WO2001040808A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifikation von transport- und bearbeitungsprozessen bei der sendungsverteilung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur identifikation von transport- und bearbeitungsprozessen bei der sendungsverteilung Download PDF

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    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the dispatch process of a shipment as well as a monitoring device and an evaluation device for performing the method.
  • the measured values of the one-dimensionally recording acceleration sensor are transformed into m spectral values and recorded cyclically at aquidistant measuring times. After the shipment run, the evaluation is carried out in a stationary evaluation device (DE 44 04 195 Cl).
  • a stationary evaluation device DE 44 04 195 Cl.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for monitoring the dispatch process of a shipment as well as an associated monitoring device and an evaluation device with which the identification of the shipping phases, i.e. in particular the means of transport, transport events, types of movement and processing are improved depending on the time.
  • acceleration sensors to measure the movement of the mail items in a time-related manner and to determine the characteristic features for the transport movements by means of spectral analysis.
  • the noises in the acoustic frequency range are recorded by means of a microphone, from which the characteristic features are obtained by spectral analysis.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a monitoring device
  • FIG. 2 shows a block diagram of an acceleration limit counter
  • the consignment to be monitored is a quality test letter with sensors, a microcomputer and a power supply that cyclically aquidises the physical quantities to be measured. Measures 4 aunt measurement times (eg every 30 s), converts and stores characteristic features including spectral values. After the letter run, the data are read into an evaluation device and evaluated. The chronology of the measured values then enables a time-related identification of the shipping phases, for example whether the letter is transported by truck, train, plane by plane or whether it is in a letter sorting machine.
  • the quality test letter contains the following sensors, the measured values of which are processed as indicated so that the characteristic features obtained distinguish the shipping phases as well as possible:
  • the characteristic features are formed and stored at equal time intervals of 30 s.
  • the preparation of the measurement data: spectral analysis, limit value payment and subsequent storage in a characteristics memory 9 is carried out with little effort using a microcomputer.
  • the characteristics characteristic of the individual process sections are determined in an upstream learning phase.
  • the comparison of the current with the target or standard features is then carried out, an evaluation of the comparison results according to the contributions to the identification and a decision based on defined thresholds.
  • each means of transport produces characteristic acoustic vibrations, corresponding acoustic measured values and the spectral features are used for the identification of the means of transport.
  • Acoustic sound waves have different damping characteristics compared to low-frequency mechanical vibrations, as they have so far 6
  • Means of transport identification can be used. This results in other, partially orthogonal, features for process identification.
  • the spectral processing can be done in the same way as for mechanical vibrations.
  • the frequencies 50 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 400 Hz, 800 Hz and 1600 Hz are used.
  • the air pressure in aircraft is set to approx. 2500 m above sea level during the flight. This lowering compared to that
  • Air pressure at NN is recorded by the barometric spectrum and gives a significant characteristic for flight processes.
  • the sampling rate of the measured values is too low (e.g. 30 seconds).
  • the machine cycle time is in the range of 30 to 120 seconds. This results in 1 to 5 measured values.
  • Letter sorting machines transport the mail items with systems of double belts and pulleys, between which the mail items are clamped. Passing the deflection rollers causes considerable accelerations due to the belt speed of> 3 m / s and small roller diameter. These deflection processes lead to lateral accelerations in the range of >> 10 g, which exceed the measuring range of the sensor many times over. The sensor signal is heavily overdriven. This leads to severe distortion of the sensor signal.
  • the output signal of the 50g load 7 acceleration sensor 3 is fed to a magnitude comparator 11 with a variable threshold.
  • the size of the comparator reference value is determined by a D / A converter 10 in such a way that only lateral accelerations of a minimum size, such as occur in mail sorting systems (eg> 5 g) lead to an output signal of the comparator.
  • the magnitude comparator 11 forms the magnitude of the input signal and compares it with the reference value. In this way it is achieved that accelerations in both transverse directions are evaluated equally.
  • the output signal of the magnitude comparator 11 is fed to the release signal of a resettable clocked counter 12 with the internal payment frequency f z .
  • the number result 13 of the payer 12 represents a measure of the duration for which a (definable) limit lateral acceleration is exceeded. This value is characteristic of a type of letter sorting machine.
  • a further evaluation possibility consists in connecting the output of the amount comparator (11) with the number input of the payer (12) and thus measuring the number of times the limit lateral acceleration has been exceeded.

