用于测量在烟草加工工业的制棒机中制得的且被输送的棒条的测量装置的制造方法

本发明涉及一种用于测量烟草加工工业的在制棒机和/或过滤嘴组装机或多过滤嘴制造机中制得的且被输送的棒条和/或棒条区段和/或棒状制品的测量装置，其包括测量头，该测量头具有至少两个不同测量功能的测量模块与控制和处理机构，其中，这些测量模块分别通过至少一个测量数据接口以及通过控制接口与控制和处理机构连接，测量数据接口用于把由这些测量模块产生的测量数据传递至控制和处理机构，控制接口用于对这些测量模块进行控制和/或给定参数。本发明还涉及一种用于制造烟草加工工业的棒条和/或棒条区段和/或棒状制品的带有测量装置的制棒机和/或过滤嘴组装机或多过滤嘴制造机。本发明还涉及一种借助测量装置来测量在烟草加工工业的制棒机中制得的且被输送的棒条和/或棒条区段的方法，该测量装置包括测量头，该测量头具有至少两个不同测量功能的测量模块与控制和处理机构，该方法包括把由这些测量模块产生的测量数据传递至控制和处理机构。

背景技术：
这种测量装置、制棒机和测量方法由现有技术已知。这种烟草加工工业的制棒机已普遍公知。用于烟草棒的制棒机例如由申请人公司的EP1516545A1已知，而EP21325683A1公开了申请人公司的用于过滤嘴的这种制棒机。借助已知的测量装置来检查在单棒或多棒制棒机中制得的由烟草、过滤嘴材料或其它适合于制造(过滤嘴)香烟、小雪茄等的材料和材料混合物构成的棒条或棒条区段例如多节段过滤嘴或者掺杂有有效物质单元的纤维棒条的物理特性或材料参数或其它对制造至关重要的参数。例如，该测量装置用于确定密度、湿度、直径或者检查异物和/或污物的存在状态。棒条或棒条区段为此被连续地输送经过该测量装置。由US7079912B2已知在制造香烟时为了抛出不满足预定的规定的产品而进行控制的系统和方法。为此，沿着生产线设置有多个与中央的处理器单元连接的传感器。只要任一传感器探测到测得的特性不同于预定的给定特性，就借助中央的处理器单元引起抛出相应的产品。由这些传感器提供的数据通过该处理器单元与在机器中产生的也传递至处理器单元的时间信号相关联，或者相互指配。换句话说，仅仅中央的处理器单元对由这些传感器提供的数据实施整个指配过程。不利的是，为此要把全部传感器都直接与中央的处理器单元连接起来，以便由这些传感器产生的数据直接地无时间浪费地提供给中央的处理器单元，用于后续处理。这一方面牵涉到相应高的硬件成本，以便在传感器与中央的处理器单元之间提供相应的连接。另一方面，处理器单元的全部可供使用的计算时间中的大部分都用来指配传感器数据。

技术实现要素：
因此，本发明的目的在于，提出一种具有低廉的硬件成本的测量装置。此外，目的在于提出一种相应的制棒机以及一种相应的方法。该目的通过一种具有开头部分所述特征的装置采用如下措施得以实现：控制和处理机构包括至少一个节拍发生器，所述节拍发生器被设计和构造用于在时间上控制测量模块和用于利用时间标识来标示出由所述测量模块产生的相应的测量数据，控制和处理机构通过至少一个被构造用于传递在时间上被标示出的测量数据的第一数据接口与特别是在空间上分开地布置的评价机构连接，其中，该评价机构包括指配单元和分析单元，指配单元被构造用来基于时间标识对测量功能各不相同的测量模块的通过第一数据接口传递的在时间上被标示出的测量数据(作为在时间上被标示出的测量数据)在时间上进行指配，分析单元被设计用于分析在时间上指配的测量数据。采用本发明的该设计可以实现借助时间标识来使得不同测量功能的多个测量模块的测量数据彼此相关并予以分析。换句话说，对测量数据的分析基于至少两个具有不同测量功能的测量模块的测量数据。此外，通过这种方式能够把由测量模块产生的大量数据在保持测量数据的确定性和完整性的情况下传递至在空间上分开布置的评价机构。因此可以借助一个唯一的数据接口来传递测量数据，从而相比于由现有技术已知的方案显著地降低硬件成本。