DE1933125A1 - Vorrichtung zum Zaehlen von gestapelten Gegenstaenden - Google Patents

Description

"Vorrichtung zum Zählen von gestapelten Gegenständen."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen und insbesondere auf eine Abfühl- und Anzeigevorrichtung zum Zählen mehrerer, im wesentlichen gleicher Gegenstände, die aneinander oder aufeinander geschichtet sind und zwischen denen Lücken sein können oder nicht.

Bei vielen Vorgängen in der Fertigung und im Handel fallen Stapel von fertigen oder halbfertigen Erzeugnissen an, die gezählt werden müssen, um die Trennung einer bestimmten Menge für eine nachfolgende Bearbeitung oder für den Verkauf zu ermöglichen. Die Ermittlung der gestapelten Menge ist auch dann oft notwendig, wenn es um eine Lagerbestands- oder Kostenprüfung geht. Das Zählen von gestapeltem Material ist jedoch oftmals sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich, wo die dem Stand der Technik entsprechenden Geräte verwendet werden. Der Grund dafür liegt in den sehr geringen Kontraständerungen zwischen benachbarten Stücken des gestapelten Materials.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phy». Sebastian Herrmann OppenawlOro, PATENTANWALT DU, REINHOLD SCHMIDT

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Zu den Industriezweigen, welche eine numerische Trennung oder Ermittlung gestapelten Materials, das einen sehr kleinen Grenzkontrastgradienten besitzt, vornehmen müssen, zählen etwa diejenigen, die Rasierklingen, Umhüllungen, gestapeltes Papier und gestapelte Metalle, Fibertafeln, Wellpappe und dergleichen herstellen oder benutzen. Bei diesen Materialien weisen die physikalischen Kontrasteigenschaften an den Grenzen zwischen benachbarten Stücken nur sehr geringe Unterschiede auf. Dies trifft besonders dann zu, wenn das Material dicht gestapelt ist. Geringe Kontrastunterschiede liegen dabei vor, gleichgültig ob man magnetische, elektrische, elektromagnetische, optische, akustische oder Fluideigenschaften oder irgendwelche andere Eigenschaften betrachtet. Daraus folgt, daß das Zählen mit Hilfe eines geeigneten Zählers, der diese Eigenschaften feststellen kann, entweder unmöglich oder nicht praktizierbar wird, weil durch die Zweideutigkeit Zählfehler entstehen. Es war daher bis heute, ungeachtet der offensichtlichen Existenz dieses Problems über viele Jahre hinweg notwendig, auf Wiegeverfahren zurückzugreifen, um die ungefähre Anzahl des gestapelten Materials zu erhalten. Wurde eine genauere Zählung des gestapelten Materials verlangt, dann war es üblich eine wenigstens vorübergehende Trennung, z.B. durch "Stechen", herbeizuführen. Durch das Trennen wird nämlich der Grenzkontrast erhöht und das nicht mehr gestapelte Material kann mit Hilfe herkömmlicher mechanischer oder elektro-optischer Fühler gezählt werden.

Sind die zu zählenden Gegenstände voneinander räumlich getrennt, dann können zum Zählen die in der Technik bekannten elektro-optischen Geräte verwendet werden. Solche Geräte sind durch ihre Abhängigkeit vom hohen Kqntrastgradienten, wie er bei räumlich getrennten Gegenständen vorliegt, und durch entsprechend hohe Nutzsignalpegel-Störsignalpegel-Verhältnisse in den Ausgangssignalen des Fühlers gekennzeichnet. Steigt die Zählgeschwindigkeit und nimmt der Abstand zwischen dai Gegenständen ab, dann müssen bei diesen dem Stand der Technik entsprechenden Geräten in der Fühlereinrichtung Änderungen verschiedenster Art vorgenommen werden, um das hohe Nutz-

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signal-Störsignal-Verhältnls aufrechtzuerhalten, da nur ein großes Verhältnis normalerweise eine genaue Zählung bedingt. Zu solchen Änderungen zählen im allgemeinen eine Verstärkung der Beleuchtung oder eine Verringerung der B©tektorgrö*fie, oder beides, und zusätzliche Nutssignal-Verstärkungsschaltungen. NiBBBt jedoch der Abstand der Gegenstände auf den Wert Null ab, dann werden durch den verringerten Kontrastgradienten an den Grenzen zwischen benachbarten Gegenständen die Nutzsignalpegel-Stärsignalpegel-Verhältnisee so klein, dafi die de« Stand der Technik entsprechenden Fühler bzw. Sensoren und Zähler trotz aller Anstrengungen, ©ine Ntttzaignalverstärkung zu erzielen, sehr ungenau werden.

Die typische, des Stand der Technik entsprechende Sfwtzsignalverbesserungseiiarichttang, die für ein Seneoreignal, das aus eines zeitveränderlich®!!, eiauslöreigen ¥@ll®nzug mit einer AeplitudemB@iiälati©is durch eine sehr viel geringere Frequenz besteht, ist tilslieherwe&e© ein Hochpaßfllter. Solche Filtereinrichtungeiis wean si® ein EG— ©der RL- Filter alt einer einzigen Zeitkonstantem oder abgestimmte Filtereinrichtimgen sind, unterliegen jedoch Beschränkungen. D.h., sie sind in allgemeinen nicht dazu in der Lage aur das gewünschte höhorfrequente Nutzsignal, das die Grenzen swischea den eu zählenden Gegenständen anzeigt, hindurchzulassen, wenn diese Signalkomponente nur l/lOO der Gesamtamplitude des koapiexen Signals ausmacht, und wenn diese höhere Frequenz das Doppelte (2X) bis das Vielhundertfache (EX) der niedrigeren Frequenz ausmachen kann.

Zu den des Stand der Technik entsprechenden Geräten, bei welchen die erwähnten Kontrastgraienten eine Rolle spielen, zählt auch die von R.F. Massonneau !■ Ö.S. Patent Nr. 2 393 beschriebene Vorrichtung. Diese Zählschaltung benutzt Mehrere Photoelemente zum Zählen diskreter, räumlich getrennter Leitmarken auf einer bedruckten Karte. Eine andere, dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung ist von J.T. Potter im ü.S- Patent Nr. 2 393 186 erläutert. Bei dieser Vorrichtung

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wird ein Photoelement zum Zählen räumlich getrennter Skalenmarken zwischen einer Nullmarke und der Zeigerposition auf einer Instrumentenskala benutzt. Beide oben genannten Zählvorrichtungen sind typische, dem Stand der Technik entsprechende Geräte, weil sie den bei räumlich getrennten Gegenständen vorhandenen großen Kontrastgradienten brauchen, um ihre Zählschaltung zuverlässig und genau betreiben zu können. Ferner, und auch das ist wiederum typisch für die dem Stand der Technik entsprechenden Geräte, ist nirgends eine Vorrichtung zum Zählen gestapelter oder aneinander geschichteter Gegenstände gezeigt oder beschrieben, welche einen sehr geringen Kontrastgradienten im Übergangsbereich zwischen benachbarten Gegenständen berücksichtigt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige und verbesserte Detektor- und Zählvorrichtung für gestapelte oder aneinander geschichtete Gegenstände zu schaffen, welche nicht den Beschränkungen der dem Stand der Technik entsprechenden Geräte unterliegt und im Stande ist der gestapelte Gegenstand mit einem sehr geringen Kontrastgradienten im Übergangsbereich von einem Gegenstand zum anderen genau zu zählen. Dieses Ziel wird durch spezielle Beleuchtungsmaßnahmen hinsichtlich des Stapels und der Sensoranordnung und durch spezielle Größenverhältnisse zwischen der Sensoranord-. nung und den einzelnen Gegenständen des Stapels erreicht.

Ferner soll eine Detektor- und Zählvorrichtung für gestapelte Gegenstände geschaffen werden, welche neuartige Einrichtungen zum Trennen der Störkomponenten im Sensorausgangssignal von den darin enthaltenen höherfrequenten Signalkpmponenten aufweist. Diese Trennung soll über weite Bereiche der Amplituden- und Frequenzverhältnisse zwischen Nutzsignal und Störsignal im komplexen Sensorausgangssignal vorgenommenterden können. Dies geschieht durch Verarbeitung des Sensοrausgangssignals in einem Funktionsverstärker in Verbindung mit zusätzlichen, herkömmlichen Impulsformingsverfahren. Der Funktionsverstärker weist eine hohe Verstärkung auf und ist mit ejLner Diodenkleuschaltung und einem kapazitiven Eingang versehen.·

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Außerdem soll eine Detektor- und Zählvorrichtung für gestapelte Gegenstände geschaffen werden, welche Einrichtungen zum Verstärken der Signalkomponenten des Detektorausgangssignals besitzt. Dies geschieht durch die Anpassung der effektiven Dicke eines der einzelnen SGegenstände aus dem Stapel an die ungefähre Höhe einer Sensoranordnung.

Schließlich soll eine neuartige Sensoranordnung geschaffen werden, mit deren Hilfe die Ränder gestapelten Materials leichter abgetastet werden können, wobei bestimmte Beziehungen zwischen den gestapelten Materialien und dem Sensor bestehen bleiben. Das Ausgangssignal des Sensors wird verstärkt und das hochfrequente Signal, das die Gegenstandszählung angibt, aus dem verstärkten, komplexen Wellenzug des Sensorausgangssignals herausgezogen und in eine Impulskette umgeformt, die zur Zählung benutzt werden kann.

Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen zur weiteren Erläuterung dieser Erfindung.

