(57)【要約】  ロール状喫煙品（１０）あるいはフィルターロッド（１４）の１以上の物理特性を決定するための方法が開示されており、前記方法は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド（１４）を視野内に配置し、前記視野に対して光照射を行い、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内で撮像してイメージを形成し、前記イメージを解析して前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定する。好ましくは、前記イメージはデジタルイメージであり、電気的に加工されて前記１以上の物理特性を決定する。前記１以上の物理特性は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの長さ（ｅ）、平均直径（ｄ）、楕円性度合い、外周、真円度あるいは形状を含む。また、本発明は、そのような方法を実施するための装置に関し、前記視野を画定する撮像手段を具え、この撮像手段は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内で撮像するようにして構成されている。また、前記装置は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内に配置するための手段と、前記視野内を照射するための照射手段と、前記イメージを加工するための加工手段とを具えており、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定する。
2006522928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための装置であって、
所定の視野を画定するとともに、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内で撮像するように構成した撮像手段と、
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを、その軸が前記撮像手段の光軸と実質的に直交するようにして前記視野内に配置する配置手段と、
前記視野を照射するための照射手段と、
前記イメージを加工し、前記視野内における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記１以上の物理特性を加工するための加工手段とを具え、
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径に関する前記１以上の物理特性を決定することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドのデジタルイメージを撮像するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記加工手段は、前記１以上の物理特性を決定するために、前記デジタルイメージを電気的に加工するように構成したことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記加工手段は、前記イメージを繰り返しサンプリングするように構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、前記視野に対して拡散光を照射するように構成したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の装置。
【請求項６】
前記撮像手段は光軸を画定し、前記照射手段は前記光軸に対して横方向に配置した１以上のサイドライトを具えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記照射手段は、前記光軸の相対向する側において配置された２つのサイドライトを具えることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記照射手段は、前記視野内に配置された前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに対してバックライトを照射するためのバックライトを具えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の装置。
【請求項９】
前記バックライトは赤外光を具えることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記撮像手段は、デジタルカメラを具えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、前記視野内において前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを軸周りに回転させるための回転手段を具えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一に記載の装置。
【請求項１２】
前記回転手段は、並列に配置された２つのローラーを具え、このローラーはそれらの間に前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを受容するための溝を有し、前記ローラーの少なくとも一方を回転させることにより、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを回転させるように構成したことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが前記回転手段によって回転している際に、前記イメージを繰り返しサンプリングするとともに、各イメージを加工してイメージ毎の前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径を測定し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの平均直径、楕円性度合い、外周、真円度及び形状から選ばれる１以上の物理特性を得ることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記加工手段は、前記イメージサンプル内に前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの２つの相対向する端部を位置させ、前記端部間距離を計算するように構成したことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、前記加工手段を制御するための制御手段を具え、
前記制御手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの予め特定された公称上の直径を記憶するためのデータベースを具えるとともに、前記視野内において、公称上の幅に相当する間隔で横方向に離隔し、前記端部に関するほとんど総てのポジションを含む２つの領域を画定するように構成され、前記加工手段を制御して前記２つの領域内における各イメージサンプルを加工して前記端部の位置を特定づけるように構成したことを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向に離隔した２以上の領域で、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径を決定するように構成したことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一に記載の装置。
【請求項１７】
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の円周マーカーを検知し、その回転方向を特定するように構成したことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置は、前記加工手段からの出力に応じて前記回転手段を制御し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを１回転させるように構成したことを特徴とする、請求項１１、又は１２〜１７のいずれか一に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置は、前記加工手段を制御するための制御手段を具え、
前記制御手段は軸方向に方向性を有し、軸方向において非対称となっている前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向を指示するデータを記憶するためのデータベースを具え、
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが前記回転手段によって回転している際に、前記イメージを繰り返しサンプリングし、各サンプルを加工して前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを円周方向にラッピングする外層における長手継手に起因した陰影位置を検知し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの方向に関する前記外層のラッピング方向を決定するように構成したことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項２０】
前記データベースは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの公称上の幅を記憶するように構成され、
前記制御手段は、前記公称上の幅に基づいた前記視野内における前記外層の前記ラッピング方向に依存した前記陰影位置のほとんどのポジションを含む、２つの横方向に離隔した領域を得るように構成され、前記加工手段を制御して前記領域の一方における陰影の存在を検知するように構成したことを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記サイドライトは、前記光軸に関して斜めに位置し、前記継手による陰影を強調するように構成したことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの円周方向にラッピングされて軸方向に延在した継手を形成する、２以上の外層のラッピング方向を決定するように構成したことを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一に記載の装置。
【請求項２３】
ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための方法であって、
前記方法は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドをその軸が撮像手段の光軸と実質的に直交するようにして視野内に配置する工程と、
前記視野を照射し、前記視野内における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像してイメージを形成する工程と、
前記イメージを解析して前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径と関連した１以上の物理特性を決定する工程と、
を具えることを特徴とする、方法。
【請求項２４】
前記イメージはデジタルイメージであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記デジタルイメージを電気的に加工して、前記１以上の物理特性を決定することを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記視野を拡散光で照射し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドから反射された光を用いて前記イメージを形成することを特徴とする、
請求項２３〜２５のいずれか一に記載の方法。
【請求項２７】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内において軸方向に回転させ、前記イメージを繰り返しサンプリングすることを特徴とする、請求項２３〜２６のいずれか一に記載の方法。
【請求項２８】
各イメージサンプルを加工し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの各イメージサンプルにおける直径を測定し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの平均直径、楕円性度合い、外周、真円度及び形状から選ばれる１以上の物理特性を得ることを特徴とする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
イメージサンプルを加工して前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの２つの相対向する端部の位置を決定し、前記端部間距離を計算することによって、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径を決定することを特徴とする、請求項２３〜２８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３０】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの公称上の直径に基づいて予め画定され、所定の間隔で横方向に離隔した、２つの領域内で各イメージサンプルを加工することを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向に離隔した２以上の領域で、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径を決定するように構成したことを特徴とする、請求項２３〜３０のいずれか一に記載の方法。
【請求項３２】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の円周マーカーを具え、その回転方向を特定するとともに、前記加工工程は前記サンプルを加工し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを１回転させることを特徴とする、請求項２７、又は２８〜３１のいずれか一に記載の方法。
【請求項３３】
軸方向に方向性を有するとともに、円周方向にラッピングした少なくとも１つの外層を具えて長手継手を形成している、軸方向において非対称となった前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向を決定し、前記外層の、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの方向に関するラッピング方向を決定することを特徴とする、請求項２７、又は２８〜３２のいずれか一に記載の方法。
【請求項３４】
前記イメージサンプルは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが回転している際に、前記継手によって形成される陰影の位置を決定することにより、前記継手の位置を決定することを特徴とする、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記各イメージを加工し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの予め決定された公称上の幅に基づいて決定された２つの横方向に離隔した領域内において、前記陰影の存在を検知し、前記外層のラッピング方向を決定することを特徴とする、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに対して斜め方向に光照射を行い、前記継手による陰影を強調することを特徴とする、請求項３４又は３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、円周方向にラッピングされ、軸方向に延在した継手を形成するような２以上の外層を含み、前記イメージは、前記外層の、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに関するラッピング方向を決定するようにして加工することを特徴とする、請求項３３〜３６のいずれか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール状喫煙品又はフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための方法及び装置に関し、特に、タバコ部及び近接したフィルター部を具える巻きタバコの１以上の物理特性を決定するための方法に関する。
【０００２】