这尤其是在测量模块与评价机构按所述在空间上分开时起到有益的作用。另一优点在于，传递至评价机构的数据在时间上被标示出来，从而为此在评价机构方面不必提供其它(计算时间)资源。本发明的一种有益设计的特征在于，分析单元被构造和设计用于分析在时间上被标示出的具有分别相同和/或彼此各异的时间标识的测量数据。这提供的优点是，测量数据可以基于时间标识彼此相关联。通过这种方式在评价机构中重建测量数据的时间关联性，即使在时间上被标示出的测量数据例如由于第一数据接口满载和/或由于通过其它数据接口传递而按照怪异的顺序通过第一数据接口进行传递。本发明的一种优选改进的特征在于，指配单元包括存储访问控制器，其用于把通过第一数据接口传递的在时间上被标示出的测量数据周期性地存储在至少一个具有多个存储区域的存储器中。对在时间上被标示出的测量数据的周期性的存储保证了数据流量大，这是因为在时间上被标示出的测量数据按照其到达的顺序接续地借助存储访问控制器被存储在多个存储区域中。根据本发明的另一优选设计，分析单元包括至少一个用于执行至少一个分析程序的可编程的控制器，其中，可编程的控制器被构造和设计用于访问每个存储区域。这提供的优点是，分析单元为了分析目的能够访问存储在存储区域中的在时间上被标示出的全部测量数据，因而这种分析基于不同测量功能的测量模块的多个测量数据。本发明的另一有益设计的特征在于，控制和处理机构以及评价机构包括第二数据接口，其被构造用于在控制和处理机构与评价机构之间传递控制和/或给定参数数据。由此可以单独地传递控制和/或给定参数数据。换句话说，用于传递测量数据的接口以及用于传递控制和/或给定参数数据的接口在物理上彼此分开地构造。因此，测量数据传递独立于控制和/或给定参数数据的传递被设计，对于测量数据传递在传递速度或短时延方面提出了高要求。本发明的另一有利设计的特征在于，控制和处理机构包括串行单元，该串行单元被构造和设计用于把由测量模块产生的测量数据转换成串行的数据流。通过这种方式，测量数据可以作为串行的数据流通过少量线路或信道来传递。根据另一优选的实施方式，用于实时地传递在时间上被标示出的测量数据的第一数据接口被设计成高速接口。特别优选地，第一数据接口被设计成LVDS(低压差分信号)接口。由此可以无明显时延地无干扰地传递大量数据例如高精度的图像数据。本发明的另一有益设计的特征在于，第一数据接口为单向设计，用于把在时间上被标示出的测量数据从控制和处理机构传递至评价机构，而第二数据接口为双向设计。由于第一数据接口为单向设计，显著地降低了用于实现所需接口协议的成本，这暗示出高的数据传输率，同时也把接口协议成本降低到最小。根据本发明的另一优选设计，评价机构包括测量模块识别单元，该模块识别单元被构造和设计用于通过第二数据接口获得分别指配于测量模块的模块标识。这提供的优点是，能借助评价机构自动地识别出各种不同的测量模块配置。换句话说，评价机构被设计和构造用于自动地识别测量模块。例如由于用具有另一测量功能的测量模块来更换某一测量模块致使测量模块配置发生的改变，由此可以直接被识别出，且在借助分析单元分析数据时予以考虑。所述目的还通过一种开头部分所述类型的制棒机采用如下措施得以实现：测量装置按照本发明来构造。由此得到的优点已结合测量装置介绍过，因此，为了避免重复，参见相应段落。所述目的还通过一种具有开头部分所述特征的相应的方法采用如下措施得以实现：通过控制接口在时间上控制测量模块，用于对测量模块进行控制和/或给定参数；借助时间标识来标示由测量模块产生的相应的测量数据；通过至少一个第一数据接口把在时间上被标示出的测量数据从控制和处理机构传递至特别是在空间上分开地布置的评价机构；基于时间标识对测量功能各不相同的测量模块的通过第一数据接口传递至评价机构的在时间上被标示出的测量数据进行指配；分析在时间上被指配的测量数据。