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Abstract

Zur Verbesserung der Identifizierung der zeitbezogenen Versandphasen werden von einer Überwachungseinrichtung mit mindestens einem Sensor eine oder mehrere, sich im Verlaufe des Versandprozesses ändernde physikalische Größen gemessen, aus denen dann in der Überwachungseinrichtung mindestens zwei die Versandphase charakterisierende Merkmale gewonnen und gespeichert werden und bei dem die jeweilige Versandphase anhand einer zeitbezogenen Kombination der gespeicherten charakteristischen Merkmale in einer Auswerteeinrichtung identifiziert wird.

Description

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Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Identifikation von Transport- und Bearbeitungsprozessen bei der Sendungsverteilung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Versandablaufes einer Sendung sowie eine Uberwachungsemrichtung und eine Auswerteeinrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Um sicherzustellen, daß der Versand der Sendungen, wie Briefe, Pakete u.a., gleichmäßig in hoher Qualit t durchgeführt wird, ist es notwendig zu ermitteln, zu welchen Zeiten sich eine Sendung in welcher Phase des Versandablaufes befindet, d.h. ob die Sendung in Abhängigkeit von der Zeit bearbeitet (z.B. sortiert) wird, ob und womit sie transportiert wird, oαer ob sie sich m Ruhe befindet. Mit diesen Angabe^ können danr Ursachen für Unregelmäßigkeiten und Verzogerungen ermittelt werden.
Es ist oekannt, zur Unterscheidung der verschiedenen Transport- oder Bearbeitungsphasen Laufzeitprufgerate mit αen Sendungen aufzugeben. Diese besitzen einen eindimensionalen Be- schleuniαungssensor, der über die gesamte Versandzeit der Sendung αeren Bewegung registriert, indem die beim Versand auf den Sensor wirkenden Beschleunigungskrafte mittels Aus- werteelektronik und Speicher als Beschleunigungs-Zeit-Dia- gramm aufgezeichnet werden (DE 42 38 102 Cl), bzw. indem die Erschütterungen über eine bestimmte Torzeit wahrend des Ver- sands gezahlt und diese Werte mit Uhrzeit und Datum aufgezeichnet werden (DE 42 17 266 Cl) .
In einer Weiterbildung werden die Meßwerte des eindimensional aufnehmenden Beschleunigungssensor m Spektralwerte transfor- miert und zyklisch zu aquidistanten Meßzeitpunkten aufgezeichnet. Nach dem Sendungslauf erfolgt die Auswertung m einer stationären Auswerteeinrichtung (DE 44 04 195 Cl) . Die 2
Auswertung der Spektralwerte ermöglicht eine bessere Interpretation der Messungen hinsichtlich der Identifikation der Transportmittel.
Die auf der Basis der Messungen mit einem Beschleunigungssensor durchgeführten Identifikationen sind aber nicht in allen Fallen eindeutig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung des Versandablaufes einer Sendung sowie eine dazugehörige Überwachungseinrichtung und eine Auswerteeinrichtung zu schaffen, mit denen die Identifizierung der Versandphasen, d.h. im einzelnen der Transportmittel, Transportereignisse, Bewegungs- und Bearbeitungsarten in Abhängigkeit von der Zeit verbessert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 10 gelost.
Die beschriebene Auswertung mehrerer charakteristischer Merkmale verbessert die Identifizierung der einzelnen Versandphasen, da sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten in unter- scniedlichem Grad zur einzelnen Identifikation beitragen und sich als Auswahlkriterien erganzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un- teranspruchen dargestellt.
So ist es vorteilhaft, mit einem oder mehreren Beschleuni- gungssensoren die Bewegung der Sendungen zeitbezogen zu messen und mittels Spektralanalyse die charakteristischen Merkmale für die Transportbewegungen zu ermitteln.
Im Laufe des Versandprozesses der Sendungen, insbesondere Briefe, werden diese auch maschinell sortiert. Dabei treten sehr hohe Beschleunigungen an Umlenkrollen auf. Um den Lauf durch eine Sortiermaschine zu identifizieren, ist es vorteil- 3 haft, die mit einem Beschleunigungssensor gemessenen Werte so aufzubereiten, daß als charakteristische Merkmale zeitbezogen die Gesamtdauer oder die Anzahl der Überschreitungen eines festgelegten Beschleunigungsgrenzwertes entsprechend den auf- tretenden hohen Beschleunigungen im jeweiligen Meßzyklus ermittelt wird, wobei der Beschleunigungssensor an diese Beschleunigungen hinsichtlich des Meßbereiches angepaßt ist.