近年の巻きタバコメーカーは、１分間に約８０００−１６０００の割合でタバコを生産する能力を有している。特定のブランドによれば、巻きタバコは、正確にある特定の長さを有するとともに、特定の巻き構造を有するように製造されている。この巻きタバコは、シガレットペーパーで形成されたロール状のチューブ内に、細かく刻まれるととともに乾燥されたタバコの葉っぱがコンパクトに詰め込まれたタバコ部と、所定の長さのフィルターロッドを有する近接して位置するフィルター部とを具えている。このフィルター部は、前記タバコ部にチッピングペーパーを介して接合されている。前記チッピングペーパーは、前記フィルター部の周囲を覆うとともにタバコ部の周囲をも囲っている。前記フィルター部は、正確に所定の長さ及び幅を有し、同一の外観形状を呈している。前記チッピングペーパー（オーバーラップ）の長さについても正確に所定の長さを有するように決定される。前記タバコは、前記フィルター部と前記タバコ部との界面、及び前記フィルター部から離隔したタバコ部の端部において、実質的にフリーなボイドを有している。前記シガレットペーパーは、フリーな通気口を有しており、文字やロゴマークなどの印刷が正確になされる必要がある。
【０００３】
多くの製造プロセスの場合と同様に、メーカーによって製造された巻きタバコの品質は継続的にモニタリングしなければならない。従来、メーカーによって製造された巻きタバコはランダムにサンプリングされ、所定の品質基準に合致するように試験されている。特に、巻きタバコをマニュアル的あるいは自動的にサンプリングし、長さ、巻き状況、及びタバコ全体及び／又はフィルター部を通じた圧力減少などを生ぜしめるボイドや他の欠陥の有無、さらには通気特性などについて試験がなされる。
【０００４】
従来、産業標準品質保証／品質制御タバコサンプリング試験技術に従って、２０分毎に約１０本の巻きタバコを試験していた。代表的なメーカーによる巻きタバコの高い生産速度を考慮すると、このようなサンプリング試験では、実際の製造プロセスをリアルタイムで視覚化するには到底不十分である。
【０００５】
EP1023845A1(日本たばこ)によれば、タバコ供給部から重量測定部に対して水平にタバコが供給されるように構成した、タバコ試験装置を開発し、前記重量測定部で前記タバコの重量を測定するようにしている。前記タバコは、前記重量測定部から巻き状況測定部、通気特性測定部、及び長さ／硬さ測定部へと連続的に移送される。前記巻き状況測定部では、前記タバコは、２つの並列に並んでいるローラー間に引き継がれ、その長さ方向に回転させられる。前記ローラーのそれぞれ上下に位置する送信機及び受信機を具えたフォトセンサーは、前記タバコの軸に垂直な方向において、前記送信機及び前記受信機間におけるスリット光を送信するとともに受信し、前記タバコによってブロックされたスリット光幅を測定し、前記タバコの巻き状況（直径）を測定する。前記長さ／硬さ測定部では、前記タバコの一端を固定するとともに、他端の位置をフォトセンサーを用いて計測する。
【０００６】
USP4907607A (Fockeら)によれば、光源から巻きタバコの端面に向けて光を照射するとともに、前記タバコの長さ方向の軸に対して所定の角度で光受信機を配置し、前記光源から少なくとも前記タバコの一部を通って伝搬され、前記タバコの前記光入射側の端面と異なる部分から出射された光を受光することにより、前記タバコのボイドやその他の欠陥を検知するための装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド、特にタバコ部と近接したフィルター部とを具える巻きタバコの１以上の物理特性を決定するための改良された方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の特性を迅速に決定し、例えばメーカーによって製造される巻きタバコの特性変化を実質上リアルタイムでモニタリングすることを可能にする方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様においては、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための方法であって、
前記方法は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを所定の視野内に配置する工程と、前記視野を照射する工程と、前記視野内で前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドを撮像してイメージを形成する工程と、前記イメージを解析して前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドの１以上の物理特性を決定する工程とを具える。
【００１０】
本発明のその他の態様においては、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための装置であって、
前記装置は、視野を画定するととともに、前記視野内においてロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像するように構成された撮像手段と、
前記視野内において、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを配置するための手段と、
前記視野を照射するための照射手段と、
得られた画像を解析し、前記視野内における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定するための加工手段とを具える。
【００１１】
好ましくは、前記イメージはデジタルイメージとする。前記撮像手段はデジタルカメラ、好ましくはデジタルビデオカメラを含むことができる。
【００１２】
前記イメージは、電気的に加工され、前記１以上の物理特性を決定する。したがって、前記加工手段は、前記デジタルイメージを電気的に加工するように調整されたコンピューターを具えることができる。
【００１３】
したがって、本発明は、視野内において前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドのイメージを形成し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記イメージを加工して、１以上の物理特性を決定することによって特徴づけられる。
【００１４】
前記視野内における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像するためには任意に波長の光を使用することができるが、好ましくは赤外線、より好ましくは近赤外線を用いて撮像することができる。したがって、前記撮像手段は、赤外線デジタルビデオカメラを具えることができる。好ましくは、前記デジタルビデオカメラは、シャッタースピードを調節することができ、前記視野内における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの露出を制御するようにすることができる。前記撮像手段は、測定されるべき物理特性及び／又は前記照射手段によって提供される照明強度に応じて、前記カメラのシャッタースピードを制御するための手段を具えることができる。前記カメラは、好ましくはフィールドモードで操作することができ、捕捉時間を短縮化するようにすることができる。
【００１５】
前記加工手段は、前記イメージを繰り返しサンプリングできるように構成することができる。所定の場合において、前記コンピューターは、前記カメラで生成されたデジタルイメージをサンプリングし、制御信号を前記カメラ及び／又は前記照射手段に伝送するための、ＰＣＩフレーム取り込み器などのフレーム取り込み器を具えることができる。
【００１６】
前記照射手段は拡散光を前記視野上に投じることができ、ある場合において、前記撮像手段は光学視野主軸を画定する。前記照射手段は、前記光学主軸の側面に沿って位置する１以上のサイドライトを有することができる。特に、前記照射手段は、前記光軸の互いに対向する側に位置する２つのサイドライトを有することができる。
【００１７】
また、ある場合、前記照射手段は、前記視野内に位置する喫煙品あるいはフィルターロッドをバックライトを用いて照射できるようなバックライト手段を具えることができる。
【００１８】
前記サイドライト及び前記バックライトは、赤外光を具えることができる。好ましくは、前記バックライトは、前記撮像手段との間において、前記視野内に位置するロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを赤外線が透過できるように十分な光度を有するようにすることができる。前記バックライトは、平行ビームを生成するように構成することができる。
【００１９】
好ましくは、前記喫煙品あるいは前記フィルターロッドは、そのエッジ部分が（プロファイルとして観察した場合に）露出オーバーとならない状態で、高いコントラストを有するようにして、均一な暗背景に対してイメージ化する。
【００２０】
好ましくは、前記配置手段は、前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドの長手方向軸が、前記光学主軸に関して実質的に直交するようにして延在するように、前記視野内において前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドを配置するように構成することができる。前記カメラは、好ましくは前記イメージの前記主軸が前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドの短軸に相当するように配向させることができる。この場合、最も高い精度が要求される直径測定は、最大の解像度で得ることができ、同様の解像度が要求されない長さ測定は、半分の解像度で得ることができる。
【００２１】
ある場合において、前記配置手段は、前記視野内において、その軸の周りにロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを回転させるための手段を具えることができる。前記回転手段は、２つの並列に配置されたローラーを具えることができる。これらのローラーは、並んで位置し、それらの間に形成された溝を画定する。前記溝は、前記喫煙品あるいは前記フィルターロッドを受容できるように調整することができる。また、前記回転手段は、前記ローラーのいずれか一方あるいは双方を回転させるための手段を具えることができ、これによって前記喫煙品あるいは前記フィルターロッドを回転させるようにすることができる。
【００２２】
前記配置手段は、喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野に対して軸方向に移動させることが可能な、移動手段を具えることができる。好ましくは、前記移動手段は、前記喫煙品の一端を前記視野内に位置させることができ、これによって長さ測定に関して、前記喫煙品の一端を固定するようにすることができる。
【００２３】
前記移動手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの一端を固定するためのプッシャー(pusher)、及び前記プッシャーを所定の距離だけ移動させるためのリニアアクチュエーターを具えることができる。前記位置決め手段は、前記プッシャーの位置を指示するように制御することができる。ある場合において、前記リニアアクチュエーターは、前記プッシャーを前記視野内に位置させるための、サーボモーターを具えることができる。また、エンコーダーを有するステップモーターを用いることもできる。
【００２４】
前記配置手段は、前記プッシャーを前記視野内に移動させ、前記視野内における前記プッシャーを撮像することによってイメージを形成し、前記イメージを加工し、前記視野内における前記プッシャーの正確な位置を決定することにより、キャリブレーションすることができる。
【００２５】
前記プッシャーの位置はデータ位置として記憶され、前記プッシャーの連続した動きを前記データ位置に関連させて、前記プッシャーの任意の位置と前記データ位置との距離を決定することができるようになる。
【００２６】
前記デジタルビデオカメラは、規則的に配列された複数の画素を有するアレイからなるイメージを形成するようなイメージセンサーを有することができる。前記イメージは、好ましくはＣＣＤを具えることができるが、例えばＣＭＯＳのようなその他のイメージセンサーを具えるようにすることもできる。前記加工手段は、前記イメージにおける画素間距離を測定できるように構成することができ、前記画素間距離を実際の距離にキャリブレーションするように構成することもできる。ある場合において、前記加工手段は、大きさが正確に公知である１以上の物体の、１以上のイメージを加工するようにキャリブレートすることができる。また、前記撮像手段は、画素間距離と実際の距離との関係が光学的な効果により線形の関係を有しないようにすることもできる。好ましくは、前記加工手段は、異なる大きさの複数の物体の画像を加工し、前述した非線形効果を補償するようにすることが好ましい。
【００２７】
ＣＣＤカメラはブルーミング（blooming）の影響を受ける場合があるので、前記視野内における過度に明るい（露出オーバーとなっている）物体は、実際の大きさよりも大きく見える場合がある。この効果は、ＣＣＤ配列の近接した素子同士が飽和することによって生ぜしめられる。また、ＣＣＤカメラに設けられているインターライン輸送システムは、飽和した物体のバーティカルスメア（vertical smear）を生ぜしめる。したがって、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが露出オーバーとならないようにすることが重要である。特定の物理特性を計測するために使用するシャッタースピードは、好ましくは経験的に決定する。
【００２８】
ある場合において、前記１以上の物理特性は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの長さを含むことができる。前記ロール状喫煙品の長さは、その一端を前記視野内に固定し、他端が前記視野内に位置するまで、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを移動させ、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像してイメージを形成し、前記イメージを加工することにより、前記視野内における前記ロール状喫煙品の前記他端の位置を決定することによって実施することができる。
【００２９】
好ましくは、前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドを軸方向に移動させ、その一端が前記視野内の第１のポジションに位置するように配置することができる。前記第１のポジションは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの、公称上の第１の長さに相当する。そして、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記他端を前記第１のポジションに近接するようにして前記視野内に配置する。前記イメージは加工されて、前記他端の実際の位置を決定し、前記第１のポジションと前記実際の位置との間の差分を決定し、前記第１の長さに対して前記差分を加えるあるいは差し引くことによって、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの長さを計算することができる。前記イメージは、前記視野内の、予め決められた第１の領域内で加工することができる。前記第１の領域は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端が前記第１のポジションに位置する場合の、前記他端の位置するほとんど総てのポジションを含む。前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記他端が位置することが予定されている前記第１の領域に限定して前記イメージを加工することにより、前記視野内の総ての領域に亘って加工する必要がないので、前記イメージを素早く加工することができる。前記他端の位置は、前記領域の水平及び垂直領域での投影を利用することによって計算することができる。得られた投影は解析されて、前記領域内における重要な端部を検知する。前記端部は、前記ロール状喫煙品の前記他端に相当する。同様な技術は、以下に示すように、他の端部を検知するために用いることもできる。
【００３０】
したがって、本発明の装置は、前記移動手段及び前記加工手段を制御するための制御手段を具えている。前記制御手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの第１の長さを記憶するためのデータベースを具えており、前記移動手段を制御して前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端を前記視野内の第１のポジションに移動するとともに、前記他端を前記視野内に位置するように構成されている。その後、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記視野内における前記他端を位置づけるとともに、前記一端及び前記他端の位置から前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの実際の長さを決定する。
【００３１】
