专利名称：测量特别是烟草加工业的棒状物的直径的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种测量至少一特别是烟草加工业的棒状物的直径的装置，其至少具有一优选为光学的测试设备，该测试设备包括一照射该棒状物的照射装置和一检测装置，该检测装置优选在短时间内检测由棒状物形成的阴影的大小并产生表明(angebenden)该棒状物的直径的信号，其中该棒状物可在该照射装置和该检测装置之间的光束中定位或由该光束掠过。本发明还涉及一种测量至少一特别是烟草加工业的棒状物的直径的方法，其包括以下步骤优选通过光束照射该棒状物，检测由棒状物形成的阴影的大小，并且产生表明该棒状物的直径的信号。
背景技术：
“烟草加工业的棒状物”的描述可认为是带有或不带有过滤嘴的香烟、过滤嘴、小雪茄和雪茄以及其它的烟棒，并且与在制造步骤中的棒状物无关。另外，其“棒状物”的描述还包括无端条(Endlosstrang)，该无端条在确定的制造步骤中作为整个或已切断的条段，例如用于制造上述香烟制品。
特别是在制造香烟和过滤嘴时，其直径是在制造时用以检测的重要质量特征。对此，通常在纵向即在棒状物的纵轴方向连续或不连续地输送棒状物经过一测试设备。
准确测量其直径的困难在于，棒状物常常是“不圆的”，即在垂直于纵轴的横断面与圆形多少有些偏差。
EP0909537A1公开了一种测试设备，其照射装置产生平行的宽光束，它在一反射镜上呈90度反射到一检测装置上。其棒状物与反射镜平行延伸且与光束垂直，并这样定位，即使得光束的一部分直接从照射装置投射到棒状物上，而光束的另一部分经反射镜反射后投射到棒状物上，这样照射到检测装置上的光束具有两并列的阴影区域，它们体现了在两彼此垂直的横断面轴上的直径。虽然，该公知的测试设备也适合于测量棒状物，并且根据其过程不需要或完全不希望绕纵轴转动而由此特别适合于测量无端条，但是其不能准确测量在不同情况下的两横断面轴上的直径。
另外，DE19523273A1描述了测量烟草加工业的棒状物特别是香烟的直径的方法和装置，其中棒状物在输送时转动通过静止的测试设备，在转动期间光束间断，该光束相应检测至少通过棒状物产生的阴影的大小并转换成电测量信号，且由多个这样的测量信号形成该棒状物的直径信号。虽然，通过这种公知的装置提高了其测量精度，但是，该公知的装置特别不适合于测量其中不产生绕纵轴的转动的无端条的直径。

发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的装置和方法，通过高精度的测量，以测量棒状物的直径，而不必使其棒状物绕其纵轴转动，因此特别适合于测量无端条的直径。
本发明上述类型的装置方面的目的是这样实现的，设置用于选择地改变光束相对于棒状物的定向的装置。
根据本发明的第二方面，上述目的是这样实现的，在上述类型的方法中包括另一步骤，即改变光束相对于棒状物的定向。
根据本发明改变光束相对于棒状物的定向，对棒状物的直径进行多次测量，其中每一次测量从不同的角度进行。在改变光束的定向时，对棒状物进行照射并通常在短时间内很快地检测该光束产生的阴影，由此，产生多个测量信号。在改变光束的定向范围内所选择的各测量数越多，就可以得到更准确的棒状物横断面形状。
与本发明相关的优点在于，一方面特别是对于不圆的棒状物可以很准确地检测该棒状物的直径，另一方面，根据本发明对该棒状物的测量，在其过程不需要或完全不希望绕纵轴转动时，特别适合于测量无端条。
后者的结果是，在测量时，可以保持其棒状物不运动。另外，还可以想到的变化和对于其运行过程有益的是，通过测试设备使得棒状物在纵向连续或不连续地运动，在制造步骤中制造该棒状物时，可以存在无端条，它可以作为整个的或已被切断的条段通过测试设备在纵向运动。
