用於檢驗用薄膜包封的香菸包裝件的方法和設備的製作方法
2023-05-03 22:48:46
專利名稱：用於檢驗用薄膜包封的香菸包裝件的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對優選運動的具有至少兩個層的產品進行檢驗的方法，尤 其是對用薄膜包封的包裝物優選香菸包裝件進行檢驗，其中所述產品的至少一個另外設 置在裡面的層(內層)至少部分地用至少一個、至少局部透明的、另外設置在外面的產品 層(外層)覆蓋。此外本發明還涉及一種用於檢驗此類產品的設備。
背景技術：
香菸包裝件通常在生產結束時設有完稅封條、票卷或其它的剪裁下料，隨後用 一種透明薄膜包封這些香菸包裝件。在用薄膜包封包裝件之後，對香菸包裝件尤其是上 述剪裁下料的缺陷進行自動光學檢驗是極其困難的。因為例如藉助一個攝像頭進行的光 學檢驗會被薄膜的反射所幹擾。實施薄膜本身的自動光學檢驗也是很困難的，因為薄膜的例如由攝像頭記錄的 影像被設置在薄膜下方的香菸包裝件的影像疊加。
發明內容
因此本發明的任務在於，提供一種用於開頭所述類型的產品尤其是用薄膜包封 的香菸包裝件的自動光學檢驗方法，其中能夠以儘可能可靠的方式檢驗產品的兩個層。 本發明的任務還在於提供一種檢驗設備，利用該設備可以實施所述類型的方法。通過一種具有權利要求1的特徵的方法來完成所述任務。另外通過一種具有權 利要求8的特徵的設備來完成所述任務。相應地，按本發明的方法的特徵在於，以一個優選大約35°的入射角用光照射 所述產品的另外設置在外面的、對於光來說至少局部透明的層，其中在該層上反射的光 至少70%、優選至少90%、特別優選至少95%由線性s偏振光組成。在此分別藉助至少一個適當的電場光學的檢測裝置(攝像頭)檢測由另外設置在 外面的層和/或由另外設置在裡面的層反射的光的s偏振分量和/或由另外設置在外面的 層和/或另外設置在裡面的層反射的光的ρ偏振分量作用產品的圖像或局部圖像。然後對所檢測的S偏振光分量和/或所檢測的ρ偏振光分量進行分析，以便能夠 得出在另外設置在外面的層和/或另外設置在裡面的層的特徵方面的結論，尤其是關於 另外設置在外面的層和/或另外設置在裡面的層的完整性和/或正確定位方面的結論。所述另外設置在裡面的層和另外設置在外面的層可以相互連接，但也可以不連 接。它們尤其可以並排或上下疊置地相互間有間距或沒有間距地設置。重要的是，另外 設置在外面的層至少局部對於可見光是透明的。構成另外設置在裡面的層的材料優選不 同於另外設置在外面的層的材料。下面將另外設置在外面的層簡稱為外層，將另外設置 在裡面的層簡稱為內層。當然在此外層可以同時也是產品的最外層，但並非必須如此。本發明從這樣的知識出發，即如包在薄膜內的香菸包裝件那樣的產品的透明或 至少局部透明的外層使以所謂的布魯斯特角射入的光線性偏振。換句話說，在這種情況下，由待檢驗的外層(例如薄膜)反射的光為垂直於入射面的S偏振光。用於照射產品的光優選是非偏振光，但理論上也可以射入例如圓偏振光來替代 非偏振光。如果精確地以布魯斯特角(在常規薄膜情況下約為35° )射入所述光，則由最外 層反射的光幾乎或精確100%被S偏振。而穿過薄膜並且按照已知折射定律折射的光的一 部分則射到產品的待檢驗的內層上，例如香菸包裝件的一個相應的面。這可以是一個香 煙包裝件的表面、完稅封條、票卷等等。光在那裡部分被吸收、部分被反射。由內層反 射的光至少主要是ρ偏振光，即平行於光的入射面偏振。按照本發明，利用上述關係光學上將外層和內層相互分開。因為全部由內層和 由外層反射的光的P偏振光分量至少主要、優選完全來自於內層。因此通過檢測全部的 反射光的P偏振光分量，可以隱沒幹擾的、源自於至少局部透明的外層的光分量，這些 光分量至少大部分、優選完全是S偏振光。反之也可以通過僅檢測反射的光的S偏振光分量，至少部分隱沒內層也就是香菸 包裝件的反射。