DE2419513C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Anzahl gestapelter Wellpappen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Anzahl gestapelter Wellpappen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durcnführung des Verfahrens.
In der US-PS 35 81 067 ist ein derartiges Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Materialschichten in einem Stapel blattartigen Materials mittels Fotoelementen beschrieben. Bei diesem Verfahren werden während des vertikalen Abtastens des Materialstapels zwischen den einzelnen Schichten auftretende Änderungen im Reflexionsverhalten gezählt, wobei zur Zählung die kurz aufeinanderfolgenden Änderungen der Helligkeit aufgrund der Kanteneigenschaften der Materialschichten herangezogen werden, während langsame Änderungen der Durchschnittshelligkeit des Materials außer Acht gelassen werden. Die dabei periodisch vorgenommene schnellere Horizontalabtastung dient dazu, den Helligkeitsdurchschnitt über einer größeren horizontalen Breite zu erfassen. Zur Zählung von Wellpappen wird der Abtastlichtstrahl schräg auf die Endfläche des Stapels gerichtet, um damit einen durchschnittlichen Helligkeitswert zu erhalten, der davon unabhängig ist, ob der Abtastlichtstrahl zufällig auf die Stirnkante eines Wellblatts trifft oder nicht.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß bei einer geringen Änderung der Helligkeit zwischen benachbarten Schichten eine Fehlzählung auftritt. Die geringe Helligkeitsänderung zwischen benachbarten Schichten kann durch allgemein schlechte Reflexionseigenschaften der Materialkanten, durch einen zu schmalen Spalt zwischen in sich gleichförmig reflektierenden Schichten oder durch Überlappung der Spalte zwischen benachbarten Schichten durch auftretende Schnittgrate verursacht sein. Ferner kann mit dem bekannten Verfahren bei der Zählung von Wellpappe unter Umständen ein Spalt zwischen zwei Grundplatten zweier Wellpappenschichten als Schicht mitgezählt werden. Infolge der Schrägstellung der Lichtquelle zu dem abgetasteten Stapelende kann bei einer Ungleichmäßigkeit der Schichtung eine Fehlzählung dadurch entstehen, daß nicht fluchtende Wellpappenschichten einzeln oder in Gruppen als ein Wellblatt einer Wellpappenschicht gezählt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das eine genaue Zählung der Schichtung aus gestapelter Wellpappe unter Ausschaltung von Zählfehlern infolge von Ungleichmäßigkeiten in der Stapelung und den Wellpappen selbst ermöglicht Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst

Demnach werden die während der langsameren vertikalen Abtastung erhaltenen Horizontalabtastsignale darauf untersucht, ob ihre Hüllkurve derjenigen für ein flaches Grundblatt, ein Wellblatt oder ein welliges Grundblatt bzw. eine Spalt entspricht Auf diese Weise ist auch bei schlecht reflektierendem Wellpappenmaterial und auftretenden Unregelmäßigkeiten in Schichtung und Schnittkantenform an dem abgetasteten Stapelende eine einwandfreie Identifizierung der Teilschichten der Wellpappe und des zwischen den Wellpappenschichten liegenden Spalts möglich. Die auf diese Weise identifizierten Schichten werden auf ihre Aufeinanderfolge untersucht, wobei das Auftreten einer vorbestimmten Aufeinanderfolge als eine Wellpappenschicht gezählt und/oder angezeigt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens dient vorteilhaft eine mit einem fotoelcktrischen Fühler mit einer Reihe von Fotodioden zur vertikalen und horizontalen fotoelektrischen Abtastung und einer Zählvorrichtung ausgestattete Vorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 4.

Bei dieser Vorrichtung werden demnach durch das Abfragen der Fotodioden während der vertikalen Abtastung schnelle Horizontalabtastsignale in Übereinstimmung mit den Taktimpulsen gewonnen. In den Detektorschaltungen werden diese Horizontalabtastsignale zur Ermittlung ihrer Hüllkurvenformen untersucht, wobei das Auftreten von Ausgangssignalen der Detektorschaltungen in der jeweils gewünschten Aufeinanderfolge durch die Zählvorrichtung erfaßt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen einem Ende eines Stapels einer Vielzahl von Wellpappen und einem Abtastlichtstrahl, der zur Abtastung des Endes in der Richtung der Stärke des Stapels verwendet wird.

F i g. 2 zeigt We'lenformen der Ausgangssignale eines fotoelektrischen Fühlers, der in der Schaltung nach F i g. 3 verwendet wird.

