EP3267367B1 - Zählscheibenvorrichtung - Google Patents

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EP3267367B1
EP3267367B1 EP17175416.1A EP17175416A EP3267367B1 EP 3267367 B1 EP3267367 B1 EP 3267367B1 EP 17175416 A EP17175416 A EP 17175416A EP 3267367 B1 EP3267367 B1 EP 3267367B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
imaging
path
illumination
sheet
counting
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP17175416.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3267367A1 (de
Inventor
Sebastian Durst
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.)
Gts GmbH
Original Assignee
Gts GmbH
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Publication date
Application filed by Gts GmbH filed Critical Gts GmbH
Publication of EP3267367A1 publication Critical patent/EP3267367A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3267367B1 publication Critical patent/EP3267367B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M9/00—Counting of objects in a stack thereof
    • G06M9/02—Counting of objects in a stack thereof by using a rotating separator incorporating pneumatic suction nozzles

Definitions

  • the invention relates to a device for processing sheets arranged in stack form according to the preamble of claim 1 and a method for using such a device.
  • Conventional counting disk devices can be designed to record the number of sheets arranged in stack form, which are, for example, printed sheets of notes of value, such as shares or banknotes or also stacks of such, already separated, notes of value.
  • the disclosure EP 1 204 514 A1 describes a generic device comprising a base device for connection to a vacuum device for providing a vacuum, a light source and a counting disk which is rotatably arranged with the base device and can be optically coupled with it using vacuum technology.
  • the counting disc comprises a plurality of circumferential sections, each separated by a radial opening, each with a tip or nose leading in the direction of rotation and a plurality of suction openings arranged on the underside.
  • the device has an optical illumination path for illuminating at least a section of a sheet of the sheets arranged in stack form and an optical recording passage for receiving the light reflected and / or scattered by the illuminated sheet section.
  • the known device is designed in such a way that the sheet section that is picked up via the optical recording path and illuminated by the illuminated section reflected or scattered light for determining a distance between a side edge of the respective sheet and a printed image or for generating a counting pulse.
  • the disclosure US 2007/0206192 A1 relates to an imaging system and a method for operating in different operating modes such as wide field microscopy or confocal microscopy of at least one sample.
  • the system comprises at least one light source, an optical system geared to the operating mode of the microscope and a detector which is designed for the selective detection of pixels.
  • the at least one sample is moved relative to the optical system using incremental or continuous movement of the sample.
  • the disclosure DE 10 2007 047 468 A1 relates to a method and an arrangement for depth-resolved, optical detection of an illuminated sample, in which the sample or a part thereof is scanned by means of preferably linear illumination, and the illumination of the sample in the focus is periodically structured in at least one spatial direction, light coming from the sample are detected and images of the sample are generated, and an optical sectional image and / or an image with increased resolution is calculated from the sample.
  • the disclosure EP 0 816 554 A1 relates to a method and an apparatus for processing a web printed with a pattern. The pattern recognizable on the web is recorded by an image capture device and image signals are generated which are fed to an image processing device and processed with the generation of control signals.
  • the invention has for its object to improve a generic device or its operation in terms of its functionality and / or its reliability.
  • the device according to the invention is distinguished in that the lighting path for producing a linear lighting section are formed on the respective sheet and the receiving passage as an imaging passage for imaging the linear section illuminated on the respective sheet in a detection plane.
  • the processing of the sheets arranged in stack form can be functionally improved and performed more flexibly.
  • the error resistance of the counting process can be improved compared to the generic device with which, apart from the actual counting process, only a distance of a benefit (in particular a partial product in the form of a printed section on a printed sheet) from a sheet edge is determined, in particular to detect a cutting accuracy.
  • the device according to the invention can also be used to record information such as, for example, a one-dimensional or multidimensional coding or a marking, and can be made available to a higher-level control device for further processing.
  • the detection of such a code can, for example, provide unambiguous identification of a printed sheet.
  • coding is to be understood in this respect in general and can in particular be an optically detectable feature such as a printed or otherwise introduced feature on or in the sheets of the sheet stack, i.e. Scrolling the stack of sheets.
  • the device according to the invention is suitable for processing any stack of sheets, the respective sheets being for example sheets of paper / cardboard or plastic film.
  • the sheets can also be made of a composite material and / or be made in sections from different materials.
  • the term “detection plane” is to be understood in general terms and can include, for example, a planar or a curved plane or a section with planar and / or curved regions.
  • a sensor surface of an image sensor device in particular a monochrome or polychrome photosensor, which can be designed to provide a captured image for digital further processing, can be used in this acquisition plane.
  • linear illumination section can mean an approximately rectangular illuminated area in which the long edge has at least twice, in particular at least three times the extent of the short edge. It is within the scope of the invention if the edges are not completely straight, instead they can also be curved, in particular slightly curved. Also, these "edges" cannot represent a hard transition from the lighting section to the unlit areas, but a smooth transition.
  • the indication "illumination path” or “imaging path” denotes the respective optical arrangement for realizing the linear illumination section on the sheet or the illustration of this section in a detection plane.
  • the linear illumination section can be located directly behind the lower or the upper end face of the counting disk, since the sheet of the stack that has just been processed can rest on this end face at least in sections.
  • the indication "lighting section on the respective sheet” can mean a light field generated via the lighting path that Depending on the embodiment, it is located directly on the underside or directly on the top of the counter.
  • light light source
  • luminous flux density or illuminance are to be understood in general and do not necessarily have to be limited to the visible spectral range.
  • an NIR laser can also be used as the light source, wherein all optical components in the illumination path or imaging path and the sensor device (s) can be adapted to this.
  • the linear illumination section on the respective sheet or the light field generated directly below or above the counting disc by means of the functionality of the illumination path can be adapted in terms of its dimensions to the respective application.
  • the width of the illumination line can be a few 5 ⁇ m, for example ⁇ 80 ⁇ m or 50 50 ⁇ m, in particular ⁇ 30 ⁇ m.
  • the perpendicular extension of the lighting strip is in the range of approximately one to 10 millimeters or more, in particular approximately 5 mm or approximately 7 mm.
  • the last-mentioned extent can be adapted to a dimension or dimensioning of a coding attached, in particular printed, on the sheet, in particular the same size or slightly larger, so that the coding can be completely captured by the lighting strip in a certain direction.
  • the overall optical system is set up in such a way that the linear illumination section is oriented essentially radially with respect to its longitudinal axis with respect to the counting disc, and thus the width of the illumination section is oriented essentially tangentially to the counting disc.
  • the optical system is set up such that the length / width ratio of the linear illumination section is 50 50, in particular preferably 100 or even oder 300.
  • the light source can in particular be arranged as a component in the base device. In other embodiments, however, the light source can also be coupled to the base device from the outside of the optical illumination path, for example via a light guide.
  • Various configurations can be used as the light source itself, for example a halogen lamp with a high luminous flux or a gas laser.
  • the light source can be designed as a semiconductor light source, which can in particular be set up as a light source for emitting light of a first wavelength and light of a second wavelength.
  • the light source can expediently be coupled on the input side to the illumination passage, wherein the illumination passage can have a plurality of beam shaping elements in order to achieve the desired linear illumination section at the location of the respective sheet, i.e. to be provided in the end area of the lighting aisle.
  • the illumination path and the imaging path are arranged in sections in the base device and in sections in the counting disc, the image sensor device being coupled to the imaging passage, in particular in such a way that a photo sensor of the image sensor device is arranged in the specified detection plane. It can preferably be provided that the image sensor device is arranged in or on the base device.
  • the illumination path in the base device has at least one optical series connection of a Powell lens and a cylindrical lens.
  • a further spherical lens which is designed in combination with a negative cylindrical lens, as a converging lens and represents a beam expansion in the axis perpendicular to the cylinder axes.
  • This lens in turn represents a collimator in the cylinder axis, which collimates the divergent radiation emitted by the Powell lens.
  • Such optical series connections are particularly suitable when using the semiconductor light source described, in particular a laser diode, which, owing to its geometric structure, has widely different divergence angles in directions perpendicular to one another.
  • a particularly effective symmetrization in the illumination aisle can be achieved in that two Powell lenses oriented perpendicular to one another are connected in series, whereby two cylindrical lenses can be optically connected in series, with the two cylindrical lenses optically connected in series with respect to each other with respect to their excellent axis are oriented vertically.
  • Beam shaping elements are included to provide a planar and homogeneous light distribution in a predetermined plane of the illumination path, wherein this optical arrangement can be designed such that the predetermined plane is located in the area of the transition between the base device and the counting disc.
  • this level can be arranged in the area of the counter, the base device or exactly between the two, in any case, however, in the area of the transition from the base device to the counter, so that any faults present in this area have little effect, since the light is distributed homogeneously.
  • the optical illumination path has a ⁇ / 4 plate, which can preferably be arranged in the section of the illumination path within the base device.
  • This ⁇ / 4 plate can be oriented in the lighting aisle in such a way that the light emitted by the light source and propagating in the lighting aisle is circularly polarized after passing through the ⁇ / 4 plate.
  • the lighting path in the device can preferably have an optical connection of a plurality of cylindrical lenses with different focal lengths in order to generate the linear lighting section on the sheet, in particular based on the planar and homogeneous light distribution in the predetermined plane of the lighting path.
  • the described planar and homogeneous light distribution is transformed from the optically connected cylindrical lenses into the linear field distribution to provide the linear illumination section on the sheet.
  • the lighting path and / or the imaging path has an optically effective filter device for filtering light with predetermined properties such as Polarization and / or wavelength.
  • Printed coding can also be achieved by this measure in at least some of the embodiments that extraneous light is not detected or is only detected to a reduced extent, which otherwise could for example falsify the mapping of a two-dimensional code from the sheet onto a photosensor.
  • the illuminating aisle has a linear polarizer that can be arranged on the input side of the illuminating aisle section of the counting disk and that the imaging aisle has a linear polarizer that can be arranged on the output side of the imaging aisle section of the counting disk, the latter linear polarizer in relation can be oriented to the transmitted polarization perpendicular to the linear polarizer in the illumination aisle section of the counter.
  • the illumination path and the imaging path have at least one common optical element, which can be arranged on or in the counting disc, the common optical element being in particular designed as a deflection prism.
  • the common optical element can preferably be designed and arranged to direct light from the illumination path to the linear illumination section of the sheet steer and pick up and / or scatter light reflected by the linear illumination section and redirect it into the imaging path.
  • a transparent plate in particular comprising two flat interfaces, can advantageously be provided, which advantageously closes both the lighting path and the imaging path.
  • a transparent plate can be designed, for example, as a sapphire plate, which has good optical transmission properties and high hardness.
  • both this plate and the prism inside the plate in the counting disc can have common optical elements of the lighting path and the course of the illustration.
  • the illumination path and imaging path on the opposite end faces of the base device and the counter disc are each closed off by a corresponding optical plate, in particular by a plate made of sapphire.
  • the end plates do not necessarily have to have two flat boundary surfaces; in special embodiments, it may also be expedient to design the plates with a spherical surface or a spherical surface for directing light, in particular as a cylindrical lens.
  • an optical component arranged in the imaging aisle or illumination aisle simultaneously serves as a protective or termination window for the respective illumination aisle or imaging aisle section in FIG the counter or the basic device.
  • a component can in particular be an optical polarizer.
  • the imaging path can have at least one imaging stage with light-refractive optical elements for generating an image of the linear, illuminated sheet section in the detection plane, the detection plane being able to lie in the imaging duct section of the base device.
  • This constructive measure ensures that an image capturing device, for example a photo sensor, can be arranged outside the rotating counting disk, which simplifies the electrical supply and the forwarding of the acquired data.
  • the imaging scale of the at least one imaging level is less than or equal to 1, in particular approximately 0.6.
  • the imaging scale of the entire imaging path is 1 1, in particular ⁇ 0.5 or, in certain versions, is also 0,2 0.2.
  • the imaging path can expediently comprise an imaging stage with light-refractive optical elements for producing an intermediate image of the linear image section, the intermediate image in the imaging passage section of the basic device.
  • an imaging stage with light-refractive optical elements for producing an intermediate image of the linear image section, the intermediate image in the imaging passage section of the basic device.
  • the imaging path comprises a single imaging stage with light-refractive optical elements for generating the image of the line-shaped image section, wherein this image can lie in the imaging path section of the base device, and a sensor surface of an image sensor device can be arranged at the location of the image plane can.
  • An imaging stage in the imaging path can comprise at least one cylindrical lens, in particular an optical series connection of two cylindrical lenses.
  • a second imaging stage can be provided in the functionality of an objective for generating an image in the detection plane.
  • a lens is arranged at the location of the intermediate image for imaging an exit pupil of the first imaging stage into an entrance pupil of the second imaging stage.
  • the device according to the invention can preferably have a control device for controlling the exposure of an image sensor device arranged at the location of the detection plane (image plane) with respect to its sensor surface.
  • the control device can expedient if the control device is set up to determine the start time of the exposure and the end time of the exposure, in particular for detecting the time period within which the linear illumination section depicted in the detection plane falls on the sensor surface.
  • the control device can expediently be connected on the input side to the output of at least one optical sensor, such as a photodiode, for detecting the alignment of the lighting aisle section of the base device with the respective one of the lighting aisle sections the counting device.
  • the respective optical components are attached to a respective carrier, e.g. are glued and the respective carrier is inserted and fixed as a module or insert in assigned recesses in the counting disk or the base device.
  • a comparatively simple pre-adjustment of the optical components on the respective carrier is provided before it is fastened in the counting disk or the base device.
  • the control device can preferably control the exposure of the image sensor device in response to an output signal of the at least one optical sensor such as a photodiode.
  • the at least one optical sensor can be part of a light barrier that also has a light source.
