外部配置された層或いは内部配置された層により反射された光のｓ−偏光された成分の少なくとも一方がそれぞれに少なくとも一つの適した電気光学的検出部材或いは光検出器−カメラによって製品の画像或いは部分画像として検出される。

検出されたｓ−偏光された或いは検出されたｐ−偏光された成分の少なくとも一方の光成分が評価されて、更に外部配置された層或いは更に内部配置された層の少なくとも一方の特徴事項に関する推論でき、特に無傷性に関して或いは外部配置された層或いは更に内部配置された層の少なくとも一方の正確な位置決めに関しての少なくとも一方である。

更に内部配置された層と更に外部配置された層が関係する限り、これらの層が互いに接続され得るが、しかし、接続されていない。これらの層が特に並んで位置して、或いは積み重なっていて間隔をおいて或いは間隔なしに互いに配置されて得る。更に外部配置された層が少なくとも部分的に可視光にとって透明であることが重要である。更に内部配置された層を形成する材料は、特に好ましくは更に外部配置された層とは相違している。次に、更に外部配置された層が外部層として短く適用され、更に内部配置された層が内部層として適用される。この場合には、外部層が当然に同時に製品の最外層であり、しかし、これが必要ではない。

この発明は、箔で巻かれた煙草包装箱のような製品の透明な或いは少なくとも部分的に透明な外部層が所謂ブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度の下で入射される光を直線的に偏光するという知識から出発する。言い換えると、この場合には、検査すべき外部層−例えば箔−により反射された光がｓ−偏光される、即ち光の入射平面に垂直に偏光される。

製品が照明される光に関するので、これが好ましくは偏光されない。しかし、偏光されない光の代わりに例えば環状に偏光された光を入射することが理論的である。

光が正確にブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度に普通の箔でおよそ３５°に入射されるならば、ほぼ或いは外部層により反射された光の正確に１００％がｓ−偏光される。それに対して、箔を通過されて適切に公知の屈折法に反する光の一部が製品の検査するべき内部層、例えば煙草包装箱の適切な面に当たる。これは、包装箱壁の表面であり、帯封、クーポン或いは同様なものである。そこで、光が部分的に吸収され、部分的に反射される。内部層から反射された光が少なくとも主としてｐ−偏光される、即ち光の入射平面に平行に偏光される。

この発明によると、外部層と内部層を光学的に互いに分離するために、所謂関係が利用される。というのは、ｐ−偏光された光成分が内部層と外部層から反射された全光が少なくとも主として特に完全に内部層から生じる。それ故に、反射された全光から成るｐ−偏光された光成分の検出によって、少なくとも主として特に完全にｐ−偏光される、少なくとも部分的に透明な外部層から生じる邪魔する光成分が溶暗される。

逆に、反射された光の専らｐ−偏光された光成分の検出によって内部層、つまり、煙草包装箱の反射が少なくとも部分的に溶暗され得る。というのは、内部層から生じる光成分がｐ−偏光されるからである。

外部層が煙草包装箱の箔包装体の一部であり、内部層が煙草包装箱、特に帯封、クーポン、包装箱壁などであるこの発明の好ましい実施態様には、外部層が照明される入射角度が外部層のブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度の８５％より大きく、外部層のブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度の１１５％より小さい。

この発明の方法を実施する検査装置は少なくとも一つの電気光学的検出部材−カメラの他に照明部材を有する。この場合には、照明部材は、照明部材から発信された光が製品の外部層を入射角度、特にほぼ３５°の下で光を照明するように、製品の少なくとも一側面に向けられていて、この層に反射された光が少なくとも７０％に、とりわけ少なくとも９０％に、特に好ましくは少なくとも９５％に直線的にｓ−偏光された光から生じる外部層或いは内部層に反射された光の光路には、偏光フィルタがｐ−偏光された光を濾過するように、或いは偏光フィルタがｓ−偏光された光を濾過するように、配置されている。少なくとも一つのカメラは、カメラがｓ−偏光された光或いはｐ−偏光された光の少なくとも一方を偏光フィルタを通過後に製品の画像或いは部分画像としてそれぞれ別々に検出されるように位置決めされる。とりわけ、少なくとも二つのカメラが存在する。

