专利名称：用于烟草加工工业的材料卷条的光学检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于烟草加工工业的材料卷条，尤其是香烟卷条，的光学检测装置。
背景技术：
前述类型的光学检测工具用于检测材料卷条上的缺陷和不规则。烟草加工工业中移动的材料卷条的包封上的缺陷有，例如在香烟卷条或者过滤嘴卷条的卷纸包封上的如孔洞、斑点、缺少或者位置错误的印刷、反光的粘贴部位等，这些缺陷会引起照射到包封上的光线的反射的改变。香烟卷条的包封上的孔洞会引起例如深色的斑点并降低反射率。印刷根据它的色调会改变包封的反射率。胶水粘合缝外的胶水斑点会提高香烟卷条的包封上的光线反射。这样根据由移动的卷条上反射回来的光线强度可以推断出卷条的状态。
申请人的公开文献EP 1 518 469 A1公开了一种前述类型的装置。这种装置有一个环形布置的、平行于卷条方向照射的光源，这个光源的光线通过第一锥形镜面形状的光学元件转向为近乎垂直于材料卷条的方向，其中从材料卷条反射的光线被第二锥形镜面形状的第二光学元件，以与第一镜面相反的倾斜转向到平行于材料卷条的方向并被一个探测器的环形布置接收。
发明内容
本发明的任务是改进前述类型的装置。
这个任务根据本发明通过权利要求1所述的装置解决。
本发明包含这样的认识，即使检测的香烟卷条表面上不存在前述类型的缺陷，现有技术公开的装置在某些情况下也会指示存在缺陷。因为公开的装置是根据移动的卷条上反射回来的光线的强度作出判断。然而本发明认识到，这种强度的改变也可能是由材料卷条的直径波动和/或材料卷条的位置改变而引起的。因为前面所述的改变会引起反射光量的变化，而不一定是在材料卷条表面上存在前述类型的缺陷。例如材料卷条直径的缩小会引起在探测器上成像的材料卷条圆周表面的缩小。这种影响只能这样部分地进行补偿，即通过减小材料卷条的圆周并由此缩小圆周表面来提高光线强度。总共较少光线到达探测器，由此促成了这种装置，即这里在材料卷条的表面上存在一个减少反射的区域。
为了解决这种问题，例如可以扩大测量装置的尺寸公差范围，直到这种材料卷条的直径波动对测量结果不再有影响。但是这也会相应降低测量精度。因此这种方案是不利的。
发明这样有利地解决描述的问题，即它提供在要检测的材料卷条的表面区域内会聚的光束。通过这种方法，即使在卷条直径变化和相应的卷条周长改变时总是将相同的光量导引到卷条表面的要在探测器上成像的区域上。如果例如卷条周长减小，那么被照射的表面和在探测器上成像的表面相应地减小，从而使在卷条表面反射特性不变化时有相同的光量到达探测器。如果卷条直径变大，那么被照射的表面和在探测器上成像的表面相应地变大，从而使到达探测器的光量保持不变。
因此根据发明，可以对烟草加工工业的材料卷条的表面进行检测，而不会使这种类型的检测受直径波动或者射束锥中的材料卷条的位置改变的影响。
如果在论述中使用相关概念“光线”或者“光束”，那么这实际上表示存在一束光线，也称作光束。
本发明的优选实施方式在从属权利要求中给出。
第一光学元件优选具有一个用于改变光束方向的、弯曲的反射端表面，其中弯曲表面的曲率半径优选这样确定，即它可以在表面的空间位置改变时基本相应地改变为由变向的光束在材料卷条的表面上照射的面积的大小以及在探测器上成像的材料卷条的表面大小。因为这里所有的光路和影响光线的要素都是成像的光路或者说要素，这就是说是光路或者说几何光学元件或者射束光学元件的要素，它的成像规律对专业人员是已知的。因此专业人员可以借助这种指导，以前面要求的方式根据几何光学元件的成像规律设计曲率半径。其中弯曲面的曲率中心可以位于材料卷条的中心的外部。
在本发明的一个优选实施方式中，前面所述的弯曲表面是一个至少部分封闭的、环形围绕着材料卷条布置的、用于改变光源发出的光束的方向的表面，所述表面优选以材料卷条的中心为中心。以这种方式可以对材料卷条的整个圆周进行照射和检查。
现在参考附图描述本发明的一个实施方式。附图示出图1一个香烟卷条机的透视图；图2本发明所述的、用于光学检测烟草加工工业的材料卷条的装置的一个实施方式的部分截面示意图。
具体实施例方式
图1示出申请人的一个原型的香烟卷条机50的透视图。香烟卷条机50以如下方式工作烟草由闸门1被一份一份地填入预分配装置2。预分配装置2的取料滚筒3受控地以烟草填充储存容器4，斜输送器5从储存容器4中取出香烟并受控地运送到阻塞井筒6。一个销子滚筒7从阻塞井筒6中取出同样形状的烟草流，该烟草流由偏转滚筒8从销子滚筒7的销子偏转出并在以恒定速度回转的分散带(Streutuch)9上被甩出。在分散带9上形成的烟草纤维被甩入一个筛分装置11，该筛分装置11主要由一个空气帘组成，该空气帘可被大的或者说重的烟草部分通过，而其它烟草部分则被空气转向到由销子滚筒12和一个壁13组成的一个喇叭口14内。烟草从销子滚筒12被甩入朝向卷条输送装置17的烟草通道16内，在其中烟草借助吸入低压室18内的空气保持并形成烟草条。
