專利名稱：測量特別是煙草加工業(yè)的棒狀物的直徑的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量至少一特別是煙草加工業(yè)的棒狀物的直徑的裝置，其至少具有一優(yōu)選為光學的測試設備，該測試設備包括一照射該棒狀物的照射裝置和一檢測裝置，該檢測裝置優(yōu)選在短時間內(nèi)檢測由棒狀物形成的陰影的大小并產(chǎn)生表明(angebenden)該棒狀物的直徑的信號，其中該棒狀物可在該照射裝置和該檢測裝置之間的光束中定位或由該光束掠過。本發(fā)明還涉及一種測量至少一特別是煙草加工業(yè)的棒狀物的直徑的方法，其包括以下步驟優(yōu)選通過光束照射該棒狀物，檢測由棒狀物形成的陰影的大小，并且產(chǎn)生表明該棒狀物的直徑的信號。
背景技術(shù)：
“煙草加工業(yè)的棒狀物”的描述可認為是帶有或不帶有過濾嘴的香煙、過濾嘴、小雪茄和雪茄以及其它的煙棒，并且與在制造步驟中的棒狀物無關(guān)。另外，其“棒狀物”的描述還包括無端條(Endlosstrang)，該無端條在確定的制造步驟中作為整個或已切斷的條段，例如用于制造上述香煙制品。
特別是在制造香煙和過濾嘴時，其直徑是在制造時用以檢測的重要質(zhì)量特征。對此，通常在縱向即在棒狀物的縱軸方向連續(xù)或不連續(xù)地輸送棒狀物經(jīng)過一測試設備。
準確測量其直徑的困難在于，棒狀物常常是“不圓的”，即在垂直于縱軸的橫斷面與圓形多少有些偏差。
EP0909537A1公開了一種測試設備，其照射裝置產(chǎn)生平行的寬光束，它在一反射鏡上呈90度反射到一檢測裝置上。其棒狀物與反射鏡平行延伸且與光束垂直，并這樣定位，即使得光束的一部分直接從照射裝置投射到棒狀物上，而光束的另一部分經(jīng)反射鏡反射后投射到棒狀物上，這樣照射到檢測裝置上的光束具有兩并列的陰影區(qū)域，它們體現(xiàn)了在兩彼此垂直的橫斷面軸上的直徑。雖然，該公知的測試設備也適合于測量棒狀物，并且根據(jù)其過程不需要或完全不希望繞縱軸轉(zhuǎn)動而由此特別適合于測量無端條，但是其不能準確測量在不同情況下的兩橫斷面軸上的直徑。
另外，DE19523273A1描述了測量煙草加工業(yè)的棒狀物特別是香煙的直徑的方法和裝置，其中棒狀物在輸送時轉(zhuǎn)動通過靜止的測試設備，在轉(zhuǎn)動期間光束間斷，該光束相應檢測至少通過棒狀物產(chǎn)生的陰影的大小并轉(zhuǎn)換成電測量信號，且由多個這樣的測量信號形成該棒狀物的直徑信號。雖然，通過這種公知的裝置提高了其測量精度，但是，該公知的裝置特別不適合于測量其中不產(chǎn)生繞縱軸的轉(zhuǎn)動的無端條的直徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的裝置和方法，通過高精度的測量，以測量棒狀物的直徑，而不必使其棒狀物繞其縱軸轉(zhuǎn)動，因此特別適合于測量無端條的直徑。
本發(fā)明上述類型的裝置方面的目的是這樣實現(xiàn)的，設置用于選擇地改變光束相對于棒狀物的定向的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述目的是這樣實現(xiàn)的，在上述類型的方法中包括另一步驟，即改變光束相對于棒狀物的定向。
根據(jù)本發(fā)明改變光束相對于棒狀物的定向，對棒狀物的直徑進行多次測量，其中每一次測量從不同的角度進行。在改變光束的定向時，對棒狀物進行照射并通常在短時間內(nèi)很快地檢測該光束產(chǎn)生的陰影，由此，產(chǎn)生多個測量信號。在改變光束的定向范圍內(nèi)所選擇的各測量數(shù)越多，就可以得到更準確的棒狀物橫斷面形狀。
與本發(fā)明相關(guān)的優(yōu)點在于，一方面特別是對于不圓的棒狀物可以很準確地檢測該棒狀物的直徑，另一方面，根據(jù)本發(fā)明對該棒狀物的測量，在其過程不需要或完全不希望繞縱軸轉(zhuǎn)動時，特別適合于測量無端條。
