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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Abmessungen einer oder mehrerer Süßwarenschichten, die sich auf einer Transportvorrichtung befinden, beispielsweise zur Bestimmung der Abmessungen gekochter, vakuumierter Bonbonmasse, die auf einem Edelstahl-Kühlband transportiert wird.
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Die Erfindung findet insbesondere bei der Herstellung von Süßwaren mit zwei oder mehr, beispielsweise bis zu sechs, bevorzugt bis zu vier verschiedenen Süßwarenmassen Anwendung, die zeitgleich nebeneinander auf eine Transportvorrichtung aufgebracht werden, um parallel der Weiterverarbeitung, beispielsweise unter Kühlung, zugeführt zu werden.
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Bei verschiedenen Bonbonmassen ist es üblich, eine Grundmasse aus saccharidhaltiger wässriger Lösung zu kochen, zu vakuumieren und anschließend in parallele Produktströme aufzuteilen, die durch Zugabe unterschiedlicher Aromen und/oder Farbstoffe bzw. beliebiger anderer Inhaltsstoffe zu unterschiedlichen Teilströmen zubereitet werden. Diese unterschiedlichen Teilströme werden im Anschluss an die Zumischung ihrer jeweiligen Zusatzstoffe parallel auf eine Transportvorrichtung, beispielsweise ein Kühlband aus Edelstahl aufgebracht, das die Bonbonmassen der Weiterverarbeitung zuführt.
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Die Steuerung der Verteilung der Grundmasse in mehrere Produktströme wird beispielsweise durch Quetschventile vorgenommen, die den Strömungsquerschnitt für die einzelnen Teilströme im Anschluss an die Aufteilung einstellen. Diese Ventile können vor oder nach den einzelnen Mischaggregaten angeordnet sein, die innerhalb der einzelnen Teilströme angeordnet sind.
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Bonbonmassen können unmittelbar nach Aufbringen auf das Kühlband von einem oberhalb des Kühlbandes parallel zu dessen Oberfläche angeordneten Abstreifer auf eine einheitliche Schichtdicke verteilt werden. Dabei wird im Herstellungsprozesses angestrebt, jeweils gleichbleibende Massenströme für die einzelnen Teilströme aus Bonbonmasse zu erzeugen, um eine stabile kontinuierliche Produktion zu ermöglichen. Die Steuerung der Aufteilung zu Teilströmen erfolgt dabei empirisch durch Einstellen der Quetschventile. Die Abmessungen der Teilströme an Süßwarenmasse werden in den industriell angewandten Produktionsverfahren nicht gemessen, sodass eine Steuerung der Quetschventile auf Grundlage gemessener Teilströme von Süßwarenmasse nicht vorgenommen wird.
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Gründe für das Fehlen einer Messung der Teilströme sind die zumeist hohen Temperaturen (über 110°C) und die zumeist hohen Viskositäten (über 20.000 mPas) bei einem oftmals nur geringen Wassergehalt, so dass Messverfahren, die eine induktive Leitfähigkeit des Produkts erfordern, nicht angewendet werden können. Auch alternative Messverfahren, wie Massedurchflussmesser sind unter diesen Bedingungen nicht ausreichend sicher nutzbar. Schließlich weisen Süßwarenmassen häufig glänzende oder reflektierende Oberflächen auf, die eine für herkömmliche optische Messverfahren störende Reflexion erzeugen. Bonbonmassen können überdies lichtdurchlässig sein, beispielsweise gefärbt oder glasklar.
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Die
US 2005/0241862 A1 und die entsprechende
WO 2004/017030 A1 beschreiben eine Wägevorrichtung, mit der die Masse eines Materials auf einem Förderband durch eine Kombination aus der optischen Bestimmung des Querschnittprofils mittels einander gegenüberliegender, jeweils zu 45° gegen das Förderband angeordneter Beleuchtungsvorrichtung und Kamera, mit der Bestimmung der Schichtdicke mittels Messung der Abschwächung von γ-Strahlen, die durch das Material hindurch treten, bestimmt wird. Zur Auswertung wird ein Querschnittsprofil des Materials aus den von der Kamera aufgenommenen Signalen errechnet. Dabei ist es zur Errechnung des Profils erforderlich, dass der Rechner den gesamten Querschnitt erfasst und die betreffenden Pixel auswertet.
