DE2215140C3

DE2215140C3 - Vorrichtung zur maschinellen Erkennung von nichtpräparierten Briefmarken

Info

Publication number: DE2215140C3
Application number: DE2215140A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Dr.Techn. Wien Hudler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1972-03-28
Publication date: 1975-08-28
Also published as: GB1355781A; DE2215140A1; BE781441A; AT306412B; US3780310A; DE2215140B2; IT950721B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen von auf Briefen aufgebrachten, normalen, mit Zähnung versehenen, nicht präparierten Briefmarken während der Transportbewegung durch ein Förderband, mit einer die Briefe aus einem flachen Erhebungswinkel beleuchtenden Lichtquelle und einer über dem Ort der jeweils beleuchteten Briefmarke angeordneten photoelektrischen Abtasteinrichtung, die beim Abtasten einer durch die Lichtquelle aufgehellten Schnittkante der Briefmarke über eine Auswerteeinrichtung eine Schaltvorrichtung steuert.

Bei der automatischen Briefverteilung in hochmechanisierten Umleitpostämtern sind mehrere grundsätzlich verschiedene Arbeitsvorgänge erforderlich. Von den ankommenden Briefsendungen müssen zuerst diejenigen abgesondert werden, die sich wegen ihres unförmigen Formates, z. B. zu groß, 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 eigentliehen automatischen Sortierung zugeführt werden.

Das maschinelle Aufstellen der Briefsendungen wird durch das Aufsuchen und die Anzeige der Briefmarke vorgenommen. 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 daß das maschinelle Auffinden bei Beleuchtung mit ultraviolettem Licht (Quarzlampe) unter Anwendung einfacher Anzeigeverfahren verhältnismäßig leicht möglich ist. Der Prozentsatz der

auftretenden Fehler ist bei diesem Verfahren gering photoelektrischen Aufnahmeeinrichtung entsteht kein (etwa 1 %). Bei anderen Verfahren wird die fertige einzelner Lichtimpuls wie bei der genannten Patent-Briefmarke mit einem lumineszierenden Anstrich ver- schrift, sondern eine Folge von Lichtimpulsen entsehen, oder es werden bestimmte Spektralfarben im sprechend der Zähnung, die von der photoelektri-Markenbild verwendet, die mit speziellen Filtern her- 5 sehen Aufnahmeeinrichtung in eine niederfrequente ausgesiebt und angezeigt werden können. Wechselspannung umgewandelt wird, deren Frequenz

Alle derartigen Verfahren haben jedoch den Nach- als Anzeigekriterium dient (selektiver Verstärker),

teil, daß die Produktionskosten der Briefmarken Die erfindungsgemäße Vorrichtung spricht bei Ein-

durch die zusätzlichen Fräparationsverfahren erheb- zelimpulsen überhaupt nicht an. Unerwünscht auftre-

lich steigen und der durch die Verwendung von Auf- io tende Störimpulse, wie z. B. die Klebekanten der

Stellmaschinen angestrebte Rationalisierungserfolg in Rückseite von Briefumschlägen werden unterdrückt,

Frage gestellt wird. Ein weiterer Nachteil besteht dar- im Gegensatz zu der Anordnung in der genannten

in, daß die Reinheit der Farben der Briefmarke dar- Patentschrift, bei der jede quer laufende Erhebung

unter leidet, sei es, daß die Farben des Markenbildes einen Anzeigeimpuls liefert.

auf dem lumineszierenden Untergrund nicht richtig 15 Der Beleuchtungseffekt, der hier bezweckt ist, bezur Geltung kommen, sei es, daß das Markenpapier steht nicht in der Anstrahlung der vorderen Schnittdurch die Präpariening qualitativ leUet oder einen kante, sondern darin, daß durch eine streifende BeFarbstich erhält. Ein schwerwiegender technischer leuchtung der Marke von der Seite, in die Flanken Nachteil des am meisten verbreiteten Verfahrens mit der Zähne, diese hell zum Aufleuchten kommen. Die fluoreszierendem Markenpapier ist dadurch gegeben, 20 in der genannten Patentschrift angegebene Beleuchdaß viele der in Verwendung stehenden Briefum- tungseinrichtung ist für die vorliegende Erfindung schlage aus einem Papier hergestellt sind, das durch nicht brauchbar.

