AT501375B1

AT501375B1 - Briefmarkenerkennungsvorrichtung

Info

Publication number: AT501375B1
Application number: AT0012805A
Authority: AT
Original assignee: Oelzant Helmuth Ing
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2007-04-15
Also published as: JP2008528257A; EP1842167A1; AT501375A1; WO2006079133A1; DE202006020382U1; US20090273786A1

Description

2 AT 501 375 B1

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von mit einer Zähnung versehenen Briefmarken auf Briefen mit einer Lichtquelle, welche die in eine Richtung bewegten Briefe unter einem flachen Winkel beleuchtet und mit einer Einrichtung zur Abtastung der von den Briefen reflektierten Lichtstrahlen und einer Einrichtung zur Auswertung der abgetaste-5 ten Lichtsignale.

Bei der automatischen Postbearbeitung sind verschiedene Systeme zur Erkennung von Briefmarken bekannt. Beispielsweise werden speziell präparierte Briefmarken, welche beispielsweise mit phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Schichten an der Oberfläche der Briefmarke io versehen oder bei welchen dem Papier der Briefmarke phosphoreszierende oder fluoreszierende Stoffe beigemischt werden, verwendet. Mit Sensoren, welche auf die phosphoreszierenden oder fluoreszierenden Materialien sensibel sind, können die entsprechenden Briefmarken relativ zuverlässig erkannt werden. Nachteilig dabei ist, dass die Produktion solcher Briefmarken wesentlich teurer ist, da die Herstellung der beschichteten Briefmarken genau übenwacht werden 15 muss, um in weiterer Folge die Erkennung der Briefmarke zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil bei derartigen Systemen ist die Empfindlichkeit der aufgebrachten Schicht, welche bei Manipulation des Briefes entfernt werden kann.

Teilweise werden herkömmliche Briefmarken mit Zähnung durch Aufdrucke bzw. aufgedruckte 20 zweidimensionale Codes ersetzt, welche mit aufwendigen Bildverarbeitungsverfahren erkannt werden. Andererseits besteht jedoch ein Trend zu individuellen Briefmarken mit Zähnung, auf welchen sich beispielsweise ein Unternehmen präsentiert und welche als Werbemedium eingesetzt werden. Gerade für solche individuelle Briefmarken ist es nicht möglich über bestimmte Farben oder phosphoreszierende und fluoreszierende Schichten ein 'Erkennungsverfahren 25 aufzubauen. Es besteht daher nach wie vor der Bedarf an möglichst einfachen und rasch arbeitenden Verfahren zur Erkennung von mit Zähnung versehenen Briefmarken.

Die EP 675 466 A2 und DE 101 59 234 A1 beschreiben Vorrichtungen zur Untersuchung von Briefmarken oder Dokumenten, insbesondere Banknoten, bei welchen das Bild des jeweiligen 30 Dokuments analysiert wird.

Die DE 102 34 431 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Wertdokumenten, wobei ein Sicherheitselement des Wertdokuments geprüft wird. 35 Vorrichtungen der gegenständlichen Art sind beispielsweise aus der AT 306 412 B und der AT 355 358 B bekannt. Mit diesen Vorrichtungen wird die Erkennung von nicht präparierten Briefmarken im Wesentlichen mit der gleichen Sicherheit wie bei präparierten Marken ermöglicht. Dabei wird die Zähnung am Rand der Briefmarke für dieCrkennung herangezogen. Diese Zähnung, welche mit weitgehend exakter Teilung hergestellt wurde, stellt einen verlässlichen 40 Parameter der Briefmarke dar. Die Lichtquelle ist dabei so angeordnet, dass die davon ausgehenden Lichtstrahlen mit der Förderrichtung des Briefes einen spitzen Winkel bilden. Die Briefmarken werden dadurch vom Licht von der Seite so beleuchtet, dass die Flanken der parallel zur Bewegungsrichtung liegenden Zähnung der Briefmarke stark aufleuchten. In.einer Einrichtung zur Abtastung der von den Briefen reflektierten Lichtstrahlen wird eine niederfrequente 45 Impulsfolge erzeugt, welche der nachfolgenden Auswertungseinrichtung als Kriterium für das Vorhandensein einer Briefmarke dient. Dennoch besteht eine gewisse Fehlerrate bei der Erkennung der Briefmarken, welche dadurch erhöht wird, dass der genaue Ort der Briefmarke am Brief nicht bekannt ist. so Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer oben genannten Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von mit einer Zähnung versehenen Briefmarken, welche möglichst einfach und rasch, und möglichst zuverlässig funktioniert. Nachteile bekannter Vorrichtungen sollen vermieden bzw. reduziert werden. ss Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass im Strahlengang der Lichtquelle ein 3 AT 501 375 B1