因為源自於內層的光分量至少主要是P偏振光。在本發明的一種優選的實施方式中，其中外層是一個香菸包裝件的薄膜包套的 一部分，而且內層是香菸包裝件的一部分，尤其是一個完稅封條、一個票卷、一個香菸 包裝件壁等等，用以照射外層的入射角大於外層的布魯斯特角的85%並且小於外層的布 魯斯特角的115%。用於實施本發明方法的檢驗設備除了所述至少一個電場光學的檢測裝置(攝像 頭)之外還具有一個照射裝置。在此所述照射裝置這樣對準產品的至少一個側面，以致 由照射裝置射出的光以一個優選大約35°的入射角用光照射產品的外層，其中在該外層 上反射的光至少70%、優選至少90%、特別優選至少95%由線性s偏振光組成。在外層 和/或內層上反射的光的光路中設置一個用於過濾ρ偏振光的偏振濾光鏡和/或一個用於 過濾s偏振光的偏振濾光鏡。所述至少一個攝像頭這樣定位，以致它檢測在穿過所述或 各偏振濾光鏡後的s偏振光和/或ρ偏振光，分別單獨作為產品的圖像或部分圖像。優 選至少有兩個攝像頭。
本發明其它的特點由附加的從屬權利要求、下面對優選實施例的說明以及所附 的附圖給出。其中圖1本發明檢驗設備的示意剖面圖，圖2本發明檢驗設備的另一種實施形式的示意剖面圖，以及圖3圖2檢驗設備的局部剖面透視圖。
具體實施例方式圖1示出一種檢驗設備10，利用該檢驗設備可以在一種自動的、基本上光學的 方法的框架內對產品11進行檢驗。所述產品11是一個用薄膜12包封的香菸包裝件13。 薄膜12對於可見光基本上是透明的。在檢驗過程期間，檢驗設備10 —方面檢驗產品11的一個另外設置在外面的層(外層)，也就是設置在香菸包裝件13的前壁15上方的薄膜前面16。另一方面，檢驗設備10還檢驗產品11的一個另外設置在裡面的層(內層)，也 就是設置在前壁15上的完稅封條14，該完稅封條當然同樣被薄膜12即薄膜前面16所覆
至
ΓΤΠ ο在檢驗過程期間，產品11也就是用薄膜12包封的香菸包裝件13在檢驗設備10 下方從其旁邊經過。為此目的，用薄膜12包封的香菸包裝件13位於一個圖中未示出的 香菸包裝機的同樣在圖中未詳細示出的輸送帶18的輸送段17上。輸送段17的推桿19 緊貼在用薄膜12包封的香菸包裝件13的底面上，從而在輸送段17運動過程中向左帶動 香菸包裝件13。檢驗設備10具有一個照射裝置20，利用該照射裝置條形地以非偏振光23照射 薄膜前面16以及設置在其下方的完稅封條14。為此目的，照射裝置20具有一個圖中未 詳細示出的由許多LED構成的光源。當然也可以使用任何一種其它合適的光源。通過 一個照射體21引導從LED發出的光，該照射體作為光學漫射器用於均勻照亮在薄膜前面 16或設置在其下方的完稅封條14上的發亮的條形區段22。在此漫射器21的出口端具有 一個弧形的即凹形構成的表面36，光通過漫射器的出口端朝薄膜前面16或完稅封條14方 向射出。利用該凹形的表面36補償包裝件13圍繞其縱向中軸線的由生產條件決定的彎 曲或拱曲。換句話說，防止了發亮的區段22由於相應包裝件13的生產條件決定的拱曲 而產生的扭曲。所述照射裝置20在此這樣設置在香菸包裝件13上方，以致從照射裝置20射出 的光束23以一定的入射角射到薄膜前面16上，其中在該薄膜前面16上所反射的光24至 少70%、優選至少90%、特別優選至少95%由線性s偏振光組成。在此入射角定義為在 入射光束與到界面或薄膜前面16上的垂線之間的角。在圖1和2中，入射角為90° -α， 其中α為在入射光束與界面或薄膜前面16之間的角。如果光23理想地精確地以布魯斯特角射到薄膜前面16上，則甚至所有在薄膜前 面16上反射的光24都是線性偏振光，即垂直於光入射面。對於用於包封香菸包裝件的 常規薄膜來說，布魯斯特角約為35°，因此角α在這種情況下等於55°。在下面對本發明的解釋中均從所描述的、理想的條件出發，即嚴格遵守布魯斯 特角，這樣所有在薄膜前面16上反射的光均為s偏振光。