Zusätze von sogenannten »Aufhellern« stark fluores- Da der genaue Ort der aufgeklebten Briefmarke zierend gemacht wird. Die Briefmarken, die auf einen nicht festliegt, muß ein breiterer Streifen abgetastet -solchen Umschlag geklebt sind, können dann nicht »5 werden. Die photoelektrische Abtasteinrichtung bemit einfachen Mitteln angezeigt werden. Die Postver- steht daher erfindungsgemäß entweder aus einer waltungen in einer Reihe von Staaten haben aus den bzw. mehreren Photozellen mit Schlitzblende oder geschilderten Gründen bisher derartige Verfahren aus einer bzw. mehreren Photozellen mit einer aus nicht eingeführt, zumal versucht wird, auch die wenigstens zwei in ihrer Längsachse um 90" geWünsche der Philatelisten zu berücksichtigen. 30 geneinander verdrehten Zylinderlinsen aufgebauten

Aus der DT-AS 1 203 994 ist ein optisches Ves- Optik.

fahren zum Erkennen von normalen Briefmarken be- Falls erforderlich, werden mehrere Photozellen ankannt. Bei dieser Anordnung zum Feststellen von auf geordnet und durch eine Auswahlschaltung jeweils Postsendungen aufgebrachten Briefmarken wird eine nur der das Nutzsignal führende Verstärkerkanal zur die Briefmarken von vorn und in einem spitzen Win- 35 Auslösung der Schaltvorrichtung herangezogen
kel zur Briefmarkenebene anstrahlende Lichtquelle Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung und eine senkrecht über der Oberfläche der Brief- wird die Einschwingzeit des selektiven Verstärkers marke stehende Photozelle verwendet. Dabei ist die so gewählt, daß erst nach Abtasten etwa der halben Lichtquelle oberhalb der auf den bewegten Postsen- Zeit des Vorbeilaufens einer Briefmarke eine zur düngen vorhandenen Briefmarken angeordnet, und 40 Auslösung des Schaltvorganges ausreichend hohe ihre Lichtstrahlen schließen mit der Fläche der Brief- niederfrequente Signalspannung auftritt,
marken einen spitzen Winkel ein. Dadurch erzeugt Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß jede vordere und quer zur Förderric! tung liegende bei der Abtastung starkes Streiflicht angewendet wird, Schnittkante der Briefmarken einen Impuls, der als wodurch die Spitzen und Flanken der Zähnung beKriterium für deren Vorhandensein verwendet wird. 45 sonders hell aufleuchtend hervortreten. Diese opti-

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß nur ein male Wirkung läßt sich durch die Verstellbarkeit der

einziger Impuls zur Auswertung zur Verfügung steht. Lichtquelle sowie die Verdreh- und Verschwenkbar-

Bei unsauberen Schnittkanten kann dieser Impuls keit der photoelektrischen Abtasteinrichtung leicht

sehr flach ausfallen und im Störpegel untergehen. erreichen.

Außerdem können Störimpulse der Ausv^erteeinrich- 50 Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip

tung eine nicht vorhandene Briefmarke vortäuschen. hat den Vorteil, daß allein die Briefmarken, und zwar

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem optischen nur durch ihre Zähnung, nicht jedoch störende Auf-Verfahren der vorstehend genannten Art mit einer die drucke, Bestempelungen u. dgl. photoelektrisch aufBriefmarken unter einem spitzen Winkel zur Brief- genommen werden.

markenfläche anstrahlenden Lichtquelle eine Vorrich- 55 Versieht man die Briefmarken je nach ihrem Wert

tung anzugeben, die ein störungsfreies Auswertekrite- mit Zähnungen verschiedener Teilung, so ist es durch

rium liefert und die mit der gleichen Sicherheit wie Anordnung mehrerer, entsprechend abgestimmter se-

die Verfahren mit den präparierten Briefmarken ar- lektiver Verstärker möglich, eine Kontrolle über die

beitet. nchtige Frankierung auszuüben oder eine Sortierung

Die Erfindung benützt ein Merkmal, das allen «o nach anderen Gesichtspunkten vorzunehmen.

