专利名称：用于检验卷烟头的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检验卷烟头的方法，在这种场合，光被分成至少两个带状部分发射，这些光从不同的方向入射到卷烟头的末端区域，从末端区域反射的光被一个检测器接受并加以鉴定。另外，本发明还涉及用于检验卷烟头的设备，这种设备具有至少两个光源，它们从不同的方向发光到卷烟头末端区域相应的带状部分，该设备还具有一个检测器，用于接受从末端区域反射的光。
对卷烟头进行非接触式检验所用的方法与设备已为人所知，其中，一条或几条直光线被发射到有烟草那一端的卷烟头上去。如果卷烟未被正确地填充烟草，光线—当它被从不同的视角观察时—就不再显现为一条直线，而是显现为一条波状线，或一条间断波状线。这种映象被一个传感器获得。最好，位于虚像周围一个狭窄区域里面及外面的一些象素，从理论上来说是直线，就被计算，并被把一个象素与有关的另一个象素作对比。如果这个比率超过限定值，那么就表明一根卷烟未被正确填充。
这种检验的缺点是，它并不精确，而且不能把卷烟的状况作出确切的报告。
因此，本发明是根据改进对卷烟的检验，并提供关于卷烟状况更精确的报告这个问题而设计的。
为了解决这个问题，符合本发明的方法，由下列事实限定在鉴定过程中，由检测器所产生的信号而形成并与两个带状部分对应的两条线之间的距离被确定，以便证实由这两个部分所照射的卷烟头那个区域的位置。另外，还借助于符合本发明的一种设备来解决这个问题，该设备具有一个鉴定装置用于鉴定检测器产生的信号，该鉴定装置被设计得确定两条线之间的距离，这两条线是由该信号产生并与带状部分对应的，以便证实由该两个部分所照射的卷烟头那个区域的位置。
本发明采用的见解是一条趋向另一条且作为光束而照射在所测目标即卷烟头上的两条光带，提供了关于所测目标与测量装置之间距离的，或该目标与另一固定点之间距离的，或通常是关于所测目标的位置的信息。在此情况下，照射在所测目标上的两束光之间的距离，提供了关于所测目标的位置的有效信息。
这种对卷烟头的非接触式检验，尤其适合于隐藏式过滤嘴卷烟或Papyrossi卷烟，在此种情况下，对于这些卷烟，光束也至少部分地照射到卷烟套管末端或末端套管上，且从这些区域反射的光也被检测器接受并被加以鉴定。其结果，当光束照射或折射套管或末端套管，就会有点状光斑。这些点状光斑，提供了卷烟末端或末梢末端的方位点。在这些(带空末梢的)卷烟的情况下，照射在烟草或过滤嘴上的光束，就相对于末梢的末端边缘而缩进去。因此，根据这些点状光斑的图象之间或检测器上光束之间的距离，就可证实末端套管的深度。
如果一根卷烟不符合预定限定值，就可用检验的结果产生一个错误信号。这种错误信号导致卷烟从卷烟生产过程或包装过程中被弹射出来。最好对由多层卷烟构成的一个队形同时进行检验，且如果适宜的话，如果出现了不合格卷烟，就把整个队形弹射出来。
本发明的其他一些推荐实施例，来自于随附的权利要求书及附图所示的示范实施例，在这些图中
图1显示符合本发明的用于检验一个卷烟队形中各个卷烟头的检验设备，它所带的光源直接安置在透镜摄像装置上游；图2显示沿着图1中线段II-II截取绘成的剖视图，它显示被光束照射的一个卷烟队形的各个卷烟头的末端区域；图3显示沿着图2中线段III-III截取而成的剖视图，它显示射入光束的几何结构，以便说明光束的距离情况；图4a以纵向剖视图显示一根正确形成的卷烟的烟草一头末端；图4b显示图4a中卷烟头的末端区域被两束光照射，在检测器上成象的情况；图4c显示图4b中检测器上图象的形心线，该形心线已被鉴定装置计算过；图5a以纵向剖视图显示一根过短卷烟的烟草一头末端；图5b显示图5a中卷烟头的末端区域被两束光照射，在检测器上的成象情况；图5c显示图5b中检测器上图象的形心线，该形心线已被鉴定装置计算过；图6a以纵向剖视图显示一根卷烟的烟草一头末端，该末端有形式为一个洞的一块烟草空位；图6b显示图6a中卷烟头的末端区域被两束光照射，在检测器上的成象情况；图6c显示图6b中检测器上图象的形心线，该形心线已被鉴定装置计算过；图7a以纵向剖视图显示一根正确形成的隐藏式过滤嘴卷烟的卷烟头；图7b显示图7a中卷烟头的末端区域被两束光照射，在检测器上的成象情况；图7c显示图7b中检测器上图象的形心线，该形心线已被鉴定装置计算过；图8a以纵向剖视图显示带有斜截的过滤嘴的一根隐藏式过滤嘴卷烟的卷烟头；图8b显示图8a中卷烟头的末端区域被两束光照射，在检测器上的成象情况；图8c显示图8b中检测器上图象的形心线，该形心线已被鉴定装置计算过。