由此，本发明可以在棒状物的一个同样的位置无限次测量其直径，以测量棒状物的横断面形状和“不圆度”以及最小和最大直径。后者特别重要的是，确定其直径是否处于允许的范围之内。另外，为了以这样的方式检测不断通过的过滤嘴和香烟条，本发明还特别有利于测量其横断面为椭圆的香烟和过滤嘴。
如果要同时测量至少两棒状物的直径，要彼此同步改变棒状物的光束的定向。
此外，可以借助在检测装置后面设置的平均值计算器，从多次由检测装置产生的多个信号计算出其平均值，其中的各信号表明在该光束的其它定向处的棒状物的直径。由此，可由多个测量信号得到棒状物的平均直径。在改变光束定向的范围内所选择的各测量数越多，就可以得到更准确的平均直径值。
适合的是，为了改变光束的定向，至少测试设备的一部分的位置相对于该棒状物改变。在这种情况下，照射装置和测试设备相对于棒状物的相对位置被改变，其光束当然必须这样被定向，即其棒状物稳定地处于光束内。另外，还可想到的是，只有该测试设备的部件在其位置和/或定向上相对于该棒状物改变，以促使改变光束相对于该棒状物的定向，对此，例如可以适合于设置活动的棱镜和/或反射镜。
如果要同时测量至少两棒状物的直径，适合的是，该光束彼此同步运动。
通常要使光束运动且特别是至少测试设备的一部分绕位于棒状物中的点运动。例如，可以想到，光束沿一假想的面运动，该假想的面为双锥形，其顶点汇聚在棒状物中的一点上。
在上述实施方式的进一步方案中，光束及至少测试设备的一部分在沿相对于棒状物的纵轴呈一角度延伸的面内运动。
如果要同时测量两棒状物的直径，可以使得光束彼此反向的运动。适合的是，所使用的两测试设备在彼此基本呈反向定向的两个端位置之间摆动。如果两测试设备分别具有一较长部分和一较短部分，其可借助较长部分离开另一测试设备摆动。这样，一方面节省了安装空间，另一方面避免了在运动时测试设备之间碰撞的危险。
适合的是，测试设备相对于棒状物这样定向，即使得光束基本垂直于棒状物的纵轴。在这种情况下，优选用以摆动光束及特别是至少测试设备的一部分的转轴基本平行于棒状物的纵轴。由此，在横断面中的摆动垂直于棒状物的纵轴。通过改变摆动角度，可以在不同横断面轴上进行测量。其理想的摆动范围至少包括180度。这样可以测量所有横断面轴并由此计算出平均直径值。根据本发明由于该横断面轮廓在较长的条部分上基本接近不变，特别是在约呈180度摆动时，可以得到具有高精度的棒状物的平均直径和“不圆度”以及横断面轮廓。
下面将进一步描述本发明的优选实施例。


图1示出了在双轨无端条制造装置中用于测量两基本呈圆柱形的条直径的双重测试设备(doppelte Messanordnung)的断面示意图；图2示出了典型测量信号的空间曲线；图3示出了在优选实施例中根据图1的测试设备的三维视图。
具体实施例方式
图1示意性地示出了用于双轨无端条制造装置的双重测试设备的断面图。该双重测试设备包括两测试设备I和II，下面详细描述其中的测试设备I。
各测试设备具有一壳体2，在该壳体2的内部设置一光栅。该光栅包括一光源4，该光源例如由一激光二极管或发光二极管构成并发出在可见光区域或红外区域的高聚集光束6。由该光束6在一准直镜(Kolimatorlinse)8中形成一远心光帘或光束(平行光)10，其在要测量的棒状物12上扫过。
该棒状物12可以在测量时保持不运动或连续或不连续地沿纵向经过该测试设备I运动。无论何种情况，在所示实施例中该棒状物12这样定向，即使得该光束10与棒状物12的纵轴14垂直并由此沿该棒状物12的横断面分布。
