用于扫描基本上为圆柱形的物体的整个侧面的电光装置

摘要

使沿预定路径前进的连续卷烟棒经过一电光扫描站，在该处，其整个圆柱形表面被一装置检查，该装置包括一照明装置、一行扫描电视摄像机和一反射元件，照明装置的功能为以基本均匀的方式照亮圆柱形表面的给定环形区，摄像机相对于所述路径如此放置，即能从环形区的第一部分获取直接图像，反射元件位于所述路径的与摄像机相对的一侧，并如此实施并取向，即将两个图像反射回摄像机，该图像与直接图像结合，形成整个环形区。

说明书

本发明涉及一种用于扫描其形状基本上为圆柱形的物体的整个侧面的电光装置。

本发明可以有利地应用于烟草工业，这是在下面的说明中直接引用的一个领域，但是对所包含的一般范围并无限制。

特别是，按照本发明的装置可以用在卷烟机或过滤嘴制造机中，以检查连续的卷烟棒或过滤嘴棒，或是由这种棒切出的不连续段的整个侧圆柱形表面。

特别参考卷烟制造机，它在通常情况下采用了一个基本垂直的导管，该导管有一被供以上升的连续烟草颗粒流的底部送入端和一朝着抽吸带的顶部出口端，在上述带上形成连续的烟草填料狭条。

烟草填料被抽吸带沉积在连续的卷烟纸条上，该卷烟纸条具有涂胶的由环形输送带支承的纵向边缘，在该输送带上，由这个输送带迫使香烟纸包裹填料，使两个涂胶的边缘重叠地接触，并形成一基本上为圆柱形的连续卷烟棒。

使连续的卷烟棒沿一基本上为直线形的水平路径朝一具有旋转刀片的切割装置前进，卷烟棒被旋转刀片切成具有预定的和不变的重复长度的单个部分。

按上述方式形成的卷烟棒的纸面可能会出现各种缺陷，例如：在纸条的纵向边缘之间的不合格的重叠连接，由烟草填料中的杂质引起的纸的划破，污点，变形等等。

为了检查这些缺陷和其它问题，现有技术利用了电光扫描装置；这种装置通常包括一支承元件、第一组光导纤维光导管和第二组光导纤维光导管，其中所述支承元件呈一个对中的环，卷烟棒穿过它被传送；第一组光导纤维光导管的一端被连接至一单独的光源，该光源的相应的相对端沿环的周向内表面以这样一种方式均匀分布，即能照射卷烟棒的圆柱形表面的环形区；第二组光导纤维光导管的一组端部绕环的周向内表面以这样一种方式均匀分布，即能接收由棒反射的光，而且其相对的端部与一装有光敏元件的传感装置相连，所述光敏元件通常为光电二极管或光电晶体管。

传感装置的光敏元件与一比较器电连接，该比较器每当至少一个光敏元件返回其值与所选的参考信号不同的输出信号时就会产生一误差信号。

在采用这种类型的装置时会遇到当检测到在连续的卷烟棒的侧面上的缺陷时，所得到的输出信号的幅度的变化可能会与背景噪声中的某些变化混淆，这种背景噪声通常是由光敏元件在响应不可避免地由行进的卷烟棒传递的振动时产生的。

为了避免由比较器给出虚假误差信号的可能性，通常用特殊的电子处理线路滤去背景噪声分量。不过，在采用这种线路时，希望检测的缺陷也常常被漏掉，而且这一方案也有比较复杂的缺点。

此外，还有这样的缺点，即所述类型的装置本身总的来说都比较贵。

本发明的目的为提供一种用于扫描其形状基本上为圆柱形的物体的整个侧面的电光装置，它比上面所描述的传统类型的装置更简单、更经济而且更可靠。

按照本发明，所述目的由一种用于扫描基本上为圆柱形的物体的整个侧面的电光装置来实现，其中该物体沿一预定的路径行进，所述装置包括放置在沿同一路径布置的扫描站上的照明装置，该照明装置的功能为以基本上均匀的方式照亮表面的给定环形区域，其特征为，它包括位于扫描站上的电视摄像机型图像检测机构和位于路径的与检测机构相对的一侧的反射机构，所述检测机构相对于路径的位置要使之能从环形区的第一部分获取直接的图像，所述反射机构要被如此设置并取向，即可以使至少一个来自环形区的第二部分的图像反射回检测机构。

现在参考附图用例子详细描述本发明，在图中：

图1以立面图示出了按照本发明的电光扫描装置的一个可能的实施例，其中某些部分被剖开，并且为了清楚起见而省去了其它部分；

图2是装置的沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。

在两个附图中，1代表电光扫描装置的整体，它被设计成用于检查连续的卷烟棒3的基本上为圆柱形的整个侧面2，(用在图中未示出的传统装置)使棒3沿一水平的基本上为直线形的路径P纵向前进。

