EP1288853A1 - Zählerrolle für Verbrauchszähler - Google Patents

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Publication number
EP1288853A1
EP1288853A1 EP01810813A EP01810813A EP1288853A1 EP 1288853 A1 EP1288853 A1 EP 1288853A1 EP 01810813 A EP01810813 A EP 01810813A EP 01810813 A EP01810813 A EP 01810813A EP 1288853 A1 EP1288853 A1 EP 1288853A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
counter
counter roll
meter
scanning head
roll
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01810813A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Rudolf
Philippe Prêtre
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
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Publication of EP1288853A1 publication Critical patent/EP1288853A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/22—Design features of general application for visual indication of the result of count on counting mechanisms, e.g. by window with magnifying lens
    • G06M1/24—Drums; Dials; Pointers
    • G06M1/241—Drums
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/27—Design features of general application for representing the result of count in the form of electric signals, e.g. by sensing markings on the counter drum
    • G06M1/272—Design features of general application for representing the result of count in the form of electric signals, e.g. by sensing markings on the counter drum using photoelectric means

Definitions

  • the invention relates to a counter roll for one Consumption meter according to the generic term of the first Claim and a counter role containing this Utility meters. You can in consumption meters like Electricity meters, water meters, odometers in vehicles etc. are used.
  • a generic consumption meter is, for example, in J. Schreiter et al., "Systems Study for an Integrated Sensor / processor system for automatic visual reading of consumption meters ", TU Dresden. For detection The image becomes a scanning head with a conventional one Grayscale sensor used. The readhead can be used as a supplement can be mounted on an existing consumption meter without change the counter itself; he also works without contact.
  • the consumption meter should undistorted, sharp image on the image sensor at short Enable readout time and low energy consumption, whereby the imaging optics should still be simple and inexpensive.
  • the task is solved by the counter role as in first claim is defined, and by one of these Consumption meter containing meter roll.
  • a counter role that meets these conditions must be a Section of a straight pyramid, the base of which is a is a regular polygon, or - as a borderline case one Pyramid with vertex in infinity - a cutout from a straight prism, the base of which is a regular polygon.
  • the partial areas to be imaged are Parts of the mantle of the pyramid or prism.
  • the inventive counter "roll" the shape of a straight Prisms, the base of which is a regular polygon.
  • the prism base becomes a decagon (Decahedron) because counter rollers run along their lateral surface are written with the ten digits 0 to 9.
  • counter role is also used for the pyramid or prism cutouts according to the invention used, although it is not quite mathematically correct - the component "role” seems more like a cylinder shape to point. If in relation to the invention of "Counter role” is mentioned, it does not become one certain geometry, but rather a certain function of the corresponding element.
  • the invention is not based on optically readable Consumption meter limited.
  • the partial areas of the counter roll instead of the digits 0 to 9 could the partial areas of the counter roll according to the invention
  • the scanning head must be equipped with a corresponding two-dimensional magnetic field sensor, e.g. a 2D Hall sensor or a magnetoresistive sensor, be equipped.
  • a level partial area to be read in relation to a convex area be beneficial.
  • Counter roll for a consumption meter at least one area to accommodate a plurality of markings for certain angular positions of the counter roller are characteristic.
  • the counter roll has the shape of a section from a straight pyramid or a straight prism, the Base of the pyramid or prism is regular Polygon is.
  • the cut-out includes partial areas of the jacket the pyramid or the prism, the partial surfaces for Recording the markings are suitable.
  • the consumption meter according to the invention includes a counter roll according to the invention and a scanning head for Detection of markings on the counter roll, the counter roller and the scanning head with respect to one Axis of rotation are rotatable relative to each other.
  • the scanning head includes one optical, preferably optoelectronic image sensor with a flat active surface and an optical one Imaging system for imaging one each of the scanning head facing part of the counter roll on the active surface of the image sensor.
  • Figures 1 and 2 show a counter roller 3, 3 'according to the invention or according to the prior art in a perspective view.
  • the counter roller 3 'known from the prior art and shown in FIG. 2 is cylindrical. It can have an axial opening 32 'for receiving an axis (not shown) on which the counter roller 3' can be rotatably suspended.
  • optically readable markings typically numerals 0 to 9 evenly distributed over the circumference, are provided on the lateral surface 30 'of the cylinder.
  • the lateral surface 30 ' serves as a material measure, the angular position of which can be determined with reference to a stationary scanning head (not shown) by reading the markings.
  • the counter roller 3 in contrast to the known cylindrical counter roller 3 'from FIG. 2, preferably has the shape of a straight prism.
  • the base area 31 of the prism is preferably a regular polygon, the number of corners of which corresponds to the number of markings and is typically ten.
  • exactly one marking, for example a number is made on each flat, rectangular partial surface 30.0, ..., 30.9 of the jacket of the prism. Thanks to the flatness of the partial surfaces 30.0,..., 30.9, the markings can be depicted in a practically distortion-free and sharp manner, which is not the case with the convex lateral surface 30 'of FIG. 2.
  • FIGS. 3 and 4 show, in a schematic side view, essential parts of a consumption meter 1, 1 ', namely a meter roll 3, 3', an aperture 8, 8 ', an imaging optics 4, 4' and an image sensor 5, 5 '.
  • the last three elements 8, 8 '; 4, 4 '; 5, 5 ' are typically combined in a stationary scanning head 2, 2', while the counter roller 3, 3 'is rotatably attached to an axis by means of an axial opening 32, 32'.
  • the evaluation unit 7, 7 ' is preferably used for optical character recognition, for example on the basis of a neural network.
  • FIG. 4 shows a consumption meter 1 'according to the prior art, comprising a cylindrical meter roll 3' with radius r.
  • a specific partial surface 30.0 'of the lateral surface 30' is now to be imaged by the imaging optics 4 'on the image sensor 5'.
  • the consumption meter 1 according to the invention shown in FIG. 3 with a prismatic, decahedral meter roll 3 is in principle not subject to a restriction with regard to the aperture 8.
  • the reason for this is that the partial surface 30.0,..., 30.9 to be imaged is flat, and a simple imaging optics 4 in turn approximates a flat surface on a flat surface.
  • the consumption meter does not just a counter roll with a scanning head, but one #1, typically six or eight, of counter rolls and readheads.
  • Each counter roll can have a scanning head assigned, or several or all of them Counter rolls can be read with a single scanning head.
  • the shape of the straight prism is a preferred one, however not the only possible.
  • the counter roll according to the invention could e.g. B. also have the shape of a truncated pyramid, the scanning head corresponding to the inclination of the partial surfaces should be positioned inclined to the axis of rotation. It is too not necessary that the counter roll through flat surfaces is limited.
  • the person skilled in the art is familiar with the invention numerous geometric shapes for the inventive Counter roll available.