其“棒状物”的描述为烟草加工业中的带有或不带有过滤嘴的香烟、过滤嘴、小雪茄和雪茄以及其它的烟棒，并且更确切地说与在制造步骤中的棒状物无关。另外，“棒状物”的描述也可为一无端条，该无端条在确定的制造步骤中作为整个或已切断的条段在纵轴方向经图1的测试设备运动。在图1中，该棒状物12的输送方向为垂直于图面的纵轴14的方向。为了经过光栅输送该棒状物12，在壳体2中设置一相应的穿口16。
该棒状物12遮挡住远心光束10的一部分，使得形成一相应的阴影18，该阴影18由照射到光敏传感器20上的远心光束10的其余侧向部分10a和10b围住。该光敏传感器20例如包括CCD行(CCD-Zeilenarray)并经一电线22连接到电子评估装置(Auswerteelektronik)24上，它根据从光敏传感器20中获得的明暗信息计算出在光帘方向对应于阴影18的棒状物12的直径。
在所示实施例中，该光栅的壳体2绕着与该棒状物12的纵轴14基本重合的转轴可摆动地支承。如图1中的双向箭头A，其在所示实施例中表示摆动范围约为+/-90度。
如果经测量后该壳体2继续旋转一定的角度并进行下一次测量，以获得该棒状物12在其它直径轴中的直径。如果该过程根据图1的双向箭头A在约为+/-90度区域(整个约为180度区域)内控制角度，可以获得棒状物12的完整的横断面的图形。为了尽可能消除运动模糊情况，要缩短测量时间。对此，其解决方案是，设置具有由光源4产生脉冲光的测试设备和相应的同步传感器20。另一可能地是，对要测量的棒状物12照射稳定的光束10并释放传感器20缩短曝光时间。
根据光栅的壳体2改变的角度数，在电子评估装置24中计算直径值的相应数值。接着在该电子评估装置24中得出直径值，以使由电子评估装置24形成的输出信号26获得平均直径以及必要时获得具有高精度的该棒状物12的横断面轮廓和“不圆度”。
如上所述，图1所示的是双轨无端条制造装置的双重测试设备，在所示实施例中，以对称轴S相应镜向设置的第二测试设备II与测试设备I的结构相同。因此，关于该测试设备II的结构参见上述测试设备I的描述。
图2示出了图1的光敏传感器20的典型测量信号。Y轴表示照射光的强度，而X轴表示该光敏传感器20(图1)的行位置(0..n)。在由该棒状物12形成的阴影18(图1)的区域其强度明显下降。为了消除边缘区域的模糊情况，通过在该电子评估装置24中调节开关阈S限定一有效阴影区域B，由它在电子评估装置24中(图1)计算所选择的直径轴上的直径。
图3示出了图1的双重测试设备的一优选实施例的三维视图。如图3所示，借助附图标记可以看到在第一测试设备I上的两测试设备I和II的壳体2，它包括在其中设置光源4(图1)的一第一部分2a和在其中设置光敏传感器20(图1)的一第二部分2b。另外，从图3中可以看到穿口16，其在壳体2的第二部分2b中形成并且这里示出的为无端条的棒状物12在其中穿过。在所示实施例中，在输送该棒状物12时不产生绕纵轴的旋转。
一皮带轮28抗扭地定位在各壳体2上。在两壳体2的皮带轮28上环绕一共同循环皮带30。此外，该皮带30在一张紧轮32上导向并在一由电驱动装置36传动的驱动轮34上环绕。例如可由电控伺服电机构成的该电驱动装置36在该情形下产生一与时间成线性关系的约180度的摆动。可以控制该摆动与穿过的棒状物12和/或在图中未示出的制造装置的机械节奏同步或不同步。该机械节奏以及电驱动装置36的节奏可以用于与摆动和/或产品速度同步进行的单独测量。
从图3中还可以看出，两测试设备I和II在图示的一端位置呈180度错开，即在相反的方向设置。这样设置的优点在于，两测试设备I和II以较小的距离彼此定位且可以在相同的方向向外180度即彼此可远离地摆动，而不会相互碰撞。由此，图3所示实施例的测量结构特别紧凑且特别在安装空间狭小的情况下可以安装该双重测试设备。另外，在图3所示的实施例中的两测试设备I和II可在条方向彼此错开。图3所示的实施例的特别的优点在于，由于两测试设备I和II的摆动同时通过电驱动装置36实现，在生产双轨无端条时，可以平行测量两棒状物12。