當然即使在本發明框架內也有 偏離布魯斯特角的情況，以致在薄膜前面16上反射的光只是還有大部分是s偏振光。從照射裝置20射出的光23的大部分通常不會在薄膜前面16上被反射，而是穿 過薄膜前面，在此必要時還會略微折射，然後射到完稅封條14上。接著射到完稅封條14上的光23的一部分在這裡再次被反射並且然後作為反射的 光束25幾乎平行於在薄膜前面16上反射的s偏振光束24延伸。在完稅封條上反射的光 束25在此主要是但通常並非完全是ρ偏振光，即平行於入射面。在反射的光束24、25的進一步的光路中有一個構成為稜鏡的分束器26，該分束 器26分別將反射的光束24、25分為部分光束。反射的光束24在此被分成兩個部分光束24a和24b，其中部分光束24a垂直於反 射的光束24偏轉或延伸。相反部分光束24b穿過分束器26未偏轉而是直線的。以類似 方式將反射的光束25分成具有相應走向的兩個部分光束25a、25b。
在未偏轉且直線穿過分束器26的部分光束24b、25b的光路中在繼續的進程中有 一個偏振濾光鏡27，它只允許ρ偏振光通過，而擋住S偏振光。因為這一原因，只有ρ偏振的部分光束25b的光分量通過偏振濾光鏡27並且射 到一個後置定位的攝像頭28上，相反，完全s偏振的部分光束24b則被擋住。以類似方式在兩個部分光束24a、25a的光路中設置一個僅允許s偏振光通過的 偏振濾光鏡29。相應地完全s偏振的部分光束24a則100%通過偏振濾光鏡29射到一個 後置定位的攝像頭35上，相反，部分光束25a主要是ρ偏振光並且因此至少大部分被擋 住。利用檢驗設備10成功從由薄膜前面16和完稅封條14反射的總光束至少很大程 度上相互分離開各個光分量24、25，換句話說，將源自於薄膜前面16的反射光的光分量 與源自於完稅封條14的光分量分離開。所以攝像頭35記錄一個至少很大程度上是薄膜前面16影像的圖像，而攝像頭28 則記錄一個至少很大程度上是完稅封條14影像的圖像。以這種方式可以光學地相互分開 薄膜12和香菸包裝件13。所述攝像頭28、35優選是行掃描攝像頭，這種類型的攝像頭的高的工作速度， 即使在香菸包裝件13經過檢驗設備的速度很高時，也能夠檢測相應的圖像/局部圖像。當然原則上也可以設想在檢驗過程期間使香菸包裝件13短時間停住，從而可以 檢測靜止的香菸包裝件的圖像。與此獨立的是，按照本發明所檢測的圖像具有極好的質量並且允許進行特別精 密的分析。尤其是可以同時測量完稅封條14的特徵和薄膜前面16的特徵，例如可以復 查完稅封條14和薄膜前面16的完整性、較小或較大缺陷的存在、色差的存在、位置偏差 等的存在。為此目的，可以利用眾所周知的自動化處理方法對所記錄的圖像進行分析。為 此將圖像傳輸給一個適當的分析裝置，例如具有適當圖像處理軟體的計算機裝置。該 軟體可以通過將所記錄的圖像與標準圖像進行比較和/或通過圖案識別方法檢測所述特 徵。如果在分析框架內例如識別出薄膜前面16和/或完稅封條14有損，則在繼續的 進程中從生產過程中去除相應的香菸包裝件13。尤其可以在用於檢查外層也就是薄膜前面16的分析的框架內，將由攝像頭28檢 測的P偏振光分量的圖像/局部圖像從相應的、由攝像頭35檢測的S偏振光分量的圖像/ 局部圖像中減去。以這種方式可以在檢查薄膜時減少源自於完稅封條14的幹擾性圖像成 分。如前所述，源自於完稅封條14的部分光束25a至少以小的分量具有s偏振光分量， 它們可以相應地穿過偏振濾光鏡29並且由攝像頭35檢測。在此藉助適當的處理軟體可以例如首先將分別由攝像頭28或由攝像頭35記錄的 圖像進行疊加並且以所述的方式相互減去屬於每個圖像像素的參數，尤其是亮度值。圖2和圖3示出了檢驗設備10的一種備選的實施形式。攝像頭28、35以及一個下面詳細描述的具有集成的偏振濾光鏡31、32的分束器 30均設置在一個外殼33內。反射的光束24、25通過首先穿過外殼的防護玻璃34射入外 殼33中。