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Abstract

Der Verbrauchszähler (1) wie bspw. Stromzähler, Wasserzähler oder Kilometerzähler beinhaltet eine Zählerrolle (3) und einen Abtastkopf (2) zur Detektion von auf der Zählerrolle (3) angebrachten Markierungen, bspw. Ziffern 0 bis 9, wobei die Zählerrolle (3) und der Abtastkopf (2) bezüglich einer Drehachse relativ zueinander drehbar sind. Der Abtastkopf (2) beinhaltet einen Bildsensor (5) und ein optisches Abbildungssystem (4) zum Abbilden der Markierungen auf den Bildsensor (5). Die Zählerrolle (3) hat vorzugsweise die Form eines geraden Prismas, dessen Grundfläche (31) ein regelmässiges Vieleck, bspw. ein Zehneck ist. Jeder Teilfläche (30.0-30.9) des Prismas ist ein abzubildendes Zeichen zugeordnet. So können Verzerrungen bei der Abbildung minimal gehalten werden, weil die ebene Teilfläche (30.0) des Prismas auf eine ebene Fläche des Sensors (5) abgebildet wird. Ausserdem sind die Anforderungen an das optische System bezüglich Schärfentiefe kleiner, d. h. es können grössere Blendenöffnungen (8) gewählt werden mit den Vorteilen von kurzer Belichtungszeit und kleiner Beleuchtungsintensität. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Zählerrolle für einen Verbrauchszähler gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und einen diese Zählerrolle beinhaltenden Verbrauchszähler. Sie kann in Verbrauchszählern wie Stromzählern, Wasserzählern, Kilometerzählern in Fahrzeugen etc. eingesetzt werden.
STAND DER TECHNIK
Viele Verbrauchszähler, z. B. Stromzähler oder Wasserzähler, sind heute aus Gründen der Zuverlässigkeit, der Sicherheit, aber auch aus historischen Gründen immer noch als mechanische Zähler ausgebildet. Um die Information eines solchen Zählers für die elektronische Datenverarbeitung nutzbar zu machen, z. B. zur Fernablesung, ist eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren erforderlich, mit welchem der Zählerstand ermittelt und als elektrisches bzw. elektronisches Ausgangssignal ausgelesen werden kann, ohne die Funktion des Zählers zu behindern.
In einigen Märkten sind Geräte im Einsatz, bei denen der Zählerstand elektronisch über Kabel und ein spezielles Auslesegerät von ausserhalb der Wohnung abgelesen werden kann. Zu diesem Zweck muss die Zählerstandinformation zuerst einmal entkodiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Es ist bekannt, einen Teil der Mantelfläche der zylindrischen Zählerrollen mittels eines optischen Abbidungssystems auf einen Bildsensor abzubilden und nachfolgend in einer oder mehreren Auswertestufen eine Zeichenerkennung, vorzugsweise auf der Grundlage eines neuronalen Netzwerks, vorzunehmen.
Ein gattungsgemässer Verbrauchszähler ist bspw. in J. Schreiter et al., "Systemsstudie für ein integriertes Sensor/Prozessorsystem zur automatischen visuellen Ablesung von Verbrauchszählern", TU Dresden, offenbart. Zur Detektion des Bildes wird ein Abtastkopf mit einem konventionellen Graustufensensor verwendet. Der Abtastkopf kann als Ergänzung auf einen bestehenden Verbrauchszähler montiert werden, ohne den Zähler selbst zu verändern; ausserdem arbeitet er berührungslos.