后者的結(jié)果是，在測量時，可以保持其棒狀物不運動。另外，還可以想到的變化和對于其運行過程有益的是，通過測試設備使得棒狀物在縱向連續(xù)或不連續(xù)地運動，在制造步驟中制造該棒狀物時，可以存在無端條，它可以作為整個的或已被切斷的條段通過測試設備在縱向運動。
由此，本發(fā)明可以在棒狀物的一個同樣的位置無限次測量其直徑，以測量棒狀物的橫斷面形狀和“不圓度”以及最小和最大直徑。后者特別重要的是，確定其直徑是否處于允許的范圍之內(nèi)。另外，為了以這樣的方式檢測不斷通過的過濾嘴和香煙條，本發(fā)明還特別有利于測量其橫斷面為橢圓的香煙和過濾嘴。
如果要同時測量至少兩棒狀物的直徑，要彼此同步改變棒狀物的光束的定向。
此外，可以借助在檢測裝置后面設置的平均值計算器，從多次由檢測裝置產(chǎn)生的多個信號計算出其平均值，其中的各信號表明在該光束的其它定向處的棒狀物的直徑。由此，可由多個測量信號得到棒狀物的平均直徑。在改變光束定向的范圍內(nèi)所選擇的各測量數(shù)越多，就可以得到更準確的平均直徑值。
適合的是，為了改變光束的定向，至少測試設備的一部分的位置相對于該棒狀物改變。在這種情況下，照射裝置和測試設備相對于棒狀物的相對位置被改變，其光束當然必須這樣被定向，即其棒狀物穩(wěn)定地處于光束內(nèi)。另外，還可想到的是，只有該測試設備的部件在其位置和/或定向上相對于該棒狀物改變，以促使改變光束相對于該棒狀物的定向，對此，例如可以適合于設置活動的棱鏡和/或反射鏡。
如果要同時測量至少兩棒狀物的直徑，適合的是，該光束彼此同步運動。
通常要使光束運動且特別是至少測試設備的一部分繞位于棒狀物中的點運動。例如，可以想到，光束沿一假想的面運動，該假想的面為雙錐形，其頂點匯聚在棒狀物中的一點上。
在上述實施方式的進一步方案中，光束及至少測試設備的一部分在沿相對于棒狀物的縱軸呈一角度延伸的面內(nèi)運動。
如果要同時測量兩棒狀物的直徑，可以使得光束彼此反向的運動。適合的是，所使用的兩測試設備在彼此基本呈反向定向的兩個端位置之間擺動。如果兩測試設備分別具有一較長部分和一較短部分，其可借助較長部分離開另一測試設備擺動。這樣，一方面節(jié)省了安裝空間，另一方面避免了在運動時測試設備之間碰撞的危險。
適合的是，測試設備相對于棒狀物這樣定向，即使得光束基本垂直于棒狀物的縱軸。在這種情況下，優(yōu)選用以擺動光束及特別是至少測試設備的一部分的轉(zhuǎn)軸基本平行于棒狀物的縱軸。由此，在橫斷面中的擺動垂直于棒狀物的縱軸。通過改變擺動角度，可以在不同橫斷面軸上進行測量。其理想的擺動范圍至少包括180度。這樣可以測量所有橫斷面軸并由此計算出平均直徑值。根據(jù)本發(fā)明由于該橫斷面輪廓在較長的條部分上基本接近不變，特別是在約呈180度擺動時，可以得到具有高精度的棒狀物的平均直徑和“不圓度”以及橫斷面輪廓。
下面將進一步描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1示出了在雙軌無端條制造裝置中用于測量兩基本呈圓柱形的條直徑的雙重測試設備(doppelte Messanordnung)的斷面示意圖；圖2示出了典型測量信號的空間曲線；圖3示出了在優(yōu)選實施例中根據(jù)圖1的測試設備的三維視圖。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了用于雙軌無端條制造裝置的雙重測試設備的斷面圖。該雙重測試設備包括兩測試設備I和II，下面詳細描述其中的測試設備I。
各測試設備具有一殼體2，在該殼體2的內(nèi)部設置一光柵。該光柵包括一光源4，該光源例如由一激光二極管或發(fā)光二極管構(gòu)成并發(fā)出在可見光區(qū)域或紅外區(qū)域的高聚集光束6。由該光束6在一準直鏡(Kolimatorlinse)8中形成一遠心光簾或光束(平行光)10，其在要測量的棒狀物12上掃過。
該棒狀物12可以在測量時保持不運動或連續(xù)或不連續(xù)地沿縱向經(jīng)過該測試設備I運動。無論何種情況，在所示實施例中該棒狀物12這樣定向，即使得該光束10與棒狀物12的縱軸14垂直并由此沿該棒狀物12的橫斷面分布。