Damit die charakteristischen Merkmale möglichst aussagekraf- tig sind, ist es vorteilhaft, voneinander unabhängige physikalische Großen zu messen.
So werden in einer bevorzugten Ausfuhrung die Geräusche im akustischen Frequenzbereich mittels Mikrofon aufgenommen, aus denen durch Spektralanalyse die charakteristischen Merkmale gewonnen werden.
Damit die einzelnen Versandphasen möglichst gut zu unterscheiden sind, ist es vorteilhaft, in einer vorgelagerten Be- lehrungsphase zu ermitteln, welche physikalischen Großen auf die einzelnen Versandphasen wesentliche Einflüsse haben und dann die charakterisierenden Großenbereiche der ausgewählten Meßwerte und die Kombinationen der charakteristischen Merkmale für die verschiedenen Versandphasen / Versandabschnitte festzulegen.
Anschließend wird die Erfindung in einem Ausfuhrungsbeispiel anhand der Zeichnungen naher erläutert. Dabei zeigen
FIG 1 ein Blockschaltbild einer Uberwachungseinrich- tung FIG 2 ein Blockschaltbild eines Beschleunigungsgrenzwertzählers
Die zu überwachende Sendung ist ein Qualitäts-Testbrief mit Sensoren, einem Mikrocomputer und einer Stromversorgung, der die zu messenden physikalischen Größen zyklisch zu aquidis- 4 tanten Meßzeitpunkten (z.B. alle 30 s) mißt, zu charakteristischen Merkmalen u.a. Spektralwerte, umwandelt und abspeichert. Nach dem Brieflauf werden die Daten in eine Aus- werteemrichtung eingelesen und ausgewertet. Die Chronologie der Meßwerte ermöglicht dann eine zeitbezogene Identifikation der Versandphasen, z.B. ob der Brief zum jeweiligen Zeitpunkt mit dem LKW, mit der Bahn, mit dem Flugzeug transportiert wird oder ob er sich in einer BriefSortiermaschine befindet.
Wie der FIG 1 zu entnehmen ist, enthalt der Qualitäts-Testbrief folgende Sensoren, deren Meßwerte wie angegeben so aufbereitet werden, daß die gewonnenen charakteristischen Merkmale die Versandphasen möglichst gut unterscheiden:
1. Beschleunigungssensor 1 für Beschleunigungen im 1g-
Bereich und Spektralanalyse der Meßwerte in einem ersten Spektralanalysator 2
2. Beschleunigungssensor 3 für Beschleunigungen bis zu 50g und Ermittlung der Zahl von Beschleunigungsgrenzwertuber- schreitungen in einem Beschleunigungs-Grenzwertzahler 4
3. Akustischer Sensor (Mikrofon) 5 und Spektralanalyse der Meßwerte in einem zweiten Spektralanalysator 6
4. Dynamischer barometrischer Sensor 7 und Spektralanalyse in einem dritten Spektralanalysator 8.
In zeitlich gleichen Abstanden von 30 s werden die charakteristischen Merkmale gebildet und abgespeichert. Die Aufbereitung der Meßdaten: Spektralanalyse, Grenzwertzahlung sowie anschließende Abspeicherung in einem Merkmaisspeicher 9 er- folgt aufwandsarm mit einem Mikrocomputer.
Die Verbesserung der Prozeßidentifikation ergibt sich aus der Tatsache, daß die unterschiedlichen physikalischen Meßgroßen zu unterschiedlichen Zeitpunkten in unterschiedlichem Grad zur einzelnen Zustandsidentifikation beitragen. Mit anderen
Worten erganzen sich die Merkmale zur Identifikation. Die unterschiedlichen Beitrage zur Identifikation zeigt die fol- gende Tabelle 1, die den Beitrag der verschiedenen Meßgroßen zur Prozeßidentifikation (3... hoch, 2... ittel, 1... gering) darstellt .
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Tabelle 1
In einer vorgelagerten Lernphase werden die für die einzelnen Prozeßabschnitte charakteristischen Merkmale ermittelt. In einer nach einem Brieflauf durchgeführten Auswertung erfolgt dann der Vergleich der aktuellen mit den Soll- bzw. Standardmerkmalen, eine Bewertung der Vergleichsergebnisse gemäß der Beitrage zur Identifikation und eine Entscheidung anhand festgelegter Schwellen.