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Die
DE 199 26 848 A1 beschreibt, dass zur Bestimmung der Lage einer Warenbahn von der Warenbahn reflektiertes IR-Licht detektiert wird, während das unter der Warenbahn angeordnete Band eingestrahltes IR absorbiert.
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Die
FR 2 538 567 A1 beschreibt die Bestimmung von Abmessungen von Holz auf einer reflektierenden Oberfläche dadurch, dass ein Lichtstrahl, vorzugsweise Laser, mittels eines lenkbaren Spiegels über die zu vermessende Oberfläche geschwenkt wird, wobei reflektiertes Licht über den schwenkbaren Spiegel zurück in Richtung der Lichtquelle reflektiert wird und von einem im Strahlengang angeordneten Spiegel zu einem Detektor reflektiert wird.
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Die
WO 03/089887 A1 beschreibt die Vermessung von Süßwaren auf einem Förderband durch Bestreichen des Förderbands mit einem schwenkbaren Laserstrahl und Detektion der auf die Süßwaren projizierten Linien durch zwei Kameras und Auswertung der aufgenommenen Projektionsmuster durch einen Rechner zur Bestimmung des Volumens abgelegter Masse.
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Die
DE 01 54 035 A1 beschreibt, dass ein Hell-/Dunkelsprung zwischen einem reflektierenden Abschnitt einer Unterlage und einem darauf beförderten durchsichtigen Materialbogen durch Detektion diffus von der Unterlage reflektierter Strahlung gemessen werden kann, wenn Licht in einem Winkel auf die Unterlage gestrahlt wird.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Abmessungen mindestens einer Süßwarenmasse, beispielsweise zu einer Schicht ausgebreitet, auf einer gradlinig bewegbaren Transportvorrichtung bestimmt werden können, sodass diese Abmessungen als Maß für den Massestrom herangezogen werden können. Weiterhin wird angestrebt, die Aufteilung des Massestroms einer Grundmasse in zwei oder mehr Teilströme auf Basis der Abmessung einer Süßwarenmasse zu regeln. Dabei ist es bevorzugt, dass die Süßwarenmasse eine saccharidhaltige oder saccharidfreie Bonbonmasse ist, die in 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 Teilströme aufgeteilt wird.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche zur Messung von Süßwarenmasse, beispielsweise heißer, vakuumierter Bonbonmasse bereit, die diese Aufgaben lösen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das damit ausgeführte Verfahren umfassen eine Lichtquelle und eine Kamera, die einander gegenüberliegend oberhalb der Transportvorrichtung angeordnet sind, auf der sich die Süßwarenmasse befindet. Die Lichtquelle ist ein sogenanntes Linienlicht, das auf der Höhe der Transportvorrichtung ein im wesentlichen linienförmiges Gebiet beleuchtet. Dieses Linienlicht ist dabei vorzugsweise so angeordnet, dass das linienförmig beleuchtete Gebiet der Oberfläche der Transportvorrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung angeordnet ist.
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Das Linienlicht kann in einer ersten Ausführungsform ein Leuchtmittel mit Glühkathode aufweisen, dessen Licht durch optische Elemente zu einem Linienlicht fokussiert wird. In einer zweiten Ausführungsform kann das Linienlicht einen oder mehrere Laser aufweisen, beispielsweise zwei Laser, die einzeln oder gemeinsam den linienförmigen Bereich in ausreichend hoher Frequenz überstreichen, sodass die verwendete Kamera eine für die Messung ausreichende Anzahl von Belichtungen des linienförmigen Gebiets aufnehmen kann. In einer dritten Ausführungsform, die gegenwärtig bevorzugt ist, weist das Lienenlicht Licht emittierende Dioden (LEDs) auf, die linienförmig nebeneinander an einem optischen Element angeordnet sind, welches das Licht der LEDs auf Höhe der Oberfläche der Transportvorrichtung, die die Süßwarenmasse aufnimmt, zu einer Linie fokussiert. Das optische Element weist vorzugsweise einen Glasstab mit annähernd kreisförmigem Querschnitt auf, der zwischen den LEDs und der Transportvorrichtung angeordnet ist. Das optische Element kann zusätzliche Komponenten, beispielsweise einen oder mehrere weitere Glasstäbe und/oder Diffusorscheiben oder -beschichtungen aufweisen.