F i g. 3 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Messen der Anzahl gestapelter Wellpappen.

F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen ein dem Startimpuls, ein dem Detektorausgangssignal und ein dem Abtastimpuls, die in der Schaltung nach F i g. 3 verwendet werden.

In F i g. 1 ist eine Endansicht eines Stapels von drei Wellpappen 1,2 und 3 gezeigt, die jeweils ein Wellblatt aufweisen, das zwischen einem Paar flacher Grundblätter eingefaßt ist. Ein Abtastlichtstrahl mit einer Weite wie sie bei 4 gezeigt ist, bewegt sich in Richtung der Schichtung, d. h. in der Vertikalrichtung nach F i g. 1, um das Ende des Stapels abzutasten. Überquert der Lichtstrahl die flachen Grundblätter und die Wellblätter, wird ein Teil des Lichtes von diesen reflektiert, und das reflektierte Licht wird durch einen an sich bekannten geradlinigen fotoslektrischen Fühler mit Selbstabtastung empfangen, der eine Reibe (Matrix) von beispielsweise 64 Fotodioden aufweist Da sich der Abtastlichtstrahl in die Vertikalrichtung bewegt, wird demgemäß das Ende des Stapels so abgetastet, als ob ein dünner Abtaststrahl in der Vertikalrichtung unter Abtastung in Horizontalrichtung bewegt wäre. Wenn der Lichtstrahl auf ein flaches Grundblatt einer Wellpappe trifft, werden alle Fotodioden nacheinander erregt und ei zeugen 64 Impulse mit der gleichen Amplitude, wi<i dies mit der graphischen Darstellung 5

ίο in Fig. 2 gezeigt ist, während beim Auf treffen des Lichtstrahls auf ein Wellblatt intermittierende Impulse gemäß der Darstellung 6 in Fig.2 erzeugt werden. Liegt ein Spalt zwischen benachbarten Wellpappen vor und trifft der Lichtstrahl auf einen solchen Spalt, erzeugt die Fotodiodenreihe keinerlei Ausgangssignal, wie dies durch die gerade Linie in der Darstellung 7 gezeigt ist. Liegt kein Spalt zwischen benachbarten Wellpappen, ändern sich die Ausgangssignale der Fotodiodenreihe demzufolge in der Reihenfolge der Darstellungen 5, 6,

5, , während beim Vorliegen von Spalten sich die

Ausgangssignale in der Folge der Darstellungen 5,6,5,

7,5,6 ändern. Dadurch ist es durch Ermittlung einer

Kombination 5,6 oder 5,6,5,7 als eine Informationseinheit, die eine Wellpappe repräsentiert, und durch Zählung der Anzahl derart ermittelter Einheiten möglich, leicht die Anzahl der Wellpappen zu bestimmen, die gemäß Darstellung in F i g. 1 geschichtet sind.

Gemäß Darstellung in F i g. 3 besitzt die Vorrichtung zum Zählen der Anzahl geschichteter Wellpappen einen Impulsgenerator 8, der Taktimpulse, Startimpulse und Abtastimpulse erzeugt, wie dies im folgenden anhand von Fig.4 erläutert wird, einen Fühler 9, eine Detektorschaltung 10 für ein flaches Grundblatt, eine Detektorschaltung 11 für ein Wellblatt, eine NuII-Detektorschaltung 12 und eine Zähl- und Anzeigevorrichtung 13. Es sind Lichtquellen 32 und 33 vorgesehen, die einen schmalen Abtastlichtstrahl 4 gemäß der Darstellung in F i g. 1, auf ein Ende des Stapels aus einer Anzahl von Wellpappen richten. Das von den Endrändern der jev/eiligen flachen Grundblätter und der Wellblätter der Wellpappen reflektierte Licht wird über eine Linse 34 von einem linearen selbstabtastenden fotoelektrischen Fühlerelement 14 empfangen, das eine Reihe von 64 Fotodioden aufweist, die nacheinander durch die Taktimpulse von dem Impulsgenerator 8 in Betrieb gesetzt werden, so daß die jeweiligen Fotodioden Impulse erzeugen, wenn sie Licht empfangen, das von dem Endrand der Schichtung reflektiert wird. Die Ausgangsimpulse von den Fotodioden werden durch einen Verstärker 15 verstärkt und dann von einem Schwellwertbegrenzer abgekappt, der eine Diode 40 und einen Kondensator 16 besitzt. Die abgekappten Impulse werden durch einen Vergleicher 17 mit einer bestimmten Bezugsspannung verglichen, die von einem Potentiometer 41 abgegeben wird. Somit erzeugt jeder Ausgangsimpuls mit einem Wert, der größer als die Bezugsspannung ist, ein 1-Ausgangssignal, das durch in Serie geschaltete Flip-Flop-Schaltungen 18, 19 und 20 hindurchgeführt wird, um jegliche. Störkomponenten zu entfernen, die in den Ausgangssignalen des Fühlerelements 14 enthalten sind. Wie zuvor angegeben wurde, werden die Lichtquellen 32 und 33 und der Fühler 9 in der Vsrtikalrichtung über das Ende des Stapels bewegt, so daß die durch die Darstellungen 5, 6 und 7 in F i g. 2 gezeigten Ausgangssignale erzeugt werden.