  • light from the illuminating light source can be detected via an optical sensor, such as a photodiode, shortly before alignment of the illuminating aisle sections of the basic device and the counting device rotating relative thereto, so that the starting time of the exposure is thereby determined can be.
  • the end time of the exposure of an image sensor can be determined via a calculation, in particular as a function of the rotational speed of the counting disk.
  • a storage device can expediently be used be provided, which feeds a data processing device.
  • the captured image has an at least two-dimensional code, in particular a QR (Quick Response) code or a data matrix code
  • the data processing device for decoding the at least two-dimensional Code in the captured image of the coding can be set up.
  • this code is a three-dimensional code, for example in that a two-dimensional code is designed, in particular printed, as a colored code that is detected in a color-sensitive manner.
  • control device is designed to set or control or regulate the optical output power of the light source of the illumination path.
  • the device according to the invention is also suitable for detecting one- or multi-dimensional codes, for example 2D or 3D codes, which can be attached, in particular printed, on the sheets arranged in stack form.
  • This property of the device according to the invention can be expedient in particular in a sheet processing system, in particular if this coding represents a unique identifier for identifying the respective sheet.
  • the use of the device according to the invention for detecting a coding has the advantage of increased error security compared to conventional detection devices. It can be provided that the linear illumination section on the sheet is aligned approximately perpendicular to the bar code lines and extends over all lines of the code. When the counting disc is rotated, the geometric relationships with respect to the course of the linear lighting sections can be set such that several sections of the entire bar code are imaged on the image sensor surface, which increases the resistance to errors when using the device according to the invention, since all of the linear lighting sections shown are shown include the entire barcode.
  • a method for processing sheets arranged in a stack comprising a base device to which a vacuum device for providing a vacuum is connected, and a counting disk which is rotated to the base device and is intermittently coupled with it in terms of vacuum technology and optics.
  • a linear illumination section is generated on a sheet of the stack by means of an illumination passage extending through the counting disk and imaged in a detection plane by means of an imaging passage extending through the counting disk.
  • a plurality of images of linear lighting sections are recorded in the detection or image plane and for recognition a coding on the sheet can be processed.
  • This plurality of images result from the fact that the respective illumination line sections are mapped into different areas of the detection plane, that is to say, for example, into different areas of the sensor surface in the course of the scanning of the coding, since the imaging aisle section in the counting disk moves relative to the imaging section in the base device.
  • This measure also enables high-resolution coding, which can have dimensions of several mm 2 , in particular several 10 mm 2 .
  • FIG. 1a shows a perspective view of an embodiment of this counting disk device designed according to the invention, comprising as essential components a base device 10, which is also referred to in the field as a transfer block, and a counting disk 20 that is coaxially aligned and rotatable with respect to the base device.
  • the base device 10 is relative to the counting disk 20 in Operation stationary.
  • the figure does not show the vacuum generating device flanged to the base device 10 in the described embodiment, for example a vacuum ejector working according to the Venturi principle or a vacuum pump. Also not shown is a drive shaft for rotating the counting disk 20 relative to the stationary base device 10, the drive shaft extending through the drive shaft feedthrough 100 of the base device and being rigidly flanged to the counting disk 20 after its assembly.
  • the base device 10 standing for the counting disk is via the counting disk shaft (not shown) and the adapter 102 fixed, wherein the base device rests axially spring-loaded on the counting disc.
  • the vacuum generation device (not shown) for supplying suction air is flanged on via a vacuum connection (also not shown) of the base device.
  • Reference numeral 101 denotes a housing section for receiving a control board and connections for connection to a central control.
  • the counting disk device is initially set up to determine the number of sheets 41 arranged on a sheet sheet stack 40.
  • the counting disk 20 in the described embodiment has three circumferential sections 200a, b, c, each separated by a radially running opening 203, that is to say with a radial directional component, each circumferential section having a tip or nose 201 that leads in the direction of rotation D and an end region with a trailing hold-down device 202.
  • a Perspective view of the counting disc 20 specified is provided on the top of the respective tip 201 test hole bores 204 for detecting an operating situation in which a sheet strokes over these test bores and thus covers them.
  • the counter device as in Figure 1a specified, applied overlapping to a stacking corner, the entire device 1 for the counting process being moved axially downward when the counting disc 20 is rotating.
  • the term “hole”, “hole” or “opening” is to be understood generally and is not restricted to circular designs, but also includes non-round designs.
  • the peripheral sections 200a, b, c have bores which can be subjected to a vacuum on the underside, as a result of which the bores lying against the underside of the respective peripheral section 200a, b, c Sheet is sucked in, so that it can be guided on the upper side by the leading tip of the circumferential section 200b, c, a following in the direction of rotation. Further explanations on the functioning of the counter are given below with reference to the Figures 3a-c .
  • Both the illumination aisle 30a and the imaging aisle 30b have an optical series connection of a multiplicity of optical components, with the illustration according to FIG Figure 1a it was dispensed with specifying the attachment of the optical components in the respective sections of the base device 10 or counting disk 10.
  • the light emitted by a semiconductor laser at multiple relative rotational positions between the base part 10 and the counter disk 20 is transmitted from the base device into one of the three illumination aisle sections of the counter disk and from there to the underside of the counter Counter disc facing surface of a sheet 41 thrown.
  • the lighting path is designed with respect to the design and arrangement of the optical components in such a way that a linear section on the sheet 41 is illuminated.
  • the light components scattered or reflected by the illumination section enter a receiving passage on the underside of the counting disk and are guided to a sensor surface 490 of a camera 500 via one of the imaging passage sections in the counting disk and the imaging passage section of the base device 10.
  • the illuminated section optically depicts the illuminated section on the sheet on the sensor surface of camera 500.
  • the counting disk for each of the peripheral sections 200 each has an associated lighting aisle section and an associated imaging aisle section, the lighting aisle sections and the imaging aisle sections for all peripheral sections of the counting disk in the described embodiment being constructed identically, in particular having the same optical elements.
  • the lighting section running in the base device and the imaging section running in the base device are aligned simultaneously with the respective lighting section and the respective imaging section of one of the peripheral sections of the counting disk, so that a section of a sheet is illuminated in a linear manner and the illuminated sheet section is opened the sensor surface of the image sensor device can be imaged.
  • the line-shaped light section generated by the illumination path on the sheet slides over a predetermined section on the sheet by the rotation of the counting disk toward the base device, the image of the line-shaped light section in the same way, but scaled with the image scale provided by the image path, over the sensor surface of the image sensor device running.
  • the counting disk device is designed, in particular, to detect a code applied to the sheet, for example a 2D coding, which simplifies the processing of the sheets arranged in a stack.
  • a code applied to the sheet for example a 2D coding
  • each of these sheets or sheet sheets can have a surface section at the same point in the area of a corner, on which the said coding, for example a 2D coding, is applied, in particular printed.
  • the linear illumination section generated on the sheet via the illumination path only partially covers the flat code at a predetermined point in time, the linear encoding section on the sheet rotating the counting disk to encode the flat code within a time period which is of the dimensions depends on the coding and the speed of rotation of the counter.
  • the sheet 41 in the vicinity of the corner formed by the sheet edges 42, 43 has printing in the form of a 2D coding 45, which is recorded in a manner to be described in detail before the sheet 41 is sucked on to the underside of the peripheral section 200a was read by illuminating a line-shaped section of the coding and imaging this illuminated section on a sensor surface of the camera 500.
  • Figure 2 shows a schematic representation of the optical structure of the illumination path 30a and the imaging path 30b with their respective optical components, the base device 10 and the counting disk 20 being indicated only by borders for clarity of the illustration, so that the respective lighting path and imaging path sections in the base device and the Counting device are recognizable.
  • the counting disk 20 has an associated illumination aisle section and an associated imaging aisle section for completing the illumination aisle or the imaging aisle.
  • Figure 2 only one of the total of three illumination path / imaging path sections arranged in the counting device in an operating situation in which the aisle sections from one of the peripheral sections of the counting disk 20 are aligned with the aisle sections of the base device 10.
  • the illumination aisle section completed as described has a laser diode 300, which is followed by a collimator lens 310.
  • the light is deflected through 90 ° by a deflecting mirror 320 and passes through a ⁇ / 4 plate 330 aligned with the light, so that the illuminating light is then essentially circularly polarized.
  • the light passes through two Powell lenses 340a, 340b connected in series, which are rotated by 90 ° with respect to their apex lines to the optical axis and whose complex, two-dimensional aspherical roof design matches the asymmetrical illuminated surface of the Laser diodes are adapted to lower the light density in the central area and to increase it in the peripheral area.
  • first series connection 350 of two cylinder lenses and a second series connection 360 of two cylinder lenses in the lighting aisle the cylinder lens pairs being oriented perpendicular to one another, as shown in the figure, ie the refraction directions are offset by 90 ° to one another.
  • a homogeneous field distribution in the form of a plane wave is generated in the region of the transition between the base device 10 and the counter disc 20.
  • this level can lie in particular in the region of the transition in the base device 10 or the counting disk 20.
  • both the base device 10 and the counting device 20 have protective windows in the form of plane-parallel plates 370 and 401 at the end of the respective lighting aisle sections. These protective windows complete the lighting aisle and protect the optical components against dust and moisture.
  • the windows can be made of different materials, e.g. plate 450 made of N-BK7 and plate 401 due to contact with the blades in operation made of an optical material of great hardness, e.g. made of sapphire.
  • the light entering the counter disk 20 is polarized via a polarizer 375, so that the illuminating light transmitted in the counter disk is linearly polarized.
  • the light which is essentially vertical with respect to the optical axis, is deflected by 90 ° by a mirrored deflection prism 380, which has a mirrored hypotenuse surface, is focused via two cylindrical lenses 390a, 390b and is deflected via the deflection prism 400 with a mirrored hypotenuse surface the coding 45 is deflected so that a linear illumination area is created on the section 45.
  • the width of the illuminated section is approximately 20 ⁇ m, while the perpendicular dimension of the lighting strip is a few millimeters, in particular approximately 7 mm.
  • the line-shaped illumination section on the sheet scatters and / or reflects light, a part of this reflected and / or scattered light falling back via the sapphire plate 401 into the deflection prism 400 in the imaging path identified by reference symbol 30b.
  • the imaging path has a first imaging stage, comprising three cylindrical lenses 410a, b, c, which image the linear illumination section on the coding 45 in an intermediate image plane, which in the described embodiment lies in the base device 10.
  • the light in the counting disk is first directed upwards towards the base device 10 via a deflection prism 430, which has a mirrored hypotenuse surface, and passes through the polarizer 440 which is arranged directly behind the deflection prism 430 and which is oriented perpendicular to the polarizer 375 with respect to its transmission direction is.
  • the light falling on the coding 45 is polarized perpendicular to the light subsequently transmitted to the polarizer 440.
  • the merging imaging sections of the counting device and the base device in the described embodiment are each closed off to protect against contamination and moisture. While this function is provided in the counting disk 20 by the polarizer 440, the imaging path section of the base device in the direction of the counting disk is closed off by a plane-parallel plate 450, here made of N-BK7.
  • a field lens 460 is arranged, which images the exit pupil of the first imaging stage into the entrance pupil of a second imaging stage 480.
  • this second imaging stage acts as an objective, which images the intermediate image at the location of the focusing screen 470 on a sensor surface 490 of a camera.
  • the linear illumination section in the described embodiment only covers part of the 2D coding 45, this covers the two imaging levels in the detection plane, i.e. image thrown onto the image sensor 490 only a part of the photosensitive surface of the image sensor 490.
  • the counting disc 20 rotates, the linear illuminated area on the paper side facing the underside of the counting disc sweeps over the entire coding, so that the illumination section imaged on the image sensor covers the area of the image sensor 490 in the same way, so that the entire 2D coding within a predetermined period of time is imaged on the image sensor 490.
  • Figure 3a shows a perspective bottom view of the counting disk device according to the invention, ie essentially on the underside of the counting disk 20.
  • the peripheral sections 200a, b, c can also be seen in relation to their undersides constructed identically.
  • each depression 210, 211, 212 of suction bores is circumferentially spaced between the respective leading tip 201 and the respective trailing hold-down device 202.
  • the suction bores of section 212 being arranged in a direction towards the leading and directly adjacent tip 201, which in the described embodiment are formed as a recessed groove 205.
  • the design of these depressions in particular their depth, can be adapted to the rigidity of the stacked sheets to be processed, for example sheets of paper / cardboard or foil.
  • the depth of the depression can expediently be set approximately inversely proportional to the rigidity of the arches.
  • each circumferential section is also assigned an optical insert 213 which closes with the underside of the counting disk 20, which is inserted into the counting disk in this circumferential section and has an opening which is closed by the plane-parallel optical plate 401.
  • the insert 213 is provided with a reference symbol only for the peripheral section 200a, while the sections of the suction bores are provided with a reference symbol only in the peripheral section 200c.
  • This respective optical insert 213 comprises a carrier on which the optical components of the respective illumination aisle section and the imaging aisle section of the counting disk 20, see Fig.
  • the drive shaft bushing 214 can also be seen in the counting disk for receiving the drive shaft (not shown), which in the assembled state is firmly connected to the counting disk 20 rotating with respect to the base device 10.
  • a driver arranged on the drive shaft engages in the driver bore 215 to define a defined rotational orientation between the counter disk and the drive shaft.
  • the counting disc can also have fewer or more peripheral sections, for example four or five, instead of three, which in turn can be designed identically and similarly to the embodiment described, in particular with three circumferentially spaced sections of suction bores that lie between a leading tip 201 and a trailing hold-down device 202 can be arranged.
  • the counting rate can be increased by increasing the number of said peripheral sections on the counting disk while the rotational speed remains the same.