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Das Linienlicht ist so angeordnet, dass es in einem Winkel zur Ebene der Transportvorrichtung strahlt. Die Kamera ist im gleichen Winkel wie das Linienlicht auf die Transportvorrichtung gerichtet, jedoch beabstandet und gegenüberliegend von dem Linienlicht. In der Folge kann Licht, das vom Linienlicht in einem Winkel auf die Transportvorrichtung auftrifft und von dieser reflektiert wird, von der gegenüberliegenden Kamera aufgenommen werden.
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Die Bestimmung der Abmessung zumindest einer Süßwarenschicht, die auf der gradlinig bewegbaren Transportvorrichtung angeordnet ist, erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass das von der Kamera aufgenommene Bild ausgewertet wird, wobei die Auswertung programmgesteuert die Position des Helligkeitsunterschieds zwischen der Oberfläche der Transportvorrichtung und der darauf angeordneten Süßwarenmasse bestimmt. Die Abmessung der zumindest einen Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung erfolgt dadurch, dass der Helligkeitsunterschied des von der Kamera aufgenommenen Lichts bestimmt wird, das von der Transportvorrichtung bzw. von der darauf angeordneten Süßwarenmasse zur Kamera reflektiert wird.
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In der bevorzugten Ausführungsform wird das von der Kamera aufgenommene Bild programmgesteuert so ausgewertet, dass in dem von der Kamera aufgenommenen Bild ausgehend von dem linienförmigen Lichtbereich, der von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektiert wird, die Position des Punktes bestimmt wird, wo die Reflexion des linienförmigen Lichtbereichs vermindert, d. h. verdunkelt wird. Diese Verminderung des von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Lichts beruht zu einem wesentlichen Anteil darauf, dass die obere Oberfläche einer auf der Transportvorrichtung angeordneten Süßwarenmasse eine von der Transportvorrichtung beabstandete Fläche zur Brechung, Absorption und/oder Reflexion des von dem Linienlicht eingestrahlten Lichts bildet, sodass im Bereich der Süßwarenmasse die von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierte Lichtmenge vermindert, d. h. abgedunkelt ist, wie sie anschließend von der Kamera aufgenommen wird.
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Denn das von dem Linienlicht abgestrahlte Licht trifft im gleichen Winkel auf sowohl die Oberfläche der Transportvorrichtung als auch auf die obere Oberfläche der darauf angeordneten Süßwarenmasse. Die Beabstandung der Oberfläche der Süßwarenmasse von der Oberfläche der Transportvorrichtung ergibt eine Beabstandung der Ebene, in der das vom Linienlicht eingestrahlte Licht reflektiert bzw. gebrochen oder absorbiert wird. In der Konsequenz führt diese Beabstandung der Oberfläche der Süßwarenmasse gegenüber derjenigen der Transportvorrichtung zur Verminderung und zu einem Versatz des eingestrahlten linienförmigen Lichts, das mit dem Winkel und in der Position der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektiert wird. Daher kann in dem Bild, das von der Kamera aufgenommen wird, ein Helligkeitsunterschied für den Bereich, der von Süßwarenmasse überdeckt wird, in der Position festgestellt werden, die dem von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Licht entspricht.
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Es hat sich gezeigt, dass die Verminderung und der Versatz des von der Oberfläche der Transportvorrichtung in Richtung auf die Kamera abgestrahlten Lichts in dem Bereich, in dem eine Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung angeordnet ist, zu einer ausreichenden Verdunklung führt, sodass deren Abmessung auf der Transportvorrichtung bestimmt werden kann.