其“棒狀物”的描述為煙草加工業(yè)中的帶有或不帶有過濾嘴的香煙、過濾嘴、小雪茄和雪茄以及其它的煙棒，并且更確切地說與在制造步驟中的棒狀物無關(guān)。另外，“棒狀物”的描述也可為一無端條，該無端條在確定的制造步驟中作為整個或已切斷的條段在縱軸方向經(jīng)圖1的測試設備運動。在圖1中，該棒狀物12的輸送方向為垂直于圖面的縱軸14的方向。為了經(jīng)過光柵輸送該棒狀物12，在殼體2中設置一相應的穿口16。
該棒狀物12遮擋住遠心光束10的一部分，使得形成一相應的陰影18，該陰影18由照射到光敏傳感器20上的遠心光束10的其余側(cè)向部分10a和10b圍住。該光敏傳感器20例如包括CCD行(CCD-Zeilenarray)并經(jīng)一電線22連接到電子評估裝置(Auswerteelektronik)24上，它根據(jù)從光敏傳感器20中獲得的明暗信息計算出在光簾方向?qū)陉幱?8的棒狀物12的直徑。
在所示實施例中，該光柵的殼體2繞著與該棒狀物12的縱軸14基本重合的轉(zhuǎn)軸可擺動地支承。如圖1中的雙向箭頭A，其在所示實施例中表示擺動范圍約為+/-90度。
如果經(jīng)測量后該殼體2繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定的角度并進行下一次測量，以獲得該棒狀物12在其它直徑軸中的直徑。如果該過程根據(jù)圖1的雙向箭頭A在約為+/-90度區(qū)域(整個約為180度區(qū)域)內(nèi)控制角度，可以獲得棒狀物12的完整的橫斷面的圖形。為了盡可能消除運動模糊情況，要縮短測量時間。對此，其解決方案是，設置具有由光源4產(chǎn)生脈沖光的測試設備和相應的同步傳感器20。另一可能地是，對要測量的棒狀物12照射穩(wěn)定的光束10并釋放傳感器20縮短曝光時間。
根據(jù)光柵的殼體2改變的角度數(shù)，在電子評估裝置24中計算直徑值的相應數(shù)值。接著在該電子評估裝置24中得出直徑值，以使由電子評估裝置24形成的輸出信號26獲得平均直徑以及必要時獲得具有高精度的該棒狀物12的橫斷面輪廓和“不圓度”。
如上所述，圖1所示的是雙軌無端條制造裝置的雙重測試設備，在所示實施例中，以對稱軸S相應鏡向設置的第二測試設備II與測試設備I的結(jié)構(gòu)相同。因此，關(guān)于該測試設備II的結(jié)構(gòu)參見上述測試設備I的描述。
圖2示出了圖1的光敏傳感器20的典型測量信號。Y軸表示照射光的強度，而X軸表示該光敏傳感器20(圖1)的行位置(0..n)。在由該棒狀物12形成的陰影18(圖1)的區(qū)域其強度明顯下降。為了消除邊緣區(qū)域的模糊情況，通過在該電子評估裝置24中調(diào)節(jié)開關(guān)閾S限定一有效陰影區(qū)域B，由它在電子評估裝置24中(圖1)計算所選擇的直徑軸上的直徑。
圖3示出了圖1的雙重測試設備的一優(yōu)選實施例的三維視圖。如圖3所示，借助附圖標記可以看到在第一測試設備I上的兩測試設備I和II的殼體2，它包括在其中設置光源4(圖1)的一第一部分2a和在其中設置光敏傳感器20(圖1)的一第二部分2b。另外，從圖3中可以看到穿口16，其在殼體2的第二部分2b中形成并且這里示出的為無端條的棒狀物12在其中穿過。在所示實施例中，在輸送該棒狀物12時不產(chǎn)生繞縱軸的旋轉(zhuǎn)。
一皮帶輪28抗扭地定位在各殼體2上。在兩殼體2的皮帶輪28上環(huán)繞一共同循環(huán)皮帶30。此外，該皮帶30在一張緊輪32上導向并在一由電驅(qū)動裝置36傳動的驅(qū)動輪34上環(huán)繞。例如可由電控伺服電機構(gòu)成的該電驅(qū)動裝置36在該情形下產(chǎn)生一與時間成線性關(guān)系的約180度的擺動。可以控制該擺動與穿過的棒狀物12和/或在圖中未示出的制造裝置的機械節(jié)奏同步或不同步。該機械節(jié)奏以及電驅(qū)動裝置36的節(jié)奏可以用于與擺動和/或產(chǎn)品速度同步進行的單獨測量。