好ましくは、前記制御手段は、前記一端が前記第１のポジションに位置する際に、前記視野内における前記他端の、第１の公称上のポジションを得るように構成する。前記第１の公称上のポジションは前記第１の公称上の長さに相当する。前記加工手段は、前記他端の実際のポジションを位置づけるとともに、前記実際のポジションと前記公称上のポジションとの差分を計算するように構成することができる。前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドの長さは、前記第１の公称上の長さに対して、前記差分を加えるあるいは差し引くことによって得ることができる。
【００３２】
前記制御手段は、前記視野内において予め定められた第１の領域を得るように構成することができる。前記第１の領域は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端が前記第１のポジションに位置する場合の、前記他端の位置するほとんど総てのポジションを含む。また、前記加工手段は、前記イメージを前記第１の領域内で加工し、前記他端のポジションを特定するように制御することができる。
【００３３】
前記イメージを加工するに際しては公知のイメージ加工技術を用いることができ、これによって前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記他端のポジションを正確に決定することができる。当業者においては、このようなイメージ加工アルゴリズムに精通しており、端部をデジタルイメージにおいて検知することができる。前記イメージ加工アルゴリズムは、コントラストを測定するためのアルゴリズムを含むことができ、端部が存在するポジションを画定したり、端部に沿った（画素の）長さを画定し、隣接する真の端部を決定したりすることができる。また、前記イメージ加工アルゴリズムは、統計的確率計算を実行し、検知した端部が真の端部であることを確認するためのアルゴリズムを用いることができる。上述したように、領域内での位置を特定づけるために用いることができる好ましい技術は、水平及び垂直領域投影を生成する工程を具えるとともに、前記投影を解析して前記領域内における重要な端部を検知する工程とを具える。このような技術は、位置測定技術に相当する。このようなイメージ加工技術は、ここではさらに言及しないが、多くの標準的な文献中に詳細に記載されている。例えば、Image Processing, Analysis, and Machine Vision, 2nd Edition, p256(6.35)1991(Sonkaら、PWS publishing, ISBN0-534-95393-X)などに詳細に記載されており、その内容は本明細書中にも含まれている。前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドを暗背景に対して撮像することにより、前記他端のような外側の端部を検知するための画像を得るためのシャッター速度を相対的に早くすることができ、これによって好ましくないブルーミング効果（blooming effect）を防止したり、抑制したりすることができる。好ましいシャッタースピードは、露出オーバーを避けるために各製品に対して経験的に決定する。
【００３４】
ある場合において、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、対向する長さ方向の端部の中間において、１以上の視覚的な外観上の特徴を具えることができる。前記特徴は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの近接した部分からの、陰影の度合いで規定することができる。これによって、前記特徴に関する端部を前記近接した部分のコントラストによって認識するようにすることができる。このような特徴は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド上に位置することが好ましい。前記特徴は、通常、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの参照端を参照することにより、特定することができる。ロール状喫煙品は、代表的には長手方向において、第１及び第２の近接したセクションを有するとともに、前記ロール状喫煙品の第１の端部から前記第１及び第２のセクションの一方を覆うようにして軸上に延在した外部チッピング（tipping）層を有している。このチッピング層は前記セクション間の界面を覆うとともに、前記第１及び第２のセクションの他方を部分的に覆う。前記チッピング層は、前記第１の端部から離隔した位置で終端している。オーバーラップしている長さは、前記第１の端部を参照することによって特定することができ、したがって前記第１の端部と前記終端部との距離に相当する。前記チッピング層は、セクション毎に異なる陰影を有し、前記端部を認識できるように構成されている。
【００３５】
巻きタバコは、一般的には、第１のタバコ部と、第２の近接したフィルター部と、チッピングペーパーからなる外層部とを具える。前記外層部は、前記巻きタバコの第１の端部から前記フィルター部を覆うようにして延在しており、前記タバコ部と前記フィルター部との界面を部分的に覆い、前記タバコ部を部分的に覆うようになる。前記チッピング外層部は、前記第１のタバコ部と異なる色を有する。喫煙品あるいはフィルターロッドは、対向する端面間の外表面上において、所定の事項を印刷するようにすることができる。印刷事項としては、１以上の文字や、数字、単語、ロゴタイプ、あるいはこれらを組み合わせたものなどを例示することができる。前記印刷は、前記喫煙品あるいはフィルターロッドと異なる色あるいは陰影を有するような１以上のインクを用い、その端部が明確に認識できるようにする。
【００３６】
本発明においては、前記イメージを加工して、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの予め特定された参照端に関して、１以上の外的特徴の軸方向位置を決定するようにすることができる。
【００３７】
前記外的特徴の軸方向における位置は、本発明に従って、前記参照端に対する前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向における配向を決定し、前記ロール状喫煙品の一端を前記視野内に位置させた状態で、前記特徴が、前記視野内に位置するまで前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを移動させ、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像してイメージを形成し、前記イメージを加工して前記特徴を前記視野内に位置させ、さらに、その端部の位置、前記一端の位置、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの長さ及び配向依存性から、前記参照端に対する前記特徴の軸方向位置を決定する。
【００３８】
好ましくは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、前記一端が前記視野内に関する予め特定された第２のポジションに位置するように移動させる。前記第２のポジションは、前記特徴と前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの一端との間の公称上の第１の距離に相当し、前記特徴は前記視野内において、公称上の第２のポジションに近接して位置する。前記第２のポジションは、前記公称上の第１の距離に相当する。前記イメージは、前記特徴に関する実際の位置が決定できるように加工することができる。前記特徴と前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端との実際の距離は、前記第２のポジション及び実際のポジションとの差分を計算し、この差分を前記第１のポジションに加えるあるいは差し引くことによって決定することができる。前記参照端に関する前記特徴のポジションは、前記実際の距離に等しいか、又は前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向における配向性、及びその長さから前記実際の距離を差し引いた長さに依存する。前記イメージは、前記視野内における第２の制限領域内で加工することができる。前記第２の制限領域は、前記ロール状喫煙品の前記一端が前記第２の制限領域内にあるときの、前記特徴に関するほとんど総てのポジションを含む。
【００３９】
本発明の装置におけるデータベースは、前記ロール状喫煙品の軸方向の配向性を示すユーザ入力データを記憶するように構成することが好ましい。端部間で視覚的外的特徴を有するロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、それらを前記端部間の中間で１８０度回転させた場合に回転非対称となるような方向性を有することができる。したがって、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、前記移動手段によって搬送することができる。また、前記加工手段は、上述したように、試験されるべきロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向の配向性に関するユーザ入力情報を受信できるように構成することができる。
【００４０】
前記データベースは、本発明における重要な特徴を形成することができる。例えば、ロール状喫煙品、例えば巻きタバコの長さや外観形状などの物理特性は、ブランド毎に異なる要求がなされる。本発明におけるデータベースは、巻きタバコに対する複数の異なるブランド情報を具える。このようなブランド情報としては、第１の公称上の長さ、第１の公称上の距離などを含む。前記加工手段は、試験に供すべきロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの特定のブランドを同定するユーザ入力データを受信するように構成することができ、この結果、正確な公称上の値が選択され、前記制御手段によって使用されるようになる。
【００４１】
したがって、前記データベースは、前記参照端に関する前記特徴の公称上の軸方向位置を記憶するように構成することができ、前記制御手段は、前記公称上の軸方向位置から、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向における配向性及び前記第１の公称上長さに依存して、前記特徴と前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端との間の、前記第１の公称上の距離を得、前記移動手段を制御して、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを前記視野内に関する第２のポジションに移動するように構成することができる。この際、前記特徴は、前記視野内に位置するようにすることができる。さらに、前記制御手段は、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記視野内における前記特徴を位置づけ、前記特徴のポジション、及び前記一端のポジションから、前記ロール状喫煙品の配向性及び実際の長さに依存して、前記特徴の、軸方向における実際の位置を決定することができる。
【００４２】
好ましくは、前記制御手段は、前記公称上の軸方向位置から、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの軸方向の配向性及び前記第１の公称上の長さに依存して、前記視野に関する前記特徴の前記第２の公称上のポジションを得るようにすることができる。この際、前記一端は、前記予め決められた第２のポジションに位置させる。また、前記加工手段は、前記視野に関する前記特徴の実際のポジションを決定し、前記実際のポジション及び前記第２の公称上のポジション間の差分を計算し、前記第１の公称上の距離に対して前記差分を加えるあるいは差し引くことによって、前記実際のポジションと前記第２の公称上のポジションとの実際の距離を決定するように構成することができる。前記参照端に関する前記特徴の、前記実際の軸方向位置は、前記実際の距離と等しいか、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの配向に依存して、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの実際の長さから前記実際の距離を差し引いたものと等しくなる。
【００４３】
前記制御手段は、前記視野に関する前記予め決められた第２の領域を得るように構成することができる。前記第２の領域は、前記ロール状喫煙品の前記一端が前記第２の領域内にあるときの、前記特徴に関するほとんど総てのポジションを含む。前記加工手段は、前記第２の領域内で前記イメージを加工し、前記特徴の位置を特定する。
【００４４】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが、前記第１の端部から近接した前記第１あるいは第２のセクションを覆うとともに、残りのセクションとオーバーラップするようにして延在した外チッピングペーパーを具える場合、前記特徴は、好ましくは前記チッピングペーパーの端部を具える。前記第１の端部は、好ましくは前記参照端として使用することができる。また、前記参照端に関する前記端部の軸方向位置は、前記第１の端部と前記端部との間に位置する前記チッピングペーパーの長さに相当する。前記参照端に関する前記端部の前記公称上の軸方向位置は、前記チッピングペーパーの第２の公称上長さに相当する。前記参照端は、前記データベースに記憶させることができる。
【００４５】
前記特徴は、上述したように、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの外表面上に所定の事項を印刷することができる。特に、前記特徴は、印刷すべき物品の特徴、例えばキャラクター意匠や図形的意匠を具えることができる。
【００４６】
前記印刷事項は、複数の独立した事項を含む場合、各事項の軸方向における位置は本発明に従って決定することができる。
【００４７】
本発明の一態様においては、前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが前記回転手段によって回転している際に、前記イメージを繰り返しサンプリングすることができ、次いで、各イメージを加工してイメージ毎に前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径を計測し、その測定値を用いて前記ロール状喫煙品あるいは前記フィルターロッドの１以上の物理特性を得ることができる。この物理特性としては、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの平均直径、断面形状、外観、真円度、及び形状などが含まれる。
【００４８】
イメージ毎における前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径は、前記イメージサンプルを加工して、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの２つの対向する端部を位置づけ、前記端部間の距離を計算することによって得ることができる。各イメージは、前記視野内の２つの予め決められ、横方向に離隔した領域内において加工することができる。前記領域は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの公称上の直径に基づいて決定することができる。
【００４９】
前記データベースは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記公称上の直径を記憶するように構成することができる。前記制御手段は、前記視野内の前記２つの領域を画定するように構成することができる。前記２つの領域は公称上の直径に相当し、各領域は、一方の端部に関する総てのポジションを含む。前記制御手段は、前記加工手段を
制御し、前記２つの領域内でイメージサンプルを加工し、対向する端部のポジションを位置づける。
【００５０】
好ましくは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの直径は、これらの上に設定された、２以上の軸方向に離隔した領域で測定する。前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが、タバコ部及び近接したフィルター部などのような、第１及び第２の、近接した長さ方向のセクションを有するロール状喫煙品を具える場合、各セクションにおける直径は独立して測定すべきである。