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Die Verminderung des von der Kamera aufgenommen reflektierten Lichts durch die Süßwarenmasse ist sowohl für opake, stark gefärbte und lichtundurchlässige Süßwarenmassen, als auch für gefärbte oder ungefärbte glasklare Süßwarenmassen mit stark glänzender Oberfläche ausreichend, um die Abmessung der Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung bestimmen zu können. Überraschenderweise ist dies auch der Fall, wenn die Oberfläche der Transportvorrichtung stark reflektierend ist, wie bei einem Kühlband aus Edelstahl, selbst wenn diese Oberfläche Kratzer oder andere Unregelmäßigkeiten aufweist.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Das Linienlicht, das als Beleuchtungsquelle der vorliegenden Erfindung dient, strahlt in einem Winkel α auf die bewegbare Transportvorrichtung, wobei das Linienlicht bevorzugterweise im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung angeordnet ist und das Linienlicht eine senkrecht zu deren Bewegungsrichtung stehende linienförmige Fläche auf der Transportvorrichtung beleuchtet. Die Kamera zur Aufnahme des Lichts, das von der Oberfläche der Transportvorrichtung, beispielsweise einem Edelstahl-Kühlband, reflektiert wird, einschließlich der Bereiche verminderter Reflexion im von Süßwarenmasse überdeckten Bereich der Oberfläche der Transportvorrichtung, ist im gleichen Winkel α zu der Transportvorrichtung geneigt und gegenüber dem Linienlicht oberhalb der Transportvorrichtung in einem Abstand vom Linienlicht angeordnet, sodass Licht, das von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektiert wird, von der Kamera aufgenommen werden kann. Vom Linienlicht ausgestrahltes Licht, das nicht von der Oberfläche der Transportvorrichtung, sondern von der Oberfläche darauf angeordneter Süßwarenmasse reflektiert wird, trifft nicht auf der selben Höhe auf die Kamera, wie von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektiertes Licht, sodass von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektiertes Licht durch seine Position von Licht gleicher Wellenlänge unterscheidbar ist, das von den mit Süßwarenmasse bedeckten Bereichen zur Kamera reflektiert wird. Diese Veränderung der Intensität reflektierten Lichts in dem von Süßwarenmasse bedeckten Bereich der Transportvorrichtung durch Reflexion, Absorption oder Streuung von Licht an der Oberfläche der Süßwarenmasse kann als Verminderung bzw. Verdunklung des von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Lichts bestimmt werden. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass eine rechnergestützte Auswertung des von der Kamera aufgezeichneten Abbilds des reflektierten Lichts vorgenommen wird, in welcher die Position der Abschwächung der Reflexion bzw. der Verdunklung gegenüber der Reflexion von der Oberfläche der Transportvorrichtung bestimmt wird.
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Bei der Anordnung von Linienlicht und gegenüberliegender Kamera ist erfindungsgemäß darauf zu achten, dass die Kamera so angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie von der Oberfläche der Transportvorrichtung, beispielsweise von einem Edelstahl-Kühlband reflektiertes Licht und von der Oberfläche der auf der Transportvorrichtung angeordneten Süßwarenmasse reflektiertes Licht aufnehmen kann. Dabei sind die Abstände von Linienlicht und Kamera zur Position der Reflexion auf der Transportvorrichtung so zu bemessen, dass eine möglichst große Lichtintensität vom Linienlicht nach Reflexion auf der Transportvorrichtung in die Kamera einstrahlen kann. Dabei sind kurze Abstände bevorzugt. Andererseits ist zu beachten, dass Linienlicht und Kamera so angeordnet werden, dass Verschmutzungen durch Süßwarenmasse vermieden werden.
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In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die rechnergestützte Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Bilds reflektierten Lichts allein auf der Basis des von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Lichts, sodass es in dieser Ausführungsform auch nicht erforderlich ist, das von der Oberfläche der Süßwarenmasse reflektierte Licht von der Kamera aufzunehmen.
