DE2215140A1

DE2215140A1 - Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von nichtpräparierten Briefmarken

Info

Publication number: DE2215140A1
Application number: DE19722215140
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. GO7f3-00 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-28
Publication date: 1972-10-05
Also published as: BE781441A; AT306412B; US3780310A; IT950721B; GB1355781A; DE2215140C3; DE2215140B2

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Leo Thul 2215140

Stuttgart

H.Hudler-1

Dipl.-Ing. Dr.techn. Heinz Hudler, Wien

Vorrichtung zur maschinelieh Erkennung von nichtpräparierten Briefmarken.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von normalen, mit Zähnung versehenen nicht präparierten Briefmarken auf Briefen mit einer die in einer Richtung bewegten Briefe unter einem flachen Winkel beleuchtenden Lichtquelle und einer photoelektrischen Abtasteinrichtung .

Bei der automatischen Briefverteilung in hochmechanisier—' ten Umleitpostämtern sind mehrere grundsätzlich verschiedene Arbeitsvorgänge erforderlich. Von den ankommenden Briefsendungen müssen zuerst diejenigen abgesondert werden, die sich wegen ihres unförmigen Formates, zum Beispiel zu groL·, zu dick oder zu steif, für eine weitere maschinelle Bearbeitung nicht eignen ("Formattrennung"). Die verbleibenden maschinenfähigen Sendungen werden nun so gedreht und gewendet, daß die Postwertzeichen, Briefmarken, bei allen Briefen auf der gleichen Seite und in der gleichen Lage erscheinen. Dieser Vorgang wird in der maschinellen Bearbeitung als "Aufstellen" der Briefe bezeichnet und mit den sogenannten Aufstellmaschinen ausgeführt. Erst dann können die Sendungen maschinell gestempelt und der eigentlichen automatischen Sortierung zugeführt werden.

Das maschinelle Aufstellen der Briefsendungen wird durch das Aufsuchen und die Anzeige der Briefmarke vorgenommen.

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Die derzeit zur Erkennung von normalen Briefmarken verwendeten optischen Verfahren führen zu unbefriedigenden Ergebnissen. Man ist daher zur Präparierung der Briefmarken mit Erkennungsmerkmalen oder Zeichen übergegangen. Es wurden etliche Verfahren entwickelt, von denen eines der sichersten die Verwendung von lumineszierenden Briefmarken ist. Das Papier der Briefmarken wird mit fluoreszierendem oder phosphoreszierendem Farbstoff durchsetzt oder bestrichen, so da. das i.iaschinelle Auffinden bei Beleuchtung mit ultraviolettem Licht." (Quarzlampe) unter Anwendung einfacher Anzeigeverf aliren verhäi tnisrnä;- ig leicht möglich ist. Der Prozentsatz te;- auf tretenden Fehler ist bei diesem Verfahren gering (ca ι;'.'). Fei anderen Verfahren wird die fertige Briefmarke i:/A einem lumineszierenden Anstrich versehen oder es werden K.-st lim::te Spektraifarben im Markenbild verwendet, die :.:ii; speziellen Filtern herausgesiebt und angezeigt werden können.

Alle derartigen Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die Produktionskosten der Briefmarken durch die zusätzlichen Präparationsverfahren erheblich steigen und der durch die Verwendung von Aufstellmaschinen angestrebte Rationalisierungserfolg in Frage gestellt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin,, da., die Reinheit der Farben der Briefmarke darunter leidet., sei es, da:, die Farben des Markenbildes auf dem lumineszierenden Untergrund nicht richtig zur Geltung kommen, sei es, da;.J das Markenpapier durch die Präparierung qualitativ leidet oder einen Farbstich erhält. Ein schwerwiegender technischer Nachteil des am meisten verbreiteten Verfahrens mit fluoreszierendem Markenpapier ist dadurch gegeben, da.- viele der in Verwendung stehenden Briefumschläge aus einem Papier hergestellt sind, das durch Zusätze von sogenannten "Aufhellern" stark fluoreszierend gemache wird. Die Briefmarken, die auf einen solchen Umschlag geklebt sind, können dann nicht mit einfachen Mitteln angezeigt werden. Die Postverwaltungen in einer

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Reihe von Staaten haben aus den geschilderten Gründen bisher derartige Verfahren nicht eingeführt, zumal versucht wird, auch die Wünsche der Philatelisten zu berücksichtigen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem optischen Verfahren zum Erkennen von normalen, nicht präparierten Briefmarken eine Vorrichtung anzugeben, die mit der gleichen Sicherheit wie die Verfahren mit den präparierten Briefmarken arbeitet.

