JP4357621B2 - 紙パイルの位置を検出する方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積み重ねられた平坦物の位置、特に印刷機における給紙装置上に置かれた紙パイルの位置を検出する方法であって、少なくとも１つの光源および反射する光用の少なくとも１つの受信装置を含む距離センサを用い、少なくとも１つの光線が、パイル側部に向けられ、そしてこの場所から反射し、そしてこの位置の大きさとして評価される検出方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、この検出方法を実行するための装置であって、少なくとも１つの光源と、少なくとも１つの反射光用受信装置と、評価装置を有する距離センサとを備えた装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
特に印刷機の給紙装置で枚葉紙を処理する際、そしてまた、印刷された枚葉紙をさらに処理する際、もしくは、この他に、積まれた厚紙のような材料を処理する際、パイルは、その位置について検出される必要がある。このことは、自動的な処理を可能にするために、すなわち特に、枚葉紙をパイルの表面から取り出しそしてこの枚葉紙を印刷装置、断裁装置、または他の装置に送るために必要とされる。この目的のために、パイルにおける側部の整列状態および高さの整列状態について検出する必要がある。側部のそろえの場合、材料の搬送経路に対し平行に走る側部の位置が検出されると、通常はそれで十分である。高さのそろえは、最上部に積まれた材料を相応の装置によって検出するために必要である。
【０００４】
印刷機の場合、紙差し板上のパイルにおける高さそろえは、次の理由により特に重要である。すなわち、最上部の枚葉紙を取り出すための吸い口、および、下向き吹付け装置を、この最上部の枚葉紙のために、パイル高さに調節しなければならないからである。印刷機の給紙装置では、取り出された枚葉紙の側部の整列を、側部当てによって、通常は、残る僅かな領域で行うことができるようになっている。しかし、最初のくわえづめブリッジへの受け渡しは、できる限り正確に行う必要がある。従来は、パイルの位置を検出するために、ほとんどの場合は超音波センサを用いた、側部検出用および高さ検出用の別個のセンサを備えることが常であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ドイツ特許第4129702号からパイル側部検出用の方法および装置が公知となっており、この場合、パイル側部は、この側部で反射する光線を利用することにより検出されるとともに、その側部の位置が三角測量法によって検出されるようになっている。この場合、１つのセンサによってパイル側部のみが検出されるようになっているものの、パイル上部縁については検出されない。
【０００６】
本発明の目的は、冒頭で述べたような装置および方法について、１つのセンサによってパイル側部もパイル上部縁も非接触式に測定できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明では、少なくとも１つの光線がパイル側部とパイル上部縁の上側の領域に向けられ、パイル側部にわたって反射のある領域および反射のない領域が、パイル上部縁の位置を検出するために利用され、そして光源、受信装置、およびパイル側部が三角形を形成し、この三角形から、パイル側部の位置が三角測量法にしたがって検出されることを特徴とする方法によって達成される。
【０００８】
この目的は、さらに、距離センサが、少なくとも１つの光線をパイル側部とパイル上部縁の上側の領域に向けるように配置され、反射のある領域およびない領域に基づきパイル上部縁の位置を検出するように評価装置が配置され、光源、受信装置、およびパイル側部が三角形を形成し、この三角形から、評価装置がパイル側部の位置を三角測量法にしたがって検出する装置によって達成される。
【０００９】
本発明の利点は、１つのセンサによる測定が非常に正確なことであり、この場合、この測定は、実質的に、超音波の測定の場合よりも正確である。そして、ただ１つのセンサを用いることにより、コストがさらに低減されるとともに、必要な構造的空間が小さくて済むようになっている。
【００１０】
