DE10034072A1

DE10034072A1 - Arrangement for measuring the height of a stack of sheets in sheet feeder device has a distance sensor light source that detects the position of sheets at the top the stack independent of any blower device for freeing the sheets

Info

Publication number: DE10034072A1
Application number: DE10034072A
Authority: DE
Inventors: Markus Gerstenberger; Andreas Henn; Wolfgang Luxem
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2001-03-01

Abstract

Device comprises a distance sensor light source (101), arranged below a paper stack, so that light (108) is incident at a sloping angle on the paper stack (102). Spatially resolving receivers (CCD-array) capture light reflected from the region (105, 107) of the top edge of the stack.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Höhe eines Bogenstapels mit optischen Meßmitteln. Bei Druckmaschinen ist es bekannt, Mittel zum Nachführen eines Bogenstapels vorzusehen, um den oben liegenden Bogen an eine Vereinzelungsvorrichtung heranzuführen. Die Nachführung kann gesteuert durch die Höhe des Bogenstapels geschehen, wozu Höhensensoren für das Niveau des obersten Bogens in Bezug auf das Niveau der Vereinzelungsvorrichtung vorgesehen sein können. In DE 34 11 886 C2 und DE 39 53 371 C2 werden hierzu optische Taster verwendet, die nach dem Prinzip einer Reflexlichtschranke arbeiten. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß bei hellem Bogenmaterial die Intensität des an einer Seitenfläche reflektierten Lichtes höher ist als die Intensität des Lichtes, welches auf einen optischen Sensor aus dem Bereich über dem Stapel fällt. Die Intensität des reflektierten Lichtes ist stark von der Oberflächenbeschaffenheit der Stapelseitenfläche in der Umgebung der oberen Stapelkante abhängig. Um die Vereinzelung der Bogen zu verbessern ist es üblich, mit Blasluftvorrichtungen die oberen Bogen des Stapels aufzulockern. Die Blasluftvorrichtungen werden von Hand entsprechend dem verwendeten Bedruckstoff eingestellt. Durch die Auflockerung wird die obere Stapelkante unbestimmt. Der Schaltpunkt eines auf eine solche Stapelkante gerichteten Sensors ist ebenso unbestimmt, was zu einer fehlerhaften Höhensteuerung des Stapels oder der Vereinzelungsvorrichtung führen kann.The invention relates to an arrangement for measuring the height of a sheet stack optical measuring equipment. In printing presses, it is known to have means for tracking a Sheet stack to provide the sheet lying on top of a separating device introduce. The tracking can be controlled by the height of the sheet stack happen, for which height sensors for the level of the top arc in relation to the Level of the separating device can be provided. In DE 34 11 886 C2 and DE 39 53 371 C2 optical buttons are used for this purpose, which operate on the principle of a Reflex sensors work. This takes advantage of the fact that in bright Sheet material the intensity of the light reflected from a side surface is higher than that Intensity of the light, which is on an optical sensor from the area above the Stack falls. The intensity of the reflected light is very different from that Surface condition of the stack side surface in the vicinity of the upper stack edge dependent. To improve the separation of the sheets it is common to use Blow air devices to loosen the top sheets of the stack. The Blown air devices are hand-made according to the substrate used set. The upper edge of the stack is undefined due to the loosening. The Switching point of a sensor directed at such a stack edge is also indefinite, resulting in incorrect height control of the stack or the singling device can lead.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Messen der Höhe eines Bogenstapels zu entwickeln, die unabhängig von der Bedruckstoffbeschaffenheit und den Betriebsparametern bei der Vereinzelung eine genaue Messung ermöglicht.It is an object of the invention to provide an arrangement for measuring the height of a stack of sheets to develop, regardless of the substrate quality and the Operating parameters during the separation enables an accurate measurement.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich mit einer Anordnung, die die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. The solution to the problem arises with an arrangement according to the characteristics Claim 1 has.