【００５１】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、１以上の円周上マーカーを具えており、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの回転配向を指し示すように構成することができる。前記加工工程は、前記サンプルを加工し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの完全周期を決定することができる。したがって、前記加工手段は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド上において、１以上の円周上マーカーを検知するように構成することができる。前記制御手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが回転する際の、前記加工手段からの出力に応答して、前記回転手段を制御するように構成することができる。
【００５２】
本発明の一態様において、前記ロール状喫煙品が方向性を有し、外周部を覆うような少なくとも１つの外層を具えて長手継手を形成するような場合、上述したように、回転非対称な前記ロール状喫煙品の軸方向を決定する工程を具えることができる。前記イメージサンプルは、前記ロール状喫煙品の軸方向に関して前記外層のラッピング方向を決定できるように加工することができる。特に、前記イメージサンプルは、前記ロール状喫煙品が回転する際に、前記継手による陰影の位置を検知することにより、前記継手の位置を決定するようにすることができる。各イメージは、本発明に従って加工し、前記視野内において予め決められた横方向に離隔した２つの領域内での前記陰影の存在を検知するようにすることができる。前記領域において前記陰影が存在することにより、前記外層のラッピング方向を決定することができる。前記領域は、前記ロール状喫煙品の公称上の幅に基づいて決定する。
【００５３】
好ましくは、前記赤外線サイドライトは、前記ロール状喫煙品を斜め方向に照射し、前記継手の陰影を強調するようにする。
【００５４】
したがって、前記加工手段は、前記ロール状喫煙品が前記回転手段によって回転している間に、前記イメージを繰り返しサンプリングし、各イメージを加工して前記外層の長手継手に起因した陰影位置を検知するように構成することができる。前記データベースは、前記ロール状喫煙品の前記公称上の直径を記憶することができる。前記制御手段は、前記公称上の幅に基づいて前記視野内における互いに離隔した２つの領域が得られるように構成することができる。各領域は、前記外層のラッピング方向に依存した前記陰影のほとんど総てのポジションを含む。また、前記制御手段は、前記領域の一方における陰影の存在を検知するための加工手段を制御するように構成することができる。
【００５５】
ロール状喫煙品は２以上の外層を具えることができ、各外層は、前記ロール状喫煙品の周囲をラッピングし、軸方向に延在した継手を形成する。本発明の好ましい態様では、前記イメージを加工して、前記ロール状喫煙品の軸方向に対する各外層のラッピング方向を決定するようにすることができる。
【００５６】
近代の巻きタバコメーカーの多くは、巻きタバコを２つの平行なラインで製造するように構成されている。各ラインにおいて、タバコ部は、周囲をシガレットペーパーでラッピングすることによって形成する。上述したように、シガレットペーパーは、各ロッドの周囲にラッピングされ、長手継手を形成する。タバコ部は、各ストリームにおいて、２つのタバコ部間に２倍長のフィルターロッドを挿入し、チッピングペーパーで前記フィルターロッドをラッピングし、前記フィルターロッド部を各タバコ部と結合させるという、従来の方法でチップ化することができる。前記フィルターペーパーは、前記タバコ部をラッピングする。前記フィルターロッドは裁断されて、２つの巻きタバコに分割される。前記フィルターペーパーは、前記フィルター部及び前記マーカーの２つのライン上で対向して接合された２つのタバコ部の周囲をラッピングする。したがって、前記巻きタバコが裁断される際、シガレットペーパー及びチッピングペーパーのラッピング方向において４つの可能なパターンが存在することになる。
【００５７】
本発明に従って、前記ロール状喫煙品の軸方向に関する前記２つの外層の相対的なラッピング方向を決定するために、前記ロール状喫煙品を製造する特定のラインメーカーを同定する。２つのラインメーカーで製造される巻きタバコの物理特性は時間とともに変化するようになるので、このようにして製造することは極めて重要である。また、２つのラインメーカーから得た巻きタバコがサンプリングされて試験される際、前記巻きタバコがいずれのラインで製造されたものかを知ることは重要である。
【００５８】
したがって、前記加工手段は、前記ロール状喫煙品の２以上の外層のラッピング方向を決定するようにして構成することができる。なお、各外層は、前記ロール状喫煙品の周囲を覆うようにしてラッピングされており、軸方向に延在した継手を形成する。
【００５９】
参照端に関して配置された視覚的な外的特徴に加え、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、前記参照端とは独立して配置された１以上の視覚的な外的パターンを具えることができる。しかしながら、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、規則的に繰り返されるデザインを具えることができる。前記デザインは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの近接した部分をコントラストによって識別できるような１以上の特徴を具える。例えば、タバコ部をラッピングするために使用する前記シガレットペーパーは、軸上において互いに離隔し、予め所定の厚さ及び幅に規定された相対的に暗色の、複数の帯を具えることができる。このような帯はシガレットペーパーに固有のものであって、互いのブランドを識別するものである。
【００６０】
本発明の一態様において、前記加工手段は、前記イメージング手段で得た前記イメージを加工するようにしてプログラミングすることができる。これによって、パターンなどにおける隣接する２つのデザインのピッチを位置づけることができるとともに、測定することができるようになる。
【００６１】
ある場合において、前記加工手段は、２以上の特徴を含む単一のデザインが繰り返されてなるデザインにおいて、１以上の特徴的な大きさを測定するようにプログラミングすることができる。
【００６２】
好ましくは、前記ピッチ及び特徴的な大きさは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに関して、軸方向において測定する。
【００６３】
前記加工手段は、前記ピッチあるいは前記特徴的な大きさを、前記データベースに記憶された公称上のピッチ及び公称上の特徴的な大きさとそれぞれ比較し、測定されたピッチあるいは特徴的な大きさが前記公称値と所定の誤差範囲内で実質的に同じでない場合、警告信号を発するようにすることができる。
【００６４】
例えば、前記加工手段は、上述したシガレットペーパー上における近接した２つの円周帯の一方における両端部の、軸方向における位置を特定し、これら帯間のピッチ及び各帯の幅を測定するように構成することができる。前記ピッチ及び前記幅が誤った値を示すような場合は、前記帯に使用するためのストックを誤って使用した可能性が高い。
【００６５】
本発明の一態様において、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに対してバックライトを照射し、その内部の物理特性を明らかにするようにすることができる。この際、得られたイメージは、前記物理特性を決定できるように加工する。上述したように、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、好ましくは赤外線を用いてバックライト照射するようにすることができる。前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドにおけるボイドを検知するようにして構成することができる。前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの透光性は、タバコ材及びフィルター材が欠損している場合に増大するので、前記ボイドは、得られたイメージ中に輝度の高い領域が存在する場合に、その存在が明らかとなる。バックライトは紙を容易に透過するので、ボイドを検知するには、カメラのシャッター速度を相対的に高く設定する必要がある。ボイドは、上述した
”Image Processing, Analysis, and Machine Vision, 2nd Edition”のｐ124-128に開示された基本的な分割手段を用い、イメージ内における輝の高いスポットとして検知することができる。前記イメージは、Picture Thresholding Using an Iterative Selection Method, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 1978;8(8): 630-632(Riderら)に記載された”biomodal histogram threshold detection algorithm”を用いることにより、閾値化する。
【００６６】
前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、タバコ部と近接したフィルター部とを有するロール状喫煙品を具えることができる。前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに対して光照射を行い、前記タバコ部と前記フィルター部との界面における前記フィルター部の内部端面を明示するようにすることができる。また、前記イメージを加工して、前記フィルター部の両端部間で規定される前記フィルター部の長さを決定することができる。この操作を行なうに際しては、可能な限りの光が前記フィルターロッド内を透過できるように、シャッタースピードを十分に低くする必要がある。このような操作は、前記イメージに対して露出オーバーとなる場合もあるが、明確なイメージのブルーミングによって生じる不正確さを測定に際して許容される範囲内に抑えることができる。バーティカルスメア（vertical smear）は、イメージ内に端部を位置づけるために使用する投影技術に起因して、さほど問題とはならない。
【００６７】
ロール状喫煙品に対してバックライトを照射した際に、前記フィルター部の内端部の特徴が外的に明確となることは非常に有益なことである。したがって、前記フィルター部の両端部は上述のような操作によって特定することができ、前記フィルター部の長さを実質的に決定することができる。したがって、前記フィルター部の、両端部で規定される長さは、前記ロール状喫煙品の軸配向を決定し、前記ロール状喫煙品の一端を視野に関して位置づけた状態で、前記ロール状喫煙品の他端が前記視野内に位置するように前記ロール状喫煙品を軸方向に移動させ、前記ロール状喫煙品を撮像してイメージを形成し、前記イメージを加工することによって前記視野に関する前記内端部の位置を特定することによって得ることができる。前記フィルター部の長さは、前記ロール状喫煙品の配向及び長さに依存して決定される。
【００６８】
好ましくは、前記ロール状喫煙品は、前記一端が前記視野に対する予め特定された第３のポジションに位置するようにして軸方向に移動させる。前記第３のポジションは、前記内部端と前記一端との公称上の第２の距離に相当する。前記内部端は、前記第３のポジションに近接して前記視野内に配置する。前記イメージは加工され、前記内部端の実際のポジションを決定する。したがって、前記内部端と前記一端との間の実際の距離は、前記第３の公称上のポジションと実際のポジションとの差分を計算し、この差分を前記第２の公称上の距離に加えるあるいは差し引くことによって計算することができる。前記フィルター部の長さは、前記実際の距離と等しくすることもできるし、前記ロール状喫煙品の軸配向に基づいて、前記ロール状喫煙品の長さから前記実際の距離を差し引いたものとすることができる。
【００６９】
前記イメージは、前記視野に関する第３の制限領域内で加工することができる。前記第３の制限領域は、前記一端が、前記視野に対する前記第３のポジションに位置する際、あるいは前記データポジションに位置する際に、前記内部端のほとんど総てのポジションを含む。
【００７０】
したがって、前記データベースは、前記フィルター部の第３の公称上の長さを記憶するように構成することができる。前記制御手段は、前記第３の公称上の長さから、ユーザによって入力されたロール状喫煙品の軸配向に依存して、前記フィルター部と前記タバコ部との界面における前記フィルター部の内端部と、前記ロール状喫煙品の前記一端との第１の公称上の長さ、第２の公称上の距離を得、前記移動手段を制御して、前記内端部が前記視野内に位置するように前記ロール状喫煙品を前記視野に関する前記第３のポジションに移動させ、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記視野に関する前記内端部を位置づけるとともに、前記内端部及び前記一端の位置から前記フィルター部の前記実際の長さを決定するように構成することができる。前記実際の長さは、前記ロール状喫煙品の軸配向及び実際の長さに依存する。
【００７１】
好ましくは、前記制御手段は、前記ロール状喫煙品の軸配向に依存して、前記ロール状喫煙品の前記一端が前記第３のポジションに位置する際に、前記第３の公称上の長さから前記視野に関する前記内部端の、第１の公称上の長さ及び第３の公称上のポジションを得るように構成することができる。また、前記加工手段は、前記視野に関する前記内部端の実際の位置を特定し、前記実際のポジションと前記第３の公称上のポジションとの差分を計算し、前記差分を前記第２の公称上の距離に加えるあるいは差し引くことによって、前記内部端と前記一端との実際の距離を計算するようにすることができる。前記フィルター部の長さは、上述した実際の距離と等しくすることもできるし、前記ロール状喫煙品の軸配向に基づいて、前記ロール状喫煙品の長さから前記実際の距離を差し引いたものとすることができる。
【００７２】
ある場合において、前記ロール状喫煙品は、さらに前記ロール状喫煙品の前記第１の端部から前記第２のフィルター部を覆うようにして延在するとともに、前記タバコ部と前記フィルター部との界面を部分的に含み、前記タバコ部の一部をオーバーラップするように構成された、外チッピングペーパーを具えることができる。また、前記イメージは、前記外チッピングペーパーの軸方向長さを決定するように加工することができる。前記オーバーラップは、前記オーバーラップの長さと前記フィルター部の長さとの差分から計算することができる。
【００７３】
したがって、前記加工手段は、前記ロール状喫煙品の前記第１の端部から前記第２のフィルター部を覆うようにして軸方向に延在し、前記フィルター部と前記タバコ部との界面をオーバーラップし、前記タバコ部を部分的に覆うようなオーバーラップ部を含み、前記第１のセクションの残存している非オーバーラップ部を識別するような外観を有する外チッピングペーパーの長さを決定し、前記外チッピングペーパーの長さと前記フィルター部の長さとの差分を形成することにより、前記オーバーラップ部の長さを決定するように構成することができる。
【００７４】
本発明の一態様において、タバコ部、近接したフィルター部、前記タバコ部をラッピングして第１の長手継手を形成する外層、及び外チッピングペーパーを含むロール状喫煙品の、１以上の物理特性を決定するための装置を提供する。前記外チッピングペーパーは、前記ロール状喫煙品をラッピングし、第２の長手継手を形成するとともに、前記ロール状喫煙品の第１の端部から軸方向に延在して前記フィルター部と前記タバコ部との界面をオーバーラップし、前記タバコ部の一部を部分的に覆うとともに、前記第１の端部から離隔した位置で終端し、前記タバコ部の残存した非オーバーラッピング部を識別するような外観を有する。
【００７５】
前記装置は、
視野を画定し、前記視野内における前記ロール状喫煙品のデジタルイメージを形成するように構成された撮像手段と、
前記視野内で前記ロール状喫煙品の位置を特定し、前記ロール状喫煙品を前記視野内において軸周りに回転させるための回転手段、及び前記ロール状喫煙品を前記視野に関して軸方向に移動させる手段を具える位置決め手段と、
前記視野に関して前記ロール状喫煙品の一端のポジションと位置づけるための手段と、
前記視野に対して光照射を行う、及び／又は前記視野内に位置する前記ロール状喫煙品に対してバックライトを照射するために選択的に操作される光照射手段と、前記デジタルイメージをサンプリングするとともに加工し、前記ロール状喫煙品の前記視野内での１以上の物理特性を決定するように構成された加工手段と、
前記ロール状喫煙品の第１の公称上の長さ、端部と前記第１の端部との間に位置する前記チッピング層の第２の公称上の長さ、前記フィルター部の第３の公称上の長さ、及び前記位置決め手段による、前記ロール状喫煙品の軸配向を示すユーザ入力データを記憶するデータベースと、
前記移動手段、前記回転手段、前記光照射手段、及び前記加工手段を制御するための制御手段とを具える。
【００７６】
前記制御手段は、以下のように構成されている。
【００７７】
(i)前記移動手段を制御し、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの前記一端を前記視野に関して予め特定された、前記第１の公称上の長さに相当する第１のポジションに移動し、前記ロール状喫煙品の他端が前記視野内に位置するようにし、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記視野に関する前記他端の位置を特定するとともに、前記一端と前記他端との位置から、前記ロール状喫煙品の実際の長さを決定する；