本発明による方法の他の構成は、平行な光線から構成される光スクリーンを用いるようになっている。本装置については、光源が光スクリーンを発生するようになっているとともに、反射する光スクリーンを受信するための受信装置が配置されている。この場合、光源については、光点の列が好ましく、そしてまた、受信装置については、光電セルまたはフォトダイオードのような、光を受信する素子の列が好ましい。
【００１１】
本方法については、光線が平行に移動し、そしてこれにより走査範囲を走査することが可能になっており、もしくは、光線が角度領域を走査することが可能になっている。本装置については、走査を行う距離センサを備えることができる。この場合、距離センサが光線を走査範囲内で平行に動かすこと、もしくは、距離センサが光線を角度領域で動かすことが可能となる。
【００１２】
本装置については、光源、検出装置、およびパイル側部が三角形を形成し、この三角形から、評価装置がパイル側部の位置を確定するようになっている(三角測量法)。さらに、評価装置は、反射する光の強度からパイル側部の距離を検出し、これにより紙パイルの状態を検出するように構成することができる。
【００１３】
本方法の他の好適な構成では、パイルを動かすことによりパイル上面をその水平な目的位置に運ぶために、パイル側部の形状を少なくともその上部領域において検出するようになっている。この目的のために、距離センサおよび評価装置がパイル側部の形状を少なくともその上部範囲で検出するように、この距離センサおよび評価装置を構成しているとともに、パイル上面がその水平な目的位置へ運ばれるように駆動装置によってパイルを動かすための信号に変換するように構成している装置を備えるようにしている。このような他の構成の利点は、パイルの傾斜した状態、もしくはパイル側部の波打った状態を整えることができることである。こうすることにより、パイル上面の目的位置を非常に正確に調節することができる。そして印刷機の給紙装置の場合、パイルが不正確に置かれることにより給紙装置用の修正領域が大きくなりすぎることが原因で起こる印刷機停止を回避できるようになる。
【００１４】
光線が少なくとも１つである場合、正確で故障のない測定のためには、レーザ光線が好ましい。このため、本装置は、これに相応する光源を備えている。
【００１５】
パイルを検出するに際しては、不明確な信号を有する領域が生じることがある。これは、特に、枚葉紙のような材料がパイル上面から取り出されるような場合にそうである。この取り出しは、印刷機の給紙装置にあっては、上部の枚葉紙を捕捉する吸い口によって、そしてまた、この枚葉紙を下向きに吹付ける吹き付け装置によって行われるようになっている。このような取り出されつつある枚葉紙に当たり明確な反射を行わない光線は、不明確な測定信号を発生させるが、この信号については、評価に対する測定結果が変わることを避けるために除去される必要がある。本装置については、この評価装置は、このような不明確な測定信号を除去するような相応の構造となっている。
【００１６】
本方法の他の実施態様は、様々なアルゴリズムにより様々な手法で行うことができるような、測定結果の評価に関するものである。例えば、パイル側部の少なくとも１つの部分領域で平均をとることにより紙パイルの位置を検出するようにすることが可能である。これは、パイル側部の検出の場合に好適であるが、その理由は、例えば枚葉紙のような平坦物の縁部が、わずかに変化した反射を招くことがあり、これにより平均値が所定の帯域幅で変動するからである。この変動は、平均をとるによって調整することができる。この場合、このような平均をとることを、パイル側部の１つの部分領域のみで、すなわち例えばパイル側部の上部領域について行うようにすることができる。さらにまた、反射差を調整するために、そして、なおかつパイル側部の傾斜状態または波打ち状態を検出できるようにするため、所定の変動幅の範囲のみで、このような平均をとることを行うようにすることも可能である。さらにまた、パイル上部縁の検出について、誤り除去アルゴリズムを用いるようにすることが可能であり、例えば、パイル上部縁の領域でそのパイル状態を曲線の変わり目によって決定することが可能である。これは、パイル上部縁が、測定結果において、明確な水平の線で示されるのではなく、常に、水平状態から所定の度合いで揺動する曲線によって示されるので好ましい。
【００１７】
