具有條帶檢測的卷煙機的制作方法

專利名稱：具有條帶檢測的卷煙機的制作方法
本申請與一個普通確定序號為＿＿的申請(我們內部編號為021238-177/PM-1803)相關，該申請的名稱為“卷軸光學檢測系統”，它的申請日與本申請相同，因此通過引證，其整體上被結合在本申請中。
本發明涉及一種卷煙機，該卷煙機包括一個用于確保形成在香煙紙上的條帶具有適當寬度和間隔的系統及相應的操作方法，該系統及方法還用于剔除由條帶寬度和間隔超出誤差容限的紙制得的香煙。
為了保證高質量的產品，許多生產廠商在制造某種產品生產線的不同階段都安裝了光學檢測系統。典型的作法是每個檢測工作臺都包括一個電磁輻射源，該電磁輻射源將電磁輻射照射到所生產產品的表面，電磁輻射在該表面上發生反射。有一個或多個傳感器接收到輻射的反射回波。通過對反射回波的分析就可以了解所生產產品的各個特征，或更具體地講，可判斷產品是否合格。
上述現有技術中的傳感器通常被設計標定得適于檢測某些特定的產品，在這樣的條件下，這些傳感器不能被方便地用來對不同的產品執行類似的分析。如果產品改變，生產廠商就不得不重新設計傳感器以適應于新的產品。例如，一個工程師或技術人員將不得不更換與傳感器相連的電路元件以標定傳感器電路的增益，從而適應于具有不同反射特性的其它產品。
此外，現有技術中的光學檢測系統最初是為了探測局部點狀異物的出現。例如針眼、裂縫以及在卷紙材料上的暇點。授予Peplinkski的美國專利第5426509號就可示例地說明這一技術。在這樣的系統中，在運動的卷紙上出現的異常使得傳感器的輸出中產生一個“尖峰脈沖信號”，而這一信號通過采用一個示波器就可發現。但是，在所制造產品中還有由于各個部件或部分之間的空間位置關系不正確而產生的不合格產品。而如上文所述的那樣對產品上某一點的孤立分析則不能檢出這樣的殘次品。
通過圖示說明的方式討論如

圖1所示的帶有條帶的香煙的制造過程。如圖所示，香煙7上包括兩個條帶材料5，這樣的條帶材料是通過在香煙紙上沉淀一層纖維紙漿來形成的。賽璐珞、微晶纖維或膠淀粉是可以用來形成條帶的多種物質。為了提供高質量產品，需要確保用于制造香煙的紙上所包含的條帶具有正確的寬度。此外，確保相鄰條帶的間隔在誤差限之內也是必須的。如圖2所示，香煙紙3包含多個具有適當寬度的條帶(例如條帶B1-B5)，及至少有一條寬度超出了誤差限的條帶(如條帶B6)。同時，香煙紙上至少有兩個相鄰條帶間的間隔超過了誤差限(例如在條帶B4和B5間的間隔)。上述現有技術中的光學檢測系統并不具有檢測這些異常狀態的能力。
因此，本發明的目的在于提供一個用于分析卷紙材料的系統及方法，這樣的系統和方法克服了上述的缺陷。本發明另一個典型的目的在于提供一種傳感器，它可使得傳感器無須進行繁雜的重新設計和重新標定就能完成對不同類型卷紙產品的異態檢測。本發明又一個典型的目的在于提供一種光學檢測系統，它可鑒別出具有條帶的紙是否含有寬度超出誤差限的條帶，或具有超出誤差限的條帶間隔。
本發明更具體的目的是提供一種用于卷煙機上對具有條帶的香煙紙進行檢測并將由香煙紙上不規則部分制得的香煙剔除的系統及方法。
根據本發明，上述或其它典型的目的通過在卷煙機或類似的系統上安裝一種光學檢測系統、并用該檢測系統檢測寬度或相互間隔不規則的條帶得以實現。對由香煙紙不規則部分卷制成的香煙在它們通過該卷煙機時進行跟蹤確定，并將其在該卷煙機的廢品端處剔除。
