Descrição
A presente invenção refere-se a um processo para examinar produtos preferencialmente móveis com ao menos duas camadas, especialmente embalagens, preferencialmente embalagens de cigarro envoltas com laminado, sendo que ao menos outra camada do produto disposta no interior - camada interna - ao menos em determinadas regiões está recoberta com uma camada de produto ao menos parcialmente transparente, disposta mais externamente - camada externa. Além disso, a invenção abrange um dispositivo para examinar tais produtos.
Normalmente as embalagens de cigarro no término da sua fabricação recebem bandeirolas, cupons e outros recortes. Em conexão serão envoltos com um laminado transparente. Um exame óptico automático da embalagem de cigarro, especialmente dos chamados recortes para verificação de falhas torna-se extremamente difícil após o envolvimento da embalagem com o laminado. Ocorre que o exame óptico, eventualmente através de uma câmera, está sujeito a interferências por reflexões.
Também um exame óptico automático do próprio laminado pode ser realizado apenas com dificuldades. Sucede que, por exemplo, as imagens registradas por câmeras do laminado serão sobrepostas por imagens da embalagem de cigarro disposta debaixo do laminado.
Portanto, a presente invenção tem como objetivo um processo de exame automático e óptico de produtos da espécie inicialmente citada, especialmente de embalagens de cigarro envoltas por laminado, no qual ambas as camadas dos produtos podem ser examinadas de uma maneira mais confiável possível. Além disso, a invenção também tem como objetivo indicar um dispositivo de exame com o qual um processo desta natureza possa ser realizado.
Está tarefa será solucionada por um processo com as características da reivindicação 1. Além disso, a tarefa é solucionada por um dispositi2 vo com as características da reivindicação 8.
O processo preconizado pela presente invenção, assim sendo é caracterizado pelo fato de que a camada do produto, posicionada mais externamente, ao menos parcialmente transparente a luz, é sujeita sob um ângulo de incidência, preferencialmente cerca de 35°, com a luz, no qual a luz refletida nesta camada consiste em ao menos 70%, de preferência ao menos 90%, especialmente preferido no mínimo 95% de luz s-polarizada e linear.
No caso a parcela s-polarizada da luz refletida pela camada exposta mais externamente e/ou da camada disposta mais internamente e/ou a parcela p-polarizada da luz refletida pela camada exposta mais externamente e/ou da camada disposta mais internamente serão registrados por ao menos um órgão registrador eletro-óptico, ou seja, um detector de luz - câmera - em forma de imagem ou imagem parcial do produto.
A parcela da luz registrada, s-polarizada e/ou p-polarizada, será depois avaliada a fim de que seja possível fazer conclusões a respeito de características da camada disposta mais externamente e/ou da camada mais internamente, especialmente no tocante a conservação e/ou no tocante a um posicionamento correto da camada disposta mais externamente e/ou da camada disposta mais internamente.
Com relação à camada disposta mais internamente e a camada disposta mais externamente, estas podem estar interligadas, mas podem também ser separadas. Especialmente elas podem estar dispostas adjacentes ou superpostas, com ou sem distância recíproca. É importante que a camada disposta mais externamente seja transparente ao menos parcialmente para luz visível. O material do qual consiste a camada disposta mais internamente se diferencia preferencialmente da camada disposta mais externamente. A seguir a camada disposta mais externamente será brevemente designada como camada externa e a camada situada mais internamente será denominada como camada interna. A camada externa poderá naturalmente também ser a posição mais externa do produto, porém, não forçosamente.
A invenção parte do reconhecimento de que camadas transparentes, ou seja, ao menos parcialmente transparentes, externas, de produtos como embalagens de cigarros enroladas em laminado, luz que é irradiado sob o chamado ângulo de Brewster, realiza uma polarização linear. Em outras palavras, nesta hipótese a camada externa a ser examinado - por exemplo, o laminado - a luz refletida s-polarizada, isto é, é polarizada perpendicularmente para com o plano de incidência da luz.
