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用于识别烟草加工行业材料条的条不均匀性的方法和装置

阅读:2发布:2022-08-22

专利汇可以提供用于识别烟草加工行业材料条的条不均匀性的方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于识别 烟草 加工行业的材料条、尤其烟草条或过滤嘴条的条不均匀性的方法,其中,所述材料条纵轴向地通过至少两个以不同的测量 频率 运行的条测量装置输送。本发明还涉及一种用于识别烟草加工行业的材料条的条不均匀性的装置、一种烟草加工行业的成条机、一种应用以及一种 软件 程序。在根据本发明的方法中,从至少两个条测量装置的测量 信号 中与相互独立地分别导出至少一个比较参量,形成所述至少两个条测量装置的一个比较参量的一个差或由多个比较参量的多个差所得出的差向量,并且检测,是否所述差或所述差向量处于一预先确定的或能预先确定的公差范围以内,其中,所述公差范围的超过通过信号表示出不可容许的条不均匀性。,下面是用于识别烟草加工行业材料条的条不均匀性的方法和装置专利的具体信息内容。

1. 用于识别烟草加工行业的材料条的条不均匀性的方法,其中,所述材料条纵轴向地
通过以不同的测量频率(fHF、fMW)运行的至少两个条测量装置(30、40)输送,其特征在于,从所述至少两个条测量装置(30、40)的测量信号中相互独立地分别导出至少一个比较参量(ρ1、ψ1;ε1'、ε1'';|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)(方法步骤81、81’),形成所述至少两个条测量装置(30、40)的一个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)的一个差(Δρ;Δψ;Δε’;Δε’’;Δ|ε|;Δ )或多个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)的多个差或由多个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)的多个差所得出的差向量({Δρ、Δψ};{Δε’、Δε’’};{Δ|ε|、Δ })(方法步骤83),并且检测,是否所述一个差(Δρ;Δψ;Δε’;Δε’’;Δ|ε|;Δ )、所述多个差或所述差向量({Δρ、Δψ};{Δε’、Δε’’};{Δ|ε|、Δ })处于至少一个预先确定的或能预先确定的公差范围(70)以内(方法步骤84),其中,所述公差范围(70)的超过通过信号显示出不可容许的条不均匀性。
2.按权利要求1所述的方法,其特征在于,所述材料条是烟草条或过滤嘴条。
3.按权利要求1所述的方法,其特征在于,至少一个测量频率(fMW)处于微波范围中且
至少一个另外的测量频率(fHF)处于HF范围中。
4.按权利要求3所述的方法,其特征在于,所述条测量装置(30)的处于微波范围中的
频率以系数10至900大于所述条测量装置(40)的处于HF范围中的频率。
5.按权利要求1所述的方法,其特征在于,作为比较参量,从所述测量信号中导出条密
度(ρ)、条湿度(ψ)、复介电常数(ε)的实部(ε’)、虚部(ε’’)、数值(|ε|)和/或相位( )。
6.按权利要求1所述的方法,其特征在于,从所述条测量装置(30、40)中的至少一个条
测量装置的测量信号中导出一个或多个其它的测量参量,所述其它的测量参量不从各另外
的条测量装置(30、40)的测量信号中导出或不与所述另外的条测量装置(30、40)的相应的测量参量进行比较。
7.按权利要求1所述的方法,其特征在于,为了评价在所述测量信号之间的由于一沿
着条输送方向在所述条测量装置(30、40)之间的间距与瞬时的材料条输送速度相关地出现的时间上的偏差,通过处理上游布置的条测量装置的测量信号或导出的比较参量的时间上
的延迟来平衡(方法步骤82)。
8.按权利要求1所述的方法,其特征在于,在一构造成过滤嘴条的材料条的情况下,其
中,将物品在预先确定的位置上埋入到所述过滤嘴条中,针对所述过滤嘴条的具有物品的
区段以及针对所述过滤嘴条的不具有物品的区段的公差范围是不同地定义的,和/或所述
条测量装置(30、40)中的至少一个条测量装置利用一可变的频率运行,其中,在不同的区段中采用不同的频率和/或评价算法
9.按权利要求8所述的方法,其特征在于,所述物品是以液体填充的胶囊。
10.按权利要求8所述的方法,其特征在于,针对所述过滤嘴条的具有物品的区段以及
针对所述过滤嘴条的区段的公差范围相互以一偏移来定义。
11.按权利要求8所述的方法,其特征在于,在无物品的区段中还进行添加物的湿度和
/或数量的确定和/或在以物品填充的区段中还进行物品的缺失、密度质量和/或损坏的
确定。
12.按权利要求11所述的方法,其特征在于,所述添加物是软化剂。
13.按权利要求1所述的方法,其特征在于,所述公差范围是矩形地或椭圆形地或变形
地定义的。