Im Artikel "10mW CMOS Retina and Classifier for Handheld, 1000 Images Per Second Optical Character Recognition System" von P. Masa et al., Digest of Technical Papers, 1999 IEEE International Solid-State Circuits Conference, ISSCC'99, San Francisco, CA, 15-17. Februar 1999, S. 204-205, wird eine Vorrichtung zur optischen Zeichenerkennung offenbart. Sie beinhaltet einen Retina-Sensor in CMOS-Technologie, eine analoge Auswerteeinheit (classifier) und einen Mikrokontroller bzw. einen digitalen Signalprozessor (digital signal processor, DSP). Der Retina-Sensor wandelt parallel ein einfallendes optisches Signal in ein elektrisches, binäres Kontrastsignal um, welches durch die Auswerteeinheit weiterverarbeitet und erkannt wird.
Die bekannten Vorrichtungen weisen aber Nachteile auf. Beim Abbilden eines Teils der zylindrischen Mantelfläche einer Zählerrolle auf eine ebene aktive Fläche eines Bildsensors entstehen bei Verwendung einer einfachen, günstigen Linsenoptik Verzerrungen im Bild. Weiter ist ein grosser Tiefenschärfenbereich, d. h. eine kleine Blendenöffnung, nötig, um ein scharfes Bild zu erhalten. Eine kleine Blendenöffnung erfordert wiederum eine lange Belichtungszeit und/oder eine grosse Beleuchtungsintensität. Beide genannten Folgen sind in Zählerauslesevorrichtungen unerwünscht, weil Auslesezeit bzw. Energieverbrauch so klein wie möglich gehalten werden sollten.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zählerrolle und einen Verbrauchszähler zu schaffen, welche die obigen Nachteile vermeiden. Insbesondere soll der Verbrauchszähler ein unverzerrtes, scharfes Bild auf dem Bildsensor bei kurzer Auslesezeit und geringem Energieverbrauch ermöglichen, wobei die Abbildungsoptik trotzdem einfach und günstig sein soll. Die Aufgabe wird gelöst durch die Zählerrolle, wie sie im ersten Patentanspruch definiert ist, und durch einen diese Zählerrolle beinhaltenden Verbrauchszähler.
Die Idee der Erfindung besteht darin, die abzubildende Zählerrolle den übrigen Gegebenheiten, d. h. der einfachen Abbildungsoptik und der ebenen Sensorfläche, anzupassen. Diese Anpassung besteht darin, die abzubildenden Teilflächen der Zählerrolle eben statt zylindrisch-konvex zu gestalten. Um eine Abbildung all dieser ebenen Teilflächen auf einen ortsfesten Bildsensor zu ermöglichen, müssen die beiden folgenden Bedingungen erfüllt sein:
  • (a) Alle Teilflächen müssen dieselbe radiale Entfernung von der Drehachse aufweisen und
  • (b) alle Teilflächen müssen im selben Winkel zur Drehachse stehen.
    • Eine diesen Bedingungen genügende Zählerrolle muss ein Ausschnitt einer geraden Pyramide, deren Grundfläche ein regelmässiges Vieleck ist, sein, oder - als Grenzfall einer Pyramide mit Scheitelpunkt im Unendlichen - ein Ausschnitt aus einem geraden Prisma, dessen Grundfläche ein regelmässiges Vieleck ist. Die abzubildenden Teilflächen sind Teile des Mantels der Pyramide bzw. des Prismas. Vorzugsweise ist jeder Teilfläche eine abzubildende Markierung, bspw. eine Ziffer, zugeordnet.
    In einer bevorzugten Ausführungsform hat die erfindungsgemässe Zähler-"Rolle" die Form eines geraden Prismas, dessen Grundfläche ein regelmässiges Vieleck ist. In den meisten Fällen wird die Prismengrundfläche ein Zehneck (Dekaeder) sein, weil Zählerrollen entlang ihrer Mantelfläche mit den zehn Ziffern 0 bis 9 angeschrieben sind.