Com relação à luz com a qual é iluminado o produto, então esta será preferencialmente não polarizada. Teoricamente pode-se também imaginar, contudo de irradiar ao invés de luz não polarizada, por exemplo, luz polarizada circular.
Quando a luz for irradiada exatamente no ângulo de Brewster em laminados convencionais de aproximadamente 35° - aproximadamente ou precisamente 100% da luz refletida pela camada externa é s-polarizada. Por outro lado a parcela da luz que atravessa o laminado e que é fracionada de acordo com as leis de fracionamento conhecidas, incide sobre a camada interna a ser examinada do produto, por exemplo, uma superfície correspondente da embalagem do cigarro. Isto pode ser a superfície de uma parede da embalagem, a bandeirola, um cupom ou semelhante unidade. Ali a luz será parcialmente absorvida e parcialmente refletida. A luz refletida da camada interna é polarizada ao menos de modo preponderante p-polarizada, isto é, em paralelo para com o plano da incidência da luz.
De acordo com a invenção as conexões mencionadas serão aproveitadas para separar opticamente a camada externa e a camada interna. Ocorre que a parcela da luz p-polarizada da luz global, refletida pela camada interna e pela camada externa, se origina ao menos de modo preponderante, de preferência totalmente, da camada interna. Pela captação da parcela de luz p-polarizada de toda a luz refletida podem, portanto, ser eliminados parcelas luminosas prejudiciais originárias ao menos parcialmente da camada externa transparente a qual, ao menos de modo preponderante, de preferência totalmente é s-polarizada.
Por outro lado pela captação de parcelas de luz exclusivamente s-polarizadas da luz refletida puderam ser eliminados reflexos da camada interna, ou seja, da embalagem do cigarro, ao menos parcialmente. Sucede que as parcelas de luz da camada interna são ao menos preponderantemente p-polarizadas.
Em uma modalidade preferida da invenção uma parte do invólucro do laminado que constitui a camada externa de uma embalagem de cigarro e a camada interna fazem parte da embalagem de cigarro, especialmente com uma bandeirola, um cupom, uma parede da embalagem ou semelhante unidade o ângulo de incidência sob o qual a camada externa é iluminada, é superior a 85% do ângulo Brewster da camada externa e inferior a 115% do ângulo Brewster da camada externa.
Um dispositivo de exame para realizar o processo de acordo com a invenção apresenta, além de ao menos um órgão registrador eletroóptico - câmera - um órgão de iluminação. No caso o órgão de iluminação está de tal modo voltado para ao menos um lado do produto que a luz emitida pelo órgão de iluminação ilumina a camada externa do produto com um ângulo de incidência preferencialmente de cerca de 35° com luz, no qual a luz refletida nesta camada consiste ao menos em 70%, de preferência no mínimo 90% especialmente preferido no mínimo 95% de luz s-polarizada linear. No percurso dos raios da luz refletida na camada externa e/ou da camada interna está montado um filtro de polarização para a filtração da luz ppolarizada e/ou um filtro de polarização para a filtragem da luz s-polarizada. Ao menos uma câmera está posicionada de tal maneira que registra a luz spolarizada e/ou a luz p-polarizada, após a passagem por um ou vários filtros de polarização, registra sempre separadamente como imagem, ou imagem parcial, do produto, de preferência estão prevista ao menos duas câmeras.
Outros de detalhes da invenção resultam das reivindicações dependentes anexas, da descrição subsequente de exemplos de execução preferidos bem como dos desenhos anexos. As figuras mostram:
figura 1 vista em corte esquemática de um dispositivo de exame de acordo com invenção, figura 2 outra modalidade de um dispositivo de exame de acordo com a invenção em vista de corte esquemática, e figura 3 o dispositivo de exame da figura 2 em vista de perspectiva em corte parcial.
A figura 1 apresenta um dispositivo de exame 10, com o qual torna-se possível examinar produtos 11 no contexto de um processo óptico automático. O produto 11 é uma embalagem de cigarro 13 envolta com um laminado 12. O laminado 12 é transparente essencialmente para luz visível.