パイルの位置を検出することは、常に必要というわけではなく、機械、特に印刷機における、少なくとも所定の機械角度領域でこの検出が行われる場合に行うだけで十分である。さらに、様々な機械角度領域内で複数の測定を行うことも可能である。これは特に、パイル上面が静止するように印刷機の機械角度領域を選択する場合に合目的である。これは例えば、パイルから材料が真っ直ぐに取り出されず、そして、パイルが真っ直ぐに後方へ送られない場合にそうである。これにより、枚葉紙印刷機の場合、パイルからの枚葉紙の取り出しは、常に、印刷機が完全に回転、すなわち360°回転した後に行われる。測定は、後続の枚葉紙を取り出す前にパイル上面側を整えるために、回転ごとに１回行われる。
【００１８】
評価に際しては、例えば、常に明確な測定値が得られないような領域を除去するために、信号パターンについて重み付けを行うような評価を行うことも可能である。信号評価の際には、パイル側部縁の位置を制御するための明確でない制御アルゴリズムをファジィ化すること、および、相応する形成を行うことにより、必要に応じて各手法を用いることができる。このような手法は、得られた信号の情報内容が非常に大きな深みを含んでいることにより可能となっている。
【００１９】
本装置については、様々な実施態様が存在する。例えば、光源および評価装置は、光ファイバーによって、測定箇所から離れた状態で配置することができる。光源と照射光との間に、距離センサにより、そしてまた、反射する光の受信装置と評価装置との間に、光ファイバーを配置することが可能である。
【００２０】
評価用に、反射光をCCD列によって評価用の電気的信号に変換することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、平行に走査を行う距離センサ10を有する第１の実施形態を示している。距離センサ10は、走査範囲6内で、光線2を、パイル側部3へ、そしてまた、例えば紙パイル１のようなパイルにおけるパイル上部縁4の上方の領域へ向ける。このパイル側部3は、枚葉紙の搬送方向25に対して平行に延びる側のことである。光源11によって照射された光線2は、パイル側部3で反射し、そして、距離センサ10の受信装置12によって再び受信される。この場合、光源11、この光を反射光8として逆戻りさせるパイル側部3の部分、および受信装置12は三角形を形成している。この三角形から、距離センサ10の前におけるパイル1の距離が、測定範囲16内で三角測量法に基づき検出される。パイル上部縁4の位置、およびこれに伴うパイル上面9の位置は、反射を有する領域13、および反射のない領域14が評価装置によって評価されることにより決定されるようになっている。矢印15は、評価装置への信号伝達を表している。
【００２３】
図２は、得られた測定曲線を表している。縦座標上には、走査範囲6を有する走査経路が、そして、横座標上には、その測定範囲16を有する、距離センサ10からのパイル1の距離が置かれている。この場合、この測定によって得られた電圧は、これらの距離のための度合いとなる。典型的な走査範囲は、約10mmとなっている。揺動する垂直な曲線領域は、パイル側部3の位置18に置かれている。この揺動は、たとえば枚葉紙の縁部によって可能となっている。パイル側部3の比較的正確な位置18を決定できるようにするために、平均をとることによりこの揺動を除去することは意義のあることである。また、この平均をとることを、パイル側部の一部分領域のみで、すなわち例えば、部分領域19で行うようにすることも可能である。パイル１の整列にとってパイル側部３の上部領域における形状がたいてい重要である。
【００２４】
パイル上部縁4の位置、したがってパイル上面9の位置は、反射を有する領域13から反射のない領域14への移行によって示される。この場合、これには大体において領域20が該当する。その理由は、測定によって測定曲線の水平の形状が正確に得られないからである。曲線形状からパイル上部縁4の位置17を決定することは、様々な手法により可能である。例えば、この決定のために、曲線転回点21を利用することができる。パイル上部縁4の位置を計算するために、他のアルゴリズムを用いることも可能である。
【００２５】
所定の測定領域では、信号26が不明確となることがある。これは例えば、パイル上面9から枚葉紙が取り出される場合である。このような不明確な測定領域26については、評価装置により除かれる。
【００２６】