Briefmarken gemeinsam ist, nämlich die Zähnung am Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

Markenrand, die sich als Erkennungsmerkmal beson- beispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Es

ders eignet, weil sie sich wie ein verläßliches Code- zeigt

zeichen verhält und mit modernen Maschinen mit weit- Fi g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung,

gehend exakter Teilung hergestellt werden kann. 65 F i g. 2 verschiedene Ausführungen der Abtast-

Die Erfindung löst die angegebene Aufgabe durch einrichtung,

die im Patentanspruch 1 angegebenen Mittel. F i g. 3 die Grenzlagen einer auf einen Brief auf-

Durch das Vorbeiführen der Briefmarke an der geklebten Briefmarke,

F i g. 4 die Abtastung eines breiten Streifens auf einem Brief,

F i g. 5 Einschwingvorgänge des selektiven Verstärkers und

Fig. 6 die zweckmäßigste Einstellung der photoelektrischen Einrichtung.

Die Gesamtanordnung besteht, wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, aus einem Förderband 1, 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 muß stark streifend sein, so daß nur Unebenheiten der Briefoberfläche, 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 Verstärkers 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 U₁ und U₂ vorgesehen. In der Praxis wird man jedoch auf eine Umschaltmöglichkeit verzichten 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 8 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 etwa 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 zuerhalten. Durch Maßnahmen an der fördertechnischen Einrichtung müßte daher vorgesorgt werden, daß 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 13 und 14, von denen die eine 14 für die Abbildung der Abtastbreite (ein Zahn der Briefmarke) auf das System der Photo zelle 9 sorgt und die andere 13, deren Längsachse um 90° gegen die erste verdreht ist, durch eine Ver kleinerung die Breite des Abtaststreifens auf das System der Photozelle 9 abbildet, wobei die Langsachsen der Zylinderlinsen parallel beziehungsweise senkrecht zu den leuchtenden Flanken der Zähnung angeordnet sind. In den Fig. 2b und 2c sind die Strahlengänge in zwei am 90° gegeneinander um die optische Achse gedrehten Schnittebenen gezeigt. Este vor der Photozelle 9 angeordnete Lochblende 12 wirkt in Verbindung mit der Zylinderlinsenoptik wie eine Schlitzblende in Verbindung mit einer normales Qptik Brit sphärischen Linsen. Diese Methode ermöglicht es, den Abstand zwischen Briefmarke and pbatoetektrischer Abtasteinrichtung wesentlich zn 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 Fig. 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

ίο 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 nichl

is leicht zu lösen, vorteilhafter ist es, mehrere Photozellen 15 gemäß Fig. 4 anzuordnen. Diese photoelektrischen Einrichtungen sind wegen ihrer Baugröße versetzt angebracht. Die hierbei auftretenden Zeitunterschiede in der Abtastung sind für den Erken-

so nungsvorgang bedeutungslos. Wegen der eventuell auftretenden Interferenzerscheinungen an den Überlappungsstreifcn ist der Abstand d der Photozellen in Richtung der Förderbewegung ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der abzutastenden Zähnung. Die

*5 Ausgänge der Photozellen 15 sind über Verstärkerkanäle 16 an eine Auswahlschaltung 17, ζ. Β. 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 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 Fördergeschwindigkeit von z. B. 2,5 m/sec und einer Teilung der Zähnung von z. B. 1,4 mm eine Frequenz von / = 2500:1,4 = 1785Hz auf. Die Abtastzeit für eine Briefmarke mit einer Breite von z. B. 25 mm beträgt daher

Ta = 25:2500 = 0,01 s= 10 ms.

Der Spannungsverlauf am Ausgang des selektiven Verstärkers, dargestellt in F i g. 5 a wird durch das ♦5 Einschwingverhalten dieses Verstärkers bestimmt. Die Einschwingzeit Te wird etwa gleich der halben Abtastzeit Ta gewählt: Te = 5 ms. Die Bandbreite des Verstärkers kann dann angenähert mit

