SE465294B - Anordning foer att raekna i en stapel paa varandra liggande ark - Google Patents

Description

465 294 2 10 15 20 25 30 35 skjuter ut närmast intill liggande ark. Belyses stapelsidan snett uppifrån sker en skuggning i närmast underliggande arks kant. Sker belysningen snett nedifrån. blir skuggningen i närmast ovanliggande arks kant. Detta innebär. att i det ideala fallet kommer varje ark att ge upphov till ett ljus- hetsmax (ljushetsmin). Om antalet max alt min räknas fås ett mått på antalet ark. Tyvärr är en arkstapel ej ideal. Ark kan vara packade så att någon skuggning ej uppkommer. Vår arkräknare tar hänsyn till detta.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas av att den uppvisar: (I) en kamera (optisk detektorenhet) som, när ark räknas, är placerad framför ena sidan av den stapel i vilken arken ingår, och som har en som är rörlig utefter stapelsidans höjd strålgång vilken i nämnd ordning uppvisar (i) ett linssystem (objektiv), som är riktat mot den stapelsida utefter vars sida kameran är rörlig, (ii) en öppning, vilken. är i form av en spalt där förhållandet mellan bredd och höjd är > 2. företrädesvis > 10, och sådan att ljus från sidokanten i ett ark åt gången kan passera öppningen när kameran rör sig utefter stapel- sidan. och (iii) en fotodetektor som passerar öppningen. en ljuskälla som är rörlig utefter stapelsidans höjd snett registrerar ljus som (II) och som med i huvudsak konstant intensitet belyser den yta av stapelns sida mot vilken objektivet är riktat, (III) medel med vilket ett av kameran uppmätt ljusintensi- tetsvärde tillordnas den position i stapelsidan vid vilken värdet uppmätts, (IV) medel med vilket man ur uppmätta ljusintensitetsvärden som funktion av den position vid vilken de uppmâtts beräknar det totala antalet ark i stapeln. 10 15 20 25 30 465 294 Begreppen ljushet och ljusintensitet användes fortsätt- ningsvis synonymt.

Medlet (III) för att tillordna uppmätta ljushetsvärden rätt position utefter stapelsidan är ofta en s.k. puls- givare. När kameran rör sig utefter stapelsidan avges signa- ler (pulser) vid bestämda positioner och/eller tidpunkter vilka kopplas till det vid positionen uppmätta ljushets- värdet. Se vidare under beskrivning av Fig. 1.

Medlet (IV) är vanligen ett datorprogram. Se nedan under beskrivningen av Fig. 3 och 4.

Olika figurbeskrivningarna. utförandeformer och deras särdrag framgår av Förfarandet innebär, att man låter en kamera med den ovan nämnda strålgången traversera i huvudsak utefter höjden i sidan av den arkstapel vars ark skall räknas, samtidigt som den del av sidan, mot vilken kameraobjektivet är riktat, belyses med konstant ljusstyrka. Under traverseringen upp- mäter kameran variationer i ljushet varvid periodiciteten av variationerna tas som ett mått på verklig arktjocklek.

Antalet perioder som uppmätes blir relaterad till antalet ark i stapeln. Ett karakteristiskt drag i förfarandet är. att ljuset som mätes 1 kameran får passera en spalt av samma typ som gäller för uppfinningens anordning. Ett andra karak- teristiskt drag är, att regelbundet återkommande likvärdiga ljushetsvärden (t ex max eller min) bestäms tillsammans med arkstapeln mellan intill varandra liggande sådana värden, varefter antalet ark beräknas som summan (åíark) av det antal gånger (Xn) avstånd återkommer som är en i huvudsak heltalsmultipel (n) av ett arks verkliga tjocklek, multipliceras med sin respektive heltalsmultipel innan summan beräknas. avstånden i varvid antalet gånger Antalet ark blir således jfark = Xnn där 11 är ett heltal som går från l till n med företräde för l n<3, <4, <5. <6. <7, <8 eller <9. 4s5p294 t 4 10 15 20 25 30 Som värde på den verkliga arktjockleken kan användas ett separat, t ex manuellt, uppmätt tjockleksvärde (= nominell arktjocklek). Helst utnyttjas dock ett tjockleksvärde, som erhållits genom att ett sådant separat uppmätt värde an- passats (approximerats) till avstånden mellan uppmätta ljus- hetsvärden som är likvärdiga. Se nedan.

Uppfinningen åskådligöres i bifogade figurer, varvid Fig. 1 visar den vid ansökningsdagen mest föredragna ut- förandeformen, Fig. 2 är en schematisk bild av kameran (= optisk detek- torenhet) som kan användas i uppfinningen, Fig. 3 åskådliggör signalbehandlingen i arkräknaren.