Die Zeichnungen zeigen:

Figur 1 in einer schematischen Darstellung - teilweise perspektivisch und teilweise in Form eines Blockschaltbildes eine einfache Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 ein Impulsformendiagraram, in welchem Ausgangssignalformen aus dem Sensor von Figur 1 und die entsprechenden, an verschiedenen Stellen in der Schaltung von Figur i auftretenden Signalformen gezeigt sind;

Figur 3 eine Signalform, welche das dem Reflexionsvermögen aneinander geschichteter Kunststoffkarten entsprechende elektrische Ausgangssignal wiedergibt;

Figur k die schematische Darstellung einer Ausführungsform dieser Erfindung, wobei eine komplexere Sensoranordnung als in Figur 1 benutzt wird und bevorzugte Winkelverhältnisse gezeigt werden^

Figisr 5 ©iae Signalform, welche die Ausgangskennlinien der Sensoren von Figur 4 seigt;

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Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung bei Verwendung von mehr als zwei Sensoren;

Figur 7 in einer graphischen Darstellung die Auswirkung auf die Zählgenauigkeit bei Fehlern in der Abstandsanpassung für verschiedene Sensoranordnungen;

Figur 8 ein Blockschaltbild füijeine Abwandlung der in Figur gezeigten Schaltung, mit der eine Zählkorrektur durchgeführt werden kann, wenn mehrere Sensorpaare benutzt werden;

Figur 9 ein schematisches, mechanisch-elektrisches Schaltbild - teilweise perspektivisch und teilweise als Blockschaltbild - der zur Zählkorrektur benutzten Schaltung, wenn Lücken . in dem gestapelten Material auftreten und mitgezählt werden; " Figur 10 eine in der Schaltung von Figur 9 auftretende Signalform;

Figur 11 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung eine Einrichtung zum Einstellen der Bildhöhe eines Sensorpaares;

Figur 12 anhand eines Dlagrammes die Ausgangssignalformen eines Sensorpaares bei verschiedenen Zuständen der Bildhöhenanpassung;

Figur 13 in perspektivischer Darstellung und anhand eines elektrischen Blockschaltbildes Einrichtungen zur automatischen Höhenanpassung von Sensoren;

Figur 14 in schematischer, perspektivischer Darstellung eine alternative Einrichtung zum automatischen Einstellen der Sensorbildhöhe;

Figur 15 das Aussehen gestapelten, gewellten Materials bei senkrechter Draufsicht auf den Rand;

Figur l6 das sich verändernde Erscheinungsbild gewellten Materials bei schräger Draufsicht;

Figur 17 einen Schnitt längs der Linie 17-17 durch den Sensorkopf von Figur 18;

Figur 18 die perspektivische Ansicht eines Sensorkopfes; und

Figur 19 in schematischer, perspektivischer Darstellung eine alternative Sensoreinrichtung und eine zugehörige elektrische Schaltung.

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Es soll nun eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben werden.

Figur 1 zeigt in schematischer Form die grundsätzlichen Elemente der einfachsten Ausführungsform des dieser Erfindung entsprechenden Detektor- und Zählsystems. Gegenstände mit Kanten oder Rändern, wie sie etwa Blätter, Streifen oder Platten besitzen, sind aufeinander gestapelt und durch die Bezugszahl 20 gekennzeichnet. Die Ränder sind annähernd miteinander ausgerichtet. In einem derartigen Stapel besitzt die Randzonenreflexion bestimmter Materialien eine mit dem Abstand sich ändernde und jeder Platte oder jedem Streifen zugeordnete Reflexionsgrad-Kennung. Dieses Reflexionsvermögen ist formal eine optische Eigenschaft und erscheint als eine Änderung4/» in der augenscheinlichen Helligkeit. Eine solche Änderung ist auch bei anderen Sensoren und Bestrahlungsquellen, seien sie akustischer, elektrischer oder irgendwelcher anderer Art, feststellbar. Zu den Materialien mit einer derartigen Kennung, bei denen die der vorliegenden Erfindung entsprechende Vorrichtung angemessene Ausgangssignale liefert, zählen Streifen oder Platten aus zugeschnittenem Stahl. Dieses Material weist nur geringe Änderungen in der durchschnittlichen augenscheinlichen Helligkeit /3 benachbarter Streifen auf, es existiert aber ein kleiner und deutlicher Kontrastbereich für jeden Streifen. Es kann eine leichte Änderung in der durchschnittlichen Helligkeit des Stapels vorhanden sein, der Helligkeitsunterschied von Streifen zu Streifen ist dabei jedoch nicht groß genug, um die jedem Streifen eigene ünterschiedkennung zu verwischen.

Eine Lichtquelle 22 wird mit Hilfe der Kondensorlinie 26 auf den beleuchteten Bereich 28 an den Rändern der gestapelten Streifen 20 gebündelt. Aue Figur i geht hervor,, daß der Bereich 28 vorzugsweise genügend groß ist, üb drei benachbarte, gestapelte Streifen zu beleuchten. Die Lichtquelle 22 wird vorzugsweise von einer Gleichstromquelle 24 gespeist, um sicherzugehen, daß keine Wechselstromkomponente in den Photo-Sensor 32 der Vorrichtung eingeschleppt wird. Die Ver-

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wendung einer derartigen Gleichstrom-Lichtquelle hat sich als vorteilhaft erwiesen, was in der folgenden Beschreibung noch näher erläutert werden soll.

Ein Bild des beleuchteten Bereiches 28 wird mit Hilfe der Objektivlinse 34 in oder im wesentlichen in der Ebene der Sensoranordnung 32 erzeugt. Genauer gesagt,das Bild wird in der Ebene der Masken 36' und 36" hergestellt. Diese Masken befinden sich zwischen der Linse 34 und der Sensoranordnung Zur Überwindung von Schwierigkeiten, die durch eine Welligkeit der gestapelten Streifen oder durch Grate an ihren Rändern entstehen können, ist es notwendig, die Signalamplitude zu ver-

™ stärken.und eine ausgleichende Wirkung zu erzielen. Dies geschieht mit Hilfe des zwischen den Masen 36* und 36" gebildeten Schlitzes, der lang und schmal gemacht wird, wobei seine Hauptachse parallel zu den Grenzlinien benachbarter Streifen verläuft. Um das Signal noch weiter zu verstärken und Zweideutigkeiten darin zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Schlitz-.. breite so einzustellen, daß das Bild 38 des wirksamen, durch den Schlitz nicht bedeckten Bereiches des Sensors auf dem gestapelten Material kleiner ist als die Breite eines einzelnen Streifens. Vorzugsweise soll das Bild 38 zwischen 20 % und 100 % der Streifenbreite betragen. Der Sensor 32 ist relativ zu den Masken 36¹ und 36" so angeordnet, daß nur Licht, welches durch den gebildeten Schlitz von der Linse 34 aus hindurchtritt, auf die empfindliche Oberfläche der Sensoranordnung fallen kann. Auf diese Weise bestimmt der Schlitz zwischen den Masen 36· und 36" die aktive Fläche der Sensoranordnung 32.

Bei den meisten Ausführungeformen dieser Erfindung werden für die Sensoranordnungen Silizium-Photoelemente (Silizium-Sperrschicht-Photozellen) verwendet. Dieser spezielle Typ von Photoelementen ist zweckmässig, da er durch seine geringen Abmessungen und durch seine kleine Impedanz der transistorisierten SignalVerarbeitungsschaltung, die in der Vorrichtung verwendet wird, dadurch gut angepasst ist. Es können natürlich auch andere Typen von Elementen verwendet werden, die

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mit der gleichen oder anderen Arten elektromagnetischer Strahlung oder anderen Strahlungsarten betrieben werden können, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebsparametern. Obwohl beide Linsen 26 und 34 zu Darstellungszwecken als herkömmliche sphärische Linsen gezeigt worden sind, können auch zylindrische Linsen, vor allem für die Objektivlinse 34t» benutzt werden. Bei Verwendung von zylindrischen Linsen wurde festgestellt, daß eine verbesserte räumliche Filterung des abgebildeten Bereiches erzielt wird. Diese verbesserte räumliche Filterung ist in erster Linie auf den ausgleichenden Effekt zurückzuführen, der durch das relativ lange Segment jedes Gegenstandrandes beim Vorbeilaufen an der Sensoranordnung bewirkt wird. Die Sensoranordnung "sieht" nämlich nur einen relativ langen Abschnitt. Die räumliche Filterung kann außerdem durch eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen Länge und Breite der aktiven Fläche der Sensoranordnung verstärkt werden. Das bevorzugte Verhältnis zwischen der effektiven Länge der Sensoranordnung und der Dicke des Gegenstandrandes schwankt zwischen 3:1 und 10:1.

Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, daß es zweckmäßig ist, die Beleuchtungsquelle 22 und. die Sensoranordnung 32 mit ihren zugeordneten optischen Einrichtungen und Blenden in einem geeigneten Rahmen unterzubringen, um diese Elemente in der gleichen Ebene zu positionieren und eine geeignete Scharfeinstellung der optischen Elemente aufrechtzuerhalten. Eine derartige Rahmenkonstruktion, die sich als sehr brauchbar erwiesen hat, ist in der USA-Patentanmeldung mit der Serial-Nr. D-9288 (angemeldet am 6.ii.1967; Titel: "Sensing Head for Stacked Corrugated Counter") beschrieben. Natürlich sind auch andere Rahmenkonstruktionen brauchbar. Sind die Elemente einmal in einem solchen Rahmen befestigt, dann wird durch ihre Relativbewegung zum gestapelten Material 20 in Richtung ä@a Pfeiles 40 ein Ausgangssignal erzeugt, das nach sainer Verstärkung im Vorverstärker kl die in Figur 2A gezeigte Form besitzt. Bei allen in Figur 2 gezeigten Diagrammen läuft

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die Zeitachse von links nach rechts. Die von der Sensoranordnung 32 festgestellte durchschnittliche Helligkeit ist in Figur 2 durch die Größe fi> dargestellt. Die Helligkeitsänderung beim Abtasten einer Materialeinheit d durch das Element ist gleich £ β . Jeder Zyklus der höchsten, in der Signalform A vorhandenen Frequenz zeigt daher den Durchlauf eines Streifens des gestapelten Materials vor der Sensoranordnung 32 an.

Die in Figur 2A dargestellte Signalform ist stark idealisiert, um eine vernünftige Darstellung zu ermöglichen. Normalerweise kann die GrößeAp l/lOO oder weniger der gesamten durchschnittfc liehen Helligkeit betragen. Da ferner bei vielen Ausführungsformen dieser Erfindung die Bewegung der Sensoranordnung relativ zum gestapelten Material manuell herbeigeführt wird, ergeben sich Schwankungen in der Periode (d) der Abtastfrequenz für die einzelnen Streifen. Da diese Schwankung auf die normalerweise vorhandenen, langsamen zyklischen Schwankungen der Größe/? aufmoduliert wird, sind normale Hochpaßfilter oder abgestimmte Filtereinrichtungen zum Trennen der unerwünschten niedrigen Frequenz von der erwünschten höchsten Frequenz, welche die Anzahl der gestapelten Streifen angibt, nicht brauchbar.