Prisma angeordnet ist, welches durch ein Brechungsprisma mit einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die senkrecht einfallenden Lichtstrahlen von 50-70° und einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die waagrechten Lichtstrahlen e von 10-30° gebildet ist. Durch die spektrale Zerlegung der auf die 5 Briefmarke gerichteten Lichtstrahlen, wird überraschenderweise eine wesentliche Verbesserung der Erkennung erzielt. Durch das Brechungsprisma wird eine bessere Abhebung der Briefmarke bzw. der Zahnung der Briefmarke vom Briefkuvert erreicht, wodurch es auch möglich ist, Zahnungen von Briefmarken zu erkennen, die auf farbigem Untergrund, wie z.B. schwarzem, grauem oder orangem Kuvert, kleben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Prisma im Strah- io lengang der Lichtquelle ist besonders robust, kostengünstig und einfach aufgebaut. Mit dem speziell ausgebildeten Brechungsprisma werden optimale Ergebnisse und hohe Erkennungsra-ten erzielt. Die Abtasteinrichtung und Auswerteinrichtung kann im Wesentlichen wie bei herkömmlichen Brieferkennungssystemen erfolgen. 15 Vorteilhafterweise ist das Prisma durch ein Brechungsprisma mit einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die senkrecht einfallenden Lichtstrahlen von 60° und einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die waagrechten Lichtstrahlen von 20° gebildet. 20 Die Erkennungsrate kann noch weiter verbessert werden, wenn zwischen der Lichtquelle und dem Prisma eine Blende angeordnet ist. Über die Blende werden die nicht in "Richtung des Lichtbrechungsprismas weisenden Lichtstrahlen der Lichtquelle ausgeblendet, welche zu unerwünschten Effekten und Beeinflussungen des Messergebnisses führen könnten. 25 Die Blende ist in ihrer einfachsten Form durch einen Tubus gebildet. Dies stellt eine-einfache und robuste Realisierungsmöglichkeit dar.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Abtasteinrichtung durch einen CCD (Charged Coupled Device)-Sensor gebildet. Derartige optische Sensoren "sind relativ preiswert 30 und erlauben eine sehr rasche Verarbeitung der Sensorsignale. Die durch den CCD-Sensor gebildete Abtasteinrichtung wandelt das analoge Lichtsignal in ein digitales Bildsignal um, welches in der nachfolgenden Auswerteeinrichtung verarbeitet wird. Mit einem entsprechend hoch auflösenden CCD-Sensor können Briefmarken mit feinerer Zahnung, wie z.B. mit 9-39 Zähnen pro 20 mm, mit besonders niedriger Fehlerrate erkannt werden. Die Erkennungsrate bisheriger 35 Briefmarkenerkennungssysteme lag im Bereich von 92-93%. Mit der neuen Vorrichtung wurden Erkennungsraten bis 99,8% erzielt. Dies stellt ein enormes Einsparungspotenzial dar, da in automatischen Briefsortieranlagen Kuverts, bei denen keine Briefmarke erkannt wurde, ausgesondert und manuell begutachtet werden. Somit kann durch eine Vorrichtung mit höherer Erkennungsrate Personal und in weiterer Folge Kosten gespart werden. 40

Vorteilhafterweise wird der CCD-Sensor durch eine Glasscheibe, vorzugsweise aus Saphirglas abgedeckt. Dadurch wird der Sensor vor Staub und dgl., wie er natürlich bei automatischen Briefförderanlagen auftritt, geschützt. 45 Weitere Verbesserungen können dadurch erzielt werden, dass die Abtasteinrichtung zumindest eine optische Linse beinhaltet. Durch die Verwendung einer oder mehrerer optischer Linsen im Strahlengang, der von der Briefmarke reflektierten Lichtstrahlen, kann eine Bündelung der Lichtstrahlen in Richtung des optischen Sensors, beispielsweise des CCD-Sensors erzielt werden. 50

Die Auswertung der abgetasteten Lichtstrahlen kann mit modernen elektronischen Einrichtungen besonders rasch und zuverlässig erfolgen. Vorteilhafterweise beinhaltet die Auswerteeinrichtung zumindest einen Korrelator zur Korrelation der abgetasteten Lichtsignale mit zumindest einem Referenzsignal bzw. Referenzmuster. Mit Hilfe des Korrelators wird das digitale Bildsig- 55 nal mit einem Referenzmuster der Briefmarke verglichen, wobei die Korrelations-Parameter

