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Technisches
Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Detektoren für Gegenstände und
insbesondere auf einen Detektor für einen überlappenden Gegenstand zum
Erkennen eines Gegenstands, der einen anderen Gegenstand überlappt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Viele
Prozesse beinhalten den Transport von großen Mengen von Gegenständen in
einem Transportsystem. In einigen dieser Prozesse ist es von großer Bedeutung,
dass jeder einzelne Gegenstand von den Gegenständen unmittelbar vor und/oder
hinter ihm getrennt ist. Für
solche Fälle
machen es Unvollkommenheiten in der Vorrichtung, welche die Gegenstände in dem
Transportsystem platziert, erforderlich und nutzbringend, ein System
zu entwickeln, das in der Lage ist, zwei oder mehr überlappende
Gegenstände
zu erkennen, die allgemein als Mehrfachgegenstände bezeichnet werden.
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Es
sind verschiedene Verfahren zum Erkennen von Mehrfachgegenständen erfunden
worden. Für
Gegenstände
mit übereinstimmender
Dicke wird die mechanische Dickenerfassung (und für dünneres,
lichtdurchlässiges
Material das Erkennen und die Messung der Dämpfung einer Strahlungsquelle, deren
Strahlung durch das Material hindurchtritt) verwendet. Für gemischte
Gegenstände
mit im hohen Maße
variabler Dicke sind andere Strategien erforderlich.
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Typische
angewendete Verfahrensweisen haben den Vergleich der Länge des
Gegenstands mit der maximalen Länge
des Gegenstands beinhaltet und eine Trennung durch Vakuum sowie
das Messen der Höhe
vor und nach dem Anlegen entgegengesetzter Kräfte an die beiden Seiten des
Gegenstands oder der Gegenstände
wurden versucht.
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Wenn
auch die vorhandenen Erkennungsverfahren für Gegenstände mit übereinstimmender Dicke recht
zuverlässig
sein können,
weisen die vorhandenen Verfahren zum Erkennen von Mehrfachgegenständen in
einem Strom von in hohem Maße
variabler Gegenstände
Mängel
auf. Das Vergleichen der Länge
des Gegenstands mit einer maximalen Länge erkennt nur die Mehrfachgegenstände, die
in einer solchen Weise überlappen,
dass die maximale Einzelstücklänge überschritten
wird. Je mehr Veränderung
in der Länge
zwischen den Gegenständen vorhanden
ist, desto weniger erfolgreich ist diese Strategie. Das Verwenden
von Vakuum, um an beiden Seiten eines Gegenstands zu ziehen, um
den Gegenstand in zwei Teile zu trennen (wenn es sich wirklich um
einen Mehrfachgegenstand handelt), ist auf Anwendungen mit höheren Geschwindigkeiten oder
auf Anwendungen beschränkt,
bei denen eine beträchtliche
Veränderung
in der Steifigkeit oder der Masse des Gegenstands vorhanden ist.
Diese Verfahrensweise tendiert auch dazu, sperrig und laut zu sein.
Die Verwendung entgegengesetzter Kräfte an den Seiten des Gegenstands,
um seine scheinbare Länge
oder Höhe
zu verändern
(wenn es sich wirklich um einen Mehrfachgegenstand handelt) hat
den Nachteil, dass für
viele Klassen von Materialien die Anwendung einer Kraft, die erforderlich
ist, um die statische Reibungskraft oder eine andere Kraft zu überwinden,
die dazu tendiert, den Mehrfachgegenstand zu erzeugen, in erster
Linie dazu führt,
einen großen
Anteil der Gegenstände
zu beschädigen.
Es ist auch schwierig ein solches System für einen weiten Dickenbereich
zu realisieren.
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Das
Erkennen unerwünschter überlappender
Gegenstände
ist bei automatischen Posttransportsystemen und auch in Systemen,
in denen ein überlappender
Gegenstand ein Verklemmen oder einen Stillstand des Systems verursachen
kann, äußerst wichtig.
Automatische Posttransportsysteme werden für das effektive Handhaben und
Weiterleiten von praktisch Millionen von Poststücken verwendet. Bei Systemen,
die erfordern, dass die Poststücke
zu trennen und zu vereinzeln sind, wenn sie sich entlang eines Pfades
bewegen, wie zum Beispiel bei dem System der United States Postal
Services, ist das Erkennen von überlappenden
Poststücken,
nachdem sie eine Zuführungseinrichtung
in Stromaufwärtsrichtung
verlassen haben, sehr wichtig. Wenn auch diese Zuführungseinrichtungen
in Stromaufwärtsrichtung einen
sehr geringen Prozentsatz von überlappenden Dokumenten
ausgeben (die allgemein als "Mehrfachdokumente" bezeichnet werden),
fordern viele Anwender solcher Systeme einen sogar noch niedrigeren
Prozentsatz von Mehrfachdokumenten.
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In
einigen dieser Systeme werden 25.000 bis 35.000 Poststücke pro
Stunde einer Beförderung
zugeführt,
gelesen (über
optische Zeichenerkennung (OCR) oder Strichcode) und dann sortiert.
Die Folge eines nicht erkannten Mehrfachdokuments ist allgemein,
dass ein Stück
für den
falschen Bestimmungsort einsortiert wird. Bei dem riesigen Volumen
von Post, das in allein in den Vereinigten Staaten bearbeitet wird
(177 Milliarden im Jahr 1994), führt
sogar ein kleiner Prozentsatz von nicht erkannten Mehrfachdokumenten
zu hohen Kosten für
die erneute Handhabung, und für
eine bedeutende Anzahl von Stücken verzögert sich
das Erreichen ihres Bestimmungsorts. Diese Postströme umfassen
allgemein Gegenstände mit
einem sehr weiten Bereich der Dicke, Höhe, Länge, Steifigkeit, Farbe, störenden Beeinflussung
(Aufdruck) und Masse. Folglich (und unter Berücksichtigung der Beschränkungen
der vorhanden Erkennungstechnologien) tasten die meisten Post-Automatisierungssysteme
Doppeldokumente, die als ein Gegenstand einer maximalen Länge erkennbar
sind, ab, und es werden keine Bemühungen unternommen, um andere
Mehrfachdokumente zu erkennen, und das führt zu einem kleinen, jedoch
bedeutsamen Prozentsatz von falsch einsortierten Poststücken.
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Das
Problem bei den gegenwärtigen
Systemen zum Erkennen von überlappenden
Gegenständen
ist die Unfähigkeit,
die überlappenden
Gegenstände
genau zu erkennen, die einer ausgedehnten Handhabung unterworfen
worden sind oder die Schaden erlitten haben. Das Problem ist, dass
gebildete Falten und andere kleine Verformungen der Dokumentenoberfläche falsche
Kantenanzeigen verursachen können.