Das Ausgangssignal von der letzten Flip-Flop-Schaltung 20 liegt an einem Paar in Kaskade geschalteter

Schieberegister 21 und 22 an, die jeweils eine Kapazität von 64 Bit entsprechend der Anzahl der Fotodioden haben. Die Ausgangssignale von der Flip-Flop-Schaltung 20 und den Schieberegistern 21 und 22 liegen an den Eingängen eines ODER-Glieds 42 an und schalten dieses somit im Ansprechen auf ein gegenwärtig vorliegendes Signal und zwei vorangegangene Signale von der Flip-Flop-Schaltung 20. Diese Anordnung gewährleistet eine positive und leichte Messung, selbst wenn das flache Grundblatt gekrümmt oder wellig ist, der Fühler schräg gegenüber dem flachen Grundblatt angeordnet ist oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtastlichtstrahls gegenüber dem Stapel der Wellpappen geändert wird.

Das Ausgangssignal des ODER-Glieds 42 liegt über ein UND-Glied 43 an einem Zähler 23 an, der so zum Empfangen eines Taktimpulses an seinem einen Eingang geschaltet ist. Der Zähler 23 ist derart aufgebaut, das er 64 Bit enthält und ein Ausgangssignal 1 erzeugt, wenn aufeinanderfolgenden Bits, die eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise 20 überschreiten, 1 enthalten, beginnt jedoch wieder zu zählen, wenn die Anzahl der 1 enthaltenden aufeinanderfolgenden Bits kleiner als 20 ist. Das 1-Ausgangssignal von dem Zähler 23 bedeutet, daß der Abtastlichtstrahl ein flaches Grundblatt überstrichen hat. Dieses Ausgangssignal liegt an dem Setzanschluß einer Flip-Flop-Schaltung 26 in dem Zähl- und Anzeigevorrichtung 13 über ein ODER-Glied 44 an. Dieses 1-Ausgangssignal wird ferner zum Rücksetzen eines Zählers 24 in der Detektorschaltung 11 für das Wellblatt in einer im folgenden beschriebenen Weise verwendet. Es liegen die Ausgangssignale von den Flip-Flop-Schaltungen 19 und 20 an dem Zähler 24 über ein UND-Glied 45 an und lassen den Zähler 24 nur zählen und ein Ausgangssignal 1 erzeugen, wenn mehr als zwei Signale mit höherem Wert als das durch das Potentiometer 41 erzeugte Bezugssignal oder 1-Signale nacheinander durch die Flip-Flop-Schaltungen 18, 19 und 20 laufen. Das Ausgangssignal von dem Zähler 24 repräsentiert einen Punkt, an welchem der Abtastlichtstrahl während eines Abtastzyklus das Wellblatt kreuzt. Der Zähler 24 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Anzahl solcher Kreuzungspunkte beispielsweise vier überschreitet. Dieses Ausgangssignal liegt an einer Flip-Flop-Schaltung 30 an, die derart aufgebaut ist, daß sie ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Bedingung: »enthält mehr als vier Kreuzungspunkte« für mehr als drei Abtastzyklen anhält. Eine solche digitale Integrieroperation wird zur korrekten Identifizierung des Wellblatts durchgeführt, da ein gleiches Ausgangssignal erzeugt wird, wenn der Abtastlichtstrahl das flache Grundblatt überquert Jedoch wird das Ausgangssignal nur einmal erzeugt; wenn der Abtastlichtstrahl das flache Grundblatt kreuzt, während bei Kreuzung des Wellblatts durch den Abtastlichtstrahl eine Anzahl von Ausgangssignalen nacheinander erzeugt werden.