    In diesem Dokument wird der Begriff "Zählerrolle" auch für die erfindungsgemässen Pyramiden- bzw. Prismenausschnitte verwendet, obwohl er mathematisch nicht ganz zutreffend ist - der Bestandteil "Rolle" scheint ja eher auf eine Zylinderform hinzuweisen. Wenn in Bezug auf die Erfindung von "Zählerrolle" die Rede ist, so wird dadurch nicht eine bestimmte Geometrie, sondern vielmehr eine bestimmte Funktion des entsprechenden Elementes bezeichnet.
    Dank der Erfindung können Verzerrungen bei der Abbildung minimal gehalten werden, weil eine ebene Fläche auf eine ebene Sensorfläche abgebildet wird. Dies ist vor allem beim Training des in der Auswerteeinheit enthaltenen neuronalen Netzwerkes von grosser Bedeutung. Es können die unverzerrten Ziffern gelernt werden, was den Lernaufwand erheblich verringert. Ausserdem sind die Anforderungen an das optische System bezüglich Schärfentiefe kleiner, d. h. es können grössere Blendenöffnungen gewählt werden mit den Vorteilen von kurzer Belichtungszeit und kleiner Beleuchtungsintensität.
    Um die Vorteile der Erfindung voll nutzen zu können, sollte die Ablesung einer Markierung mit der Drehung der Zählerrolle synchronisiert werden. So kann sichergestellt werden, dass die dem Abtastkopf zugewandte Teilfläche der Zählerrolle tatsächlich parallel zur aktiven Fläche des Bildsensors liegt. Ist dies nicht der Fall, so wird die Abbildung in grossen Teilen unscharf sein. Es ist deshalb von Vorteil, eine Zählerrolleneinheit mit Schnappgetriebe zu verwenden, bei welcher der Übergang von einer der dem Abtastkopf zugewandten Teilfläche zur anderen nicht kontinuierlich, sondern jeweils momentan in einer sprungartigen Bewegung erfolgt. Die Zählerrolle kann dann nur Winkellagen einnehmen, in welchen jeweils eine Teilfläche unter einem gegebenen, konstanten Winkel zum Abtastkopf steht.
    Die Erfindung ist nicht auf optisch ablesbare Verbrauchszähler beschränkt. Statt der Ziffern 0 bis 9 könnten die Teilflächen der erfindungsgemässen Zählerrolle bspw. mit unterschiedlich orientierten Permanentmagneten versehen sein; in diesem Fall muss der Abtastkopf mit einem entsprechenden zweidimensionalen Magnetfeldsensor, bspw. einem 2D-Hall-Sensor oder einem magnetoresistiven Sensor, ausgestattet sein. Auch in diesem Fall könnte eine ebene abzulesende Teilfläche gegenüber einer konvexen Fläche vorteilhaft sein.
    Im Allgemeinen beinhaltet also die erfindungsgemässe Zählerrolle für einen Verbrauchszähler mindestens eine Fläche zur Aufnahme einer Mehrzahl von Markierungen, die für bestimmte Winkellagen der Zählerrolle charakteristisch sind. Die Zählerrolle weist die Form eines Ausschnitts aus einer geraden Pyramide oder einem geraden Prisma auf, wobei die Grundfläche der Pyramide bzw. des Prismas ein regelmässiges Vieleck ist. Der Ausschnitt umfasst Teilflächen des Mantels der Pyramide bzw. des Prismas, wobei die Teilflächen zur Aufnahme der Markierungen geeignet sind.
    Der erfindungsgemässe Verbrauchszähler beinhaltet eine erfindungsgemässe Zählerrolle und einen Abtastkopf zur Detektion von auf der Zählerrolle angebrachten Markierungen, wobei die Zählerrolle und der Abtastkopf bezüglich einer Drehachse relativ zueinander drehbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Abtastkopf einen optischen, vorzugsweise optoelektronischen Bildsensor mit einer ebenen aktiven Fläche und ein optisches Abbildungssystem zur Abbildung jeweils einer dem Abtastkopf zugewandten Teilfläche der Zählerrolle auf die aktive Fläche des Bildsensors.