Da ein großer
Teil der von dem U.S. Postal Service bearbeiteten Post normalerweise mehrmals
von Hand und/oder maschinell sortiert wird und sie während des
Transports und der Bearbeitung Beschädigungen unterliegt, muss eine
praktische Vorrichtung, die für
die Bearbeitung dieses Materials bestimmt ist, in der Lage sein,
zwischen echten Kanten und allgemeinen Oberflächenverformungen zu unterscheiden.
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Daher
besteht ein Bedarf für
eine verbesserte Erkennungstechnologie für Mehrfachgegenstände für die Verwendung
bei der Handhabung von Post und anderem Material, dass in der Masse,
Dicke und in anderen physikalischen Eigenschaften variiert. Ferner
besteht ein Bedarf für
einen verbesserten Detektor für überlappende
Gegenstände
und für
eine neue geometrische Zweileitungsabtasttechnologie, die in der
Lage ist, Informationen über
die Ausrichtung, Position und Dicke der Kanten an der Oberfläche eines
Gegenstands zur Verfügung
zu stellen, die selbst dann exakt ist, wenn die Oberfläche verformt oder
beschädigt
ist. Solche Informationen können dann
verwendet werden, einen echt überlappenden Gegenstand
von einem Gegenstand zu unterscheiden, der eine ungleichmäßige Oberfläche aufweist. Weiterhin
besteht ein Bedarf für
einen billigen Detektor geringer Größe für überlappende Gegenstände, um
es zu gestatten, eine Anzahl solcher Detektoren in dem Transport-
oder Zuführungssystem
zu installieren und ferner für
einen Detektor zum Abtasten sowohl der oberen als auch der unteren
Oberflächen des
Gegenstands.
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US-A-4,286,149
offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von überlappenden Gegenständen. Eine
Anzahl von Erkennungsmitteln sind im wesentlichen senkrecht zu der
Bewegungsrichtung der Gegenstände
ausgerichtet und jedes Erkennungsmittel weist eine Strahlungsquelle
oder mehrere Strahlungsquellen und einen Detektor oder mehrere Detektoren
auf. Das Überlappen
eines Gegenstands durch einen anderen erzeugt einen Schatten auf
der Oberfläche
des überlappten
Gegenstand entlang der Kante des überlappenden Gegenstands, wenn
die Strahlung schräg
von einer der Strahlungsquellen auf die Objekte gerichtet ist.
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US-A-4,217,491
offenbart ein Zählsystem
für Gegenstände, die
in einem Strom transportiert werden, wobei eine elektro-optische
Vorrichtung über
einen transportierten Strom von Gegenständen angebracht ist, um den
Durchlauf jedes Gegenstands durch Aussenden eines einzelnen Lichtpunkts
auf die Gegenstände
und Messen des Reflexionsgrads dieses Punktes unter zwei verschiedenen
Winkeln zu erfassen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein elektro-optischer Detektor für überlappende
Gegenstände
und ein Verfahren zum Erkennen eines Gegenstands, der einen anderen
Gegenstand überlappt,
während
sich die Gegenstände
entlang eines definierten Pfades bewegen, zur Verfügung gestellt, wie
es in den Ansprüchen
1 und 13 beansprucht wird. Der elektro-optische Detektor für überlappende
Gegenstände
umfasst eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls auf den
Pfad und einen ersten und zweiten Lichtsensor, die so ausgerichtet
sind, dass sie Licht aufnehmen, welches von dem Gegenstand reflektiert
wird, der sich durch den Lichtstrahl bewegt. Der erste und der zweite
Lichtsensor geben ein erstes bzw. ein zweites Ausgabesignal aus,
die jeweils eine Größe besitzen,
die der Menge des reflektierten Lichtes zugeordnet ist, das von
dem ersten bzw. zweiten Lichtsensor aufgenommen wird. Der Detektor
für überlappende
Gegenstände
erzeugt ferner eine Anzahl von Kanteninformationssignalen in Abhängigkeit
von den ersten und zweiten Ausgabesignalen. Die Anzahl von Kanteninformationssignalen zeigt
an, dass ein Gegenstand einen anderen Gegenstand überlappt,
wenn sowohl ein Unterschied in der Menge des reflektierten Lichtes,
das jeweils von dem ersten und dem zweiten Lichtsensor aufgenommen
wird, als auch eine wesentliche Veränderungsgeschwindigkeit der
Menge des reflektierten Lichts existiert, welches entweder von dem
ersten oder dem zweiten Lichtsensor aufgenommen wird, wenn eine Kante
des überlappenden
Gegenstandes das reflektierte Licht, das entweder von dem ersten
oder dem zweiten Lichtsensor aufgenommen wird, wesentlich blockiert.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Ein
vollständigeres
Verständnis
des Detektors für überlappende
Gegenstände
der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erreicht werden,
die zeigen in
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1 eine Lichtquelle und drei
Lichtsensoren eines Detektorsystems für überlappende Gegenstände der
vorliegenden Erfindung und einen ersten Gegenstand, der einen zweiten
Gegenstand überlappt,
wenn sich beide Gegenstände
entlang eines definierten Pfades bewegen;
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2A ein schematisches Diagramm
der Schaltungsanordnung für
ein Detektorsystem für überlappende
Gegenstände,
wobei die Schaltungsanordnung zum Erkennen überlappender Gegenstände verwendet
wird;
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2B ein schematisches Diagramm
einer alternativen Ausführung
der Schaltungsanordnung für
ein Detektorsystem für überlappende
Gegenstände,
wobei die Schaltungsanordnung zum Erkennen überlappender Gegenstände verwendet
wird;
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3 einen überlappten Gegenstand, wenn ein
darunterliegender Gegenstand durch den von der Lichtquelle ausgesendeten
Lichtstrahl tritt;
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4 das Erkennen der Vorderkante überlappender
Gegenstände;
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5 das Erkennen der Hinterkante überlappender
Gegenstände;
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6A eine Wahrheitswertetabelle,
welche Ausgabesignale darstellt, die verschiedenen Oberflächenmerkmalen
entspricht, die durch die vorliegende Erfindung erkannt werden,
wie sie in der in 2A dargestellten
Schaltung angeführt
sind;
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6B eine Wahrheitswertetabelle,
welche Ausgabesignale darstellt, die verschiedenen Oberflächenmerkmalen
entspricht, die durch die vorliegende Erfindung erkannt werden,
wie sie in der in 2B dargestellten
Schaltung angeführt
sind;
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7A und 7B zwei verschiedene Wellungskonfigurationen
an der Oberfläche
eines Gegenstands, wenn seine ansteigende Oberfläche durch den von der Lichtquelle
ausgesendeten Lichtstrahl tritt;
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8A und 8B zwei verschiedene Wellungskonfigurationen
an der Oberfläche
eines Gegenstands, wenn seine abfallende Oberfläche durch den von der Lichtquelle
ausgesendeten Lichtstrahl tritt;
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9A und 9B zwei verschiedene Wellungskonfigurationen
mit einem übereinstimmenden Schwarz-Weiß-Oberflächenreflexionsgrad-Merkmal, wenn die
ansteigende Oberfläche
durch den von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahl tritt;
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10A und 10B zwei verschiedene Wellungskonfigurationen
mit einem übereinstimmenden Schwarz-Weiß-Oberflächenreflexionsgrad-Merkmal, wenn die
abfallende Oberfläche
durch den von der Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahl tritt;
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11 verschiedene Oberflächenverformungen,
die eine echte Vorder- oder Hinterkante nachbilden;
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12 eine bevorzugte Ausführung des Zweileitungsabtastsystems
zum Erkennen und zur Analyse überlappender
Gegenstände
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung
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Nun
auf 1 und 2A Bezug nehmend ist dort
ein Detektor für überlappte
Gegenstände
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in 1 gezeigt, weist der Detektor für überlappte
Gegenstände eine
Lichtquelle 100 auf, die einen Lichtstrahl 102 aussendet,
der auf einen definierten Pfad 110 gerichtet ist. Vorzugsweise
ist die Lichtquelle 100 eine Laserdiode, die einen parallelen
Strahl 102 ausstrahlt, wobei jedoch die Lichtquelle jede
Vorrichtung sein kann, die Licht oder andere Arten von Strahlung
ausstrahlt. Der Lichtstrahl 102 ist so gerichtet, dass
er den definierten Pfad schneidet. Ein Gegenstand 112 und
ein überlappender
Gegenstand 114 bewegen sich entlang dem definierten Pfad 110 in
die Richtung, die in 1 durch
den Pfeil 115 gekennzeichnet ist.