所述的光學檢測系統包括一個傳感器，該傳感器可適用于不同類型的香煙紙以及具有可變反射特性的條帶材料。在工作時，傳感器電路對傳感檢測元件產生的電壓幅值范圍進行監測，并對電壓范圍確定一個峰值(或平均峰值)。然后傳感器電路以該電壓峰值的預定百分比作為一個閾值。將該閾值同從傳感檢測元件輸送來的交流信號進行比較，如果該交流信號超出了閾值，傳感電路產生一個信號認定條帶的出現。
該電路包括一個交流放大器，用于對傳感器檢測元件輸送的信號中的交流組分進行放大。此外為了適用于不同類型的香煙紙以及具有可變反射特性的條帶材料，該放大器的增益系數是可調的，例如通過調節跳線開關的設置。類似地，由閾值電路選定的閾值也可以從多個不同的閾值(例如30％、40％、50％、60％等)中進行選擇。
閱讀下文參照附圖的詳細描述就可以更方便地理解本發明前述的以及其它的目的、特征和優點。在附圖中圖1表示了一個示例性的含有條帶區域的香煙；圖2表示了一段示例性的包括幾個條帶的香煙卷紙材料，其中的某些條帶是不規則的；圖3示例性地表示了一臺帶有用于檢測條帶的傳感器(210)的卷煙機；圖4表示了一種示例性的應用在圖3的卷煙機中的包邊機；圖5表示了根據本發明示范性的傳感器光學元件；圖6表示了根據本發明示范性的傳感器總體圖；圖7表示了根據本發明示范性的傳感器殼體的機械結構；圖8示范性地表示了根據本發明用于檢測條帶紙特性的傳感器的電路；圖9詳細表示了本發明中示范性的交流放大器的示意結構；圖10詳細表示了本發明中示范性的閾值電路和信號比較器的示意結構；圖11(a)-11(g)示范性地表示了根據本發明將條帶傳感器的輸出信號與使用者定義的誤差值如何進行比較；以及圖12示范性地表示了由根據本發明的傳感器及其相連的計算機分析得到的關于條帶寬度和間隔合格程度的統計數據顯示。
在下文的描述中，出于便于解釋和非限定作用的考慮，為了便于對本發明全面的理解，提出了一些具體的技術細節。但對本領域的普通技術人員來說，很顯然用不同于這些技術細節的其它實施方式也可以實現本發明。在其它的實施例中那些公知的方法、裝置以及電路的詳細描述將被略去，從而避免了太多的細節使本發明的描述變得參雜不清。
圖3表示了包括一個傳感器210的卷煙機200的總體圖，傳感器210用來對從卷軸208輸送來的香煙紙上形成的條帶進行檢測。正如本領域所公知的那樣，從通道206吹出的氣流將煙草顆粒向上吹到一個傳送帶212上。在由傳送帶212上的孔洞所施加的吸力作用下，煙草顆粒被吸附在傳送帶212上。隨著傳送帶從右向左的移動，顆粒在傳送帶212的下方形成了一層煙草。在傳送帶運行線路的某一點處，一個修整器220通過轉動盤體或類似部件從煙草層上將多余的煙草去掉(形成一個煙草裝料條)。
在傳送帶212上形成煙草裝料條的同時，含有條帶的香煙紙(例如如圖2中所示的紙的一部分)由送料卷軸208輸送到傳送帶212某一端下方的區域。在此位置，傳送帶212將帶上運載的煙草傳送到煙草紙上。然后將香煙紙圍繞煙草裝料條進行包裹，并將膠水涂敷到煙紙組合體上，從而將香煙紙與裝料條固接在一起。然后將裝料條切割成單根的煙草棒(例如切成可以制出兩根香煙的兩倍長度的煙草棒)，由于上述的包卷、涂膠以及切割工藝在本領域中都是常見的，所以在圖3中這些過程都簡單地用一個棒料形成單元204來表示，以避免使圖3變得繁雜不堪。
在煙草棒(例如雙倍長度的煙草棒)以這樣的方式形成之后，它們被輸送到一臺濾嘴安裝機202，由這臺機器對煙草棒安裝濾嘴從而形成許多完整的香煙。該濾嘴安裝機可以包括常見的由德國漢堡的Hauni-Werke Korber & Co AG生產的MAX 100型機器。這一機器顯示在圖4中，如圖中所示，該機器包括一個轉動鼓226，它可將由棒料形成單元204形成的雙倍長度煙草棒傳送到轉動鼓232，轉動鼓232轉動切割器230將雙倍長度煙草棒對半切成單個長度的煙草棒。轉鼓234將兩個單倍長度的煙草棒分開以使得濾嘴可插入到煙草棒之間。