图1显示用于检验一个卷烟队形11的检验设备10，该队形由3层卷烟12构成。检验设备10有两个光源13与14，它们中每一个均包括一束激光，但也可包括其他发亮的光源，例如发亮的发光二极管装置。因此，所发射的光，是单色且协调的，或单色且不协调的，或非单色且不协调的。光源13、14或是久久不停地开着，或可以脉冲方式开动，从而，它们产生短暂的闪光。
由光源13、14发出的光束15、16，每一束均通过一个光学装置，或通过一个透镜摄象装置17、18，或通过一个全息照相装置，在每种情况下，这些装置把光束15、16转换成光带19、20、21与22、23、24。这些光带19至24落到卷烟12的卷烟头25上，在那儿，光带19至25具有如图2所示的带状部分26至31的结构。图2显示图1中卷烟头25的末端区域。卷烟队形11包括3层，外面两层各包括7根卷烟，中间那层包括6根卷烟。就每一层卷烟来说，带状部分26与27、28与29，以及30与31，照射到末端区域上。各个相应的上部带状部分26、28及30，源自显示在图1顶上的光源13，而对应的下部带状部分27、29及31，则来源于下光源14。
每个带状部分26至31，均覆盖各个相应卷烟头25的末端区域的一个宽区段，确切地说，在每种情况下，所覆盖的区段略微小于卷烟头末端面积的一半。因此，两个带状部分就大致上完全覆盖了卷烟末端区域。这样有其优点，即因此就可实际上鉴定整个末端区域。
图1显示了一个检测器32，它接受由末端区域反射的光33。检测器32有一个光学装置34，该装置用于将被反射光33聚焦在一个传感器上。检测器32内所装的这个传感器是一块电脑控制的显示器(CCD)芯片，它有多个二维安置的CCD元件。其结果，就可把卷烟头末端区域上带状部分26至31的图象，产生在CCD芯片上。那些单独的CCD元件，每个元件都输出一个信号，该信号流到鉴定装置上。
所述的检验设备10，最好位于卷烟包装机的卷烟转台上。然而，也可把该设备以相似方式安装在卷烟料斗上，并且让它在那儿借助于装在料斗上的弹射装置，对各根单独的卷烟，执行预分类或弹射，如已公开的德国专利申请DE 3620735 A1号所述的那样。在检验设备安装在卷烟转台上的情况下，对不合格卷烟的认定，导致整个卷烟队形11被弹射出来。为达到此目的，检验设备产生使弹射器执行弹射的错误信号。
图3显示沿着图2中线段III-III截取而成的剖视图，也就是穿过卷烟头25的纵剖视图。此卷烟头有一个相对于末端套管36而缩进去的过滤嘴35。入射光带20、23照射过滤嘴35末端处的带状部分28、30。另外，光带20、23也照射末端套管36的末端部分37、38。在隐藏式过滤嘴卷烟的情况下，这些部分28、29、37、38就显示被照射部分。对于Papyrossi卷烟，可绘制一幅相似的图，然而，过滤嘴35在那种情况下被烟草取代了。
图3所示虚线，表示过长卷烟12的各种情况。在此种不合格卷烟的情况下，过滤嘴35终止得偏向右边，末端套管的末端边缘40也是如此。
在正确形成的卷烟的情况下，28与29这两部分彼此之间有一段特定距离，37、38这两部分也是如此，或者28与37或38这两部分之间，以及29与38或37这两部分之间的距离，也是如此。根据这些距离，就可推断出卷烟头的缺陷。具体来说，如图3所示，如果卷烟太长，这些部分28、29、37、38就会移得超出队形之外。因此，部分28就会位移到虚线28′所示处，且29会位移到虚线29′所示处，而末端部分37与38也会分别位移到虚线37′与38′处。
图4a显示穿过一根无过滤嘴卷烟的带有末端区域42的卷烟头41的纵向剖视图。图4b显示当末端区域42被两条光带照射时在检测器32上所生成的图象，这两条光带被作为带状部分照射在末端区域42上。
带状部分的两个图象43、44，照射在末端区域42上，这些带状部分把许多象素45照射为图象上所示的小点。双重圆圈线6，是围着卷烟头41的卷烟纸47的虚构表示。图象43、44分别具有中间部分48与49，这两部分与被相应的带状部分所照射的烟草一头的末端区域对应。在每种情况下，这些中间部分由两个点状末端部分50至53界定。这些点状末端部分50至53，与光带照射到过滤纸处的发亮光斑对应。
图4c显示被鉴定装置产生或计算的图象。这个图象不必非要显露出来。只要该图象所依据的数据被计算以便实施本发明，就足够了。相应的一根形心线54、55，由中间部分48、49确定。形心线54、55平行延展，有利于进行计算。此外，末端部分50至53中的每个部分，均合成为一个形心56至59。