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Der
Detektor für überlappte
Gegenstände der
vorliegenden Erfindung weist ferner einen ersten Lichtsensor 104 und
einen zweiten Lichtsensor 106 auf, die ausgerichtet sind,
das Licht aufzunehmen, das von der Oberfläche der Gegenstände 112 und 114 reflektiert
wird, wenn die Gegenstände
durch den Lichtstrahl 102 treten. Der zweite Lichtsensor 106 ist stromaufwärts von
dem Lichtstrahl 102 und der erste Lichtsensor 104 stromabwärts von
dem Lichtstrahl 102 positioniert. Ein dritter Lichtsensor 108 ist
unter dem definierten Pfad 110 positioniert, um den Lichtstrahl 102 direkt
von der Lichtquelle 100 aufzunehmen. Wenn sich ein Gegenstand
entlang dem definierten Pfad 110 bewegt, verhindert er,
dass der Lichtstrahl 102 von dem dritten Lichtsensor 108 aufgenommen
wird. Vorzugsweise ist der erste, zweite und dritte Lichtsensor
jeweils eine Photodiode. Es kann jedoch jede andere Vorrichtung
zur Anwendung kommen, die Licht oder irgendwelche anderen Arten von
Strahlung, die von der Lichtquelle 100 ausge strahlt wird,
erfasst. Jeder erste, zweite und dritte Lichtsensor erzeugt in Reaktion
auf die von dem jeweiligen Lichtsensor aufgenommene Lichtmenge ein elektrisches
Ausgabesignal A, B bzw. C.
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Weiter
Bezug auf 2A nehmend,
ist dort eine Schaltungsanordnung dargestellt, welche die Ausgabesignale
A, B und C aufnimmt. Jedes Signal A, B und C wird durch einen der
Verstärker 120, 122 bzw. 124 verstärkt. Das
Ausgabesignal des Verstärkers 120 ist
das Eingangssignal zu einem ersten Hochpassfilter 126,
einem ersten Differenzverstärker 128,
einem zweiten Differenzverstärker 130 und
einem Wandlerregister 138. Das Ausgabesignal des Verstärkers 122 ist
das Eingangssignal zu einem zweiten Hochpassfilter 132,
dem ersten Differenzverstärker 128,
dem zweiten Differenzverstärker 130 und
dem Wandlerregister 138. Das Ausgabesignal des Verstärkers 124 ist
das Eingangssignal zu dem Wandlerregister 138. Das Wandlerregister 138 weist eine
Anzahl von Wandlern für
das Umwandeln aller Eingangssignale zu dem Wandlerregister 138 in
digitale Signale auf.
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Das
erste Filter 126 und ein Verstärker 134, der mit
dem Ausgang davon gekoppelt ist, funktionieren zusammen, um eine
Veränderungsgeschwindigkeit
in dem Ausgabesignal des ersten Lichtsensors 104 (Signal
A) zu erkennen, die einen empirischen Schwellenwert überschreitet.
Das Ausgabesignal des Verstärkers 134 ist
dann das Eingangssignal zu dem Wandlerregister 138. Das
zweite Filter 132 und ein Verstärker 136, der mit
dem Ausgang davon gekoppelt ist, funktionieren zusammen, um eine
Veränderungsgeschwindigkeit
in dem Ausgabesignal des zweiten Lichtsensors 106 (Signal
B) zu erkennen, die einen empirischen Schwellenwert überschreitet.
Das Ausgabesignal des Verstärkers 136 ist
dann das Eingangssignal zu dem Wandlerregister 138.
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Wenn
auch die vorliegende Erfindung, wie sie in 2A dargestellt ist, bei den meisten Anwendungen
zufriedenstellend die gewünschten
Ergebnisse erzeugt, ist ermittelt worden, dass bei bestimmten Anwendungen
eine zusätzliche
Schaltungsanordnung benötigt
wird. Bei Anwendungen, in denen die Oberfläche eines Gegenstands spezielle
Kombinationen von Merkmalen enthalten kann, wie es hierin nachfolgend
beschrieben wird, kann eine Schaltung erforderlich sein, wie sie
in 2B dargestellt ist.
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Nun
auf 2B Bezug nehmend,
ist die Schaltungsanordnung von 2A durch
das Hinzufügen
von zwei Zwischensignalpfaden folgendermaßen modifiziert: Das Ausgabesignal
des Verstärkers 128 ist
ein zusätzliches
Eingangssignal zu einem Hochpassfilter 206, wobei das Ausgabesignal
davon mit einem Verstärker 208 gekoppelt
ist. Das Ausgabesignal des Verstärkers
ist das Eingangssignal zu dem Wandlerregister 138. Das
Ausgabesignal des Verstärkers 208 (durch
das Wandlerregister 138 in digitale Logikpegel umgewandelt)
und das Ausgabesignal des Verstärkers 136 (umgewandelt
in digitale Logikpegel) sind die Eingangsignale zu einem UND-Gatter 210,
um das Signal "B
DIFF" zu erzeugen.