Die Anordnung enthält eine Beleuchtungsvorrichtung die in Bezug auf das Umgebungslicht definierte Beleuchtungsbedingungen in der Umgebung der Stapelkante schafft. Bei schräger Beleuchtung einer oberen Stapelkante ist die Intensität des von der Stapelseitenfläche reflektierten Lichtes an den Orten gleichmäßig, wo die Bogen dicht liegen. In den Bereichen des Stapels, wo die Bogen aufgelockert liegen bzw. der Stapel endet, entstehen Schatten. Mit Hilfe des ortsauflösenden Empfängers, wie z. B. einer CCD- Zeile, einem CCD-Array oder einer Fotodiodenzeile, wird der Helligkeitsverlauf über die Stapelseitenfläche senkrecht zur Stapeloberkante bestimmt. Dem Empfänger kann ein optisch abbildendes System vorgeordnet sein. Die Lage der Schatten kann aus dem Helligkeitsverlauf auf dem Empfänger bestimmt werden. Die Signale des Empfängers können einer Auswerteeinrichtung mit einem Rechner zugeführt werden. Mit Hilfe eines Programmes zur Auswertung der Signale des Empfängers kann der Ort des Hell-Dunkel- Überganges auf dem Empfänger errechnet werden, der der Lage des obersten fest liegenden Bogens entspricht. Über eine einfache mathematische Beziehung kann die Höhe des obersten fest liegenden Bogens bestimmt werden. Werden mehrere Hell-Dunkel- Übergänge ausgewertet, kann ein Signal über den Grad der Auflockerung der oberen Bogen abgeleitet werden, welches zur Steuerung einer Blasvorrichtung verwendet werden kann. Desweiteren kann mit der Anordnung ein einzelner vorstehender Bogen durch Auswertung des durch diesen Bogen hervorgerufenen charakteristischen Schattens erkannt werden. Wenn es die baulichen Verhältnisse nicht gestatten, den Empfänger auf der Seite der Beleuchtungsvorrichtung unterzubringen, dann können strahlungsablenkende Mittel vorgesehen werden, die das Licht auf den Empfänger leiten, der an einem günstigen Einbauort angeordnet ist. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Höhenmessung und zur Bestimmung der Ebenheit des Stapels können in seitlicher Richtung zwei oder mehrere Empfänger vorgesehen sein. Jedem Empfänger kann eine eigene Auswerteeinrichtung zugeordnet sein. Desweiteren ist es möglich, mehrere Empfänger schnell zeitlich nacheinander mit einer einzigen Auswertevorrichtung abzufragen. Bei Verwendung einer Vielzahl von Empfängern können die jeweils außerhalb der Formatbreite der Bogen liegenden Empfänger außer Betrieb gesetzt werden. Wenn flächenhafte Empfänger, wie z. B. CCD-Arrays, verwendet werden, dann ergibt sich die Möglichkeit, an mehreren Orten einer Stapeloberkante die Stapelhöhe gleichzeitig zu erfassen. Aus einer Extrapolation kann dann der Höhenverlauf der Stapeloberkante errechnet werden. Bei flächenhaften Empfängern mit einem vorgeschalteten optischen System kann der Abbildungsmaßstab in Höhenrichtung und quer dazu unterschiedlich gewählt werden, weil bei horizontal liegendem Bogen in Breitenrichtung der Bogen nicht die gleiche Auflösung wie in vertikaler Richtung benötigt wird. Wird die Stapelhöhe an mehreren Stapelkanten ausgewertet, so kann man Informationen über den Abstand der oben liegenden, aufgelockerten Bogen erhalten. Diese Informationen können zur Steuerung einer zur Auflockerung vorgesehenen Blaslufivorrichtung verwendet werden.The arrangement includes a lighting device related to the Ambient light defines lighting conditions in the vicinity of the stack edge creates. If the top edge of the stack is illuminated at an angle, the intensity of the Stack side surface of reflected light evenly in the places where the sheets are dense lie. In the areas of the stack where the sheets are loosened or the stack ends, shadows are created. With the help of the spatially resolving receiver, such as. B. a CCD Line, a CCD array or a photodiode line, the brightness curve over the Stack side surface determined perpendicular to the top edge of the stack. The recipient can optical imaging system upstream. The location of the shadows can be from the Brightness curve can be determined on the receiver. The signals of the receiver can be fed to an evaluation device with a computer. With help of a Program for evaluating the signals of the receiver, the location of the light-dark Transition can be calculated on the receiver, the position of the top fixed Arc corresponds. Using a simple mathematical relationship, the amount of top fixed arch can be determined. If several light-dark Transitions evaluated can signal the degree of loosening of the top Arc are derived, which are used to control a blowing device can. Furthermore, with the arrangement, a single protruding sheet can pass through Evaluation of the characteristic shadow caused by this arch recognized become. If the structural conditions do not allow, the recipient on the side to accommodate the lighting device, then radiation-deflecting means be provided that direct the light to the receiver, which is at a convenient Installation location is arranged. To increase the accuracy of the height measurement and Determining the flatness of the stack can be two or more in the lateral direction Receiver should be provided. Each receiver can have its own evaluation device be assigned. Furthermore, it is possible to quickly schedule multiple recipients to be queried one after the other with a single evaluation device. When using a A large number of receivers can each be outside the format width of the sheet lying receivers are put out of operation. If flat receivers, such as B. CCD arrays are used, then there is the possibility of multiple locations a stack top edge to record the stack height at the same time. From an extrapolation the height of the top edge of the stack can then be calculated. With extensive Receivers with an upstream optical system can use the imaging scale in Direction of height and crosswise to be chosen differently, because with horizontal lying sheet in the width direction the sheet does not have the same resolution as in vertical direction is needed. If the stack height is on several stack edges evaluated, so you can get information about the distance of the above, preserved loosened bow. This information can be used to control a Loosening provided blowing air device can be used.