Durante um processo de exame, o dispositivo de exame 10 examina por um lado uma camada disposta mais externamente do produto 11 - camada externa - ou seja, o lado dianteiro do laminado 16 disposto acima da parede dianteira 15 da embalagem de cigarro 13.
Por outro lado, o dispositivo de exame 10 examina uma camada disposta mais internamente - camada interna - do produto 11, ou seja, uma bandeirola 14 disposta na parede dianteira 15, que naturalmente está recoberta pelo laminado 12, ou seja, pelo lado dianteiro do laminado 16.
Durante o processo do exame, o produto 11, ou seja, a embalagem de cigarro 13 envolta com o laminado 12 será movimentado por baixo do dispositivo de exame 10 sendo ali avançado. Para esta finalidade, a embalagem de cigarro 13 envolta com o laminado 12 está posicionada em uma seção de transporte 17 de um transportador representado mais detalhadamente de uma máquina de embalagem de cigarros também não representada. Um arraste 19 da seção de transporte 17 está disposto no lado inferior da embalagem de cigarro 13, envolta com o laminado 12, com o que embalagem 13 é deslocada conjuntamente par ao lado esquerdo na movimentação da seção de transporte 17.
O dispositivo de exame 10 apresenta um órgão de iluminação 20 com o qual é iluminado o lado dianteiro do laminado 16 bem como a bandeirola 14 disposta por baixo, sendo esta iluminação feita em forma de tiras com luz não polarizada 23. Para esta finalidade o órgão de iluminação 20 dispõe de uma fonte luminosa não representada mais detalhadamente constituída de uma variedade de LEDs. Naturalmente também poderá ser empregada qualquer outra fonte de luz adequada. A luz irradiada pelos LEDs será conduzida através de um corpo de iluminação 21 o qual, como difusor óptico está destinado a prover uma iluminação uniforme de um segmento 22 em formato de tira iluminado no lado dianteiro do laminado 16, ou seja, da bandeirola 14 posicionada por baixo. No caso, a extremidade de saída do difusor 21, pela qual sai à luz na direção do lado dianteiro do laminado 16, ou seja, da bandeirola 14, apresenta uma superfície 36 arqueada, ou seja, conformada de modo côncavo. Com esta superfície 36 côncava é compensada uma curvatura resultante da produção, ou seja, um arqueamento, da embalagem 13 ao redor do seu eixo central longitudinal, em outras palavras serão evitadas distorções do segmento 22 iluminado que do contrário resultariam através do arqueamento resultante da produção de cada embalagem 13 respectiva.
O órgão de iluminação 20 está disposto de tal maneira acima da embalagem de cigarros 13 que o raio de luz 23 emitido pelo órgão de iluminação 20 incide com ângulo no lado dianteiro do laminado 16, no qual a luz 24 refletida neste lado dianteiro do laminado consiste ao menos em 70%, ao menos de preferência de no mínimo 90% especialmente preferido no mínimo 95% de luz linear s-polarizada. O ângulo de incidência no caso é definido como o ângulo entre o raio incidente e do raio que incide perpendicularmente sobre a superfície limite, ou seja, o lado dianteiro do laminado 16. Na figura 1 e 2 o ângulo de incidência é, portanto, de 90° - a, sendo que a representa o ângulo entre o raio incidente e a superfície limite, ou seja, o lado dianteiro do laminado 16.
Quando a luz 23 de maneira ideal incide exatamente no angulo Brewster conhecido sobre o lado dianteiro do laminado 16, ocorre que toda a luz 24 refletida no lado dianteiro do laminado 16 é polarizado em sentido linear, ou seja, perpendicularmente para com o plano de incidência da luz. O ângulo Brewster, para tipos de laminados convencionais, usados para o envolvimento de embalagens de cigarro, é de cerca de 35° de maneira que o ângulo α nesta hipótese será correspondentemente 55°.
Nas explicações subsequentes da invenção, se parte de condições ideais descritas, isto é, de uma observância exata do ângulo Brewster, de maneira que toda a luz refletida no lado dianteiro do laminado 16 está spolarizada. Não obstante também está incluso no contexto da invenção divergir do ângulo Brewster exato, de maneira que a luz refletida no lado dianteiro do laminado 16 somente está s-polarizada de maneira preponderante.