濾嘴條來自于料倉244中，在那兒它們起初是以四聯裝(也就是說，它們的長度等于四個濾嘴之和)的形式存在。這些濾嘴條通過轉鼓246、242、240和238被輸送到轉鼓236。轉鼓246還附帶將四聯裝的濾嘴切成兩聯裝的濾嘴。在轉鼓236處，濾嘴被插入到從轉鼓234輸送來的分開的煙草棒之間。然后濾嘴和煙草棒被輸送到轉鼓250處，該轉鼓再利用轉鼓290將由卷軸222或224輸送來的濾嘴紙輸送到煙草棒和濾嘴的組合體上。在轉鼓252處通過包裹機270濾嘴紙被纏繞到煙草棒和濾嘴的組合體上。然后這樣合成的煙草棒被輸送到轉鼓254和轉鼓256上。在轉鼓256處煙草棒被對半切開以形成單根的香煙。然后香煙通過轉鼓258、260、262、274和268被輸出到出貨料倉263中。但不合格的香煙在輸出轉鼓274處被撿出而不是進入出貨料倉263中。在上述的濾嘴安裝機中還有其它的剔除端口，例如在轉鼓252、256和236處。同樣，雖然沒有詳細描述，但在該機器上游工序階段的煙草棒制造部分也有多個剔除端口，這一點對本領域技術人員來講是可理解的。
再回到圖3，傳感器210可被安裝在接近惰滾輪或導帶柱的地方，帶有條帶的香煙紙從上述的惰滾輪或導帶柱通過。但這一設置位置完全是示例性的。傳感器210也可以安裝在其它的位置。另外在卷煙機中還可以在多個位置安裝一系列傳感器。
如下文將要進一步詳細描述的那樣，由傳感器210產生一個輸出信號來指示正在通過的香煙紙上所被檢測到的條帶。根據一個實施例，傳感器的輸出是一個脈沖序列，在這一序列中每個脈沖持續的時間對應于相應被檢測條帶所通過的持續時間。該脈沖序列然后被輸送到一個外部I/O(輸入輸出)接口216。傳感器的輸出可直接輸到接口216，也可以先輸出到卷煙機的接線盒214然后再輸到接口216。I/O接口216同時還從卷煙機的譯碼器(圖中未示出)接收數據，由該譯碼器指出機器的工作速度(例如煙草棒通過系統的輸送速度)，該工作速度例如可通過測量機器中某一機械軸的轉速來獲得。然后傳感器輸出信號和譯碼器輸出信號被輸送到一臺外部計算機218中，該計算機中接插了一塊計數定時板和一塊I/O板卡(圖中未示出)。更具體來講，該計算機是一個獨立工作站，它包括一個奔騰133主頻的微處理器、一個顯示器、鍵盤、硬盤驅動器和軟盤驅動器(圖中未示出)，一個Computer BoardsTM的CIO-DIO24H型板可作為I/O板，而ComputerBoardsTM的CIO-CTRO5型板可用作計數板。計算機218在傳感器的輸出信號和譯碼器輸出信號的基礎上來判斷所檢測條帶的寬度和帶間間隔是否超出誤差限。
如果條帶寬度和帶間隔超出了誤差限，計算機就通過接線盒214向卷煙機200發出一個信號，來剔除由香煙紙的不規則部分制得的香煙。更具體來講，不規則香煙紙的位置在它一通過傳感器210之后就可由機器譯碼器所產生的時間脈沖來追蹤到。也就是說，通過對時間脈沖的計數可預測出在何時一根香煙將通過一個或多個剔除端口(例如對應于圖4中轉鼓274、252、256和236的剔除端口，以及其它沒有具體提到的剔除端口)。當一根不規則的香煙通過一個剔除端口時(由計數器達到某一預定的數值所指定)，卷煙機就將其排出。本領域的普通技術人員也可以想到其它用來控制香煙剔除的方法。例如，另一種完成這一功能的方法是將一個計數器設定一個初始值，這一初始值對應于一段不規則香煙紙通過一個剔除端口所經歷的時間(取決于機器的運轉速度)。當計數器的計數降零時，含有不規則紙的香煙位于剔除端口從而被排除出去。通常，香煙排出的正確定時可通過對香煙傳送路徑的特性(例如傳感器和通路下游的各個位置間的距離)和機器的運轉速度的了解來確定。