この発明の他の特性は、添付された従属請求項、好ましい実施例の次の明細書並びに添付された図面から明らかになる。

この発明の検査装置の概略的断面図を示す。 この発明の検査装置の他の実施態様を概略的断面図で示す。 図２から部分的に切断された斜視図から検査装置を示す。

図１は、製品１１が自動化されて実質的に光学的方法の範囲内で検査され得る検査装置１０を示す。製品１１が箔１２により巻かれた煙草包装箱１３である。箔１２が可視光にとって実質的に透明である。

検査過程中に検査装置１０が一方では、製品１１の更に外部配置された層−外部層−即ち煙草包装箱１３の前壁１５の上部に配置された箔前側面を検査する。

他方では、検査装置１０が更に内部配置された層−内部層−即ち前壁１５に配置された帯封１４を検査し、この帯封が当然に同様に、箔１２により、即ち箔前側面１６によりカバーされている。

検査過程中に製品１１がつまり、箔１２により巻かれた煙草包装箱１３が検査装置１０の下部にこの検査装置を通って移動される。このために、箔１２により巻かれた煙草包装箱１３が同様に図示されていない煙草包装機械の詳細に図示されていないコンベア１８上に載置する。搬送トラム１７の連行体１９が箔１２により巻かれた煙草包装箱１３の下側面に当接して、それにより包装箱１３が搬送トラム１７の移動の際に左へ搬送される。

検査装置１０は照明部材２０を有し、照明部材により箔前側面１６並びにその下に配置された帯封１４が帯状に偏光されない光２３を照明される。このために、照明部材２０が複数のＬＥＤｓから成る詳細に図示されていない光源を有する。当然に、各他の適した光源が使用され得る。ＬＥＤｓから出発する光が照明（本体）部材２１によって案内され、照明部材が照明されて帯状部分２２の均一な照射用の光学的拡散器として箔前側面１６或いはその下に配置された帯封１４を考慮する。この場合には、光が箔前側面１６或いは帯封１４の方向に生じる拡散器２１の流出端が湾曲された、即ち凹状に形成された表面３６を有する。この凹状表面３６により包装箱１３の生産条件付曲率或いは湾曲が縦中心軸線を中心に補償される。言い換えると、照明された部分２２のゆがみが阻止され、そのゆがみはその他にそれぞれの包装箱１３の生産条件付湾曲によって与えられただろう。

この場合には、照明部材２０は、照明部材２０から送られた光照射２３が入射角度に箔前側面１６に生じるように、煙草包装箱１３の上部に配置されていて、この箔前側面１６に反射された光２４が少なくとも７０％に、とりわけ少なくとも９０％に、特に好ましくは少なくとも９５％に直線的にｓ−偏光された光から生じる。この場合には、入射角度は入射光線と限定面或いは箔前側面１６上の垂線の間の角度として定義されている。図１と２には、それ故に、入射角度αが９０°であり、αが入射光線と限定面或いは箔前側面１６の間の角度である。

光が理想的に正確に公知のブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度で箔前側面１６に衝突するならば、箔前側面１６で反射された全光２４が直線的に偏光され、即ち光入射平面に垂直に偏光される。ブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度は、煙草包装箱を巻き付けるために使用される普通の箔種類にとって、およそ３５°の値であるので、角度αがこの場合に適切に５５°の値である。

この発明の次の説明には、前記理想的条件から出発され、即ちブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度の正確な維持から出発されるので、箔前側面１６で反射された全光がｓ−偏光されている。無論、この発明の範囲内でも正確なブレブスタ（Ｂｒｅｗｓｔｅｒ）角度からそれているので、箔前側面１６で反射された光のみが主としてｓ−偏光されている。

照明部材２０から出発する光２３の主としての一部が通常には箔前側面１６に反射されず、むしろ、この箔前側面を通過され、この場合によっては、容易に分解され、引き続いて、帯封１４に衝突する。

さらに、帯封１４に衝突する光２３の一部がこの帯封で反射され、引き続いて反射された光線２５として、箔前側面１６に反射されてｓ−偏光された光線２４にほぼ平行に通過する。それ故に、帯封１４に反射された光線２５が主として、しかし、通常には完全にはｐ−偏光されず、つまり、入射平面と平行にｐ−偏光されない。