A parcela preponderante da luz 23 originada do órgão de iluminação 20 será normalmente não refletida do lado dianteiro do laminado 16, porém, o atravessa, e sendo eventualmente ligeiramente fracionada neste processo para em seguida incidir na bandeirola 14.
Novamente, uma parcela da luz 23 incidente na bandeirola 14 será nela refletido e se projeta em seguida como raio luminoso 25 refletido aproximadamente em paralelo para com o raio de luz 24 s-polarizado, refletido no lado dianteiro do laminado 16. O raio luminoso 25 refletido na bandeirola, no caso é de modo preponderante, porém, normalmente não está totalmente p-polarizado, ou seja, em paralelo para com o plano de incidência.
Na projeção adicional dos raios de luz refletidos 24, 25 encontrase um divisor de raios 26 conformado como prisma. Este divisor de raios 26 divide os raios luminosos refletidos 24, 25 em raios parciais.
O raio de luz 24 refletido será subdividido em dois raios parciais 24a e 24b, sendo que o raio parcial 24a é desviado perpendicularmente para com o raio de luz 24 refletido, ou seja, se desloca neste sentido. O raio parcial 24b transfixa o divisor de raios 26, por outro lado, sem ser desviado e em sentido retilíneo. De modo análogo, o raio de luz 25 refletido será subdivido em dois raios parciais 25a, 25b com traçados correspondentes.
Na projeção de raios parciais 24b, 25b que atravessam o divisor de raios 26 sem desvio e de forma retilínea, encontra-se no decurso sequencial um filtro de polarização 27 que permite a passagem exclusivamente de luz p-polarizada, mais bloqueia a luz s-polarizada.
Devido a esta razão será permitida a passagem pelo filtro de polarização 27 exclusivamente na parcela de luz do raio parcial 25b, o qual é ppolarizado, incidindo a uma câmera 28 posicionada seqüencialmente. O raio parcial 24 por outro lado, totalmente s-polarizado, será bloqueado.
De modo similar, está integrado na projeção dos dois raios par8 ciais 24a, 25a um filtro de polarização 29 que permite a passagem exclusivamente de luz s-polarizada. De modo correspondente o raio parcial 24a do filtro de polarização 29, totalmente s-polarizado, faz a transfixação na base de 100% e incide em uma câmera 35 posicionada sequencialmente. O raio parcial 25a por sua vez é de modo preponderante p-polarizado e será, portanto, ao menos bloqueado de forma preponderante.
Como resultado consegue-se com o dispositivo de exame 10, separar do raio global refletido pelo lado dianteiro do laminado 16 e pela bandeirola 14, as diferentes parcelas de luz 24, 25, ao menos amplamente em sentido recíproco. Em outras palavras, as parcelas da luz refletida originárias do lado dianteiro do laminado 16, serão separadas das parcelas de luz oriundas da bandeirola 14.
Desta maneira, a câmera 35 registra uma imagem que ao menos de modo preponderante constitui uma imagem do lado dianteiro do laminado 16, sendo que a câmera 28 por sua vez registra uma imagem que ao menos de forma preponderante é uma imagem da bandeirola 14. Torna-se possível desta maneira separar opticamente entre si o laminado 12 e a embalagem de cigarros 13.
Com relação à câmera 28, 35, trata-se de preferência de câmeras de linhas. A alta velocidade de trabalho dessas câmeras possibilita os registros das respectivas imagens/imagens parciais também no caso de grandes velocidades das embalagens de cigarro 13 que são transportados ao longo do dispositivo de exame.
Basicamente, naturalmente também é imaginável que as embalagens de cigarro 13 durante o processo do exame seriam paralisados por um curto espaço de tempo de maneira que as imagens seriam capitadas de embalagens de cigarro não movimentadas.