Fig. 4 avser ett blockschema för beräkning av antalet ark.

Fig. uppfinningen. 1 visar en uppställning med en arkräknare enligt Två delar i figuren kan urskiljas. För det första en stapel (1) med ark (2) som är placerad på en pall (3). Mellan stapel och pall finns en¿ plastfolie (4), som spänns nedåt över pallkanten av en tillhållarfot (5). I en föredragen utföringsform är tillhållarfoten (5) fjädrande med avseende på att kunna pressas mot plastfolien (4). Figu- ren visar även en arkräknare enligt uppfinningen. I arkräk- naren. som den visas i Fig. 1, ingår en kamera (6) som är upphängd i ett lodrät stativ (7) via en lodrät rörlig kame- ravagn (8). Kamerans objektiv (9) är riktad mot en sida (10) av stapeln (l).

På kameran (6) eller den rörliga vagnen (8) finns en lampa (ll) placerad, som belyser det område av stapelsidan (lOa) mot vilket kameraobjektivet (9) är riktat, och en av- ståndsgivare (12), företrädesvis av lasertyp, som mäter avståndet till stapeln. Givaren (12) är kopplad till en reglerkrets (ej visad), soul i sin tur är kopplad till en linjärmotor (13), så att vinkelräta avståndet mellan 10 15 20 25 30 465 29-4 kameraobjektiv (9) och stapelsida (lOa) kan hållas konstant under den tid kameran (6) traverserar sidan (10). Ifråga- varande avstånd är vanligen 15-35 mm. Aven andra avstånd kan utnyttjas.

Kameravagnens (8) förflyttning i höjdled sker med hjälp av skruven 1 ett linjärbord (14), vilket 1 vårt fall har en slaglängd på 1600 mm. Skruven drivs med en likströmsmotor (15), till vilken är kopplad en pulsgivare (16, =encoder), som i sin tur omvandlar skruvens rotation till ett elekt- riskt pulståg där varje puls svarar mot en viss rotations- vinkel hos skruven. I en utförandeform av uppfinningen har varje puls svarat mot l/500 varv och skruvens stigning varit 5 mm per varv, vilket motsvarat 1/100 mm vertikalrörelse per puls. Lämpligt kan vara 5-40 pulser per ark, d v s 50-400 I linjärbordet bör finnas gränslägesbrytare för motorströmmen när kameravagnen (8) når pulser per mm vertikalrörelse. sitt övre respektive undre gränsläge. Även andra arrangemang är möjliga för att tillordna positionsangivelser till upp- mätta ljushetsvärden. Exempelvis kan kameravagnens traverse- ringshastighet utnyttjas. Ar denna konstant kan tiden från det att första arket passerats utnyttjas som positionsan- givelse.

I arkräknaren ingår en signalbehandlingsenhet, i vilken den uppmätta signalen som funktion av position utefter den linje som kameran traverserat kan omvandlas till ett spiktåg (=rad av markeringar) med en spik (markering) för varje upp- mätt ljushetsmax alternativt min. Se vidare beskrivningen till fig 3.

I arkräknaren enligt Fig 1 ingår också en tryckplatta (17) som användes för att pressa ihop de översta arken i stapeln. Görs inte detta uppkommer lätt luftspalter mellan dessa ark, vilket kan störa ljushetsmätningen. Tryckplattan (17) kan vara försedd men en sensor (18), son: är så av- passad, att, när ljuset från avståndsgivaren (12) träffar 465 10 15 20 25 30 35 294 i e sensorn (18), passerar kameraobjektivet (9) stapelns översta ark. En sådan anpassning kan utnyttjas för att få en säker signal på att det översta arket passerats.

För att ge en så noggrann indikering av stapelhöjd som möjligt, kan tryckplattan (17) vara försedd med en styran- ordning så att den automatiskt söker upp och placerar sig vid stapelkanten. Som avkännare för stapelkanten har tryck- plattan förslagsvis en fotocell riktad mot stapelns ovansida och kopplad till styranordningen. För att kunna styra tryck- plattan (17) till rätt läge bör den vara ansluten till sta- tivet (7), vertikalled. Genom att anslutningen (19) är ledad kan tryck- plattan (17) stabilt pressas mot stapeln (l) även om dennas ovansida är buktigt ojämn. så att den är rörlig i horisontal såväl som Lämpligt är att belysningen av stapelsidan sker med syn- ligt ljus i vâglängdsområdet 8000-4000 Å, från en halogenlampa. Lämpligt är även att ljuset är bredspektralt t.ex. .(>25 Ä).

