CN1066352C - 一种信件分拣装置输入站的控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

用于控制邮件分拣装置输入站的方法，邮件分拣装置带有扫描和阅读装置以及机械式存放区，邮件在经扫描装置处理后在存放区中运动，每个邮件在存放区中的阅读位置x被控制，使x处于给定值x₀和X_max之间，在一辅助控制电路中确定未编码邮件的数目y，并通过一控制器将y反馈，以产生输入站的控制参量。

Description

一种信件分拣装置输入站的控制方法及其装置

本发明涉及一种信件分拣装置输入站的控制方法及用于实现该方法的装置

在已知的邮件分拣装置中，邮件通过一输入装置输送到机械式存放区，在该存放区内邮件以预定的速度运动，在存放区的起始部分通过扫描仪进行光学扫描。例如，EP-A0167091中公开了这样的装置。当邮件位于存放区上时，对扫描结果进行进一步的处理，尤其是将其输送给一阅读装置，它对邮件表面上的地址信息进行分析。在邮件离开存放区之前，就应得到阅读装置的结果，以便能进一步分发邮件，即提供与分拣信息相应的阅读结果。在用机械方法分拣邮件时，对邮件表面上的信息进行分析存在的一个问题是，对每秒钟输送给存放区的邮件的数目应这样来选定，使得邮件离开存放区之前，已经得到了阅读结果。从控制技术角度来说，上述问题可以这样表述，当阅读装置给出其结果时，存放区上的阅读位置，即邮件在存放区上所处的位置，应控制在预定值x₀和x_max之间。

因此，本发明的任务是提供一种方法和适合于实现该方法的装置，使用该方法可使邮件在存放区上的阅读点x位于预定值x₀和x_max之间。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制邮件分拣装置输入站的方法，邮件分拣装置带有扫描和阅读装置以及机械式存放区，邮件在经扫描装置处理后在存放区中运动，对每个邮件在存放区中的阅读位置x进行控制，使x处于给定值x₀和x_max之间，这里，阅读位置x是当阅读装置给出其结果时邮件在存放区所处的位置，其中，在一辅助控制电路中，确定存放区上未编码邮件的数目y，并通过控制器将y反馈，以产生控制输入站的控制参量u，这里，数目y表示处于存放区而尚无阅读结果的邮件的数目。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于实施上述方法的装置，包括输入装置，机械存放区，扫描装置，阅读装置，并将阅读位置控制在x₀与x_max之间，其中，安置有用于确定未编码邮件数y及阅读器效率z的装置和控制器，并且通过经控制器将y反馈而构成控制y的辅助控制电路，以产生输入站的控制参量。

在本发明的一个优选实施方案中，通过一特性曲线控制器将阅读装置的阅读效率z与辅助控制电路的控制参量联系起来。

在本发明的一优选实施方案中，一自动地址阅读器和/或一视频编码装置用作阅读装置。

在本发明的另一优选实施方案中，使用一双点控制器将未编码邮件的数目y反馈以产生输入站控制参量。

在本发明的另一优选实施方案中，特征曲线控制器是非线性的。

下面结合附图详细说明本发明。

图1是地址阅读器和视频编码装置的原理图；

图2是控制系统的结构图；

图3是通过一辅助控制参量的反馈进行控制的结构图；

图4是存放区内未读邮件数目及阅读位置与输入站的处理效率的静态依附关系；

图5是带有地址阅读器的装置的整个控制电路的结构图；

图6是对于特定的非线性特性曲线来说阅读位置和仍在存放区上的未读邮件的数目的静态特性曲线；

图7是在一地址阅读器和视频编码器的组合装置中，整个控制电路的结构图。

图1是一包括地址阅读器和视频编码器的组合装置的原理图。在输入站10中将邮件逐件分开并交给传送带，传送带通过该装置运送信件，并构成了一个机械式邮件存放区20。在输入站10后不远处邮件表面被扫描仪30光学扫描，并将其图像传送给地址阅读装置。当阅读装置输出其结果时，邮件在存放区上所处的位置下面一般称作阅读位置x。若使用自动地址阅读器，该位置在下文中被称作OCR处理位置(OOCR)。在阅读结果为负数时，即自动地址阅读失败时，最好通过编码人员进行视频编码。当可能进行的视频编码处理结束时，邮件在存放区上所处的位置在下文中称作视频处理位置(OVCR)。