從圖3中還可以看出，兩測試設備I和II在圖示的一端位置呈180度錯開，即在相反的方向設置。這樣設置的優(yōu)點在于，兩測試設備I和II以較小的距離彼此定位且可以在相同的方向向外180度即彼此可遠離地擺動，而不會相互碰撞。由此，圖3所示實施例的測量結(jié)構(gòu)特別緊湊且特別在安裝空間狹小的情況下可以安裝該雙重測試設備。另外，在圖3所示的實施例中的兩測試設備I和II可在條方向彼此錯開。圖3所示的實施例的特別的優(yōu)點在于，由于兩測試設備I和II的擺動同時通過電驅(qū)動裝置36實現(xiàn)，在生產(chǎn)雙軌無端條時，可以平行測量兩棒狀物12。
圖1和3所示的雙重測試設備優(yōu)選用于雙路香煙機械(Zwei-Strang-Zigarettenmaschine)中。
權(quán)利要求
1.用于測量至少一特別是煙草加工業(yè)的棒狀物(12)的直徑的裝置，其至少具有一優(yōu)選為光學的測試設備，該測試設備包括一用于照射該棒狀物(12)的照射裝置(4)和一檢測裝置(20)，該檢測裝置(20)用于優(yōu)選在短時間內(nèi)檢測由該棒狀物(12)形成的陰影(18)的大小并產(chǎn)生表明該棒狀物(12)的直徑的信號，其中該棒狀物(12)在該照射裝置(4)和該檢測裝置(20)之間的光束(10)中定位或由該光束(10)掠過，其特征在于設有一用于有選擇地改變該光束(10)相對于該棒狀物(12)的定向的裝置(28、30、34、36)。
2.如權(quán)利要求1的裝置，用于同時測量至少兩棒狀物的直徑，具有至少優(yōu)選基本并列設置的兩測試設備(I，II)，其中的各測試設備用于測量一棒狀物(12)的直徑，其特征在于用于有選擇地改變光束(10)的定向的測試設備(I，II)的裝置彼此同步工作。
3.如權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于借助連接該檢測裝置(20)的一平均值計算器(24)，由該檢測裝置(20)產(chǎn)生的多個信號計算出一平均值(26)，其中的各信號表明了在光束(10)的其它定向處的棒狀物(12)的直徑。
4.如至少上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于用于有選擇地改變該光束(10)的定向的裝置具有一用以改變至少該測試設備(4，20)的一部分相對于該棒狀物(12)的位置的裝置。
5.如至少上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于用于有選擇地改變該光束(10)的定向的裝置是一使該光束(10)繞著位于該棒狀物(12)上的點(14)運動的裝置。
6.如權(quán)利要求2或5的裝置，其特征在于使該光束(10)運動的測試設備(I，II)的裝置與該光束(10)彼此同步運動。
7.如權(quán)利要求5或6的裝置，其特征在于使該光束(10)運動的裝置具有一使至少該測試設備(4，20)的一部分繞著位于該棒狀物(12)上的點(14)運動的裝置。
8.如至少權(quán)利要求5-7之一的裝置，其特征在于用于有選擇地改變該光束(10)的定向的裝置是一使該光束(10)沿著與該棒狀物(12)的縱軸(14)呈一角度延伸的面擺動的裝置。
9.如權(quán)利要求7或8的裝置，其特征在于使該光束(10)擺動的裝置具有一使至少該測試設備(4，20)的一部分沿著與該棒狀物(12)的縱軸(14)呈一角度延伸的面擺動的裝置。
10.如權(quán)利要求8或9的裝置，其特征在于使該光束(10)擺動的裝置形成約180度的擺動。
11.如至少上述權(quán)利要求5-10之一的裝置，用于同時測量兩棒狀物的直徑，具有優(yōu)選基本并列設置的兩測試設備(I，II)，其中的各測試設備用于測量一棒狀物(12)的直徑，其特征在于使該光束(10)運動的裝置產(chǎn)生該光束(10)彼此反向的運動。
12.如權(quán)利要求9或11的裝置，其特征在于兩測試設備(I，II)在基本彼此呈反向定向的兩個端位置之間擺動。
13.如權(quán)利要求12的裝置，其特征在于兩測試設備(I，II)分別具有一較長部分(2a)和一較短部分并借助其較長部分(2a)遠離另一測試設備擺動。
14.如至少上述權(quán)利要求之一的裝置，其特征在于該測試設備(4，20)相對于該棒狀物(12)這樣定向，即使得該光束(10)基本垂直于該棒狀物(12)的縱軸(14)。