Figur 4 zeigt eine graphische Darstellung der Zeit-Phasenbeziehung zwischen dem Startimpuls (Fig.4AX Fühlerausgangssignal (Fig.AB) und dem Abtastimpuls (F i g. 4CX die durch den Impulsgenerator 8 erzeugt werden. Der Abtastimpuls läuft gegenüber dem nächsten Startimpuls beispielsweise um 4 Bit voraus. Nimmt man an, daß das Fühlerelement 14 64 Fotodioden aufweist und das 1 Bit 1 us entspricht, dann hat der Taktimpuls eine Frequenz von 1 MHz, und das Fühlerelement erzeugt 64 Ausgangssignale bei jedem Abtastzyklus gemäß der Darstellung in Fig.4ß unter der Steuerung durch die Startimpulse gemäß der Darstellung in Fig.4/4. Der Abtastimpuls und das 1-Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 30 liegen an den Eingängen eines UND-Glieds 46 an, so daß das Ausgangssignal von der Flip-Flop-Schaltung 30 an einem Zähler 25 in der Detektorschaltung für das Wellblatt nur anliegt, wenn ein Abtastimpuls vorliegt. Der Zähler 24 wird durch das Ausgangssignal von dem Zähler 23 über zwei ODER-Glieder 47 und 48

ίο rückgesetzt, wobei ein Eingang des ODER-Glieds 48 derart geschaltet ist, daß er den Startimpuls von dem Impulsgenerator 8 empfängt.

Die Null-Detektorschaltung 12 dient zum Verhindern von Fehlbetrieb der Detektorvorrichtung, wenn das Grundblatt der Wellpappe dünn und wellig ist. Wird ein welliges Grundblatt durch den Abtastlichtstrahl abgetastet, wird eine Anzahl von Impulsen erzeugt, wenn der Lichtstrahl das Grundblatt kreuzt — in der gleichen Weise wie ein Wellblatt. Das heißt, ein welliges Grundblatt wird als Wellblatt falsch erfaßt. Liegt jedoch über einem welligen Grundblatt einer Wellpappe ein gleiches welliges Grundblatt oder ein flaches Grundblatt einer benachbarten Wellpappe, kann durch Wirkung der beiden Schieberegister 21 und 22 der Detektorschaltung 10 für das flache Grundblatt ein solches welliges Grundblatt als Grundblatt anstelle eines Wellblattes identifiziert werden. Das heißt der Vergleicher 17 erzeugt nacheinander ein 1-Ausgangssignal, so daß die Flip-Flop-Schaltungen 19 und 20 gleichzeitig Ausgangssignale erzeugen, und das UND-Glied 45 schaltet eine Flip-Flop-Schaltung 31 in der Null-Detektorschaltung 12. Da das (?-Ausgangssignal dieser Flip-Flop-Schaltung 31 an einem Eingang eines UND-Glieds 49 anliegt und da der Abtastimpuls nach Fig.4Can dem anderen Eingang des UND-Glieds 49 anliegt, erzeugt dieses UND-Glied ein Ausgangssignal 1, wenn kein reflektiertes Licht vorliegt. Dieses Ausgangssignal liegt über das ODER-Glied 44 an der Flip-Flop-Schaltung 26 in der Zähl- und Anzeigevorrichtung 13 an. Das heißt, wenn das Grundblatt flach ist, wird die Flip-Flop-Schaltung 26 durch das 1-Ausgangssignal von der Detektorschaltung 10 für das flache Grundblatt gesetzt, und wenn das Grundblatt der Wellpappen wellig ist, wird die Flip-Flop-Schaltung 26 durch das 1-Ausgangssignal von der Null-Detektorschaltung 12 gesetzt.

Bei Bedarf kann ein geeigneter Detektor zur Ermittlung der Anzahl von Abtastzyklen vorgesehen sein, die durchgeführt werden, während der Abtastlichtstrahl über die Stärke einer Wellpappe bewegt wird, um die Abtastfrequenz anzuzeigen oder diese automatisch zu steuern.