Zur Vermeidung von Fehlern in der Signalverarbeitung durch das Flattern von Bogen kann ein Empfänger mit einem elektronischen Verschluß vorgesehen werden, wobei die Beleuchtung auf diesen synchronisiert werden kann. Die Intensität und die Wellenlänge des Meßlichtes kann dem Umgebungslicht entsprechend vorgesehen werden.To avoid errors in signal processing due to the flutter of sheets a receiver with an electronic shutter can be provided, the Lighting can be synchronized on these. The intensity and the wavelength of the measuring light can be provided according to the ambient light.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert werden, es zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment demonstrate:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Höhenmessung, Fig. 1 is a schematic representation of an arrangement for height measurement,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Auswerteeinheit, Fig. 2 shows an embodiment of an evaluation unit,

Fig. 3 eine Skizze zur Erläuterung der strahlungsphysikalischen Verhältnisse, Fig. 3 is a sketch for explaining the radiation-physical conditions,

Fig. 4 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen Stapelhöhe und Empfängersignal, Fig. 4 is an illustration of the relationship between stack height and receiver signal,

Fig. 5 ein zu Fig. 4 gehörendes Empfängersignal, Fig. 5 is a belonging to Fig. 4 receiver signal,

Fig. 6 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen Stapelhöhe und Empfängersignal bei Vereinzelung eines Bogens, Fig. 6 is an illustration of the relationship between stack height and the receiver signal for separating a sheet,

Fig. 7 ein zu Fig. 6 gehörendes Empfängersignal, Fig. 7 a to 6 belonging receiver signal.,

Fig. 8 und 9 ein Ausführungsbeispiel mit einem scannenden Abstandssensor. FIGS. 8 and 9, an embodiment with a scanning distance sensor.