參照下文的討論和附圖可對傳感器和計算機的功能有更好的理解。首先討論傳感器的機械和電氣部件，然后討論計算機所執行的分析操作。
由圖5開始，傳感器包括一個用于發射紅外線輻射的紅外發光二極管LED20。例如，該LED20可選輻射波長為850nm(±20nm)的類型，由LED20發出的紅外輻射通過一個光源透鏡22進行會聚，當帶有條帶的紙在通過一個滾輪24時，在其上形成一個1mm直徑的光點。
在紙通過滾輪24時，照射到紙26表面的紅外光將產生反射。這些反射光將通過一個檢測透鏡23，由該透鏡將反射光線聚焦到一個散射光過濾片28和其后的一個偏振片30上。散射光過濾片28濾掉大部分環境光線(這些光線的發生頻率不同于由LED20所發出的紅外輻射)。偏振片30對具有某些預定線性偏振方向的光線進行選擇，在該偏振方向上從紙26的條帶區域上反射出的光線和從基底紙上反射的光線之間的差異得到了放大。如果香煙紙所表現出來的反射特性可以清楚地將條帶部分和非條帶部分區分開(即信噪比很高)，則可以有選擇地撤去散射光過濾片28和偏振片30。最后，反射光被一個光電檢測器32接收，由該光電檢測器將反射紅外輻射轉換成與所檢測到的輻射量成比例的電信號。
如圖6所示，上述的部件被設置在一個封閉的殼罩40內。如圖中所示，殼罩40在外形上基本是一個長方形。殼罩40包括一個騎著滾輪24的凹槽41，它距滾輪24很近。紅外LED20安裝在凹槽41的一側，而光電檢測器安裝在凹槽41的另一側。
為了防止灰塵或其它的雜污沉集在光學部件上，傳感器殼罩40包括一個用于輸入清潔空氣的導管52。該清潔空氣通過氣流噴嘴42吹向光學部件。此外，殼罩還包括一個用于輸入電力的插座54，以向傳感器的調節電路44提供電源。
參照附圖7可得到關于殼罩40機械結構的更詳細的示例性描述。如圖中所示，殼罩包括嵌裝在凹槽41兩側的一個光源透鏡22和一個檢測器透鏡23。紅外LED20通過一個第一構件21安裝在與光源透鏡22相關的一側。類似地，光電檢測器32通過一個第二構件31固定在與檢測器透鏡23對應的一側。雖然在圖中未表示出來，但散射光過濾片28和偏振片30也被設置在第二構件31中。如上文所述，導管52接收清潔空氣輸入并將氣流引導到噴嘴42。整個殼罩40可通過螺栓孔60、62、64和66固定在支承結構上。這些螺栓孔的尺寸都是超徑的，從而在最初傳感器可松動安裝到其支承結構上，一旦標定和位置調整完畢，然后傳感器就可以緊固地安裝在其位置上。雖然圖中沒有表示，但殼罩40包括一個頂蓋板，其可以進一步保護光學部件在工作中免受灰塵沉集的影響，這些集灰將會使光學部件的性能降低。
參照附圖8-10可理解本發明的監測系統的電路結構。圖8表示了封閉在殼罩40內的電路的總體視圖。如圖中所示，檢測器32接收到反射的LED20發出的紅外輻射。反射紅外輻射被轉換成電信號后在前置放大器70中進行放大。被放大的信號被輸送到帶通濾波器72中，由它來將無關信號響應除去。在這一環節上，如波形圖96所示，信號中既有AC交流成分也有直流成分，該信號是反相觸發脈沖，即信號電平的降低來指示條帶的出現。
在這一階段上，經過前置放大和帶通濾波的信號被輸送到一個交流耦合器74中，由它來將信號中的交流組分和直流組分分開。交流組分被輸送到一個交流放大器76。交流放大器76將信號中的交流組分放大到一個理想的水平上。正如參照附圖9所簡短描述的那樣，交流放大器76的增益是可調的，以使傳感器可適用于具有不同反射特性的多種卷紙材料。在這一環節上信號波形類似于示例的波形94。