Gleichermaßen
ist das Ausgabesignal des Verstärkers 130 ein
zusätzliches
Eingangssignal zu einem Hochpassfilter 200, dessen Ausgabe
mit einem Verstärker 202 gekoppelt
ist. Das Ausgabesignal des Verstärkers 202 ist
das Eingangssignal zu dem Wandlerregister 138. Das Ausgabesignal
des Verstärkers 202 (umgewandelt
in digitale Logikpegel) ist das Eingangssignal zu einem UND-Gatter 204,
um das Signal "A
DIFF" zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung erzeugt sieben Kanteninformationssignale zum
Erkennen der Existenz eines überlappenden
Gegenstands, wie es in 1 dargestellt
ist. Nun auf 2A und 2B Bezug nehmend, ist das
Signal "A-B" als Differenzverstärkung des
Signals A minus dem Signal B definiert, wobei das Signal "A-B" ein Signal im logischen
Zustand H ist, wenn die Menge des reflektierten Lichtes, das durch
den ersten Lichtsensor 104 aufgenommen wird, wesentlich
größer ist,
als die Menge des reflektierten Lichtes, das durch den zweiten Lichtsensor 106 aufgenommen
wird. Umgekehrt ist das Signal "B-A" ein Signal im logischen
Zustand H, wenn die Menge des reflektierten Lichtes, das durch den
zweiten Lichtsensor 106 aufgenommen wird, wesentlich größer ist,
als die Menge des reflektierten Lichtes, das durch den ersten Lichtsensor 104 aufgenommen wird.
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Auf 2A Bezug nehmend sind das
Signal "A DIFF" und das Signal "B-Diff" als die Schwellen-Veränderungsgeschwindigkeiten
in den Signalen definiert, die direkt durch den ersten Lichtsensor 104 bzw.
durch den zweiten Lichtsensor 106 erzeugt werden. Das Signal "A DIFF" ist nur während des
schnellen Übergangs
des Ausgabesignals von dem ersten Lichtsensor 104 von dem
logischen Zustand H in den logischen Zustand L (von hell zu dunkel)
aktiv (logische "1"). Gleichermaßen ist
das Signal "B DIFF" nur während des
schnellen Übergangs
des Ausgabesignals von dem zweiten Lichtsensor 106 von
dem logischen Zustand H in den logischen Zustand L (von hell zu
dunkel) aktiv.
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Nun
auf 2B Bezug nehmend,
ist das Signal "A
DIFF" als die zusammengesetzte
Veränderungsgeschwindigkeit
in den Signalen definiert, die direkt durch den ersten Lichtsensor 104 und
durch den Differenzverstärker 128 erzeugt
werden. Das Signal "B
DIFF" wird als die
zusammengesetzte Veränderungsgeschwindigkeit
in den Signalen definiert, die direkt durch den zweiten Lichtsensor 106 und
durch den Differenzverstärker 130 erzeugt
werden. Das Signal "A
DIFF" ist aktiv
(logische "1"), wenn sowohl das
Signal "A1 DIFF" als auch das Signal "A2 DIFF" aktiv sind. Das
Signal "A1 DIFF" ist nur während des schnellen Übergangs
des Ausgabesignals von dem ersten Lichtsensor 104 von dem
logischen Zustand H in den logischen Zustand L (von hell zu dunkel)
aktiv. Das Signal "A2
DIFF" ist nur während des
schnellen Übergangs
des Signals von dem Differenzverstärker 130 von dem logischen
Zustand L in den logischen Zustand H aktiv. Der Differenzverstärker 130 gibt
das verstärkte
Ergebnis der Subtraktion des Ausgabesignals des ersten Lichtsensors 104 von
dem Ausgabesignal. des zweiten Lichtsensors 106 aus.
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Gleichermaßen ist
das Signal "B DIFF" aktiv (logische "1"), wenn sowohl das Signal "B1 DIFF" als auch das Signal "B2 DIFF" aktiv sind. Das
Signal "B1 DIFF" ist nur während des
schnellen Über gangs
des Ausgabesignals von dem zweiten Lichtsensor 106 von
dem logischen Zustand H in den logischen Zustand L (von hell zu
dunkel) aktiv. Das Signal "B2 DIFF" ist nur während des
schnellen Übergangs
des Signals von dem Differenzverstärker 128 von dem logischen
Zustand L in den logischen Zustand H aktiv. Der Differenzverstärker 128 gibt
das verstärkte
Ergebnis der Subtraktion des Ausgabesignals des zweiten Lichtsensors 106 von
dem Ausgabesignal des ersten Lichtsensors 104 aus.
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Nun
auf die 2A und 2B Bezug nehmend, sind das
Signal "A BLK" und das Signal "B BLK" als die "Rohsignale" A bzw. B definiert.
Die Signale "A BLK" und "B BLK" befinden sich individuell
im logischen Zustand H, wenn die Menge des reflektierten Lichts,
das von dem ersten Lichtsensor 104 oder von dem zweiten
Lichtsensor 106 aufgenommen wird, nahezu Null ist. Das
bedeutet, wenn eine Menge reflektierten Lichtes nahezu Null an dem
ersten Lichtsensor 104 erkannt wird, befindet sich das
Signal "A BLK" im logischen Zustand
H. Ferner befindet sich, wenn eine Menge reflektierten Lichtes nahezu
Null an dem zweiten Lichtsensor 106 erkannt wird, das Signal "B BLK" im logischen Zustand
H.
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Nun
auf 12 Bezug nehmend,
ist dort ein Zweileitungsabtastsystem 400 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Das Zweileitungsabtastsystem 400 weist
eine Abtastanordnung 402, einen Prozessor 404 und
einen Steuermodul 406 auf. Die Abtastanordnung 402 weist
eine Lichtquelle 100, die ersten, zweiten und dritten Lichtsensoren 104, 106 und 108 und
die in 2A oder 2B dargestellte Schaltungsanordnung
auf. Die Abtastanordnung 402 gibt die sieben Signale an
den Prozessor 404 aus. Die sieben Ausgabeleitungen der
Abtastanordnung 402 übertragen
parallel binäre
Informationen über das
Material, das abgetastet wird, zu dem Prozessor 404.
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Der
Prozessor 404, der Software, Firmware (fest gespeicherte
Software) oder festverdrahtete Logik (oder eine Kombination von
diesen) enthält,
interpretiert die Zustände
der sieben Kanteninformationssignale, um 1) das Vorliegen von interessierenden Merkmalen
festzustellen, insbesondere von Kanten; 2) um diese Merkmale zuzuordnen,
um das Vorliegen solcher körperlicher
Einzelobjekte wie Etiketten, Fenster, Falten, Überlappungen usw. zu identifizieren;
und 3), um die sich ergebenden Informationen, die die physikalische
Oberfläche
eines Einzelobjekts beschreiben, zu verwenden, um Steuersignale
für die Entscheidungsdaten
zu erzeugen, die in das Steuermodul 406 eingegeben werden,
um zusätzliche
Verarbeitungsmaschinen oder Verarbeitungsausrüstung zu steuern. Somit ist
das Zweileitungsabtastsystem 400 im Umfeld eines Systems
dargestellt, das vollständig
in der Lage ist, das Vorliegen überlappender Dokumente
zu erkennen und darauf einzuwirken.