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt einen Stapel 1, der auf einem Stapelbrett 2 aufgebaut ist. Das Stapelbrett 2 ist an Vertikalstellzylinder 3, 4 gekoppelt, die eine Höhenverstellung des Stapels 1 in vertikaler Richtung 5 gestatten. Oberhalb des Stapels 1 ist eine Vereinzelungsvorrichtung 6 für Bogen 7 vorgesehen. Die Arbeitshöhe der Vereinzelungsvorrichtung 6 ist in Bezug auf die Oberfläche des Stapels 1 einstellbar. Bei der Vereinzelung führt die Vereinzelungsvorrichtung 6 vertikale und horizontale Bewegungen in den Richtungen 8, 9 aus. An der Vereinzelungsvorrichtung 6 sind Sauger 10, 11 vorgesehen, die den jeweiligen vereinzelten Bogen 7 halten, bis er über einen Anschlag 12 hinweg auf einen schräg angeordneten Anlegertisch 13 einer Druckmaschine gefördert wurde. Im Bereich der hinteren oberen Stapelkante 14 wirkt eine Blasvorrichtung 15, die in Höhenrichtung 16, im Abstand 17 zum Stapel 1 und in der Stärke des Blasluftstromes 18 so eingestellt ist, daß die Bogen 7 in einem Bereich 19 aufgelockert auf dem Stapel liegen. Zur Messung der Höhe der vorderen oberen Stapelkante 20 ist eine kleine Beleuchtungseinheit 21 mit einer Infrarot-SMD-LED vorgesehen, die problemlos zwischen der vorderen Stapelseitenfläche 22 und dem Unterbau des Anlegertisches 13 eingebaut werden kann. In vertikaler Richtung 5 ist die Beleuchtungseinheit 21 fest auf eine Höhe deutlich unterhalb der Deckfläche 23 des Stapels 1 montiert. Die Beleuchtungseinheit 21 ist so ausgerichtet, daß deren Licht in einem Bereich 24 strahlt, in dem ein Teil der vorderen Seitenfläche 22, der vordere Bereich des aufgelockerten Bereiches 19, die vordere Stapelkante 20 sowie Vorderkanten 25 und Unterseiten 26 von bereits vereinzelten Bogen 7 liegen. In etwa der Höhe der Beleuchtungseinheit 21 ist ortsfest eine CCD-Zeile 27 angeordnet, die zum Empfang von am Stapel 1 reflektierten Meßlichtstrahlen 28 seitlich versetzt zur Beleuchtungseinheit 21 montiert ist. Der Beleuchtungswinkel der Beleuchtungseinheit 21 ist geringer als der Beobachtungswinkel der CCD-Zeile 27. In Richtung ihrer Längsausdehnung steht die CCD-Zeile 27 senkrecht zur Stapelkante 20. Im Meßlichtstrahlengang ist der CCD-Zeile 27 ein optisch abbildendes System 29 vorgeordnet, dessen Abbildungsmaßstab so gewählt ist, daß Licht aus dem gesamten Beleuchtungsbereich 24 auf die CCD-Zeile 27 fällt. Wie in Fig. 1 eingezeichnet, ergeben sich im Meßlichtstrahlengang Schattenbereiche 30, die an der CCD-Zeile 27 bewirken, daß im Schattenbereich 30 liegende Empfangselemente weniger ausgesteuert werden als Empfängerelemente, die Licht reflektiert vom hellen Material der Bogen 7 empfangen. The schematic representation in FIG. 1 shows a stack 1 which is built on a stacking board 2 . The stacking board 2 is coupled to vertical setting cylinders 3 , 4 , which allow the height of the stack 1 to be adjusted in the vertical direction 5 . A separating device 6 for sheets 7 is provided above the stack 1 . The working height of the separating device 6 can be adjusted in relation to the surface of the stack 1 . During the separation, the separation device 6 executes vertical and horizontal movements in the directions 8 , 9 . Suction devices 10 , 11 are provided on the separating device 6 , which hold the respective separated sheet 7 until it has been conveyed over a stop 12 onto an obliquely arranged feed table 13 of a printing press. In the area of the rear upper edge 14 of the stack, a blowing device 15 acts, which is set in the height direction 16 , at a distance 17 from the stack 1 and in the strength of the blown air stream 18 such that the sheets 7 are loosened on the stack in a region 19 . To measure the height of the front upper stack edge 20 , a small lighting unit 21 with an infrared SMD LED is provided, which can be easily installed between the front stack side surface 22 and the substructure of the feed table 13 . In the vertical direction 5 , the lighting unit 21 is mounted at a height significantly below the top surface 23 of the stack 1 . The lighting unit 21 is oriented such that its light shines in an area 24 in which a part of the front side surface 22 , the front area of the loosened area 19 , the front stacking edge 20 and front edges 25 and undersides 26 of sheets 7 that have already been separated are located. At approximately the height of the lighting unit 21 , a CCD line 27 is arranged in a fixed position, which is mounted laterally offset to the lighting unit 21 in order to receive measurement light beams 28 reflected on the stack 1 . The illumination angle of the illumination unit 21 is less than the observation angle of the CCD line 27 . In the direction of its longitudinal extension, the CCD line 27 is perpendicular to the stack edge 20 . In the measuring light beam path, the CCD line 27 is preceded by an optically imaging system 29 , the imaging scale of which is selected so that light from the entire illumination area 24 falls on the CCD line 27 . As shown in FIG. 1, there are shadow areas 30 in the measuring light beam path, which on the CCD line 27 cause reception elements located in the shadow area 30 to be less controlled than receiver elements which receive light reflected from the bright material of the sheets 7 .

Der CCD-Zeile 27 ist eine Auswerteeinheit 31 nachgeordnet, deren Struktur näher in Fig. 2 gezeigt ist. Die Auswerteeinheit 31 ist mit einem Rechnersystem 32 bestückt, welches u. a. einen Taktgenerator 33, eine A/D-Wandler 34, eine Signalauswerteeinheit 35 und eine D/A-Wandler-Meßwertausgabeeinheit 36 umfasst. Desweiteren befindet sich in der Auswerteeinheit 31 ein Bauelement 37, welches eingangsseitig mit dem Taktgenerator 33 und ausgangsseitig mit einem Aktivierungseingang der CCD-Zeile 27 in Verbindung steht. Mit dem Bauelement 37 wixd der Ansteuertakt und der Beginn der Ansteuerung der Empfängerelemente der CCD-Zeile 27 vorgegeben. Das Zeilensignal der CCD-Zeile 27 wird zunächst in ein Übertragungsglied 38 übertragen und von dort aus an den A/D- Wandler 34 übergeben.The CCD line 27 is followed by an evaluation unit 31 , the structure of which is shown in more detail in FIG. 2. The evaluation unit 31 is equipped with a computer system 32 , which includes a clock generator 33 , an A / D converter 34 , a signal evaluation unit 35 and a D / A converter measured value output unit 36 . Furthermore, there is a component 37 in the evaluation unit 31 , which is connected on the input side to the clock generator 33 and on the output side to an activation input of the CCD line 27 . The control clock and the start of the control of the receiver elements of the CCD line 27 are predetermined with the component 37 . The line signal of the CCD line 27 is first transmitted to a transmission element 38 and from there to the A / D converter 34 .