    Bestehende Verbrauchszähler können auf einfache Weise von den Vorteilen der Erfindung Gebrauch machen. Es müssen bloss die bestehenden zylindrischen Zählerrollen durch die erfindungsgemässen pyramidischen bzw. prismatischen Zählerrollen ersetzt werden. Wie die zylindrischen, so sind auch die pyramidischen bzw. prismatischen Zählerrollen kostengünstig und in grossen Mengen im Kunststoff-Spritzgiessverfahren herstellbar.
    KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und zum Vergleich der Stand der Technik anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
    Fig. 1
    eine erfindungsgemässe Zählerrolle in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 2
    eine Zählerrolle gemäss dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht,
    Fig. 3
    einen erfindungsgemässen Verbrauchszähler in einer Seitenansicht und
    Fig. 4
    einen Verbrauchszähler gemäss dem Stand der Technik in einer Seitenansicht.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
    Figuren 1 und 2 zeigen eine Zählerrolle 3, 3' gemäss der Erfindung bzw. gemäss dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung. Die aus dem Stand der Technik bekannte, in Figur 2 dargestellte Zählerrolle 3' ist zylinderförmig. Sie kann eine axiale Öffnung 32' zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Achse, auf welcher die Zählerrolle 3' drehbar aufgehängt werden kann, aufweisen. Auf der Mantelfläche 30' des Zylinders sind bspw. optisch lesbare Markierungen, typischerweise über den Umfang gleichmässig verteilte Ziffern 0 bis 9, angebracht. Die Mantelfläche 30' dient als Massverkörperung, deren Winkellage bezüglich eines (nicht dargestellten) ortsfesten Abtastkopfes durch Ablesen der Markierungen feststellbar ist.
    Im Gegensatz zur bekannten, zylindrischen Zählerrolle 3' von Fig. 2 hat die erfindungsgemässe, in Figur 1 dargestellte Zählerrolle 3 vorzugsweise die Form eines geraden Prismas. Die Grundfläche 31 des Prismas ist vorzugsweise ein regelmässiges Vieleck, dessen Anzahl Ecken der Anzahl Markierungen entspricht und typischerweise zehn beträgt. Auf diese Weise ist auf jeder ebenen, rechteckigen Teilfläche 30.0, ..., 30.9 des Mantels des Prismas genau eine Markierung, bspw. eine Ziffer, angebracht. Dank der Ebenheit der Teilflächen 30.0, ..., 30.9 können die Markierungen praktisch verzerrungsfrei und scharf abgebildet werden, was bei der konvexen Mantelfläche 30' von Fig. 2 nicht der Fall ist.
    Anhand der Figuren 3 und 4 werden Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik diskutiert. Diese Figuren zeigen jeweils in einer schematischen Seitenansicht wesentliche Teile eines Verbrauchszählers 1, 1', nämlich eine Zählerrolle 3, 3', eine Blende 8, 8', eine Abbildungsoptik 4, 4' und einen Bildsensor 5, 5'. Die drei letztgenannten Elemente 8, 8'; 4, 4'; 5, 5' sind typischerweise in einem ortsfesten Abtastkopf 2, 2' vereinigt, während die Zählerrolle 3, 3' mittels einer axialen Öffnung 32, 32' an einer Achse drehbar angebracht ist. Der Abtastkopf 2, 2' kann ferner eine Auswerteeinheit 7, 7' zur Auswertung von Ausgangssignalen des Bildsensors 5, 5' beinhalten, welche bspw. über eine Signalleitung (Bus) 6, 6' mit dem Bildsensor 5, 5' verbunden ist. Die Auswerteeinheit 7, 7' dient vorzugsweise zur optischen Zeichenerkennung, bspw. auf der Grundlage eines neuronalen Netzwerkes.