  • Figure 3a shows a situation in which the sheet 41, which is opposite to the underside of the counting disk 20 on the stack 40, was previously sucked in by section 210 of the peripheral section 200a and then covered and sucked over the section 211 by suction bores, the on the sheet applied 2D coding 45 has not yet passed over the optical plate 401, ie the code has not yet been detected by the counting disk device designed according to the invention.
  • End plate 401 provides access to the respective illumination aisle sections and imaging aisle sections that run within the counting disc, here respective flat, plane-parallel optical plate 401 in front of the deflection prism 400, see Figure 2 , is arranged, ie closes the illumination aisle section and the imaging aisle section in the respective circumferential section 200a, b, c.
  • the orientation and arrangement of the optical components is carried out in such a way that the linear illumination section on the sheet 41 extends essentially radially to the counting disk with respect to its longitudinal extent.
  • this illumination section runs centrally to the optical plate 401 and extends in the radial direction essentially over its entire optically effective extension.
  • the lighting section extends vertically in the radial direction, i.e. tangential only over a fraction of the extent of the optical disk.
  • FIG. 3b shows the operating situation in which the coding, which in the described embodiment is designed as a data matrix code with an area of 6.5 ⁇ 6.5 mm 2 , lies just inside the optical plate 401. At the same time, the sheet 41 is sucked through the suction holes within the sections 211, 212.
  • Figure 3c shows one according to the situation according to Figure 3b an operating situation which follows shortly thereafter, in which the edge 42 of the sheet 41 is located shortly in front of the leading tip 201 of the section 200b.
  • the air suction bores act in section 212, so that the sheet is sucked into the fillet 205 in this area, so that the edge 42 in the viewing direction of FIG Figure 3c lies below the leading tip 201, so that it is picked up by it and then slides on the tip to cover the test hole bores 204, see Figure 1b .
  • the test hole bores like the suction bores, are subjected to negative pressure, wherein a cycling of the negative pressure maintained by the sheet cover into the base device is detected and can be processed as a counting signal by a control device.
  • the vacuum is coupled in, i.e. the suction air supply, into the counter disk 20 rotating towards the base device and the coupling of the illuminating light into the respective illumination aisle section of the counter disk and the image capture in or on the base device by providing areas on the respectively assigned end faces of the base device and the counter disk, for example
  • suction bores and imaging sections or lighting sections of the counting disc 20 with those of the base device 10 at predetermined times and intermittently.
  • This coupling takes place in that the respective areas such as bores overlap due to the relative rotation of the counting disk to the base device at predetermined times, wherein in the described embodiment the counting disk rotates at a uniform speed during the entire detection process of the sheets of the stack.
  • Figure 4 shows one with respect to the sheet stack 40 and the counting disk 20 Figure 1c identical situation, with the basic device removed. As a result, the designs provided on the upper end face of the counting disk 20 become visible.
  • both linear polarizers are on the respective optical insert 213, see Fig. 3a , attached, which is arranged in a corresponding recess in the counting disc 20.
  • the circumferential section provided with the reference numeral 245 comprises a plurality of vacuum relief bores, which are effective in particular in the region of the groove 205 after the sheet has been gripped by the tip 201 of the circumferential section 200c.
  • Counter 200 rotates from position Figure 4 further, the tip 201 of the peripheral portion 200c grasps the sheet, which then strokes the test hole bores 204 of the peripheral portion 200c to generate a counting pulse.
  • test bores 204 are fed through the radially outer test hole entrance 250, which is arranged on the same radial circumferential line as the suction bores 225. Since the counting pulse generated by the cover of the test hole bores 204 is detected in the area of the base device by means of a pressure sensor (not shown) , the counter disc also has a test hole exit 255 on the front side to the basic device.
  • each of the three peripheral sections 200a, b, c has the connections described on its end face to the base device, so that one of the sheets is counted on each peripheral section and the coding applied to the respective sheet is detected on the peripheral section preceding in the direction of rotation.
  • the counting disk in the described embodiment has two trigger markings 260, 261, which are associated with the Interacting light barriers facing the counter face of the base device.
  • FIG. 5 now shows that according to the counter Figure 4 facing end face of the base device in a perspective view, so that with the reference to Figure 4 designs described corresponding designs are recognizable.
  • the suction bore 105 corresponds to the suction bores 225 and the test hole entrance 250 as a function of the rotational position of the turntable.
  • the suction bores 106 correspond to the suction bores 220 and 240, the test hole exit 255 corresponds accordingly to the test hole entrance 110.
  • the front ends of the lighting aisle section or are also visible its end plate 370 and the imaging aisle section or end plate 450.
  • the base device 10 also has an in Figure 5 unspecified optical insert.
  • the latter comprises a carrier to which the optical components of the illumination aisle section and of the imaging aisle section of the base device are fastened, the carrier being inserted into a recess provided in the base device.
  • the end face of the base device facing the counting disk has one Running surface for the counter disc made of a material that is soft to it, the optical end plates on the adjoining end faces of the base device and counter disc each being offset inwards to the running surface in order not to contaminate or even damage the optical windows.
  • the scanning of the coding of the sheets of the stack is not realized on the underside of the counting disk, but on the top of the counting disk, ie on the in the Figures 1a-c visible face of the counter.
  • counting disc used in this application is to be interpreted in general terms and means a disc rotating towards the base device (rotary disc), which is designed to differentiate or separate adjacent sheets on the sheet stack, so that on or in the sheets of the Stack of codings or features provided can be optically recorded and made available for further processing.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von in Stapelform angeordneten Blättern nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Verwendung einer solchen Vorrichtung.
  • Herkömmliche Zählscheibenvorrichtungen können zur Erfassung der Anzahl von in Stapelform angeordneten Blättern, welche beispielsweise Druckbögen von Wertscheinen, wie Aktien oder Banknoten oder auch Stapel solcher, schon vereinzelter Wertscheine sind, ausgebildet sein. Die Offenlegungsschrift EP 1 204 514 A1 beschreibt eine gattungsbildende Vorrichtung, umfassend eine Basiseinrichtung zum Anschluss an eine Unterdruckeinrichtung zur Bereitstellung eines Unterdrucks, eine Lichtquelle sowie eine zur Basiseinrichtung drehbar angeordnete und mit dieser unterdrucktechnisch und optisch koppelbaren Zählscheibe. Die Zählscheibe umfasst eine Mehrzahl von, jeweils durch eine in radialer Richtung verlaufende Öffnung getrennten Umfangsabschnitten mit jeweils einer in Drehrichtung vorlaufenden Spitze oder Nase und einer Mehrzahl von unterseitig angeordneten Saugöffnungen. Dabei weist die Vorrichtung einen optischen Beleuchtungsgang zum Beleuchten zumindest eines Abschnittes eines Blattes der in Stapelform angeordneten Blätter und einen optischen Aufnahmegang zur Aufnahme des von dem beleuchteten Blattabschnitt reflektierten und/oder gestreuten Lichtes auf. Die bekannte Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass das über den optischen Aufnahmegang aufgenommene und vom beleuchteten Blattabschnitt reflektierte bzw. gestreute Licht zur Ermittlung eines Abstandes zwischen einer Seitenkante des jeweiligen Blattes und einem Druckbild oder zur Erzeugung eines Zählimpulses eingerichtet ist.
  • Die Offenlegungsschrift US 2007/0206192 A1 betrifft ein Abbildungssystem sowie ein Verfahren zum Betrieb in unterschiedlichen Betriebsmodi wie Weitfeldmikroskopie oder konfokale Mikroskopie zumindest einer Probe. Das System umfasst wenigstens eine Lichtquelle, ein auf den Betriebsmodus des Mikroskops abgestelltes optisches System sowie einen Detektor, welcher ausgebildet ist zum selektiven Erfassen von Pixeln. Die wenigstens eine Probe wird relativ zu dem optischen System bewegt unter Nutzung einer schrittweisen oder kontinuierlichen Bewegung der Probe. Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 047 468 A1 betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur tiefenaufgelösten, optischen Erfassung einer beleuchteten Probe, bei dem die Probe oder ein Teil davon mittels vorzugsweise linienförmiger Beleuchtung abgetastet, und die Beleuchtung der Probe im Fokus in mindestens einer Raumrichtung periodisch strukturiert wird, wobei von der Probe kommendes Licht detektiert und Bilder der Probe erzeugt werden und daraus ein optisches Schnittbild und/oder ein Bild mit erhöhter Auflösung durch die Probe berechnet wird. Die Offenlegungsschrift EP 0 816 554 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer mit einem Muster bedruckten Warenbahn. Dabei wird das auf der Warenbahn erkennbare Muster durch eine Bilderfassungsvorrichtung aufgenommen und Bildsignale erzeugt, die einer Bildverarbeitungseinrichtung zugeführt und unter Erzeugung von Steuersignalen verarbeitet werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsbildende Vorrichtung bzw. dessen Betrieb in Bezug auf ihre Funktionalität und/oder ihre Zuverlässigkeit zu verbessern.
  • Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Beleuchtungsgang zur Erzeugung eines linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem jeweiligen Blatt und der Aufnahmegang als Abbildungsgang zur Abbildung des auf dem jeweiligen Blatt beleuchteten linienförmigen Abschnittes in eine Erfassungsebene ausgebildet sind.
  • Mit der Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eingerichtet ist, einen linienförmigen Beleuchtungsabschnitt auf dem jeweiligen Blatt zu erzeugen und diesen linienförmigen Beleuchtungsabschnitt in eine Erfassungsebene abzubilden, kann die Verarbeitung der in Stapelform angeordneten Blätter funktional verbessert und flexibler durchgeführt werden. Ferner kann die Fehlerresistenz des Zählvorgangs verbessert werden im Vergleich zur gattungsbildenden Vorrichtung, mit welcher neben dem eigentlichen Zählvorgang allein ein Abstand eines Nutzens (insbesondere ein Teilprodukt in Form eines Druckabschnittes auf einem Druckbogen) von einer Blattkante ermittelt wird, um insbesondere eine Schnittgenauigkeit zu erfassen. Demgegenüber können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere neben dem eigentlichen Nutzen zusätzlich auf einem Bogen aufgebrachte Informationen wie beispielsweise eine ein- oder mehrdimensionale Kodierung oder eine Markierung, erfasst und beispielsweise einer übergeordneten Steuereinrichtung zur Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Über die Erfassung einer solchen Kodierung kann beispielsweise eine eindeutige Identifizierung eines Druckbogens bereitgestellt werden. Die Angabe "Kodierung" ist insofern allgemein zu verstehen und kann insbesondere ein optisch erfassbares wie ein aufgedrucktes oder ein anderweitig eingebrachtes Merkmal an bzw. in den Bögen des Bogenstapels, d.h. Blättern des Blattstapels, umfassen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Verarbeitung von beliebigen Blattstapeln, wobei die jeweiligen Blätter beispielsweise Papier-/Pappe- oder Kunststofffolienbögen sein können. Dabei können die Blätter auch aus einem Verbundmaterial und/oder abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.
  • Erfindungsgemäß ist die Angabe "Erfassungsebene" allgemein zu verstehen und kann beispielsweise eine planare oder eine gekrümmte Ebene bzw. einen Abschnitt mit planaren und/oder gekrümmten Bereichen umfassen. Dabei kann in dieser Erfassungsebene beispielsweise eine Sensorfläche einer Bildsensoreinrichtung, insbesondere ein monochromer oder polychromer Fotosensor eingesetzt werden, der ausgebildet sein kann, ein erfasstes Bild zur digitalen Weiterverarbeitung bereitzustellen.
  • Die Angabe "linienförmiger Beleuchtungsabschnitt" kann einen etwa rechteckförmigen beleuchteten Bereich meinen, bei welchem die lange Kante zumindest das Doppelte, insbesondere zumindest das Dreifache der Erstreckung der kurzen Kante aufweist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die Kanten nicht vollkommen gerade verlaufen, stattdessen können diese auch gekrümmt, insbesondere leicht gekrümmt verlaufen. Auch können diese "Kanten" nicht einen harten Übergang vom Beleuchtungsabschnitt zu den unbeleuchteten Bereichen darstellen, sondern einen weichen Übergang.
  • Die Angabe "Beleuchtungsgang" bzw. "Abbildungsgang" bezeichnen die jeweilige optische Anordnung zur Realisierung des linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt bzw. der Abbildung dieses Abschnittes in eine Erfassungsebene.
  • Der linienförmige Beleuchtungsabschnitt kann sich je nach spezifischer Ausführungsform unmittelbar hinter der unteren oder der oberen Stirnseite der Zählscheibe befinden, da das gerade verarbeitete Blatt des Stapels an dieser Stirnseite zumindest abschnittsweise anliegen kann. Insofern kann die Angabe "Beleuchtungsabschnitt auf dem jeweiligen Blatt" ein über den Beleuchtungsgang erzeugtes Lichtfeld meinen, dass je nach Ausführungsform direkt an der Unterseite oder direkt an der Oberseite der Zählscheibe vorliegt.
  • Es sei bemerkt, dass die Bezeichnungen Licht, Lichtquelle, Lichtstromdichte bzw. Beleuchtungsstärke allgemein zu verstehen sind und nicht in jedem Fall auf den sichtbaren Spektralbereich beschränkt sein müssen. Insbesondere kann als Lichtquelle auch ein NIR-Laser verwendet werden, wobei alle optischen Komponenten im Beleuchtungsgang bzw. Abbildungsgang sowie die Sensoreinrichtung(en) darauf angepasst sein können.
  • Weiterbildungen der Erfindung bzw. weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der allgemeinen Beschreibung, der Figurenbeschreibung, den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen angegeben.