200 Hz

bestimmt werden. Dieser Wert entspricht einer Güte des selektiven Verstärkers von Q = 1785:200 = 9. Im Punkt A ist der Schwellenwert des Verstärkers 5 zwar erreicht, es wird die Schaltvorrichtung 8 jedoch noch nicht betätigt. Erst wenn der Schwellenwert eine Zeit (etwa -* · = 5 ms) andauert and der Punkt S erreicht ist, spricht die Schaltvorrichtung 8 an. Diese Verzögerangsaufgabe erfüllt entweder eis Zeitglied 6, das aus einem Gleichrichter für die niederfrequenten Ausgangsirapulse aod einem veränderbaren integrierenden /?C-Glied besteht, oder eine Impulszählscnaltung7, die vom Augenblick des Erretchens der

«5 Scrrwellspg an doe einstellbare Anzahl von Ausgangsimpahen abzählt and dann erst die Schaltvorrichtang8 betätigt. Abs Fig. Sb ist zu ersehen, daß bei kurzen Störungen, die in den Bereich (kr

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

Die Funktion 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 α, unter dem die Lichtstrahlen auf die Briefebene auftreffen bzw. den sie mit der Förderrichtung

einschließen, einstellbar ist. Da die Spitzen um Flanken der einzelnen Zähne der Briefmarken be geeigneter Beleuchtung nicht als Punkte, sondern al; geneigte Striche aufleuchten, ist auch die photoelektrische Abtasteinrichtung um ihre optische Achse verdrehbar angeordnet. In F i g. 6 ist gezeigt, wie man durch Verdrehen der Lichtquelle, wodurch die Lichtstrahlen L etwa einen Winkel α von 30° gegen die Fördereinrichtung 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1- Vorrichtung zum Erkennen von auf Briefen aufgebrachten, normalen, mit Zahnung versehenen, nicht präparierten Briefmarken während der Transportbewegung durch ein Förderband, mit einer die Briefe aus einem flachen Erhebungswinkel beleuchtenden Lichtquelle und einer über dem Ort der jeweils beleuchteten Briefmarke angeordneten photoelektrischen Abtasteinrichtung, die beim Abtasten einer durch die Lichtquelle aufgehellten Schnittkante der Briefmarke über eine Auswerteeinrichtung eine Schaltvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) seitlich über dem Förderband (1) so angeordnet ist, daß sie die Flanken der in Förderrichtung verlaufenden Briefmarkenzähnung unter einem spitzen Winkel (\) zur Förderrichtung (F) stark ausleuchtet, daß die Abtasteinrichtung (4) über dem Ort der Zähnung angeordnet ist und daß die bei der Bewegung des Briefes entsprechend den hellen Zahnflanken abgetastete Lichtimpulsfolge der die Schaltvorrichtung (8) steuernden Auswerteeinrichtung als Kriterium für das Vorhandensein einer Briefmarke dient.
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.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelekitrische Abtasteinrichtung (4) aus mindestens einer Photozelle (9) und aus wenigstens zwei Zylindivlinsen (13, 14) besteht, deren Längsachsen gegeneinander um 90° verdreht und parallel beziehungsweise senkrecht zu den leuchtenden Flanken 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 Förderrichtung ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung der Zähnung beträgt, mit angeschlossenen Verstärkerkanälen (16) und einer jeweils nur den das Nutzsignal führenden Verstärkerkanal (16) mit der Schaltvorrichtung (8) verbindenden Auswahlschaltung (17), die z. B. ein »logisches ODER-Glied« dar stellt.
^ς Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte· einrichtung aus einem einen Schwellenwert aufweisenden Verstärker (5) mit einem nachgeschalteten Zeitglied (6) besteht, wobei der optimale Verstärkungsbereich des Verstärkers (5) auf die von der Abtasteinrichtung (4) abgegebene Impulsfolgefrequenz einstellbar ist und die Einschwingzeit (Te) etwa der halben Zeit (Ta) des Vorbeilaufens einer Briefmarke entspricht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 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 bewirkende! integrierenden ÄC-Glied besteht
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche : bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte einrichtung aus einem einen Schwellenwert auf weisenden Verstärker (5) und einer nach Errci chen der Schwellenspannung und nach Ablau: einer einstellbaren Anzahl weiterer abgetastete! Impulse die Auslösung des Schaltvorgangs be wirkenden Impulszählschaltung (7) besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Winkel (α), den die Licht strahlen (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, dadi'Tch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die optische Achse der photoelektrischen Abtasteinrichtung (4) mit der Forderebene einschließt, einstellbar ist.