Independentemente disto, as imagens captadas de acordo com a invenção são de qualidade excepcional e permitem uma avaliação especialmente precisa. Especialmente torna-se possível medir ao mesmo tempo características da bandeirola 14 e características do lado dianteiro do laminado 16 simultaneamente. Por exemplo, a bandeirola 14 e o lado dianteiro do laminado 16 podem ser examinados quanto ao seu estado de preservação quanto à existência de pontos falhos menores ou maiores, de desvios de coloração e desvios de posição ou semelhantes ocorrências.
Para esta finalidade as imagens registradas podem ser avaliadas com processos de acabamento automatizados já conhecidos. Para esta finalidade as imagens de um conjunto de avaliação adequados serão transferidas, eventualmente para um computador com um software adequado para processamentos de imagens. Este software, por meio de comparação das imagens registradas poderá fazer uma comparação com imagens teóricas e/ou por um processo de reconhecimento de padronagem poderá registrar as características mencionadas.
Caso no decurso da avaliação, por exemplo, venha a ser reconhecido que o lado dianteiro do laminado 16 e/ou a bandeirola 14 estão danificados, a embalagem de cigarro 13 correspondente no decurso subsequente será removida do processo de produção.
Especialmente no contexto da avaliação para o exame da camada externa, ou seja, do lado dianteiro do laminado 16, poderá ser subtraído à imagem/ imagem parcial registrada pela câmera 28 da parcela de luz ppolarizada da luz refletida da imagem/ imagem parcial da parcela de luz spolarizada registrada pela câmera 35. Desta maneira torna-se possível reduzir parcelas de imagens com falhas no exame do laminado, originárias da bandeirola 14. Ocorre que como explicado mais acima, o raio parcial 25a originário da bandeirola 14, apresenta parcelas luminosas s-polarizadas em parcelas menores que de modo correspondente podem transfixar o filtro de polarização 29 sendo registrados pela câmera 35.
Por meio do software de processamento adequado, no caso, por exemplo, as imagens registradas pelas câmeras 28, ou seja, pela câmera 35 inicialmente poderão ser sobrepostas e aos parâmetros pertencentes em todos os pixels de imagem, especialmente valores de claridade, podem ser reciprocamente subtraídos na forma já descrita.
As figuras 2 e 3 apresentam uma modalidade alternativa do dispositivo de exame 10.
As câmeras 28, 35 bem como um divisor de raios 30 a seguir descrito mais detalhadamente, estão dispostos com filtros de polarização 31, dentro de um alojamento 33. Os raios de luz 24, 25 refletidos penetram no alojamento 33, transfixando inicialmente o vidro protetor 34 do alojamento.
No percurso dos raios refletidos 24, 25 está disposto outro traçado do divisor de raios 30 com filtros de polarização 31, 32. O raio 24 spolarizado penetra no difusor de raios 30 aonde será totalmente desviado em 90°. O divisor de raios 30 age para este fim, conjuntamente com os filtros de polarização 31, 32 de tal maneira que é desviado exclusivamente luz spolarizada em 90° de maneira que a câmera 35 possa fazer o respectivo registro. Luz 25 exclusivamente p-polarizada pode atravessar o divisor de raios 30 sem ser desviada, sendo captada pela câmera 28.
É feita a indicação de que naturalmente não apenas a bandeirola 14 da embalagem de cigarro 13 pode ser examinado desta maneira juntamente com o lado dianteiro do laminado 16. Ao contrário, qualquer lado do laminado 12, bem como qualquer lado da embalagem de cigarro 13 poderão ser examinados com dispositivo de exame 10.
Listagem de Referência
Dispositivo de Exame
Produto
Laminado
Embalagem de Cigarro
Bandeirola
Parede Dianteira
Lado dianteiro do Laminado
Seção de Transporte
Transportador
Arraste
Órgão de Iluminação
Corpo de Iluminação
Segmento
Raio de Luz
Raio de Luz
24a Raio Parcial
24b Raio Parcial
Raio de Luz
25a Raio Parcial
25b Raio Parcial
Divisor de Raio
Filtro de Polarização
Câmera
Filtro de Polarização
Divisor de raios
Filtro de Polarização
Filtro de Polarização
Alojamento
Vidro Protetor
Câmera
Superfície Côncava