这除了提供了已结合本发明的测量装置介绍过的优势外，还提供了如下优点：借助时间标识使得不同测量功能的多个测量模块的测量数据彼此相关联并予以分析。对测量数据的分析因而基于至少两个不同测量功能的测量模块的测量数据进行。此外，由此可以实现把由测量模块产生的大量数据在保持确定性和完整性的情况下传递至必要时在空间上分开地布置的评价机构。一种有益的改进的特征在于，对在时间上被标示出的具有分别相同和/或彼此各异的时间标识的测量数据进行分析。这提供的优点是，测量数据基于时间标识彼此相关联。通过这种方式在根本上在评价机构中重建测量数据的时间关联性，即使在时间上被标示出的测量数据例如由于第一数据接口满载和/或由于通过其它数据接口传递而按照怪异的顺序通过第一数据接口进行传递。本发明的一种特别优选的设计的特征在于，把通过第一数据接口传递至评价机构的在时间上被标示出的测量数据周期性地存储在至少一个具有多个存储区域的存储器中。对在时间上被标示出的测量数据的周期性的存储保证了数据流量大，这是因为在时间上被标示出的测量数据按照其到达的顺序接续地借助存储访问控制器被存储在多个存储区域中。另一种有利的改进的特征在于，借助可编程的控制器来执行至少一个分析程序，其中，分析程序可以访问多个存储区域中的每一个。这提供的优点是，分析程序被构造用于访问存储在存储区域中的在时间上被标示出的全部测量数据，因而这种分析基于不同测量功能的测量模块的多个测量数据。根据一种特别优选的设计，在时间上被标示出的测量数据通过第一数据接口单向地从控制和处理机构传递至评价机构。单向的传递决定性地降低了用于所需的接口协议步骤的成本，从而提供了高的数据传输率，同时也把所需的接口协议成本降低到最小。本发明的另一有利的设计的特征在于，通过第二数据接口获得分别指配于测量模块的模块标识。这提供的优点是，自动地识别出各种不同的测量模块配置。例如由于更换某一测量模块或者在机器装调过程中致使测量模块配置发生的改变，由此直接地自动地被识别出。根据另一优选的设计，借助串行单元把测量数据串行化，并把串行化的在时间上被标示出的测量数据传递至评价机构的指配单元。通过这种方式，测量数据可以作为串行的数据流通过少量线路或信道来传递。接下来又借助指配单元相应地在时间上指配作为串行数据流被传递的测量数据。附图说明本发明的其它优选的和/或有益的特征和设计可由说明书得到。将借助附图详述特别优选的实施方式。附图中：图1为本发明的测量装置的方框图；图2为带有本发明的测量装置的制棒机的示意图；和图3为示范性的分析程序的结构示意图。具体实施方式图中所示的测量装置用于测量各个烟草棒。不言而喻，本发明也包括用于两个特别是两个并行引导的棒条或者多个棒条的测量装置。此外，本发明也不局限于测量烟草棒。确切地说，借助本发明的测量装置也可以测量烟草加工工业的过滤嘴棒条或者由其它材料或材料混合物构成的棒条和棒条区段，例如多节段过滤嘴棒条或掺杂有荚壳的纤维棒条。本发明涉及一种烟草加工工业的在制棒机11和/或过滤嘴组装机或多过滤嘴制造机中制得的且被输送的棒条12和/或棒条区段和/或棒状制品的测量装置10。在图1中借助方框图示出了本发明的测量装置10的一种示范性的设计。测量装置10包括测量头13，该测量头包括两个或多个测量模块14。这些测量模块14被构造和设计用于测量棒条12或棒条区段的各种不同的物理参数。至少两个测量模块14具有不同的测量功能。换句话说，至少两个测量模块14被构造用于测量量棒条12或棒条区段的不同的物理参数。在此，这些测量模块14优选被构造成机械的、气动的、光学的(在可见的和不可见的波长范围内)或电磁的传感器。特别优选采用申请人公司的下述测量系统作为测量模块14：ORIS(光学棒杆检查系统)、OCIS(光学香烟检查系统)、ODM(光学直径测量系统)、IRIS(红外线棒杆检查系统)、MIDAS(微波湿度/密度测量系统)和/或LES(松头传感器)。