[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsbildende Vorrichtung bzw.
dessen Betrieb in Bezug auf ihre Funktionalität und/oder ihre Zuverlässigkeit zu verbessern.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] Weiterbildungen der Erfindung bzw. weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in der
allgemeinen Beschreibung, der Figurenbeschreibung, den Zeichnungen sowie den Unteransprüchen
angegeben.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] 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.
[0038] 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.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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.
[0042] 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.
[0043] 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.
[0044] 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.
[0045] 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.
[0046] 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 mm
2, insbesondere mehreren 10 mm
2 aufweisen können.
[0047] 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.
[0048] 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.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] 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.
[0052] 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.
[0053] 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.
[0054] 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.
[0055] 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.
[0056] 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.
[0057] 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.
[0058] 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.
[0059] 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.
[0060] 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.
[0061] 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.
[0062] 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.
[0063] 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.
[0064] 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.
[0065] 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.
[0066] 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.
[0067] 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.
[0068] 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.
[0069] 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.
[0070] 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.
[0071] 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.
[0072] 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.
[0073] 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.
[0074] 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.
[0075] 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.
[0076] 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.
[0077] 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.
[0078] 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 mm
2 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.
[0079] 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.
[0080] 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.
[0081] 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.
[0082] 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.
[0083] 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.
[0084] 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.
[0085] 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.
[0086] 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.
[0087] 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.
[0088] 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.
[0089] 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.
[0090] 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.
[0091] 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
[0092]
- 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
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.
1. Device for processing sheets (40) placed in the form of a stack comprising:
- a base device (10) for connecting to a negative pressure device for making available
a negative pressure, a light source as well as
- a counting disc (20), rotatably arranged with respect to the base device (10) and
that can be connected therewith optically and by means of vacuum technology that comprises
a multitude of peripheral portions (200a, b, c), respectively separated by an opening
extending in radial direction, each with a tip (201) leading in the direction of rotation,
and a multitude of suction openings, wherein the device has an optical illumination
path (30a) for illuminating at least one portion of a sheet (41) of the sheets (40)
placed in the form of a stack and an optical reception path for receiving the light
reflected and/or scattered by the illuminated sheet portion, characterized in that the illumination path (30a) is designed for producing a linear illumination portion
on the respective sheet (41) and the reception path as an imaging path (30b) for imaging
the linear portion illuminated on the respective sheet (41) in a detection plane.
2. Device according to claim 1, characterized in that the light source is coupled on the input side to the illumination path (30a) and
the illumination path has a multitude of beam forming elements.
3. Device according to one of the claims 1 or 2, characterized in that an illumination path portion in the counting disc (20) has an optical series connection
of several cylindrical lenses (390a, b) with different focal lengths for producing
the linear illumination portion on the sheet (41) starting from the planar and homogeneous
light distribution in the predetermined plane of the illumination path.
4. Device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the illumination path (30a) and/or the imaging path (30b) has an optically active
filtering device for filtering light with a predetermined property as polarization
and/or wave length.
5. Device according to claim 4, characterized in that the illumination path (30a) has a linear polarizer (375) that is placed on the input
side of the illumination path portion of the counting disc (20) and the imaging path
(30b) has a linear polarizer (440) that is placed on the output side of the imaging
path portion of the counting disc (20), wherein the linear polarizer (440) is oriented
with respect to the transmitted polarization perpendicularly to the linear polarizer
(375) in the illumination path portion of the counting disc (20).
6. Device according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the illumination path (30a) and the imaging path (30b) have at least one common optical
element that is placed on or in the counting disc (20).
7. Device according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the illumination path (30a) and the imaging path (30b) are closed on the end side
on the counting disc front side turned to the sheet (41) by an optically transparent
plate (401) that is common to the illumination path and to the imaging path.
8. Device according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the imaging path (30b) for imaging the linear portion illuminated on the sheet (41)
comprises at least one imaging stage with refractive optical elements for producing
an image of the linear sheet portion in the detection plane, wherein the detection
plane is situated in the imaging path portion of the base device (10).
9. Device according to claim 8, characterized in that the imaging path (30b) comprises an imaging stage with refractive optical elements
for producing an intermediate image of the linear sheet portion, wherein the intermediate
image is situated in the imaging path portion of the base device (10).
10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that the at least one imaging stage comprises at least one cylindrical lens (410a, b).
11. Device according to one of the claims 8 to 10, characterized in that a second imaging stage (480) is provided in the imaging portion of the base device
(10) for producing an image by imaging the intermediate image in the detection plane.
12. Device according to one of the claims 1 to 11, characterized in that a control device for controlling the illumination of the image sensor device is connected
on the input side with the output at least of a photo sensor for detecting the alignment
of the illumination path portion of the base device (10) with an illumination path
portion of the counting device (20).
13. Device according to one of the claims 1 to 12, characterized by a storage device for storing each image detected by an image sensor device arranged
at the location of the detection plane as well as a data processing device for data
processing of the detected image.
14. Device according to claim 13, characterized in that the device is set up to detect an image of a bidimensional code and that the data
processing device is designed for decoding the bidimensional code of the detected
image.
15. Method for processing sheets placed in the form of a stack comprising a base device
(10) to which a negative pressure device for making available a negative pressure
is connected and a counting disc (20) that is turned to the base device (10) and that
is intermittently optically coupled therewith and by means of vacuum technology, wherein
a linear illumination portion is produced on a sheet of the stack by means of an illumination
path (30a) extending through the counting disk and is imaged in a detection plane
by means of an imaging path (30b) extending through the counting disc.