Zum Auswerten des Zählergebnisses kann dieses in ein Register zum Vergleich mit dem Ergebnis der nächsten Zählung eingegeben werden. Sind die Ergebnisse von zwei aufeinanderfolgenden Zählvorgängen gleich, wird die Zählung als korrekt identifiziert Dieser korrekte Wert wird in ein Register eingegeben. Auf diese Weise wird durch Anlegen des Ergebnisses jedes Zählvorganges der Gesamtanzahl bei welligem Grundblatt die Flip-Flop-Schaltung 26 durch das 1-Ausgangssignal von der Null-Detektorschaltung 12 gesetzt Die Flip-Flop-Schaltung 26 wird durch das Ausgangssignal von dem Zähler 25 in der Detektorschaltung 11 für das Wellblatt rückgesetzt Demgemäß erzeugt die Flip-Flop-Schaltung 26 ein Ausgangssignal jedesmal, wenn der Endrand einer Wellpappe in Vertikalrichtung von dem Abtastlichtstrahl überquert wird, wie dies in F i g. 1

gezeigt wird. Dieses Ausgangssignal liegt an einem Zähler 27 an, dessen Ausgangssignal durch einen Decodierer 28 decodiert und von einer Anzeigevorrichtung 29 angezeigt wird. Damit ist es möglich, die Anzahl einer Vielzahl von geschichteten Wellpappen genau zu zählen, selbst wenn ein Spalt zwischen benachbarten Wellpappen oder den Grundblättern der Wellpappen vorliegt, die in einer Anzahl unterschiedlicher Schichtungen gestapelt sind.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Anzahl gestapelter Wellpappen, bei dem ein Ende des Stapels mittels eines Abtastlichtstrahls fotoelektrisch vertikal sowie periodisch und schneller horizontal abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Horizontalabtastsignale (S, 6, 7\ entsprechend ihrer jeweiligen Hüllkurvenform einem flachen Grundblatt, einem Wellblatt oder einem welligen Grundblatt bzw. einem Spalt zugeordnet werden, und daß eine jeweils gewünschte Aufeinanderfolge der Zuordnung der Horizontalabtastsignale gezählt und/oder angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalabtastsignale einem Wellblatt zugeordnet werden, wenn eine verbestimmte Anzahl nacheinander auftretender Reflexionssignale ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalabtastsignale einem Spalt zugeordnet werden, wenn für die Dauer eines Horizontalabtastsignals keine Reflexionssignale auftreten.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem foioelektrischen Fühler mit einer Reihe von Fotodioden zur vertikalen und horizontalen fotoelektrischen Abtastung und einer Zählvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe von Fotodioden (14) des fotoelektrischen Fühlers (9) horizontal angeordnet ist und die Fotodioden durch Taktimpulse (8) nacheinander abfragbar sind, daß je eine Detektorschaltung (10, U, 12) für die Hüllkurvenformen der Horizontalabtastsignale für ein flaches Grundblatt, ein Wellblatt und ein welliges Grundblatt bzw. einen Spalt vorgesehen sind und daß die Zählvorrichtung (13) auf die jeweils gewünschte Aufeinanderfolge der Ausgangssignale der Detektorschaltungen anspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Projektionseinrichtung (32, 33) zum Projezieren eines schmalen Lichtstrahls auf ein Ende des Stapels sowie durch eine Einrichtung zum Bewegen des Lichtstrahls vertikal in Richtung der Stapelung der Wellpappe.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (8) zur Abgabe der Taktimpulse (B), von Startimpulsen (A) und Abtastimpulsen (C).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, daduich gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (10) für das flache Grundblatt eine Einrichtung (21, 22, 42, 43), die bei Vorliegen eines abgefragten Reflexionsimpulses und einer Anzahl von vorangegangenen abgefragten Reflexionsimpulsen Ausgangssignale erzeugt, sowie einen auf diese Ausgangssignale ansprechenden Zähler (23) aufweist, der ein Detektorausgangsjignal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Zahl von Ausgangssignalen wiederholt überschritten wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (11), für das Wellblatt ein UND-Glied (45) zum Erfassen aufeinanderfolgend abgefragter Reflexionsimpulse und einen diesem nachgeschalteten Zähler (24) aufweist, der ein Detektorausgangssignal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgend abgefragter Reflexionsimpulse gezählt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8., dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (12) für ein welliges Grundblatt oder einen Spalt ein Flipflop (31) aufweist, das durch das UND-Glied (45) zum Erfassen aufeinanderfolgender abgefragter Reflexionsimpulse für die Abgabe eines Ausgangssignals gesetzt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählervorrichtung (13) ein Flipflop (26) aufweist, das die Ausgangssignale der Detektorschaltungen (10,11,12) aufnimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, das einem Zähler (27) zugeführt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Decodisrer (28) zum Decodieren des Zählstands des Zählers (27) und eine Anzeigeeinrichtung (29) zur Anzeige des decodierten Zählstands.