图1和3所示的双重测试设备优选用于双路香烟机械(Zwei-Strang-Zigarettenmaschine)中。
权利要求
1.用于测量至少一特别是烟草加工业的棒状物(12)的直径的装置，其至少具有一优选为光学的测试设备，该测试设备包括一用于照射该棒状物(12)的照射装置(4)和一检测装置(20)，该检测装置(20)用于优选在短时间内检测由该棒状物(12)形成的阴影(18)的大小并产生表明该棒状物(12)的直径的信号，其中该棒状物(12)在该照射装置(4)和该检测装置(20)之间的光束(10)中定位或由该光束(10)掠过，其特征在于设有一用于有选择地改变该光束(10)相对于该棒状物(12)的定向的装置(28、30、34、36)。
2.如权利要求1的装置，用于同时测量至少两棒状物的直径，具有至少优选基本并列设置的两测试设备(I，II)，其中的各测试设备用于测量一棒状物(12)的直径，其特征在于用于有选择地改变光束(10)的定向的测试设备(I，II)的装置彼此同步工作。
3.如权利要求1或2的装置，其特征在于借助连接该检测装置(20)的一平均值计算器(24)，由该检测装置(20)产生的多个信号计算出一平均值(26)，其中的各信号表明了在光束(10)的其它定向处的棒状物(12)的直径。
4.如至少上述权利要求之一的装置，其特征在于用于有选择地改变该光束(10)的定向的装置具有一用以改变至少该测试设备(4，20)的一部分相对于该棒状物(12)的位置的装置。
5.如至少上述权利要求之一的装置，其特征在于用于有选择地改变该光束(10)的定向的装置是一使该光束(10)绕着位于该棒状物(12)上的点(14)运动的装置。
6.如权利要求2或5的装置，其特征在于使该光束(10)运动的测试设备(I，II)的装置与该光束(10)彼此同步运动。
7.如权利要求5或6的装置，其特征在于使该光束(10)运动的装置具有一使至少该测试设备(4，20)的一部分绕着位于该棒状物(12)上的点(14)运动的装置。
8.如至少权利要求5-7之一的装置，其特征在于用于有选择地改变该光束(10)的定向的装置是一使该光束(10)沿着与该棒状物(12)的纵轴(14)呈一角度延伸的面摆动的装置。
9.如权利要求7或8的装置，其特征在于使该光束(10)摆动的装置具有一使至少该测试设备(4，20)的一部分沿着与该棒状物(12)的纵轴(14)呈一角度延伸的面摆动的装置。
10.如权利要求8或9的装置，其特征在于使该光束(10)摆动的装置形成约180度的摆动。
11.如至少上述权利要求5-10之一的装置，用于同时测量两棒状物的直径，具有优选基本并列设置的两测试设备(I，II)，其中的各测试设备用于测量一棒状物(12)的直径，其特征在于使该光束(10)运动的装置产生该光束(10)彼此反向的运动。
12.如权利要求9或11的装置，其特征在于两测试设备(I，II)在基本彼此呈反向定向的两个端位置之间摆动。
13.如权利要求12的装置，其特征在于两测试设备(I，II)分别具有一较长部分(2a)和一较短部分并借助其较长部分(2a)远离另一测试设备摆动。
14.如至少上述权利要求之一的装置，其特征在于该测试设备(4，20)相对于该棒状物(12)这样定向，即使得该光束(10)基本垂直于该棒状物(12)的纵轴(14)。
15.如至少权利要求8-13之一的装置，其特征在于使该光束(10)摆动的装置的转轴基本平行于该棒状物(12)的纵轴(14)或与其重合。