【００７８】
(ii)前記加工手段を制御し、前記イメージを加工して前記ロール状喫煙品の２つの対向する端部の位置を特定し、前記端部間の距離を計算する；
【００７９】
(iii)前記第２の公称上の長さから、前記ロール状喫煙品の軸配向に依存して、前記第１の公称上の長さ、前記ロール状喫煙品の端部間の第１の公称上の距離を得、前記移動手段を制御して前記ロール状喫煙品を前記視野に関する予め決められた、前記公称上の第１の距離に相当する第２のポジションに移動させ、前記端部を前記視野内に配置し、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記視野に関する前記端部の位置を決定するとともに、前記端部の位置、前記一端の位置、及び前記ロール状喫煙品の配向に起因して前記ロール状喫煙品の実際の長さから前記チッピングペーパーの実際の長さを決定する；
【００８０】
(iv)前記回転手段を制御して前記ロール状喫煙品を軸周りに回転させ、さらに前記加工手段を制御して前記ロール状喫煙品が回転している状態で前記イメージを繰り返しサンプリングするとともに、各サンプルを加工し、前記外層の前記第１の長手継手による陰影部分の位置を検知し、前記ロール状喫煙品の方向に関する前記外層のラッピング方向を決定する；
【００８１】
(v)前記回転手段を制御して前記ロール状喫煙品を軸周りに回転させ、さらに前記加工手段を制御して前記ロール状喫煙品が回転している状態で前記イメージを繰り返しサンプリングするとともに、各サンプルを加工し、前記チッピングペーパーの前記第２の長手継手による陰影部分の位置を検知し、前記ロール状喫煙品の方向に関する前記チッピングペーパーのラッピング方向を決定する；
【００８２】
(vi)前記第３の公称上の長さから、前記ロール状喫煙品の軸配向に依存して、前記第１の公称上の長さ、前記フィルター部と前記タバコ部間の界面における前記フィルター部の内部端と、前記ロール状喫煙品の前記一端との間の第２の公称上の距離を得、前記移動手段を制御して前記ロール状喫煙品を前記第２の公称上の距離に相当する、前記視野に関する予め決められた第３のポジションに移動させて、前記内部端を前記視野内に配置し、前記加工手段を制御して前記イメージを加工し、前記内部端を前記視野に対して位置づけ、前記内部端の位置から前記フィルター部の実際の長さを決定し、前記ロール状喫煙品の配向に依存させて、前記ロール状喫煙品の実際の長さを決定する；
【００８３】
(vii)前記加工手段を制御し、前記外チッピング層の長さと前記フィルター部の長さとの差分を計算し、前記チッピング層のオーバーラッピング部の軸方向長さを決定する。
【００８４】
好ましくは、前記移動手段は、前記ロール状喫煙品を前記視野に関して推し進めるように、前記ロール状喫煙品の前記一端を係合するように構成したプッシャー(pusher)を具えることができる。前記装置は、前記視野に関する前記プッシャーのデータ位置を構築するように補正することができる。前記第１、第２及び第３のポジションは、前記データ位置を参照して特定することができる。
【００８５】
視覚的な外的特徴に加えて、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドは、スポットマークやベンチレーションマークなどの不要な視覚的外的特徴を具えることができる。そのような特徴は、前記撮像手段によって得た前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドのイメージにおいて、比較的薄い陰影部としてランダムに出現する。
【００８６】
本発明の一例において、前記加工手段は、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに対するコントラストマップを生成することにより、１以上の不要な視覚的外的特徴の存在を検知するように構成することができる。この場合、前記コントラストマップは前記
ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに関する参照コントラストマップと比較され、異なるコントラストを有する不要な領域部分を同定するようにすることができる。
【００８７】
不要な視覚的外的特徴は、参照マップの相当する領域においてより高いコントラストを有することによって同定される。
【００８８】
ある場合において、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドが前記移動手段によって移動している場合、あるいは回転している場合に、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドに関する複数のコントラストマップを生成するようにすることができる。各コントラストマップは相当する参照マップと比較される。
【００８９】
前記データベースは、前記参照コントラストマップを記憶することができる。好ましくは、前記データベースは、前記ロール状喫煙品の異なる種類の領域に対する代表的なコントラストマップを記憶することができる。したがって、前記データベースは、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの全体に亘る参照マップを記憶する必要はない。しかしながら、喫煙品が複数の近接した異なる色あるいはコントラストのセクションを具える、あるいは異なるパターンを有するような場合、前記データベースは各セクション毎に代表的な参照コントラストマップを具えることができる。
【００９０】
本発明の一態様においては、メーカーによって製造された巻きタバコの物理特性における変化を、前記巻きタバコを連続的にサンプリングすることにより、実質的にリアルタイムで検知する工程と、前記連続してサンプリングされた１以上の物理特性を決定する工程とを具える方法を提供する。前記１以上の物理特性の値は、例えばサンプリング時間毎に出力するようにすることができ、前記１以上の物理特性の変化をグラフィカルに表示するようにすることができる。前記メーカーが、パッキング前に互いに統合させるように構成された２つの製造ラインを具える場合、本発明では、前記統合した製造ラインから巻きタバコを連続的にサンプリングし、前記チッピングペーパー及びシガレットペーパーのラッピング方向から前記巻きタバコが製造されたラインを特定し、前記巻きタバコの１以上の物理特性を前記製造ラインと関連付けることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９１】
以下、本発明の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００９２】
本発明は、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド、特に巻きタバコの１以上の物理特性を自動的に測定することに関する。巻きタバコ１０は図１に示されており、タバコ部１２と近接したフィルター部１４とを具えている。巻きタバコ１０は、長手方向における主軸１６を画定し、実質的に均一な直径１４を具えている。タバコ部１２は、第１及び第２の、互いに対向する長手方向端部１７及び１８を有しており、コンパクトに切断され、乾燥されたタバコ葉をシガレットペーパー２０のチューブで覆うようにして具えている。前記チューブは、可燃性のシガレットペーパー片から構成され、タバコ部１２の周囲を覆うとともに、第１の長手継手２１を形成する。第２のフィルター部１４は、第１及び第２の互いに対向する端部２５及び２６を有するフィルターロッド片を具える。第２の端部２５は、タバコ部１２の第１の端部１７に近接して配置されており、前記フィルターロッドの内端部２７がタバコ部１２の第１の端部１７と境を接している。前記フィルターロッドをタバコ部に固定させるために、チッピングペーパー２８をフィルター部の周囲をオーバーラップするようにしてラッピングし、第２の長手継手２９を形成する。前記チッピングペーパー２８は、フィルター部２４の第１の端部２５から延在し、フィルター部１４及びタバコ部１２間の界面を覆うとともに、図１に示すように、タバコ部１２を部分的に覆っている。チッピングペーパー２８は、外周端３０におけるフィルター部１４の第１の端部２５から離隔した位置で終端している。チッピングペーパー２８の、第１の端部２５と端部３０との間の長さは、オーバーラップ（Ow）として呼称し、そのオーバーラップの度合いはオーバーラップ（Ol）として表すことができる。
【００９３】
シガレットペーパー２０は薄い色、通常は白あるいはオフホワイトであって、複数の規則的に離隔した均一なストライプ状に製造することができる。シガレットペーパー２０は、他の部分よりも幾分暗色を呈する。巻きタバコの製造において、シガレットペーパー２０は、図１Ａに示すように、軸方向において離隔し、円周方向に設けられた帯３２を有することができる。各帯は一般に巻きタバコのブランドを特徴づけるものである。前記シガレットペーパーは、図１Ｂに示すように、印刷物によって端部３０と並列にオーバープリントすることができる。前記印刷物は、複数のアルファベット文字及び／又はロゴタイプを具えることができ、一般に巻きタバコのブランドをデザインする。前記印刷物は、巻きタバコ１０の軸１６に関し、その外周面上に位置する。
【００９４】
フィルター部１４の周囲におけるチッピングペーパー２８は、シガレットペーパー２０よりも暗色を呈し、例えば薄い茶色とすることができる。この場合、端部３０は巻きタバコ１０の視覚的な外的特徴を現す。
【００９５】
したがって、巻きタバコ１０は、フィルター部の第１の端部２５及びタバコ部の第２の端部１８の中間位置において非対称であるので、巻きタバコ１０は方向性を有するようになる。シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８は、巻きタバコの製造に際して、独立に時計回りあるいは反時計回りにラッピングすることができる。近年の巻きタバコメーカーには、タバコロッドに関して２つの潮流があり、各潮流において、シガレットペーパー２０は巻きタバコのラッピングするように構成されている。タバコ部は、２つのタバコ部間に２倍長さのフィルターロッドを挿入し、慣用の方法に従ってチップ化することができる。前記フィルターロッド及び前記タバコ部は、第１の帯からの単独のチッピングペーパー２８によってオーバーラップすることができる。前記２倍長さのフィルターロッドは２つに分断されて、２つの分割した巻きタバコを形成する。別のラインで製造されるタバコ部も第２の帯からのチッピングペーパーを用いることによってオーバーラッピングし、チップ化することができる。この際、前記第２の帯からの前記チッピングペーパーは、先の第１の帯からの前記チッピングペーパーの巻き方向と逆向きにする。２つの製造ラインからの巻きタバコは包装前に一緒にされる。したがって、各巻きタバコの軸方向に対して、シガレットペーパー及びフィルターペーパーのラッピング方向が異なる４つのパターンが存在することになる。特に、シガレットペーパー２０は、巻きタバコ１０の方向に関し、巻きタバコ１０の周囲に時計回りあるいは反時計回りにラッピングすることができる。
【００９６】
巻きタバコの直径はブランド毎に異なるが、通常は４．９ｍｍ〜８．３ｍｍである。また、巻きタバコの外周は１５．５ｍｍ〜２６．００ｍｍの間である。タバコ部１２及びフィルター部１４を含む全体の長さは、ブランド毎に異なるが、通常は５０．０〜１２５．０ｍｍである。この際、フィルター部１４の長さｌｆは１６．０ｍｍ〜４５．０ｍｍであり、オーバーラップ部（Ｏｌ）は１ｍｍ〜２０ｍｍの長さである。
【００９７】
図２〜図５に示す装置は、巻きタバコ１０のようなロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの１以上の物理特性を決定できるように構成されている。特に、本発明における前記装置は、巻きタバコ１０の、全体の長さｌ、フィルター長さｌｆ、オーバーラップＯｗ、オーバーラップＯｌ及び直径ｄを決定し、第１のシガレットペーパー２０及び第２のチッピングペーパー２８のラッピング方向を決定するように構成することができる。また、前記装置は、巻きタバコ１０の他の物理特性を決定するように構成することもできる。例えば、外周状況、形状、断面形状及び真円度などを例示することができる。また、タバコ部１２及びフィルター部１４間の界面におけるボイド、タバコ部１２の第２の端部１８あるいはフィルター部１４の第１の端部２５におけるボイド、不要なスポットマーカーあるいはベンチレーションホール、シガレットペーパー上のオーバープリントあるいはオーバープリントのミスアライメント、又は巻きタバコをラッピングする際に誤ったペーパーの使用などの欠陥を検知するように構成することができる。
【００９８】
図２に示すように、本発明の装置は、マイクロプロセッサー、メモリデバイス、（ハードディスクドライブ及び／又はＣＤ−ＲＯＭドライブなどの）データ記憶デバイス、１以上のデータ入出力デバイス、その他オプショナル的な表示デバイス、及びアプリケーションソフトウエアを有する慣用のコンピューター１０１を含む制御システム１００を具えている。前記１以上のデータ入力デバイスは、慣用のキーボードを有しており、オペレーターがデータを入力できるように構成されている。前記表示デバイスは、慣用のスクリーンを具えることができる。
【００９９】
コンピューター１０１は、フレーム取り込み器１０４に接続するためのＰＣＩバス１０２を有する。フレーム取り込み器１０４は、所定のフレームレートで外部ビデオカメラ２２２からビデオ信号を受信して取り込み、制御信号を出力するように構成されている。フレーム取り込み器１０４は以下に詳述するように赤外ビジョンシステム２００に対して接続されている。
【０１００】
コンピューター１０１は、動作制御器１０６及びデジタル出力カード１０７に接続されたＩＳＡバス１０３を有している。デジタル出力カード１０７は、メカニカルリレイを具えており、その両端は以下に詳述するようなロッド輸送システム３００に接続されている。
【０１０１】
通常のコンピュータベースの装置の場合と同様に、制御システム１００はＰＣＩフレーム取り込み器１０４、動作制御器１０６、デジタル出力カード１０７を制御するため、及びコンピューター１０１のデータ記憶デバイスを介したメモリデバイスにおいて一時的にインストールされたアプリケーションソフトウエアに従って、所望の出力を提供するためにデータを加工するように構成することができる。
【０１０２】
図３〜図５に示すように、本発明の装置のビジョンシステム２００は、ビジョンシステム２００を図示されていない作業台や道具にマウントするように構成されたマウントブロック２１０を具えることができる。マウントブロック２１０の前方端には、一般に、ブロック２１０の相対向する端面へ向けて後ろ向きに面した傾斜面２１２を有する三角形状の断面の直立部材２１１が設けられている。傾斜面２１２はブロック２１０の上面において約４５度の角度をなしている。
【０１０３】
直立部材２１１と並置するようにして、マウントブロック２１０にはカメラ設置アセンブリ２１５が設けられている。カメラ設置アセンブリ２１５は、直立部材２１１の後方において、マウントブロック２１０の上面に設けられた、実質的に垂直方向に延在するプレート２１６を具える。プレート２１６はミラー２１４を対向するようにして円形状のオリフィス２１７を有している。プレート２１６には、マウントブロック２１０の後方において、垂直部材２１１から後方に延在している実質的に水平な第２のプレート２１８が設けられている。プレート２１８の一端側において、サイドプレート２１９が設けられている。垂直プレート２１６、水平プレート２１８及びサイドプレート２１９は、デジタル赤外線ビデオカメラ２２２を収納するための直線的な収納部を画定する。ビデオカメラ２２２は、プレート２１６，２１８及び２１９に対して、適当な手段で取り外し自在に固定されており、プレート２１６の開口部２１７を通じて直立部材２１１のミラー２１４へ向けて延在した円筒形状のバレル２２４を有している。バレル２２４は、図２に示すように、第１の光学主軸２３０を画定する。
【０１０４】
ビデオカメラ２２２は近赤外線に感光し、単一の二重凸（ＤＣＸ）レンズを前記バレル内に有している。前記レンズは３０ｍｍの焦点距離を有し、予定する直径範囲の巻きタバコの総てのブランドを０．０１ｍｍの解像度で観察できるように構成されている。好ましくは、カメラ２２２はＣＣＤを具えていることが好ましいが、ＣＭＯＳフォトセンサーを具えることもできる。前記ＣＣＤセンサーは、多くの規則的に配列された画素を具えるアレイからなる物体のデジタル化したイメージを形成するように構成することができる。前記カメラは、７６８×２４７の解像度のフィールドモードで操作することができ、取得時間を短縮化することができる。また、コンピューターコントロールシステム１００のフレーム取り込み器１０４に接続されたビデオ出力を有することができる。
【０１０５】