Es ist eine vorteilhafte Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, daß die mit gewöhnlichen Filtereinrichtungen nicht " lösbaren Schwierigkeiten bei der Signaltrennung durch die Signaltrennschaltung 42 gelöst werden. Die Schaltung 42 ist mit Hilfe der dieser Erfindung entsprechenden Schaltungsparameter in der Lage, die in der komplexen Ausgangasignalform der Sensoranordnung 32 enthaltene höchstfrequente Komponente herauszuholen und ein rechteckförmiges Ausgangesignal zu erzeugen, das für herkömmliche digitale Zählverfahren brauchbar ist.

Aus Figur 1 geht hervor, daß in den bevorzugten Ausführungsfomen des Funlctionsverstärkers 44 Metalloxid-Siliziue-Feldaffekttransistoren (KOSFEf) verwendet werdet,. Der Funktionsverstärker 44 ist ein Ml ύ.®τ Signaltrenneoh&lt^ftg- 4S« Ik &<&£· ' Signaltremisehalivtng 42 sorgen, der Eingangsviderata^di 47 und

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der Rückkopplungswiderstand 45 für eine Spannungsverstärkung 6000. Die Siliziumdioden 46 und 48 erzeugen im voll leitenden Zustand eine Sättigungsspannung von 0,6 Volt, wobei der Eingang der Schaltung 42 über die Kapazität 50 angekoppelt ist. Bei einer Verstärkung von 6000 bewirkt am Schaltungspunkt 2A eine Änderung von 0,001 Volt im Eingangssignal ein Ausgangssignal von +0,6 Volt, wodurch das Ausgangssignal des Verstärkers kk in die Klemmschaltung der Diode 46 getrieben wird. Jede weitere Steigerung in positiver Richtung im Eingangssignal bewirkt, daü die Diode 46 leitet und die Ladung auf dem Kondensator 50 zum ankommenden Signal exakt anpasst.

Ist die Diode 46 leitend, dann ist der Funktionsverstärker 44 praktisch über seinen Eingang und seinen Ausgang hinweg kurzgeschlossen, wobei die maximale Ausgangespannung auf der erforderlichen Höhe gehalten wird, um das Dioden-Übergangszonenpotential zu Überwinden. Dazu sind näherungsweise 0,6 Volt erforderlich. Sobald eine Umkehrung im ankommenden Signal 2A eintritt, wild die Diode 46 nichtleitend und, wenn das Signal sich in der anderen Richtung um 0,0002 Volt geändert hat, die Diode 48 beginnt zu leiten. So wie in Verbindung mit der Diode 46 beschrieben, bewirkt auch hier jeder weitere Anstieg des umgkehrten Signals, daß die Diode 48 den Funktionsverstärker 44 in die Klemmschaltung einbezieht und die Ladung auf dem Kondensator 50 dem ankommenden Signal genau angepasst wird. Jedesmal, wenn in der ankommenden Signalfore eine Umkehrung auftritt, und -zwar insgesamt um 0,0002 Volt, wird daher das Ausgangssignal der Signaltrennschaltung 42 umgekehrt, so daß am Ausgang ein rechteckförmiges Signal von der in Figur 2B gezeigten A-t erscheint. Jeder Rechteckimpuls dieses Signals zeigt den Durchlauf eines Materialstreifens am Sensor 32 an. Die für die Trennschaltung 42 genannten Werte stellen nur Beispiele dar. Wird eine Trennung bei einem höheren oder einem niedrigeren Signalpegel gewünscht, dann kann die Verstärkung des Verstärkers entsprechend geändert werden.

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Das rechteckförmige Ausgangssignal am Ausgang der Trennschaltung 42 wird in einem herkömmlichen bistabilen Multivibrator 52 verarbeitet. Das Ausgangssignal des Multivibrators ist in Figur 2C dargestellt. Die Impulskette von Figur 2C wird zum Eingang des Verstärkers 5k übertragen. Der Verstärker 5k führt eine Impulsformung durch. Die aus Impulsspitzen bestehende Ausgangsimpulskette des Verstärkers 5*t ist in Figur 2D gezeigt. Fachleuten für elektronische Zähleinrichtungen ist es klar, daß die in Figur 2D gezeigte Impulskette sich in idealer Weise als Eingangssignal für einen herkömmlichen Dekadenzähler 56 eignet. Zu diesem Zähler36 wird die Impulskette übertragen. Aus den obigen Erläuterungen geht hervor, daß mit Hilfe dieser Vorrichtung die Anzahl der in einem Stapel enthaltenen einzelnen Streifen oder Platten gezählt werden kann, wobei der Sensor solange darüber hinweggeführt wird, als augenscheinliche Helligkeitsänderungen bei jedem Streifen des gestapelten Materials auftreten.

Bei der obigen Beschreibung wurde in Verbindung mit Figur ein planparalleler Aufbau der Sensoranordnung und der Beleuchtungsquelle gezeigt und zugrundegelegt. Für die meisten gestapelten Materialien wird ein derartiger Aufbau bevorzugt. Bei bestimmten Materialien, etwa gestapelten Blechkappen, geschärften Rasierklingen u.dgl., hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, von diesem planparallelen Aufbau, wie er schematisch durch die Doppelpfeile 31 und 35 angedeutet ist, abzugehen. Die Doppelpfeile geben die Neigungen der optischen Achsen an. Sind die gestapelten Materialien oder Streifen ferner lose angeordnet, dann ist es oft zweckmässig, eine Anpassung an den durchschnittlichen Mittenabstand der einzelnen gestapelten Gegenstände oder Streifen und nicht an die Dicke eines einzelnen Streifens vorzunehmen.

Es gibt bestimmte Bedingungen und Materialien, bei denen die Kennung schwieriger festzustellen ist als bei dem in Figur gezeigten Material. Bei festgestapelten Pappstreifen oder Kunst-

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stoffstreifen ist es beispielsweise nicht ungewöhnlich, auf benachbarten Streifen gänzlich verschiedene Reflexionsgrade anzutreffen, wobei kein Streifen Dunkelbereiche aufweist. Ein derartiges Reflexionsverhälten ist durch die Signalform in Figur 3 wiedergegeben. Figur 3 zeigt einen extremen Fall, wie er etwa bei gestapelten Kunststoff-Kreditkarten oder ähnlichen Objekten festzustellen ist. Da die in Figur 3 gezeigte Signalform keine Helligkeitsumkehrungen während der ersten fünf Karten zeigt, treten Zweideutigkeiten auf, die bei Verwendung der in Figur i gezeigten einfachen Vorrichtung zu Zählfehlern führen könnten. Handelt es sich, so wie in diesem Beispiel, um gestapelte Kreditkarten, dann ist nicht einmal ein einziger Fehler bei 1000 Zählungen annehmbar, auch wenn ein solcher einzelner Fehler beim Zählen von Wellpappe oder anderem geringwertigen Material durchaus akzeptiert werden könnte. Es ist daher bei solch hochwertigen Gegenständen wichtig, daß die Zweideutigkeiten in der Kennung beseitigt werden. Es ist ein Wesensmerkmal dieser Erfindung, daß diese Zweideutigkeiten mit Hilfe der Sensoranordnung von Figur 4 gelöst werden können.

Die Sensoranordnung von Figur 4 besteht aus zwei Photosensoren 5& und 60, die zweckmäßigerweise in einem bestimmten räumlichen Verhältnis zu den gestapelten Kunststoffkarten 84 und zur Lichtquelle 62 angeordnet sind. Einzelne Karten sind durch die Buchstaben a, b, c usw. gekennzeichnet. Die beiden Photosensoren sind nahe beineinander in einer Bildebene 64 angeordnet. Die Bildebene 64 ist zur Vorderseite der gestapelten Karten annähernd parallel. Die Sensoren sind zweckmässigerweise durch einen schmalen Zwischenraum in der Größenordnung von etwa 0,03 sam voneinander getrennt. Die beiden Sensoren der Sensoranordnung sind entgegengesetzt parallel miteinander elektrisch verbunden. Ihr Ausgang ist mit dem Vorverstärker 41 und einer nachfolgenden Schaltung, die mit der Signalverarbeitungsschaltuag von Figur 1 identisch ist, gekoppelt* Die Signalverarbeitungsgciialt&mg von Figur 1 verarbeitet bekanntlich das Signal aus einer Semsoranordnung, welche nur einen einzelnen Sensor

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enthält. Zwischen der Sensoranadnung 58-60 und den gestapelt-en Karten befinden sich zwei messerförmige Masken 66' und 66". Der Abstand zwischen den beiden Masken ist so eingestellt, daß das Bild 70 des Photosensorpaares der Anordnung, so wie es durch die Objektivlinse 68 auf den Rand der gestapelten Karten projiziert wird, im wesentlichen genau so breit ist wie die Dicke ^Mp" einer einzelnen Karte in dem zu zählenden Stapel.

DWird die Lichtquelle 62 durch die Kondensorlinse Ik zur Ausleuchtung des Bereiches 76 in der Gegenstandebene gebündelt, und wird die gesamte Anordnung aus Lichtquelle und Sensoren mit den zugehörigen optischen Einrichtungen zum Abtasten der gestapelten Karten von "a" bis ^Mf" (usw.) benutzt, dann erzeugt jeder der Fhotosensoren ein Ausgangssignal von der in Figur 5A gezeigten Art. Sind zwei Sensoren entgegengesetzt parallel zusammengeschaltet, dann besitzt ihr zusammengesetztes Ausgangssignal die in Figur 5B gezeigte Form. Dieses Parallel-Differentialausgangssignal der Sensoren entspricht näherungsweise der ersten Ableitung der Helligkeit über die Elemente des Stapels. Da jeder der Sensoren nur auf einen Abschnitt einer Kartenkante "blickt", stellt die Helligkeit dieses Abschnittes^einen Teil der gesamten Helligkeit des Randes dieser einen Karte dar. Die Helligkeitsdifferenz von einem Abschnitt zum anderen entspricht dann näherungsweise der ersten Ableitungt-AHrp "Aßw^-Sfo Das Ausgangssignal des Sensorpaares, so wie in Figur 5B gezeigt, entspricht näherungsweise dem Ausgangssignal des einzelnen Sensors von Figur 1. Das Ausgangssignal dieses einzelnen Sensors ist in Figur 2A dargestellt. Die aus einem Differential-Elementpaar bestehende Sensoranordnung sorgt daher für eine gute Abschirmung der Umgebungshelligkeit und beseitigt die Zweideutigkeiten^ die bei fehlenden Helligkeitsumkehrungen zwischen benachbarten Karten, so wie in den Figuren 3 und 5 gezeigt, vorhanden sind. Das Ausgangssignal einer in dieser Form aufgebauten Sensoranordnung ist ferner gut dazu geeignet, die Signalverarbeitungsschaltung von Figur i zu betreiben.