Wie mit einer oben beschriebenen Anordnung die Höhe h₂ der Stapelkante 20 bestimmt werden kann, soll im folgenden beschrieben werden.How the height h _{2 of} the stack edge 20 can be determined with an arrangement described above will be described below.

In Fig. 3 sind die für die Berechnung der Höhe des ablaufenden Bogens maßgebenden Winkel und Abstände für den Fall der Vereinzelung und beginnenden Weiterförderung eines Bogens 7 gezeigt. Von der Beleuchtungseinheit 21 ausgehend ist ein Beleuchtungsstrahl 39 dargestellt, der direkt auf die Stapelkante 20 und auf die Unterseite 26 des schwebenden Bogens 7 fällt. Zur vertikal ausgerichteten Stapelseitenfläche 22 verläuft ein Beleuchtungsstrahl 39 unter einem Winkel α. Ein mittlerer Sichtstrahl 40 des Systems 29 verläuft ebenfalls über die Stapelkante 20 bis zur Unterseite 26 des Bogens 7. Der mittlere Sichtstrahl 40 ist um einen Winkel β gegen die Stapelseitenfläche 22 geneigt wobei β < α ist. Unterhalb des Sichtstrahls 40 ist die Stapelseitenfläche beleuchtet, oberhalb nicht. Vom Auftreffort des Beleuchtungsstrahls 39 auf der Unterseite 26 bis zur Mitte des optisch abbildenden Systems 29 verläuft ein Sichtstrahl 41 unterhalb dessen die Stapelseitenfläche 22 beleuchtet ist, aber oberhalb dessen nicht. Desweiteren sind in Fig. 3 Hilfsgrößen γ und δ dargestellt, mit γ = 90° - β und δ = β - α. Ein Abstand h zwischen der Deckfläche 23 und dem Bogen 7 ergibt sich durch Abbildung der Projektion h' auf die CCD-Zeile 27, wobei die Projektion h' dem Betrag nach der Breite des dunklen Bereiches entspricht. Der minimalste Betrag der Projektion von h', dessen Bild auf der CCD-Zeile 27 noch aufgelöst werden kann, ergibt die Auflösung des gesamten Systems. Dem minimalen Betrag der Projektion h' entspricht ein minimaler Abstand h_min zwischen der Deckfläche 23 und dem Bogen 7. Die Projektion h' läßt sich wie folgt mathematisch ableiten:
Eine Rechengröße a ergibt sich aus
FIG. 3 shows the angles and distances that are decisive for the calculation of the height of the running sheet in the event that a sheet 7 is separated and further conveying begins. Starting from the illumination unit 21 , an illumination beam 39 is shown which falls directly on the stack edge 20 and on the underside 26 of the floating arch 7 . An illuminating beam 39 runs at an angle α to the vertically aligned stack side surface 22 . A middle line of sight 40 of the system 29 also extends over the stack edge 20 to the underside 26 of the sheet 7 . The middle line of sight 40 is inclined at an angle β relative to the stack side surface 22 , where β <α. The stack side surface is illuminated below the viewing beam 40 , but not above. From the point of impact of the illumination beam 39 on the underside 26 to the center of the optically imaging system 29 , a line of sight 41 runs below which the stack side surface 22 is illuminated, but not above it. Furthermore, auxiliary variables γ and δ are shown in FIG. 3, with γ = 90 ° - β and δ = β - α. A distance h between the top surface 23 and the sheet 7 is obtained by mapping the projection h 'onto the CCD line 27 , the projection h' corresponding to the amount according to the width of the dark area. The minimum amount of projection of h ', the image of which can still be resolved on CCD line 27 , results in the resolution of the entire system. The minimum amount of the projection h ′ corresponds to a minimum distance h _min between the top surface 23 and the arch 7 . The projection h 'can be derived mathematically as follows:
A calculation variable a results from