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In bevorzugter Ausführungsform erfolgt die Auswertung rechnergesteuert, indem die von der Kamera aufgenommene linienförmige Reflexion von der Oberfläche der Transportvorrichtung gemessen wird, wobei die Linie in kurzen Abständen abgetastet wird, bis die Positionen bestimmt sind, an denen die Intensität des von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Lichts vermindert wird. Diese Übergänge von der starken Reflexion der Oberfläche der Transportvorrichtung zu den verdunkelten Bereichen stellen die Randbereiche von Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung dar.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erzeugt das Linienlicht einen linienförmig beleuchteten Bereich über die gesamte Breite der Transportvorrichtung, d. h. senkrecht zu deren Bewegungsrichtung, und die Kamera erfaßt ebenfalls die gesamte Breite der Transportvorrichtung.
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Erfindungsgemäß wird in der bevorzugten Ausführungsform der Übergang vom hellen Bereich zum dunklen Bereich im von der Kamera aufgenommenen Licht, das vom Linienlicht abgestrahlt und von der Transportvorrichtung reflektiert wird, als die Position definiert, die eine äußere Kante der Süßwarenmasse darstellt. In der Folge läßt sich die zu messende Breite einer Süßwarenmasse als der Abstand zwischen zwei Punkten bestimmen, in denen ein Übergang vom hellen zum dunklen Bereich bzw. umgekehrt im von der Kamera aufgenommenen Abbild festgestellt werden kann.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die rechnergestützte Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Bildes so ausgelegt, dass jeweils periodisch vom rechten und/oder linken Rand des von der Kamera aufgenommenen Bildes, oder Teilbildes bei mehreren Süßwarenmassen, nach einer hellen Linie gesucht wird, die dem von der Oberfläche der Transportvorrichtung reflektierten Licht entspricht. Weiter bevorzugt wird diese Messung der hellen Linie in kurzen Abständen wiederholt, um Verformungen der Transportvorrichtung zu kompensieren, die durch die hohe Temperatur von Süßwarenmasse hervorgerufen werden können.
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Die helle Linie wird dann abschnittweise auf ihre Intensität hin überprüft, um den Rand des abgedunkelten Bereichs zu bestimmen, der dem Bereich der Süßwarenmasse entspricht. Für jede auf der Transportvorrichtung angeordnete Süßwarenmasse sind zwei Übergänge zu bestimmen, die jeweils die äußeren Begrenzungen der Süßwarenmasse darstellen. Durch Errechnen des Abstands der beiden Übergänge kann die Breite der Süßwarenmasse berechnet werden. Diese errechnete Breite der Süßwarenmasse kann dann auf die tatsächliche Breite der Süßwarenmasse umgerechnet werden, in dem Bezug auf die tatsächliche Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bezug genommen wird.
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In der Praxis der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt, dass bei einer Auflösung der Kamera von 1300 Pixeln über die Breite eines Edelstahl-Kühlbands von 1200 mm eine Meßgenauigkeit der Breite von farbloser glasklarer heißer Bonbonmasse von ±1 mm erreicht wird.
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Erfindungsgemäß weist das Linienlicht mindestens eine zusätzliche Lichtquelle auf, beispielsweise eine LED, die in einem Winkel zur Abstrahlung des Linienlichts angeordnet ist und als Referenzlicht unmittelbar auf die Kamera gerichtet ist. Ausgehend von der tatsächlichen Größe eines solchen Referenzlichts, beispielsweise des Durchmessers einer kreisförmigen LED oder ausgehend vom Abstand zwischen mindestens zwei LEDs, kann die rechnergestützte Auswertung des von der Kamera aufgenommenen Bildes die Distanz zwischen Linienlicht und Kamera errechnen und anhand des Winkels α oder des Abstands der Kamera vom linienförmig beleuchteten Bereich der Transportvorrichtung die tatsächliche Breite der Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung berechnen.