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Die Sensoranordnung 58-60 liegt in der Bildebene 6**, so wie in Figur k dargestellt. Aus Figur k geht ferner hervor, daß die optischen Achsen 78 und 82 der Lichtquelle und der Sensoranordnung bezüglich der Normalen 80 geneigt sind. Die Linie 80 steht senkrecht auf den gestapelten Karten 8k. Die beiden Achsen und die Normale liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene. Die Winkel ^ . und <χ₂ sind innerhalb eines sehr großen Bereiches variabel. Die speziellen Winkel für irgendeine Sensor-Lichtquelle-Kombination werden empirisch aufgrund der Reflexionseigenschaften der Ränder der gestapelten Streifen oder Platten bestimmt. Im allgemeinen werden die Winkel so gewählt, daß der in jedem Streifen zuzuordnende unzweideutige Kontrast mögliclEt groß wird. Einträglichst großer unzweideutiger Kontrast wird fast immer dann erreicht, wenn die Winkel so gewählt werden, daß die vom Sensor aus wahrgenommene Beleuchtung dem Lambert'sehen Gesetz gehorcht und nicht spiegelnd ist. Dies ist gewöhnlich der Fall, wenn lan den Gesamtwinkel, der aus dem Beleuchtungswinkelp(. plus dem Abfühlwinkel οζ ₂ besteht, etwas kleiner als 90° macht und den Winkel Q^₂ kleiner als 30° hält.

Eine dem Lambert'sehen Gesetz gehorchende Beleuchtung wird einer spiegelnden Beleuchtung vorgezogen, da bei letzterer Tendenz besteht, falsche Signale infolge der Oberflächenrauhigkeit an den Rändern der Streifen aufzunehmen. Die durch die Oberflächengenauigkeit verursachten Mschen Signale treten im allgemeinen am häufigsten auf, wenn die Winkel $ζ . und ^₂ 0° betragen oder praktisch gleich groß und von entgegengesetztem Vorzeichen sind.

Ein anderer Gesichtspunkt bei der Einstellung der Winkel _± und ο ^ist die Schärfe. Die besten Signale werden gewonnen,, wenn das Bild der Sensoranordnung auf den Streifenrändern scharf abgebildet ist. Es ist daher wünschenswert, füi^Slie Objektivlinse 68 eine maximale Tiefenschärfe zu erhalten. Dies ist der Fall, wenn der Winkel (X₂ die Größe von 0° hat. Dann kann der Winkel ^₁ so weit vergrößert werden, daß das angestrebte Ziel

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einer dem Lambert-Aschen Gesetz gehorchenden Beleuchtung erreicht wird, während gleichzeitig die Tiefenschärfe erhalten bleibt. Nähert sich dabei aber der Winkel q^ . dem Wert von 90°, dann geht der Beleuchtungspegel infolge des streifenden Einfalls des auf die Oberfläche der Streifenränder treffenden Lichtes zurück. Die Folge ist, daß hinsichtlich des Beleuchtungswinkels o( ein Kompromiß eingegangen werden muß, um das Ziel einer dem Lambert'sehen Gesetz gehorchenden Beleuchtung bei möglichst großem Signal zu erreichen. Bei nichtmetallischen Körpern, etwa Pappe und Kunststoffstreifen, wurde ein maximaler Kontrast erreicht, wenn der Beleuchtungswinkel 0( * auf etwa 60° und der" Abfühlwinkel „ auf etwa 20 , so wie in " Figur k.gezeigt, eingestellt wurde.

Bei sehr geringem Kontrast können die Kennsignale mit Hilfe von Mehrfach-Sensoranordnungen verstärkt werden. Eine derartige Einrichtung ist in Figur 6 dargestellt.

In Figur 6 werden zwei Sensoranordnungen benutzt. Jede Sensoranordnung besteht aus zwei Sensoren und wird auf einem gesonderten Streifen abgebildet. Die beiden Sensoranordnungen von Figur 6 werden auf benachbarten Streifen abgebildet. Die optische Einrichtung von Figur 6 ist mit der von Figur k nahezu identisch, lediglich die Masen 66' und 66" sind weggelassen worden und statt einer werden zwei Sensoranordnungen benutzt. Die vier Photo-Sensoren 86, 88, 90 und 92, aus denen die beiden Susoranordnungen bestehen, werden auf den Rändern 96 und 98 des Stapels 9k abgebildet. Aus den Bezugszahlen der Bilder 86', 68', 90' und 92* geht die Zuordnung zum entsprechenden Sensor hervor. Die beiden Sensoranordnungen sind so bemessen und angeordnet, daß, unter Beachtung der durch die Linse 68 bewirkten. Vergrößerung, jede Anordnung hinsichtlich ihrer Breite an die Dicke eines Streifens angepasst ist. Jeder Sensor einer Sensoranordnung ist entgegengesetzt parallel mit einem entsprechenden anderen Sensor elektrisch verbunden. Die beiden Sensoranordnungen sind ihrerseits parallel geschaltet, wobei das durch die Parallelschaltung erzeugte Summen-Ausgangsffignal

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zum Vorverstärker kl übertragen wird. Dies geschieht in der gleichen Weise wie bei Verwendung einer einzelnen Sensoranordnung. Die Benutzung von Mehrfach-Sensoranordnungen bedingt eine Abwandlung des Zählers, so wie unten beschrieben.

Die Vorteile bei der Verwendung von mehreren Sensoranordnungen, wobei jede Sensoranordnung aus wenigstens einem Sensor besteht, lassen sich erkennen, wenn die Reflexionseigenschaften von Materialien mit geringem Kontrast betrachtet werden. Nimmt man bei der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung an, daß zwischen den Streifen 96 und 98 der Kontrast gleich Null ist, während zwischen den Rändern der Streifen 98 und 99 ein genügend großer Kontrast vorhanden ist, um ein Ausgangssignal aus den Sensoren 86 und 88 zu bewirken, dann ist einzusehen, daß die beiden Elementpaare zum Vorverstärker 41 doch noch ein Ausgangssignal liefern. Für Materialien mit noch geringerem Kontrast kann eine ähnliche Signalverbesserung erreicht werden, indem man noch weitere Sensoranordnungen hinzufügt, wobei jede Sensoranordnung auf dem Rand eines bestimmten Gegenstandes abgebildet wird. Die Verwendung von immer mehr Sensoranordnungen hat jedoch praktische Grenzen, was aus Figur 7 hervorgeht.

Bei manchen Materialien liefert ein an einen Bruchteil der Dicke einer Einheit des gestapelten Materials wirksam angepasster einzelner Sensor unzweideutige Kennsignale, die besser sind, als die von einem Sensorpaar gelieferten Signale. Eine Signalverbesserung kann erreicht werden, indem man den Mittenabstand von benachbarten einzelnen Sensoren in einer Mehrfach-Sensoranordnung mit einheitlichem Abstand an die Höhe der gestapelten Elemente anpasst. Die praktische Grenze der Anzahl verwendbarer einzelnen Sensoren in der Anordnung ist gleich der Grenzanzahl benutzbarer Sensorpaare, so wie in Figur 7 gezeigt.

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Es ist einzusehen, daß bei der Verringerung der Gegenstandsdicke in einem Stapel es zunehmend schwieriger wird, eine gute Anpassung zwischen dem Bild einer Sensoranordnung und der Kantendicke eines Streifens zu erreichen. Bei sehr dünnen Elementen, deren Dicke etwa der von dünnem Papier entspricht (etwa 0,05 0,1 mm), und bei Verwendung mehrerer Sensoranordnungen wird das Anpassungsproblem sehr groß. Die Auswirkung von Anpassungsfehlern bei Sensoranordnungen mit verschiedener Anzahl von Sensorpaaren ist in Figur 7 dargestellt. Aus Figur 7 geht hervor, daß durch die Erhöhung der Anzahl von Sensoranordnungen, was für die Signalverbesserung durchaus wünschenswert ist, die Empfindlichkeit der Vorrichtung auf Anpassungsfehler zunimmt, was sich in einem größeren Prozentsatz von Zählfehlern äußert. Benutzt man nur eine Sensoranordnung mit entsprechend daraus folgender verminderter Bildverbesserung, dann nimmt auch die Empfindlichkeit gegenüber einer Fehlanpassung ab. Bei Verwendung einer Sensoranordnung können, in Abhängigkeit von den vorhandenen Kontraständerungen und der Gleichmässigkeit der Dicke der gestapelten Elemente, brauchbare Signale bis zu einer Fehlanpassung von 95 - 98 % geliefert werden. Der Grund dafür ist ersichtlich, wenn man eine gleichmässige Zunahme oder Abnahme in der Bildgröße bei allen Elementen einer Mehr— fach-Sensorpaaranordnung relativ zu einer gleichbleibenden Dicke der Streifen betrachtet.

Bei Verwendung von mehr als einer Sensoranordnung ist es notwendig, Korrekturen in der Zählschaltung durchzuführen, um eine Kompensation für die anderen Sensoranordnungen zu erzielen. Genauer gesagt, es ist notwendig für die zweite und alle weiteren benutzten Sensoranordnungen einen Zählschritt zu subtrahieren. Diese Subtraktion wird durch eine abgewandelte Form der in Figur 1 gezeigten Schaltung durchgeführt. Die abgewandelte Schaltung ist in Figur 8 dargestellt. Sie besteht aus einem Zähler 56, dem eine schnell arbeitende Kurzzeit-Hilfsrueksetzsciialtung 100 parallel geschaltet ist. Durch diese Rücksetsschaltung wird öle Subtraktion zu Beginn des Zählvor-

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ganges ausgeführt. Die Schaltung 100 speichert so viele Zählschritte wie Sensoranordnunp über eins vorhanden sind und setzt dann den Zähler 56 auf Null zurück, sobald dieser Zählzustand erreicht worden ist. Werden beispielsweise zwei Sensoranordnungen benutzt, dann zählt die Rücksetzschaltung bis eins und setzt dann den Zähler 56 auf den Wert Null. Danach wird die Rücksetzschaltung bis zum Beginn des nächsten Zählzyklus deaktiviert. Der Zähler 56 zählt, solange er Daten zugeführt erhält. Die Rücksetzschaltung 100 bleibt deaktiviert, bis der Zähler 56 nach dem Abschluß des Zählprozesses manuell zurückgesetzt wird. Nach dem Zurücksetzen wird die Rücksetzschaltung 100 wieder aktiviert und ist bereit, den Zähler 56 erneut zurückzusetzen.