14.按权利要求13所述的方法,其特征在于,所述公差范围与至少一个比较值的绝对
值相关。
15.按权利要求1所述的方法,其特征在于,除了评价所述公差范围之外,还使用至少
一个针对至少一个条测量装置(30、40)的至少一个测量值或至少一个比较值的绝对极限
值,或使用至少一个针对一测量值或比较值的实时的平均值所定义的极限值(A、B),该极限值的超过或低于通过信号表示出不可容许的条不均匀性。
16.按权利要求1所述的方法,其特征在于,至少一个比较参量(ρ、ψ;ε’、ε’’;
|ε|、)从至少两个条测量装置(30、40)的测量信号中的导出在运行中实时地相互权衡。
17.按权利要求16所述的方法,其特征在于,所述权衡通过评价所述比较参量(ρ、ψ;
ε’、ε’’;|ε|、)的实时的平均值、标准偏差和/或由平均值和标准偏差形成的组合来进行。
18.按权利要求16所述的方法,其特征在于,所述至少两个条测量装置(30、40)中的针
对所述比较参量较不准确的条测量装置的测量值与较不准确的条测量装置(30、40)的相应的测量值进行匹配。
19.用于识别烟草加工行业的材料带的条不均匀性的装置,包括至少两个以不同的测
量频率(fHF、fMW)运行或能运行的条测量装置(30、40),通过所述条测量装置连续地纵轴向地能输送或输送材料条,其中,包括一评价装置,其构造用于从所述至少两个条测量装置
(30、40)的测量信号中相互独立地分别导出至少一个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、
1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2),形成所述至少两个条测量装置(30、40)的一个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)的一个差(Δρ;Δψ;
Δε’;Δε’’;Δ|ε|;Δ )或由多个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;
ε2’、ε2’’;|ε2|、2)的多个差所得出的差向量({Δρ、Δψ};{Δε’、Δε’’};{Δ|ε|、Δ }),并且检测,是否所述差向量({Δρ、Δψ};{Δε’、Δε’’};{Δ|ε|、Δ })处于一预先确定的或能预先确定的公差范围(70)以内,其中,所述公差范围(70)的超过通过信号显示出不可容许的条不均匀性。
20.按权利要求19所述的装置,其特征在于,至少一个条测量装置(30、40)构造成微波
条测量装置(30)和/或至少一个条测量装置(30、40)构造成电容式的HF条测量装置(40)。
21.按权利要求19所述的装置,其特征在于,所述条测量装置(30、40)中的至少一个条
测量装置构造用于利用可变的频率运行。
22.按权利要求19所述的装置,其特征在于,所述装置构造用于实施按照权利要求1至
18中任一项所述的方法。
23.烟草加工行业的成条机(2),具有一按照权利要求19至22中任一项所述的装置。
24.按权利要求23所述的成条机(2),其特征在于,所述成条机构造成烟草条机或过滤
嘴条机。
25.针对从两个以不同的频率(fHF、fMW)运行的条测量装置(30、40)的测量信号中导的一个或多个比较参量(ρ1、ψ1;ε1’、ε1’’;|ε1|、 1;ρ2、ψ2;ε2’、ε2’’;|ε2|、 2)的一个差或多个差或差向量({Δρ、Δψ};{Δε’、Δε’’};{Δ|ε|、Δ })的公差范围(70)的应用,用于识别在烟草加工行业的通过条测量装置(30、40)纵轴向地输送的材料条中的不可容许的条不均匀性。
26.具有程序代码装置的软件程序,借助于所述程序代码装置,在按照权利要求19至
22所述的装置的一构造成数据处理装置的评价装置上实施的情况下,实施一按照权利要求
1至18中任一项所述的方法。

说明书全文

用于识别烟草加工行业材料条的条不均匀性的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于识别烟草加工行业的材料条、尤其烟草条或过滤嘴条的条不均匀性(Stranginhomogenitäten)的方法,其中,所述材料条纵轴向地通过至少两个以不同的测量频率运行的条测量装置输送。本发明还涉及一种用于识别烟草加工行业的材料条的条不均匀性的装置、一种烟草加工行业的成条机、一种应用以及一种软件程序。

背景技术

[0002] 在制造烟草加工行业的棒形制品、尤其过滤嘴香烟时制造材料条,例如烟草条或过滤嘴条。该烟草条或过滤嘴条在其制造之后被定长截断成单个的烟草棒或过滤嘴棒。用于制造过滤嘴条的常见材料是由醋酸纤维素制成的丝束,其在条成形之前可以利用软化剂、例如三醋酸甘油酯进行处理。这种基于醋酸纤维素的过滤嘴条可以在其成形时利用一包裹纸进行包裹或者利用热处理来制造成所谓的“非醋酸包裹(Non-Wrapped Acetate)”(NWA)-过滤嘴条。在这样一种过滤嘴条中必要时也可以埋入物品。这种物品要么可以具有其它的过滤特性,例如活性炭颗粒,要么可以加入承载味道的物品,例如利用液体填充的胶囊。