图5a显示一根卷烟，它与图4a所示卷烟相比过短。图5a所示卷烟，比图4a所示那根卷烟短了一段距离A。因此，图5b所示中间部分48、49，比图4b所示的该中间部分，彼此靠得更近。同样的情况也适用于末端部分50至53。这样，就使光带一条趋向另一条的距离加大，并导致各个部分被移得更近。
同样的情况，相应地适用于图5c所示的形心线54、55及形心56至59。这种位移，导致图5c中的距离C，短于图4c中相应的较大部分B。
图6a也显示一根无过滤嘴卷烟的卷烟头41，然而，在该卷烟头中，缺失了一些烟草填料。这就形成一个空洞60。因此，在检测器上的上部光带图象43中，该图象包围着卷烟头41末端的上部部分，就有一个在图6b的上部中央部分48中可辨别的不均称之处。这是因为图象43的中间部分48，不是基本上水平取向的，而是斜向侧边。图6c显示根据这个图象计算的形心线54、55。图6c所示形心线54，比起图4c所示形心线54来，向卷烟中央位移。这就是空洞60造成的结果。由于图6b中的下部图象44，与图4b所示该下部图象对应，图6c中的形心线55，也就是图4c中的同样该部分。形心线54、55之间的距离，现在不再与图4c中合乎要求的距离B相等，而是小于该距离。据此，就可推断，这是一根不合格的卷烟。图6b与6c的示例的另一特殊性能是，实质上是倾斜的部分48，被转换成一条直的形心线54。这些形心线的朝向—计算上外加的一用于更简单地确定形心线54与55之间的距离。
图7a显示一根带过滤嘴62的隐藏式过滤嘴卷烟的卷烟头62以及空末梢63。作为带状部分照射到卷烟头61上的光带，被图7b中检测器32上的图象64、65表示。在此种正确形成的卷烟的情况下，中间部分66、67被以朝向卷烟轴线位移的方式而定位。相反，末端部分50至53却位于与图5b所示那种完全填充的卷烟一样的位置。
图7c显示被计算过的形心线68、69，在正确的隐藏式过滤嘴卷烟的情况下，这两根形心线的距离，小于图4c所示距离B。另外，图7c中的形心56至59，位于与形心线68、69位置不同的水平位置上。这是由于光带或照射在卷烟头61上的带状部分，朝向卷烟轴线位移的缘故，因为这些部分顺着轴线方向缩进去了，也就是说离检验设备的距离较远。
图8a又一次显示一根隐藏式过滤嘴卷烟的卷烟头61，然而，在此情况下，由于过滤嘴62斜截了，它是有缺陷地形成的。结果，图8b中图象64、65的中间部分66、67，与图7b相比，就处于不同的位置。图8c显示由图8b中的图象产生的形心线68、69，以及形心56至59。形心56至59相对于图7c没有位移，而图8c中形心线68与69与图7c相比，却朝上位移了。此外，它们之间的距离较短。
形心线54、55与68、69以及形心56至59之间的差异，就可确定卷烟套管或末端套管的边缘上的一个或4个参照点。结果，就可以用甚至是定量的方式，做出关于过滤嘴缩进去或烟草中有孔洞的报告，也就是说，在隐藏式过滤嘴卷烟或Papyrossi卷烟的情况下，可对于卷烟末端边缘与可能有的空洞之间的距离，或对于末端套管的深度，做出报告。例如，可通过测量末端套管是否在±1毫米的公差限度内有5毫米的定值深度，来进行检验。
上述检验方法及检验设备，使所做的检测非常精确。另外，一个卷烟头或一个卷烟队形的多个卷烟头的一幅快摄照片，就足以检验卷烟的长度、末端套管的深度、卷烟头的形式，以及烟草或过滤嘴的填充情况。因而，运转一次就可检测一个卷烟头。其结果，此种非接触式方法就不像其他已知检测方法例如把一根插棒压在卷烟头上的方法那样，而是能使卷烟包装机或卷烟生产机高速运行。因此，本发明使得对卷烟头的检验有了多种可能的方法。
权利要求
1.一种检验卷烟头(25、41、61)的方法，在这种场合，光被分成至少两个带状部分(26至31)发射，这些光从不同的方向入射到卷烟头(25、41、61)的末端区域(39、42)，从末端区域(39、42)反射的光(33)被一个检测器(32)接受并加以鉴定，其特征在于在鉴定过程中，由检测器(32)所产生的信号而形成并与带状部分(26至31)对应的两条线(54、55、68、69)之间的距离(B、C)被确定，以便证实由这些部分(26-31)照射的卷烟头(25、41、61)那个区域的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于带状部分(26至31)的图象，该图象被检测器(32)接受，被进行图象处理，一条面形心线(54、55、68、69)被确定尤其是被计算，以使它作为一个带状部分(28至31)每幅图象的对应线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于面形心线(54、55、68、69)以让它们彼此平行行进的方式而被计算。