最好将扫描仪30提供的扫描结果传送到图像存储器40中，然后再传送给自动地址阅读器和/或视频编码装置50。阅读结果传给结果存储器60，该存储器将分拣或打印信息传给图1中未示出的其他装置。整个装置的控制通过中央处理器70完成。

为有效驱动图1所示的装置，必须尽可能高地调高输入站10的效率u和由此决定的处理量，但x，或者说OOCR和OVCR，必须位于存放区末端之前，并且尽可能对所有邮件均是这样的。

在对输入装置控制不足时，一方面，当效率u太高时可能会出现阅读装置的超负荷情况，使得阅读结果可供利用时，相应的邮件业已离开存放区。这样的邮件将不能被分拣。另一方面，当输入站的效率调得太低时，阅读装置不能充分发挥其作用。该设备的总的处理量不必要地受到限制，这时的阅读位置x在输入装置附近。

与通常的做法不同，本发明不是通过利用控制参量，即x或OOCR或OVCR来确定输入站的适当的效率的，而是引入了辅助控制参量。

下面首先结合图1所示装置的简单模型说明辅助控制参量的引入，处理量的优化和如何避免超出存放区。

图2是图1所示装置的结构图。图中假定只使用一台地址阅读器，例如它按照FIFO(先进先出)原理由图像存储器提取待处理的图像，并将阅读结果置于结果存储器中，而不管该阅读成功与否。x或OOCR在连续近似下满足微分方程 $\stackrel{\·}{x}\left(t\right)=v-\frac{z\left(t\right)}{d(x,t)}----\left(1\right)$ OOCR的运动速度 $\stackrel{\·}{x}\left(t\right)$ 一方面取决于恒定的传送速度v；另一方面取决于单位为邮件/秒的地址阅读器的处理能力除以单位为邮件/米的位于存放区上的邮件的密度d(x,t)所得的商。

密度d(x,t)满足微分方程 $\frac{\∂d(s,t)}{\∂s}=\frac{1}{v}\frac{\∂d(s,t)}{\∂t},---\left(2\right)$ 其中s是传送方向上的位置座标，并满足边界条件 $d(0,t)=\frac{1}{v}\·u\left(t\right),---\left(3\right)$ 其中u(t)表示输入站的输出效率，单位为邮件/秒。方程(2)的通解是： $d(x,t)=\frac{1}{v}u(t-x/v)---\left(4\right)$ 可通过代入进行简单验证。这样，方程(1)变为 $\stackrel{\·}{x}\left(t\right)=v-v\frac{x\left(t\right)}{u(t-x/v)}----\left(5\right)$ 由此可得图2所示的控制系统的结构图：x(t)满足带有可变延迟时间75的非线性微分方程，输入站效率u(t)和地址阅读器处理能力z(t)为该微分方程的参量，78。由于积分项的存在该系统是不稳定的。

图5所示控制系统尤其由于可变延迟时间而很难控制，这是因为存在稳定问题和缓慢的瞬态响应。

图3表示上述模型的一个扩展。这里将位于存放区上但尚未得到阅读结果的邮件的数目y考虑在内。在下文中y(t)被称为“未编码的邮件数目”。y满足下列简单的线性微分方程 $\stackrel{\·}{y}\left(t\right)=u\left(t\right)-z\left(t\right),$ 即y为输入站的输出效率与地址阅读器的处理效率之差的积分。按照本发明的方法，确定y(t)的值并通过控制器80，最好是双点控制器，反馈至u(t)。只要测得的存放区20的y值小于标准值w，双点控制器80就将输入站10与最大输出效率u_max联系起来，而一旦y达到了标准值，就完全停止其输出。这样首先具有下述优点：双点控制器80对y的辅助控制电路是时间优化的，即没有其他控制器能在更短时间内将辅助控制参量y设置在预定标准值w上。同时该辅助控制电路是稳定的，并且由于其低的次数，能够抵抗振荡。该辅助控制电路是精确静止的，即当z(t)和w(t)为时间常量Z_stat和W_stat时，只要Z_stat小于输入站的最大可允许效率O_max，y_stat=W_stat。