[0003] 在所有的材料条的情况下,在制造时要求制造尽可能均匀的条。在过滤嘴条和烟草条中,一方面由于材料特性的局部区别会出现不均匀性。这在烟草中例如通过如下方式引起,即烟叶的不同的部分,例如静脉和扁平成分,在它们粉碎之后在烟草条中被利用且因此引起了在烟草条的密度和组成上的自然的波动。在过滤嘴条中这些波动通常很小。
[0004] 不仅在烟草条中而且也在过滤嘴条中会通过异物、例如金属颗粒或塑料颗粒的夹杂而局部地改变材料条的组成。由于条中的缺失部位而引起的较大的空腔也是不希望的,但一般来说表现为忽略不计的问题。
[0005] 通常检测烟草加工行业的材料条的均匀性并且在出现如下的被定长截断的烟草棒或过滤嘴棒的干扰的不均匀性的情况下被排除在进一步的加工之外,其中,在所述被定长截断的烟草棒或过滤嘴棒中出现这种不均匀性。
[0006] 烟草加工行业的材料条的检测在已知的系统中利用微波测量装置和/或电容式的HF测量装置进行。在此情况下,将这些测量装置的测量信号与固定地预先给定的下极限值和/或上极限值进行比较,并且在低于或超过所述下极限值和/或上极限值的情况下确定出不可接受的不均匀性。从EP 1 330 961 B1中已知了一种用于获知以及用于去除烟草流中的异物的方法,其中,将一利用烟草填充的连续的条通过一成形工位引导且之后通过一切割装置分成香烟段。所述烟草流或烟草条经受一预先选出的频率的电磁射线且检测一输出信号,该输出信号说明沿着烟草流的湿度含量的改变,该改变是通过在所述流本身中的异物的存在而引起的。将所述输出信号与一上阈值信号和一下阈值信号进行比较,所述上阈值信号和所述下阈值信号是与一预先给定的且保持不变的振幅相关的。根据EP 1 330961 B1在微波频率的情况下进行测量。
[0007] 此外,在申请人的申请号为10 2012 209 954.9的德国专利申请中描述了一种用于识别烟草加工行业的材料条的条不均匀性、尤其识别所埋入的物品、损坏的物品和/或异物的方法,其中,在一材料条、尤其烟草条或过滤嘴条中在预先确定的物品位置上埋入物品并且将所述材料条在埋入物品之后纵轴向地通过至少两个以不同的频率运行的条测量装置输送,所述条测量装置尤其合并成一组合式条测量装置,其中,为了评价测量信号,将材料条划分成分别包含一个或多个预先确定的物品位置的物品区段和不具有预先确定的物品位置的空区段,其中,所述条测量装置的测量信号在所述物品区段和所述空区段中利用各不同的评价方法进行评价,其中,在所述物品区段中在一物品算法中从所述测量信号中的至少一个测量信号的时间变化中进行至少一个物品的位置确定和/或品质控制,并且在所述空区段中应用至少一个空区段算法,利用其来识别出条不均匀性和/或获知条稠度和/或所述材料条中的至少一个添加物的量。为此,将所述材料条通过至少一个微波条测量装置和/或通过至少一个电容式的HF条测量装置作为条测量装置来输送。
[0008] 迄今为止已知的在应用高频技术或微波技术用于识别异物的情况下的介电的方法测量待检验的材料制品的具有参量:实部ε’和虚部ε’’ 或者说数值和相位的复介电常数ε。所述复介电常数ε可以尤其被换算成所述测量产品的参量:质量量。在此情况下,所述测量经受一定的波动,这些波动除了归因于例如测量产品的含水量的不均匀性之外,还可归因于物质组成的不均匀性。
[0009] 测量产品中的异物通常通过如下方式识别出,即其在其复介电常数ε的值上与在其周围环境中的实际的测量产品的相应的值是不同的。例如,塑料颗粒相比于烟草典型地具有所述介电常数的相比于实部明显更小的虚部ε’’ 。这导致了测量值的偏差。这样,异物只能通过如下方式识别出,即其在其测量值上与通常在制造期间出现的测量值的波动显著不同。
[0010] 因此,关于一测量信号是否象征出异物这一决定在与固定地预先给定的极限值的比较中基于单个的测量值与在正常制造时的测量值分布的间距来进行。因此,在制造期间出现的波动宽度限定了异物识别或其它不均匀性识别的敏感性。因此,进退两难的是,为了识别小的异物必须采用窄的边界值,另一方面,窄的边界值在正常出现的测量信号的波动宽度的情况下即使在不存在实际的产生干扰的不均匀性的情况下也会导致异物识别的错误的正信号(Positivsignalen)。
[0011] 所述用于识别不均匀性的极限以及受限的敏感性的缺点原则上不仅适用于微波方法也适用于高频方法。所述极限原则上是一般性的并且归因于在正常生产期间测量值的自然的波动宽度。

发明内容

[0012] 与此相反,本发明的任务在于,提供一种用于识别烟草加工行业的材料条的条不均匀性的方法和装置,利用它们在很小比率的错误的正信号的情况下也以高的安全性识别出小的异物和不均匀性。
[0013] 该任务通过一种用于识别烟草加工行业的材料条、尤其烟草条或过滤嘴条的条不均匀性的方法解决,其中,将材料条纵轴向地通过至少两个以不同的测量频率运行的条测量装置输送,所述方法通过如下方式改进,即从所述至少两个条测量装置的测量信号中相互独立地分别导出至少一个比较参量,形成所述至少两个条测量装置的一个比较参量的一个差或多个比较参量的多个差或由多个比较参量的多个差所得出的差向量,并且检测,是否所述一个差、所述多个差或所述差向量处于至少一个预先确定的或可预先确定的公差范围以内,其中,所述公差范围的超过通过信号表现出不可容许的条不均匀性。