カメラ２２２は、制御システム１００でリモートコントロールが可能な、図示しないオートフォーカスデバイスを具えることができる。好ましい態様において、レンズバレル２２４の外側にギアーを設けることができ、このギアーは、制御システム１００によって制御されるＤＣモーターを介した歯車型のベルトによって駆動させることができる。前記オートフォーカシングデバイスは、前記カメラの焦点距離をｆ１及びｆｎ間でステップ状に調整できるようにして構成することができる。前記焦点距離は１００段階で調整することができ、カメラ２２２のシャッタースピードは以下に説明するアプリケーションソフトウエアで決定することができる。
【０１０６】
水平プレート２１８には、垂直プレート２１６及び直立部材２１１の傾斜面との間において、上方かつ前方に延在した傾斜部２３２を有するブラケット２３０がもうけられている。傾斜部２３２は上部平坦部２３４を具える。また、傾斜部２３２の下方には、上部平坦部２３４の下方であって、プレート２１６及び直立部材２１１で形成される空間を跨ぐようにして治具２４０が設けられている。
【０１０７】
図５に示すように、治具２４０は矩形状を呈し、中心部において四角形状の開口部２４２を有している。図２に示すように、開口部２４２はミラー２１４とともに配列し、第２の光学主軸２６０を画定する。これによって、開口部２４２から下側に向かう光はミラー２１４で直角に反射されて、カメラ２２２の第１の光学主軸２３０に一致するようになる。治具２４０及びブラケット２３０の上部平坦部２３４は、対物空間２５０を画定する。この空間２５０は、以下に詳述するように、撮像すべき巻きタバコ１０を受容するように構成されている。
【０１０８】
上部平坦部２３４の下側は、空間２５０のバックグランドを構成し、均一に暗色であって撮像すべき喫煙品あるいはフィルターロッドのコントラストを良好な状態にすることができる。前記下側部分には、３ｍｍ幅のコリメートビームを選択的に発射することができる赤外線バックライト２５２が設けられており、治具２４０は、開口部２４２の両側で対向するとともに第２の光学主軸２６０に対して斜めに配置された２つの拡散赤外線サイドライト２５４を具えている。上述したように、第２の光学主軸２６０は、開口部２４２からミラー２１４に延在し、第１の光学主軸２３０と実質的に直交している。赤外線バックライト２５２及び赤外線サイドライト２５４は、フレーム取り込み器１０４からの制御信号を受信するように構成されたパワーコントロールボックス２５５に接続されている。
【０１０９】
輸送システム３００は、互いに並置された１対のローラー３１０及び３１１、３１２及び３１３を具えている。各ローラーは、対毎にマウントブロック２１０の相対する端面に配置し、治具２４０とほぼ同一レベルで実質上水平に延在している。各ローラーは、対毎に上部溝３１４及び３１５を有し、図３及び図４に示すように、巻きタバコ１０をスライドさせて受容できるように構成されている。巻きタバコ１０の長手方向軸は、実質的に第２の光学主軸に対して実質的に直交するようにして配向している。２つのローラーで画定される溝３１４及び３１５は、互いに直線上に位置し、巻きタバコ１０が１対のローラー３１０及び３１１から他の一対のローラー３１２及び３１３に、治具２４０を介してスムーズに輸送できるように、実質的に同じレベルに保持されている。ローラー３１０−３１３は、デジタル出力カード１０７に接続されており、出力カードの出力値が“１”のとき、それらの軸の周りに回転し、巻きタバコ１０をその軸方向１６の周りに回転するように構成されている。出力カードの出力値が“０”の場合、前記ローラーは停止したままである。
【０１１０】
図３及び図４に示すように、リニアアクチュエータ３２０は、対をなすローラー３１０−３１３と並列に配置されており、ローラー３１０−３１３上の巻きタバコ１０を溝３１４及び３１５に沿った長手方向において選択的に押し出すようにして配置されている。リニアアクチュエータ３２０は、延在した送りネジ３２２を有し、図示しないサーボモーターに回転可能に接続されて、送りネジ３２２を軸周りに回転できるように構成されている。前記サーボモーターは、動作制御器１０６に接続され、制御システム１００からの制御信号を受信できるように構成されている。送りネジ３２２に対してナットアセンブリ３２４が設けられ、送りネジ３２２がサーボモーターによって回転させられる際、送りネジ３２２の長手方向に沿って進行するように構成されている。ナットアセンブリ３２４は外部ケース３２６を具えており、このケース３２６は半径方向に延在した短いアーム３２７に結合されている。アーム３２７には、ケース３２６から離隔した位置に、研磨した端面３２９を有する軸方向プッシャー３２８が設けられている（図３参照）。
【０１１１】
プッシャー３２８は、互いに対をなすローラー３１０−３１３で画定される溝３１４及び３１５と軸方向において平行に配置されており、サーボモーターの駆動に基づいて、プッシャー３２８を溝３１４及び３１５に沿った長手方向において駆動させることができるようになっている。端面３２９は、溝３１４及び３１５間に受容された巻きタバコ１０の長手方向の一端部に接している。したがって、プッシャー３２８の動作を計算することによって、巻きタバコ１０の溝３１４及び３１５に沿って動かすことができる。アーム３２７は、ブラケット２３０の上部平坦部２３４及び治具２４０間を通って、プッシャー３２８が開口部２４２上を通過するように構成する。
【０１１２】
前記サーボモーターは、動作制御器１０６に対してポジションシグナルを返信し、所定のデータ位置に関するプッシャー３２８の位置を特定する。好ましくは、前記サーボモーターは、約３００ｍｍ／分以上の速度でプッシャー３２８を駆動できることが好ましい。
【０１１３】
リニアアクチュエーター３２０は、巻きタバコ１０をローラー３１０−３１３で画定される溝３１４及び３１５に沿って動かし、空間２５０内においてミラー２１４により、カメラ２２２の視野内に位置するようにする。サイドライト２５４を操作することによって、前記視野は拡散光で照射され、空間２５０における巻きタバコ１０を照射する。バックライト２５２は、巻きタバコ１０に対してバックライトを照射する。バックライト２５２は、十分に高い光度を有し、バックライト２５２から放射された赤外光が、巻きタバコ１０の透明性度合いに依存して、巻きタバコ１０内を透過するように構成されている。カメラ２２２は、イメージの主軸が巻きタバコ１０の短軸と一致するようにして配向させる。これによって、最も高い精度が要求される直径測定は、最大の解像度で実施することができ、フィルターロッド位置やオーバーラップ位置などの、さほど精度が要求されないような長さ測定は、半分の解像度で実施することができる。
【０１１４】
カメラ２２２の視野内に存在する巻きタバコ１０は、カメラ２２２の赤外光を用いることによって撮像することができ、カメラ２２２はイメージ信号をフレーム取り込み器１０４内に送信する。前記イメージはフレーム取り込み器１０４において所定のレートでサンプリングされ、アプリケーションソフトウエアを用いることによってコンピューター１０１で加工され、以下に詳述するように、巻きタバコ１０の物理特性を決定する。輸送システム３００は、動作制御器１０６を介した制御システム１００で制御され、撮像に供するために巻きタバコ１０の選択された部分を前記視野内に配置する。
【０１１５】
デジタルイメージを解析し、前記イメージ中における１以上の特徴を識別するために、コンピューター１０１上で動作させるイメージングソフトウエアに関しては当業者において公知であるので、ここでは詳述しない。代表的なイメージングソフトウエアは、１以上の公知のアルゴリズムを有しており、デジタルイメージ中における物体の端部を検知する。このようなアルゴリズムは、端部の存在を確定し、さらには隣接した真の端部を決定づけるために用いる、前記端部に沿った（画素中）長さを画定するためのコントラストレベルを測定する操作を含み、検知した端部が真の端部である可能性を決定づけるための統計的考察を含む。端部は、例えば、Image Processing, Analysis, and Machine Vision, 2nd Edition, p256(6.35)1991(Sonkaら、PWS publishing, ISBN0-534-95393-X)などに詳細に記載されているように、前記イメージの垂直領域の投影及び水平領域の投影を解析することによって検知することができる。内部ボイドなどは、Image Processing, Analysis, and Machine Vision, 2nd Edition”のｐ124-128に開示された基本的な分割手段を用い、イメージ内における輝度の高いスポットとして検知することができる。前記イメージは、Picture Thresholding Using an Iterative Selection Method, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 1978;8(8): 630-632(Riderら)に記載された”biomodal histogram threshold detection algorithm”を用いることにより、閾値化する。上記文献の内容は、本発明にも含まれる。
【０１１６】
本発明の装置を駆動させるに際して中心となるのは、コンピューター１０１を制御するためのアプリケーションソフトウエアである。このアプリケーションソフトウエアは、コンピューター１０１の操作システムと合致した所定のソフトウエア言語を含む。好ましくは、前記ソフトウエアは、市販されているカスタマイズされたビジョンブロック（vision block）ソフトウエアとする。
【０１１７】
前記アプリケーションソフトウエアは、外部データベースに問い合わせを行なうための内部データベースあるいはインストラクションを具える。前記データベースは前記装置の不可欠な部分であって、巻きタバコの１以上の物理特性を決定する。特に前記データベースは、１以上の異なるブランドの巻きタバコにおける各物理特性の公称値を記憶するように構成することができる。したがって、１以上の異なるブランドの巻きタバコに対して、前記データベースは次に示すような物理特性に関する公称値を具える；
全体の長さ                            Ｎｌ
フィルター部の長さ                    Ｎｌｆ 
チッピング長さ（オーバーラップ）      ＮＯｗ
オーバーラップ                        ＮＯｌ
直径                                  Ｎｄ
【０１１８】
また、前記データベースは、例えばフィルター部１４の第１の端部２５に関するシガレットペーパー２０上の印刷事項や、帯３２の軸方向の厚さ及び間隔などの、巻きタバコの参照端に関するその他の視覚的外的特徴に関する軸方向上の公称値を記憶するようにすることができる。また、前記データベースは、以下に詳述するように、タバコ部１２及びフィルター部１４の代表的な領域に対するコントラストマップを具えることもできる。
【０１１９】
ＣＣＤベースのカメラは、一般的にブルーミング（blooming）の影響を受けやすいので、得られるイメージは、どの点においてもオーバー露出することがない。シガレットペーパーやフィルターロッドは、色及びアルベド値においてかなり変化する。また、肉眼では互いに同じように見える２つの製品でもカメラ２２２の赤外光で見た場合は相当程度に異なる場合がある。したがって、最適なシャッタースピードは、実際の製品サンプルに基づいて経験的に決定し、特定のブランドに対して得た値は、データベース中に記憶させる。各ブランド毎に、３つのシャッター速度が必要となる。具体的には、バックライト２５２によって高強度の光を照射して、内端部２７の位置を検知するための相対的に遅い第１のシャッター速度、例えば、タバコ部１２及びフィルター部１４間における、巻きタバコ１０のボイドに相当する明度の高いスポットを検知するための、相対的に早い第２のシャッター速度、及び暗色バックグランドに対してサイドライト２５４からの拡散光によって前記イメージ中における巻きタバコ１０の端部を検知するための中間的な速さの第３のシャッター速度である。前記第１のシャッター速度では、可能な限り多くの光がフィルター部１４内を透過できるようにする。これによって、前記イメージに対してある程度のオーバー露出を生ぜしめる可能性があるが、ブルーミングによって生じる不確定さを測定に際しての許容範囲内に収めるようにすることができる。また、イメージ内で端部を位置づけるために用いる投影技術のためにバーティカルスメア（vertical smear）は重要でなくなる。
【０１２０】
本発明の装置は、公知のブランドタバコに関する上述したような情報を予めプログラムされたデータベースとともに提供される。アプリケーションソフトウエア／データベースは、オペレーターが追加のブランドタバコに関するデータを必要に応じて入力できるように構成されている。
【０１２１】
前記ソフトウエアは、モジュール化された、あるいは集積されたアーキテクチュアを有することができる。しかしながら、前記ソフトウエアは、以下に示すように多くの異なる機能を実行するように構成することができる。
【０１２２】
（オートフォーカス）
上述したように、赤外線ビデオカメラ２２２は、ブランケット２３０の上部平坦部２３４と治具２４０との間に形成された対物空間２５０内における視野内に配置された、巻きタバコあるいはロール状喫煙品あるいはフィルターロッドを撮像するように構成されている。カメラ２２２の焦点距離は、上述したようにカメラのオートフォーカスデバイスを操作することによって調整することができる。
【０１２３】
本発明の装置で、特に直径を測定する際の精度は、カメラ２２２を巻きタバコ１０の中心軸１６に対して焦点させることができるか否かに依存する。焦点させている場合は、得られるイメージ中の前記巻きタバコの横方向端部が明確となる。巻きタバコ１０は、画像検査サイクル中に、ローラー３１０〜３１３上に保持することができるので、軸１６は製品の直径が大きい場合は、製品の直径が小さい場合に比較して、カメラ２２２から離隔して存在する。
【０１２４】
アプリケーションソフトウエアは対物空間２５０内に位置する参照物体のイメージを連続的にサンプリングし、連続したサンプルを得る工程を含む、選択的に動作可能なフォーカシングルーチンを具える。一方、オートフォーカシングモーターは、前記焦点距離をｆ１からｆＮまでステップ状に変化させるように動作する。前記参照物体は、前記カメラの視野内において少なくとも明確な端部を有するように形作りとともにサイズを決定する。好ましい態様において、前記フレーム取り込み器のサンプリングレートは、前記オートフォーカシングモーターの駆動と動機させる。その結果、ある特定のサンプルは前記オートフォーカシングモーターのある特定の位置に対応して得ることができる。連続したサンプルは、上述したようなイメージ加工技術を用いたアプリケーションソフトウエアによって加工し、端部を検知することができるとともに、焦点が合った状態で端部が最も明瞭となるようなサンプルを決定することができる。正確な外観が得られる可能性は低いので、明瞭度合いに対して一定の許容範囲が設けられる。焦点距離に対して明領度合いをプロットすると、ガウス分布曲線が得られる。前記オートフォーカシングモーターは、前記アプリケーションソフトの下で駆動され、オートフォーカシングデバイスに対してカメラ２２２の焦点が合って所定のサンプルを得た際の焦点距離を送信する。その結果、前記モーターは直ちに停止し、前記端部は、前記モーターが最終的に停止した際に、僅かに明瞭になる。
【０１２５】
好ましくは、前記参照物体が、前記視野内において、巻きタバコ、フィルターロッド及びその他のロール状喫煙品と実質的に同じ形状及び大きさを有する。特に前記参照物体は、巻きタバコあるいはフィルターロッドと実質的に同じ大きさ及び形状を有するロッドを具えることができ、寸法的に安定した材料から構成することができる。
【０１２６】
（キャリブレーション）
アプリケーションソフトは、画素中で測定されたイメージにおける距離と、前記視野内における実際の距離とを、ミリメートルのオーダーで関係付けるように構成されたキャリブレーションソフトを具える。前記ミリメートルオーダの長さに対する画素の割合は、カメラ２２２の光学的特性及びカメラ２２２のレンズ部分２２４と物体との間の光学的距離に依存する。画素距離を実際の距離に変換するための変換係数は、前記アプリケーションソフト中に予めプログラムされている。また、前記アプリケーションソフトは、前記視野内における公知の大きさの参照物体を撮像することによって、変換係数を再計算し記憶するようにするためのユーティリティーを提供することができる。前記参照物体は、前記視野内において、前記ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドと実質的に同じ形状及び大きさを有し、特に寸法的に安定した材料からなる実質的に円筒状のロッドを具えることができる。ある場合において、前記参照物体は、上述したようにキャリブレーションやオートフォーカスの際に用いることができる。
【０１２７】
本発明に従って直径の測定を行なう場合、その測定はビジョンシステム２００と関連した光学的効果の影響を受けるようになる。図６は、実際の長さ対画素の代表的なキャリブレーション曲線を示すものである。前記曲線が非線形となることは注目すべきことである。したがって、巻きタバコ１０あるいはロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの公称上の直径Ｎｄの一方の側において、少なくとも２つの異なる公知の直径でビジョンシステム２００をキャリブレーションし、これら公知の直径に対して介入させて、ビジョンシステム２００のキャリブレーションスケールを構築することが望ましい。互いに異なり、正確に直径が公知と綯っている複数の参照ロッドを用いることができる。