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于如果所确定的距离高于或低于一个限定值，就产生一个错误信号，尤其是便于起动一个弹射器把检验过的卷烟(12)或包含该卷烟(12)的卷烟队形(11)弹射出来。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于带状部分(26至31)基本上照射卷烟(12)的整个末端区域(39、42)，尤其是烟草或一头过滤嘴一头的末端区域。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一个带状部分(26至31)覆盖多根卷烟，尤其是一个卷烟队形(11)的一层中一根接着一根排列的6根或7根卷烟，与卷烟队形(11)的多层尤其是3层对应的多个带状部分(26至31)，从一个方向被照射到末端区域(39、42)上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于检测器(32)接受顺着相对于卷烟轴线而言的轴向方向反射的光(33)，且入射光(19至24)从相对于卷烟轴线成相等角度的两个方向，照射到末端区域(39、42)上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一根卷烟(12)的卷烟两头(25、41、61)被检验，且卷烟长度根据所测得的位置计算。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于带状部分(26至31)部分地照射卷烟套管的末端，尤其是围着卷烟(12)的卷烟纸的末端，和/或隐藏式过滤嘴卷烟或Papyrossi卷烟的末端，从该末端反射的光(33)被接受并被鉴定。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于卷烟套管被照射区域(37、38)的图象(50至53)上的一个形心(56至59)，与一条形心线(54、55)之间的距离，被加以计算，以便推断末端套管(63)的深度或烟草空位(60)的深度，以及/或者卷烟套管两个被照射区域(37、38)的两个图象(50至53)上的两个形心(56至59)之间的距离被计算，以便检验一个实施例的卷烟套管，尤其是检验该套管的均匀度。
11.一种用于检验卷烟头(25、41、61)的设备，尤其是执行权利要求1至10中某一项权利要求所述方法的设备，具有两个光源(13、14)，该光源用于从不同的方向，向一个卷烟头(25、41、61)的一个末端区域的相应带状部分(26至31)发光，且该设备具有一个检测器(32)，它用于接受末端区域反射的光(33)，该设备具有一个鉴定装置用于鉴定检测器(32)产生的信号，该鉴定装置被设计得确定两条线(54、55、68、69)之间的距离，这些线是由该信号形成的并对应于带状部分(26至31)，以便证实被该部分(26至31)所照射的卷烟头(25、41、61)那个区域的位置。
12.根据权利要求11所述的设备，在每种情况下，均分配给一个光源(13、14)一个透镜摄象装置(17、18)和/或一个使用全息照相的光学装置，以便产生带状部分(26至31)，尤其是产生与一个卷烟队形(11)的层数对应的一些特别是3个带状部分(26至31)，一个相应带状部分(26至31)针对于相应的一层。
13.根据权利要求11所述的设备，具有脉冲式光源(13、14)，尤其是激光光源或发光二极管光源，以便产生闪光。
全文摘要
本发明涉及检验卷烟头(25、41、61)的方法,在这种场合,光被分成至少两个带状部分(26至31),这些光从不同的方向入射到卷烟头(25、41、61)的末端区域(39、42),从末端区域(39、42)反射的光(33)被一个检测器(32)接受并鉴定。因此,由检测器(32)所产生的信号而形成并与两个带状部分(26至31)对应的两条线(54、55、68、69)之间的距离(B、C)被确定,以便证实由这些部分(26至31)所照射的卷烟头(25、41、61)那个区域的位置。另外,本发明涉及对应的设备。
文档编号A24C5/34GK1276999SQ0010834
公开日2000年12月20日 申请日期2000年5月12日 优先权日1999年5月12日
发明者海因茨·福克, 拉尔夫·斯纳布里克, 温弗里德·尼布勒 申请人:福克有限公司