[0014] 该方法基于多频方法的基本构思且充分利用其优点。随着减小的测量频率,烟草和其它的含水的植物性产品的介电常数的实部和虚部强烈地增大。相反,这不适用于主要感兴趣的异物、例如塑料。这导致了,相同的异物在不同频率的情况下导致了与正常的测量值分布的不同远近的偏差。与此相反,单个的测量值的通常的测量值分布应该针对不同的频率在正确校准所述测量系统的情况下仅很小地相互不同。原则上,在不同的测量系统的理论上完全无错误的校准的情况下预期一叠合的走向。
[0015] 该行为引起了,根据本发明查找测量值中的这种波动,其中,测量值的波动在不同的频率的情况下相互明显不同。对于此的标准是一针对比较参量、即导出的参量的差的差向量的公差范围。形象地说,可以围绕其中一个测量的单个的测量值定义一公差范围,该公差范围是椭圆的、矩形的或类似形状,在此情况下要预期的是,如果不存在异物,则相应的测量值在另一个测量频率的情况下处于该公差范围中。如果不是这种情况,则在条中的测量体积中存在异物或存在另一种强烈的不均匀性。
[0016] 在本发明的框架中,当测量值中的差由至少两个比较参量形成时,就已经存在一差向量。因此,概念“向量”在上下文中与例如“元组(Tupel)”或“对(Paar)”或类似命名可以互换,这些命名描述了相关联的多个值。同样地,一对比较参量,例如条湿度和条密度也可以叫做“比较参量向量”。
[0017] “不可容许的”不均匀性在本发明的框架中理解为一种不均匀性,其会导致无法使用的产品,例如通过异物或过大的空穴引起的,后者尤其在过滤嘴条中出现。在此不包括例如烟草条的自然出现的不均匀性。
[0018] 该方法的优点是,单个的测量值的测量值波动在正常生产中在不同的频率下基本上相同指向且相同大小。自然的湿度波动和密度波动通过两种测量方法近似完全一致地示出。但如果出现异物,则测量值相互不同。因此,只有测量信号的相互偏差才导致异物的识别。由此,用于识别异物的阈值的间距可以比在迄今为止的方法中设定得窄得多。由此实现了,相比于传统的方法识别出明显更小的异物。
[0019] 由于通过在条中、例如尤其在烟草条中的自然存在的不均匀性所引起的在测量信号中的自然波动通过差的形成来平衡,因此也存在更少的在异物识别上的错误的正信号的危险且因此存在更少的将真正品质良好的物品从进一步的加工中排除的危险。
[0020] 优选地,至少一个测量频率处于微波范围中且另一个测量频率处于HF范围中,其中,尤其所述条测量装置的处于微波范围中的频率以系数10至900大于所述条测量装置的处于HF范围中的频率。微波范围在本发明的框架中尤其理解为在1GHz和30GHz之间、尤其在4GHz和8GHz之间的范围,而HF频率或高频理解为在100kHz和300MHz之间、尤其在1MHz和10MHz之间的范围。
[0021] 优选地,作为比较参量,从所述测量信号中导出条密度和/或条湿度和/或复介电常数(komplexen Dielektrizitätskonstanten)或者说复介电常数(komplexen Permittivität)的实部和/或虚部和/或数值和/或相位。所述条密度是从质量中导出的参量。由于在已知的条的几何测量中已知了质量的间接测量,因此可以从中例如简单地计算出条密度。
[0022] 有利地,从所述条测量装置中的至少一个条测量装置的测量信号中导出一个或多个其它的测量参量,所述其它的测量参量不从各另外的条测量装置的测量信号中导出或不与所述另外的条测量装置的相应的测量参量进行比较。由此检测其它的材料参量,当然它们不用于比较。该做法例如也适用于这种参数,其在一个条测量装置中能够以高的准确性来测量并且在另一个条测量装置中能够以如此小的准确性来测量,使得用于检测条不均匀性的比较是不再适宜的。
[0023] 在一种有利的实施方式中,为了评价时间上的偏差,通过所述测量信号的处理的时间延迟或上游布置的条测量装置的导出的比较参量来进行平衡,其中,所述时间延迟是在所述测量信号之间由于一沿着条输送方向上得出的在所述条测量装置之间的间距而与瞬时的材料条输送速度相关地出现的。
[0024] 此外,有利地在所述至少两个条测量装置中分别实现一相同的测量场几何形状,尤其缝隙宽、侧凹等等。这些措施提高了比较可能性且简化了条测量装置之间的交叉校准(Kreuz-kalibrierung)。
[0025] 在一种有利的改造中,在一构造成过滤嘴条的材料条的情况下,其中,将物品(Objekte)、尤其以液体填充的胶囊在预先确定的位置上埋入到所述过滤嘴条中,针对过滤嘴条的具有物品的区段以及针对过滤嘴条的不具有物品的区段的公差范围是不同地定义的,尤其相互具有偏移,和/或所述条测量装置中的至少一个条测量装置利用一可变的频率运行,其中,在不同的区段中采用不同的频率和/或评价算法。