Räkning av staplade ark utföres ofta strax innan stap- larna skall förpackas i lämpligt förpackningsmaterial, t ex plastfolie. En plastfolie (4) kan därvid som i fig. l redan innan arkräkningen vara placerad mellan stapeln (l) och den aktuella pallen (3). Genom lämpligt val av färg på folien (4) och genom att spänna ned den över pallkanten, kan man arrangera så att god kontrast erhålles mellan stapelns nedre del och pallen. Har man ett filter på kameran som absorberar plastfoliens färg får man en synnerligen god kontrast mellan folie och stapel. Kameran detekterar på ett tydligt sätt det nedersta arket. Speciellt har vi använt blå plastfolie i kombination med ett rödfilter. För att säkerställa att plastfolien (4) ej stör strâlgângen stapel (l) - objektiv (9), är det lämpligt att arkräknaren har den tidigare nämnda tillhållarfoten (5) som spänner plasten på ovan angivet sätt. Ekvivalent med plastfolie kan givetvis även andra liknande förpackningsmaterial användas, såsom papper. 10 15 20 25 30 35 465 294 Figur 2 visar ett tvärsnitt av kameran. (6) med objek- tivet (9) riktat mot en delyta av stapelsidan 10a. I kameran finns en spalt (20) och en fotodetektor (21), som kan vara en fotomultiplikator eller fotodiod. Siffran (22) avser ljus kommande frân en ljuskälla (ll), (ej visad i figuren) riktad snett mot del del av stapelsidan (10) mot vilken objektivet är riktad.

Kamerans (6) uppgift är att registrera de ljuskontraster som uppkommer när oregelbundenheterna i stapelsidan belyses med lampan. Kameraobjektivet (9) avbildar stapelsidan (10) på den tidigare nämnda spalten. Under förutsättning att objektivet ger en l:l avbildning på spalten, skall spalten vara tunnare än arket som skall räknas. Exempelvis kan den då vara från halva och ner till en tiondedel eller mindre av arktjockleken. För ark av den typ uppfinningen främst är avsedd för (helblekt kartong 100-800 /um tjock) har vi funnit, att optimal spalthöjd är 10-200/um, företrädesvis spalten till höjd, bredd och riktning är sådan, att den kan fånga upp ljus från ett ark åt gången. I normalfallet är spalten parallell med arkkanten. För de ovan angivna ark- tjocklekarna har det visat sig att spaltens bredd (vidd) normalt skall vara under 10 mm, gärna under 6 eller 5 mm, såsom 2,5 +/- 1,5 mm. I vår f n mest föredragna utförande- form har spaltvidden varit 2 mm. Ljuset som tränger igenom spalten detekteras av lämpligt känslig ljusdetektor, såsom en fotomultiplikator eller fotodiod och skickas vidare som elektriska signaler.

Ger kameraobjektivet en förminskad eller förstorad bild på spalten, kan fackmannen från nyss nämnda riktlinjer lätt bestämma vilka spaltvidder som erfodras.

De elektriska signalerna från detektorn kan förstärkas och matas vidare till en elektronikenhet (signa1behandlings- enhet). Kamerans skärpedjup vid räkning av helblekt kartong (0,1-0.8 mm tjock) är vanligen ca 1 mm. '4es 294 Û I 8 10 15 20 25 30 Figur 3 visar den uppmätta ljussignalen allteftersom den transformeras 1 signalbehandlingsenheten. tröskelkretsen och av ett datorprogram. 3a är råsignalen som erhålles från kameran. 3b visar signalen efter det att den filtrerats och deriverats. Asteriskerna visar funna ark. Avståndet mellan funna ark varierar på grund av att ljushetsdetektionen ej förmår skilja alla ark. Vissa ark kan t ex vara packade så att någon variation i ljushet ej uppkommer. 3c avser spik- tåget som matas in till datorn för att behandlas av dator- (25 i fig. 4). Spiken (vid pil) uppfyller ej villkoret, att dess närmaste grannar ligger på ett avstånd som är en heltalsmultipel av den verkliga arktjockleken.

Sådana spikar är falska och förkastas. programmet Slutligen placerar programmet ut tänkta ark (spikar) så att alla spikar får ett avstånd som är en verklig arktjock- lek till sina närmaste grannar. varefter spikarna räknas.

Beräkningen kan även ske på andra ekvivalenta sätt, t ex som ovan med beräkning av antalet ark som summan av' Xnn med ovan angivna betydelse av X och n.