  • Der linienförmige Beleuchtungsabschnitt auf dem jeweiligen Blatt bzw. des mittels der Funktionalität des Beleuchtungsgangs direkt unterhalb oder oberhalb der Zählscheibe erzeugten Lichtfelds kann in Bezug auf seine Abmessungen auf die jeweilige Anwendung angepasst sein. Zur Bereitstellung einer hohen Auflösung des optischen Gesamtsystems umfassend den Beleuchtungsgang und den Abbildungsgang, kann die Breite der Beleuchtungslinie einige 5 µm betragen, z.B. ≤ 80 µm oder ≤ 50 µm, insbesondere ≤ 30 µm betragen. Dagegen kann vorgesehen sein, dass die dazu senkrechte Ausdehnung des Beleuchtungsstreifens im Bereich von etwa einem bis 10 Millimeter oder mehr liegt, insbesondere etwa 5 mm oder etwa 7 mm, beträgt. Dabei kann die letztgenannte Ausdehnung an eine Abmessung oder Dimensionierung einer auf dem Blatt angebrachten, insbesondere aufgedruckten Kodierung angepasst sein, insbesondere gleich groß oder geringfügig größer, sodass die Kodierung in einer bestimmten Richtung vollständig von dem Beleuchtungsstreifen erfasst werden kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das optische Gesamtsystem derart eingerichtet ist, dass der linienförmigen Beleuchtungsabschnitt in Bezug auf seine Längsachse im Wesentlichen radial zur Zählscheibe orientiert ist und damit die Breitenerstreckung des Beleuchtungsabschnittes im Wesentlichen tangential zur Zählscheibe orientiert ist.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das optische System derart eingerichtet ist, dass das Verhältnis Länge/Breite des linienförmigen Beleuchtungsabschnitts ≥ 50, insbesondere ≥ 100 oder gar ≥ 300 beträgt.
  • Die Lichtquelle kann insbesondere als Bauteil in der Basiseinrichtung angeordnet sein kann. In anderen Ausführungsformen kann die Lichtquelle jedoch auch zur Basiseinrichtung von außen an den optischen Beleuchtungsgang angekoppelt sein, beispielsweise über einen Lichtleiter. Als Lichtquelle selbst sind unterschiedliche Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung nutzbar, beispielsweise eine Halogenlampe mit hohem Lichtstrom oder ein Gaslaser. In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann die Lichtquelle als Halbleiterlichtquelle ausgeführt sein, welcher insbesondere als Lichtquelle zur Abgabe von Licht einer ersten Wellenlänge und von Licht einer zweiten Wellenlänge eingerichtet sein kann.
  • Zur Erzeugung eines linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt kann zweckmäßigerweise die Lichtquelle eingangsseitig an den Beleuchtungsgang angekoppelt sein, wobei der Beleuchtungsgang eine Mehrzahl von Strahlformungselementen aufweisen kann, um den gewünschten linienförmigen Beleuchtungsabschnitt am Ort des jeweiligen Blattes, d.h. im Endbereich des Beleuchtungsgangs bereitzustellen.
  • Um eine einfache Versorgung der Lichtquelle sowie einer am Ort der Erfassungsebene angeordnete Bildsensoreinrichtung bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsgang als auch der Abbildungsgang abschnittsweise in der Basiseinrichtung und abschnittsweise in der Zählscheibe angeordnet sind, wobei die Bildsensoreinrichtung an den Abbildungsgang angekoppelt ist, insbesondere derart, dass ein Fotosensor der Bildsensoreinrichtung in der angegebenen Erfassungsebene angeordnet ist. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Bildsensoreinrichtung in bzw. an der Basiseinrichtung angeordnet ist.
  • Um eine homogene Lichtstromdichte (Beleuchtungsstärke) am Ort des linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt zu erzielen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsgang in der Basiseinrichtung zumindest eine optische Hintereinanderschaltung einer Powell-Linse und einer Zylinderlinse aufweist. Ein solches System kann um eine weitere sphärische Linse erweitert werden, die in Kombination mit einer negativen Zylinderlinse, als Sammellinse ausgeführt ist und in der zur Zylinderachsen senkrecht stehenden Achse eine Strahlaufweitung darstellt. In der Zylinderachse stellt diese Linse wiederum einen Kollimator da, der die von der Powell-Linse emittieren divergenten Strahlung kollimiert. Solche optische Hintereinanderschaltungen eignen sich insbesondere bei der Verwendung der beschriebenen Halbleiterlichtquelle, insbesondere einer Laserdiode, welche aufgrund ihres geometrischen Aufbaus stark unterschiedliche Divergenzwinkel in zueinander senkrecht liegende Richtungen aufweist. Eine besonders wirksame Symmetrisierung im Beleuchtungsgang kann dadurch erreicht werden, dass zwei bezüglich ihrer Ausrichtung senkrecht zueinander orientierte Powell-Linsen hintereinander geschaltet sind, wobei eine optische Hintereinanderschaltung zweier Zylinderlinsen erfolgen kann, wobei auch die beiden optisch hintereinander geschalteten Zylinderlinsen in Bezug auf ihre ausgezeichnete Achse zueinander senkrecht orientiert sind.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass im Beleuchtungsgang Strahlformungselemente umfasst sind zur Bereitstellung einer planaren und homogenen Lichtverteilung in einer vorgegebenen Ebene des Beleuchtungsgangs, wobei diese optische Anordnung derart ausgebildet sein kann, dass sich die vorgegebene Ebene im Bereich des Übergangs zwischen Basiseinrichtung und Zählscheibe befindet. Insofern kann diese Ebene im Bereich der Zählscheibe, der Basiseinrichtung oder genau zwischen beiden angeordnet sein, in jedem Fall jedoch im Bereich des Übergangs von Basiseinrichtung und Zählscheibe, sodass eventuell vorhandene Störungen in diesem Bereich einen geringen Effekt haben, da das Licht homogen verteilt ist.
  • Um eine Symmetrisierung des für die Beleuchtung verwendeten Lichtes in Bezug auf die optische Polarisation bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der optische Beleuchtungsgang eine λ/4 Platte aufweist, die vorzugsweise im Abschnitt des Beleuchtungsgangs innerhalb der Basiseinrichtung angeordnet sein kann. Diese λ/4 Platte kann im Beleuchtungsgang so orientiert sein, dass das von der Lichtquelle emittierte und im Beleuchtungsgang propagierende Licht nach Durchlaufen der λ/4 Platte zirkular polarisiert ist.
  • Vorzugsweise kann der Beleuchtungsgang in der Vorrichtung eine optische Hintereinanderschaltung mehrerer Zylinderlinsen mit unterschiedlichen Brennweiten aufweisen zur Erzeugung des linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt, insbesondere ausgehend von der planaren und homogenen Lichtverteilung in der vorgegebenen Ebene des Beleuchtungsgangs. In diesem Sinne wird von den optisch hintereinander geschalteten Zylinderlinsen die beschriebene planare und homogene Lichtverteilung in die linienförmige Feldverteilung zur Bereitstellung des linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt transformiert.
  • Je nach spezifischen Eigenschaften der Blätter, insbesondere in Bezug auf Reflexions-/Streueigenschaften der beleuchteten Blattoberfläche bzw. der beleuchteten bedruckten Bereiche kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsgang und/oder der Abbildungsgang eine optisch wirksame Filtereinrichtung aufweist zur Filterung von Licht mit vorgegebenen Eigenschaften wie Polarisation und/oder Wellenlänge. Neben der Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die physikalischen Eigenschaften der Blätter bzw. einer aufgebrachten, z.B. aufgedruckten Kodierung kann durch diese Maßnahme zumindest in einem Teil von Ausführungsformen auch erreicht werden, dass Fremdlicht nicht oder nur vermindert erfasst wird, was ansonsten beispielsweise die Abbildung eines zweidimensionalen Kodes vom Blatt auf einen Fotosensor verfälschen könnte.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsgang einen Linear-Polarisator aufweist, der eingangsseitig des Beleuchtungsgangabschnittes der Zählscheibe angeordnet sein kann und der Abbildungsgang einen Linear-Polarisator aufweist, der ausgangsseitig des Abbildungsgangabschnittes der Zählscheibe angeordnet sein kann, wobei der letztgenannte Linear-Polarisator in Bezug auf die durchgelassene Polarisation senkrecht zum Linear-Polarisator im Beleuchtungsgangabschnitt der Zählscheibe orientiert sein kann.
  • Zur Bereitstellung eines kompakten Aufbaus kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Beleuchtungsgang und der Abbildungsgang zumindest ein gemeinsames optisches Element aufweisen, das an bzw. in der Zählscheibe angeordnet sein kann, wobei das gemeinsame optische Element insbesondere als Umlenkprisma ausgebildet sein kann.
  • Vorzugsweise kann das gemeinsame optische Element ausgebildet und angeordnet sein, um Licht aus dem Beleuchtungsgang auf den linienförmigen Beleuchtungsabschnitt des Blattes zu lenken und vom linienförmigen Beleuchtungsabschnitt reflektiertes und/oder gestreutes Licht aufzunehmen und in den Abbildungsgang umzulenken.
  • Zum Verschließen des Beleuchtungsgangs und des Abbildungsgangs in Bezug auf Staub und/oder Feuchtigkeit endseitig auf der zum Blatt hingerichteten Zählscheibenstirnseite kann eine transparente Platte, insbesondere umfassend zwei ebene Grenzflächen vorgesehen sein, die vorteilhafterweise sowohl den Beleuchtungsgang als auch den Abbildungsgang abschließt. Eine solche transparente Platte kann beispielsweise als Saphirplatte ausgebildet sein, welche gute optische Transmissionseigenschaften und eine hohe Härte aufweist.
  • Bei solchen Ausführungsformen, bei welchen ein Prisma endseitig zum Blatt sowohl das Beleuchtungslicht auf das Blatt lenkt, als auch das reflektierte und/oder gestreute Licht aufnimmt, können sowohl diese Platte als auch das zur Platte in der Zählscheibe innenliegende Prisma gemeinsame optische Elemente des Beleuchtungsgangs und des Abbildungsgangs darstellen. Zweckmäßigerweise kann ferner vorgesehen sein, dass Beleuchtungsgang und Abbildungsgang an den sich gegenüber liegenden Stirnseiten von Basiseinrichtung und Zählscheibe jeweils durch eine entsprechende optische Platte abgeschlossen sind, insbesondere durch eine Platte aus Saphir. Es sei darauf hingewiesen, dass die Abschlussplatten nicht notwendigerweise zwei ebene Grenzflächen aufweisen müssen, es kann in besonderen Ausführungsformen auch zweckmäßig sein, die Platten zur Lichtlenkung mit sphärischen Fläche bzw. einer sphärischen Fläche auszubilden, insbesondere als Zylinderlinse.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass ein im Abbildungsgang oder Beleuchtungsgang angeordnetes optisches Bauelement gleichzeitig als Schutz- oder Abschlussfenster für den jeweiligen Beleuchtungsgang- oder Abbildungsgangabschnitt in der Zählscheibe oder der Basiseinrichtung dient. Ein solches Bauelement kann insbesondere ein optischer Polarisator sein.
  • Zur Abbildung des auf dem Blatt beleuchteten linienförmigen Abschnittes kann der Abbildungsgang zumindest eine Abbildungsstufe mit lichtbrechenden optischen Elementen zur Erzeugung eines Bildes des linienförmigen, beleuchteten Blattabschnittes in der Erfassungsebene aufweisen, wobei die Erfassungsebene im Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung liegen kann. Durch diese konstruktive Maßnahme wird erreicht, dass eine Bilderfassungseinrichtung, beispielsweise ein Fotosensor außerhalb der sich drehenden Zählscheibe angeordnet sein kann, was die elektrische Versorgung als auch die Weiterleitung der erfassten Daten vereinfacht.
  • Um den Platzbedarf für den Abbildungsgang in der Zählscheibe und/oder der Basiseinrichtung gering zu halten, kann vorgesehen sein, dass der Abbildungsmaßstab der zumindest einen Abbildungsstufe kleiner oder gleich 1 beträgt, insbesondere etwa 0,6 beträgt. Soweit der Abbildungsgang mehrere hintereinander geschaltete Abbildungsstufen aufweist, kann vorgesehen sein, dass der Abbildungsmaßstab des gesamten Abbildungsgangs ≤ 1 ist, insbesondere ≤ 0,5 oder in bestimmten Ausführungen auch ≤ 0,2 beträgt.
  • Um eine optimale Anpassung der geometrischen Verhältnisse, insbesondere in Bezug auf die Abmessungen von Zählscheibe und Basiseinrichtung sowie den darin verlaufenden Abbildungsgang zu erzielen, kann zweckmäßigerweise der Abbildungsgang eine Abbildungsstufe mit lichtbrechenden optischen Elementen zur Erzeugung eines Zwischenbildes des linienförmigen Bildabschnittes umfassen, wobei das Zwischenbild im Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung liegen kann. Zur Verbesserung der Übertragung des Zwischenbildes auf die Erfassungsebene kann vorgesehen sein, am Ort des Zwischenbildes eine Mattscheibe anzuordnen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass der Abbildungsgang eine einzelne Abbildungsstufe mit lichtbrechenden optischen Elementen zur Erzeugung des Bildes des linienförmigen Bildabschnittes umfasst, wobei dieses Bild im Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung liegen kann, und wobei am Ort der Bildebene eine Sensorfläche einer Bildsensoreinrichtung angeordnet sein kann.