Mit
With

ergibt sich a auch aus
a also results from

Bei Gleichsetzung von (1) und (2) und Ersetzen von x mit a + b ergibt sich
Equating (1) and (2) and replacing x with a + b results in

oder
or

x.tan γ.tan α-h'.tan γ = h'.tan α (4)
x.tan γ.tan α-h'.tan γ = h'.tan α (4)

oder
or

Aus (5) ergibt sich durch Ersetzen von
From (5) we get by replacing

wie in (3) angegeben und mit γ = 90°- α:
as indicated in (3) and with γ = 90 ° - α:

mit δ = β-α ergibt sich
with δ = β-α results

In (7) sind α und β aus der geometrischen Anordnung der Beleuchtungseinheit 21 und des optischen Systems 29 vorgegeben. Damit der Abbildungsmaßstab konstant bleibt, muß die sogenannte Scheimpflug-Bedingung erfüllt sein, d. h. die optische Achse des optischen Systems 29 und der Beleuchtungseinrichtung 21 und die Objektebene müssen sich in einer Geraden schneiden. Für α = 22,5° und β = 45° ergibt sich aus h' = 0,4.h.In (7), α and β are specified from the geometric arrangement of the lighting unit 21 and the optical system 29 . So that the imaging scale remains constant, the so-called Scheimpflug condition must be fulfilled, ie the optical axis of the optical system 29 and the lighting device 21 and the object plane must intersect in a straight line. For α = 22.5 ° and β = 45 °, h '= 0.4.h results.

Die erforderliche Auflösung des Abstandes h zwischen der Deckfläche 23 und dem Bogen 7 beträgt bei h_min = 0,5 mm, h'_min = 0,2 mm. Der Betrag von h'_min wird auf der CCD-Zeile 27 abgebildet, wobei das Bild von h'_min größer als die Auflösung der CCD-Zeile 27 sein muß. Dimensioniert man den Abbildungsmaßstab des optischen Systems 29 mit m = 0,5, so beträgt die minimale Größe des Bildes von h'_min 0,1 mm. Handelsübliche CCD-Zeilen 27 besitzen 2048 einzelne Empfangselemente mit einer Breite von jeweils 14 µm. Das Bild von h'min wäre damit ca. sieben Empfangselemente breit. Bei einer Breite der CCD-Zeile 27 von ca. 28 mm ergibt sich für die Höhenmessung der Stapelkante 20 bei dem gewählten Abbildungsmaßstab ein Meßbereich von ca. 56 mm.The required resolution of the distance h between the top surface 23 and the sheet 7 is at h _min = 0.5 mm, h ' _min = 0.2 mm. The amount of h ' _min is displayed on the CCD line 27 , the image of h' _{min being} larger than the resolution of the CCD line 27 . If the image scale of the optical system 29 is dimensioned with m = 0.5, the minimum size of the image of h ' _{min is} 0.1 mm. Commercially available CCD lines 27 have 2048 individual receiving elements, each with a width of 14 μm. The picture of h'min would be about seven reception elements wide. With a width of the CCD line 27 of approx. 28 mm, a measuring range of approx. 56 mm results for the height measurement of the stack edge 20 at the selected imaging scale.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll für einen ersten Fall die Signalverarbeitung beschrieben werden. In Fig. 4 ist mit h₁ die untere Grenze des Höhenmeßbereiches angegeben. h₂ sei die aktuelle Höhe der Stapelkante 20. Mit h₃ sei die obere Grenze des Höhenmeßbereiches definiert. Der der Höhe h₁ entsprechende Sichtstrahl 4 wird auf das erste Empfangselement P₁ der CCD-Zeile 27 reflektiert. Der zur Höhe h₂ gehörende Sichtstrahl 43 findet sich auf dem Empfangselement P₂. Das entsprechende gilt für die Höhe h₃, den Sichtstrahl 44 und das Empfangselement P₃. Die Empfangselemente zwischen P₁ und P₂ sind durch die Reflexion am hellen Bedruckstoff hell ausgeleuchtet. Im Signaldiagramm nach Fig. 5 liegen diese Empfangselemente auf dem Intensität-Pegel I_max. Auf die Empfangselemente zwischen P₂ und P₃ fällt kein von der Stapelseitenfläche 22 reflektiertes Licht. Diese Empfangselemente liegen auf dem Intensitätpegel I_min. Nach der Auslesung des Intensitätspegels I_min am letzten Empfangselement P₃ wird bis zu Beginn des nächsten Zyklus eine Pause zur Datenverarbeitung und Übertragung eingelegt. Die Stapelkante 20 wird durch den ersten Übergang von I_max nach I_min, wie in Fig. 5 gezeigt, beschrieben. Somit kann die Höhe h₂ über eine geeignete Auswertung des Zeitsignals (Fig. 5) ermittelt werden. The signal processing for a first case will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In FIG. 4, the lower limit of the Höhenmeßbereiches is indicated by h _1. h ₂ is the current height of the stack edge 20 . The upper limit of the height measurement range is defined with h ₃ . The line of sight 4 corresponding to the height h ₁ is reflected on the first receiving element P _{1 of} the CCD line 27 . The line of sight 43 belonging to the height h ₂ is found on the receiving element P ₂ . The same applies to the height h ₃ , the line of sight 44 and the receiving element P ₃ . The reception elements between P ₁ and P ₂ are brightly illuminated by the reflection on the light printing material. In the signal diagram of FIG. 5, this receiving elements lie on the intensity level I _max. No light reflected from the stack side surface 22 falls on the receiving elements between P ₂ and P ₃ . These receiving elements are at the intensity level I _min . After reading out the intensity level I _min at the last receiving element P ₃ , a pause for data processing and transmission is taken until the beginning of the next cycle. The stack edge 20 is described by the first transition from I _max to I _min , as shown in FIG. 5. The height h ₂ can thus be determined via a suitable evaluation of the time signal ( FIG. 5).