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Nun
auf 1 Bezug nehmend,
sind dort der Gegenstand 112 und der überlappende Gegenstand 114 dargestellt,
die sich entlang eines definierten Pfades 110 bewegen und
die stromaufwärts
von dem Lichtstrahl 102 angeordnet sind. Da der Lichtstrahl 102 nicht
auf eine Oberfläche
eines Gegenstands ausgesendet wird, nimmt der dritte Lichtsensor 108 den
Lichtstrahl 102 direkt auf. Daher wird das Ausgabesignal
C des Sensors 108 durch den Verstärker 124 (2A) verstärkt, was
zu einem Signal "CO" führt, das
aktiv ist, d. h. = logisch "1". Wenn sich ein Gegenstand
entlang dem definierten Pfad in Richtung des Pfeils 115 bewegt,
blockiert er den Lichtstrahl 102 und verhindert, dass er
zu dem dritten Lichtsensor 108 reflektiert wird und das
Signal "CO" geht in einen inaktiven
Zustand über,
d. h. zu logisch "0". Wenn das Signal "CO" eine logische "1 " ist, zeigt das an,
dass die anderen sechs Kanteninformationssignale nicht gültig sind,
weil kein Gegenstand an der Erkennungsstation vorhanden ist.
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Nun
auf 6A, 6B und 12 Bezug
nehmend, sind dort zwei Wahrheitswerttabellen dargestellt, welche
die Ausgabesignale angeben, die den verschiedenen Oberflächenmerkmalen
entsprechen, die durch den Doppeldetektor der vorliegenden Erfindung
unter Verwendung der in 2A bzw.
in 2B dargestellten
Schaltungsanordnung erkannt werden. 6A und 6B beziehen sich auf das
Auftreten der vorher angeführten
Zustände
und auf andere Zustän de
die nachfolgend für
die sieben Ausgabesignale der Abtastanordnung 402 beschrieben
werden. Die Signalzustände
in jeder Spalte der Tabellen werden durch den Prozessor 404 interpretiert,
um den angezeigten Merkmalstyp zu bestimmen. Der vorher angeführte Merkmalstyp,
wie er in 1 dargestellt ist,
ist durch das Signal "CO" = logische "1" gegeben und ist (ohne Bezug auf irgendwelche
anderen Signalzustände)
als "Kein Dokument
vorhanden" definiert
und wird als Merkmal "ND" in den Wahrheitswerttabellen
angezeigt.
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Nun
auf 3 und weiter auf
die 2A und 2B Bezug nehmend, ist der
Gegenstand 112 zusammen mit einem überlappenden Gegenstand 114,
positioniert entlang dem definierten Pfad 110, dargestellt,
wobei der Lichtstrahl 102 auf die Oberfläche des
Gegenstands 112 ausgesendet wird. Der überlappende Gegenstand 114 kann
ein getrenntes Einzelobjekt sein (wie dargestellt) oder er kann
ein Merkmal sein (beispielsweise eine Markierung), die dem Gegenstand 112 zugeordnet
ist. Der Lichtstrahl 102 wird blockiert, gelangt nicht
zu dem dritten Lichtsensor 108 und das Signal "CO" = logische "0". Das zeigt an, dass ein Gegenstand
an der Erkennungsstation vorhanden ist und dass die anderen sechs
Kanteninformationssignale gültig
sind. Der erste und der zweiten Lichtsensor 104, 106 empfängt jeweils
einen Teil des Lichts, das von der Oberfläche des Gegenstands 112 reflektiert
wird. Das Kanteninformationssignal ist "A-B" =
logische "0" und das Signal "B-A" = logische "0", da die Menge des reflektierten Lichts,
das von den Lichtsensoren 104 und 106 aufgenommen
wird, etwa gleich ist.
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Erneut
auf 6A und 6B Bezug nehmend, zeigen
die Wahrheitswerttabellen die Ausgabesignale der Abtastanordnung 402,
die sich aus dem Zustand von 3 ergeben
und die Zustände
sind als "Ebene
Schwarze Oberfläche", angezeigt als Merkmal "B", "Ebene
Weiße
Oberfläche", bezeichnet als Merkmal "W", "Ebene
Oberfläche, Übergang
von Weiß zu
Schwarz", bezeichnet
als Merkmal "WB" und "Ebene Oberfläche, Übergang
von Schwarz auf Weiß,
bezeichnet als Merkmal "BW", definiert. Der Ausdruck "Schwarz" bezeichnet eine
Drucksache oder Buchstaben auf der Oberfläche des Gegenstands 112 (beispielsweise
Namen, Adressen usw. auf einem Umschlag). Diese vier Merkmale liefern keine
dreidimensionale oder Tiefeninformation. Es ist zu bemerken, dass
in keinem dieser Fälle
das Signal "A-B" oder das Signal "B-A" sich in einem aktiven
Zustand (logische "1") befinden. Der Prozessor 404,
der das Signal "A-B" und das Signal "B-A" empfängt, berücksichtigt
keine anderen Signale, wenn beide Signale "A-B" und "B-A" inaktiv sind (logische "0"). Somit erkennt, wenn beide Signale "A-B" und "B-A" gleich einer logischen "0" sind, die Abtastanordnung 402 entweder
ein "B"-, "W"-, "WB"-, oder ein "BW"-Merkmal (keine Kante,
Knitterung, Wellung usw.).
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Nun
auf 4 und auch weiter
auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort
der Gegenstand 112 und eine Vorderkante 107 eines überlappenden
Gegenstand 114 dargestellt. Der überlappende Gegenstand 114 kann
ein Gegenstand sein, der dem Gegenstand 112 gleicht, oder
er kann etwas sein (beispielsweise ein Etikett), das an der Oberfläche des
Gegenstands 112 befestigt ist oder ihr zugehörig ist.
Wenn sich die Gegenstände 112 und 114 entlang
dem definierten Pfad 110 bewegen, wird ein Punkt erreicht,
an dem die Vorderkante 107, definiert durch den Gegenstand 114,
im Begriff ist, durch den Lichtstrahl 102 zu treten. Wenn
der Gegenstand 114 eine Kante bildet, deren Höhe (Dicke)
mit dem Durchmesser des Strahls 102 vergleichbar oder größer ist, wird
die Reflexion des Strahls 102 für den zweiten Lichtsensor 106 kurzzeitig
unsichtbar. Somit empfängt
der zweite Lichtsensor 106 wenig oder kein reflektiertes
Licht und die Ausgabe des zweiten Lichtsensors 106 wird
auf Null oder nahezu Null verringert, wodurch die Signale "A-B" und "B BLK" aktiv werden.