Das obige Zählkorrekturverfahren ist nur brauchbar, solange das gestapelte Material dicht aneinander gepackt ist und die Händer des Stapels keine Lücken aufweisen, vie sie etwa durch Verziehen oder Rückschläge in den Streifen bewirkt werden könnten. In einen derartigen Fall muß ein neuartiges Subtraktionsverfahren zur Konpensation bei mehreren Sensoranordnungen angewandt werden. Figur 9 zeigt eine Zählkorrekturschaltung, welche zur Anwendung kommt, wenn in den abzutastenden und zu zählenden Rändern der gestapelten Gegenstände Lücken vorhanden sind. In Figur 9 sind diejenigen Schaltungskomponenten, die zu den in Figur 1 gezeigten Komponenten identisch sind, mit einer um den Wert 100 erhöhten Bezugszahl gekennzeichnet.

Die Sensoren 202, 204, 206 und 208 sind in der dargestellten Weise niteinander verbunden, so daß eine aus zwei Sensorpaaren bestehende Anordnung gebildet wird, welche eine Bildverbesserung bewirkt und welche, wie unten erläutert, zur Korrektur auftretender Lücken und der Zählung die Helligkeit misst. Die Ausgangssignale jedes Sensors werden zu einen entsprechenden Funktionsverstärker 210, 211, 212, und 215 Bit geringer Drifttendenz übertragen. Jeder Funktionsverstärker besitzt einen entsprechenden Rückkopplungswiderstand 214, 213, 216 und 217. Diese Verstärker lassen die an ihren Eingängen

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ankommende Signalform unverändert, heben aber die Spannung an. Die Ausgänge der vier Funktionsverstärker sind über die Summierungswiderstände 218, 221, 219 und 220 mit einem Differentialverstärker 222 verbunden. Der Widerstand 224 bildet einen Rückkopplungsweg für den Verstärker 222. Der zweckmäßigerweise geerdete Widerstand 223 besitzt den gleichen Wert wie der Widerstand 224, so daß eine bestmögliche Gleichtaktunterdrückung vorgenommen wird. Der Verstärker 222 kombiniert die Eingangssignale und liefert ein Ausgangssignal, das dem einer Doppel-Sensoranordnung gleichwertig ist. Eine solche Doppel-Sensor anordnung ist beispielsweise in Figur 6 gezeigt. Dieses ) Ausgangssignal wird in der Trennschaltung 142, im bistabilen Multivibrator 152, im Impulsformungsverstärker 154 und im Zähler 156 in einer Weise verarbeitet, die der in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen entspricht.

Nach der Verstärkung im Funktionsverstärker 212 wird das Ausgangssignal desjenigen Sensors, dessen Bild den Stapel 120 zuerst überquert, über den Widerstand 226 zu einer Helligkeitsanalysierschaltung übertragen. Diese Helligkeitsanalysierschaltung beinhaltet einen Helligkeitsbezugsverstärker 230. Der Verstärker 230 erhält an seinem zweiten Eingang über den Widerstand 228 vom Anschluß 240 aus eine Bezugsspannung züge— . führt. Der Widerstand 232 sorgt für einen Rückkopplungsweg ' um den Verstärker 230 herum. Angesichte der Schaltung des Verstärkers 230 ist es einzusehen, daß das Sensorelement, dessen Bild als erstes den Stapel überquert, zum Messen der Helligkeit

des Stapels verwendet werden kann, weil die Spannung am Ausgang des Verstärkers 230 dem abgefühlten Helligkeitspegel entspricht. Die Spannung am Ausgang des Verstärkers 230 schwankt UBt den Spannungspegel, der über den Anschluß 240 eingestellt worden ist. Dieses Helligkeitsausgangssignal ist in Figur 10 durch die Bezugszahl 1OA gekennzeichnet. Der am Anschluß 240 angelegte Spannungspegel ist durch die Bezugszahl 240' markiert.

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Tritt im Stapel eine Lücke auf, so wie bei 242 gezeigt, dam fällt der Arbeitspunkt des Helligkeitsbezugsverstärkers 230 unter einen Bezugspegel. Dieser Bezugspegel kann, so wie bei 244 in Figur 10 angedeutet, der Einfachheit halber und zwedmäßigerweise halb so groß wie der am Anschluß 240 angelegte Pegel sein. Durch das Absinken des Bezugspegels wird der monostabile Multivibrator 234 angestossen, wobei er einen rechteckförmigen Ausgangsimpuls erzeugt. Dieser Impuls wird im Impulsformungsverstärker 236 verarbeitet und zum Speicherregister 238 übertragen. Der im Register 238 gespeicherte Impuls stellt das Ausgangssignal der Helligkeitsanalysierschaltung dar und kann entweder sofort zum Ausblenden des nächsten Zähl— impulses, der in der Signalform von Figur 2D erscheint, oder später zum Subtrahieren eines Zählschrittes vom Zählerstand des Zählers 156 benutzt werden. Die erste Möglichkeit wird bevorzugt, da sie einfacher zu realisieren ist.

Bei der obigen Beschreibung einer Zählkorrekturschaltung, welche erforderlich ist, wenn Lücken in den gestapelten Geanständen auftreten, wurden vier Sensoren, die zu zwei Paaren zusammengeschaltet sind, zugrundelegt. Es ist einzusehen, daß diese Schaltung auch die erforderliche Zählkorrektur durchführt, welche durch das zweite Sensorpaar bedingt ist. Die gleiche Schaltung kann auch verwendet werden, wenn mehr als zwei Sensorpaare zur Anwendung kommen. Voraussetzung ist allerdings, daß der Verstärker 236 eine geeignete Anzahl zusätzlicher Impulse erzeugt. Die gleiche Schaltung kann ferner verwendet werden, wenn ein einzelner Sensor oder eine Mehrfaeh-Sensoranordnung benutzt wird, um ein Ausblenden von Zähldaten vorzunehmen, falls der Sensor den Stapel übergeht und von irgendwelchen anderen Flächen Signale erhält. Das Ausblenden wird immer dann durchgeführt, wenn das Sensorausgangssignal einen Helligkeitspegel anzeigt, der unterhalb eines bestimmten Bezugspegelsj, so wie in Figur 10 gezeigt, liegt.

Aus üen obigen Erläuterungen geht hervor, daß es wünschenswert und notwendig ist, ©ine möglichst gute Anpassung zwischen

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den Bildgrößen einer Sensoranordnung und der Dicke eines Gegenstandes herbeizuführen. Es ist ein Wesensmerkmal der vorliegenden Erfindung, daß diese Anpassung mit Hilfe dieser Vorrichtung exakt ausgeführt werden kann. In Figur 11 ist ein von Hand zu praktizierendes, optisch-mechanisches Verfahren zum Bestimmen und Durchführen der Größen- oder Höhenanpassung schematisch dargestellt.

In der Vorrichtung von Figur 11 ist eine Mitnehmertrommel 246 in festem Abstand 248 von derjenigen Ebene angebracht, in der die miteinander ausgerichteten Ränder der den Stapel 250 bildenden Objekte liegen. Die Trommel 246 besitzt zwei Führungsrillen 252 und 254. Der Sensorträger 256 ist oberhalb der Rille 252 befestigt und wird in Richtung des Doppelpfeiles 258 zwangsweise bewegt, da er mit dem Führungselement 260 und den Führungsschienen 262 und 264 verbunden ist. Der Linsenträger 266 muß in ähnlicher Weise der Rille 254 folgen, da er mit einer Führung (nicht dargestellt) und den Schienen 262 und 264 verbunden ist. Der Linsenträger 266 trägt eine Objektivlinse 268, während der Sensorträger 256 eine Mehrfach-Element-Sensoranordnung 270 und ein Gitter 272 enthält. Die Sensoranordnung 2*70-.und das Gitter 272 sind jeweils hinter Öffnungen im Träger angebracht. Die Mitnehmertrommel 246 kann durch einen Knopf gedreht werden. Der Knopf 276 ist über die Welle 27^ mit der Trommel verbunden.

Die Rillen 252 und 254 in der Trommel 246 sind so geformt, daß bei einer Drehung der Trommel die Halterungen 256 und 266 relativ zueinander und zum Stapel 250 bewegt werden, so daß das Verhältnis zwischen Objektgröße und Bildgröße über einen weiten Bereich hinweg verändert werden kann, obwohl der Abstand 248 unverändert bleibt. Gleichzeitig bleibt in der Bildebene eine gute Scharfeinstellung erhalten. In einer Ausführungsforn dieser Erfindung, bei der die Linseneinrichtung 268 aus einem f 2,8-Dreilinsensystee (f 2.8 triplet) mit etwa 13 mm Brennweite besteht, ist das Verhältnis zwischen 0^; jektgröße

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und Bildgröße im Bereich von 10:i veränderbar. In dieser Ausführungsform könnte daher bei einer Breite der Sensoranordnung von etwa 0,5 mm eine Anpassung an Objektdicken zwischen etwa 0,2 und 2 mm durchgeführt werden.

Bei der näherungsweisen Anpassung der Bildgröße der Sensoranordnung an die Objektdicke können Teilungen 282 auf dem Knopf 2?6 bauf die Indexmarke 280 eingestellt werden. Zur Erzielung besserer Ergebnisse sollte die Bildhöhe jedoch genauer angepasst werden, als dies mit der Indexmarke möglich ist. Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß die g«tinscnte genauere Anpassung mit Hilfe eines optischen Moire—Interferenzmusters durchgeführt werden kann. Solche Interferenzmuster werden erzeugt, wenn zwei optische Gitter ähnlicher Teilung nahe beieinander angeordnet und betrachtet werden. In der Ausführungsform von Figur 11 ist ein optisches Gitter 272 mit fast der gleichen Breite wie die Sensoranordnung in derselben Bildebene wie die Sensoranordnung angebracht. Dreht ein Beobachter 278 den Knopf 276, um die Anpassung der Bildgröße der Sensoranordnung an die Objektdicke herbeizuführen, dann ist die richtige Einstellung erreicht, wenn durch die Kombination des Gitters 272 und des Bildes des Stapels 250 ein geeignetes Moire-Bild erzeugt wird. Die Bestimmung eines geeigneten Moire-Bildes wird erleichtert, indem man das Gitter 272 bezüglich der waagerecht verlaufenden Objekttrennlinien des Stapels 250 leicht neigt. Dadurch erscheinen senkrechte Balken, die umso zahlreicher sind, je schlechter die Anpassung ist. Je weniger Balken im Bild erscheinen, desto besser ist die Anpassung.