  • Eine Abbildungsstufe im Abbildungsgang kann zumindest eine Zylinderlinse umfassen, insbesondere eine optische Hintereinanderschaltung von zwei Zylinderlinsen. Soweit im Abbildungsgang die Erzeugung eines Zwischenbildes vorgesehen ist, kann eine zweite Abbildungsstufe in der Funktionalität eines Objektivs vorgesehen sein zur Erzeugung eines Bildes in der Erfassungsebene.
  • Zur optimalen Nutzung des in dem Aufnahmegang aufgenommenen Lichtes kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass am Ort des Zwischenbildes eine Linse angeordnet ist zur Abbildung einer Austrittspupille der ersten Abbildungsstufe in eine Eintrittspupille der zweiten Abbildungsstufe.
  • Vorzugsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Belichtung einer am Ort der Erfassungsebene (Bildebene) in Bezug auf ihre Sensorfläche angeordnete Bildsensoreinrichtung aufweisen. Insbesondere kann es zweckmäßig, wenn die Steuereinrichtung eingerichtet ist, den Startzeitpunkt der Belichtung und den Endzeitpunkt der Belichtung festzulegen, insbesondere zur Erfassung der Zeitdauer, innerhalb welcher der in die Erfassungsebene abgebildete linienförmiger Beleuchtungsabschnitt auf die Sensorfläche fällt. Zweckmäßigerweise kann hierzu die Steuereinrichtung eingangsseitig mit dem Ausgang zumindest eines optischen Sensors wie einer Fotodiode verbunden sein zur Erfassung der Ausrichtung des Beleuchtungsgangabschnittes der Basiseinrichtung mit dem jeweiligen der Beleuchtungsgangabschnitte der Zähleinrichtung.
  • Zur einfachen Montage der optischen Komponenten des jeweiligen Beleuchtungsgangabschnittes und/oder des jeweiligen Abbildungsgangabschnittes in der Zählscheibe und/oder der Basiseinrichtung kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die jeweiligen optischen Komponenten auf einem jeweiligen Träger befestigt, z.B. verklebt sind und der jeweilige Träger als Modul oder Einsatz in zugeordnete Ausnehmungen in der Zählscheibe bzw. der Basiseinrichtung eingesetzt und fixiert ist. Mit dieser Gestaltung ist gleichzeitig eine vergleichsweise einfach durchzuführende Vorjustage der optischen Komponenten auf dem jeweiligen Träger vor der Befestigung in der Zählscheibe bzw. der Basiseinrichtung bereitgestellt.
  • Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung die Belichtung der Bildsensoreinrichtung im Ansprechen auf ein Ausgangssignal des zumindest einen optischen Sensors wie einer Fotodiode steuern. Der zumindest eine optische Sensor kann Bestandteil einer, ferner eine Lichtquelle aufweisenden Lichtschranke sein. In einer weiteren Ausführungsform, die ohne weitere Lichtquelle auskommt, kann über einen optischen Sensor, wie eine Fotodiode Licht von der Beleuchtungs-Lichtquelle kurz vor Ausrichtung der Beleuchtungsgangabschnitte der Basiseinrichtung und der zu dieser sich drehenden Zähleinrichtung erfasst werden, sodass damit der Startzeitpunkt der Belichtung festgelegt werden kann. In einer Ausführungsform kann ausgehend von diesem Startzeitpunkt der Endzeitpunkt der Belichtung eines Bildsensors über eine Berechnung ermittelt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit der Zählscheibe.
  • Um für die in Stapelform angeordneten Blätter die jeweiligen erfassten Bilder für eine nachfolgende Datenverarbeitung bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise eine Speichereinrichtung vorgesehen sein, die eine Datenverarbeitungseinrichtung speist.
  • Um eine besonderes zweckmäßige Verarbeitung der in Stapelform angeordneten Blätter bereitzustellen, kann vorgesehen sein, dass das erfasste Bild einen zumindest zweidimensionalen Kode, insbesondere einen QR(Quick Response)-Kode oder einen Data Matrix-Kode aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung zur Decodierung des zumindest zweidimensionalen Kode im erfassten Bild der Kodierung eingerichtet sein kann. In einer Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass dieser Kode ein dreidimensionaler Kode ist, beispielsweise dadurch, dass ein zweidimensionaler Kode als farbiger Kode ausgeführt, insbesondere aufgedruckt ist, der farbsensitiv erfasst wird. Entsprechende kann hierzu vorgesehen sein, auf den in Stapelform angeordneten Blättern jeweils einen solchen Kode aufzudrucken, der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung optisch erfasst und nachfolgend digital verarbeitet werden kann.
  • Um die Beleuchtungsstärke in der Erfassungsebene (Bildebene) zu steuern, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist die optische Ausgangsleistung der Lichtquelle des Beleuchtungsgangs einzustellen bzw. zu steuern oder zu regeln.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich neben dem Zählen der in Stapelform angeordneten Blättern auch zur Erfassung von ein- oder mehrdimensionalen Kodierungen, z.B. 2D oder 3D-Kodierungen, die auf den in Stapelform angeordneten Blättern angebracht, insbesondere aufgedruckt sein können. Diese Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insbesondere in einem Blattverarbeitungssystem zweckmäßig sein, insbesondere wenn diese Kodierung eine eindeutige Kennzeichnung zur Identifizierung des jeweiligen Bogens darstellt.
  • Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung einer Kodierung, beispielsweise in Form eines auf das Blatt aufgebrachten Barcodes weist den Vorteil einer erhöhten Fehlersicherheit gegenüber herkömmlichen Erfassungsvorrichtungen auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass der linienförmige Beleuchtungsabschnitt auf dem Blatt etwa senkrecht zu den Barcode-Linien ausgerichtet ist und sich über alle Linien des Kodes erstreckt. Bei der Drehung der Zählscheibe können die geometrischen Verhältnisse in Bezug auf den Verlauf der linienförmigen Beleuchtungsabschnitte so eingestellt sein, dass auf der Bildsensorfläche mehrere Abschnitte des gesamten Barcodes abgebildet sind, wodurch sich die Fehlerresistenz bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht, da alle abgebildeten linienförmigen Beleuchtungsabschnitte den gesamten Barcode umfassen.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Verarbeitung von in Stapelform angeordnete Blätter umfassend eine Basiseinrichtung an die eine Unterdruckeinrichtung zur Bereitstellung eines Unterdrucks angeschlossen wird, und eine Zählscheibe, die zur Basiseinrichtung gedreht und mit dieser vakuumtechnisch und optisch intermittierend gekoppelt wird. Dabei wird ein linienförmiger Beleuchtungsabschnitt mittels eines sich durch die Zählscheibe hindurch erstreckenden Beleuchtungsgangs auf einem Blatt des Stapels erzeugt und mittels eines sich durch die Zählscheibe hindurch erstreckenden Abbildungsganges in eine Erfassungsebene abgebildet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit hoher Genauigkeit und Auflösung insbesondere eine auf die Blätter aufgebrachte flächige Kodierung oder anderweitige Markierung bzw. Merkmale erfasst werden.
  • Vorzugsweise kann dabei zur Erfassung einer auf den Blättern jeweils aufgebrachten Kodierung vorgesehen sein, dass in der Erfassungs- oder Bildebene eine Mehrzahl von Abbildungen von linienförmigen Beleuchtungsabschnitten erfasst und zum Erkennen einer auf dem Blatt angebrachten Kodierung verarbeitet werden. Diese Mehrzahl von Abbildungen ergeben sich dadurch, dass sich im Laufe des Überstreichens der Kodierung die jeweiligen Beleuchtungslinienabschnitte in unterschiedliche Bereiche der Erfassungsebene, d.h. z.B. in unterschiedliche Bereiche der Sensorfläche abgebildet werden, da sich der Abbildungsgangabschnitt in der Zählscheibe relativ zum Abbildungsabschnitt in der Basiseinrichtung bewegt. Durch diese Maßnahme sind auch Kodierung mit hoher Auflösung erfassbar, die Abmessungen von mehreren mm2, insbesondere mehreren 10 mm2 aufweisen können.
  • Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
    • Figur 1a
    in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäß ausgebildete Zählscheibenvorrichtung zusammen mit einem zu verarbeitendem Blattbogenstapel unter Angabe der Drehrichtung der Zählscheibe,
    Figur 1b
    die Vorrichtung gemäß Figur 1a mit um einige Grad weitergedrehter Zählscheibe,
    Figur 1c
    die Vorrichtung gemäß Figur 1b mit um einige Grad zu der in Fig. 1b angegebene Betriebssituation weitergedrehter Zählscheibe,
    Figur 2
    die im Beleuchtungsgang und im Abbildungsgang der erfindungsgemäßen Zählscheibenvorrichtung gemäß Fig. 1a angeordneten optischen Elemente in einer perspektivischen Prinzipansicht,
    Figuren 3a - c
    eine Abfolge von perspektivischen Unteransichten auf die Zählscheibe bei unterschiedlichen Drehpositionen der Zählscheibe,
    Figur 4
    eine perspektivische Aufsicht auf die Zählscheibe mit entfernter Basiseinrichtung und
    Figur 5
    eine perspektivische Unteransicht auf die Basiseinrichtung bei entfernter Zählscheibe
    zeigt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden mit Bezug auf die erfindungsgemäße Gestaltung einer Zählscheibenvorrichtung erläutert, bei welcher ein Stapel von Blättern gezählt wird und gleichzeitig ein optisch erfassbares Merkmal des jeweiligen Blattes erfasst wird. Figur 1a zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform dieser erfindungsgemäß gestalteten Zählscheibenvorrichtung, umfassend als wesentliche Bestandteile eine Basiseinrichtung 10, welche auf dem Gebiet auch als Transferblock bezeichnet wird sowie eine zur Basiseinrichtung koaxial ausgerichtete und drehbar angeordnete Zählscheibe 20. Die Basiseinrichtung 10 ist relativ zur Zählscheibe 20 im Betrieb stationär angeordnet. In der Figur ist zur Klarheit der Darstellung die in der beschriebenen Ausführungsform an die Basiseinrichtung 10 angeflanschte Unterdruckzeugungseinrichtung, beispielsweise ein nach dem Venturi-Prinzip arbeitender Vakuum-Ejektor oder eine Vakuumpumpe nicht dargestellt. Auch nicht dargestellt ist eine Antriebswelle zum Drehen der Zählscheibe 20 relativ zur stationären Basiseinrichtung 10, wobei sich nach deren Montage die Antriebswelle durch die Antriebswellendurchführung 100 der Basiseinrichtung hindurch erstreckt und starr an die Zählscheibe 20 angeflanscht ist.
  • Die zur Zählscheibe stehende Basiseinrichtung 10 ist über die nicht dargestellte Zählscheibenwelle und den Adapter 102 fixiert, wobei die Basiseinrichtung axial federbeaufschlagt an der Zählscheibe anliegt. In der beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Anflanschung der nicht dargestellten Unterdruckerzeugungseinrichtung zur Saugluftzuführung über einen auch nicht dargestellten Unterdruckanschluss der Basiseinrichtung. Das Bezugszeichen 101 kennzeichnet einen Gehäuseabschnitt zur Aufnahme einer Steuerungsplatine sowie Anschlüssen zur Verbindung mit einer zentralen Steuerung.
  • Die erfindungsgemäße Zählscheibenvorrichtung ist zunächst zum Bestimmen der Anzahl der auf einem Blattbogenstapel 40 angeordneten Blätter 41 eingerichtet. Hierzu weist die Zählscheibe 20 in der beschriebenen Ausführungsform drei, jeweils durch eine radial verlaufende, d.h. mit einer radialen Richtungskomponente verlaufenden, Öffnung 203 getrennte Umfangsabschnitte 200a, b, c auf, wobei jeder Umfangsabschnitt eine in Drehrichtung D vorlaufende Spitze oder Nase 201 und einen Endbereich mit einem nachlaufenden Niederhalter 202 umfasst. In der in Figur 1a angegebenen perspektivischen Aufsicht auf die Zählscheibe 20 sind an der Oberseite der jeweiligen Spitze 201 Prüflochbohrungen 204 vorgesehen zur Erfassung einer Betriebssituation, in welcher ein Blatt über diese Prüfbohrungen streicht und diese damit abdeckt. In Betrieb wird die Zählscheibenvorrichtung wie in Figur 1a angegeben, überlappend zu einer Stapelecke angesetzt, wobei die gesamte Vorrichtung 1 für den Zählvorgang bei drehender Zählscheibe 20 axial nach unten bewegt wird. Die Angabe "Bohrung", "Loch" oder "Öffnung" ist in der vorliegenden Anmeldung allgemein zu verstehen und nicht auf kreisrunde Gestaltungen beschränkt, sondern umfasst auch unrunde Gestaltungen.
  • Zur Separierung der Blätter weisen die Umfangsabschnitte 200a, b, c an der Unterseite mit einem Unterdruck beaufschlagbare Bohrungen auf, wodurch das jeweils an der Unterseite des jeweiligen Umfangsabschnittes 200a, b, c anliegende Blatt angesaugt wird, sodass es von der vorlaufenden Spitze des in Drehrichtung nachfolgenden Umfangsabschnittes 200b, c, a oberseitig geführt werden kann. Weitergehende Erläuterungen zur Funktionsweise der Zählscheibe erfolgen untenstehend mit Bezug auf die Figuren 3a - c.
  • Aus Figur 1a sind darüber hinaus ein Beleuchtungsgang 30a und ein Abbildungsgang 30b ersichtlich, die sich in der beschriebenen Ausführungsform sowohl in der Basiseinrichtung 10 als auch in der Zählscheibe 20 abschnittsweise erstrecken.