    Figur 4 zeigt einen Verbrauchszähler 1' gemäss dem Stand der Technik, umfassend eine zylindrische Zählerrolle 3' mit Radius r. Es soll nun eine bestimmte Teilfläche 30.0' der Mantelfläche 30' durch die Abbildungsoptik 4' auf den Bildsensor 5' abgebildet werden. Die abzubildende Teilfläche ist gegeben durch einen Zentriwinkel ζ, der bspw. bei zehn Markierungen (Ziffern 0 bis 9) ζ = 360°/10 = 36° beträgt. Da die abzubildende Teilfläche 30.0' nicht eben, sondern konvex ist, ist die Gegenstandsweite g (Abstand zwischen der Teilfläche 30.0' und der Abbildungsoptik 4') nicht konstant, sondern ortsabhängig und variiert um einen Betrag
    Figure 00110001
    Der Durchmesser d einer Blende 8', der zur Erzielung einer vorgegebenen Tiefenschärfe Δg notwendig ist, berechnet sich näherungsweise zu d ≈ 2δ(g - ƒ)2 Δg·ƒ , wobei δ die zulässige Bildunschärfe und f die Brennweite der Abbildungsoptik 4' bedeutet (vgl. H. Vogel, "Gerthsen Physik", Springer Verlag, 1995, S. 1104). Als zulässige Bildunschärfe kann in diesem Fall die Grösse eines Bildelementes (Pixels) des Bildsensors 5' eingesetzt werden. Mit den für einen Verbrauchszähler 1' typischen Werten
  • r = 10 mm
  • ξ = 36°
  • Δg = 0.49 mm (aus Formel (1))
  • g = 10 mm
  • δ = 20 µm
  • f = 3 mm
    • ergibt sich aus Formel (2) für die notwendige Blendenöffnung ein Wert von d ≈ 1.33 mm.
    Der in Figur 3 dargestellte erfindungsgemässe Verbrauchszähler 1 mit einer prismatischen, dekaedrischen Zählerrolle 3 ist einer Einschränkung bezüglich der Blendenöffnung 8 prinzipiell nicht unterworfen. Der Grund dafür ist, dass die abzubildende Teilfläche 30.0, ..., 30.9 eben ist, und eine einfache Abbildungsoptik 4 eine ebene Fläche in erster Näherung wiederum auf eine ebene Fläche abbildet. Formelmässig drückt sich dies dadurch aus, dass in diesem Fall Δg = 0 ist, was in Formel (2) zum Resultat d = ∞ führt.
    Für die meisten Anwendungen hat der Verbrauchszähler nicht bloss eine Zählerrolle mit einem Abtastkopf, sondern eine Vielzahl, typischerweise sechs oder acht, von Zählerrollen und Abtastköpfen. Dabei kann jeder Zählerrolle ein Abtastkopf zugeordnet sein, oder es können mehrere bzw. alle Zählerrollen mit einem einzigen Abtastkopf abgelesen werden.
    Es sei nochmals betont, dass die Erfindung nicht auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Die Form des geraden Prismas ist eine bevorzugte, aber nicht die einzig mögliche. Die erfindungsgemässe Zählerrolle könnte z. B. auch die Form eines Pyramidenstumpfs haben, wobei der Abtastkopf entsprechend der Neigung der Teilflächen zur Drehachse geneigt positioniert werden müsste. Auch ist es nicht notwendig, dass die Zählerrolle durch ebene Flächen begrenzt ist. Bei Kenntnis der Erfindung stehen dem Fachmann zahlreiche geometrische Formen für die erfindungsgemässe Zählerrolle zur Verfügung.
    BEZUGSZEICHENLISTE
    1
    Verbrauchszähler
    2
    Abtastkopf
    3
    Zählerrolle
    30.0-30.9
    Teilflächen
    31
    Grundfläche
    32
    axiale Öffnung
    4
    Abbildungsoptik
    5
    Bildsensor
    6
    Signalleitung
    7
    Auswerteeinheit
    8
    Blende
    d
    Blendendurchmesser
    f
    Brennweite der Abbildungsoptik
    g
    Gegenstandsweite
    Δg
    Tiefenschärfe
    r
    Radius der Zählerrolle
    δ
    zulässige Bildunschärfe
    ξ
    Zentriwinkel