16.用于测量至少一特别是烟草加工业的棒状物(12)的直径的方法，包括以下步骤优选通过光束(10)照射该棒状物(12)；优选在短时间内检测由棒状物(12)形成的阴影(18)的大小；产生表明该棒状物(12)的直径的信号；其特征在于包括另一步骤，即改变该光束(10)相对于该棒状物(12)的定向。
17.如权利要求16的方法，其用于同时测量至少两棒状物(12)的直径，其中分别用光束(10)照射该棒状物(12)，其特征在于彼此同步改变该光束(10)的定向。
18.如权利要求16或17的方法，其特征在于还具有补充的步骤，即由多个信号产生一平均值(26)，其中的各信号表明在光束(10)的其它定向处的棒状物(12)的直径。
19.如至少权利要求16-18之一的方法，其中使用一测试设备，该测试设备包括一用于照射该棒状物(12)的照射装置(4)以及一检测装置(20)，该检测装置(20)用于优选在短时间内检测由该棒状物(12)形成的阴影(18)的大小并产生表明该棒状物(12)的直径的信号，其中该棒状物(12)在该照射装置(4)和检测装置(20)之间的光束(10)中定位或由该光束(10)掠过，其特征在于至少该测试设备(4，20)的一部分的位置相对于该棒状物(12)改变。
20.如至少权利要求16-19之一的方法，其特征在于该光束(10)绕位于该棒状物(12)上的点(14)运动。
21.如权利要求17或20的方法，其特征在于该光束(10)彼此同步运动。
22.如权利要求20或21的方法，其特征在于至少该测试设备(4，20)的一部分绕位于该棒状物(12)上的点(14)运动。
23.如至少权利要求20-22之一的方法，其特征在于该光束(10)沿着与该棒状物(12)的纵轴(14)呈一角度延伸的面摆动。
24.如权利要求22或23的方法，其特征在于至少该测试设备(4，20)的一部分沿与该棒状物(12)的纵轴(14)呈一角度延伸的面摆动。
25.如权利要求23或24的方法，其特征在于产生约180度的摆动。
26.如至少权利要求21-25之一的方法，用于同时测量两棒状物(12)的直径，其中分别用光束(10)照射两棒状物(12)，其特征在于该光束(10)彼此反向运动。
27.如权利要求24或26的方法，使用优选基本并列设置的两测试设备(I，II)，其中的各测试设备用于测量一棒状物(12)的直径，其特征在于两测试设备(I，II)在基本彼此呈反向定向的两个端位置之间摆动。
28.如权利要求27的方法，其特征在于使用两测试设备(I，II)，它们分别具有一较长部分(2a)和一较短部分，并通过其较长部分(2a)远离另一测试设备摆动。
29.如至少权利要求16-28之一的方法，其特征在于该光束(10)基本垂直于该棒状物(12)的纵轴(14)。
30.如至少权利要求23-29之一的装置，其特征在于该光束(10)绕其摆动的转轴基本平行于该棒状物(12)的纵轴(14)或与其重合。
全文摘要
一种测量至少一特别是烟草加工业的棒状物(12)的直径的装置和方法，其中，优选通过光束(10)照射该棒状物(12)，它优选在短时间内检测由该棒状物(12)形成的阴影(18)的大小，并产生表明该棒状物(12)的直径的信号。本发明的特点在于，改变该光束(10)和至少测试设备(4，20)的一部分相对于该棒状物(12)的定向。
文档编号G01B11/10GK1519538SQ200410003618
公开日2004年8月11日 申请日期2004年2月5日 优先权日2003年2月5日
发明者S·哈普克, D·扎赫尔, D·施罗德, P·施特劳贝, S 哈普克, 乩捅, 斩 , 薜 申请人:豪尼机械制造股份公司