好ましくは３つの参照ロッドを用い、ロール状喫煙品あるいはフィルターロッドの公称上の直径に相当する直径の範囲を跨ぐようにして３つのキャリブレーションポイントを有するようにすることが好ましい。前記参照ロッドは、前記キャリブレーションポイントが前記範囲の両端と真ん中とに位置するように選択する。図６に示すように、４つの異なる参照ロッドを用い、３つの異なるキャリブレーション範囲を有するようにすることができる。各範囲は、３つの公知のキャリブレーションポイントでキャリブレーションすることができる。図６では、各範囲におけるキャリブレーションポイントは、●、○及び＋で示されている。
【０１２８】
（データポジションの構築）
本発明の装置の機能を増大させるべく、上記アプリケーションソフトは、プッシャー３２８をカメラ２２２の視野内に移動させるべく、動作制御器１０６によって輸送システム３００のサーボモーターに送信すべき適当な制御信号を生成するように構成することができる。データポジションの構築の間に、アプリケーションソフトは、適当な制御信号をフレーム取り込み器１０４を介してビジョンシステム２００のパワーコントロールボックス２５５に対して送信し、サイドライト２５４を活性化して前記視野を拡散光で照射するようにする。プッシャー３２８のイメージは、フレーム取り込み器１０４でサンプリングされ、プッシャー３２８の端面３２９が前記視野内で検知されるまで前記アプリケーションソフトによって加工される。その後、前記サーボモーターは停止し、その位置はデータポジションとして記憶される。プッシャー３２８のデータポジションが一端構築されると、前記サーボモーターが逆方向に駆動し、巻きタバコの解析のためにプッシャー３２８を図３に示すような元の位置にまで戻す。
【０１２９】
（巻きタバコのブランド及び配向の決定）
本発明の装置を使用する際に、前記装置はメーカーから解析すべき巻きタバコを連続して受容できるように構成することができる。上述したように、巻きタバコの公称上の物理特性はブランド毎に相異し、巻きタバコの配向（すなわち、タバコ部１２とフィルター部１４の位置）もメーカーによって異なり、またメーカーの製造ラインによっても異なる。本発明のアプリケーションソフトは、オペレーターがブランドに関するデータを入力し、巻きタバコの配向に関するデータを入力できるように構成されている。したがって、データ入力に関して、前記ソフトウエアは、データベースに基づいて試験されるべき巻きタバコの公称上の物理特性を調べることができるように構成される。
【０１３０】
（実際の長さｌの測定）
図７に示すように、アプリケーションソフトは、次に示すように巻きタバコ１０の実際の長さｌを決定するように構成することができる。巻きタバコの公称上の長さＮｌに基づいて、前記アプリケーションソフトは、巻きタバコ１０の一端１８，２５がプッシャー３２８の端面３２９に接した状態で、他端２５，１８がカメラ２２２の前記視野内に位置するような状態における公称上の長さに相当する、プッシャー３２８の第１のポジションを計算する。また、前記アプリケーションソフトは、前記視野内における第１の公称上のポジションＮｐ１を決定する。この第１の公称上のポジションＮｐ１は、巻きタバコ１０の公称上の長さがＮｌである場合に、巻きタバコ１０の他端２５、１８の位置である公称上の長さＮｌに相当する。前記アプリケーションソフトは第１の公称上の位置Ｎｐ１に関する第１の領域４０１を画定する。この領域４０１は、一端１８，２５が前記第１のプッシャー位置に存在する場合において、巻きタバコ１０の他端２５，１８の、ほとんど総ての実際のポジションを含む。なお、この領域４０１は、巻きタバコ１０の公称上の長さＮｌと実際の長さｌとの間の統計的誤差を含むものである。
【０１３１】
上記アプリケーションソフトは、制御信号を動作制御器１０６を介してサーボモーターに送信し、プッシャー３２８を前記第１のポジションに移動させるようなインストラクションを具える。プッシャー３２８は図７に示すように前記第１のポジションで停止し、巻きタバコ１０の他端２５，１８はカメラ２２２の視野内における領域４０１内に位置するようになる。前記インストラクションに従って、コンピューター１０１はフレーム取り込み器１０４を駆動させ、ビジョンシステム２００に対して適当なインストラクションを送信し、サイドライト２５４を活性化することにより、対物空間２５０内の前記視野に対して拡散光を照射する。前記領域内にある巻きタバコ１０の他端２５，１８はカメラ２２２によって撮像され、得られたイメージは前記第３の中間的なシャッター速度でフレーム取り込み器１０４によってサンプリングされる。得られたイメージサンプルは、コンピューター１０１によって加工され、巻きタバコ１０の他端の位置を検知し、公称上の位置Ｎｐ１に関する実際の位置を決定する。他端２５，１８の実際の位置と公称上の位置Ｎｐ１との差分δ１を公称上の長さＮｌに加えるあるいは差し引くことにより、巻きタバコ１０の実際の長さｌを得る（但し、δ１は正の場合もあれば、負の場合もある）。
ｌ＝Ｎｌ＋δ１
【０１３２】
図７において、巻きタバコ１０の最初の側にはタバコ部１２が位置しており、輸送システム２００においてタバコ部１２あるいはフィルター部１４の一方が先に搬送されることになる。しかしながら、巻きタバコ１０の全体の長さを測定するためには、巻きタバコ１０の配向は重要ではない。
【０１３３】
（巻きタバコの配向に依存した軸方向位置の決定及び長さの測定）
巻きタバコ１０の全体の長さｌに加えて、本発明の装置では、フィルター部１４の長さｌｆに相当する第１の端部２５に関するフィルター部１２の一端部２７の位置、チッピングペーパー２８の軸方向オーバーラップ長さＯｗに相当する第１の端部２５に関する端部３０の位置などの、巻きタバコの公称上の参照端１８，２５に関する１以上の内的あるいは外的特徴を決定するように構成することができる。
【０１３４】
オーバーラップの長さＯｗを測定するために、上記アプリケーションソフトは、最初に巻きタバコ１０の配向をユーザ入力データから決定する。前記ソフトウエアは、前記データベースにおいて、チッピングペーパー２８の公称上の長さＮＯｗを決定し、前記データポジションに関するプッシャー３２８の第２のポジションを決定する。このとき、プッシャー３２８が前記第２のポジションに位置する際に、チッピングペーパー２８の端部３０が前記視野内に位置するようにする。また、前記アプリケーションソフトは、端部３０の公称上の位置Ｎｐ２及び領域４０２を計算し、図８に示すように端部３０の実際の位置を検知する。
【０１３５】
前記アプリケーションソフトは、制御信号を動作制御器１０６を介して輸送システム３００に送信し、プッシャー３２８を前記第２のポジションに移動させるようなインストラクションを具える。このとき、チッピングペーパー２８の端部３０は、前記視野内に位置するようにする。次いで、サイドライト２５４を駆動させ、前記視野内において巻きタバコ１０を照射する。カメラ２２２によって得た巻きタバコ１０のデジタルイメージは、フレーム取り込み器１０４によってサンプリングされ、上記ソフトウエアに従ってコンピューター１０１によって加工され、端部３０の実際の位置を決定する。端部３０の実際の位置と予め計算された公称上の位置Ｎｐ２との差分δＯｗが計算され、輸送システム３００における巻きたばこ１０の配向に依存して、差分δＯｗはチッピングペーパーの公称上の長さＮＯｗに適用され、チッピングペーパーＯｗの実際の長さが計算されるようになる。
Ｏｗ＝ＮＯｗ＋δＯｗ
【０１３６】
巻きタバコ１０が輸送システム３００で搬送される際、フィルター部１４がプッシャー部３２８の端部３２９と接触している場合、タバコ部１２が最初に搬送されることになり、チッピングペーパー２８の軸方向長さＯｗは、プッシャー３２８の第２のポジションとチッピングペーパー２８の端部３０の検知した実際のポジションとの間の距離に等しくなる。巻きタバコ１０が反対方向に搬送される場合、すなわちフィルター部１４が先に搬送される場合、チッピングペーパー３２８の長さは、巻きタバコ１０の実際の長さｌから前記第２のプッシャーポジション及び端部３０の公称上のポジションＮｐ２間の第１の公称上の距離を差し引くことによって計算することができる。前記第１の公称上の長さは、端部３０の公称上のポジションＮｐ２と実際のポジションとの差分δＯｗによって調整される。また、本例においては、タバコ部１２がプッシャー３２８の端面３２９に接することになる。
【０１３７】
図９に示すように、フィルター部１４の内部長さｌｆはチッピングペーパー２８のオーバーラップ長さＯｗを決定したのと同様の方法で決定することができる。上記アプリケーションソフトは、最初に輸送システム３００における巻きたばこ１０の配向を決定し、前記データベースにおいてフィルター部１４の公称上の長さＮｌｆを決定する。巻きタバコの配向及び公称上の長さＮｌに基づいて、前記アプリケーションソフトは、プッシャー３２８に対する第３のポジションを決定する。このポジションにおいて、フィルター部１４の端部２７は前記視野内に位置する。また、前記アプリケーションソフトは、フィルター部１４の公称上の長さ及び巻きタバコ１０の配向に基づいて、端部２７に関する第３の公称上のポジションＮｐ３を計算する。
【０１３８】
前記アプリケーションソフトは、前記サーボモーターを駆動させてプッシャー３２８を図９に示すような第３のポジションに移動させ、端部２７がフィルター部１４の実際の長さと公称上の長さＮｌｆとの統計的差分に基づいて、前記ソフトウエアによって計算された第３の領域４０３内における第３の公称上のポジションＮｐ３に近接して位置するようなインストラクションを含む。前記アプリケーションソフトウエアは、ブラケット２３０の上部平坦部２３４に設けられたバックライト２５２を駆動し、巻きタバコ１０の本体内を透過できるような十分な強度の赤外光を照射するようにする。フィルターロッド１４の特性に起因して、タバコ部１２及びフィルター部１４間の界面における端部２７は、視野内におけるイメージ中に、高い明度の所定形状として出現する。コンピューター１０１は、前記第１の遅いシャッター速度で得、フレーム取り込み器１０４で得たイメージサンプルを加工し、領域４０３内における端部２７を位置づけるとともに、端部２７の実際の位置と公称上の位置Ｎｐ３との間の差分を形成する。上述したように、フィルター部１４の実際の長さｌｆは、公称上の長さＮｌｆと、端部２７の第３の公称上のポジションＮｐ３及び実際のポジションの差分δｌｆ、さらには、巻きタバコ１０の配向に依存して、巻きタバコ１０の全体の長さｌから計算することができる。
ｌｆ＝Ｎｌｆ＋δｌｆ
【０１３９】
また、オーバーラップ長さＯｌは、上記ソフトウエアによって、チッピングペーパーの実際の軸方向長さＯｗとフィルター部１４の実際の長さｌｆとから計算することができる。
【０１４０】
このような技術は、巻きタバコの参照端１８，２５に関する視覚的な内部的あるいは外部的特徴の軸方向位置を決定するためい用いることもできる。例えば、上述したように、巻きタバコの外表面に英数字あるいはグラフ状の図案を印刷することができる。通常は、巻きタバコのブランド名などを印刷する。図１Ｂは、シガレットペーパー２０の外表面上に“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”なる文字を印刷した例を示すものである。図１Ｂに示すように、“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”なる文字は、巻きタバコ１０の長手方向軸１６の周囲を覆うようにして配列するとともに、チッピングペーパー２８の端部３０に近接して配置している。このような印刷物は巻きタバコ上に正確に位置させるべきであり、したがって、一般的には、巻きタバコ１０の端部１８，２５やフィルター部１４の第１の端部２５に関して特定づける。第１の端部２５は、通常巻きタバコ１０の製造に関して正確に切断されて得られるものである。このような印刷物の軸方向位置を特定するために、前記印刷物の１以上の予め特定されたポイントを特定するようにすることができる。巻きタバコ１０の軸１６の周囲を覆うようにして所定の間隔で離隔した２以上のポイントを特定することにより、前記印刷物が周方向に正確に位置していることを保障できるようになる。例えば、図１Ｂに示すように、巻きタバコ１０上に印刷された“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”という文字は、前記長手方向に関して斜めになっていないことを保障することが好ましい。したがって、“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”なる文字の軸方向位置は、例えば前記文字を構成する各文字の軸方向位置を画定することにより、特定することができる。例えば、文字“Ｂ”の上端の軸方向位置は、フィルター部１４の第１の端部２５に関して特定づけることができ、文字“Ｇ”の上端は参照端としての第１の端部２５に関して特定づけることができる。
【０１４１】
図１Ｂに示すような“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”なる文字の、視覚的な特徴の各部の実際の軸方向位置は、上述したようなアプリケーションソフトを用い、データポジションに関するプッシャー３２８の位置を最初に計算することによって決定することができる。前記プッシャーが前記位置に配置されているとき、前記特徴の各部はその実際の位置を検知するために撮像すべき領域内の、前記各部の公称上の位置に近接した視野内に位置するようにする。前記公称上の位置及び前記領域は、前記アプリケーションソフトを用い、巻きタバコの端部１８，２５に関する視覚的特徴の各部に対する公称上の位置に基づいて計算する。
【０１４２】
上記アプリケーションソフトは、制御信号を動作制御器１０６を介して輸送システム３００に送信し、プッシャー３２８を前記特徴の各部が前記視野内に位置するような位置に移動する。次いで、視覚的特徴が外的であるか内的であるかに依存して、サイドライト２５４及びバックライト２５２を駆動し、前記視覚的特徴が前記視野内で目立つようにする。次いで、カメラ２２２のシャッター速度を適当に調整する。図１Ｂに示すような“ＢＲＡＮＤＩＮＧ”なる文字を印刷する場合、シガレットペーパー２０で構成されるバックグランドと比較して前記印刷物の色及び明暗を異なるようにし、前記印刷物が前記バックグランドに比較して目立つようにする。
【０１４３】
上述したように、前記視野内における巻きタバコ１０のイメージは、フレーム取り込み器１０４でサンプリングされ、前記アプリケーションソフトに基づき、コンピューター１０１によって加工され、前記特徴の各部を前記領域内で特定し、前記各部の実際の位置と前記公称上の位置との軸方向における差分を計算する。巻きタバコ１０の参照端１８，２５の関する前記特徴の前記各部の軸方向における実際の位置は、前記差分を前記参照端に関する前記公称上の位置に対して適応することにより計算することができる。
【０１４４】
視覚的に認識できる特徴の２以上の部分の位置を特定する場合、前記アプリケーションソフトは輸送システム３００を駆動させて、プッシャー３２８を前記特徴に関する最初の部分から次の部分に移動させることができる。しかしながら、前記特徴の前記２以上の部分が軸方向において近接して存在する、あるいはほぼ同一の場所に存在する場合、前記２以上の部分はプッシャー３２８を一箇所に固定した状態において、カメラ２２２の視野内に収めて認識することができる。前記２以上の特徴部が円周上に離隔して存在する場合、前記プッシャーを固定した状態で、上述したように輸送システム３００のローラー３１０−３１３を操作することによって巻きタバコ１０を軸１６の周りに回転させ、前記特徴部を撮像するようにする。
【０１４５】
（他の軸方向測定）
巻きタバコの参照端１８，２５に関して位置する視覚的な特徴に加えて、前記巻きタバコは、前記参照端と無関係に位置するものの、一定の周期的な繰り返しデザインを有する、１以上の視覚的な外的特徴を具えることができる。前記デザインは、巻きタバコ１０の外表面とコントラストによって識別できるような１以上の特徴を具える。上述したように、シガレットペーパー２０は、複数の互いに離隔して円周上に存在する、所定の幅及び間隔で配列した暗色帯３２を有することができる。上述したように、データベースは、帯３２の幅及び間隔に対する公称値を記憶することができ、アプリケーションソフトは、以下に示すように巻きタバコ１０の外表面のイメージを加工し、帯３２の幅及び間隔を測定するためのサブルーチンを具えることができる。
【０１４６】