平整器(Egalisator)19去除烟草条上的多余的烟草，烟草条然后被放置在同步输送的香烟纸带21上。香烟纸带21由绞筒22抽出，通过印刷装置23导引并放置在被驱动的规格带24上。规格带24通过规格26传送烟草条和香烟纸带21，在规格26内香烟纸带21环绕烟草条被折叠，并还留有一个边，这个边由一个没有示出的涂胶装置以已知的方法进行涂胶。在这上面粘合缝闭合并由接缝板(Tandemnahtpltte)27干燥。
这样形成的香烟卷条28穿过一个控制平整器19的卷条厚度测量装置29和根据本发明的、用于光学检测香烟卷条28的装置30的一个实施方式30，接着香烟卷条28被刀具装置31切为两倍长度的香烟32。两倍长度的香烟32被一个具有受控臂33的传送装置34传送到一个过滤嘴接装机37的传送滚筒36上，在过滤嘴接装机的剪切滚筒38上两倍长度的香烟被圆形切割器切分为单支香烟。
输送带39、41将多余的烟草输送到设于储存容器4下面的容器42内，送回的烟草从容器42再次被斜输送机5取出。
图2示出用于光学检测烟草条28的装置30的一个部分截面示意图。图2示只用于示意表示。因此图2中的绝对和相对尺寸不对应于实际尺寸。所有在图2中示出的光路和影响光线的要素都是成像的光路或者说要素，这就是说光路或者说几何光学元件或者辐射光学元件的要素，它们的成像规律对于本领域人员是已知的。
图2示出水平取向的香烟卷条28。香烟卷条28具有一个卷条中心44，该卷条中心44的走向和卷条28在其中移动的小玻璃管46的中心44相同。小玻璃管46没有光学作用，只用作卷条28的导向。
装置30有很多环形的、环绕着卷条28布置的光源48。光源48各自发出发散的光束50，该光束50的中心52基本平行于卷条中心44延伸。由于绘图原因只有两个光源48被示出。
此外装置30具有一个用作第一光学元件的、环形围绕卷条28布置的、反射的、弯曲的、位于光束50的走向52上的表面54。表面54的环形的结构在图2中通过垂直于卷条中心44延伸的虚线勾画出，虚线的走向由于会聚的光束55的绘图原因被部分中断。
表面54被这样弯曲、定位和相对光源48定向，即它将发散的光束50由中心光束基本平行于卷条28走向的方向52转向为中心光束相对卷条有倾斜角度走向的方向56并聚焦在卷条中心44上。表面54的曲率半径或者说是这样的，即在通过表面54变向后改变方向的光束55直到会聚到达卷条中心44。
此外装置30还包括一个由第二光学元件构成的、用于改变由被照射表面60反射回来的光束62的方向的光学多棱镜64。光学多棱镜64是基本圆柱形的形状并且沿着它和卷条中心44相同的主轴线具有一个中心缺口66，该缺口66用于容纳小玻璃管46。这样多棱镜64就以它的内表面68环形地围绕着小玻璃管46。这里棱镜64的环形结构也通过垂直于卷条中心44走向的虚线勾画出，虚线的走向由于反射光束62的绘图原因被部分中断。
棱镜64具有一个在图2中右部示出的截锥形端部65。这个截锥形端部65在多棱镜64上形成一个锥形的、圆形环绕卷条中心44布置的并同心的反射内表面70，该内表面70用于将反射光束62的方向由中心光束倾斜于卷条28的表面58的走向的方向72改变为中心光束基本平行于卷条中心44的走向的方向74。
多棱镜64具有在图2中小玻璃管46上面示出的一边上一个倾斜的面的内表面76和一个同其以卷条中心44为对称中心的镜面对称布置的、反射的、倾斜面的内表面76a。
内表面76这样定向，即它将在图2中位于卷条中心44上面的中心光束74的光束部分再次以基本垂直于卷条中心44走向的方向78反射到成像光学元件80，该成像光学元件80接着形成会聚到探测器81上的光束82。以相应的方式，内表面76a将在图2中位于卷条中心44下面的中心光束74的光束部分以中间的光束方向84导引到第二成像光学元件86，该成像光学元件86产生会聚到探测器88上的光束90。两个成像光学元件80和86各自具有未示出的聚焦透镜和用于聚焦包含中心光束78或者84的光束的遮光件。
装置30的功能如下由于从曲面54反射的、沿着光学轴线56走向的光束55的会聚，在香烟卷条28的表面58上一个在图2中示意表示的香烟卷条28的圆周表面60被光束55照射。通过光束55在穿过小玻璃管46后还存在的会聚，如果卷条28的直径96变小，那么被照射表面60的宽度90变小。以这种方式，在探测器81上成像表面的缩小通过照射强度的提高得到很大程度的补偿。