下一步，被放大的交流組分被輸送到一個峰值檢測器78中，由它來檢測波形的峰值電壓幅度(同樣，這一點可參照波形圖94進行理解)。根據一種實施方法，峰值檢測器將對連續的幾個波峰進行平均以求得一個平均峰值。該數值就提供了一個指示值，指示了在紙的條帶區和非條帶區之間的一般電壓差值范圍，該指示值隨不同類型的紙和條帶材料而變化。
然后平均峰值被輸送到閾值電路80中，由它來取該峰值的特定百分比作為一個閾值。參照波形圖94所示，峰值波形的60％被選擇來作為閾值。根據本發明的另一種實施方式，該閾值是由操作者可調的，并可指定為任意的數值(這一點在圖10的文字中有簡短的描述)。
由閾值電路80得到的閾值被輸送到比較器電路82中。該比較器電路將閾值和剛檢測到的信號中的交流組分進行比較。如果交流組分超出了閾值，則比較器電路82就產生一個正(或負)脈沖。在一種實施方式中，比較器電路被設置工作在一種帶寬隨動模式。在該模式下，脈沖的寬度對應于所檢測條帶的寬度以及紙在滾輪24上的移動速度。該模式的輸出如示例性的波形圖98所示。
除了條帶檢測輸出之外，傳感器還提供報警信號輸出。更具體來講，信號中的直流組分被輸送到一個直流電平比較器86中，由它來檢測直流電平是高于還是低于一個給定的電平窗口。類似地，交流組分的峰值也被輸送到一個交流電平比較器84中，以確定交流電平是高于還是低于一個給定的電壓值窗口。每個比較器的輸出都被輸送到一個LED(分別為LED90和LED92)，這些發光二極管當信號值超出預定的窗口時以紅光閃亮，當信號值在預定的窗口內時以綠光閃亮。從而LED90和92的狀態提供了對傳感器狀態的有用的診斷信息。更具體來講，下文的圖表示例性地描述了LED90、92的不同狀態所指示的診斷情況。
LED90和92可附著安裝在傳感器殼罩40上，作為其它方案，如果傳感器的固定位置不便于調整操作，則LED90和92可安裝在遠離傳感器殼罩40的其他地方。
除了LED90和92，調節電路44還將比較器84、86的報警信號傳輸到一個輸出合成器88中，該電路在比較器84或86任一產生報警信號的條件下都發出一個正的報警信號。因而，如本領域普通技術人員所輕松地能理解的那樣，該輸出合成器可使用“或門”電路或其它等效電路。報警合成器電路88及比較器電路82的輸出被輸送到一個接口單元然后輸送到一個計算機中。
圖9示出了圖8中的交流放大器76的結構。如圖中所示，放大器104以及與此相連的電阻R9、R10和電容C的電路增益可通過調整跳線開關102的狀態來進行選擇。這一包括八個開關的跳線開關被連接到具有不同阻值的八個電阻R1-R8上。根據示例性的實施例，各個電阻的阻值是這樣進行選擇的使得由八個跳線開關所產生的電路增益對基本增益系數的增加規律是按照開關的二進制狀態進行的。例如，如果跳線開關中只有第一個和第八個開關是合通狀態，則電路將對放大器提供一個相對基礎增益再增加129級的增益值。由于跳線開關具有8個開關，電路可產生256(2的8次冪)級增益值。
如圖10所示，由閾值電路80對閾值的選擇也可以以類似的方式進行。如圖所示，具有四個開關的跳線開關110允許操作者在四個不同的閾值30％、40％、50％和60％間進行選擇。但不同于放大器76的是，跳線開關110是不進行二進制變碼的。一次只可選通一個開關，即選擇電阻R12-R15中的某一個。這些電阻增補了由電阻R16和R17所提供的阻值，從而由于這些電阻和信號分壓器112相連，就向比較器電路82提供了理想的閾值電平信號輸入。