Das oben beschriebene Verfahren zui Anpassen der Bildhöhe einer Sensoranordnung an die Dicke eines Materialstreifens im Stapel wird manuell durchgeführt. Es erfordert einen Beobachter, der die Moire-Streifen betrachtet und Ihre Anzahl so weit als möglich verringert. Es ist ein weiteres Merkmal dieser Erfindung, daß die Ausgangssignale eines Sensorpaares,

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welches eine Sensoranordnung bildet, selbst zum automatischen Herbeiführen der gewünschten Höhenanpassung benutzt werden können. Die Ausgangseignale.eines Sensorpaares 284-286 von Figur 13 sind in Figur 12 sowohl fUr den Anpassungsfall als auch für den Fall der Unteranpassung und den Fall der Überanpassung gzeigt. Figur 12A zeigt die um 180° phasenverschobenen Auegangesignale von zwei Sensoren. Eine Phasenverschiebung von 180° zwischen diesen beiden Ausgangssignalen tritt dann ein, wenn die Bildhöhenanpassung des Sensorpaares zur Dicke der Gegenstände exakt ist. Ist die abgebildete Höhe der beiden Sensoren größer als die Dicke der Gegenstände 288 (Überanpassung), dann liefern die beiden Sensoren Ausgangssignale von der in Figur 12B gezeigten Art. Die Überanpassung ist in Figur 12B aus Darstellungsgründen übertrieben worden. Figur 12C gleicht der Figur 12B, zeigt aber den Fall der Unteranpassung, wobei das Bild des Sensorpaares kleiner ist als die Dicke eines Materialstreifens 288. Die Phase des Ausgangssignals des Sensores 286 schwankt bezüglich der Phase des Ausgangesignals des Sensors 284 un den Wert von 180°,und zwar proportional zur vorhandenen Fehlanpassung. Die Phasendifferenz, welche die Abweichungen von Anpassungszustand angibt, kann also als Fehlersignal in einer Hyhenanpassung-Servoeinrichtung von der in Figur 13 gezeigten Art benutzt werden,

Die Ausführungsfor« von Figur 13 gleicht denen von Figuren und 11, wobei für identische Komponenten die gleichen Bezugszahlen verwendet worden sind. So wie in der Ausführungsform von Figur ii, wird auch hier das.Verhältnis zwischen Gegenstandsgröße und Bildgröße durch die Trommel 246 und die Träger 256 und 266 geregelt. Die Träger 256 und 266 enthalten entsprechend die Sensoranordnung und die Objektivlinse. Die Aus-' gänge der Sensoren 284 und 286 sind mit Funktioneverstärkern 290 und 292, die eine geringe i^ittendenz zeigen, verbunden. Jeder dieser Funktionsverstärker besitzt einen entsprechenden Rückkopplungswiderstand 294 und 296. Die Ausgänge der beiden Funktionsverstärker sind mit dem Differentialverstärker 222

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gekoppelt. Das kombinierte Ausgangssignal des Verstärkere fließt über den Kondensator 150 zur nachfolgenden, in Figur gezeigten Schaltung. Diese Schaltung ist in Figur 13 wegge- ■ ■ lassen worden, um die Zeichnung zu vereinfachen.

Der Demodulator 310 liefert eine Ausgangsgleichspannung des Wertes Null, wenn die Phase des Sensors 286 bezüglich der Phase des Sensors 284 umd 180° verschoben ist. Verschiebt sich die Phase des Sensors 286 um mehr als 180°, dann wird die Ausgangsspannung des Demodulators 310 positiv. Die Größe dieser Spannung ist zur Phasenverschiebung proportional. Ist die Phasendifferenz kleiner als 180°, dann liefert der Demodulator eine negative Ausgangsspannung« Der Ausgang des Demodulators 310 ist über den Widerstand 314 mit den Gleichstrom-Servoverstärker 312 verbunden. Der Rückkopplungswiderstand und die Servoschleifen-Stabilisierungsschaltung 316 sind in herkömmlicher Weise zwischen den Eingang und den Ausgang des Verstärkers 312 geschaltet. Der Ausgang des Verstärkere 2312 ist mit dem Gleichstrom-Servomotor 320, der die Welle 322 und damit die Trommel 246 dreht, verbunden. Durch die Drehung der Trommel 246 wird die Sensor^Phasendifferenz auf den Wert von. 180 korrigiert. Aus Gründen der Bequemlichkeit ist ein Drehknopf (nicht dargestellt) vorzugsweise auf der Welle 322 befestigt, um von Hand in erster Näherung eine Höhenanpassung durchzuführen.

Figur 14 zeigt eine andere Möglichkeit zur automatischen Durchführung der Höhenanpassung, wobei die Phasenfehler-BestiMmngssehaltung von Figur 13 verwendet wird. Anstelle der Trommel und der Trägereinrichtungen von Figur 13 sind messerförmige Blenden 330 und 332 vorgesehen, welche vor den Sensoren 284 und 286 eine wahlweise einstellbare Maske bilden. In diesem Zusammenhang sei auch auf die Erläuterungen in Verbindung mit Figur 4 verwiesen. Die beiden messerförmigen Blenden sind differentiell miteinander verbunden, so daß mit Hilfe der Zahnstangen 326 und 328 und des Aiifcriebszahnrades 324 eine Justier-

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bewegung durchgeführt werden kann. Das Antriebs zahnrad 32** ist mit der Welle des Gleichstrom-Servomotors 320 verbunden. Um eine einfache Darstellung zu geben, sind die mechanischen Führungen für die Blenden 330 und 332 und ein von Hand zu bedienender Einstellknopf nicht dargestellt. Mit Hilfe dieser Zahnstangen-Zahnrad-Differentialeinrichtungen können die messerförmigen Blenden bei einer Höhenüberanpassung (Phasendiffeenz größer als 180°) oder einer HShenunteranpassung (Phasendifferenz kleiner als 180°) entsprechend aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden.

Venn eine aus mehreren Sensorpaaren bestehende Anordnung zur Signal verbesserung benutzt wird, dann ist es oft wünschenswert die Ausgangssignale von alternativen Sensorelementen als Eingangssignale für die Weehseletromverstärker 298 und 300 zu benutzen. In diesem Fall sind der Demodulator 310 und die Polari- : tat der gesamten Bildgrößenregelung-Servoschleife so ausgelegt, ^: daß sich ein stabiler Nullzustand ergibt, wenn die Phasendifferenz der zu den Wechselstromverstärkern 298 und 300 geschickten Eingangssignale den Wert von 0° statt 180° besitzt, wie es bsi Eingangesignalen von zwei Elementen eines einzelnen Sensorpaares der Fall ist.

P Eines der am schwierigsten mit Hilfe elektro-optiecher Ver-.[■"'" fa&r#i* zu zählenden Materialien ist Wellpppe, #© wie in den Figuren 15 und l6 dargestellt. Die Schwierigkeiten ergeben sich aus den relativ großen Kontraständerungen, die aus Figur ersichtlich sind. In*Figur 15 wird das gewellte Material senkrecht zu seiner Oberfläche beleuchtet und auch senkrecht dazu betrachtet. Der äußere Bereich der Rippen 336 und der die Hippen umgebende Bereich erseheint dunkel _y die Ränder der Lagen 338 und auch die Ränder der Hippen erscheinen dagegen hell. Aus diesem Grund und auch wegen der Anordnung der Rippen ■ führt das Zählen von Kontrasträndern zu keinem genauen Zählergebnis. Es ist ein besonderes WösensBjerkmal der vorliegenden Erfindung, daß die aus dem ungenauen Zählen gewellten Materials

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INSPECTED

sich ergebenden Zweideutigkeiten vermieden werden können, indem das gewellte Material auf die in Figur l6 gezeigte Weise und mit Hilfe der dieser Erfindung entsprechenden Vorrichtung von Figur 17 abgetastet wird.

Es wurde festgestellt, daß das schräge Betrachten und Beleuchten des Randes von gewelltem Material die Zweideutigkeiten, die zu ungenauen Zählergebnissen führen, beseitigt, wenn dieser Winkel so wie in Figur i6 gezeigt, richtig gewählt wird. Es wurde ferner festgestellt, daß bei einem Abfühlwinkel 0 zwischen kO° und 60° und einem Beleuchtungswinkel ©, der in Bereich von 20° des Abfühlwinkels liegt, der Betrachter (oder Sensor) 3^0 den gleichen Stapel gewellten Materials von Figur unter gänzlich anderen Kontrastbedingungen sieht. Die Beleuchtungsquelle 410 wird unter dem Winkel θ auf die Ränder des gewellten Materials gebündelt und der Betrachter JkO ist in der dargestellten Weise bezüglich der Lichtquelle und des gewellten Materials positioniert. Bei in dieser Weise gewählte» Beleuchtungs- und Abfühlwinkel erscheinen die äußeren Bereiche der Rippen 336 nun hell, die Ränder der Rippen 336 und die Ränder der Lagen 338 erscheinen dunkler. Befindet sich eine Lücke im Stapel, dann erscheint sie dunkel, weil nirgendwo Licht reflektiert wird. Wie oben erwähnt, ist das Verhältnis der effektiven Länge des Sensorpaares zur Dicke des Gegenstandes von Bedeutung und soll ie Idealfall zwischen 3:1 und 10:1 betragen. In Figur 16 erscheinen alle Ränder !■ Vergleich zu den äußeren Bereichen der Rippen dunkel. Ua ~u verhindern, dall durch diese dunklen Linien falsche Zähdaten eingeschleppt werden, sollte die Sensorlänge über mehrere Rippenwindungen gehen. Das Zählen der hellen Bereiche liefert daher die exakte Anzahl der !■ Stapel enthaltenen Gegenstände. Die der Erfindung entsprechende Sensor—Lichtquelle-Einrichtung, welch· Sensor und Lichtquelle aufniomt, ist in Figur 17 !■ Schnitt gezeigt. Der längs der Linie 17-17 von Figur 18 geführte Schnitt ist vereinfacht. Figur 18 zeigt eine perspektivische Darstellung des Abfühlkopfes, der Gegenstand der oben erwähnten ÜS-Patentanaeldung von Robert C. Sheriff ist.