Die Erfindung benützt ein Merkmal, das allen Briefmarken gemeinsam ist, nämlich die Zähnung am Markenrand, die sich als Erkennungsmerkmal besonders eignet, weil sie sich wie ein verläßliches Codezeichen verhält und mit modernen Maschinen mit weitgehend exakter Teilung hergestellt werden kann.

Die Erfindung löst die angegebene Aufgabe dadurch, daß eine Lichtquelle so angeordnet ist, da.3 die Lichtstrahlen mit der Förderrichtung einen spitzen Winkel bilden, wodurch die Briefmarken mit Streiflicht von der Seite so beleuchtet werden, dau die Planken der parallel zur Bewegungsrichtung liegenden Zähnung stark aufleuchten und da£ die die beim Vorbeilaufen der Briefmarken durch die Zahnflanken hervorgerufene Lichtimpulsfolge aufnehmende photoelektrische Abtasteinrichtung an einem einen Schwellenwert aufweisenden Verstärker angeschlossen ist, dessen optimaler Verstärkungsbereich auf die Frequenz der unter der Abtasteinrichtung durchlaufenden Zahnfolge einstellbar ist und dessen Ausgang entweder über ein Zeitglied oder über eine Impulszählschaltung mit einer an sich bekannten, zum Beispiel die Betätigung einer Weiche für die Auswahl des"weiteren Brieftransportes bewirkenden Schaltvorrichtung in Verbindung steht.

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Da der genaue Ort der aufgeklebten Briefmarke nicht festliegt, muß ein breiterer Streifen abgetastet werden. Die photoelektrische Abtasteinrichtung besteht daher erfindungsgemäß entweder aus einer beziehungsweise mehreren Photozellen mit einer, aus wenigstens zwei in ihrer Längsachse um 90° gegeneinander verdrehten Zylinderlinsen aufgebauten Optik.

Falls erforderlich, werden mehrere Photozellen angeordnet und durch eine Auswahlschaltung jeweils nur der das Nutzsignal führende Verstärkerkanal zur Auslösung der Schaltvorrichtung herangezogen.

Gemäio einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Einschwingzeit des selektiven Verstärkers so gewählt, daß erst nach Abtasten etwa der halben Zeit des Vorbeilaufens einer Briefmarke eine zur Auslösung des Schaltvorganges ausreichend hohe niederfrequente Signalspannung auftritt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß bei der Abtastung starkes Streiflicht angewendet wird, wodurch die Spitzen und Planken der Zähnung besonders hell aufleuchtend hervortreten. Diese optimale Wirkung läßt sich durch die Verstellbarkeit der Lichtquelle wowie die Verdreh- und Verschwenkbarkeit der photoelektrischen Abtasteinrichtung leicht erreichen.

Das der Erfindung zu Grunde liegende Prinzip hat den Vorteil, daß allein die Briefmarken und zwar nur durch ihre Zähnung, nicht jedoch störende Aufdrucke, Bestempelungen und dergleichen photoelektrisch aufgenommen werden.

Versieht man die Briefmarken je nach ihrem Wert mit Zähnungen verschiedener Teilung, so ist es durch Anordnung mehrerer, entsprechen abgestimmter selektiver Verstärker

Schlitzblende oder aus einer bzw. mehreren Photozellen mit

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möglich, eine Kontrolle über die richtige Frankierung auszuüben oder eine Sortierung nach anderen Gesichtspunkten vorzunehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung; Fig. 2 verschiedene Ausführungen der Abtasteinrichtung;

Fig. 3 die Grenzlagen einer auf einen Brief aufgeklebten Briefmarke;

Fig. 4 die Abtastung eines breiten Streifens auf einem Brief;

Fig. 5 Einschwingvorgänge des selektiven Verstärkers und

Fig. 6 die zweckmäßigste Einstellung der photoelektrischen Einrichtung.