比較器電路82將閾值信號與交流放大器76的輸出進行比較，來產生一個判斷是否有條帶出現的指示信號。比較器電路可以包括通常的比較運算元件，例如如本領域技術人員所熟知的那樣，包括電阻R18和R19、電容C3、C4以及運算比較器114，類似地，圖8中電路模塊的其余部分也包括了常用的電路環節，因而為了不使討論變得參雜不清，此處將不再進行更多的討論。
比較電路82的輸出被輸送到一個接口電路216，然后被輸送到計算機218中(參見附圖3)。根據本發明示例性的實施例，計算機以每0.25mm的間隔對傳感器進行數據采集。如所提到的那樣，計算機可向卷煙機200發出一個拒收信號。此外，計算機可顯示由傳感器檢測到的合格條帶的統計數據。
在工作中，計算機218用于對傳感器輸出的條帶信號以及譯碼器的信號進行分析，從而提供一個關于條帶寬度以及條帶間隔是否超出誤差限的指示信號。為了這一目的，計算機中保存了一個批處理文件，該文件包含了由操作者輸入的指示條帶最小寬度、最大寬度、最小條帶間隔和最大條帶間隔的數值。從傳感器輸來的信號與這些誤差數值進行比較。計算機還更新一個超出誤差容限的條帶寬度和條帶間隔的記錄文件，用于顯示給使用者。
同時，如所提到的那樣，計算機還向卷煙機200發出一個信號，通知機器排除出由包括不規則條帶部分的紙隨后制造的香煙。更具體來講，當條帶寬度太長或太短時、或者條帶間隔太長或太短時，該信號被發送到卷煙機。作為進一步的安全措施，如果在正常的條帶間的距離超出了最大條帶間隔的20倍，條帶遺漏檢測器被設置得一直向卷煙機發出拒收信號，直到該檢測器發現了10個具有合適間隔的條帶。計算機218在傳感器產生一個報警信號時也可以對卷煙機發出香煙拒收信號。但在上述的所有這些情況中，如果譯碼器指示卷煙機的工作速度在預定的數值范圍之外(例如低于預定值)，則計算機不向制煙機發出任何信號。
參照附圖11(a)到附圖11(g)可容易地理解計算機218用于判斷香煙紙是否合格所采用的工作算法。圖11(a)表示了在帶寬隨動模式工作的傳感器輸出超出了由操作者輸入的最大條帶間隔時的情形，在此時，計算機發出一個異常信號。當檢測到的條帶間隔恢復正常、或經歷了5ms的時間或其它任何更長的一段時間，該異態信號都被解除。圖11(b)表示了相反的情況，圖中的傳感器輸出指示有一個條帶間距太短，則計算機發出一個異常信號，直到條帶間隔恢復正常或經歷了5ms的時間或其它任何更長的一段時間。
圖11(c)表示了當檢測到一個寬度太窄的條帶時一個異常信號的產生。圖11(d)表示了當檢測到一個寬度太寬的條帶時一個異常信號的產生。在這兩種情況下，當檢測到具有正常寬度的條帶或經歷了5ms的時間或其它任何更長的一段時間，異常信號都被解除。
圖11(e)表示了當檢測到一個條帶遺漏時一個異常信號的產生。更具體來講，當達到了由操作者指定的最大條帶間隔而沒有檢測到一個條帶時，判斷發出一個異常信號。類似地，圖11(f)表示了當檢測到一個條帶間隔被遺漏時產生的一個異常信號。該異常信號是在達到了由操作者指定的最大條帶寬度而沒有檢測到一個間隔時產生的。
最后，圖11(g)表示了包括可濾掉并消除傳感器信號輸出中的小干擾的軟件的工作算法。從而這些小的干擾信號(例如背景噪聲脈沖和信號丟失)不會錯誤地指示一個條帶或條帶間隔的開始或結束。