在反射的光束24、25的光路中在繼續的進程中設置具有偏振濾光鏡31、32的分束器30。S偏振光束24射入分束器30中並且在那裡完全偏轉90°。分束器30為此 目的與偏振濾光鏡31、32這樣共同作用，以致只有S偏振光被偏轉90°，從而攝像頭35 可以記錄該s偏振光。只有ρ偏振光25可以不偏轉地通過分束器30並且由攝像頭28檢 測。應該指出的是，當然以這種方式不僅可以檢查香菸包裝件13的完稅封條14與薄 膜前面16。而且還可以利用檢驗設備10檢查薄膜12的任何一面以及香菸包裝件13的任
何一面。附圖標記清單
10檢驗設備24b部分光束
11女口 廣口口25光束
12薄膜25a部分光束
13香菸包裝件25b部分光束
14完稅封條26分束器
15前壁27偏振濾光鏡
16薄膜前面28攝像頭
17輸送段29偏振濾光鏡
18輸送機30分束器
19推桿31偏振濾光鏡
20照射裝置32偏振濾光鏡
21照射體33外殼
22區段34防護玻璃
23光束35攝像頭
24光束36凹形的表面
24a部分光束
權利要求
1.用於對優選運動的具有至少兩個層的產品(11)進行檢驗的方法，尤其是對用薄膜 包封的包裝物優選香菸包裝件(13)進行檢驗，其中所述產品(11)的至少一個另外設置在 裡面的層(14)(內層)至少部分地用至少一個、至少局部透明的、另外設置在外面的產品 層(16)(外層)覆蓋，其特徵在於以下方法步驟a)以一個優選大約35°的入射角用優選非偏振光照射產品(11)的外層(16)，其中在 該外層(16)上反射的光至少70%、優選至少90%、特別優選至少95%由線性s偏振光組 成，b)分別單獨地藉助至少一個適當的電場光學的檢測裝置(28，35)(攝像頭)檢測由外 層(16)和/或內層(14)反射的光的s偏振分量和/或由外層(16)和/或內層(14)反射 的光的ρ偏振分量作為產品(11)的圖像或局部圖像，C)對所檢測的s偏振光分量和/或所檢測的ρ偏振光分量進行分析，以便能夠得出在 外層(16)和/或內層(14)的特徵方面的結論。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，為了檢查內層(14)，分析反射光的ρ偏 振光分量，也就是分析產品(11)的ρ偏振圖像/局部圖像。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，為了檢查產品(11)的外層(16)， 分析包括從s偏振光分量的一個圖像/局部圖像減去ρ偏振光分量的一個圖像/局部圖 像。
4.根據上述權利要求之一項或多項所述的方法，其特徵在於，為了識別產品(11)的 一個或兩個層(14，16)的缺陷，藉助適當的圖像處理方法分析產品(11)的ρ偏振和/或 s偏振圖像/局部圖像，尤其是通過將所保存的標準圖像/標準局部圖像與由攝像頭(28， 35)所記錄的產品(11)圖像/局部圖像進行比較識別出缺陷的方式，或者通過藉助適當的 圖案識別方法識別出由攝像頭(28，35)所記錄的圖像/局部圖像之內的缺陷的方式。
5.根據上述權利要求之一項或多項所述的方法，其特徵在於，分別藉助適當的偏振 濾光鏡(27，29，31，32)從反射光中濾掉s和/或ρ偏振光分量。
6.根據上述權利要求之一項或多項所述的方法，其特徵在於，藉助一個輸送帶(18) 使產品(11)在檢驗過程期間從攝像頭(28，35)旁邊經過。
7.根據上述權利要求之一項或多項所述的方法，其特徵在於，外層(16)是一個香菸 包裝件(13)的薄膜包套(12)的一部分，而內層(14)是香菸包裝件(13)的一部分，尤其 是一個完稅封條、一個票卷、香菸包裝件壁等等，其中用以照射外層(16)的入射角大於 外層(16)的布魯斯特角的85%並且小於外層(16)的布魯斯特角的115%，尤其是近似等 於外層(16)的布魯斯特角。