不言而喻，前述测量系统并非穷尽的列举，因而例如也包括电容性的、电感性的、HF和/或IR的测量系统。确切地说，任何传感器装置都适合作为测量模块14。测量头13还包括控制和处理机构15。这些测量模块14分别通过测量数据接口与该控制和处理机构15连接。测量数据接口被构造用于把由这些测量模块14产生的测量数据16传递至控制和处理机构15。测量数据接口优选是实时的高速接口例如对等线路，以便无延迟地把由这些测量模块产生的数据量传递至控制和处理机构15。换句话说，控制和处理机构15被构造和设计成路由器。这些测量模块14经过特别优选的构造和设计，使得所产生的测量数据16作为原始数据存在，例如当这些测量模块14被构造成图像传感器时以数字的图像原始数据存在。替代地，这些测量模块14可以包括预处理单元，借助该预处理单元对原始数据执行预处理过程，以便例如减小原始数据的数据量和/或对原始数据进行分析。这些测量模块14还通过用于对测量模块14进行控制和/或给定参数的控制接口与控制和处理机构15连接。控制接口被构造和设计用于传递控制与给定参数数据17。借助控制与给定参数数据17一方面对这些测量模块14给定参数，例如通过设定预定的测量参数来给定参数，另一方面，引发或暂停各个的或连续重复的测量过程。控制和处理机构15还包括节拍发生器。该节拍发生器一方面被构造用于在时间上控制测量模块14，也就是说，该节拍发生器被设计用于设定在相应的测量模块14进行测量时的时间点。节拍发生器优选被构造和设计用来基于机器节拍或切割节拍而产生节拍或确定前述时间点。换句话说，所述节拍由机器节拍或切割节拍导出。节拍发生器因此优选包括位于机器中的机器节拍发生器。这些测量模块14特别优选接续地布置，从而这些测量模块14形成用于被输送通过或经过它们的棒条12或棒条区段的测量路段。各个测量模块14的通过节拍发生器设定的测量时间点既可以在时间上同步，又可以在时间上错开。节拍发生器还被构造用于利用时间标识来标示由相应的测量模块14产生的测量数据16。换句话说，节拍发生器被设计用于给测量数据16指配一个时间标识，借助该时间标识可明确地重建相应的测量数据的产生时间点。节拍发生器优选与控制和处理机构15一起在FPGA或CPLD中实施。时间标识例如可以被设计成时间标记，该时间标记作为数据帧的头信息被附加给测量数据16。替代地，时间标识通过节拍发生器设定，也就是说，测量数据16在时间上与节拍发生器的节拍同步地优选在时间上与机器节拍同步地被检测，然后传递至评价机构18。在这种情况下，也基于节拍借助评价机构18对所传递的测量数据进行下述指配。控制和处理机构15通过第一数据接口与评价机构18连接，在该实施例中，评价机构在空间上与控制和处理机构15分开地布置。第一数据接口被构造和设计用于把有时间标识的测量数据19从控制和处理机构15传递至评价机构18。评价机构18包括指配单元20和分析单元21。指配单元20被构造和设计用来基于时间标识在时间上指配通过第一数据接口传递的测量数据19。分析单元21被构造用于分析在时间上通过指配单元20指配的测量数据22。换句话说，指配单元20和分析单元21被构造和设计用于使得不同测量功能的多个测量模块14的测量数据16相互联系，因而彼此相关，以便获取关于棒条12或棒条区段的其它信息。分析单元21有利地被构造和设计用于分析在时间上指配的测量数据22，这些测量数据具有分别相同的和/或彼此各异的时间标识。换句话说，分析单元21被设计用于对在时间上指配的在同一时间点产生的测量数据22进行分析，和/或对在时间上指配的在不同的时间点产生的测量数据22进行分析。如果-如图1中示范性地示出-测量头13包括三个测量模块14，这些测量模块具有不同的测量功能，且如开头部分所述例如接续地布置，同时形成测量路段，则由棒条12或棒条区段的输送速度和相应的测量模块14的空间间距可推导出棒条从一个测量模块14移动至另一个测量模块14所需要的时间差。