  • Sowohl der Beleuchtungsgang 30a, als auch der Abbildungsgang 30b weisen eine optische Hintereinanderschaltung einer Vielzahl von optischen Bauteilen auf, wobei zur Klarheit in der Darstellung gemäß Figur 1a darauf verzichtet wurde, die Befestigung der optischen Bauteile in den jeweiligen Abschnitten von Basiseinrichtung 10 bzw. Zählscheibe 10 anzugeben. In noch zu erläuternden Weise wird in der beschriebenen Ausführungsform über den Beleuchtungsgang 30a Licht eines Halbleiterlasers bei mehreren relativen Drehpositionen zwischen Basisteil 10 und Zählscheibe 20 das emittierte Licht ausgehend von der Basiseinrichtung in einen der drei Beleuchtungsgangabschnitte der Zählscheibe übertragen und von dort auf die der Unterseite der Zählscheibe zugewandten Fläche eines Blattes 41 geworfen. Dabei ist der Beleuchtungsgang in Bezug auf die Gestaltung und Anordnung der optischen Komponenten so ausgebildet, dass auf dem Blatt 41 ein linienförmiger Abschnitt beleuchtet wird. Die von dem Beleuchtungsabschnitt gestreuten bzw. reflektierten Lichtanteile treten in einen Aufnahmegang an der Unterseite der Zählscheibe ein und werden über jeweils einen der Abbildungsgangabschnitte in der Zählscheibe und den Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung 10 auf eine Sensorfläche 490 einer Kamera 500 geführt. Optisch erfolgt insofern über den Abbildungsgang eine Abbildung des beleuchteten Abschnittes auf dem Blatt auf die Sensorfläche der Kamera 500.
  • Dabei weist die Zählscheibe für jeden der Umfangsabschnitte 200 jeweils einen zugeordneten Beleuchtungsgangabschnitt und einen zugeordneten Abbildungsgangabschnitt auf, wobei die Beleuchtungsgangabschnitte und die Abbildungsgangabschnitte für alle Umfangsabschnitte der Zählscheibe in der beschriebenen Ausführungsform identisch aufgebaut sein können, insbesondere die gleichen optischen Elemente aufweisen können.
  • Durch das Drehen der Zählscheibe relativ zur Basiseinrichtung werden der in der Basiseinrichtung verlaufende Beleuchtungsabschnitt und der in der Basiseinrichtung verlaufende Abbildungsabschnitt gleichzeitig mit dem jeweiligen Beleuchtungsabschnitt und dem jeweiligen Abbildungsabschnitt eines der Umfangsabschnitte der Zählscheibe ausgerichtet, sodass ein Abschnitt eines Blattes linienförmig beleuchtet und der beleuchtete Blattabschnitt auf die Sensorfläche der Bildsensoreinrichtung abgebildet werden kann.
  • Der durch den Beleuchtungsgang auf dem Blatt erzeugte linienförmige Lichtabschnitt überstreift durch die Drehung der Zählscheibe zur Basiseinrichtung einen vorgegebenen Abschnitt auf dem Blatt, wobei in gleicher Weise das Bild des linienförmigen Lichtabschnittes, jedoch skaliert mit dem durch den Abbildungsgang bereitgestellten Abbildungsmaßstab, über die Sensorfläche der Bildsensoreinrichtung läuft.
  • Die erfindungsgemäße Zählscheibenvorrichtung ist insbesondere zur Erfassung eines auf das Blatt aufgebrachten Kodes, z.B. einer 2D-Kodierung ausgebildet, welche die Verarbeitung der in Stapelform angeordneten Blätter vereinfacht. Beispielsweise kann jedes dieser Blätter oder Blattbogen an gleicher Stelle im Bereich einer Ecke einen Flächenabschnitt aufweisen, auf welchem die besagte Kodierung, beispielsweise eine 2D-Kodierung aufgebracht, insbesondere aufgedruckt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der über den Beleuchtungsgang auf dem Blatt erzeugte linienförmige Beleuchtungsabschnitt den flächigen Kode zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nur partiell abdeckt, wobei durch das Drehen der Zählscheibe der linienförmige Beleuchtungsabschnitt auf dem Blatt die flächige Kodierung innerhalb eines Zeitabschnittes, welcher von den Abmessungen der Kodierung sowie von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Zählscheibe abhängt, überstreicht.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Zählscheibenvorrichtung auch zur Erfassung eines auf das Blatt aufgebrachten 3D-Kodierung ausgebildet sein, wobei die Kodierung wieder ein flächiges Druckbild sein kann, dass jedoch hier farbig gestaltet ist. Dabei kann entsprechend vorgesehen sein, eine polyfarbige Lichtquelle sowie einen polychromen Bildsensor zu verwenden, um die farbige Kodierung zu erfassen.
    • Figur 1 a zeigt eine Situation, bei welcher das oben liegende Blatt 41 des Blattbogenstapels 40 an der Unterseite des Umfangsabschnittes 200a mittels Unterdruck-beaufschlagten Bohrungen angesaugt und somit vom Stapel 40 abgehoben wird.
    • Figur 1b zeigt die Situation kurze Zeit später, nachdem die Zählscheibe 20 geringfügig in Drehrichtung D weitergedreht ist und die vorlaufende Spitze 201 des Umfangsabschnittes 200b, welcher dem Umfangsabschnitt 200a in Drehrichtung nachfolgt, untergriffen wird. Die Spitze 201 weist ausgehend von der Spitze eine Schräge auf, sodass das Blatt 41 diese Schräge hinaufgleitet und die drei Prüflochbohrungen 204 abdeckt. Diese Situation wird in noch zu beschreibender Weise in der beschriebenen Ausführungsform genutzt, um ein Zählsignal zu erzeugen, sodass hierüber die Anzahl der im Stapel 40 befindlichen Blätter ermittelt werden kann.
    • Figur 1c zeigt die Situation etwas später nach der Weiterdrehung der Zählscheibe 20 ausgehend von der Situation gemäß Figur 1b, wobei das Blatt 41 nun vollständig auf der Oberseite des Umfangsabschnittes 200b aufliegt und das im Stapel 40 darunter liegende Blatt von der Unterseite des Umfangsabschnittes 200b angesaugt wird, sodass es dann nachfolgend von der vorlaufende Spitze 201 des Umfangsabschnittes 200c untergriffen werden kann.
  • Wie aus Figur 1c ersichtlich, weist das Blatt 41 in der Nähe der durch die Blattkanten 42, 43 gebildeten Ecke eine Bedruckung in Form einer 2D-Kodierung 45 auf, welche vor der Ansaugung des Blattes 41 an der Unterseite des Umfangsabschnittes 200a in noch im Detail zu beschreibender Weise erfasst, d.h. gelesen wurde durch das Beleuchten eines linienförmigen Abschnittes der Kodierung und Abbildung dieses beleuchteten Abschnittes auf eine Sensorfläche der Kamera 500.
  • Mit Bezug auf Figur 2 soll im Folgenden der gesamte Aufbau des Beleuchtungsgangs und des Abbildungsgangs und damit die Erfassung der auf dem Blatt aufgebrachten 2D-Kodierung 45 erläutert werden. Figur 2 zeigt in einer Prinzipdarstellung den optischen Aufbau des Beleuchtungsgangs 30a sowie des Abbildungsgangs 30b mit ihren jeweiligen optischen Komponenten, wobei zur Klarheit der Darstellung die Basiseinrichtung 10 sowie die Zählscheibe 20 nur durch Umrandungen angedeutet sind, sodass die jeweiligen Beleuchtungsgang- und Abbildungsgangabschnitte in der Basiseinrichtung und der Zähleinrichtung erkennbar sind. Zu jedem der in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung umfassten drei Umfangsabschnitte 200a, 200b, 200c, siehe Figur 1a, weist die Zählscheibe 20 einen zugeordneten Beleuchtungsgangabschnitt und einen zugeordneten Abbildungsgangabschnitt zur Komplettierung des Beleuchtungsgangs bzw. des Abbildungsgangs auf. Insofern zeigt Figur 2 nur einen der insgesamt drei in der Zähleinrichtung angeordneten Beleuchtungsgang-/ Abbildungsgangabschnitte in einer Betriebssituation, in welcher die Gangabschnitte von einem der Umfangsabschnitte der Zählscheibe 20 zu den Gangabschnitten der Basiseinrichtung 10 ausgerichtet sind.
  • Der wie beschrieben komplettierte Beleuchtungsgangabschnitt weist in der beschriebenen Ausführungsform eine Laserdiode 300 auf, der eine Kollimator-Linse 310 nachgeschaltet ist. Das Licht wird von einem Umlenkspiegel 320 um 90° umgelenkt und durchläuft eine zum Licht ausgerichtete λ/4 Platte 330, sodass das Beleuchtungslicht danach im Wesentlichen zirkular polarisiert ist. Zur Homogenisierung des aus einer Streifenstruktur der Laserdiode emittierten Lichtes durchläuft das Licht zwei hintereinander geschaltet Powell-Linsen 340a, 340b, die in Bezug auf ihre Scheitellinien zur optischen Achse um 90° zueinander verdreht sind und deren komplexe, zweidimensionale asphärische Dachgestaltung an die asymmetrische Leuchtfläche der Laserdiode angepasst sind, um die Lichtdichte im Zentralbereich zu erniedrigen und im Randbereich zu erhöhen.
  • Danach folgt im Beleuchtungsgang eine erste Hintereinanderschaltung 350 zweier Zylinderlinsen und eine zweite Hintereinanderschaltung 360 zweier Zylinderlinsen, wobei die Zylinderlinsenpaare wie aus Figur ersichtlich senkrecht zueinander ausgerichtet sind, d.h. die Brechungsrichtungen liegen um 90° zueinander versetzt. Als Resultat der bislang beschriebenen optischen Komponenten des Beleuchtungsgangs 30a wird im Bereich des Übergangs zwischen Basiseinrichtung 10 und Zählscheibe 20 eine homogene Feldverteilung in Form einer ebenen Welle erzeugt. Je nach spezifischer Ausführungsform kann diese Ebene insbesondere im Bereich des Übergangs in der Basiseinrichtung 10 oder der Zählscheibe 20 liegen.
  • Zum Schutz der Optiken im Beleuchtungsgang weist in der beschriebenen Ausführungsform sowohl die Basiseinrichtung 10 als auch die Zähleinrichtung 20 am Ende der jeweiligen Beleuchtungsgangabschnitte Schutzfenster in Form von planparallelen Platten 370 und 401 auf. Diese Schutzfenster schließen den Beleuchtungsgang ab und schützen insofern die optischen Komponenten gegen Staub und Feuchtigkeit. Je nach Ausführungsform können die Fenster aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, z.B. die Platte 450 aus N-BK7 und die Platte 401 aufgrund des Kontaktes mit den Blättern im Betrieb aus einem optischen Material großer Härte, z.B. aus Saphir.
  • Das in die Zählscheibe 20 eintretende Licht wird über einen Polarisator 375 polarisiert, sodass das in der Zählscheibe transmittierende Beleuchtungslicht linear polarisiert ist. Das im Wesentlichen in Bezug auf die optische Achse vertikal verlaufende Licht wird durch ein verspiegeltes Umlenkprisma 380, das eine verspiegelte Hypotenusen-Fläche aufweist, um 90° umgelenkt, über zwei Zylinderlinsen 390a, 390b fokussiert und über das Umlenkprisma 400 mit verspiegelter Hypotenusen-Fläche auf die Kodierung 45 umgelenkt, sodass ein linienförmiger Beleuchtungsbereich auf dem Abschnitt 45 entsteht. In der beschriebenen Ausführungsform beträgt die Breite des beleuchteten Abschnitts etwa 20 µm, während die dazu senkrechte Ausdehnung des Beleuchtungsstreifens einige Millimeter, insbesondere etwa 7 mm beträgt.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Hintereinanderschaltungen von Zylinderlinsen 350, 360 bzw. 390a, b in nicht dargestellten Ausführungsformen auch durch jeweils eine einzelne Zylinderlinse ersetzt sein können.
  • Darüber hinaus ist in der Darstellung der Figur 2 auch das in der beschriebenen Ausführungsform unterhalb des Umlenkprismas 400 zum Abschluss des Beleuchtungsgangs vorgesehene Schutzfenster in Form einer planparallelen Platte 401, hier einer Saphirplatte angegeben, die in der beschriebenen Ausführungsform an das Umlenkprisma angekittet ist.
  • Der linienförmige Beleuchtungsabschnitt auf dem Blatt streut und/oder reflektiert Licht, wobei ein Teil von diesem reflektierten und/oder gestreuten Licht über die Saphirplatte 401 zurück in das Umlenkprisma 400 in den mit dem Bezugszeichen 30b gekennzeichneten Abbildungsgang fällt. Der Abbildungsgang weist in der beschriebenen Ausführungsform eine erste Abbildungsstufe, umfassend drei Zylinderlinsen 410a, b, c auf, welche den linienförmigen Beleuchtungsabschnitt auf der Kodierung 45 in eine Zwischenbildebene abbilden, welche in der beschriebenen Ausführungsform in der Basiseinrichtung 10 liegt. Hierzu wird das Licht in der Zählscheibe zunächst über ein Umlenkprisma 430, das eine verspiegelte Hypotenusen-Fläche aufweist, nach oben in Richtung zur Basiseinrichtung 10 gelenkt und durchläuft den direkt hinter dem Umlenkprisma 430 angeordneten Polarisator 440, welcher bezüglich seiner Durchlassrichtung senkrecht zum Polarisator 375 orientiert ist. Insofern ist in der beschriebenen Ausführungsform das auf die Kodierung 45 fallende Licht senkrecht zu dem nachfolgend zum Polarisator 440 durchgelassenen Licht polarisiert.