Die Gesamtanordnung besteht, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, aus einem Förderband I₃ das den mit einer Briefmarke beklebten Brief 2 mit konstanter Geschwindigkeit ν unter einer photoelektrischen Abtasteinrichtung 4 vorbeizieht. Die Beleuchtung des Briefes 2 und der Briefmarke durch eine Lichtquelle 3 mu,"j stark streifend sein, so daß nur Unebenheiten der Briefoberflache, insbesondere die Briefmarke mit ihrer Zähnung, abgetastet werden. Die in der photoelektrischen Abtasteinrichtung 4 durch die Abtastung der Zähne entstehende niederfrequente Impulsfolge wird von einem selektiven Verstärker 5 verstärkt und, wenn ein gewisser Schwellenwert überschritten ist, entweder an ein Zeitglied 6 oder an eine Impulszählschaltung 7 weitergeleitet.

In der Zeichnung sind beide Möglichkeiten durch zwei Umschalter U. und Up vorgesehen. In der Praxis wird man je doch auf eine Umschaltemöglichkeit verzichten und nur

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und nur entweder die eine oder die andere Möglichkeit benützen. Wird die Zähnung einer Briefmarke abgetastet und der Schwellenwert erreicht, so wird, wenn der Schwellenwert der Ausgangsspannung des Verstärkers 5 eine vorbestimmte kurze Zeitspanne anhält, eine Schaltvorrichtung wegen der Wirkung des Zeitgliedes 6 oder die Impulszählschaltung 7 in Tätigkeit gesetzt.

Die Abtastung kann im einfachsten Fall, wie Fig. 2a im Schnitt darstellt, mit einer Photozelle 9 und einer et-, wa nur 0,5 mm breiten Schlitzblende 10, deren Längsachse parallel zu den leuchtenden Flanken der Zähnung angeordnet ist, vorgenommen werden. In diesem Fall muß man mit der Photozelle 9 sehr nahe an die Briefmarke herangehen, um ausreichend viel reflektiertes Licht von der Zähnung 11 zu erhalten. Durch Maßnahmen an der fördertechnischen Einrichtung mü:,te daher vorgesorgt werden, dajü die abzutastende Seite des Briefes unabhängig von dessen Stärke jederzeit einen konstanten Abstand von der photoelektrischen Einrichtung aufweist.

Diesen Nachteil kann man durch Anordnung einer Optik zwischen Briefmarke und Photozelle vermeiden. (Fig. 2b und 2c), Diese Optik besteht aus mindestens zwei Zylinderlinsen und l4, von denen die eine (14) für die Abbildung der Abtastbreite (ein Zahn der Briefmarke) auf das System der Photozelle 9 sorgt, und die andere (13)_s deren Längsachse um 90° gegen die erste verdreht ist, durch eine Verkleinerung die Breite des Abtaststreifens auf das System der Photozelle 9 abbildet, wobei die Längsachsen der Zylinderlinsen parallel beziehungsweise senkrecht zu den leuchtenden Flanken der Zähnung angeordnet sind. In den Fig. 2b und 2c sind die Strahlengänge in zwei um 90 gegeneinander um die optische Achse gedrehten Schnittebenen gezeigt.

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Eine vor derPhotozelle 9 angeordnete Lochblende 12 wirkt in Verbindung mit der Zylinderlinsenoptik wie eine Schlitzblende in Verbindung mit einer normalen"Optik mit sphärischen Linsen. Diese Methode ermöglicht es, den Abstand zwischen Briefmarke und photoelektrischer Abtasteinrichtung wesentlich zu vergrößern, so daß die durch die verschiedenen Briefstärken verursachten Schwankungen des Abstandes zwischen Briefmarke und Photozelle zu vernachlässigen sind und ein breiterer Streifen des Briefes abgetastet werden kann.