Die Messung der mechanischen Schwingungen beim Transport wird mit einem lg-Beschleunigungssensor durchgeführt. Anschließend erfolgt eine Spektralanalyse. Beschrieben ist dieser Vorgang im einzelnen in DE 44 04 195 Cl.
Aufgrund der Tatsache, daß jedes Transportmittel charakteristische akustische Schwingungen produziert, werden entsprechende akustische Meßwerte und die spektralen Merkmale für die Tranportmittelidentifikation genutzt. Akustische Schallwellen haben andere Dampfungscharakteristiken gegenüber nie- derfrequenten mechanischen Schwingungen, wie sie bisher zur 6
Transportmittelidentifikation genutzt werden. Daraus ergeben sich andere, teilweise orthogonale Merkmale für die Prozeß- ldentifikation . Die spektrale Aufbereitung kann so wie bei den mechanischen Schwingungen erfolgen.
In einem geeigneten Ausfuhrungsbeispiel werden die Frequenzen 50Hz, 100Hz, 200Hz, 400Hz, 800Hz und 1600Hz verwendet.
Der Luftdruck n Flugzeugen wird wahrend des Fluges auf ca. 2500 m über NN eingestellt. Diese Absenkung gegenüber dem
Luftdruck bei NN wird durch das barometrische Spektrum erfaßt und ergibt für Flugprozesse ein signifikantes Merkmal.
Die Identifikation von maschineller BriefSortierung war bis- her aufgrund folgender Umstände nur mit der Schwingungsaufnahme mit den lg-Beschleunigungssensor nicht zuverlässig möglich:
1. Die Abtastrate der Meßwerte ist zu gering (z.B. 30 Sekunden) . Die Maschmendurchlaufzeit liegt in dem Bereich 30 bis 120 Sekunden. Daraus ergeben sich 1 bis 5 Meßwerte.
2. Die geringe Abtastrate bewirkt eine Verletzung des Abtasttheorems und fuhrt zu Vieldeutigkeiten der Merkmale.
3. BriefSortiermaschinen transportieren die Sendungen mit Systemen von Doppelbandern und Umlenkrollen, zwischen die die Briefsendungen eingespannt sind. Beim Passieren der Umlenkrollen werden erhebliche Beschleunigungen aufgrund der Bandgeschwindigkeit von > 3 m/s und geringer Rollendurchmesser verursacht. Diese Umlenkvorgange fuhren zu Querbeschleunigungen im Bereich >> 10 g, die den Meßbe- reich des Sensors um ein Vielfaches übersteigen. Das Sensorsignal wird stark übersteuert. Dies fuhrt zu starken Verzerrungen des Sensorsignals.
Deshalb werden die m den BriefSortieranlagen auftretenden hohen Querbeschleunigungskrafte bestimmt und als charakteristisches Merkmal für die maschinelle Sendungsbearbeitung interpretiert. Hierzu wird das Ausgangssignal des 50g Be- 7 schleunigungssensors 3 einem Betrag-Komparator 11 mit variabler Schwelle zugeführt. Die Große des Komparator-Referenz- wertes wird durch einen D/A-Wandler 10 so festgelegt, daß nur Querbeschleunigungen einer Mindestgrόße, wie sie in Briefsor- tieranlagen üblicher Weise auftreten (z.B. > 5 g) zu einem Ausgangssignal des Komparators fuhren. Der Betrag-Komparator 11 bildet vom Eingangssignal den Betrag und vergleicht diesen mit dem Referenzwert. Auf diese Weise wird erreicht, daß Beschleunigungen in beiden Querrichtungen gleich bewertet werden. Das Ausgangssignal des Betrag-Komparators 11 wird dem Freigabesignal eines rucksetzbaren getakteten Zahlers 12 mit der internen Zahlfrequenz fz zugeführt. Im Ergebnis dessen stellt das Zahlergebnis 13 des Zahlers 12 ein Maß für die Dauer des Überschreitens einer (definierbaren) Grenzquerbe- schleunigung dar. Dieser Wert ist charakteristisch für einen Typ von BriefSortiermaschinen . Eine weitere Auswertemoglich- keit besteht darin, den Ausgang des Betrag-Komparators (11) mit dem Zahleingang des Zahlers (12) zu verbinden und damit die Anzahl der Überschreitungen der Grenzquerbeschleunigung zu messen.