  • Auch im Abbildungsgang sind die ineinander übergehenden Abbildungsabschnitte der Zähleinrichtung und der Basiseinrichtung in der beschriebenen Ausführungsform jeweils zum Schutz gegen Verunreinigungen und Feuchtigkeit abgeschlossen. Während diese Funktion in der Zählscheibe 20 durch den Polarisator 440 bereitgestellt ist, wird der Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung in Richtung zur Zählscheibe durch eine planparallele Platte 450, hier aus N-BK7 abgeschlossen.
  • Nach dem Übergang in die Basiseinrichtung ist in der Nähe des durch die Zylinderlinsen 410a, b, c erzeugten Zwischenbildes eine Feldlinse 460 angeordnet, welche die Austrittspupille der ersten Abbildungsstufe in die Eintrittspupille einer zweiten Abbildungsstufe 480 abbildet. Diese zweite Abbildungsstufe wirkt in der beschriebenen Ausführungsform als Objektiv, welche das Zwischenbild am Ort der Mattscheibe 470 auf eine Sensorfläche 490 einer Kamera abbildet. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, die Mattscheibe 470 an die Feldlinse 460 anzuordnen, insbesondere anzukitten und diese optische Zusammenschaltung am Ort des Zwischenbildes zu platzieren.
  • In gleicher Weise, wie der linienförmige Beleuchtungsabschnitt in der beschriebenen Ausführungsform nur einen Teil der 2D-Kodierung 45 abdeckt, deckt das über die beiden Abbildungsstufen in die Erfassungsebene, d.h. auf den Bildsensor 490 geworfene Bild nur einen Teil der fotoempfindlichen Fläche des Bildsensors 490 ab. Im Zuge der Drehung der Zählscheibe 20 überstreicht die linienförmige Leuchtfläche auf der der Unterseite der Zählscheibe zugewandten Papierseite die gesamte Kodierung, sodass in gleicher Weise der auf dem Bildsensor abgebildete Beleuchtungsabschnitt die Fläche des Bildsensors 490 überstreicht, sodass innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums die gesamte 2D-Kodierung auf dem Bildsensor 490 abgebildet wird.
  • Mit Bezug auf die Figuren 3a, b und c soll im Folgenden die sequentielle Abfolge des Erfassens einer 2D-Kodierung, dem Ansaugen des Blattes in einen kehlförmigen Hohlraum und dem nachfolgenden Untergreifen des Blattes über eine vorlaufende Spitze 201 eines Umfangsabschnittes durch die erfindungsgemäße Zählscheibenvorrichtung näher erläutert werden. Figur 3a zeigt eine perspektivische Unteransicht auf die erfindungsgemäße Zählscheibenvorrichtung, d.h. im Wesentlichen auf die Unterseite der Zählscheibe 20. Erkennbar sind die Umfangsabschnitte 200a, b, c auch in Bezug auf ihre Unterseiten identisch aufgebaut. Zwischen der jeweiligen vorlaufenden Spitze 201 und dem jeweiligen nachlaufenden Niederhalter 202 sind jeweils umfänglich beabstandete Abschnitte 210, 211, 212 von Ansaugbohrungen angeordnet, wobei die Ansaugbohrungen des Abschnittes 212 in einer in Richtung zur vorlaufenden und direkt benachbarten Spitze 201 Absenkung angeordnet sind, die in der beschriebenen Ausführungsform als vertieften Hohlkehle 205 ausgebildet sind. Dabei kann die Gestaltung dieser Absenkungen, insbesondere deren Tiefe, an die Steifigkeit der gestapelten und zu verarbeitenden Bögen, beispielsweise Papier-/Pappe- oder Folienbögen, angepasst sein. Zweckmäßigerweise kann die Tiefe der Absenkung etwa umgekehrt proportional zur Steifigkeit der Bögen eingestellt sein.
  • Jedem Umfangsabschnitt ist in der beschriebenen Ausführungsform ferner ein mit der Unterseite der Zählscheibe 20 abschließender optische Einsatz 213 zugeordnet, der in diesem Umfangsabschnitt in die Zählscheibe eingesetzt ist und eine Öffnung aufweist, die mit der planparallelen optischen Platte 401 verschlossen ist. Zur Klarheit der Darstellung ist in Figur 3a der Einsatz 213 allein für den Umfangsabschnitt 200a mit einem Bezugszeichen versehen, während die Abschnitte der Ansaugbohrungen nur im Umfangsabschnitt 200c mit Bezugszeichen versehen sind. Wie erläutert und aus der Figur ersichtlich sind alle drei Umfangsabschnitte in der beschriebenen Ausführungsform identisch aufgebaut. Dieser jeweilige optische Einsatz 213 umfasst einen Träger, an welchem die optischen Komponenten des jeweiligen Beleuchtungsgangabschnittes und des Abbildungsgangabschnittes der Zählscheibe 20, siehe Fig. 2, befestigt sind, wobei der jeweilige Träger in eine vorgesehene Ausnehmung der Zählscheibe im jeweiligen Umfangsabschnitt 200a, b, c eingesetzt ist. Ein solcher optischer Einsatz 213 stellt insofern den Beleuchtungs- und den zugeordneten Abbildungsgangabschnitt für einen der Umfangsabschnitte 200a, b, c der Zählscheibe 20 dar.
  • Erkennbar ist ferner die Antriebswellendurchführung 214 in der Zählscheibe zur Aufnahme der nicht dargestellten Antriebswelle, welche im montierten Zustand fest mit der sich zur Basiseinrichtung 10 drehenden Zählscheibe 20 verbunden ist. Zur Festlegung einer definierten Drehorientierung zwischen Zählscheibe und Antriebswelle greift ein an der Antriebswelle angeordneter Mitnehmer in die Mitnehmerbohrung 215 ein.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Zählscheibe statt drei auch weniger oder mehr Umfangsabschnitte, beispielsweise vier oder fünf aufweisen, die wiederum identisch und ähnlich wie in der beschriebenen Ausführungsform ausgebildet sein können, insbesondere mit drei umfänglich beabstandeten Abschnitten von Ansaugbohrungen, die zwischen einer vorlaufenden Spitze 201 und einem nachlaufenden Niederhalter 202 angeordnet sein können. Wie der Fachmann erkennt, kann mit Erhöhung der Anzahl der besagten Umfangsabschnitte an der Zählscheibe bei gleichbleibender Umdrehungsgeschwindigkeit die Zählrate erhöht werden.
  • Figur 3a zeigt eine Situation, bei welcher das Blatt 41, welches auf dem Stapel 40 der Unterseite der Zählscheibe 20 gegenüberliegt, vorher von Abschnitt 210 des Umfangsabschnittes 200a angesaugt wurde und dann den Abschnitt 211 von Ansaugbohrungen überdeckt und über diese angesaugt wird, wobei die auf dem Blatt aufgebrachte 2D-Kodierung 45 die optische Platte 401 noch nicht überstrichen hat, d.h. der Kode von der erfindungsgemäß gestalteten Zählscheibenvorrichtung noch nicht erfasst wurde.
  • Die Abschlussplatte 401 ermöglicht den Zugang auf die jeweiligen Beleuchtungsgangabschnitte und Abbildungsgangabschnitte, die innerhalb der Zählscheibe verlaufen, wobei die hier jeweilige ebene, planparallele optische Platte 401 vor dem Umlenkprisma 400, siehe Figur 2, angeordnet ist, d.h. den Beleuchtungsgangabschnitt sowie den Abbildungsgangabschnitt im jeweiligen Umfangsabschnitt 200a, b, c abschließt.
  • In der beschriebenen Ausführungsform ist die Orientierung und Anordnung der optischen Komponenten derart ausgeführt, dass sich der linienförmige Beleuchtungsabschnitt auf dem Blatt 41 in Bezug auf seine Längserstreckung im Wesentlichen radial zur Zählscheibe erstreckt. Dieser Beleuchtungsabschnitt verläuft in der beschriebenen Ausführungsform mittig zur optischen Platte 401 und erstreckt sich in radialer Richtung im Wesentlichen über dessen gesamte optisch wirksame Ausdehnung. Dagegen erstreckt sich der Beleuchtungsabschnitt senkrecht in radialer Richtung, d.h. tangential nur über einen Bruchteil der Erstreckung der optischen Platte.
  • Beim Weiterdrehen der Zählscheibe in die angegebene Drehrichtung D wird die optische Platte 401, respektive der linienförmige Beleuchtungsabschnitt über die 2D-Kodierung 45 des Blattes 41 geschwenkt. Figur 3b zeigt die Betriebssituation, bei welcher die Kodierung, welche in der beschriebenen Ausführungsform als Data-Matrix-Kode mit einer Fläche von 6,5 x 6,5 mm2 ausgebildet ist, gerade innerhalb der optischen Platte 401 liegt. Gleichzeitig wird das Blatt 41 durch die Ansaugbohrungen innerhalb der Abschnitte 211, 212 angesaugt. In der in Figur 3b angegebenen Situation liegt zwar die 2D-Kodierung 45 im Wesentlichen vollständig innerhalb der optischen Platte, jedoch wird auch in dieser Situation allein im Bereich der Mitte der optischen Platte 401 liegende Bereich der Kodierung 45 auf die Sensorfläche 490 abgebildet, sodass im Laufe des Überstreichens der Kodierung die jeweiligen Abschnitte in unterschiedliche Bereiche der Sensorfläche abgebildet werden, da sich der Abbildungsgangabschnitt in der Zählscheibe relativ zum Abbildungsabschnitt in der Basiseinrichtung bewegt.
  • Figur 3c zeigt eine in Bezug auf die Situation gemäß Figur 3b eine kurz danach folgende Betriebssituation, bei welcher sich die Kante 42 des Blattes 41 kurz vor der vorlaufenden Spitze 201 des Abschnittes 200b befindet. Gleichzeitig wirken die Luftansaugbohrungen im Abschnitt 212, sodass das Blatt in diesem Bereich in die Hohlkehle 205 gesaugt wird, sodass die Kante 42 in Blickrichtung der Figur 3c unterhalb der vorlaufenden Spitze 201 liegt, sodass es von dieser aufgenommen und im weiteren auf der Spitze gleitet zum Abdecken der Prüflochbohrungen 204, siehe Figur 1b. Die Prüflochbohrungen sind wie die Saugbohrungen unterdruckbeaufschlagt, wobei eine Durchtaktung des durch die Blattabdeckung beibehaltenden Unterdrucks in die Basiseinrichtung hinein erfasst und als Zählsignal von einer Steuereinrichtung verarbeitet werden kann.
  • Wie obenstehend, erläutert erfolgt die Einkopplung des Unterdrucks, d.h. die Saugluftzuführung, in die sich zur Basiseinrichtung drehenden Zählscheibe 20 sowie die Einkopplung des Beleuchtungslichtes in den jeweiligen Beleuchtungsgangabschnitt der Zählscheibe und die Bilderfassung in bzw. an der Basiseinrichtung dadurch, dass an den jeweils zugeordneten Stirnseiten der Basiseinrichtung und der Zählscheibe Bereiche vorgesehen sind, um beispielsweise Saugbohrungen und Abbildungsabschnitte bzw. Beleuchtungsabschnitte der Zählscheibe 20 mit denen der Basiseinrichtung 10 zu vorgegebenen Zeitpunkten und intermittierend zu koppeln. Diese Kopplung erfolgt dadurch, dass die jeweiligen Bereiche wie Bohrungen durch die relative Drehung der Zählscheibe zur Basiseinrichtung zu vorgegebenen Zeitpunkten überlappen, wobei in der beschriebenen Ausführungsform die Zählscheibe während des gesamten Erfassungsvorgangs der Bögen des Stapels mit gleichmäßiger Geschwindigkeit rotiert.
  • Die an den sich gegenüber liegenden Stirnseiten der Zählscheibe und der Basiseinrichtung vorgesehenen Gestaltungen werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 beschrieben. Figur 4 zeigt eine mit Bezug auf den Bogenstapel 40 und die Zählscheibe 20 zur Figur 1c identische Situation, wobei die Basiseinrichtung entfernt ist. Hierdurch werden die an der oberen Stirnseite der Zählscheibe 20 vorgesehenen Gestaltungen sichtbar.
  • Wie obenstehend mit Bezug auf Figur 1c, entsprechend der in Figur 4 dargestellten Situation erläutert, ist eine Situation dargestellt, in welcher das oberste Blatt 41 des Stapels 40 von der Spitze 201 des Umfangsabschnittes 200b aufgenommen wurde und an der Spitze nach oben über die Prüflochbohrungen 204 hinweggleitet, wobei das darunterliegende Blatt zunächst über die Ansaugbohrungen des Abschnittes 210 (siehe Figur 3a) und nachfolgend von den Ansaugbohrungen des Abschnittes 211 angesaugt wird. Diese Saugbohrungen sind im Innern der Zählscheibe 20 weitergeführt und enden an seiner Stirnseite zur Basiseinrichtung 10 in den Saugbohrungen 220 für den Abschnitt 210 und die Saugbohrungen 225 für den Abschnitt 211. Im weiteren Drehverlauf der Zählscheibe erfolgt dann die beschriebene Beleuchtung der Kodierung auf den an der Unterseite der Zählscheibe liegenden Blattes, wobei der Beleuchtungsgangabschnitt der Zählscheibe zur Basiseinrichtung mit dem Linearpolarisator 375 abgeschlossen ist, und der zugeordnete Abbildungsgangabschnitt ist mit dem Linearpolarisator 440 verschlossen. Wie obenstehend erläutert, sind in der beschriebenen Ausführungsform beide Linearpolarisatoren auf dem jeweiligen optischen Einsatz 213, siehe Fig. 3a, befestigt, der in einer entsprechenden Ausnehmung in der Zählscheibe 20 angeordnet ist.