[0026] 在此情况下,优选在无物品的区段中尤其还进行添加物、尤其软化剂的湿度和/或数量的确定和/或在以物品填充的区段中还进行物品的缺失、密度、质量和/或损坏的确定。在此情况下出现的以物品填充的条的空区段和物品区段方面在申请人的申请号为Nr.10 2012 209 954.9的德国专利申请中详细描述,其关于这些的公开内容应纳入本申请中。
[0027] 所述公差范围优选矩形地或椭圆形地或变形地定义,其中,所述公差范围尤其与至少一个比较值的绝对值相关。在两个比较参量、例如条湿度和条密度的情况下,得出二维的比较参量向量,从而为此定义二维的公差范围。在更大数量的比较参量的情况下,相应地对公差范围进行尺寸设计。在例如三个比较参量的情况下,所述公差范围可以展示出一椭球或立方体或其它合适的空间形。在变形的公差范围的情况下,例如在相应的尺寸设计中的极限与一变化的方向相关。这样,可以在比较参量的导出中考虑非线性。
[0028] 有利地,除了评价所述公差范围之外,还使用针对至少一个测量值的至少一个绝对极限值,或至少一个条测量装置的至少一个比较值,或针对测量值或比较值的实时的平均值所定义的至少一个极限值,该极限值的超过或低于通过信号表示出不可容许的条不均匀性。
[0029] 在实践中所使用的电子电路经受漂移(Driften),例如通过温度影响、老化等等所引起。由此相互协调一致的条测量系统的理想的并行在准确性上受限且因此测量的准确性受限。该效应有利地通过如下方式减小,即至少一个比较参量从至少两个条测量装置的测量信号中的导出在运行中实时地(laufend)相互均衡,尤其通过实时的平均值、标准偏差和/或平均值的组合以及比较参量的标准偏差的评价,其中,尤其所述至少两个条测量装置中的针对比较参量较不准确的条测量装置的测量值与较不准确的条测量装置的相应的测量值进行适配。该做法是起作用的,因为不均匀性的识别总是仅涉及平均值的偏差,也就是说短期的过程。与此相反,漂移总是长期的过程。
[0030] 该实时的均衡可以进行,因为针对测量值、例如条湿度或条密度或其它条特性的确定,通常由一个条测量装置的一个准确测量就足够。另一个条测量装置的相应的测量值、例如条湿度可以例如通过一线性的转换,即与一线性系数相乘以及减去一偏移来如此地进行适配,使得来自第二条测量装置的条湿度的标准偏差相应于来自第一、即作为参考所使用的条测量装置的标准偏差以及平均值。平均值的形成在该情况下也可以是一实时的平均,从而线性系数和偏移同样可以实时地进行适配。
[0031] 在评价时,可以更进一步地通过如下方式改善信噪比、即识别准确性,使得两个频率范围的测量值在评价之前分别经由一能预先确定的范围来求平均,尤其利用适当的权函数,其从测量场几何形状中得出。该加权的求平均被理解为相应的条测量装置的时间上相继的测量值与沿着条方向的敏感性的交叠(Faltung)。该材料条利用已知的速度通过条测量装置的相应的测量场输送。因此,不均匀性停留了共振器或测量电容器中的一定的持续时间。在进入共振器或测量电容器中或从中出来时,测量敏感性是很小的,但在中心是较大的。沿着条方向的敏感性与几何尺寸相关地例如是近似高斯形的或具有另一种相应的走向。在穿过所述测量几何形状期间分别进行一定的已知数量的测量。通过实时的相加或相应数量的测量利用如此计算出的、测量出的或获得的权函数的交叠,抑制了单个测量点的噪音,而保持获得不均匀性的信号。
[0032] 本发明所基于的任务也通过一种用于识别烟草加工行业的材料条、尤其烟草条或过滤嘴条的条不均匀性的装置解决,该装置包括至少两个以不同的测量频率运行或可运行的条测量装置,材料条通过所述条测量装置相继地纵轴向地可输送或被输送,其中,包括一评价装置,其构造用于从所述至少两个条测量装置的测量信号中相互独立地分别导出至少两个比较参量,从所述至少两个条测量装置的比较参量的差中形成差向量,并且检测,是否该差向量处于一预先确定的或可预先确定的公差范围以内,其中,所述公差范围的超过通过信号表示出不可容许的条不均匀性。
[0033] 该装置基于与根据本发明的方法相同的基本构思且分享所述方法的优点、特性和特征。
[0034] 优选地,至少一个条测量装置构造成微波条测量装置和/或至少一个条测量装置构造成电容式的HF条测量装置。它们优选具有相同的或类似的测量场几何形状。
[0035] 有利地,所述条测量装置中的至少一个条测量装置构造用于利用可变的频率来运行。这尤其在过滤嘴条的情况下是有利的,在所述过滤嘴条中埋入物品并且所述过滤嘴条因此在物品区段和空区段中不同地进行评价。
[0036] 优选地,所述装置构造用于实施前面描述的根据本发明的方法。这尤其涉及所述评价装置。
[0037] 本发明基于的任务也通过一种烟草加工行业的成条机、尤其烟草条机或过滤嘴条机解决,其具有一根据前面描述的根据本发明的装置。
[0038] 本发明所基于的任务也通过一种针对从两个以不同的频率运行的条测量装置的测量信号中导出的一个或多个比较参量的一个差或多个差或差向量的公差范围的如下应用解决,用于识别在烟草加工行业的通过所述条测量装置纵轴向地输送的材料条、尤其烟草条或过滤嘴条中的不可容许的条不均匀性,以及通过一种具有程序代码装置的软件程序解决,借助于所述程序代码装置在一前面描述的根据本发明的装置的一构造成数据处理装置的评价装置上实施时,实施前面描述的根据本发明的方法。