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Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei zwei vorhandenen Referenzlichtern, beispielsweise LEDs, der Abstand zwischen deren jeweiligen Mittelpunkten mit jeder neuen Aufnahme durch die Kamera ermittelt und als Referenzmaß verwendet wird. Dieses Referenzmaß wird von der Kamera in Pixeln aufgenommen und kann dann in Bezug zu dem meßbaren Abstand der Referenzlichter, beispielsweise auf dem Gehäuse des Linienlichts (in Millimeter) gesetzt werden. Auf diese Weise wird eine jeweils aktualisierte Berechnungsgröße bestimmt, mit der von der Kamera als Pixelzahl bestimmte Größen in tatsächliche Maße (in Millimeter) umgerechnet werden können. Bei bekannter Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich auf diese Weise die tatsächliche Breite der Süßwarenmasse auf Basis der von der Kamera ermittelten Größe in Pixeln errechnen.
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Die Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d. h. die möglicherweise unterschiedlichen Abstände zwischen Referenzlicht und Kamera bzw. zwischen der Position der Reflexion des vom Linienlicht eingestrahlten Lichts auf dem Transportband und der Kamera wird vorteilhafter Weise zur Errechnung eines Faktors herangezogen, mit dem die tatsächliche Abmessung der Süßwarenmasse ausgehend von der Größe von deren Abbild in Pixeln und auf Basis des Verhältnisses von tatsächlichem Abstand der Referenzlichter zu deren Abstand in Pixeln errechnet werden kann.
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Weiterhin kann ein solches Referenzlicht zur rechnergesteuerten Fokussierung der Kamera auf den Bereich der Reflexion des vom Linienlicht ausgestrahlten Lichts auf der Transportvorrichtung genutzt werden. Zur Fokussierung der Kamera kann deren Blende und/oder Brennweite so eingestellt werden, dass das Referenzlicht einen vorbestimmten Durchmesser auf dem Abbild in der Kamera einnimmt, bzw. dass bei zwei oder mehr Referenzlichtern deren Abstand auf dem Abbild in der Kamera einen vorbestimmten Wert einnimmt.
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Weiterhin können Referenzlichter dazu verwendet werden, bei Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kamera zu justieren. Diese Justierung kann beispielsweise so erfolgen, dass die mindestens zwei Referenzlichter (beispielsweise LEDs) in dem von der Kamera aufgenommenen Bild innerhalb dort vorgesehener Bereiche erscheinen müssen, um eine vorgesehene, korrekte Justierung sicherzustellen.
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Die Auswertungsgenauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dadurch erhöht werden, dass der aktuell von der Kamera bestimmte Durchmesser des Abbilds der Referenzlichter für die Auswertung herangezogen wird. Denn auf diese Weise wird der Einfluss der Blendeneinstellung auf das in Pixeln aufgenommene Abbild ausgeschlossen. Der Grund hierfür ist, dass sich der Durchmesser von Referenzlichtern im Abbild der Kamera mit der Änderung der Blendenöffnung der Kamera ändert. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, die Vorrichtung mit einer Auswertungseinheit zu versehen, bei der das Linienlicht mindestens ein direkt auf die Kamera gerichtetes Referenzlicht aufweist und die Größe von dessen Abbild durch die Kamera als Faktor bei der Bestimmung der Abmessung von Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung verwendet wird. Dabei sind vorzugsweise mindestens zwei Referenzlichter direkt auf die Kamera ausgerichtet und deren Abstand, beispielsweise von deren Mittelpunkten, im Abbild der Kamera wird als Referenzmaß bestimmt und im Verhältnis mit deren tatsächlichen Abstand zur Berechnung der tatsächlichen Abmessung von Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung auf Basis der Größe des Abbilds der Süßwarenmasse in der Kamera herangezogen wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung, in der Süßwarenmasse ohne besondere Verteiler, wie beispielsweise Abstreifer auf die Transportvorrichtung aufgegeben wird, ergibt sich deren Querschnitt bzw. Schichtdicke unter anderem durch die Strömungsgeschwindigkeit, den Querschnitt der Austrittsöffnung, ihre Viskosität und die Zeit bis zur Messung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung. In dieser Ausführungsform ist der Querschnitt der Süßwarenmasse abhängig von einer Vielzahl von Prozessparametern reproduzierbar, sodass die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessene Breite der Süßwarenmasse als ein Maß verwendet werden kann, um den (Teil-)Massestrom von Süßwarenmasse zu bestimmen. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessene Breite einer oder mehrerer Süßwarenmassen auf der Transportvorrichtung kann dann zumindest als empirische Regelgröße für die Steuerung des Herstellungsprozesses, beispielsweise die Dosierung einzelner Teilströme, eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird Süßwarenmasse im Anschluss an den Auftrag auf die Transportvorrichtung von einem Abstreifer verteilt, sodass sie zu einer Schicht bekannter bzw. direkt messbarer Dicke ausgebreitet wird. Daher hängt die Breite der Süßwarenmasse in diesem Fall allein vom Massestrom ab und ihre Schichtdicke ist durch den Abstand des Abstreifers zur Transportvorrichtung festgelegt. In dieser Ausführungsform, die insbesondere bei der Herstellung von Bonbonmassen Anwendung findet, ist die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemessene Breite der Süßwarenmasse unmittelbar ein Maß für den Massestrom. Weiterhin bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Messung der Breite der Süßwarenmasse auf der Transportvorrichtung bei eingestellter geringer Schichtdicke bei Schwankungen des Massestroms stark variiert, sodass eine empfindlichere Messung als bei der vorgenannten Ausführungsform erreicht werden kann, die keine konstante Einstellung der Schichtdicke der Süßwarenmasse verwendet.
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Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die Figuren im Detail beschrieben, in denen
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1 eine schematische Darstellung der Anordnung des Linienlichts und der Kamera in Bezug zu einer Transportvorrichtung zeigt,
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2 schematisch die Lichtverhältnisse der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einer Transportvorrichtung mit darauf angeordneten Süßwarenmassen in schematischer Aufsicht zeigt,
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3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Linienlichts darstellt,
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4 eine Darstellung des Linienlichts von 3 mit nur angedeutetem Gehäuse zeigt und
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5 den schematischen Aufbau eines Meß- bzw. Regelsystems auf Grundlage der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
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Genaue Beschreibung der Figuren
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In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch dargestellt, wobei das Linienlicht 20 in einem Winkel α zur Transportvorrichtung 10 geneigt ist, sodass das einfallende Licht 21 im Winkel α auf die Oberfläche der Transportvorrichtung 10 trifft. Das einfallende Licht 21 wird nach Reflexion von der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 als reflektiertes Licht 31 von der Kamera 30 aufgenommen, die ebenfalls im Winkel α zur Transportvorrichtung geneigt ist. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Winkel α im Bereich von 20 bis 80°, bevorzugt 50° bis 70°, besonders bevorzugt 60°.
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2 zeigt schematisch den mit der vorliegenden Erfindung ausgenutzten Effekt der unterschiedlichen Reflexion einfallenden Lichts 21 von der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 bzw. von der Oberfläche von Süßwarenmasse 40, die auf der Transportvorrichtung 10 angeordnet ist. Die Oberfläche der Transportvorrichtung 10 reflektiert einfallendes Licht 21 von der Position 31A. Im Winkel α einfallendes Licht 21, das auf die Oberfläche der Süßwarenmasse 40 aufrifft, wird auf Grund der Beabstandung der Oberfläche der Süßwarenmasse 40 von der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 bereits in der Position 31B reflektiert. Diese Parallelverschiebung zwischen Oberfläche der Transportvorrichtung 10, nämlich 31A, gegenüber Position 31B auf der Süßwarenmasse 40 führt zu einer Veränderung der Intensität reflektierten Lichts 31, das von der Kamera 30 nach Reflexion in der Position 31A von der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 aufgenommen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bestimmt die Breite der Süßwarenmasse 40 dadurch, dass der Unterschied in der Helligkeit, der sich aus dem Übergang von der Position 31A zur Position 31B in dem durch die Kamera aufgenommenen Abbild reflektierten Lichts 31 ergibt, als Maß für die Breite der Süßwarenmasse 40 verwendet wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird dazu die Ausdehnung des Lichtstreifens in dem von der Kamera 30 aufgenommenen Abbild reflektierten Lichts 31 entsprechend der Reflexion 31A von der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 ausgewertet, sodass die Breite der Süßwarenmasse 40 als Abschwächung der Reflexion in Position 31A von zwei Seiten bestimmt wird.