  • Nachdem die Kodierung wie obenstehend beschrieben erfasst wurde, erfolgt durch das Weiterdrehen der Zählscheibe in Drehrichtung D das Ansaugen des Blattes über die Saugbohrungen in der Hohlkehle 205 (siehe Figur 3a), sodass das Blatt etwas vom Stapel abgehoben wird. Die zugeordneten Saugbohrungen für den Abschnitt 212 sind in Figur 4 mittig mit dem Bezugszeichen 240 bezeichnet. Wie in Figur 3a - c angegeben, umfassen alle Abschnitte der Saugbohrungen eine Mehrzahl von Bohrungsgruppen, die in der beschriebenen Ausführungsform jeweils in eine der in Figur 4 an der Oberseite der Zählscheibe sichtbaren Saugöffnungen münden. Der mit dem Bezugszeichen 245 versehene umfängliche Abschnitt umfasst eine Mehrzahl von Unterdruckabbaubohrungen, welche insbesondere im Bereich der Hohlkehle 205 wirksam sind, nachdem das Blatt von der Spitze 201 des Umfangsabschnittes 200c erfasst wurde. Dreht sich die Zählscheibe 200 von der Position gemäß Figur 4 weiter, erfasst die Spitze 201 des Umfangsabschnittes 200c das Blatt, welches dann zur Erzeugung eines Zählimpulses über die Prüflochbohrungen 204 des Umfangsabschnittes 200c streicht.
  • Die Prüfbohrungen 204 werden in der beschriebenen Ausführungsform durch den radial außenliegenden Prüflocheingang 250 gespeist, der auf der gleichen radialen Umfangslinie angeordnet ist wie die Saugbohrungen 225. Da der durch die Abdeckung der Prüflochbohrungen 204 erzeugte Zählimpuls im Bereich der Basiseinrichtung mittels eines nicht dargestellten Drucksensors erfasst wird, weist die Zählscheibe jeweils auch einen Prüflochausgang 255 an der Stirnseite zur Basiseinrichtung auf.
  • Wie aus Figur 4 ersichtlich, weist jeder der drei Umfangsabschnitte 200a, b, c die beschriebenen Anschlüsse an seiner Stirnseite zur Basiseinrichtung auf, sodass an jedem Umfangsabschnitt eines der Blätter gezählt und an dem in Drehrichtung vorhergehenden Umfangsabschnitt die auf dem jeweiligen Blatt angebrachte Kodierung erfasst wird. Zur Ermittlung des jeweiligen Startzeitpunktes und Endzeitpunktes der Belichtung der Sensorfläche zur Erfassung einer Kodierung weist die Zählscheibe in der beschriebenen Ausführungsform zwei Trigger-Markierungen 260, 261 auf, die mit an der, der Zählscheibe zugewandten Stirnseite der Basiseinrichtung angebrachte Lichtschranken zusammenwirken.
  • Figur 5 zeigt nun die der Zählscheibe gemäß Figur 4 zugewandten Stirnseite der Basiseinrichtung in einer perspektivischen Aufsicht, sodass die mit den mit Bezug auf Figur 4 beschriebenen Gestaltungen korrespondierenden Gestaltungen erkennbar sind. Die Saugbohrung 105 korrespondiert insofern in Abhängigkeit der Drehposition der Drehscheibe mit den Saugbohrungen 225 und dem Prüflocheingang 250. Die Saugbohrungen 106 korrespondieren mit den Saugbohrungen 220 und 240, der Prüflochausgang 255 korrespondiert entsprechend mit dem Prüflocheingang 110. Sichtbar sind ferner die stirnseitigen Enden des Beleuchtungsgangabschnittes bzw. ihre Abschlussplatte 370 sowie des Abbildungsgangabschnittes bzw. ihre Abschlussplatte 450.
  • Auch die Basiseinrichtung 10 weist einen in Figur 5 nicht näher bezeichneten optischen Einsatz auf. Dieder umfasst einen Träger, an welchem die optischen Komponenten des Beleuchtungsgangabschnittes und des Abbildungsgangabschnittes der Basiseinrichtung befestigt sind, wobei der Träger in eine vorgesehene Ausnehmung der Basiseinrichtung eingesetzt ist.
  • Ferner gehen aus Figur 5 die beiden mit den Trigger-Markierungen 260, 261 an der Stirnseite der Zählscheibe gemäß Figur 4 zusammenwirkenden Lichtschranken 125, 126 hervor, deren Ausgänge zur Steuerung des Bildsensors 490 herangezogen werden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass Trigger-Markierungen nicht an der Zählscheibe angeordnet sind, sondern an einem anderen, von der Antriebswelle mitbewegten Bauteil.
  • In der beschriebenen Ausführungsform weist die der Zählscheibe zugewandte Stirnseite der Basiseinrichtung eine Lauffläche für die Zählscheibe aus einem zur dieser weichen Material auf, wobei die optischen Abschlussplatten an den aneinanderliegenden Stirnseiten von Basiseinrichtung und Zählscheibe jeweils zur Lauffläche nach innen abgesetzt sind, um die optischen Fenster nicht zu beschmutzen oder gar zu beschädigen.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Abtastung der Kodierung der Bögen des Stapels nicht auf der Unterseite der Zählscheibe, sondern an der Oberseite der Zählscheibe realisiert, d.h. an der in den Figuren 1a-c sichtbaren Stirnseite der Zählscheibe.
  • Darüber hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung ein jeweiliges Zählsignal mittels der Erfassung der auf den Blättern angebrachten Kodierung oder Markierung zu generieren, sodass bei dieser Ausführungsform auf die Gestaltung einer oder mehreren Prüfbohrungen in der Zählscheibe und das Vorsehen eines zugeordneten Drucksensors verzichtet werden kann. Insofern ist der in dieser Anmeldung verwendete Begriff "Zählscheibe" allgemein auszulegen und meint eine sich zur Basiseinrichtung drehende Scheibe (Drehscheibe), welche ausgebildet ist, zueinander benachbarte Bögen auf dem Bogenstapel zu differenzieren bzw. zu separieren, sodass auf bzw. in den Bögen des Stapels vorgesehene Kodierungen bzw. Merkmale optisch erfasst und für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zählscheibenvorrichtung
    10
    Basiseinrichtung/Transferblock
    20
    Zählscheibe
    30a
    Beleuchtungsgang
    30b
    Abbildungsgang
    40
    Blattbogenstapel
    41
    Blatt
    42, 43
    Blattkante
    45
    Kodierung, Kodierfläche
    100
    Antriebswellendurchführung der Basiseinrichtung
    101
    Steuerplatinen-/Anschlussgehäuse
    102
    Adapter
    105, 106, 107
    Saugbohrung
    110
    Prüflocheingang, Zählsignaleingang
    125, 126
    Lichtschranke
    200a,b,c
    Umfangsabschnitt
    201
    Vorlaufende Spitze
    202
    nachlaufender Niederhalter
    203
    Radiale Öffnung
    204
    Prüflochbohrungen
    205
    Hohlkehle
    210, 211, 212
    Abschnitt von Ansaugbohrungen
    213
    Optischer Einsatz
    214
    Antriebswellendurchführung in Zählscheibe
    215
    Mitnehmerbohrung
    220
    Saugbohrungen für Abschnitt 210
    225
    Saugbohrungen für Abschnitt 211
    240
    Saugbohrung für Abschnitt 212
    245
    Unterdruckabbaubohrungen
    250
    Prüflocheingang
    255
    Prüflochausgang
    260, 261
    Trigger-Markierung
    300
    Laserdiode
    310
    Kollimator-Linse
    320
    Umlenkspiegel
    330
    λ/4 Platte
    340a, b
    Powell-Linse
    350, 360
    Hintereinanderschaltung zweier Zylinderlinsen
    370
    Planparallele Platte
    375
    Polarisator
    380
    90°-Umlenkprisma
    390a, b
    Zylinderlinse
    400
    90°-Umlenkprisma
    401
    Planparallele Platte
    410a,b,c
    Zylinderlinse
    430
    90°-Umlenkprisma
    450
    Planparallele Platte
    440
    Polarisator
    460
    Feldlinse
    470
    Mattscheibe
    480
    Zweite Abbildungsstufe, Objektiv
    490
    Bildsensor, Sensorfläche
    500
    Kamera
    D
    Drehrichtung

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Verarbeitung von in Stapelform angeordnete Blätter (40) umfassend
    - eine Basiseinrichtung (10) zum Anschluss an eine Unterdruckeinrichtung zur Bereitstellung eines Unterdrucks, eine Lichtquelle sowie eine zur Basiseinrichtung (10) drehbar angeordnete und mit dieser vakuumtechnisch und optisch koppelbaren
    - Zählscheibe (20)umfassend eine Mehrzahl von, jeweils durch eine in radialer Richtung verlaufende Öffnung getrennte Umfangsabschnitten (200a, b, c) mit jeweils einer in Drehrichtung vorlaufenden Spitze (201) und einer Mehrzahl von Saugöffnungen, wobei die Vorrichtung einen optischen Beleuchtungsgang (30a) zum Beleuchten zumindest eines Abschnittes eines Blattes (41) der in Stapelform angeordneten Blätter (40) und einen optischen Aufnahmegang zur Aufnahme des von dem beleuchteten Blattabschnitt reflektierten und/oder gestreuten Lichtes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsgang (30a) zur Erzeugung eines linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem jeweiligen Blatt (41) und der Aufnahmegang als Abbildungsgang (30b) zur Abbildung des auf dem jeweiligen Blatt (41) beleuchteten linienförmigen Abschnittes in einer Erfassungsebene ausgebildet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle eingangsseitig an den Beleuchtungsgang (30a) angekoppelt ist und der Beleuchtungsgang eine Mehrzahl von Strahlformungselementen aufweist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beleuchtungsgangabschnitt in der Zählscheibe (20) eine optische Hintereinanderschaltung mehrerer Zylinderlinsen (390a, b) mit unterschiedlicher Brennweiten aufweist zur Erzeugung des linienförmigen Beleuchtungsabschnittes auf dem Blatt (41) ausgehend von der planaren und homogenen Lichtverteilung in der vorgegebenen Ebene des Beleuchtungsganges.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsgang (30a) und/oder der Abbildungsgang (30b) eine optisch wirksame Filtereinrichtung aufweist zur Filterung von Licht mit vorgegebener Eigenschaft wie Polarisation und/oder Wellenlänge.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsgang (30a) einen Linearpolarisator (375) aufweist, der eingangsseitig des Beleuchtungsgangabschnittes der Zählscheibe (20) angeordnet ist und der Abbildungsgang (30b) einen Linearpolarisator (440) aufweist, der ausgangsseitig des Abbildungsgangabschnittes der Zählscheibe (20) angeordnet ist, wobei der Linearpolarisator (440) in Bezug auf die durchgelassene Polarisation senkrecht zum Linearpolarisator (375) im Beleuchtungsgangabschnitt der Zählscheibe (20) orientiert ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsgang (30a) und der Abbildungsgang (30b) zumindest ein gemeinsames optisches Element aufweisen, das an bzw. in der Zählscheibe (20) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungsgang (30a) und der Abbildungsgang (30b) endseitig auf der zum Blatt (41) hingerichteten Zählscheibenstirnseite durch eine, dem Beleuchtungsgang und der Abbildungsgang gemeinsame optisch transparente Platte (401) abgeschlossen sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsgang (30b) zur Abbildung des auf dem Blatt (41) beleuchteten linienförmigen Abschnittes zumindest eine Abbildungsstufe mit lichtbrechenden optischen Elementen zur Erzeugung eines Bildes des linienförmigen Blattabschnittes in der Erfassungsebene umfasst, wobei die Erfassungsebene im Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung (10) liegt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsgang (30b) eine Abbildungsstufe mit lichtbrechenden optischen Elementen zur Erzeugung eines Zwischenbildes des linienförmigen Blattabschnittes umfasst, wobei das Zwischenbild im Abbildungsgangabschnitt der Basiseinrichtung (10) liegt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abbildungsstufe mindestens eine Zylinderlinse (410a, b) umfasst.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Abbildungsabschnitt der Basiseinrichtung (10) eine zweite Abbildungsstufe (480) vorgesehen ist zur Erzeugung eines Bildes durch Abbildung des Zwischenbildes in die Erfassungsebene.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Belichtung der Bildsensoreinrichtung eingangsseitig mit dem Ausgang zumindest eines Photosensors verbunden ist zur Erfassung der Ausrichtung des Beleuchtungsgangabschnitts der Basiseinrichtung (10) mit einem Beleuchtungsgangabschnitt der Zähleinrichtung (20).
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet, durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung des jeweiligen, von einer am Ort der Erfassungsebene angeordnete Bildsensoreinrichtung erfassten Bildes sowie eine Datenverarbeitungseinrichtung zur Datenverarbeitung des erfassten Bildes.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Bild eines zweidimensionalen Kodes zu erfassen und dass die Datenverarbeitungseinrichtung zur Dekodierung des zweidimensionalen Kode des erfassten Bildes ausgebildet ist.
  15. Verfahren zur Verarbeitung von in Stapelform angeordnete Blätter umfassend eine Basiseinrichtung (10) an die eine Unterdruckeinrichtung zur Bereitstellung eines Unterdrucks angeschlossen wird, und eine Zählscheibe (20), die zur Basiseinrichtung (10) gedreht und mit dieser vakuumtechnisch und optisch intermittierend gekoppelt wird, wobei ein linienförmiger Beleuchtungsabschnitt mittels eines sich durch die Zählscheibe hindurch erstreckenden Beleuchtungsgangs (30a) auf einem Blatt des Stapels erzeugt und mittels eines sich durch die Zählscheibe hindurch erstreckenden Abbildungsganges (30b) in eine Erfassungsebene abgebildet wird.
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