因此，对在时间上指配的具有相应的时间标识的测量数据22进行分析，即可分析和评价测量功能各不相同的测量模块14的在时间上指配的测量数据22，以便得到关于棒条12或棒条区段的测量区域的其它信息。因此，原则上可以把多个测量数据16或者在时间上指配的测量数据22相互组合起来，并被考虑用作分析的出发点。用于分析或者用于分析单元21的可能的基础例如是如下测量数据16、22的组合：光学的棒条传感器和/或光学的香烟检查传感器与粘接部位光栅、微波传感器模块与HF模块、光学的棒条传感器和/或光学的香烟检查传感器与多过滤嘴位置传感器、光学的棒条传感器和/或光学的香烟检查传感器与标记位置传感器、微波传感器模块-与光学的直径传感器-和牵引阻力测量数据、光学的香烟检查传感器与通风测量数据、微波传感器模块与端面或端侧传感器、光学的香烟检查传感器与通风测量数据、光学的香烟检查传感器与光学的棒条传感器、微波传感器模块与红外棒条检查传感器/系统。前述组合当然并非穷尽，而仅仅是示范性地选择一些可能的组合。原则上，不同的或相同的测量功能的测量数据16、22的任何组合都适宜作为出发点。指配单元20优选包括存储访问控制器23，其用于把通过第一数据接口传递的在时间上被标示出的测量数据22周期性地存储在至少一个具有多个存储区域25的存储器24中。存储访问控制器23经过优选构造，使得通过第一数据接口传递的在时间上被标示出的测量数据22按照其到达的顺序优选接续地被存储在存储区域25中。替代地，在时间上被标示出的测量数据22按照其它标准例如按照相应的测量模块14的测量功能分类地被存储在存储区域25中。分析单元21进一步优选包括至少一个可编程的用于执行至少一个分析程序26的控制器。至少一个分析程序26被设计和构造用于分析存储在存储区域25中的在时间上指配的测量数据22。为此，可编程的控制器被构造和设计用于访问每个存储区域25。因此，每个分析程序26都全局性地访问在时间上指配的全部测量数据22。根据本发明的另一优选的设计，控制和处理机构15以及评价机构18包括第二数据接口，其被构造用于在控制和处理机构15与评价机构18之间传递控制和/或给定参数数据17。第二数据接口优选被构造和设计成电的或光的接口。第二数据接口特别优选被构造成现场总线或基于以太网的现场总线系统、EtherCat或Profi总线系统。控制和处理机构15以及评价机构18为此包括相应的接口模块36、37。第一数据接口以有利的方式被构造和设计成用于实时地传递在时间上被标示出的测量数据19的高速接口。特别优选地，用于传递数据的相关接口协议与高的数据传输率和尽可能小的延迟相匹配。在物理层级上，数据接口优选被构造成LVDS(低压差分信号)接口。在这种情况下，第一数据接口被构造成串行的接口，从而控制和处理机构15包括串行单元27，该串行单元把由测量模块14产生的测量数据16转换成串行的数据流。替代地，第一数据接口被构造成光学的高速接口。替代地，第一数据接口包括并行的接口，从而可以省去串行单元27。也可行的是，第一数据接口具有多个并联连接的串行的接口。根据本发明的另一有利的设计，第一数据接口为单向设计，从而在时间上被标示出的测量数据19的方向只能是从控制和处理机构15或串行单元27朝向评价机构18。此外，第二数据接口为双向设计。评价机构优选包括测量模块识别单元，该模块识别单元被构造和设计用于获得分别指配于测量模块14的模块标识。模块识别单元优选与第二数据接口连接，从而通过该第二数据接口来访问模块标识。在图2中示意性地示出用于制造烟草加工工业的棒状制品42的机器11，例如申请人公司的Protos类型的香烟制造机。该机器11包括带有第一光电的传感器机构43a、43b的控制设备，该传感器机构被构造和设计用于对材料棒条12进行光学扫描并产生相应的测量数据16。