反射された光線２４、２５の他の光路には、プリズムとして形成された分光器２６が存在する。この分光器２６がそれぞれに反射された光線２４、２５を部分光線に分割する。

この場合に、反射された光線２４が二つの部分光線２４ａと２４ｂに分割され、部分光線２４ａが反射された光線２４に垂直に向けられるか、或いは通過される。これに対して、部分光線２４ｂが分光器２６を変更されずに且つ直線に通過する。類似形式には、反射された光線２５が適切な経過を備える二つの部分光線２５ａと２５ｂに分割される。

分光器２６を変更されずに且つ直線に通過する部分光線２４ｂ、２５ｂの光路には、他の経過では、専らｐ−偏光された光を通過する、それに対してｓ−偏光された光を阻止する偏光フィルタが存在する。

この理由から、ｐ−偏光されている専ら部分光線２５ｂの光成分が偏光フィルタ２７によって通過され、後方配置されて位置決めされたカメラに入る。それに対して、完全にｓ−偏光されている部分光線２４ｂが阻止される。

同様な形式には、二つの部分光線２４ａ、２５ａの光路には、一つの偏光フィルタ２９が配置されていて、専らｓ−偏光された光を通過する。適切に完全にｓ−偏光された部分光線２４ａが偏光フィルタ２９を１００％に通過し、後方配置されて位置決めされたカメラに入る。それに対して、部分光線２５ａが主としてｐ−偏光されて、それ故に、少なくとも主として阻止される。

結局、箔前側面１６と帯封１４から反射された全光線を個々の光成分２４、２５に少なくとも前進して互いに分離させることが装置１０によって成功する。言い換えると、反射された光の箔前側面１６から生じる光成分が帯封１４から生じる光成分から分離される。

カメラ３５が少なくとも主として箔前側面１６の模写である画像を撮影した後に、それに対して、カメラ３５が少なくとも主として帯封１４の模写である画像を撮影する。この形式では、箔１２と煙草包装箱１３を光学的に互いに分かれることが可能である。

これがカラメ２８、３５に関するので、これが好ましくは線走査カメラである。この種のカメラの高い作業速度が検査装置の傍を搬送された煙草包装箱１３の高い速度でも、それぞれの画像／部分画像の検出を可能とする。

しかし、当然に、根本的に短い期間の検査過程中に煙草包装箱１３を止めることが考慮できるので、動かない煙草包装箱の画像が検出される。

それと無関係に、この発明の検出された画像が顕著な品質であり、特に精密な評価を得る。特に帯封１４の特徴事項や箔前側面１６の特徴事項を同時に測定することが可能である。例えば帯封１４や箔前側面が無傷性に関して検査され、小さい或いは大きい欠陥箇所、色差異、層差異などの存在に関して検査される。

このために、撮影された画像が公知の自動化された加工方法により評価され得る。このために、画像が適した評価装置に伝送される、適した加工ソフトウエアを備える算出装置に伝送される。このソフトウエアが撮影された画像と目標画像との比較によって或いはマスター認識方法によっての少なくとも一方によって上記特徴事項を検出できる。

評価の範囲内では例えば箔前側面１６或いは帯封１４の少なくとも一方が欠陥があることが認識されるならば、適切な煙草包装箱１３が他の経過で生産処理から排出される。

外部層、即ち箔前側面１６を検査する評価の範囲内には、それぞれに反射された光のｐ−偏光された光成分のカメラ２８により検出された画像／部分画像がｓ−偏光された光割合の適切なカメラ３５により検出された画像／部分画像から引き算される。この形式では、箔の検査の際に帯封１４から生じる邪魔する画像構成部材を減少させることが可能である。というのは、帯封１４から生じる部分光線２５ａが少なくとも僅かな割合でｓ−偏光された光成分を有し、適切に偏光フィルタ２９を透過され得て、カメラ３５から検出されるからである。

この場合には、適切な加工ソフトウエアによって例えばそれぞれにカメラ２８により或いはカメラ３５により撮影された画像がまず最初にカバーを掛けて、各画像ピクセルに属するパラメータ、特に光度値が前記形式で互いに引き算され得る。