-
Ferner
ist die Übergangsgeschwindigkeit
der Ausgabe des zweiten Lichtsensors 106 auf Null (oder auf
nahezu Null) ausreichend schnell, um zu bewirken, dass das Signal "B DIFF" kurzzeitig aktiv
wird. Wenn die Kante ausreichend dick ist, bleiben die Signale "A-B" und "B BLK" aktiv, nachdem das
Signal "B DIFF" in den inaktiven
Zustand zurückgekehrt
ist. Die Ausgabesignale, die sich aus dieser Situation ergeben,
sind in 6A und 6B als die Merkmale gezeigt,
die als "Beginn
der Vorderkante, außer
dünnem
Gegenstand", bezeichnet
als Merkmal "BL" und "ständiger Zustand,
Vorderkante", bezeichnet
als Merkmal "L", definiert sind.
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Weiter
auf 4, 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, wird die Ausgabe des
zweiten Lichtsensors 106 kurzzeitig verringert, jedoch
nicht auf Null oder auf nahezu Null. In diesem Fall werden die Signale "A-B" und "B DIFF" aktiv, das Signal "B BLK" wird jedoch nicht
aktiv. Die Ausgabesignale, die sich aus dieser Situation ergeben,
sind in 6A und 6B unter dem Merkmal angegeben,
das als "Beginn.
der Vorderkante, sehr dünner
Gegenstand", bezeichnet als
Merkmal "TBL", definiert ist.
-
Nun
auf 5 und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort
der Gegenstand 112 und die Kante dargestellt, die durch
den überlappenden
Gegenstand 114 gebildet ist. Der überlappende Gegenstand 114 kann
ein Gegenstand sein, der dem Gegenstand 112 gleicht oder
er kann etwas sein (beispielsweise ein Etikett), das an der Oberfläche des
Gegenstands 112 befestigt ist oder ihr zugehörig ist.
Wenn sich die Gegenstände 112 und 114 entlang
dem definierten Pfad 110 bewegen, wird ein Punkt erreicht,
an dem die Hinterkante, definiert durch den Gegenstand 114,
im Begriff ist, durch den Lichtstrahl 102 zu treten. Wenn
der Gegenstand 114 eine Kante bildet, deren Höhe (Dicke)
mit dem Durchmesser des Strahls 102 vergleichbar oder größer ist, wird
der Strahl 102 für
den ersten Lichtsensor 104 kurzzeitig unsichtbar. Somit
empfängt
der erste Lichtsensor 104 wenig oder kein reflektiertes
Licht und die Ausgabe des ersten Lichtsensors 104 wird
auf Null oder nahezu Null verringert, wodurch die Signale "B-A"" und "A BLK" aktiv werden.
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Ferner
ist die Übergangsgeschwindigkeit
der Ausgabe des ersten Lichtsensors 104 auf Null (oder auf
nahezu Null) ausreichend schnell, um zu bewirken, dass das Signal "A DIFF" kurzzeitig aktiv
wird. Wenn die Kante ausreichend dick ist, bleiben die Signale "B-A" und "A BLK" aktiv, nachdem das
Signal "A DIFF" in den inaktiven
Zustand zurückgekehrt
ist. Die Ausgabesignale, die sich aus dieser Situation ergeben,
sind in 6A und 6B als die Merkmale gezeigt,
die als "Beginn
der Hinterkante, außer
dünnem Gegenstand", bezeichnet als
Merkmal "BT" und "ständiger Zustand,
Hinterkante", bezeichnet
als Merkmal "T", definiert sind.
-
Weiter
auf 5, 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, wird die Ausgabe des
ersten Lichtsensors 104 kurzzeitig verringert, jedoch nicht
auf Null oder auf nahezu Null, wenn die Kantendicke bedeutend geringer
als der Durchmesser des Strahls 102 ist. In diesem Fall
werden die Signale "B-A" und "A DIFF" aktiv, das Signal "A BLK" wird jedoch nicht
aktiv. Die Ausgabesignale, die sich aus dieser Situation ergeben,
sind in 6A und 6B unter dem Merkmal angegeben,
das als "Beginn
der Hinterkante, sehr dünner
Gegenstand", bezeichnet
als Merkmal "TBT", definiert ist.
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Mit
den vorher angeführten
Prinzipien und Beziehungen kann die Identifizierung einer echten Vorderkante
durch eine Pseudo-Code-Gleichung
erfolgen, die gegeben ist durch: A-B ^ B DIFF ^ (Länge AB < Block-Länge AB v
B BLK)
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Darin
ist "Länge AB" die Länge (Dauer)
in welcher das Signal "A-B" aktiv ist und "Block-Länge AB" ist die minimale
Länge (Dauer),
in welcher das Signal "A-B" aktiv ist, für das eine
echte Kante bewirkt, dass das Signal "B BLK" aktiv wird. Das Symbol "^" stellt eine logische "UND"-Funktion dar und das
Symbol "v" eine logische "ODER"-Funktion. Somit
ist eine echte Vorderkante erkannt, wenn die Signale "A-B", "B DIFF" und "B BLK" alle aktiv sind
(logische "1"). Eine echte Vorderkante
ist auch erkannt, wenn die Signale "A-B" und "B DIFF" jeweils aktiv sind
und die Dauer des aktiven Signals "A-B" geringer
ist, als die Dauer des aktiven Signals "A-B",
für das
eine echte Kante bewirkt, dass das Signal "B BLK" aktiv wird.
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Gleichermaßen kann
eine echte Hinterkante durch die folgende Gleichung bestimmt werden: B-A ^
A DIFF ^ (Länge
BA < Block-Länge BA v
A BLK)
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Darin
ist "Länge BA" die Länge (Dauer),
in welcher das Signal "B-A" aktiv ist und "Block-Länge BA" ist die minimale
Länge (Dauer),
in welcher das Signal "B-A" aktiv ist, für das eine
echte Kante bewirkt, dass das Signal "A BLK" aktiv wird. Das Symbol "^" stellt eine logische "UND"-Funktion und das Symbol
v eine logische "ODER"-Funktion dar. Somit ist
eine echte Vorderkante erkannt, wenn die Signale "B-A", "A DIFF" und "A BLK" alle aktiv sind
(logische "1"). Eine echte Vorderkante
ist auch erkannt, wenn die Signale "B-A" und "A DIFF" jeweils aktiv sind
und die Dauer des aktiven Signals "B-A" geringer
ist, als die Dauer des aktiven Signals "B-A",
für das
eine echte Kante bewirkt, dass das Signal "A BLK" aktiv wird.