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Die Anordnung von Linienlicht 20 und gegenüberliegender Kamera 30 oberhalb der Transportvorrichtung 10 ist vorzugsweise so, dass das Linienlicht im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung 10 angeordnet ist, wobei das Linienlicht mit der Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung 10 oder gegen diese Licht abstrahlen kann und die Kamera 30 jeweils gegenüber vom Linienlicht 20 angeordnet ist.
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3 zeigt schematisch den Aufbau eines Linienlichts auf Basis von nebeneinander angeordneten LEDs 21, deren Licht durch ein optisches System, beispielsweise umfassend einen Diffusor 22 und einen Glasstab 23 mit zusätzlichen optischen Elementen 24, zu einem Lichtstrahl geformt wird, der in Höhe der Oberfläche der Transportvorrichtung 10 zu einer Linie fokussiert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Linienlichts 20 weist dieses zumindest ein Referenzlicht 25, bevorzugt zwei Referenzlichter 25 auf, die so angeordnet sind, dass sie Licht in Richtung auf die Kamera 30 abstrahlen.
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Bevorzugt sind Linienlichter, deren Maximum im Bereich von 400–800 nm liegt, bevorzugter im Bereich von 660 nm.
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4 zeigt den inneren Aufbau eines Linienlichts nach 3.
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5 zeigt den schematischen Aufbau eines Meßsystems bzw. Regelsystems, das die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält. Die Kamera 30 nimmt das von der Oberfläche des Transportbands 10 bzw. der Süßwarenmasse 40 reflektierte Licht 31 auf, das als einfallendes Licht 21 vom Linienlicht 20 abgestrahlt wurde. Das Ausgangssignal der Kamera 30 kann zur Weiterverarbeitung in einen Rechner 50 geleitet werden und/oder zu einer Anzeigeeinheit 51 mit integrierter Rechnerfunktion. Zur Regelung des Herstellungsverfahrens von Süßwaren, bzw. zur Regelung der Aufteilung einer Grundmasse von Süßwarenmasse in zumindest zwei Teilströme kann ein Signal auf Basis der von der Kamera 30 aufgenommenen Meßwerte vom Rechner oder der Anzeigeeinheit 51 mit integriertem Rechner erzeugt werden und als Regelgröße, beispielsweise zur Ventilsteuerung verwendet werden.
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Der externe Rechner 50 wird vorzugsweise nur zur Programmierung von Kamera 30 und Anzeigeeinheit 51 eingesetzt. Die Kopplung der Kamera 30 mit der Anzeigeeinheit 51 ist vorzugsweise seriell, während das Signal für das Kamerabild der Kamera 30 zu einer als Videoeinheit bezeichneten Einheit der Anzeigeeinheit 51 geleitet wird. Die Kopplung der Kamera 30 mit einem „digitalen 16 In/Out” ist vorzugsweise digital.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Transportvorrichtung
- 20
- Linienlicht
- 21
- einfallendes Licht
- 21
- LED
- 22
- Diffusor
- 23
- Glasstab
- 24
- zusätzliches optisches Element
- α
- Einfallswinkel
- α
- Reflexionswinkel
- 30
- Kamera
- 31
- reflektiertes Licht
- 31A
- Position der Reflexion von einfallendem Licht auf Transportvorrichtung
- 31B
- Position der Reflexion von einfallendem Licht auf Süßwarenmasse
- 40
- Süßwarenmasse
- 50
- Rechner
- 51
- Anzeigeeinheit