[0039] 所述成条机、所述应用和所述软件程序也分享了根据本发明的方法和根据本发明的装置的优点、特性和特征。
[0040] 本发明的其它特征从根据本发明的实施方式的描述结合权利要求书和附图中阐明。根据本发明的实施方式可以满足各个特征或多个特征的组合。

附图说明

[0041] 下面在不限定本发明的总构思的情况下,参照附图借助于实施例来描述本发明,其中,关于所有在文字上未详细阐述的根据本发明的细节都明确地参照附图。其中:图1 示出了申请人的“PROTOS”型的香烟制造机的示意图;
图2 示出了一对根据本发明的条测量装置的示意横截面图;
图3 示出了一对根据本发明的条测量装置的示意立体图;
图4 示出了烟草和塑料的ε’’的频率相关性的示意图;
图5示出了用于识别条不均匀性的已知方法的示意图;
图6示出了用于识别条不均匀性的根据本发明的方法的示意图;
图7示出了一根据本发明的信号处理的示意图;以及
图8示出了一测量信号向量的示意图。
[0042] 在附图中各相同的或同类的元件和/或部分以相同的附图标记表示,从而避免了重复介绍。

具体实施方式

[0043] 在图1中示意性示出了来自申请人公司的“PROTOS”型的两条式香烟制造机,该两条式香烟制造机以“L形”配置由两条式机器2和过滤嘴安装机3组合成。在图1中示出了带有闭合的遮盖板的机器1,鉴于概览性而没有示出细节。
[0044] 下面概述性地介绍香烟制造的几个工位。两个连续的烟草条的制造过程在两条式机器2中在具有一预分配器5的两条式分配单元4中开始,所述预分配器尤其包括一大倾输送器和两个填塞井道以及其它已知的部件。其中,将松散的烟草料向一第一和一平行走向的第二条输送器6输送并且从下方抖落到(aufgeschauert)条输送器上,从而构成两个烟草条,这两个烟草条借助于抽吸空气被保持在条输送器上。烟草材料以挂在条输送器6上的方式朝向第一和第二规格单元8输送。在那里,这些仍敞开的烟草条分别在一包裹纸单元7中利用包裹纸条带缠绕,这些包裹纸条带在一个纵向边沿上被涂胶。接下来,烟草条在这两个规格单元8中被成形为两个连续的、闭合的具有圆形横截面的烟草条并且包裹纸条带的涂胶被固化
[0045] 在烟草条成形之后,这些烟草条被引导通过一具有一个或多个测量单元的测量装置9,所述测量单元用于测量相应的烟草材料条的特性。因此例如光学地仔细检查包裹纸并测量条湿度和条密度。两条式机器2的控制由控制台11出发来进行。
[0046] 两条式机器2的出口处具有一刀和转交单元(Mess- und Übergabeeinheit)10,所述条在该刀和转交单元中被定长截断(abgelängt)成多倍使用长度的单个烟草棒,这些单个烟草棒从纵轴向输送被转向到横轴向输送中并且被传递到过滤嘴安装机3中。过滤嘴安装机3尤其也具有一覆纸单元12,覆纸从该覆纸单元拉出、裁切和涂胶。随后将单个覆纸片在设置好的区域中围绕烟草棒和双过滤嘴塞卷绕,由此将烟草棒和双过滤嘴塞相互连接起来。最后,这样制造的双过滤嘴香烟(Doppelzigaretten)被居中地切断并被单个地送出。
[0047] 在图2中以横截面示意性示出了能根据本发明使用的组合式条测量装置20。该组合式条测量装置20具有一共同的壳体21,一护管23穿过该壳体,材料条、例如过滤嘴条或烟草条被引导穿过所述护管,其中,材料条首先通过具有锥形内直径的条进入管22进入,之后该材料条贯穿所述护管23。
[0048] 所述组合式条测量装置20具有沿条输送方向彼此接连的微波条测量装置30和电容式的HF条测量装置40。所述微波条测量装置30例如相应于这样的微波条测量装置,如其在本申请人的申请号为10 2011 083 049.9的德国专利申请中所描述的那样。该微波条测量装置具有在一微波共振器壳体32中的一微波共振器31。耦合天线33和脱耦天线34为了在5和9GHz之间的频率范围中的微波的耦合和脱耦而伸入到所述微波共振器31中。该微波共振器31基本上柱体形地成形,其中,护管23中央地贯穿该柱体形的微波共振器
31。在围绕护管23的中心中具有两个锥形轮缘35,它们的作用同样在申请号为10 2011
083 049.9的德国专利申请中被描述并且它们的关于这些的公开内容应纳入本申请中。沿条方向在锥形轮缘35的下游和上游具有侧凹36,它们的内直径相对于锥形轮缘35的尖端又扩宽,这导致微波场沿轴向、即沿材料条的方向出去得不远,尤其是不进入随后的电容式的HF条测量装置40中。
[0049] 此外,所述共同的壳体21就微波条测量装置30而言还包含具有测量、调温和功率电子装置37的多个空腔,所述测量、调温和功率电子装置由此集成到所述微波条测量装置30中。这具有其它的优点,即,功率和测量电子装置具有与微波共振器31相同的温度并且由此而获得对于整个微波条测量装置30的温度调节。