In den Fig. 6 und 7 ist die Signalverarbeitung für den Fall gezeigt, in dem ein Bogen 7 vereinzelt und ein Stück weit gefördert wurde. Im Prinzip verhält es sich so, wie bereits zu den Fig. 4 und 5 beschrieben. Die Vorderkante 25 des vereinzelten Bogens 7 ergibt einen Sichtstrahl 45, der mit dem Empfangselement P4 korrespondiert. Der Intensitätspegelverlauf gemäß Fig. 7 weist auf der den Empfangselementen P3 abgewandten Seite eine weitere abfallende Flanke 46 auf.In Figs. 6 and 7, the signal processing is shown for the case where a separated sheet 7 and a piece has been widely promoted. In principle, it is as already described for FIGS. 4 and 5. The front edge 25 of the separated sheet 7 results in a line of sight 45 , which corresponds to the receiving element P4. The intensity level curve according to Fig. 7 has a further falling edge 46 on the side facing away from the receiving elements P3.

In Fig. 7 ist eine Anordnung mit einem parallel scannenden Abstandssensor 101 dargestellt, der nach dem Triangulationsprinzip arbeitet und der zur Höhenausrichtung eines Bogenstapels 102 verwendet werden kann, wobei die Position eines dicht liegenden Stapelbereiches 103, eines aufgelockerten Stapelbereiches 104, des obersten Bogens 105 auf dem Bogenstapel 102 und des in Richtung 106 einer Bogen verarbeitenden Maschine ablaufenden Bogens 107 festgestellt wird. Ein derartiger handelsüblicher Abstandssensor 101 ist so plaziert, daß die Kontur der Oberkante des Bogenstapels 102 einschließlich der ablaufenden Bogen 106 abgebildet werden. Dazu ist der Abstandssensor 101 im Vorderbereich des Bogenstapels 102 unterhalb des aufgelockerten Stapelbereiches 104 angeordnet. Die Meßlichtstrahlen 108 treffen von unten schräg gegen die Vorderseite des Bogenstapels 102. Während einem Meßzyklus durchläuft der Meßlichtstrahl den Scanbereich von x₀ bis x₅ in Koordinatenrichtung X. In Koordinatenrichtung Y werden die Abstände des Meßlichtstrahls 108 zwischen Abstandssensor 101 und Bogenstapel 102 bzw. ablaufenden Bogen 107 bestimmt. Am Ausgang des Abstandssensors 101 entsteht das in Fig. 8 gezeigte Signal für den Abstand Y in Abhängigkeit vom Scanweg X. Durch eine Analyse der Signalform kann die Position des obersten Bogens 105 auf dem Bogenstapel 102 ermittelt werden. Die Auswertung des charakteristischen Sensorsignals kann mittels einer einfachen Kennwertbildung geschehen. Der Informationsgehalt des Signals ist so tief, daß Kennwertbildungen nach einem Zeit- bzw. Ortsfrequenzverfahren möglich sind. FIG. 7 shows an arrangement with a parallel scanning distance sensor 101 , which works according to the triangulation principle and which can be used for the vertical alignment of a sheet stack 102 , the position of a close-lying stack area 103 , a loosened stack area 104 , of the uppermost sheet 105 the sheet stack 102 and the sheet 107 running in the direction 106 of a sheet processing machine is determined. Such a commercially available distance sensor 101 is placed in such a way that the contour of the upper edge of the sheet stack 102 including the running sheets 106 are imaged. For this purpose, the distance sensor 101 is arranged in the front area of the sheet stack 102 below the loosened stack area 104 . The measuring light rays 108 strike the front of the sheet stack 102 obliquely from below. During a measuring cycle, the measuring light beam traverses the scanning area from x ₀ to x ₅ in the coordinate direction X. In the coordinate direction Y, the distances between the measuring light beam 108 between the distance sensor 101 and the sheet stack 102 or the running sheet 107 are determined. The signal for the distance Y shown in FIG. 8 arises at the output of the distance sensor 101 as a function of the scan path X. The position of the uppermost sheet 105 on the sheet stack 102 can be determined by analyzing the signal shape. The characteristic sensor signal can be evaluated by means of a simple characteristic value formation. The information content of the signal is so low that characteristic values can be formed using a time or spatial frequency method.