15.如至少權(quán)利要求8-13之一的裝置，其特征在于使該光束(10)擺動的裝置的轉(zhuǎn)軸基本平行于該棒狀物(12)的縱軸(14)或與其重合。
16.用于測量至少一特別是煙草加工業(yè)的棒狀物(12)的直徑的方法，包括以下步驟優(yōu)選通過光束(10)照射該棒狀物(12)；優(yōu)選在短時間內(nèi)檢測由棒狀物(12)形成的陰影(18)的大??；產(chǎn)生表明該棒狀物(12)的直徑的信號；其特征在于包括另一步驟，即改變該光束(10)相對于該棒狀物(12)的定向。
17.如權(quán)利要求16的方法，其用于同時測量至少兩棒狀物(12)的直徑，其中分別用光束(10)照射該棒狀物(12)，其特征在于彼此同步改變該光束(10)的定向。
18.如權(quán)利要求16或17的方法，其特征在于還具有補充的步驟，即由多個信號產(chǎn)生一平均值(26)，其中的各信號表明在光束(10)的其它定向處的棒狀物(12)的直徑。
19.如至少權(quán)利要求16-18之一的方法，其中使用一測試設備，該測試設備包括一用于照射該棒狀物(12)的照射裝置(4)以及一檢測裝置(20)，該檢測裝置(20)用于優(yōu)選在短時間內(nèi)檢測由該棒狀物(12)形成的陰影(18)的大小并產(chǎn)生表明該棒狀物(12)的直徑的信號，其中該棒狀物(12)在該照射裝置(4)和檢測裝置(20)之間的光束(10)中定位或由該光束(10)掠過，其特征在于至少該測試設備(4，20)的一部分的位置相對于該棒狀物(12)改變。
20.如至少權(quán)利要求16-19之一的方法，其特征在于該光束(10)繞位于該棒狀物(12)上的點(14)運動。
21.如權(quán)利要求17或20的方法，其特征在于該光束(10)彼此同步運動。
22.如權(quán)利要求20或21的方法，其特征在于至少該測試設備(4，20)的一部分繞位于該棒狀物(12)上的點(14)運動。
23.如至少權(quán)利要求20-22之一的方法，其特征在于該光束(10)沿著與該棒狀物(12)的縱軸(14)呈一角度延伸的面擺動。
24.如權(quán)利要求22或23的方法，其特征在于至少該測試設備(4，20)的一部分沿與該棒狀物(12)的縱軸(14)呈一角度延伸的面擺動。
25.如權(quán)利要求23或24的方法，其特征在于產(chǎn)生約180度的擺動。
26.如至少權(quán)利要求21-25之一的方法，用于同時測量兩棒狀物(12)的直徑，其中分別用光束(10)照射兩棒狀物(12)，其特征在于該光束(10)彼此反向運動。
27.如權(quán)利要求24或26的方法，使用優(yōu)選基本并列設置的兩測試設備(I，II)，其中的各測試設備用于測量一棒狀物(12)的直徑，其特征在于兩測試設備(I，II)在基本彼此呈反向定向的兩個端位置之間擺動。
28.如權(quán)利要求27的方法，其特征在于使用兩測試設備(I，II)，它們分別具有一較長部分(2a)和一較短部分，并通過其較長部分(2a)遠離另一測試設備擺動。
29.如至少權(quán)利要求16-28之一的方法，其特征在于該光束(10)基本垂直于該棒狀物(12)的縱軸(14)。
30.如至少權(quán)利要求23-29之一的裝置，其特征在于該光束(10)繞其擺動的轉(zhuǎn)軸基本平行于該棒狀物(12)的縱軸(14)或與其重合。
全文摘要
一種測量至少一特別是煙草加工業(yè)的棒狀物(12)的直徑的裝置和方法，其中，優(yōu)選通過光束(10)照射該棒狀物(12)，它優(yōu)選在短時間內(nèi)檢測由該棒狀物(12)形成的陰影(18)的大小，并產(chǎn)生表明該棒狀物(12)的直徑的信號。本發(fā)明的特點在于，改變該光束(10)和至少測試設備(4，20)的一部分相對于該棒狀物(12)的定向。
文檔編號G01B11/10GK1519538SQ200410003618
公開日2004年8月11日 申請日期2004年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月5日
發(fā)明者S·哈普克, D·扎赫爾, D·施羅德, P·施特勞貝, S 哈普克, 乩捅, 斬 , 薜 申請人:豪尼機械制造股份公司