8.用於對優選運動的具有至少兩個層(14，16)的產品進行檢驗的設備，特別是對用 薄膜包封的包裝物優選香菸包裝件(13)進行檢驗，其中所述產品(11)的至少一個另外設 置在裡面的層(14)(內層)至少部分地用至少一個、至少局部透明的、另外設置在外面的 產品層(16)(外層)覆蓋，其中所述設備具有至少一個照射裝置(20)以及至少一個電場 光學的檢測裝置(28，35)(攝像頭)，其特徵在於以下特徵 a)照射裝置(20)這樣對準產品(11)的至少一個側面，以致由照射裝置(20)射出 的、優選非偏振光以一個優選大約35°的入射角用光照射產品(11)的外層(16)，其中在 該外層上反射的光至少70%、優選至少90%、特別優選至少95%由線性s偏振光組成，b)在外層(16)和/或內層(14)上反射的光的光路中設置一個用於過濾ρ偏振光的偏 振濾光鏡(27)和/或一個用於過濾S偏振光的偏振濾光鏡(29)，C)所述至少一個攝像頭(28，35)這樣定位，以致它檢測在穿過所述或各偏振濾光鏡 (27，29)後的s偏振光和/或ρ偏振光，分別單獨作為產品的圖像或部分圖像。
9.根據權利要求8所述的用於檢驗產品的設備，其特徵在於，所述設備具有一個分析 單元，該分析單元對由攝像頭(28，35)傳輸的圖像進行分析，尤其用於識別產品(11)的 外層/或內層(14，16)的缺陷。
10.根據權利要求8或9所述的設備，其特徵在於，所述設備具有至少兩個攝像頭 (28，35)，即一個用於檢測反射光的s偏振光分量的第一攝像頭(35)和一個用於檢測反 射光的ρ偏振光分量的第二攝像頭(28)。
11.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於，由產品反射的光藉助一個分束器 (26)分成兩個部分光束，其中用於檢測第一部分光束的第一攝像頭(35)定位在其光路 中，而第二攝像頭(28)定位在第二部分光束的光路中，其中在第一部分光束的光路中在 第一攝像頭(35)前設置一個不可透過ρ偏振光但可透過S偏振光的偏振濾光鏡，而在第 二部分光束的光路中在第二攝像頭前設置一個不可透過s偏振光但可以透過ρ偏振光的偏 振濾光鏡。
12.根據權利要求11所述的設備，其特徵在於，偏振濾光鏡(31，32)是分束器(30) 的一部分。
13.根據權利要求8-12之一項或多項所述的設備，其特徵在於，攝像頭(28，35)構 成為具有一個單個傳感器行的行掃描攝像頭。
14.根據權利要求8-13之一項或多項所述的設備，其特徵在於，照射裝置(20)這樣 構成和定位，以致它在產品(11)上產生一個條形的、儘可能均勻照亮的照射面。
全文摘要
本發明涉及一種用於對優選運動的具有至少兩個層的產品進行檢驗的方法，尤其是對用薄膜包封的包裝物優選香菸包裝件進行檢驗，其中所述產品的至少一個另外設置在裡面的層(內層)至少部分地用至少一個、至少局部透明的、另外設置在外面的產品層(外層)覆蓋，其中以一個優選大約35°的入射角用光照射所述產品的外層，其中在該外層上反射的光至少70％、優選至少90％、特別優選至少95％由線性s偏振光組成，分別藉助至少一個適當的電場光學的檢測裝置(攝像頭)檢測由外層和/或內層反射的光的s偏振分量和/或由外層和/或內層反射的光的p偏振分量作為產品的圖像或局部圖像，並且其中對所檢驗的s偏振光分量和/或p偏振光分量進行分析，以便能夠得出在外層和/或內層的特徵方面的結論。
文檔編號G01N21/17GK102015461SQ200980115155
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月6日 優先權日2008年4月28日
發明者D·德呂克, M·恰爾諾塔, V·克拉爾 申請人:佛克有限及兩合公司