Nach einer internationalen Vereinbarung soll die Briefmarke, wie in Pig. 3 gezeigt ist, auf die rechte obere Ecke des Briefes in einem Feld von L = 74 mm und B = 40 mm aufgeklebt werden. Innerhalb dieses Feldes ist je nach Größe der Briefmarke ein gewisser Spielraum vorhanden. Um die Zähnung am oberen Rand der Briefmarke sicher abtasten zu können, muß von der photoelektrischen Abtasteinrichtung ein Streifen von etwa H = 15 mm Breite erfaßt werden. Diese Aufgabe ist mit einer einzigen Photozelle nicht leicht zu lösen, vorteilhafter ist es, mehrere Photozellen 15 gemäio Fig. 4 anzuordnen. Diese photoelektrischen Einrichtungen sind wegen ihrer Baugröße versetzt angebracht. Die hierbei auftretenden Zeitunterschiede in der Abtastung sind für den Erkennungsvorgang bedeutungslos. Wegen der eventuell auftretenden Interferenzerscheinungen an den Überlappungsstreifen ist der Abstand d der Photozellen in Richtung der Förderbewegung ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der abzutastenden Zähnung. Die Ausgänge der Photο-zellen 15 sind über Verstärkerkanäle 16 an eine Auswahlschaltung 173 zum Beispiel ein "logisches ODER- Glied", angeschlossen. Diese Auswahlschaltung 17 verbindet nur denjenigen Verstärkerkanal mit der Schaltvorrichtung 8, der ein durch die Abtastung einer Briefmarke entstandenes Signal führt. Die in den anderen Kanälen allenfalls vorhandenen

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Störungen werden daher nicht summiert, sondern zur Gänze ausgeschieden.

Die bei der Abtastung einer Marke am Eingang des selektiven Verstärkers 5 auftretende Impulsfolge weist bei einer Pordergeschwindigkeit von zum Beispiel 2,5 m/sec und einer Teilung der Zähnung von zum Beispiel 1,4 mm eine Pre- quenz von f = 2500 : 1,4 = I785 Hz auf. Die Abtastzeit für eine Briefmarke mit einer Breite von zum Beispiel 25 mm beträgt daher T₀ = 25 : 2500 = o,ols = 10 ms. Der Spannungsverlauf am Ausgang des selektiven Verstärkers, dargestellt in Fig. 5a wird durch das Einschwingverhalten dieses Verstärkers bestimmt. Die Einschwingzeit T wird etwa gleich

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der halben Abtastzeit T₀ gewählt: T = 5 ms. Die Bandbrei-

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te des Verstärkers kann dann angenähert mit B -—ψ- - 200 Hz bestimmt werden. Dieser Wert entspricht einer Gütf des selektiven Verstärkers von Q = I785 : 200 = 9. Im Punkt A ist der Schwellenwert des Verstärkers 5 zwar erreicht, es wird die Schaltvorrichtung 8 jedoch noch nicht betätigt. Erst

Ta wenn der Schwellenwert eine Zeit (etwa —^ = 5 ms) andauert und der Punkt B erreicht ist, spricht die Schaltvorrichtung 8 an. Diese Verzögerungsaufgabe erfüllt entweder ein Zeitglied 6, das aus einem Gleichrichter für die niederfrequenten Ausgangsimpulse und einem veränderbaren integrierenden RC-Glied besteht, oder eine Impulszählschaltung 7, die vom Augenblick des Erreichens der Schwellenspannung an eine einstellbare Anzahl von Ausgangsimpulsen abzählt und dann erst die Schaltvorrichtung 8 betätigt. Aus Fig. 5b ist zu ersehen, daß bei kurzen Störungen, die in den Bereich der Nutzfrequenz fallen, die Signalspannung unter der Schwellenspannung bleibt und nicht einmal der Punkt A erreicht wird. Bei kurzen, sehr starken Störimpulsen wird zwar, wie Fig. 5c zeigt, der Punkt A, aber nicht der Punkt B erreicht, so daß auch in diesem Fall die Schaltvorrichtung 8 nicht anspricht. Die Kanten der Briefe und Unebenheiten des Papiers

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werden daher nicht angezeigt, da diese Vorgänge kürzer
andauern als die Abtastzeit einer Briefmarke oder eine andere Frequenz als die durch die Zähnung gervorgerufene Niederfrequenzspannung aufweisen.