    Claims (10)

    1. Zählerrolle (3) für einen Verbrauchszähler (1) wie bspw. einen Stromzähler, einen Wasserzähler oder einen Kilometerzähler, mit
      mindestens einer Fläche zur Aufnahme einer Mehrzahl von Markierungen, die für bestimmte Winkellagen der Zählerrolle (3) charakteristisch sind,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Zählerrolle (3) die Form eines Ausschnitts aus einer geraden Pyramide oder einem geraden Prisma aufweist, wobei die Grundfläche (31) der Pyramide bzw. des Prismas ein regelmässiges Vieleck ist,
      welcher Ausschnitt Teilflächen (30.0-30.9) des Mantels der Pyramide bzw. des Prismas umfasst, wobei die Teilflächen (30.0-30.9) zur Aufnahme der Markierungen geeignet sind.
    2. Zählerrolle (3) nach Anspruch 1, wobei die Zählerrolle (3) die Form eines geraden Prismas aufweist.
    3. Zählerrolle (3) einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Grundfläche (31) der Pyramide oder des Prismas ein regelmässiges Zehneck ist.
    4. Zählerrolle (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf jeder Teilfläche (30.0-30.9) optisch lesbare Markierungen und vorzugsweise die Ziffern 0 bis 9 angebracht sind.
    5. Zählerrolle (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zählerrolle (3) aus Kunststoff besteht und vorzugsweise mittels Spritzgiessverfahren hergestellt ist.
    6. Verbrauchszähler (1) wie bspw. Stromzähler, Wasserzähler oder Kilometerzähler, mit
      einer Zählerrolle (3) und
      einem Abtastkopf (2) zur Detektion von auf der Zählerrolle (3) angebrachten Markierungen,
      wobei die Zählerrolle (3) und der Abtastkopf (2) bezüglich einer Drehachse relativ zueinander drehbar sind,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die Zählerrolle (3) eine Zählerrolle nach einem der vorangehenden Ansprüche ist.
    7. Verbrauchszähler (1) nach Anspruch 6, wobei der Abtastkopf (2) einen optischen Bildsensor (5) mit einer ebenen aktiven Fläche und ein optisches Abbildungssystem (4) zur Abbildung jeweils einer dem Abtastkopf zugewandten Teilfläche (30.0) der Zählerrolle (3) auf die aktive Fläche des Bildsensors (5) beinhaltet.
    8. Verbrauchszähler (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Abtastkopf (2) zusätzlich eine Auswerteeinheit (7) zur Auswertung von Ausgangssignalen des Bildsensors (5), vorzugsweise zur optischen Zeichenerkennung, bspw. auf der Grundlage eines neuronalen Netzwerkes, beinhaltet.
    9. Verbrauchszähler (1) nach einem der Ansprüche 6-8, wobei die Zählerrolle (3) mittels eines Schnappgetriebes angetrieben wird, derart, dass die Zählerrolle (3) nur Winkellagen einnehmen kann, in welchen jeweils eine Teilfläche (30.0-30.9) der Zählerrolle (3) unter einem gegebenen, konstanten Winkel zum Abtastkopf (2) steht.
    10. Verbrauchszähler (1) nach einem der Ansprüche 6-9, wobei der Verbrauchszähler (1) mehrere, vorzugsweise sechs oder acht, Zählerrollen (3) aufweist.
    EP01810813A 2001-08-22 2001-08-22 Zählerrolle für Verbrauchszähler Withdrawn EP1288853A1 (de)