關于一卷香煙紙的統計數據由計算機218進行積累并顯示給操作者。圖12中示例表示了一個這樣的顯示。該顯示數據表示了從批處理文件得到的設置信息，包括最小條帶寬度(毫米為單位)，最大條帶寬度，最小條帶間隔和最大條帶間隔。該數據顯示還表示出在限度范圍內的條帶個數、在限度范圍外的條帶個數以及在限度范圍之外的條帶間隔數目。該數據顯示還表示了條帶寬度的均值和標準差，以及最大的和最小的條帶寬度。為了便于參考，數據顯示還表示出了由譯碼器測得的香煙紙速度，以及當前是否處于報警激活狀態。根據操作者的選擇，當裝置在故障模式下時系統可停止條帶數據的統計積累。
所有上述這些認定的數據都可以由計算機進行存儲，并在以后可調出進行分析、或與其它的運行數據進行比較。
上述示例性的實施例無論在那一方面對本發明都是描述性的，而非限定性的。因此本領域的普通技術人員由本文的描述可引申出對本發明細節設置的多種改動。所有這些改動和變形應均被認為是處于由所附權利要求書限定的本發明設計思路的范圍內。
通過示例，本發明在文字上被描述成一種對包含條帶的香煙紙進行檢測的光學系統。但本發明的設計原理也可以使用到對其它設置了各種標簽的卷紙材料進行檢測的情形。此外，所說的傳感器被描述成使用在卷煙機的場合。但該傳感器還可具有其它的用處。例如，該傳感器可被用于當紙被從一個第一卷軸(解卷繞軸)卷繞到一個第二卷軸(重卷繞軸)上時對形成于紙上的條帶進行檢測。相關的專利申請號為＿＿(內部編號021238-177/PM-1803)。該申請通過引證被結合在本文中，用于說明在這樣的一臺機器中該傳感器的應用。
權利要求
1．一種香煙的制造系統，該系統包括一個用于向煙草棒成形設備輸送具有條帶的香煙紙的輸送設備；一個用于對形成在香煙紙上的條帶進行檢測并產生輸出信號的傳感器；用于判斷所說輸出信號是否指示了所說的香煙紙上有不規則條帶部分出現的檢測邏輯電路；以及一個剔除機構，用于將由所說的不規則部分制得的香煙剔除出去。
2．根據權利要求1所述的香煙制造系統，其特征在于所說的檢測邏輯電路對所說輸出信號是否指示了不規則條帶的判斷是這樣進行的即通過判斷所說輸出信號是否至少指示了下述兩種情況中的一種有寬度超出誤差限的條帶；至少有兩個相鄰條帶的間隔超出了誤差限。
3．一種用于制造香煙的方法，該方法包括從香煙紙卷上向煙草棒成形設備輸送具有條帶的香煙紙；對形成在香煙紙上的條帶進行檢測并產生輸出信號；檢測所說輸出信號是否指示了所說香煙紙上有不規則條帶部分的出現；以及剔除由所說的不規則部分制得的香煙。
4．根據權利要求3所述的方法，其特征在于所說的檢測步驟對所說輸出信號是否指示了不規則條帶的判斷是通過對所說輸出信號是否至少指示了下述兩種情況的一種即有寬度超出誤差限的條帶；至少有兩個相鄰條帶的間隔超出了誤差限來進行的。
5．一種用于對含有條帶的卷紙材料進行檢測的光學系統，該系統包括一個用于向所說的含有條帶的卷紙材料發射輻射的發射器，所說的輻射照射到所說卷紙材料的表面并產生反射；一個用于接收所說反射并對所說的反射形成電信號的檢測器；通過判斷所說卷紙材料上條帶出現并產生輸出信號而對電信號進行處理的電路；以及用于接收所說輸出信號并判斷所說的反射是否指示了所說卷紙材料上的條帶不規則的計算邏輯電路。
6．根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于所說的用于處理所說電信號的電路包括一個用于確定所說電信號的峰值電平信號的峰值檢測器。
7．根據權利要求6所述的光學系統，其特征在于所說的用于處理所說電信號的電路包括一個用于形成閾值信號的閾值電路，其中的閾值是所說峰值電平信號的某一百分比。
8．根據權利要求7所述的光學系統，其特征在于所說的用于處理所說電信號的電路包括一個比較器電路，用于對所說的閾值信號同所說的電信號進行比較，在其中超出了所說閾值信號的電信號指示所說卷紙上具有條帶的區域，而未超出閾值信號的電信號指示所說卷紙材料上不包含條帶的區域。