Die Punktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Briefmarkenerkennung ist zu einem großen Teil von der Beleuchtungsrichtung abhängig. Um die richtige streifende Beleuchtung zu erzielen, ist die Lichtquelle so verstellbar angeordnet, daß der Winkel cX?, unter dem die Lichtstrahlen auf die Briefebene auftreffen, beziehungsweise den sie
mit der Förderrichtung einschließen, einstellbar ist. Da
die Spitzen und Flanken der einzelnen Zähne der Briefmarken bei geeigneter Beleuchtung nicht als Punkte, sondern
als geneigte Striche aufleuchten, ist auch die photoelektrische Abtasteinrichtung um ihre optische Achse verdrehbar angeordnet. In Fig. 6 ist gezeigt, wie man durch verdrehen der Lichtquelle, wodurch die Lichtstrahlen L etwa
einen Winkel O^ von 30° gegen die Förderrichtung F einnehmen, eine besonders starke Beleuchtung der Flanken der
Zähne und damit die stärksten Lichtimpulse erzielt. Die
photoelektrische Abtasteinrichtung 18 muß daher entsprechend verdreht werden. Hierdurch ergibt sich weiterhin, daß die stärkste Reflexion der beleuchteten Zähne nicht senkrecht zur Briefebene auftritt, so daß der Winkel zwischen der
optischen Achse der photoelektrischen Abtasteinrichtung
und der Förderebene ebenfalls einstellbar sein soll.

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2 Bl. Zeichnungen

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Claims

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Patentansprüche

, IJ Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von normalen, mit Zähnung versehenen nicht präparierten Briefmarken auf Briefen mit einer die in einer Richtung bewegten Briefe unter einem flachen Winkel beleuchtenden Lichtquelle und einer photoelektrischen Abtasteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) so angeordnet ist, daß die Lichtstrahlen (L) mit der Förderrichtung (P) einen spitzen Winkel bilden, wodurch die Briefmarken mit Streiflicht von der Seite so beleuchtet werden, daß die Planken der parallel zur Bewegungsrichtung liegenden Zähnung stark aufleuchten und daß die die beim Vorbeilaufen der Briefmarken durch die Zahnflanken hervorgerufene Lichtimpulsfolge aufnehmende photoelektrische Abtasteinrichtung (4) an einem einen Schwellenwert aufweisenden Verstärker (5) angeschlossen ist, dessen optimaler Verstärkungsbereich auf die Frequenz der unter der Abtasteinrichtung durchlaufenden Zahnfolge einstellbar ist und dessen Ausgang entweder über ein Zeitglied (6) oder über eine Impulszählschaltung (7) mit einer an sich bekannten, zum Beispiel die Betätigung einer Weiche für die Auswahl des weiteren Brieftransportes bewirkenden Schaltvorrichtung (8) in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrische Abtasteinrichtung (4) aus mindestens einer Photozelle (9) mit einer Schlitzblende (10), deren Längsachse parallel zu den leuchtenden Flanken der Zähnung (11) angeordnet ist, besteht.

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Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet , daß die photoelektrische Abtasteinrichtung (4) aus mindestens einer Photozelle (9) und" aus wenigstens zwei Zylinderlinsen (13,1^) besteht, deren Längsachsen gegeneinander um 90 verdreht und parallel beziehungsweise senkrecht zu den leuchtenden Planken der Zähnung angeordnet sind und bei der unmittelbar vor der Photozelle (9) eine Lochblende (12) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch eine reihenförmige Anordnung von mehreren Photozellen (15), deren Abstand (d) in der Pörderrichtung ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der Zähnung beträgt, mit angeschlossenen Verstärkerkanälen (16) und einer jeweils nur den das Nutzsignal führenden Verstärkerkanal (l6) mit der Schaltvorrichtung (8) verbindenden Auswahlschaltung (17) _s die zum Beispiel ein "logisches ODER- Glied" darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Einschwingzeit (T ) des Verstärkers etwa der halben Zeit (T ) des Vorbeilaufens einer Brief-

3,

marke entspricht.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (6) aus einem Gleichrichter und aus einem die Auslösung des Schaltvorganges erst nach einer eine einstellbare Zeit andauernden Auslösespannung bewirkenden integrierenden RC-Glied besteht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine, die Auslösung des Schaltvorganges nach Erreichen der Schwellenspannung des Verstärkers und erst nach Ablauf einer einstell-

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baren Anzahl weiterer abgetasteter Impulse bewirkende Impulszählschaltung (7) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel (oC) den die Lichtstrahlen (L) mit der Förderrichtung (F) einnehmen, einstellbar ist und vorzugsweise etwa 30° beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die photoelektrische Abtasteinrichtung (18) um ihre optische Achse verdrehbar ausgebildet ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel, den die optische Achse der photoelektrischen Abtasteinrichtung (4) mit der Förderebene einschließt, einstellbar ist.

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