Ebenso kann eine Analyse mit Hilfe einer gewichteten Bewertung des Signalverlaufs mit anschließender Fuzzifizierung und entsprechender unscharfer Regelalgorithmen zur Steuerung der optimalen Höhenlage der vorderen Stapeloberkante vorgenommen werden. An analysis can also be carried out using a weighted evaluation of the signal curve subsequent fuzzification and corresponding fuzzy control algorithms for Control of the optimal height of the front stack top can be made.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ergibt sich die Höhe h, des obersten Bogens 105 über Grund 109 aus h = a + c + d, wobei a die Einbauhöhe des Abstandssensors 101 ist und c und d sich aus
According to the exemplary embodiment, the height h, of the uppermost arch 105 over ground 109 results from h = a + c + d, where a is the installation height of the distance sensor 101 and c and d are derived from one another

c = b.tan α und
c = b.tan α and

ergeben. b ist der senkrechte Abstand des Abstandssensors 101 von der Vorderseite des Bogenstapels 102, x₂ ist der Scanweg des Meßstrahls 108 von x₀ bis zur Korrdinate x₂ und α ist der Winkel zwischen dem Meßstrahl 108 und der Horizontalen. Der Wert für x₂ wird aus dem in Fig. 8 gezeigten Signal bestimmt, an dem z. B. die Koordinate x₂ des höchsten im Signal vorhandenen Sprunges ermittelt wird. surrender. b is the vertical distance of the distance sensor 101 from the front of the sheet stack 102 , x ₂ is the scanning path of the measuring beam 108 from x ₀ to the coordinate x ₂ and α is the angle between the measuring beam 108 and the horizontal. The value for x ₂ is determined from the signal shown in FIG . B. the coordinate x _{2 of} the highest jump present in the signal is determined.

Reference list

11

Stapel
stack

22nd

Stapelbrett
Stacking board

33rd

, ,

44

Vertikalstellzylinder
Vertical positioning cylinder

55

Richtung
direction

66

Vereinzelungsvorrichtung
Separating device

77

Bogen
arc

88th

, ,

99

Richtung
direction

1010th

, ,

1111

Sauger
Mammal

1212th

Anschlag
attack

1313

Anlegertisch
Feed table

1414

Stapelkante
Stack edge

1515

Blasvorrichtung
Blowing device

1616

Höhenrichtung
Height direction

1717th

Abstand
distance

1818th

Blasluftstrom
Blow air flow

1919th

Bereich
Area

2020th

Stapelkante
Stack edge

2121

Beleuchtungseinheit
Lighting unit

2222

Stapelseitenfläche
Stack side surface

2323

Deckfläche
Top surface

2424th

Bereich
Area

2525th

Vorderkante
Leading edge

2626

Unterseite
bottom

2727

CCD-Zeile
CCD line

2828

Meßlichtstrahlen
Measuring light rays

2929

System
system

3030th

Schattenbereich
Shadow area

3131

Auswerteeinheit
Evaluation unit

3232

Rechnersystem
Computer system

3333

Taktgenerator
Clock generator

3434

A/D-Wandler
A / D converter

3535

Signalauswerteeinheit
Signal evaluation unit

3636

Meßwertausgabeeinheit
Measured value output unit

3737

Bauelement
Component

3838

Übertragungselement
Transmission element

3939

Beleuchtungsstrahl
Illuminating beam

40-4540-45

Sichtstrahl
Line of sight

101101

Abstandssensor
Distance sensor

11

0202

Bogenstapel
Sheet stack

103103

Stapelbereich
Stacking area

104104

Stapelbereich
Stacking area

105105

Bogen
arc

106106

Richtung
direction

107107

Bogen
arc

108108

Meßlichtstrahl
Measuring light beam

109109

Grund
reason

Claims

1. Arrangement for measuring the height of a sheet stack with optical measuring means, characterized in that an illumination device ( 21 ) is provided, the light falling obliquely from below into the vicinity of an upper stack edge ( 29 ), and that a spatially resolving photoelectric receiver ( 27 ) for the light reflected from the surroundings of the upper stack edge ( 20 ) is provided.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in a sheet stack ( 1 ) in which the sheets ( 7 ) lie horizontally one above the other, the lighting device ( 21 ) and the receiver ( 27 ) are arranged below the top sheet ( 7 ).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the optical axes of the lighting device ( 21 ) and the receiver ( 27 ) are different.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that a line-shaped receiver ( 27 ) is provided.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the receiver ( 27 ) is aligned spatially perpendicular to the upper stack edge ( 20 ).