对于各种不变的处理效率z(t)来说，根据未编码邮件，即辅助控制电路的控制参量的一个标准值w(t)确定阅读位置x。若未编码邮件的标准值w为常量，可根据图4得到处理效率z(t)。在静态情况下x满足方程 $x_{\mathrm{stat}}=w\frac{v}{z_{\mathrm{stat}}},----\left(7\right)$ 通过计算存放区上邮件的距离也很容易确定x值。由图4可知，选择w为常量并不是令人满意的，因为当地址阅读器的处理效率较低时x上升得太快，而阅读器处理效率较高时存放区几乎无法使用。

最好根据地址阅读器的现有的处理能力z(t)选择标准值w。为此，使用一位于地址阅读器输出端的测量电路元件90来测量瞬间的处理能力z(t)，同时以低通特性进行平滑，并通过特性曲线控制器100的非线性特性曲线作为标准值w(t)接入(干扰参量的接入)，参见图5。因为阅读结果在时间上是间断的，处理能力的测量只有通过对给定时间或给定数目的阅读结果取平均值才是可能的。例如，可在一编码结果出现时测定自上一结果出现的时间，并求出其倒数值，作为编码能力的量度。考虑多个编码结果时，就可在测量中取平均值，即低通效应(Tiefpasswirkung)。利用计数器，通过电气元件的反馈来确定y的值。例如在阅读电路给出每个阅读结果时，由输入装置给出提供了多少个邮件的信号。这样，可通过计数确定未编码邮件的数目。与图3一样通过双点控制器80产生一个对控制参量u(t)的反馈。通过适当选择非线性特性曲线100，可得到x与静态处理能力的较好的函数关系曲线。图6a定性地给出一个优选的非线性特性曲线，图6b是根据方程(7)得出的相应的x的变化曲线。可以看出，对低处理能力z，存放区的长度被充分利用，对中等大小的处理能力，x大约位于存放区的中间区域，而对高处理能力z，x则在输入站附近。这种控制系统的总处理量接近可实现的理想的处理量，而同时减小了超出存放区的数目，即减小了离开存放区时地址阅读器尚未给出阅读结果的邮件的数目。

图6c,d定性地给出了另一优选的特性曲线。若已知地址阅读器效率总是处于z_min和z_max之间时，可以考虑利用整个存放区的特性曲线。

除了已经给出的特性曲线外，原则上还可考虑其它的形式。当考虑图像存储器、结果存储器等的数量有限等其他边界条件时，这样一些形式可能是有利的。这里，由于y_stat=W_stat，x和y之间的静态关系总是由方程(7)给出，这样，对一给定的X_stat(z_stat)曲线来说，可计算出产生该曲线的特性曲线w(z_stat)。

对于没有地址阅读器但有视频编码器的设备，可采用上述的方法，只是地址阅读器的效率z被编码能力的效率所取代。其他参数，例如存放区长度及图6中非线性特性曲线的特征点等则与典型的地址测量需要较长的时间相适应。

对于装有地址阅读器和视频编码器的组合设备，其中只对地址阅读器提供负结果的邮件进行视频编码，也可使用本发明的方法。在确定输出效率时必须既考虑地址阅读器又考虑视频编码装置。最好按下述方式进行：

1．在存放区前段适当距离处I_OCR安置地址阅读器。采用上述方法来控制输入站，通过适当选择非线性特性曲线保证OOCR处在存放区相应的I_OCR内。这样控制算法产生未编码邮件的标准值W_OCR和输出效率U_OCR。

2．视频编码区域的控制使得视频编码位置OVCR处于整个存放区内。这里应考虑到，未编码邮件的数目y_视频不可能精确确定，因为并不是必须对存放区上的每个邮件都进行视频编码，而且地址阅读器阅读的成功与否并不能预先知道。但可对y_视频进行预测，即它是已被地址阅读器处理但具有负结果的邮件数目与尚未得到地址阅读器的结果，但可能得到负结果的邮件的数目相加的和。用公式表示即为

y_视频=n_OCR负+y_OCR·(1- L)    (8)其中n_OCR负表示地址阅读器已给出负结果但尚不存在视频编码结果的邮件的数目，y_OCR表示尚没有地址阅读器结果的邮件的数目。尚未进行OCR处理的邮件y_OCR的阅读速率的预测值L，通过对已经由地址阅读器处理过的一定数量的邮件取平均值来确定，即为在给定的时间内成功处理的邮件数n_OCR正与处理过的邮件的总数n_全体的商：