帯３２の幅及び間隔と関連して、前記データベースは、巻きタバコ１０がデータポジションに関連して位置し、巻きタバコ１０の外表面が前記視野内に位置して帯３２が撮像できるように、輸送システム３００のプッシャー３２８の公称上のポジションを具えることができる。したがって、前記アプリケーションソフトは、前記サブローチンに従って輸送システム３００を駆動させ、プッシャー３２８を前記公称上のポジションに移動させ、巻きタバコ１０のイメージをフレーム取り込み器１０４でサンプリングするとともに前記アプリケーションソフトで加工し、上述したイメージ加工技術によって、図１Ａに示すように２つの隣接した帯３２の対向する端部３３，３４を検知する。帯３２の幅は端部３３，３４間の軸方向距離を決定することによって計算することができ、帯３２の間隔、すなわちピッチは、１つの帯３２の端部３３，３４と隣接する帯３２の端部３３，３４との軸方向距離を決定することによって計算することができる。帯３２の測定された幅及び間隔は、アプリケーションソフトによって、データベース内の公称値と比較され、帯３２の測定した幅及び間隔が記憶された公称値と大きく異なる場合は、適当なソフトウエアあるいはハードウエアをトリガーし、巻きタバコ１０の製造過程において誤ったペーパー２０が使用されたことを指示する。
【０１４７】
（回転測定）
長さの測定に加えて、本発明の装置は、巻きタバコ１０の直径ｄに関連した１以上の物理的特性を決定するように構成することができる。巻きタバコ１０に関するカメラ２２２の配向に起因して、直径の測定は前記カメラの最大限の解像度を利用することができる。前記アプリケーションソフトは、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８それぞれのラッピング方向を決定することができる（これによって、製造メーカーの製造ラインを同定することができる）。巻きタバコ１０の直径ｄは、軸方向長さに沿った任意の点において測定することができ、すなわちタバコ部１２の一点とフィルター部１４の一点において測定することができる。
【０１４８】
上記アプリケーションソフトは、最初ユーザ入力データから巻きタバコ１０の配向を決定する。前記ソフトウエアは、ブランド毎にデータベース内の巻きタバコ１０の公称上の直径Ｎｄを調べる。前記アプリケーションソフトは、輸送システム３００のプッシャー３２８の第４及び第５のポジションを計算し、前記巻きタバコの、直径を測定する部分が前記視野内に位置するようにする。
【０１４９】
前記ソフトウエアは、図１０に示すように、２つの横方向に離隔した内的及び外的領域を画定する。２つの外的領域４０４は、巻きタバコ１０の公称直径Ｎｄから得ることができ、前記視野内に投影した際に、巻きタバコ１０の対向する端部の総てのポジションを統計的に含む。このような２つの内的及び外的領域４０５Ｌ及び４０５Ｒを画定する目的は以下に説明する。
【０１５０】
上述したように、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８は、巻きタバコ１０のセクション１２及び１４において、円周方向にラッピングされ、長手継手２１及び２９を形成する。巻きタバコ１０は方向性を有し（非対称であり）、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８はそれぞれ独立に巻きタバコ１０の周囲に時計回り及び反時計回りにラッピングされる。赤外サイドライト２５４は、ビジョンシステム２００の対物空間２５０内に位置し、カメラ２２２の視野内で巻きタバコ１０を斜めに照射し、継手２１，２９によって生じる陰影を強調するようにしている。前記視野内における継手２１，２９の視認性は、軸１６に関する巻きタバコ１０の回転配向性に依存する。
【０１５１】
上述したように、輸送システム３００は、２つの互いに対をなすローラー３１０−３１３を含み、前記視野内で前記軸周りに巻きタバコ１０を回転させる。巻きタバコ１０が軸の周りに回転する際、継手２１，２９によって生成された陰影は内部領域４０５Ｌ、４０５Ｒの一方において出現する。なお、これは、ペーパー２０，２８のラッピング方向に依存する。したがって、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８のラッピング方向は、カメラ２２２の視野内で巻きタバコ１０を回転させ、継手２１，２９によって生成される陰影が２つの内部領域のいずれに出現するかを決定することによって確認することができる。
【０１５２】
上記アプリケーションソフトは、輸送システム３００に対するインストラクションをコード化し、巻きタバコ１０をタバコ部１２又はフィルター部１４の一方が前記視野内に位置するような第４のポジションに移動する。次いで、前記アプリケーションソフトは、デジタル出力カード１０７をオンし、ローラー３１０−３１３を駆動させて巻きタバコ１０を軸１６の周りに実質的に一定の速度で回転するようにする。次いで、サイドライト２５４がオン状態となり、前記視野内において巻きタバコ１０を斜めに照射し、継手２１，２９による陰影を強調する。前記第３の中間的なシャッター速度でカメラ２２２によって生成されたイメージは、フレーム取り込み器１０４で繰り返しサンプリングされ、各サンプルは内部領域４０５Ｌ，４０５Ｒで加工されて、継手２１，２９の陰影位置を検知する。上述したように、シガレットペーパー２０又はチッピングペーパー２８のラッピング方向は、前記陰影が領域４０５Ｌに出現するか領域４０５Ｒに出現するかによって決定される。
【０１５３】
継手２１，２９の陰影が内部領域４０５Ｌ，４０５Ｒの一方に出現することにより、軸１６の周りに巻きタバコ１０を回転させるための円周マーカーを簡便に設けることができる。したがって、前記アプリケーションソフトは、デジタルカード１０７を駆動させることにより、ローラー３１０−３１３が巻きタバコ１０を軸１６の周りに連続的に回転できるような“オン”信号を送信し、継手に関連した陰影が再度同じ内部領域４０５Ｌ，４０５Ｒ内に出現し、巻きタバコ１０が軸１６の周りに３６０度完全に回転するようにすることができる。その後、コンピューター１０１はデジタルカード１０７をオフにする。
【０１５４】
巻きタバコ１０を回転させる間、フレーム取り込み器１０４で得られたイメージサンプルは加工され、外部領域４０４において巻きタバコの横方向の端部を検知する。各サンプルにおいて、端部間の距離ｄｎが計算され、そのイメージサンプルにおける直径を得る。
【０１５５】
平均直径ｄｍｅａｎは、軸１６の周りに巻きタバコ１０を一回転させた際に得た総てのイメージサンプルにおける平均直径を計算することにより得る。
ｄｍｅａｎ＝平均ｄｎ
【０１５６】
巻きタバコ１０の平均外周Ｃｍｅａｎは平均直径から計算することができる。
【０１５７】
また、巻きタバコ１０の他の物理特性については、次のようにして得ることができる。
図１１に示すように、第４のポジションにおける巻きタバコ１０の最大直径ｄｍａｘ及び最小直径ｄｍｉｎを得ることにより、巻きタバコ１０の断面形状における楕円性度合いをｄｍａｘ−ｄｍｉｎから得ることができる。
楕円性度合い＝ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ
【０１５８】
巻きタバコ１０の形状は、軸１６に周りに一回転させる際に得た総てのイメージサンプルを測定して得た、巻きタバコ１０の直径の標準偏差として定義する。
形状＝σ（ｄｎ）
【０１５９】
巻きタバコ１０の真円度は次式に従って計算することができる。
真円度＝［１−（楕円性度合い／ｄｍｅａｎ）×１００］
【０１６０】
総ての直径測定が、プッシャー３２８によって第４のポジションで実施された後、アプリケーションソフトは、動作制御器１０６を駆動して適当な制御信号を輸送システム３００に送信し、巻きタバコ１０を第５のポジションに移動する。その後、上述したような操作が繰り返され、巻きタバコ１０の他の部分での、巻きタバコ１０を軸１６の周りに一回転させながら得た複数のイメージサンプルにおいて、連続した直径測定を行い、チッピングペーパー２８あるいはシガレットペーパー１２のラッピング方向を決定する。
【０１６１】
シガレットペーパー２０、チッピングペーパー２８のラッピング方向を知ることによって、巻きタバコ１０のメーカーにおける製造ラインを同定することができる。
【０１６２】
（欠陥の検知）
本発明の装置は、図９に示すように、タバコ部１２及びフィルター部１４間のボイドなどのような巻きタバコ１０における欠陥の存在を検知するように構成することができる。そのようなボイドを検知するために、上記アプリケーションソフトは、ユーザ入力データから巻きタバコ１０の配向を決定し、前記データベースにおいてフィルター部１４の公称長さＮｌｆを調べる。次いで、前記アプリケーションソフトは、プッシャー３２８の第６のポジションを計算する（第６のポジションは第３のポジションと同一とすることができる）。次いで、前記アプリケーションソフトは、動作制御器１０６を駆動して適当な制御信号を輸送システム３００に送信し、プッシャー３２８を前記第６のポジションに移動させて、タバコ部１２とフィルター部１４との界面が空間２５０内の視野内に位置するようにする。プッシャーが第６のポジションに位置するとき、アプリケーションソフトはフレーム取り込み器１０４を駆動させて適当な制御信号をビジョンシステム２００のパワーブロック２５５に送信し、赤外バックライト２５２をオンにする。巻きタバコ１０内を透過する赤外線の強度は、巻きタバコ１０の密度や厚さ、材料の種類などの種々の要素に依存する。タバコ部１２及びフィルター部１４間における不要なボイドは、カメラ２２２で得たイメージ中に極端に明るい領域として現れる。前記バックライトはシガレットペーパー２０を容易に透過することができ、タバコ部１２及びフィルター部１４間のボイドを検知する際に、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８内を容易に透過するので、前述した第２の比較的早いシャッター速度を用いる。前記アプリケーションソフトは、特異的に明るい領域を検知し、内部ボイドの存在を指示するように構成することができる。同様に、前記アプリケーションソフトウエアは、タバコ部１２及びフィルター部１４の端部１８，２５におけるボイドを検知するように構成することができる。
【０１６３】
上述したように、目的とする（内的あるいは外的な）視覚的特徴に加えて、巻きタバコ１０は、１以上の意図しないあるいは不要な外的特徴を具えることができる。このような外的特徴としては、通気口及び／又はスポットマークなどを例示することができる。このような意図しない特徴は、巻きタバコ１０のイメージ内において暗色領域を呈するとともに、ランダムに出現するので明確に識別できる。
【０１６４】
巻きタバコ１０は、図１におけるＡ及びＢで示されるように、複数の異なる領域を具えることができる。図１に示す巻きタバコ１０は、２つの異なる領域Ａ、Ｂを具える。領域Ａは、タバコ部１２をラッピングするシガレットペーパー２０に相当し、領域Ｂは、フィルター部１４及びタバコ部１２とフィルター部１４との界面をラッピングするチッピングペーパー２８に相当する。領域Ａ及びＢは、それぞれ互いに異なるバックグランドパターンを有する。例えば、領域Ａにおけるシガレットペーパー２０は、特徴のない状態とすることもできるし、上述したような円周帯３２を具えることもできる。領域Ｂは、何もない状態とすることもできるし、チッピングペーパーに特徴的なスペックルパターンとすることもできる。一般に、領域Ｂの色調は領域Ａの色調よりも暗い。
【０１６５】
領域Ａ、Ｂに関し、アプリケーションソフト内に取り込まれたデータベース、あるいはアクセシビルは、前記領域の代表的な部分の公称イメージを具える参照コントラストマップを記憶することができる。したがって、前記参照コントラストマップは、前記領域を代表する部分に対する２次元的なコントラストマップを具えることができる。このコントラストマップにおいては、領域Ａ，Ｂの全体に比較して小さい暗色領域を有し、この暗色領域は繰り返しパターンを形成する。
【０１６６】
このような参照コントラストマップと関連して、前記データベースは、巻きタバコ１０の参照端１８，２５に関する領域Ａ，Ｂの境界に対する公称上の軸方向位置を具えることができる。この公称上の境界位置に基づき、前記アプリケーションソフトは輸送システム３００における巻きタバコ１０の配向に依存して、近接する２つの領域Ａ，Ｂがカメラ２２２の視野内に位置するようなプッシャー３２８の位置を計算する。
【０１６７】
上記アプリケーションソフトは、輸送システム３００を駆動してプッシャー３２８をステップ状に移動させ、巻きタバコ１０が前記視野を通過するようにステップ状に軸方向移動させる。各移動位置において、前記アプリケーションソフトは、輸送システム３００を駆動し、プッシャー３２８を停止させた状態でローラー３１０−３１３で巻きタバコ１０を回転させる。巻きタバコ１０を各位置で回転させ、前記視野内における巻きたばこ１０のイメージをフレーム取り込み器１０４でサンプリングし、各イメージを加工して前記視野内における巻きタバコ１０の２次元コントラストマップを生成する。前記コントラストマップは、巻きタバコ１０の前記視野内でのコントラストが変化した２次元マップを具える。各サンプルにおけるコントラストマップは、前記アプリケーションソフトによって対応する参照コントラストマップと比較され、両者の間の予期しないような差異を検知する。巻きタバコ１０が領域Ａ，Ｂの境界に相当する公称上の位置に移動すると、前記アプリケーションソフトは、現在の領域に関する参照コントラストマップから続く領域ＡあるいはＢに相当する参照コントラストマップに変換する。
【０１６８】
前記アプリケーションソフトは、コントラストマップと参照コントラストマップとの間に所定の数以上の重要な差異を検知した場合、適当な警告を発し、巻きタバコ１０の外表面が、スポットマークや通気口などの不要かつ視覚的な外的特徴を所定の閾値を超えて具えていることを指示する。
【０１６９】
上述したように、本発明の装置は、巻きタバコの全体の長さｌ、フィルター部の長さｌｆ、オーバーラップＯｗ及びＯｌの長さ、巻きタバコ１０の平均直径ｄｍｅａｎ及び平均外周Ｃｍｅａｎなどの複数の物理特性を自動的に決定することができる。巻きタバコ１０を軸の周りに回転させることによって、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８の長手継手２１，２９の位置を検知し、これらペーパーの軸方向に関するラッピング方向をそれぞれ独自に決定することができる。また、巻きタバコが軸周りに３６０度回転する際に、継手２０、２８の位置は、前記回転に伴う円周方向における簡便な回転マーカーとして使用することができ、前記巻きタバコの直径ｄｎをサンプリングすることができるようになる。また、巻きタバコが回転する際に多数のイメージサンプルを得ることによって、前記アプリケーションソフトウエアは、巻きタバコの最大直径ｄｍａｘ及び最小直径ｄｍｉｎを計算し、これらの特徴から形状や真円度、楕円性度合いなどのその他の特性を計算することができる。また、本発明の装置は、視野内に位置する巻きタバコに対して高強度のバックライト２５２を用いて光照射し、得られたイメージ中の特異的に明るい部分を検知することによって、前記巻きタバコ中における不要なボイドを検出することができる。
【０１７０】
長さ測定に関し、本発明の装置は０．１ｍｍの解像度を有するとともに、約±０．５ｍｍの精度を有し、約±０．３ｍｍの併行精度を有し、約±０．５ｍｍの再現性を有する。直径測定に関し、本発明の装置は０．０１ｍｍの解像度を有するとともに、約±０．０１ｍｍの精度を有し、約±０．０２ｍｍの併行精度を有し、約±０．０３ｍｍの再現性を有する。
【０１７１】
本発明に装置によれば、巻きタバコ１０の解析を約１０秒で行なうことができる。したがって、１０秒の速度でメーカーから多量に流れてくる巻きタバコをサンプリングするとともにその物理特性を解析することによって、前記メーカーからの巻きタバコの物理特性の時間変化を視覚化することができる。上述したように、近年のメーカーでは、巻きタバコを２つの製造ラインで製造し、その後パッキングのための一緒にされる。したがって、シガレットペーパー２０及びチッピングペーパー２８のラッピング方向を検知することにより、各巻きタバコがメーカーのどの製造ラインで製造されたものかを同定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】巻きタバコの種々の物理特性を示す線図である。
【図１Ａ】図1に示す巻きタバコの第１の拡大図である。
【図１Ｂ】図1に示す巻きタバコの第２の拡大図である。
【図２】ロール状喫煙品あるいはフィルターロッド、特に巻きタバコの１以上の物理特性を測定するための、本発明の線図である。
【図３】図２に示す装置における輸送システム及びビジョンシステムを示す斜視図である。
【図４】図３に示すビジョンシステム及び輸送システムの他の例を示す斜視図である。
【図５】図２に示すビジョンシステムのその他の例を示す斜視図である。
【図６】デジタルカメラにおける、画素と実際の距離との間の非線形の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の巻きタバコの全体の長さの測定方法を説明するための線図である。
【図８】本発明の巻きタバコにおけるチッピング層の長さの測定方法を説明するための線図である。
【図９】本発明の巻きタバコにおけるフィルター部の長さの測定方法を説明するための線図である。
【図１０】本発明の、巻きタバコの周囲にラッピングした外層のラッピング方向を決定し、前記巻きタバコの直径を測定するための方法を説明する線図である。
【図１１】巻きタバコの最大直径と最小直径を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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