För att ge bra noggrannhet förbättrar datorprogrammet (arkräknarprogram), 1 ett eller flera steg, approximationen till den verkliga arktjockleken (den verkliga arktjockleken är nästan alltid mindre än den nominella). I ett första steg kan man (programmet) använda den nominella tjockleken som mätts separat. t ex manuellt. Utgående från den prövas sedan ett antal närliggande tjockleksvärden (exempelvis fler än 3, såsom färre än 50) på avstånden mellan intill varandra liggande spikar i spiktåget.

Vi har 1 vår uppfinnings praktiska utförandeform använt 8 sådana värden. Det värde som passar bäst (d v s ger flest hittade ark) användes som närmevärde för tjockleken i nästa steg. Eftersom arken som ingår i en stapel kan härstamma från olika rullar, kan de ha olika tjocklek (man kan t ex ha bytt rulle under staplingen). För att ta hänsyn till detta 10 15 20 25 30 465 294 är det lämpligt att spiktåget delas upp i delar, på vilka de olika närliggande tjockleksvärdena prövas. Antalet delar beror på med vilken noggranhet man vill räkna. Exempelvis kan antalet delar vara mellan 2 och 25. Vi har valt 10.

Resultatet blir, att man kan erhålla olika närmevärden på arktjockleken för var och en av delarna inför det andra steget. I det andra steget prövas det funna närmevärdet från steg l +/- en tolerans (exempelvis 5 %) på avståndet mellan spikarna varvid antalet gånger heltalsmultiplar (l. 2, 3. osv ggr) av avståndet återkommer och antalet ark beräknas enligt ovan. Har spiktåget delats upp i delar utnyttjas när- mevärdet för respektive del på motsvarande sätt.

Fig 4 avser ett blockschema för beräkning av antalet ark. I figuren är (6) den tidigare nämnda kameran från vil- ken den uppmätta signalen går vidare in i signalbehandlings- enheten (23), där den uppmätta signalfunktionen deriveras för att finna max- och min-värden. Via bl a ett brusfilter och en tröskelkrets omvandlas signalen till ett spiktåg, där varje spik representerar sökta maxvärden. Analogt kan man omvandla signalen så att varje minvärde ges som en spik.

I ett gränssnittkort (24) och med hjälp av lägespulser kommande från en pulsgivare (16) kopplad till skruven i lin- järbordet tillordnas varje spik den position utefter stapel- sidan. vid vilken motsvarande ljushet uppmätts. Spiktåget med tillhörande positionsangivelser och uppgift om den nomi- nella arktjockleken behandlas sedan i lämpligt datorprogram (25). Programmet jämför den nominella arktjockleken med avståndet mellan intill varandra liggande spikar. Spikar, som ej ligger pâ i huvudsak heltalsmultipelavstând från varandra, förkastas. Heltalsmultipeln för avståndet mellan intill varandra liggande spikar bestämmes och antalet ark beräknas enligt ovan.

Uppfinningen definieras närmare i patentkraven som utgör en del av beskrivningen.

Claims (3)

465 294 1° PATENTKRAV

1. Anordning för att räkna 1 en stapel staplade ark, före- trädesvis kartongark som är 100 - 1000 /um tjocka, vilken anordning k ä n n e t e c k n a s av att den i kombination omfattar: 5 (I) en kamera (optisk detektorenhet) (6), som, när ark räknas, är placerad framför ena sidan av den stapel i vilken arken ingår, som är rörlig utefter stapelsidans höjd och som har en strålgâng vilken i nämnd ordning uppvisar 10 (1) ett linssystem (9) (objektiv), som är riktat mot den stapelsida utefter vars sida kameran är rör- lig, (ii) en öppning (20), vilken är i form av en spalt där förhållandet mellan bredd och höjd är > 2, 15 företrädesvis > 10, och sådan att ljus från sidokanten i ett ark åt gången kan passera öppningen när kameran rör sig utefter stapelsidan. och (iii) en fotodetektor (21) som registrerar ljus som 20 passerar öppningen (20), (II) en ljuskälla (11) som år rörlig utefter stapelsidans höjd och som med i huvudsak konstant intensitet snett belyser den yta (l0a) av stapelns sida (10) mot vilken objektivet (9) är riktat, 25 (III) medel med vilket ett av kameran uppmätt ljusintensitet- värde tillordnas den position i stapelsidan vid vilken värdet uppmätts, (IV) medel med vilket man ur uppmätta ljusintensitetsvärden som funktion av den position vid vilken de uppmätts 30 beräknar det totala antalet ark i stapeln.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att öppningens (20) höjd är mindre än halva tjockleken hos de ark som skall räknas. 465 294 ll

3. Anordning enligt något av ktaven 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att ljuskällan (ll) är en sådan som avger synligt ljus som är bredspektralt.