装置1装在沿路径P放置的扫描站4上，它占据一个相对于与路径P重合的垂直平面S基本对称的位置。

装置1包括一照明装置5，该照明装置5本身又包括一光源(未示出)和多个光导纤维光导管5b(见图2)，这些光导管有一组聚集在一起并位于光源(未示出)附近的端部，而另一组端部则绕与路径P共轴线的环形支承元件6的外周边均匀分布。具体地说，绕环形元件6分布的端部相对于路径P以这样一种方式取向，以致能以基本均匀的方式照亮表面2的经过选择的环形区7。

装置1还包括一面向路径P放置的电视摄像机8，该摄像机以这样一种方式定位，以便能通过一基本上为180°的弧成帧相对于垂直平面S对称地延伸的区域7的给定部分7a。在本发明装置的一个优选实施例中，摄像机8是一CCD(电荷耦合器件)阵列行扫描器，或按另一种方案为CCD阵列延时与积分行扫描器型。

装置1进一步包括一用9代表的光反射元件，它位于路径P的与摄像机8相对的一侧并由两个平的反射面10和11组成，该反射面相对于垂直平面S对称地设置并对着卷烟棒3，形成一预定的角度A并联合建立V形单个薄壁13的反射面12。角度A要如此选择，以使得当本发明的装置在工作时，表面10和11将向摄像机8反射回两个相应的图像，这些图像相对于环形区7的两个部分7b′和7b″，它们经过一个基本上为180°的弧延伸并代表部分7b，该部分7b与已经提到的部分7a联合，组成整个环形区7。

14代表一与摄像机8相关联的聚焦装置，它包括一单个的聚焦透镜15和一对聚焦透镜16，透镜15面向路径P设置，与摄像机8隔开一段给定的距离D1，透镜16对称地设置在垂直平面S的相对侧，面向相应的反射面10和11，同样也与摄像机隔开一段给定的距离D2。距离D1和D2要使得各部分7a和7b′-7b″的图像都聚焦到一个单个的平面上。

装置1的成形部分也是一用17代表的基本上为圆柱形的透明管状元件，它用石英做成并沿路径P的一给定限度T共轴线地延伸，其孔大于卷烟棒3的直径，而且由此使卷烟棒3与照明装置5、电视摄像机8、反射元件9和聚焦装置14隔离；圆柱形管状元件17的功能为当卷烟棒3朝扫描站4前进时保护这些部件免受由卷烟棒3携带的异物(砂粒、尘土、烟草颗粒等)的损害。

透明管状元件17的内表面18与卷烟棒3的侧面2结合，建立一室19，其一端20敞开，而另一端21则以基本上为流体密封的关系与一环形进气管22相连，而该进气管本身又与空气压缩机23相连。

最后，装置1包括一外壳24，以便容纳照明装置5、电视摄像机8、反射装置9、聚焦装置14和管状元件17，该外壳有两个由管状元件17相互连接起来的基本上为圆形的开口25和26。更确切一些，外壳24的内表面27与管状元件17的外表面28结合，建立一基本上流体密封的室29，室中装有照明装置5、电视摄像机8、反射装置9和聚焦装置14。

在工作时，连续的卷烟棒3(由在图中未示出的传统装置)沿路径P纵向前进并经过扫描站4。

更确切一些，棒3沿路径P的整个限度T被引导，经过管状元件17的内部并因而经过外壳24。在外壳24内，照明装置5透过管状元件17将其光线照射在棒3的侧面2的环形区7上。

摄像机8通过一个透镜15摄取用7a代表的部分的直接图像，而剩下的部分7b则是经过一对透镜16由提供给用7b′和7b″代表的两个部分的表面10和11反射的两个图像的组合。这样，就可在卷烟棒3经过扫描站4时检查整个环形区7，并因此检查整个侧面2。

按上述方式进行的表面2的全面检查意味着不仅可以检测出缺陷，而且可以连续监控卷烟棒的直径，并且很容易鉴定直径值与预设的参考值的偏差。

设置室29可保证照明装置5、摄像机8、反射元件9的反射面10和11以及聚焦装置14的透镜15和16保持清洁，而在棒3移动时用压缩机23通过管状元件17连续地吹送的空气则保证元件17的内表面18也保持清洁。

装置1不用聚焦装置也同样能很好地实施，在此情况下，摄像机8被定位在与卷烟棒3和反射元件9隔开一段距离的地方，以使相应部分7a和7b′-7b″的直接的与反射的图像都大致在焦点上。

虽然图中所示的反射元件是用两个反射面形成的，但是在不损害由所附权利要求书所提供的保护范围的前提下也可能采用多于两个的这种表面。

最后，可以看到，上述的品质控制方法显然可有良好效果地用于检查从连续的棒3切下的并且使其可能是垂直于其纵向轴线地前进的单独的卷烟以及同样还有单独的过滤嘴的整个圆柱形侧面。