考虑到这些特点，视频编码区域的控制产生值w_视频和输出效率u_视频。

从地址阅读器和视频编码器的控制分别给出输出效率u_OCR和u_视频。因为输入站只能实现一个输出效率，必须从u_OCR和u_视频这两个值中确定一个输出效率u。优选的值为u=min(u_OCR,u_视频)。

图7示出一地址阅读器和视频编码器的组合装置的整个控制电路的实施方案。由图5全盘照搬的y_OCR控制电路的部分用粗线表示。图7所示的特性曲线控制器100和110应该理解为它也包含带有低通效应的测量电路元件。y_视频的辅助电路中y_视频被反馈，而效率z_视频的实际值通过特性曲线控制器110作为标准值w_视频被接入。对u的反馈通过控制器120实现。电路130测定u_OCR和u_视频=u(t)的最小值。测得的y_OCR值被用于电路140，以产生预测值1-L，由该值并考虑n_OCR负来确定y_视频。

L(t)表示实际的阅读速率。这是n_OCR负增加并不能精确测量的原因。但这也不是必要的，因为n_OCR负与y_OCR一样可由计数器直接测定。 L是L的预测值，它可根据方程(9)由原数值确定，用于尚未进行OCR处理的邮件y_OCR。

若首先避免未处理的邮件出现在存放区的末端，选择u=min(u_OCR,u_视频)尤其具有意义。另一方面，如果首先需要的是大的处理量，而可容忍一定数量的未加工邮件，可以选择u=u_OCR+u_视频/2。在这种情况下必须相应地改变电路130。

Claims (10)

1．用于控制邮件分拣装置输入站(10)的方法，邮件分拣装置带有扫描和阅读装置(30，50)以及机械式存放区(20)，邮件在经扫描装置处理后在存放区中运动，对每个邮件在存放区中的阅读位置x进行控制，使x处于给定值x₀和X_max之间，这里，阅读位置x是当阅读装置给出其结果时邮件在存放区所处的位置，其特征在于，

在一辅助控制电路中，确定存放区(20)上未编码邮件的数目y，并通过控制器(80)将y反馈，以产生控制输入站(10)的控制参量u，这里，数目y表示处于存放区而尚无阅读结果的邮件的数目。

2．权利要求1所述的方法，其特征在于，将阅读装置(50)的阅读能力z通过特性曲线控制器(100)与辅助控制电路的控制参量相联系。

3．权利要求1所述的方法，其特征在于，阅读装置(50)是自动地址阅读器或视频编码装置。

4．权利要求1所述的方法，其特征在于，控制器(80)由双点控制器构成。

5．权利要求2所述的方法，其特征在于，特征曲线控制器(100)具有非线性的特性曲线。

6．权利要求1所述的方法，其特征在于，将一台自动地址阅读器和一台视频编码装置作为阅读装置(50)，并且为自动地址阅读器配备一个根据上述权利要求的辅助控制电路，而为视频编码装置配备另一个辅助控制电路，使每个辅助控制电路各产生一个输入站(10)的控制参量u_OCR和u_视频，并从中确定一个输入站的控制参量u。

7．权利要求6所述的方法，其特征在于，选择u=min(u_OCR，u_视频)。

8．实现权利要求1所述方法的装置，包括输入装置(10)，机械存放区(20)，扫描装置(30)，阅读装置(50)，并将阅读位置控制在x₀与x_max之间，其特征在于，安置有用于确定未编码邮件数y及阅读器效率z的装置和控制器(80)，并且通过经控制器(80)将y反馈而构成控制y的辅助控制电路，以产生输入站(10)的控制参量。

9．权利要求8所述的装置，其特征在于，通过特性曲线控制器(100)将阅读装置(50)的阅读效率z与辅助控制电路的控制参量相联系。

10．权利要求8或9所述的装置，其特征在于，阅读装置(50)采用自动地址阅读器或视频编码装置。

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