Die Verbesserung der Prozeßidentifikation durch Kombination der charakteristischen Merkmale soll an folgenden Fallbei- spielen erläutert werden.
Beispiel ruhiger Interkontinentalflug
Hypothese Flug
Bewertung der Signale Schwingungsspektrum, Akustisches-Spek- trum, Luftdruck

Claims

Tabelle 2 Die zu erwartende kombinatorische Identifikationsrate liegt bei über 90%. Dieser Wert liegt signifikant über den Einzelidentifikationsraten.Beispiel BriefbearbeitungHypothese BearbeitungBewertung der Signale Schwingungsspektrum, Akustisches-Spek- trum, Beschleunigungs-GrenzwertZählerTabelle 3Die zu erwartende kombinatorische Identifikationsrate liegt über 90%. Dieser Wert liegt signifikant über den Einzelidentifikationsraten.Durch die Identifikation der Bearbeitungsprozesse wird die Prozeßfehlerkennung gleichzeitig reduziert, da in den Bearbeitungsphasen keine anderen Transportprozesse vermutet werden müssen. 10 Patentansprüche
1. Verfahren zur Identifikation von Transport- und Bearbeitungsprozessen bei der Sendungsverteilung, bei dem von einer Uberwachungsemrichtung mit mindestens einem Sensor eine oder mehrere, sich im Verlaufe des Versandprozesses ändernde physikalische Großen gemessen werden, aus denen dann in der Uberwachungsemrichtung mindestens zwei die Versandphase charakterisierende Merkmale gewonnen und ge- speichert werden und bei dem die jeweilige Versandphase anhand einer zeitbezogenen Kombination der gespeicherten charakteristischen Merkmale in einer Auswerteeinrichtung identifiziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei wahrend des Versandes mit mindestens einem Beschleunigungssensor (1,3) die Bewegung der Sendung zeitbezogen gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die charakteristischen Merkmale gewonnen werden, indem in einer jeweils vorgegebenen Zyklusdauer T zu einer vorgegebenen Anzahl von jeweils N Meßwerten des betreffenden Beschleunigungssen- sors (1) eine vorgegebene Anzahl von K Frequenzspektren, bestehend aus einer vorgegebenen Anzahl von M Spektral- lmien ermittelt wird und indem eine Integration der K Frequenzspektren erfolgt, so daß am Ende jeder Zyklusdauer T genau M integrierte Spektrallmien vorliegen.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die charakteristischen Merkmale gewonnen werden, indem zeitbezogen die Anzahl der von dem Beschleunigungssensor (3) gemessenen Überschreitungen eines festgelegten Beschleunigungsgrenzwertes im jeweiligen Meßzyklus ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die charakteristischen Merkmale gewonnen werden, indem zeitbezogen die Gesamtdauer der von dem Beschleunigungssensor (3) gemessenen 11 Überschreitungen eines festgelegten Beschleunigungsgrenzwertes im jeweiligen Meßzyklus ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemessenen physika- lischen Großen voneinander unabhängig sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei wahrend des Versandes Geräusche im akustischen Frequenzbereich mittels eines a- kustischen Sensors (5) aufgenommen werden, und die cha- rakteristischen Merkmale zeitbezogen für den jeweiligen Meßzyklus durch Spektralanalyse ermittelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die die einzelnen Versandphasen charakterisierenden Großenbereiche der ausge- wählten Meßwerte und die Kombinationen der charakteristischen Merkmale in einer vorgelagerten Belehrungsphase ermittelt werden.
9. Uberwachungsemrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei Sensoren (1,3,5,7) zum Messen von sich im Verlaufe des Versandprozesses ändernden physikalischen Großen, einer Meßwertverarbeitung- semheit (2,4,6) mit Zeitgeber zur zeitbezogenen Ermittlung der die Versandphasen charakterisierenden Merkmale und einem Speicher (8) zur zeitbezogenen Speicherung der charakteristischen Merkmale.
10. Auswerteeinrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, in welcher anhand einer zeitbezogenen Kombi- nation der die Versandphasen charakterisierenden Merkmale aus der Uberwachungsemrichtung die Versandphasen ldenti- fizierbar sind.
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