図２と３は検査装置１０の一つの選択的実施態様を示す。

カメラ２８、３５並びに次に正確に記載されて一体化された偏光フィルタ３１、３２を備える分光器３０がハウジング３３の内部に配置されている。反射された光線２４、２５がまず最初にハウジングの保護ガラス３４を通過するので、反射された光線２４、２５がハウジング３３に入る。

反射された光線２４、２５の光路には、他の経過で偏光フィルタ３１、３２を備える分光器３０が配置されている。ｓ−偏光された光線２４が分光器３０に入って、そこで完全に９０°だけ偏向される。この分光器３０はこのために、偏光フィルタ３１、３２と協働して、専らｓ−偏光された光が９０°だけ偏向されるので、カメラ３５がこれを撮影できる。専らｐ−偏光された光２５が分光器３０を変更されずに通過でき、カメラ２８により検出される。

当然に煙草包装箱１３の帯封１４のみが箔前側面１６と一緒に検査され得ることが示唆されている。むしろ、箔１２の各側面並びに煙草包装箱１３の各側面が検査装置１０によって検査され得る。

１０．．．．．検査装置
１１．．．．．製品
１２．．．．．箔
１３．．．．．煙草包装箱
１４．．．．．帯封
１５．．．．．前壁
１６．．．．．箔前側面
１７．．．．．搬送トラム
１８．．．．．コンベア
１９．．．．．連行体
２０．．．．．照明部材
２１．．．．．照明（本体）部材
２２．．．．．部分
２３．．．．．光線
２４．．．．．光線
２４ａ．．．．部分光線
２４ｂ．．．．部分光線
２５．．．．．光線
２５ａ．．．．部分光線
２５ｂ．．．．部分光線
２６．．．．．分光器
２７．．．．．極性化フィルタ
２８．．．．．カメラ
２９．．．．．極性化フィルタ
３０．．．．．分光器
３１．．．．．極性化フィルタ
３２．．．．．極性化フィルタ
３３．．．．．ハウジング
３４．．．．．保護ガラス
３５．．．．．カメラ
３６．．．．．凹状表面

Claims (14)