Claims

4 AT 501 375 B1 entsprechend eingegeben und individuell angepasst werden können. Bekannte digitale Korrelatoren bestehen aus mehreren Schieberegistern, welche entsprechend verknüpft sind. Übersteigt der bei der Korrelation des digitalen Bildsignals mit dem Referenzmuster resultierende Korrelationsparameter einen bestimmten Schwellwert, wird die Erkennung einer ordnungsge-5 mäßen Briefmarke angezeigt. Durch das Vorhandensein zweier Korrelatoren zur Korrelation der abgetasteten Lichtsignale mit zumindest zwei unterschiedlichen Referenzsignalen bzw. Referenzmustern kann die Erkennungsrate noch weiter gesteigert werden. Natürlich kann die Auswertung mit bestimmten Er-io kennungsalgorithmen noch weiter verbessert werden. Die Lichtquelle ist vorzugsweise durch eine Halogenlampe gebildet. Derartige Lampen wie sie beispielsweise bei Projektoren eingesetzt werden, haben besonders gute Ergebnisse geliefert und sind darüber hinaus relativ robust. 15 Natürlich können zusätzliche Einrichtungen zur Erkennung zusätzlicher Merkmale der Briefmarken, beispielsweise phosphoreszierende oder fluoreszierende Beschichtungen vorgesehen sein. Allerdings erfordert dies wieder die Verwendung speziell behandelter Briefmarken. 20 Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung, welche ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Erkennung von Briefmarken zeigt, näher erläutert. Dabei sendet eine Lichtquelle 1 Lichtstrahlen S aus, welche durch eine Blende 2 auf das erfin-25 dungsgemäße Prisma 3 treffen, wo sie entsprechend gebrochen werden. Die Lichtstrahlen werden in einem flachen Winkel auf die Briefmarke 4, welche auf einem Kuvert (nicht dargestellt) aufgeklebt ist, gerichtet, wo sie an der mit der Zähnung 5 versehenen Beite reflektiert werden. Die reflektierten Lichtstrahlen R werden von einer Abtasteinrichtung 6 aufgenommen, welche beispielsweise aus einem CCD (Charged Coupled Device)-Sensor 8 und einer allenfalls 30 vorgeordneten optischen Linse 7 bestehen kann. Im CCD-Sensor 8, welcher beispielsweise durch einen 256 Pixel CCD-Sensor 8 gebildet sein kann, werden die analogen Signale in «in digitales Signal umgewandelt, welches in einer Auswerteeinrichtung 9 entsprechend weiterverarbeitet wird. Die Auswerteeinrichtung 9 kann ein Datenfilter 10 enthalten und einen oder mehrere Korrelatoren 11, 12, in welchen das digitale Bildsignal mit Referenzmustem 13, 14 vergli-35 chen wird. Die Ausgangssignale der Korrelatoren 11, 12 werden bestimmten Erkennungsalgorithmen 15, 16 zugeführt, und es resultiert schließlich ein Ergebnis, ob «eine ordnungsgemäße Briefmarke 4 vorliegt oder nicht. Das Verfahren zur Auswertung der abgetasteten Lichtsignale kann verschiedenartig ausgeführt 40 werden. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von mit einer Zähnung <5) versehenen Briefmar ken (4) auf Briefen, mit einer Lichtquelle (1), welche die in eine Richtung bewegten Briefe unter einem flachen Winkel beleuchtet, und mit einer Einrichtung (6) zur Abtastung der von den Briefmarken (4) reflektierten Lichtstrahlen (R) und einer Einrichtung (9) zur Auswertung der abgetasteten Lichtsignale, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der Licht- 50 quelle (1) ein Prisma (3) angeordnet ist, welches durch ein Brechungsprisma mit einer Bre chungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die senkrecht einfallenden Lichtstrahlen von 50-70° und einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die waagrechten Lichtstrahlen von 10-30° gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (3) durch ein 5 AT 501 375 B1 Brechungsprisma mit einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die senkrecht einfallenden Lichtstrahlen von 60° und einer Brechungsfläche in einem Winkel entsprechend einem Einfallswinkel für die waagrechten Lichtstrahlen von 20° gebildet ist. 5
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (1) und dem Prisma (3) eine Blende (2) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (2) durch einen io Tubus gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (6) durch einen CCD (Charged Coupled Device)-Sensor (8) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der CCD-Sensor (8) durch eine Glasscheibe, vorzugsweise aus Saphierglas, abgedeckt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinrichtung (6) zumindest eine optische Linse (7) beinhaltet. 20
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (9) zumindest einen Korrelator (11, 12) zur Korrelation der abgetasteten Lichtsignale mit zumindest einem Referenzsignal (13,14) beinhaltet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Korrelatoren (11, 12) zur Korrelation der abgetasteten Lichtsignale mit zwei unterschiedlichen Referenzsignalen (13,14) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Licht-30 quelle (1) durch eine Halogenlampe gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass «Einrichtungen zur Erkennung zusätzlicher Merkmale der Briefmarken (4) in Form phosphoreszierender oder fluoreszierender Beschichtungen vorgesehen sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 40 45 50 55