为了转换材料棒条12的分别扫描的表面图像，第一光电的传感器机构43a、43b包括至少一个例如CCD摄像机和/或CCD行扫描摄像机形式的图像传感器70a、70b。利用光源71的光通过反射镜装置72对材料棒条12的待扫描的表面进行照射，由部分表面反射的光被图像传感器70a、70b接收，并转换成相应的测量数据16。图2中所示的机器11还包括分配单元35和制棒单元45，由未示出的外部的供应设备输送的切割烟草在该制棒单元中被制备，并被加工成两个沿纵轴输送经过机器11的烟草棒条。制棒单元45后接有例如申请人公司的MAX类型的多轨的过滤嘴组装机49。该过滤嘴组装机49必要时包括-如详细地介绍-其它光学的用于扫描板状制品42的传感器机构48。前述机器11已普遍公知，故略去进一步详细的说明。本发明的制棒机11的特征在于，前述测量装置10内置到该制棒机中。通过这种方式，一方面可以连续地或者在线地测量棒条12或棒条区段的特性，且能在单独的评价机构18中分析借助测量模块14产生的测量数据16，在此，该评价机构在空间上远离测量头13地布置。为了避免重复，参见对测量装置10的上述说明。鉴于完整起见，下面将借助图1和2补充性地介绍与测量装置10对应的方法的基本原理，其中，在本发明的其它细节和可能的设计方面，参见对测量装置10所做的前述说明。本发明的用于借助测量装置10来测量在烟草加工工业的制棒机11中制得的且被输送的棒条12和/或棒条区段的方法，该测量装置包括测量头13，该测量头具有至少两个不同测量功能的测量模块14与控制和处理机构15，该方法包括把由这些测量模块14产生的测量数据19传递至控制和处理机构15，其特征在于：通过控制接口在时间上控制测量模块14，控制接口用于对这些测量模块14进行控制和/或给定参数；用时间标识来标示由这些测量模块14产生的相应的测量数据19，作为在时间上被标示出的测量数据19；通过至少一个第一数据接口把在时间上被标示出的测量数据19从控制和处理机构15传递至在空间上分开地布置的评价机构18；基于时间标识对测量功能各不相同的测量模块14的通过第一数据接口传递至评价机构18的在时间上被标示出的测量数据19进行指配；分析在时间上被指配的测量数据22。对于该方法的其它设计，参见对本发明的测量装置10所做的前述说明，这些说明同样也详细地介绍了本发明的方法。在图3中示意性地示出了用于实施本发明的方法的示范性的分析程序26的结构。该分析程序26优选借助可编程的控制器来执行。分析程序26包括至少一个应用程序38，其中，该应用程序具有至少两个程序等级。第一程序等级优选被构造用于在实时条件下处理和分析数据。而第二等级优选被构造用于处理如下数据，即在处理这种数据时，在处理速度或可能的实时要求方面未提出特殊要求。分析程序26至少包括第一子程序28以及第二子程序29，其中，第一子程序28指配于第一等级，第二子程序29指配于第二等级。第一子程序28通过第一数据输入接口30获取待分析的数据。优选通过第一数据输入接口30来提供存储在存储区域25中的在时间上被指配的测量数据22。第二子程序29通过第二数据输入接口31来获取并发送控制与给定参数数据17。子程序28、29通过在它们的两个等级之间的通信机构32相互作用。子程序28优选包括用于对制棒机11、制棒机11的组件或其它与机器相关的机构进行控制的控制接口33。通过这种方式，可以实现实时地分析测量数据16和-只要需要-直接干预生产。例如，通过控制接口33来控制对有缺陷的棒条12或棒条区段的抛出，只要借助一个或多个分析程序26确定出棒条11或棒条区段之一有缺陷或者与其所希望的特性有偏差。子程序29还包括用于全部与实时不相关的数据和信息的输入/输出接口34，例如用来输入或输出控制与给定参数数据和/或用于其显示。