    Priority Applications (1)

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    EP01810813A EP1288853A1 (de) 2001-08-22 2001-08-22 Zählerrolle für Verbrauchszähler

    Applications Claiming Priority (1)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    EP01810813A EP1288853A1 (de) 2001-08-22 2001-08-22 Zählerrolle für Verbrauchszähler

    Publications (1)

    Publication Number Publication Date
    EP1288853A1 true EP1288853A1 (de) 2003-03-05

    Family

    ID=8184100

    Family Applications (1)

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    EP01810813A Withdrawn EP1288853A1 (de) 2001-08-22 2001-08-22 Zählerrolle für Verbrauchszähler

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    EP (1) EP1288853A1 (de)

    Citations (3)

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    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    AT211077B (de) * 1958-07-26 1960-09-10 Einrichtung mit einem oder mehreren sektorenweise einstellbaren Informationen tragenden Rädern, insbesondere Zählrädern, und einer photoelektrischen Ablesevorrichtung
    GB1228394A (de) * 1968-09-24 1971-04-15
    DE2109230A1 (de) * 1971-02-26 1972-09-07 Rinck Th Zahlenmerkrolle

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    Title
    STEFAN GETZLAFF, JÖRG SCHREITER, ANDREAS KÖNIG: "Systematic Design of an Embedded Neural System for Automated Visual Consumption Acquisition", MICROELECTRONICS FOR NEURAL, FUZZY AND BIO-INSPIRED SYSTEMS, 1999. MICRONEURO '99. PROCEEDINGS OF THE SEVENTH INTERNATIONAL CONFERENCE, 1999, Granada, Spain, pages 307 - 314, XP001064905 *

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