1. Dispositif pour le traitement de feuilles (40) placées sous forme de pile comprenant
:
- un dispositif de base (10) à brancher à un dispositif de dépression pour mettre
à disposition une dépression, une source de lumière ainsi qu'un
- disque de comptage (20), placé rotatif par rapport au dispositif de base (10) et
pouvant être couplé à celui-ci par une technique sous vide et optique,
- qui comprend une multitude de portions périphériques (200a, b, c) séparées chacune
par une ouverture ménagée dans le sens radial avec chacune une pointe (201) qui est
en avant dans le sens de la rotation et une multitude d'ouvertures d'aspiration, cependant
que le dispositif présente un trajet d'illumination optique (30a) pour éclairer au
moins une portion d'une feuille (41) des feuilles (40) placées sous forme de pile
et un trajet de réception optique pour la réception de la lumière réfléchie et/ou
diffusée par la portion de feuille éclairée, caractérisé en ce que le trajet d'illumination (30a) est configuré pour produire une portion d'illumination
en forme de ligne sur la feuille respective (41) et le trajet de réception comme trajet
d'imagerie (30b) pour l'imagerie de la portion en forme de ligne éclairée sur la feuille
respective (41) dans un plan de détection.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière est couplée côté entrée au trajet d'illumination (30a) et que
le trajet d'illumination présente une multitude d'éléments de formation de faisceau.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une portion de trajet d'illumination dans le disque de comptage (20) présente un raccordement
en série optique de plusieurs lentilles cylindriques (390a, b) avec différentes focales
pour générer la portion d'illumination en forme de ligne sur la feuille (41) en partant
de la distribution plane et homogène de la lumière dans le plan prédéfini du trajet
d'illumination.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le trajet d'illumination (30a) et/ou le trajet d'imagerie (30b) présente un dispositif
de filtrage efficace optiquement pour filtrer la lumière avec une propriété prédéfinie
comme la polarisation et/ou la longueur d'onde.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le trajet d'illumination (30a) présente upolariseur linéaire (375) qui est placé
côté entrée de la portion de trajet d'illumination du disque de comptage (20) et le
trajet d'imagerie (30b) présente un polariseur linéaire (440) qui est placé côté sortie
de la portion de trajet d'imagerie du disque de comptage (20), cependant que le polariseur
linéaire (440) est orienté, par rapport à la polarisation transmise, perpendiculairement
au polariseur linéaire (375) dans la portion de trajet d'illumination du disque de
comptage (20).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le trajet d'illumination (30a) et le trajet d'imagerie (30b) présentent au moins
un élément optique commun qui est placé sur ou dans le disque de comptage (20).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le trajet d'illumination (30a) et le trajet d'imagerie (30b) sont fermés du côté
de l'extrémité sur la face frontale du disque de comptage tournée vers la feuille
(41) par une plaque transparente optiquement commune au trajet d'illumination et au
trajet d'imagerie.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le trajet d'imagerie (30b) pour imager la portion en forme de ligne éclairée sur
la feuille (41) comprend au moins un degré d'imagerie avec des éléments optiques réfractifs
pour produire une image de la portion en forme de ligne de la feuille dans le plan
de détection, cependant que le plan de détection est situé dans la portion de trajet
d'imagerie du dispositif de base (10).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le trajet d'imagerie (30b) comprend un degré d'imagerie avec des éléments optiques
réfractifs pour produire une image intermédiaire de la portion en forme de ligne de
la feuille, cependant que l'image intermédiaire se situe dans la portion de trajet
d'imagerie du dispositif de base (10).
10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le au moins un degré d'imagerie comprend au moins une lentille cylindrique (410a,
b).
11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'un second degré d'imagerie (480) est prévu dans la portion d'imagerie du dispositif
de base (10) pour produire une image par formation d'image de l'image intermédiaire
dans le plan de détection.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande pour la commande de l'illumination du dispositif de capteur
d'image est relié, côté entrée, à la sortie d'au moins un photodétecteur pour la détection
de l'alignement de la portion de trajet d'illumination du dispositif de base (10)
avec une portion de trajet d'illumination du dispositif de comptage (20).
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par un dispositif de mémorisation pour mémoriser l'image respective, détectée par un
dispositif de capteur d'image placé à l'endroit du plan de détection ainsi que par
un dispositif de traitement de données pour le traitement de données de l'image détectée.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif est conçu pour détecter une image d'un code bidimensionnel et que le
dispositif de traitement de données est configuré pour décoder le code bidimensionnel
de l'image détectée.
15. Procédé pour traiter des feuilles placées sous forme de piles qui comprend un dispositif
de base auquel est branché le dispositif de dépression pour mettre à disposition une
dépression et un disque de comptage (20) qui est tourné vers le dispositif de base
(10) et qui est couplé de manière intermittente à celui-ci par une technique sous
vide et optique, cependant qu'une portion d'illumination en forme de ligne est produite
au moyen d'un trajet d'illumination (30a) qui traverse le disque de comptage sur une
feuille de la pile et qu'une image est formé dans un plan de détection au moyen d'un
trajet d'imagerie (30b) qui traverse le disque de comptage.