図３は、光線2を角度領域7内で回折させる距離センサ10を備える実施形態を示している。ここではまた、図１で説明したように、三角測量法にしたがって評価が行われる。反射する光8の角度位置に基づき、パイル上部縁4を評価装置により計算することも可能である。この機能は、さらに図１および図２で説明した機能に相応し、すなわち、これは、評価の場合のみに、様々な三角形位置が相応して、換算される必要がある。
【００２７】
図４は、光スクリーン5を備える実施形態を示している。この場合、光スクリーンをパイル側部3の方向に照射する、光源11の列が配置されている。パイル側部3の領域では、光が反射するとともに、反射する光スクリーン8'として受信装置12によって受信されるようになっている。この場合、光源11および受信装置12を、直接並列状態で配置することが可能である。上述の三角測量法とは異なり、ここでは、反射する光スクリーン8の強度を、距離センサ10とパイル側部3との間における距離の度合いとして利用するようにしている。この他、得られた測定曲線および評価は、図１および図２で説明したものに相応する。
【００２８】
図５は、光ファイバ22、22´を介した伝送に関する実施形態を示している。この実施形態の利点は、距離センサ10を構造的に非常に小さい状態に保てることであり、そしてまた、光源11および評価装置を他の場所に配置することができることである。図４の実施形態とは異なり、光は、光源11から、光ファイバ22を通って距離センサ10へ送られる。そしてこの場所で、光ファイバの端部において、もしくは、相応する光学系により、光の照射23が行われる。この光は、逆方向に、受信装置12から光ファイバー22'によって評価装置へさらに送られる。この評価装置は、例えばCCD列24を備えることができる。
【００２９】
この光スクリーンは、様々な手法により発生させることができるようになっており、所定の光源が光学系によって平行な光線に変えられるか、もしくは、レーザダイオードの列を備えるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】平行に走査を行う距離センサを備えた第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】得られた測定曲線を示す概略図である。
【図３】角度領域内で光線を回折させる距離センサを備えた実施形態を示す斜視図である。
【図４】光スクリーンを有する実施形態を示す斜視図である。
【図５】光ファイバによる伝送の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 パイル（紙パイル）
2 光線
3 パイル側部
4 パイル上部縁
5 光スクリーン
6 走査範囲
7 光線の角度領域
8 反射する光
8' 反射する光スクリーン
9 パイル上面
10 距離センサ
11 光源
12 反射光用の受信装置
13 反射のある領域
14 反射のない領域
15 矢印（評価装置への信号伝達）
16 測定範囲
17 パイル上部縁の位置
18 パイル側部の位置
19 平均をとる部分領域
20 パイル上部縁の領域
21 曲線の変わり目
22,22' 光ファイバ
23 光の照射
24 CCD列
25 矢印（印刷機における枚葉紙の搬送方向）
26 不明確な信号

Claims (23)

1. 紙パイル（1）の位置を検出する方法であって、少なくとも１つの光源（11）および反射する光（8）用の少なくとも１つの受信装置（12）を含む距離センサ（10）を用い、少なくとも１つの光線（2）がパイル側部（3）に向けられ、この場所から反射され、前記位置の大きさとして評価される検出方法において、
   少なくとも１つの光線（2）が、前記パイル側部（3）へ向けられるとともにパイル上部縁（4）の上方の領域へ向けられるようになっていることと、前記パイル側部（3）にわたって反射のある領域（13）および反射のない領域（14）が、前記パイル上部縁（4）の位置を検出するために利用されるようになっていることと、前記光源（11）、前記受信装置（12）、および前記パイル側部（3）が三角形を形成し、この三角形から、前記パイル側部（3）の位置が三角測量法にしたがって検出されることを特徴とする、紙パイルの位置を検出する方法。
2. 平行な光線から構成される光スクリーン（5）を用いる、請求項１記載の方法。
3. 光線（2）が平行に動かされるとともに、これにより走査範囲（6）が走査される、請求項１記載の方法。
4. 光線（2）が角度領域（7）を走査する、請求項１記載の方法。