[0050] 随后的电容式的HF条测量装置40具有一带有电容器壳体42的测量电容器41和多个电极面43、44。在电极面上施加在10MHz和大致500MHz之间的范围中的HF交流电压。相应的电容式的HF条测量装置从申请人的申请号为10 2011 083 052.9的德国专利申请中已知,其就此的公开内容同样应全部纳入本专利申请中。电容式的HF条测量装置40也具有就所述电极表面43和44而言锥形的轮缘45,测量电容器41的几何形状利用这些轮缘适配微波共振器31的几何形状。微波条测量装置30的测量信号和电容式的HF条测量装置40的测量信号由此也可以关于微波共振器31的几何形状和测量电容器41的几何形状以及由此电磁交变场方面而被直接地相互进行比较。具有相应的侧凹的锥形轮缘45引起HF场在该情况下沿材料条的轴向从测量电容器41中伸出不远并且尤其不进入微波共振器
31中。
[0051] 电容式的HF条测量装置40也具有集成在共同的壳体21的空腔中的测量、调温和功率电子装置47。整个组合式条测量装置20的所有的功率电子装置、测量电子装置和调温装置由此被集成在该组合式条测量装置20中。
[0052] 在图3中在立体图中示意性示出了图2中的组合式条测量装置20。观察者可看到组合式条测量装置20的前侧面,其具有微波条测量装置30以及条进入管22和能在内部看到的护管23。在此后面具有电容式的HF条测量装置40。单个的壳体被连接成一共同的壳体。
[0053] 在图4中示出了烟草和塑料的虚部ε’’的频率相关性。不仅横坐标而且纵坐标以任意的单位“a.u”(„任意单位(arbitrary units)")表示。介电常数的虚部ε’’表示为纵坐标或者说y轴,频率同样以任意的单位表示为横坐标或者说x轴。烟草的ε’’的与频率相关的走向表示为曲线60并且在微波频率的情况下具有比在高频下明显更小的数值。表示为曲线61的塑料的ε’’的数值是扁平的且几乎是零。
[0054] 这意味着在校准所述测量时是这样的:从微波测量信号以及从HF测量信号中分别例如导出条湿度和条密度,由塑料制成的异物的存在在微波测量装置和HF测量装置的测量信号中将具有明显不同的影响,从而使得以这种方式偏转(abgelenkten)的测量信号将比在均匀的部分中、即在没有异物存在的情况下具有明显更大的差。
[0055] 在图5中示出了用于穿过微波测量装置被传送的烟草条的微波测量装置的典型二维测量信号IMW。在水平轴上以任意的单位表示条密度ρ,而在竖直轴上以任意的单位示出了条湿度ψ。这些参量的测量值特别在条密度ρ的维度上相当强烈地波动,而它们就条湿度ψ而言更加集中。烟草条的条密度相当小地由于存在不同的烟叶部分例如凸纹和无凸纹的叶片组成部分而改变,其中,所述凸纹具有较高的密度,无凸纹的叶片组成部分具有较小的密度。由此,针对每个测量点获得由条密度值和条湿度值构成的组合。
[0056] 重量波动宽度主要通过在条中实际存在的密度不同而引起,而在含水量上的波动宽度主要归因于含水量的波动。由于处理过的烟草是调温过的,因此可预期一比较恒定的含水量。测量到的波动宽度除了含水量的不均匀性之外,当然也包含物质组成的不均匀性。在图5中在竖直轴中示出了一具有比较大的波动宽度的信号走向。
[0057] 测量产品中的异物通过如下方式识别出,即其在其复介电常数的值上与其周围环境中的测量产品的相应的值是不同的。由于例如一塑料粒子与烟草相比典型地具有介电常数的相比于实部的明显更小的虚部ε’’,因此这导致了测量值的例如沿着在图5中通过箭头1示出的方向的偏差。这样,异物只能通过如下方式识别出,即其在其测量值上与通常在制造期间出现的测量值的波动不同。关于什么是异物什么不是的决定是基于单个的测量值与在正常的制造中的测量值分布的间距来进行的。由于测量值的分布典型地沿着横坐标轴是伸展的且沿着纵坐标轴方向是狭窄的,因此沿着纵坐标轴方向的偏差用作用于识别异物的主要标准。为此目的,引入一下阈值A和一上阈值B,它们的低于或超过用作针对异物的信号。
[0058] 图5还示出,在制造期间出现的波动宽度限定了识别异物的敏感性。这样,例如从一比较低的纵坐标值出发的异物2导致了低于阈值A,而从比较高的纵坐标值出发的相同的异物3不导致低于该阈值。如果想要识别出小的异物,则必须将与平均的测量值分布的特别小的间距就已经识别成异物。由于阈值与出现的测量值的很小的间距,当阈值与平均的信号走向的间距选择得过小时,通过测量值的静态波动,如在信号走向IMW的情况下那样,会容易出现异物的未经授权的识别。特别小的异物只能够引起介电常数的小的改变,这些改变保留在正常的测量值分布以内。因此这种异物不被识别出。
[0059] 在图6中示出了在图5中所示的测量信号走向的根据本发明的评价。作为实线又仅示出了来自微波测量装置的测量值走向IMW。然而,针对IMW的测量点或测量值对或测量值向量(ρ、ψ)也示出了HF条测量装置的测量信号IHF的相应于同一个条区段的测量点,该测量点与测量点IMW不仅在导出的湿度上也在导出的条密度上不同。