1. 製品（１１）の少なくとも一つの内部配置層（１４）−内部層が−少なくとも範囲領域で少なくとも一つの少なくとも部分的に透明な更に外部配置製品層（１６）−外部層により被覆されて、少なくとも二層を備える特に移動された製品（１１）、特に箔を巻かれた包装体、好ましくは煙草包装箱（１３）を検査する方法において、次の工程ａ）乃至ｃ）を特徴とし：
   ａ）製品（１１）の外部層（１６）が入射角度、特にほぼ３５°の下で好ましくは極性化されていない光を照明され、この外部層（１６）に反射された光が少なくとも７０％、とりわけ少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％に直線的にｓ−偏光された光から生じること、
   ｂ）外部層（１６）或いは内部層（１４）の少なくとも一方により反射された光のｓ−偏光された成分或いは外部層（１６）或いは内部層（１４）の少なくとも一方により反射された光のｐ−偏光された成分の少なくとも一方がそれぞれに別々に少なくとも一つの適した電気光学的検出部材（２８、３５）−カメラによって製品（１１）の画像或いは部分画像として検出されること、
   ｃ）検出されたｓ−偏光された或いは検出されたｐ−偏光された光成分の少なくとも一方が外部層（１６）或いは内部層（１４）の少なくとも一方の特徴事項に関する推論をできるように評価されることを特徴する方法。
2. 内部層（１４）を検査するために、反射された光のｐ−偏光された成分、即ち製品（１１）のｐ−偏光された画像／部分画像が評価されることを特徴する請求項１の記載の方法。
3. 製品（１１）の外部層（１６）を検査するために、評価がｓ−偏光された光成分の画像／部分画像からｐ−偏光された光成分の画像／部分画像の引き算を包含することを特徴する請求項１或いは２に記載の方法。
4. 特に欠陥が記憶された目標画像／目標部分画像と製品（１１）のカメラ（２８、３５）により撮影された画像／部分画像との比較によって認識されるので、或いは欠陥がカメラ（２８、３５）により撮影された画像／部分画像の内部に適したマスター認識方法によって認識されるので、製品（１１）の一つの或いは二つの層（１４、１６）の欠陥を認識するために、製品（１１）のｐ−偏光された或いはｓ−偏光された画像／部分画像の少なくとも一方が適した加工方法によって評価されることを特徴する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. ｓ−或いはｐ−偏光された光成分の少なくとも一方が反射された光からそれぞれに適した偏光フィルタ（２７、２９、３１、３２）によって外へ濾過されることを特徴する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 製品（１１）が検査過程中にコンベアによってカメラ（２８、３５）の傍を通して移動されることを特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 外部層（１６）が煙草包装箱（１３）の箔包装体（１２）の一部であり、内部層（１４）が煙草包装箱（１３）の一部、特に帯封、クーポン、包装箱壁などであり、入射角度が外部層（１６）の下に照明され、外部層（１６）のブレブスタ角度の８５％より大きい、外部層（１６）のブレブスタ角度の１１５％より小さい、特に外部層（１６）のブレブスタ角度にほぼ一致することを特徴する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 製品（１１）の少なくとも一つの内部配置層（１４）−内部層が−少なくとも範囲領域で少なくとも一つの少なくとも部分的に透明な更に外部配置製品層（１６）−外部層により被覆されていて、装置が少なくとも一つの照明部材（２０）並びに少なくとも一つの電気光学的検出部材（２８、３５）−カメラを有し、少なくとも二層（１４、１６）を備える特に移動された製品（１１）、特に箔を巻かれた包装体、好ましくは煙草包装箱（１３）を検査する装置において、次の特徴事項ａ）乃至ｃ）を特徴とし：
   ａ）照明部材は、照明部材（２０）から送られた、特に偏光されていない光が製品（１１）の外部層（１６）を入射角度、特にほぼ３５°の下で光を照明されるように、製品（１１）の少なくとも一つの側面に向けられていて、この層に反射された光が少なくとも７０％、とりわけ少なくとも９０％、特に好ましくは少なくとも９５％に直線的にｓ−偏光された光から生じること、
   ｂ）外部層（１６）或いは内部層（１４）の少なくとも一方により反射された光の光線路には、ｐ−偏光された光を濾過する偏光フィルタ（２７）、或いはｓ−偏光された光を濾過する偏光フィルタ（２９）の少なくとも一方が配置されていること、
   ｃ）少なくとも一つのカメラ（２８、３５）は、カメラがｓ−偏光された光或いはｐ−偏光された光の少なくとも一方を単数或いは複数の偏光フィルタ（２７、２９）による通過後にそれぞれに別々に製品の画像或いは部分画像として検出するように、位置決めされていることを特徴する装置。
9. 装置が特に製品（１１）の外部層（１６）或いは内部層（１４）の少なくとも一方の欠陥を認識するために、カメラ（２８、３５）から伝達された画像を評価する評価ユニットを有することを特徴する請求項８に記載の製品を検査する装置。
10. 装置が少なくとも二つのカメラ（２８、３５）を有し、即ち反射された光のｓ−偏光された光割合を検出する一つの第一カメラ（３５）と反射された光のｐ−偏光された光成分を検出する一つの第二カメラ（２８）とを有することを特徴する請求項８或いは９に記載の装置。
11. 製品により反射された光が分光器（２６）によって二つの部分光線に分割され、第一部分光線を検出する第一カメラ（３５）がその光路に、第二カメラ（２８）が第二部分光線の光路に位置決めされていて、第一部分光線の光路には第一カメラ（３５）の前でｐ−偏光された光を透過しない、ｓ−偏光された光を透過する偏光フィルタが、そして第二部分光線の光路には第二カメラ（２８）の前でｓ−偏光された光を透過しない、ｐ−偏光された光を透過する偏光フィルタが配置されていることを特徴する請求項１０に記載の装置。
12. 偏光フィルタ（３１、３２）が分光器（３０）の一部であることを特徴する請求項１１に記載の装置。
13. カメラ（２８、３５）が唯一のセンサーラインを備える線走査カメラとして形成されていることを特徴する請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 照明部材（２０）は、照明部材が製品（１１）上で帯状に出来るだけ均一に照明された照明面を発生させるように、形成され且つ位置決めされることを特徴する請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の装置。

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