9．根據權利要求7所述的光學系統，其特征在于所說的百分比可由操作者進行選擇。
10．根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于所說的計算邏輯電路通過檢測所說的信號是否表示了以下的某一種情況來斷定至少一個條帶是不規則的，即至少有一個所說條帶比預定的值要短；至少有一個所說條帶比預定的值要長；在至少兩個相鄰的條帶之間的間隔低于一個預定的值；或在至少兩個相鄰的條帶之間的間隔高于一個預定的值。
11．根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于所說的處理電路包括一個用于放大所說電信號中交流組分的放大器。
12．根據權利要求11所述的光學系統，其特征在于所說的放大器包括一個調節元件，操作者通過該元件來調節放大器的增益值。
13．根據權利要求5所述的光學系統，其特征在于系統還包括一個輸出電路，當計算邏輯電路檢測到不規則條帶時該電路用來向卷煙機發出指令拒納不合格香煙。
14．一種用于對含有條帶的卷紙材料進行光學檢測的方法，該方法包括這樣的步驟用輻射照射所說卷紙材料的表面，所說的輻射產生反射；用一個檢測器接收所說反射并形成代表所說反射的電信號；對電信號進行處理來產生輸出信號以判斷在所說卷紙材料上條帶的出現；以及分析所說的輸出信號來檢測不規則條帶。
15．根據權利要求14所述的方法，其特征在于所說的處理步驟還包括如下的步驟對所說的電信號形成一個代表其峰值的峰值信號；形成一個代表所說峰值信號某一百分比的閾值信號；以及將所說的閾值信號與所說的電信號進行比較來判斷所說卷紙上所說條帶的存在。
16．根據權利要求14所述的方法，其特征在于其中的所說分析步驟還包括判斷步驟，確定是否至少有一個所說條帶比預定值短；至少有一個所說條帶比預定的值要長；在至少兩個相鄰的條帶之間的間隔低于一個預定的值；或在至少兩個相鄰的條帶之間的間隔高于一個預定的值。
17．根據權利要求14所述的方法，其特征在于該方法還包括將不規則條帶的統計累積進行顯示處理的步驟。
18．根據權利要求14所述的方法，其特征在于該方法還包括通知有不規則條帶出現的卷煙機的步驟，從而所說的卷煙機可將由所說包括不規則條帶部分的卷紙制得的香煙剔除。
全文摘要
一種安裝在卷煙機或類似系統上的光學檢測系統,該系統檢測具有不規則寬度或間隔的條帶出現。響應于檢測到的不規則條帶,光學檢測系統對卷煙機發出指令,使其撿出由香煙紙上含有不規則條帶的部分隨后制得的香煙。該檢測系統包括一個傳感器,該傳感器可適用于不同類型的香煙紙以及具有可變反射特性的條帶材料。在工作時,傳感器電路對傳感器檢測元件產生的電壓幅值范圍進行監測,并對電壓范圍形成一個峰值(或平均峰值)。然后傳感器電路以該電壓峰值的預定百分比作為一個閾值。將該閾值同從傳感器檢測元件輸送來的交流信號進行比較,如果該交流信號超出了閾值,傳感電路發出一個信號指示條帶的出現。傳感器的輸出信號被輸送到一個計算機中,該計算機判斷由傳感器所檢測到的條帶是否具有規則的寬度和間隔。
文檔編號A24C5/18GK1302187SQ98808280
公開日2001年7月4日 申請日期1998年7月10日 優先權日1997年7月11日
發明者安德魯·D·斯特拉克霍夫, 李·C·克拉莫, 史蒂文·F·施皮爾斯, 戈登·H·伯克曼, 波格丹·N·亞利山大, 馬克·羅思 申請人:菲利普莫里斯生產公司