-
Nun
auf 6A und 6B Bezug nehmend, ist zu
erkennen, dass bei allen bisher diskutierten Merkmalen die Kantenmerkmale
(TBL, TBT, BL, L, BT und T) leicht von den Nicht-Kantenmerkmalen
(B, W, WB und BW) allein durch das Vorliegen oder Fehlen eines aktiven "A-B"- oder "B-A"-Signals zu unterscheiden
sind. Es ist tatsächlich
so, dass, wenn alle Poststücke
gleiche, ebene Oberflächen
haben, die einzigen Signale, die erforderlich wären, das Signal "A-B", das Signal "B-A" und das Signal "C" sind.
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Die
Oberflächen
der Objekte (Poststücke) sind
jedoch nicht gleichmäßig eben.
Poststücke
können
durch Biegen oder Verzerren des Umschlages, um dicke Inhalte unterzubringen,
durch Transport- oder Handhabungsbeschädigungen oder aus anderen Gründen gekrümmt sein.
Deswegen erfordert das Identifizieren von Kanten in diesen Situationen mehr
Informationen und ist komplizierter durchzuführen. Der Grund dafür, dass
eine gekrümmte
Oberfläche
ein Problem darstellen kann, ist der, dass, während der Strahl im Wesentlichen
ein Lambertscher Strahl ist und gleichmäßig in alle Richtungen reflektiert,
die tatsächlich
an jedem Sensor aufgenommene Energie eine Funktion des dem Strahl
gegenüberliegenden
Raumwinkels ist. Wenn die Oberfläche,
auf die der Strahl ausgesendet wird, so gekippt ist, dass ein Lichtsensor
einen größeren Lichtfleck "sieht" als der andere Lichtsensor,
ist die Energie die er aufnimmt, entsprechend größer. Als Folge können Verwerfungen,
Wellungen und Krümmungen
auf der Oberfläche
eines Gegenstands, z. B. eines Poststücks, bewirken, dass die Ausgaben
des Signals "A-B" und des Signals "B-A" alle praktischen
Schwellenwerteinstellungen für
diese Signale überschreiten. Somit
sind zusätzliche
Informationen erforderlich, um festzustellen, wenn aktive Signale
auf diesen Leitungen (Signal "A-B" oder Signal "B-A" eine echte Kante anzeigen.
Das erfolgt. durch Extrahieren von Informationen zusätzlich zu
den vorher beschriebenen, sowohl aus den "A-B"-
als auch aus den "B-A"-Signalen und aus
den verstärkten
Ausgaben der Lichtsensoren 104 und 105.
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Nun
auf 7A und 7B und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort zwei
verschiedene Wellungskonfigurationen auf einer Oberfläche 302 eines
Gegenstands 300 dargestellt, wenn eine ansteigende Oberfläche 304 durch den
Lichtstrahl 102 tritt, der von der Lichtquelle ausgesendet
wird. Es ist anzumerken, dass die Ausgaben des ersten Lichtsensors 104 und
des zweiten Lichtsensors 106 nicht gleich sind, wenn der
Strahl 102 eine gemeinsame Wellung überstreicht. Wenn der Strahl 102 auf
einer ansteigenden Oberfläche oder
Kante 304 positioniert ist, wird die Ausgabe des zweiten
Lichtsensors 106 relativ verringert, weil, aus der Perspektive
des zweiten Lichtsensors 106 der dem Strahl 102 gegenüberliegende
Raumwinkel verringert ist. Umgekehrt ist die Ausgabe des ersten Lichtsensors 104 relativ
verstärkt,
weil aus der Perspektive des ersten Lichtsensors 104 der
dem Strahl 102 gegenüberliegende
Raumwinkel vergrößert ist. Somit
erzeugt der Differenzverstärker 128 ein
Ausgangssignal, das nicht gleich Null ist. Wenn die Steigung der
Wellung ausreichend groß ist,
erzeugt die Vergleichseinrichtung, die das Signal "A-B" erzeugt eine aktive
Ausgabe (logische "1"). Dieses Merkmal ist
in 6A und 6B als "Wellung oder Verwerfung, ansteigende
Oberfläche", bezeichnet als
Merkmal "WR", definiert.
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Nun
auf 8A und 8B und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort zwei
unterschiedliche Wellungskonfigurationen auf einer Oberfläche 302 eines
Gegenstands 300 dargestellt, wenn eine abfallende Oberfläche 306 durch den
Lichtstrahl 102 tritt, der von der Lichtquelle ausgesendet
wird. Wie auch in der vorher für 7A und 7B beschriebenen Situation erzeugt der
Differenzverstärker 130 ein
Ausgangssignal, das nicht gleich Null ist. Wenn die Steigung der
Wellung ausreichend groß ist,
erzeugt die Vergleichseinrichtung, die das Signal "B-A" erzeugt eine aktive
Ausgabe (logische "1"). Dieses Merkmal
ist in 6A und 6B als "Wellung oder Verwerfung, abfallende
Oberfläche", bezeichnet als
Merkmal "WF", definiert.
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Für viele
Wellungen ist der Oberflächenwinkel
relativ flach. Das Signal "A
DIFF" und das Signal "B DIFF" in 2A (und in 6A dargestellt)
sind nur aktiv, wenn die Ausgabe des ersten Lichtsensors 104 oder
des zweiten Lichtsensors 106 einen sprunghaften, großen Abfall
erfährt.
Im Fall einer Wellung mit einem relativ flachen Oberflächenwinkel
bleiben jedoch die Signale "A
DIFF" und "B DIFF" in dem inaktiven
Zustand (logische "0") wenn der Strahl
die Wellung kreuzt. Das ermöglicht
es dem Prozessor 404 durch den inaktiven Zustand des Signals "A DIFF" oder "B DIFF" zwischen einer Kante
und einer Wellung zu unterscheiden.
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Nun
auf 9A und 9B und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort zwei
unterschiedliche Wellungskonfigurationen mit einem übereinstimmenden
Weiß-zu-Schwarz-Oberflächenreflexionsgrad-Merkmal
dargestellt, wenn eine ansteigende Oberfläche 308 der Wellung,
die zusammen mit einem Weiß-zu-Schwarz-Übergang 312 (d.
h. mit einem Druckbuchstaben) auftritt, durch den Lichtstrahl 102 tritt,
der von der Lichtquelle ausgesendet wird. Wie zu erkennen ist, sind
dort spezielle (und nicht außergewöhnliche)
Kombinationen von Merkmalen vorhanden, die bewirken können, dass
eine kurze Wellung mehr als in dem vorher gehenden Beispiel einer
kurzen Vorderkante gleicht (Merkmal "TBL" in 6A und 6B). Eine Wellung darf, um nicht verwechselt
werden zu können,
nicht länger
sein als etwa die Breite des Lichtstrahls, da sonst das Fehlen von "B BLK" ausreichend ist,
um eine klare Unterscheidung zu treffen. Tatsächlich erzeugt die in 2A dargestellte Schaltung
eine Kombination von Signalen, wie es für das Merkmal "Weiß-zu-Schwarz-Übergang,
zusammen mit Wellung oder Verwerfung, ansteigende Oberfläche", in 6A als Merkmal "WBWR" bezeichnet,
dargestellt ist, die mit dem Merkmal verwechselt werden könnte, das
einer kurzen Kante zugehörig
ist. Ein Weiß-zu-Schwarz-Übergang,
der zusammen mit einer ansteigenden Oberfläche einer Wellung auftritt, wie
es in 9A und 9B dargestellt ist, kann
bewirken, dass das Signal "B
DIFF" zusammen mit
einem aktiven "A-B"-Signal aktiv wird.