[0060] 在该情况下查找所述测量值中的这种波动,在这种波动下,测量值在不同频率的纵坐标和/或横坐标上的偏差明显地相互不同。如果围绕微波测量的单个的测量值定义一公差范围70,其在图6中是椭圆地定义的,则可预期的是,HF测量的相应的测量值处于该公差范围中。这在图6中示出。如果另外的测量值处于该公差范围以外,则这是针对异物存在的一个标准。
[0061] 该方法的优点是,单个的测量值在正常制造中的测量值波动通过如下方式来平衡,即所述波动由于条中的实际的不均匀性而产生且因此在两种测量中是并行的并且通过一差值形成来很大程度地消除。作为公差范围的定义的所述阈值的间距因此可以比在迄今为止的方法中设定得窄得多。由此实现了,比迄今为止识别出明显更小的异物。
[0062] 在图7中示意性示出了信号处理的流程。从左边开始,在一方法步骤81或81'中分析来自微波条测量装置和HF条测量装置的直接的测量信号并且获知比较参量,在该情况下是条密度ρ1'、ρ2和条湿度值ψ1'和ψ2。由于条首先通过一个条测量装置且之后通过另一个条测量装置输送,因此得出了时间上的偏移(Versatz)。因此同时获得的测量值ρ1'和ρ2或ψ1'和ψ2涉及不同的条区段且无法相互进行比较。因此在一附加的方法步骤82中执行一相应于时间的时间上的延迟,该延迟是用于使所述条从第一条测量装置到达第二条测量装置的。该操作的结果是一比较值对ρ1和ψ1,其涉及与来自第二条测量装置的比较值对ρ2、ψ2相同的条区段。
[0063] 在方法步骤83中从条密度测量值ρ1和ρ2中形成一差值Δρ并且从条湿度测量值ψ1和ψ2中形成一差值Δψ。因此得出了一差向量Δρ、Δψ。该差向量在方法步骤84中被检测,是否其处于预先确定的公差范围70以内。如果其处于该公差范围70以外,则通过信号表示出异物的存在或另外的不可容许的不均匀性的存在,并且相关的条区段在被定长截断成棒形制品、例如过滤嘴棒或烟草棒之后被排除继续的处理。
[0064] 针对Δρ和Δψ的差形成可以绝对地进行,也就是说归入到一在任何情况下的正值|Δρ|或|Δψ|中。然后,该正值可以与一在该范围中定义的函数,例如四分之一椭圆进行比较。另一方面,该值也可以与设定的各合适的极限值进行比较。该情况相应于一矩形的公差范围。该途径在消失的非线性的情况下是特别有效的。
[0065] 也可以分别在针对比较参量的上阈值和下阈值之间加以区分。因此,代替椭圆的公差范围,也可以确定一变形的(deformierter)公差范围,其考虑所述测量的非线性以及所基于的介电常数。
[0066] 在一种设计中,进行一利用相应的加权系数进行加权的平方相加,其数值必须小于一阈值S。该设计相应于一椭圆的公差范围。
[0067] 图8示出了一微波测量装置的测量信号向量的示意图,从该微波测量装置的测量信号IMW中导出条材料的复介电常数(komplexen Permittivität)或者说复介电常数(komplexen Dielektrizitätskonstate)ε的实部ε'和虚部ε''。同样地,可以适当地表示出所述复介电常数的数值和相位并且用作针对用于识别条不均匀性的根据本发明的比较的基础。在这些情况下,有利地将不同的频率的ε值成比例地适配到相同的波动宽度上。这例如通过线性变换来进行,其中,针对所观察的比较参量的较不准确的或不太稳定的条测量装置的测量值通过与线性系数相乘以及与就它们的平均值和它们的波动宽度或标准偏差而言的偏移相减或相加,与较准确的或较稳定的条测量装置的平均值和波动宽度相适配。该适配可以实时地进行。
[0068] 所有前述的特征、以及仅仅从附图中获知的特征,还有与其它特征相组合地公开的特征,单独地以及在组合中视为本发明的重点所在。根据本发明的实施方式可以满足各个特征或多个特征的组合。在本发明的框架中,利用“尤其”或“优选”表示的特征被理解为可选的特征。
[0069] 附图标记列表1 机器
2 成条机
3 过滤嘴安装机
4 分配单元
5 预分配器
6 条输送器
7 包裹纸单元
8 规格单元
9 测量装置
10 刀和转交单元
11 控制台
12 覆纸单元
20 组合式条测量装置
21 共同的壳体
22 条进入管
23 护管
30 微波条测量装置
31 微波共振器
32 微波共振器壳体
33 耦合天线
34 脱耦天线
35 锥形轮缘
36 侧凹
37 测量、调温和功率电子装置
40 电容式的HF条测量装置
41 测量电容器
42 电容器壳体
43、44 电极面
45 锥形轮缘
46 侧凹
47 测量电子装置、调温电子装置和功率电子装置
60 烟草的与频率相关的走向ε’’
61 塑料的与频率相关的走向ε’’
70 公差范围
81、81’ 信号处理
82 延迟
83 差向量的形成
84 与公差范围的比较
ε 材料的复介电常数
ε’、ε’’ 复介电常数的实部和虚部
|ε|、 复介电常数的数值和相位
ρ 条密度
ψ 条湿度
A 下极限值
B 上极限值
fHF HF范围中的频率
fMW 微波范围中的频率
IHF 测量值走向 HF
IMW 测量值走向 微波
1、2、3 在条中存在塑料颗粒的情况下的改变。
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