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Aus Figur 17 geht hervor, daO der Abfühlkopf342 vorte'ilhafterweise auf den Rändern des gewellten Materials 344, das gezählt werden soll, ruht. Aus Gründen eines ruckfreien und einfachen Betriebes berührt ein gekrümmter Schuh 346 das gestapelte, gewellte Material 344, wenn der Abfühlkopf in Richtung des Pfeiles 348 (Figur 18) den Stapel überquert. Das Gehäuse 350 ist mit dem Schuh 346 verbunden und nimmt die mechanischen und optischen Teile des Abfühlkopfes auf. Die Photosensoren 352 und 354 sind auf einer gemeinsamen Unterlage 356 befestigt. Die Unterlage 356 ist ihrerseits mit dem Rahmen 350 verbunden. Die Sensoren 352 und 354 sind mit der Schaltung, so wie in Figur 4 gezeigt, verbunden. Die Sensoren 352 und 354 befinden sich in einer Bildebene, die im rückwärtigen Brennpunkt der Objektivlinse 358, plus oder minus 10 % liegt. Die Objektivlinse 358 ist in einer dargestellten Ausführungsform zwectaäOigerweise eine f 2,8-Linseneinrichtung mit einer Brennweite von 12,5

Zwischen der Linse 358 und den Photosensoren 352 und 354 befinden sich zwei nesserförnige Masken 36Ο und 362. Die beiden Masken sitzen verschiebbar in Vertiefungen (nicht dargestellt) des Gehäuses 350, so daß sie zur Herbeiführung einer Höhenanpassung entsprechend eingestellt werden können. Diese relative Einstellung geschieht mit Hilfe eines drehbaren Einstellknopfes w 364, der «it einen Zahnrad 366 verbunden ist. Das Zahnrad 366 wirkt auf zwei Hebel 368 und 370, welche mit den beiden messerförnigen Maden verbunden sind. Beobachtet nan durch das Fenster 372 die Teilung (nicht dargestellt) auf der Stirnseite des Einstellknopfes 364, dann kann man die gewünschte Höhenanpassung wählen. In diesen Zusammenhang kann es denjenigen, die mit gewellten Material nicht vertraut sind, nützen, wenn für diese Materialien, die nur ist sestAmten festen Größen hergestellt werden, Angaben auf dess Einstellknopf 364 vorhanden sind, welche diese Größen angeben. Bein Zählen gewellten Materials und unter Verwendung einer einzelnen Sensoranordnung wurde fest-

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gestellt, daß eine auf diese Weise vorgenommene Höhenanpassung durchaus zufriedenstellend ist. Die optische Achse 374 bildet das Zentrum des von der Linse 358 erzeugten Strahlen»- bündels und der Sensoranordnung. Das Strahlenbündel wird, von dem an der Vorderseite fest angebrachten Spiegel 376 reflektiert und gelangt durch die Feldlinse 378 und die Öffnung 380 zum gestapelten, gehalten Material 344, das gezählt werden soll. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Feldlinse 378 eine farbfehlerfreie Doppellinse mit einer Brennweite von 75 mm. Ist eine solche Linse in der vorderen Brennebene der Objektivlinse 358, plus oder minus 10 #, angeordnet, dann lässt sie das Bild der Sensoranordnung entsprechend zusammenfallen. Damit sind auch große Ungleichraässigkeiten im gestapelten Material tragbar.

Um eine angemessene Beleuchtung sicherzustellen und falsche Ausgangssignale aus dem Photosensorpaar zu vermeiden, ist eine Lichtquelle 382 und eine FÜtereinrichtung 386 vorgesehen. Die Lichtquelle besitzt zweckmäßigerweise eine auf der Lampe befindliche Linse. Der Lichtstrahl 388 wird durch die Spiegel 384 und 376 abgelenkt, bevor er durch die, Feldlinse 376 hindurchtritt und das zu zählende gewellte Material beleuchtet. Wählt man den Winkel des Spiegels 384 richtig, dann verläuft das Lichtstrahlenbündel 388 nahezu koaxial zum Strahlenbündel 374» das zur Sensoranordnung gelangt. Aufgrund dieses vorteilhaften Aufbaues ist es möglich, den Winkel β in den oben erwähnten optimalen Grenzen zu halten.

Um zu verhindern, daß Streulicht zu fehlerhaften Zählungen führt, vor allem dann, wenn der Abfühlkopf mit dem zu zählenden Material nicht in Berührung ist, ist ein Filter 386 im Strahlengang zum Photosensor vorgesehen. Fehlerhafte Zählungen können vermieden werden, wenn uran das FiIter 386 an slio Spektrale igensehaf ten der Umgebung anpasst. In einer Ausführung3--form dieser Erfindung wurde si:; ''v/rafcton—vi?¹'--''—IaI*mi-ofc-iiumi-»

TU / / i) i BAD ORIGINAL

bares Tageslicht als auch Licht von Leuchtstofflampen ab, während es einen hohen Prozentsatz der Infrarotstrahlung aus der Lichtquelle 382, die vom gewellten Material reflektiert wird, hindurchläßt.

Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen dieser Erfindung, bei denen eine aus einem oder mehreren Sensorpaaren bestehende Sensoranordnung benutzt wurde, war die Größe des Bildes jedes einzelnen Sensorpaares in jedem Fall an die Dicke eines Objektes aus dem zu zählenfen Stapel angepasst. Es ist ein Wesensmerkmal dieser Erfindung, daß ein einzelner oszillie-

k render Sensor verwendet werden kann, welcher ein Ausgangssignal liefert, das einem oder mehreren Sensorpaaren gleichwertig ist. Die in Figur 19 gezeigte Ausführungsform liefert ein solches Ausgangssignal. Die gestapelten und zu zählenden Gegenstände 390 sind unter dem Photosensor 392 angebracht. Der Photosensor 392 sitzt in einem Schwingarm 394. Der Arm 394 schwingt um die Drehachse 396 zwischen zwei festen Positionen, die durch gestrichelte Linien bei 394^f und 394" angedeutet sind, hin und her. Die Schwingungsbewegung wird durch eine herkömmliche Spule 398 in einer elektromechanischen Antriebseinrichtung bewirkt. Die Spule 398 wird durch ein Wechselstrom-Bezugssignal erregt, das der Schaltung über den Anschluß 400 zugeführt wird. Das Zusammenwirken von Schwingbewegung und der

) Größe des Sensors 392 kann zu einer Abtastamplitude führen, die gleich der Dicke eines oder mehrerer Gegenstände 390 ist, je nach der gewünschten. Anzahl der zu ersetzenden Sensoranordnungen,

Bin Bild der Gegenstandsrander wird durch die Objektivlinse 402 in oder im wesentlichen in der Bewegungsebene des Schwingarmes 394 hergestellt. Das Bild befindet sich speziell in der Ebene des Photosensors 392. Zweckmäsäigerweiijo iat der Sensor 39'- lang und schmal aufgebaut, wobei oeln« Haupt-■aohSiparallel zn aw ties Aniie-j "59« wrlnu/t„ TU user f*«i\bau und die Amu i oh tun?-, ημι·μι. fin- ^i η-·:- ·■:■ "' ^!»- ■ ' tm-A : wJ ζ1;ΐυ·.·>. .·■.»>·> - nr V«i1u UmO . \nvr f a «iU-M-t" In-. i ·--λ ί»ο ί fcra r, ϊ·-·ί * -Avb^ f.M * vn κ»: ;,.-*τι tt---i:cc.~v '-< ■-.. ι "' . <i ·!.--: ■ * ' '. - , ■ . ..:■. .-,. .■-:_■*:.■■' a-,,- - ..

SAO ORiGINAt

treten.

In der Praxis ist die Schwingfrequenz des Armes 394 um ein Mehrfaches größer als irgendeine Frequenz, die beim Überqueren der Gegenstände 390 durch das Sensorbild erzeugt wird. Dadurch wild sichergestellt, daß das die Kontrastveränderungen wiedergebende Ausgangssignal von der Schwingungssignalkomponente getrennt werden kann. Das Ausgangssignal des Sensors 394 wird in einem Funktionsverstärker 404 verstärkt. Der Verstärker kOh weist eine geringe Drifttendenz auf und besitzt einen Kiickkopplungswiderstand 406, der die Signa !spannung anhebt. Das Ausguigjsignal des Verstärkers 404 fließt zu einer Demodulator- uaä Filterschaltitng 408, wo es synchron durch die gleiche Sohwingungsfrequenz deaodullert wird, die auch dem Arm 394 über den Anschluß 400 zugeführt wird. Nach der Demodulation und der Filterung ist das Signal am Ausgang der Schaltung 408 einem Signal gleichwertig, das durch irgendeine Sensoranordnung erzeugt worden ist. Es kann in der gleichen Signalverarbeitungsschaltung, die in Figur 1 gezeigt ist, verarbeitet werden.

Die obige Beschreibung dieser Erfindung bezog sich auf elektro-optische Sensoren. Es kann jedoch jede Art von Meßwindler benutzt werden, die sich hinsichtlich ihrer Größe anpassen läßt und Kontrasteigenschaften von einzelnen gestapelten Gegenständen feststellen kann. Die Kontrasteigenechaften können akustischer, magnetischer, fluidtechnischer oder kapazitiver Natur usw. sein. Vo es notwendig ist, kann eine auf die abzuführende Fläche der gestapelten Gegenstände geeignet einwirkende Energiequelle vorgesehen werden. Aus Gründen der Einfachheit in der Darstellung wurden in den Zeichnungen elektrooptische Abfühl verfahr en gezeigt. Die Figuren 9, 11, 13, 14 und 19 zeigen keine Lichtquelle, so wie die Figuren 1, 4 und 6. Obgleich bei bestirnten Anwendungsfällen auf eine Lichtquelle verzichtet werden kann, wird fast issner dann, wenn elektrooptische Sensoren benutzt werden, vorzugsweise auch eine Lichtquelle verwendet. Der Grund dafür liegt darin, daß bei Verwendung einer Lichtquelle Filter benutzt werden können, welche

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Streueffekte in der oben beschriebenen Weise und so wie, in Verbindung mit Figur 17 erläutert verhindern. Ferner kann dabei das Sensorausgangssignal im Spektralbereich der größten Sensoreapfindlichkeit vergrößert werden.

Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausftihrungsformen ausführlich beschrieben worden ist, sind für Füchleuchte noch zahlreiche Änderungen und Abwandlungen denkbar, ohne daß der in den Patentansprüchen definierte Bereich dieser Erfindung dabei verlassen wird.

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Claims (18)

PATENTANWÄLTE; DJpUng. MARTI N LICHT 1933125 PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Df. REINHOLD SCHMIDT 8MDNCHENZ-THERESIENSTRASSESa Dipf.-WirfccMng. AXEL HANSMANN DipL-Phys. SEBASTIAN HERRMANN SPARTANICS, LTD. . ' " , . _ , Mönchen, den 30. Juni Palatine, Illinois 60067 West CoIfax 317 V. St. A. IKr Zi fetten . Unsar Zeichen /De Patentanmeldung; "Vorrichtung zum Zählen von gestapelten Gegenständen" PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Zählen von gestapelten Gegenständen, gekennzeichnet durch wenigstens eine eine Sensoranordnung (32) aufweisende Sensoreinrichtung, deren effektive Höhe zwischen 20 % und 100 % der Dicke (p) eines der aneinander oder aufeinander geschichteten Gegenstände (20) entspricht, und durch einen Rahmen, der die Sensoranordnung trägt und mit ihr verbunden ist und der relativ zu den Kanten der gestapelten Gegenstände zwecks Erzeugung von die Anzahl der Gegenstände angebenden Ausgangs·» Signalen bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die effektive Länge einer einzelnen Sensoreinrichtung (32) dreibis zehnmal so groß wie die Dicke eines einzelnen oder gestapelten Gegenstandes ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Höhenregelungseinrichtung (36O-37O), eine Objekt! vlinsenein»- richtung (358) und eine Feldlinseneinrichtung (378), dije alle in der Rahmeneinrichtung (342, 350) untergebracht sindowpbei die Feldlinseneinrichtung zwischen der Objektivlinsene^Wichtung und den gestapelten Gegenständen (ykk), und die Qbjektivlinseneinrichtung zwischen der Sensoranordnung (352-356) und Patentanwälte Dipl lug.Martin Licht, Dipl.-Wirtjch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

j MONCHEM 2, THERfcSi EHSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Teleflra.nffl \hessa-. Lipalli/MOndien Bayer Vareinsbjük Miin-Jien, Zwa!g;t. Ojftar von Willer-Ring, Klo.-Mr BW 495 > Poilsthedc K)HtO-. München Hr. U3397

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der Feldlinseneinrichtung und am rückwärtigen Brennpunkt der Feldlinseneinrichtung, innerhalb 10 %, angeordnet ist, und wobei die Snsoranordnung so angebracht ist, daß sie durch die Objektivlinse in einer in der Ebene der Feldlinse liegenden Ebene innerhalb 10 % deren Brennpunktabstandes scharf abgebildet wird, und wobei die Höhenregelungseinrichtung eine Einstellung der effektiven Breite der Sensoreinrichtung ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (392, 394) ferner Schwingungseinrichtungen (396, 398) enthält, welche eine periodische Oszillation des ^ Bildes einer einzelnen Sensoreinrichtung (392) über die Ränder ^ der Objekte (390) bewirken; und die Sensoranordnung Demodulator- und Filtereinrichtungen (408) besitzt, die mit dem Ausgang der Sensoreinrichtung verbunden sind und synchron das dort ankommende Ausgangssignal denodulieren, um einer gefiltertes Ausgangssignal zu erzeugen, das dem Ausgangssignal eines oder mehrerer Sensorpaare gleichwertig ist.

5«Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Höhenregelungseinrichtung für die Sensoranordnung, wobei diese Höhenregelungseinrichtung in der Lage ist, die effektive Höhe jeder Sensoreinrichtung im Bereich von 20 % bis 100 % der Dicke eines der gestapelten Gegenstände einzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenregelungseinrichtung optische Abbildungseinrichtungen

• (268) zum Abbilden der Sensoranordnung (270) auf die Bänder der gestapelten Gegenstände (250) und Einrichtungen (246, 252-266) zum Herbeiführen einer Relativbewegung zwischen den Rändern, den Abbildungseinrichtungen und der Sensoranordnung besitzt, um auf diese Weise die Einstellung der effektiven Höhe xu bewirken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenregelungseinrichtung optische Gittereinrichtungen (272), optische Abbildurigseinrichtungen (268) zum Abbilden dor Gitter-

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einrichtungen auf die Ränder der gestapelten Gegenstände (25o) und Einrichtungen (246, 252-266) zum Herbeiführen einer relativen Bewegung zwischen den Rändern, den Abbildungseinrichtungen und den Gittereinrichtungen enthalt, um ein optisches Moire-Interferenzmuster zu erzeugen, das den Anpassungsgrad der effektiven Höhe der Sensoranordnung (270) angibt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenregelungseinrichtung Maskeneinrichtungen (360-370) enthalt, die zwischen der Sensoranordnung (352_T 354) und den Gegenständen (394) angeordnet sind, um die Einstellung der effektiven Höhe zu ermöglichen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung wenigstens ein Paar Sensoreinrichtungen (284, 286) enthält; und die HiShenregeladeeinrichtung ferner Deoodulatoreinrichtungen aufweist, deren Eingang mit den getrennten Ausgängen zweier gesonderter Sensoreinrichtungen (284, 286) verbunden ist, um ein Servo-Pehlersignal am Ausgang abgeben zu können, das proportional zur Phasenfehlanpaseung der Ausgangesignale der gesonderten Sensoreinrichtungen ist, und Servoeinrichtungen (312-32Oj_- besitzt, weiche auf das Servo-Fehlersignal ansprechen und die Einstellung der effektiven Höhe bewirken.

10. Vorrichtung nach Anspruch I₉ gekennzeichnet durch eine in der Rahmeneinrichtung angeordnete Strahlungsquelle (62), welche einen Bereich (76) auf den Rändern der gestapelten Gegenstände (84) beleuchtet; und Einrichtungen zur Kontrolle des Beleuchtungswinkels der auf die Ränder fallenden Strahlung und des Abfühlwinkels der Sensoranordnung (58₉ 6O)₉ so daß die beleuchtete Fläche im Sichtbereich der Sensoranordnung liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlwinkel-Regeleinrichtung den Abfühlwinkel zwischen 0° und 20° bezüglich 4er Normalen zu den Rändern hält; und die

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Beleuchtungswinkel-Regeleinrichtung den Beleuchtungswinkel wesentlich größer hält als den Abftihlwinkel.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der auf eine senkrecht zu den Rändern verlaufende Linie bezogene Abfühlwinkel zwischen 40° und 6o°.und der Beleuchtungswinkel im Bereich von 20° des Abfühlwinkels liegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Strahlungsbandp&efiltereinrichtüng (386), welche in der Rahmeneinrichtung (350) befestigt und zwischen der Sensoranordnung (352, 354) und den gestapelten Gegenständen (344) angebracht

" ist, um Strahlungskomponenten aus der Umgebung zurückzuweisen, die dem Wesen nach nicht mit der Strahlung aus der Strahlungsquelle (382) identisch sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine mit dem Ausgang der Sensoranordnung (32) verbundene und auf die Ausgangesignale der Sensoranordnung ansprechende Signaltrennschaltung (42), welche die höchstfrequente Signalkomponente auswählt und damit ZMhlersteuersignale liefert, die die Anzahl der an der Sensoranordnung vorbeilaufenden Kanten angeben.

15. Vorrichtung nach Ansprach 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltrennschaltung (42) eine kapazitive Eingangskopplungsschal tnng (50) besitzt, die mit einem Punktionsverstärker (44), der eine hohe Verstärkung bewirkt und mit einer Diodenklemmschaltung (46, 48) versehen ist, verbunden ist; und die ZähleiSteuerungssignale aus einer Impulskette (Figur 2A) mit mehreren rechteckförmigen Impulsen, welche die Anzahl der an der Sensoranordnung (32) vorbeilaufenden Kanten angeben, bestehen.

l6. Vorrichtung nach Anspruch I₉ gekennzeichnet durch eine mit dem Ausgang der Sensoranordnung verbundene und darauf ansprechende Signaltrennschaltung (144-148), welche die höchstirequente Signalkomponente auswählt und Zählersteuerungssignale liefert, die die Anzahl der an der Sensoranordnung vorbeilaufen-

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den Kanten nngeben, wobei die Signaltrennschaltung eine kapazitive Eingangskopplungsschaltung (15©), die mit eines Operations· verstärker (lkk) verbunden ist, der eine hohe Verstärkung bewirkt und mit einer Diodenklemmschaltung (146, 148) versehen ist, und eine Signalverarbeitungs- und Zähleinrichtung (152-156) besitzt, deren Eingang mit dem Ausgang der Signaltrennschaltung verbunden ist und welche auf die Signaltrennschaltung anspricht, um die Anzahl der an der Sensoranordnung vorbeilaufenden Kanten zu zählen.

17· Zählvorrichtung nach Anspruch l6, gekennzeichnet durch Zählkorrekturschaltungen (lOO), deren Eingang mit dem Ausgang derjenigen Sensoreinrichtungen verbunden ist, deren Bild zuerst die Kanten quert, uiaä deren Ausgang mit den Zähleinrichtungen (56) gekoppelt ist, wobei die Zählkorrekturschaltung in der Lage ist, den Zählerstand der Zähleinrichtungen zu korrigieren, wenn der von den Sensoreinrichtungen, deren Bild zuerst die Kanten quert, festgestellte Helligkeitspegel unter einen vorgegebenen Helligkeitswert (240*) fällt.

18. Zähleinrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Zählerkorrektur-Rücksetzschaltüng(£34~<258)> deren Eingang mit dem Ausgang der Trennschaltung und deren Ausgang üit der Zähleinrichtung (156) verbunden:-isjtf i#|>ei Ät€ Rticksetsi«ch$ltung eine schnell arbeitende KurzzeitHSilferüeksetzechaltung enthält, welche Vso viele Zählsehrii|te speichert„nik Sensoranordnungen über eins vorhanden sind, und welche, wenn dieser Zählerstand erreicht ist, die Zählschaltung (156) auf Null zurücksetzt. ί /

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