5. 前記紙パイル（1）を動かすことによりパイル上面（9）を該パイル上面（9）の水平な目的位置に運ぶために、前記パイル側部（3）の形状が少なくともその上部領域で検出される、請求項1から4のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つの光線（２）がレーザ光線である、請求項１から5のいずれか１項に記載の方法。
7. 不明確な信号（26）を伴う測定範囲が、前記評価用に除かれる、請求項１から6のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記パイル側部（3）における少なくとも１つの部分領域(19)で、前記パイル（1）の位置が、平均値をとることによって検出される、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記パイル上部縁（4）の領域（20）で、該パイル上部縁（4）の位置が、曲線の変わり目（21）により決定される、請求項１から8のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記紙パイル（１）の位置の検出が、機械における少なくとも１つの所定の機械角度領域内のみで行われる、請求項１から９のいずれか１項に記載の検出方法。
11. 前記パイル上面（9）が静止するように前記機械の機械角度領域が選択される、請求項10に記載の検出方法。
12. 信号評価の際に信号パターンについて重み付けを行う、請求項１から11のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記信号評価がファジイ論理によって行われる、請求項１から12のいずれか１項に記載の方法。
14. 請求項１から13に記載の方法を実施するための検出装置であって、少なくとも１つの光源（11）および前記反射する光（8）用の少なくとも１つの受信装置（12）を含む距離センサ（10）と、評価装置とを有する検出装置において、
    前記距離センサ（10）が、前記少なくとも１つの光線（2）が前記パイル側部（3）上へそしてまた前記パイル上部縁（4）の上方の領域へ向けられるように配置されていることと、前記評価装置が、前記反射のある領域（13）および前記反射のない領域（14）に基づいて前記パイル上部縁（4）の位置を検出するように構成されていることと、前記光源（11）、前記受信装置（12）、および前記パイル側部（3）が三角形を形成し、この三角形から、前記評価装置が前記パイル側部（3）の位置を三角測量法にしたがって検出することを特徴とする検出装置。
15. 前記光源（11）が光スクリーン（5）を照射し、そして、前記反射される光スクリーン（8'）を感知する前記受信装置（12）が備えられている、請求項14記載の装置。
16. 前記距離センサ（10）が、走査範囲内で前記光線（2）を平行に動かす、請求項14記載の検出装置。
17. 前記距離センサ（10）が、角度領域（７）内で前記光線（2）を動かす、請求項14記載の装置。
18. 前記距離センサ（10）および前記評価装置が前記パイル側部（3）の形状を少なくともその上部範囲で検出するように、そしてまた、前記パイル上面（9）がその水平な目的位置へ運ばれるように、駆動装置によって前記パイル（1）を動かすための信号に変換するように前記距離センサ（10）および前記評価装置が構成されている、請求項14から17のいずれか1項に記載の検出装置。
19. 前記光源（11）が少なくとも１つのレーザ光線を照射する、請求項14から18のいずれか1項に記載の検出装置。
20. 不明確な信号（26）が前記評価用に除かれるように、前記評価装置が構成されている、請求項14から19のいずれか1項に記載の検出装置。
21. 前記光源（11）と前記光（２）の照射（23）との間に前記距離センサ（10）を通して光ファイバ（22）が配置されている、請求項14から20のいずれか1項に記載の検出装置。
22. 前記反射光（8、8'）の前記受信装置（12）と前記評価装置との間に光ファイバ（22'）が配置されている、請求項14から21のいずれか1項に記載の検出装置。
23. 前記受信された反射光（8'）が、CCD列（24）によって前記評価装置用の電気信号に変換される、請求項14から21のいずれか1項に記載の検出装置。

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