Die in 2A beschriebene
Schaltung erzeugt jedoch normalerweise in diesen Fällen ein
aktives "A DIFF"-Signal. Das ermöglicht es
dem Prozessor 404 durch die gleichzeitig aktiven Signale "A DIFF" und "B DIFF", die den zusammenfallenden
Merkmalen zugehörig
sind, die vorher beschriebenen zusammenfallenden Merkmale von einer
echten Kante zu unterscheiden.
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Wenn
auch die in 2A dargestellte
Schaltung in den meisten Anwendungen die gewünschten Ergebnisse zufriedenstellend
erzeugt, ist festgestellt worden, dass in bestimmten Anwendungen
eine zusätzliche
Schaltungsanordnung erforderlich ist. Daher weist die in 2B dargestellte Schaltung
ein zusätzliches
Unterscheidungsmittel auf.
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Wie
in 2B dargestellt, ist
das Signal "B DIFF" ein Signal, das
sich aus einem Signal "B1 DIFF" (dem früheren Signal "B DIFF" in 2A) und einem Signal "B2 DIFF" zusammensetzt. Das Signal "B2 DIFF" ist aus der Differenz
zwischen den verstärkten
Ausgangssignalen des ersten Lichtsensors 104 und des zweiten
Lichtsensors 106 abgeleitet. Da es in diesen Signalen keine
wesentliche Differenz für Veränderungen
des Oberflächenreflexionsgrades gibt,
wird das Signal "B2
DIFF" nicht aktiv,
wenn ein Weiß-zu-Schwarz-Übergang
vorhanden ist. Das Signal "B2
DIFF" wird nur aktiv,
wenn das Ausgabesignal des Verstärkers 128 (erkannt
an dem Hochpassfilter 206 und dem Verstärker 208) ausreichend
groß ist und
ausreichend schnell wächst.
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Für eine Wellung,
wie sie in 9A und 9B dargestellt ist, ist die
Vergleichseinrichtung 140, die das Signal "B2 DIFF" erzeugt, so eingestellt,
dass dieser Zustand selten, wenn überhaupt, anzutreffen ist.
Für eine
zusätzliche
Unterscheidung von Fehlersignalen müssen das Signal "B2 DIFF" und das Signal "B1 DIFF" gleichzeitig aktiv
sein, um ein aktives "B
DIFF"-Signal zu
erzeugen. Somit erfordert für
die in 2B dargestellte
Schaltung die Kombination der in 9A und 9B dargestellten Merkmale
eine sehr kurze Wellung, die einen Weiß-zu-Schwarz-Übergang
aufweist, der einer großen,
deutlich definierten Veränderung
des Oberflächenwinkels
entspricht, um eine Kombination von Signalen zu erzeugen, die denen
gleichen, die von einer echten Vorderkante erzeugt werden. Somit
erkennt die in 2B dargestellte
Schaltung das in 9A und 9B dargestellte Wellungsmerkmal,
vorausgesetzt, dass es sich nicht um eine kurze Wellung handelt,
die einen Weiß-zu-Schwarz-Übergang
aufweist, der einer großen
Veränderung
im Oberflächenwinkel
entspricht.
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Nun
auf 10A und 10B und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort zwei
unterschiedliche Wellungskonfigurationen mit einem übereinstimmenden
Weiß-zu-Schwarz-Oberflächenreflexionsgrad-Merkmal
dargestellt, wenn eine abfallende Oberfläche 310 der Wellung,
die zusammen mit einem Weiß-zu-Schwarz-Übergang 312 (d.
h. mit einem Druckbuchstaben) auftritt, durch den Lichtstrahl 102 tritt,
der von der Lichtquelle ausgesendet wird. Wie zu erkennen ist, können für den Fall der
abfallenden Oberflächen
die gleichen Signale und die gleiche Logik verwendet werden, um
zwischen zusammen auftretenden Weiß-zu-Schwarz-Übergängen und ansteigenden Oberflächen der
Wellungen zu unterscheiden. Das bedeutet, dass sowohl in der Wahrheitswerttabelle
in 6A, die der die der
in 2A dargestellten Schaltung
entspricht, als auch in der Wahrheitswerttabelle in 6B, die der in 2B dargestellten Schaltung entspricht, der
Prozessor 404 normalerweise über ausreichende Informationen
verfügt,
um zwischen echten Kantenmerkmalen und übereinstimmenden Merkmalen
zu unterscheiden, die keine Kantenmerkmale sind.
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Nun
auf 11 und weiter auf 2A, 2B, 6A und 6B Bezug nehmend, sind dort
verschiedene Oberflächenverformungen 320, 322, 324 dargestellt, die
einer echten Vorder- oder Hinterkante gleichen können. Eine Oberfläche kann
in der dargestellten Art und Weise so verformt sein, dass sie sich
den dreidimensionalen Charakteristiken einer echten Kante annähert. In
solchen Fällen
erzeugt ein Einzelbeispiel der vorliegenden Erfindung Signale, die
nicht von den Signalen für
echte Kanten zu unterscheiden sind, wie sie in den 6A und 6B als
Merkmale "Extreme
Verformung, ansteigende Oberfläche", bezeichnet als
Merkmal "XDR", und "Extreme Verformung,
abfallende Oberfläche", bezeichnet als
Merkmal "XDF" der vorliegenden
Erfindung Signale, angeführt
sind. In den Fällen,
in denen solche Verformungen häufig
vorkommen, kann eine Vielzahl von Zweileitungsabtastsystemen 400 verwendet
werden, um zusätzlich
zwischen echten Kanten und solchen Verformungen zu unterscheiden.
Ferner kann der Prozessor 404 den Zusammenhang der Signalkombinationen
für den
gleichen Zweck nutzen.
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Obwohl
in der vorhergehenden Beschreibung mehrere Ausführungen der vorliegenden Erfindung
beschrieben und in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind, werden Fachleute verstehen, dass die
Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungen beschränkt ist,
sondern dass sie durch den Schutzumfang der Ansprüche definiert
ist.