以相应的方式和方法，如果卷条直径96变大，被照射表面60的宽度94通过光束55的会聚扩大。
类似的是例如在图2中卷条中心44相对小玻璃管46向下移动。然后在图2中卷条28的表面58位于卷条中心44下面的区域中的宽度14变大。同样由于光束55的会聚，在图2中卷条28的表面58的位于卷条中心44上面的区域的宽度94变小。
权利要求
1.一种用于烟草加工工业的材料卷条(28)，尤其是香烟卷条(28)，的光学检测装置，其具有用于将基本平行于材料卷条(28)的光束(50)变向为指向材料卷条(28)的方向的第一光学元件(54)，和用于探测由材料卷条(28)反射的光束(55)的探测器(81，88)，其特征在于，所述的第一光学元件(54)这样构造，即由该光学元件(54)变向的光束(55)在材料卷条(28)的表面(58)的区域内有会聚作用。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的会聚是这样的，即被变向的光束(55)的光量，也就是材料卷条(28)的表面(58)上被照射的、被探测器(81，88)成像的面(60)所受的光量，在表面(58)的空间位置发生改变时也基本保持不变。
3.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述的第一光学元件(54)具有用于改变光束(50)的方向的弯曲的反射面(54)。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，确定所述的弯曲面(54)的曲率半径，使被变向的光束(55)的光量，也就是材料卷条(28)的表面(58)上被照射的、被探测器(81，88)成像的表面(60)所受的光量，即使在表面(58)的空间位置发生改变时也基本保持不变。
5.按照权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述的弯曲表面(54)的曲率中心位于材料卷条(28)的中心(44)之外。
6.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述的第一光学元件(54)具有至少部分封闭的、环形围绕材料卷条(28)布置的、优选以材料卷条(28)中心为中心的、用于改变光束(50)方向的反射面(54)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少具有一个光源(48)，用于各自提供发散的光束(50)。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于，光源(48)环形围绕材料卷条(28)，优选以材料卷条(28)的中心(44)为中心布置。
9.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，具有用于将由材料卷条(28)反射的光束(62)变向到探测器(81，88)上的第二光学元件(64)。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述的第二光学元件(64)包括棱形的反射体(64)，尤其是多棱镜(64)。
11.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在光束(50，55)的反射和探测装置之间设置有成像光学元件(80，86)，该成像光学元件(80，86)优选包括聚焦透镜和/或遮光件。
全文摘要
本发明涉及一种用于烟草加工工业的材料卷条(28)，尤其是香烟卷条(28)，的光学检测装置，其具有一个用于将基本平行于材料卷条(28)的光束(50)改变为指向材料卷条(28)的方向的第一光学元件(54)和一个用于探测由材料卷条(28)反射的光束(55)的探测器(81，88)。本发明的特征在于，第一光学元件(54)这样形成，即由光学元件(54)改变方向的光束(55)在材料卷条(28)的表面(58)范围内具有会聚作用。
文档编号G01N21/88GK1961764SQ200610143699
公开日2007年5月16日 申请日期2006年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者S·哈普克, U·韦斯特法尔 申请人:豪尼机械制造股份公司