Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steifigkeitsmessung von flachen Sendungen gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Für die Bearbeitung von Briefen, Postkarten und ähnlichen flachen Sendungen in automatischen Briefverteilanlagen ist es erforderlich Steifigkeits- und Dickenmessungen an den Sendungen vorzunehmen, da diese Briefverteilanlagen nur Sendungen, die bestimmte vorgegebene Parameter aufweisen, ordnungsgemäß bearbeiten können. Eine entsprechende Vorrichtung wird z.B. in EP 0 129 280 offenbart. Solche Messungen können grundsätzlich mechanisch über einen Hebel mit Fühlrolle und induktivem Sensor erfolgen. Allerdings treten bei hohen Transportgeschwindigkeiten von z. B. größer als 2, 9 m/s unerwünschte Schwingungen auf, so daß Steifigkeit und Dicke mit diesem Funktionsprinzip nicht exakt und getrennt ermittelt werden konnen. Eine mechanische Steifigkeitsmessung erfordert darüber hinaus einen hohen Platzbedarf und unterliegt wie alle mechanischen Einrichtungen erhöhtem Verschleiß. Das vorstehende gilt insbesondere für ungleichmäßig dicke oder steife Gegenstände. Die Messung ungleichmäßig dicker Umschläge wird z.B. in WO 94 04378 behandelt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen eine präzisere Steifigkeitsmessung an flachen Sendungen vorgenommen werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhangigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung zu entnehmen.
Gegenüber einer mechanischen Steifigkeitsmessung besitzt die erfindungsgemäße Vorgehensweise den Vorteil einen geringeren Raumbedarfs, geringeren Verschleißes und einer höheren Genauigkeit. Insbesondere ist auch die präzise Messung von ungleichmäßig dicken und steifen Gegenständen möglich. Im folgenden wird die Erfindung mittels Zeichnungen genauer erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von oben, d. h. senkrecht zur Oberfläche der flachen Sendungen. Über eine Anzahl von Rollen 1 werden Transportbänder 2 geführt, so daß eine Transportstrecke 10 gebildet wird. Die Transportbänder 2 sind als Deckbänder ausgebildet, zwischen denen die Sendungen kraftschlüssig gehalten werden. Die Transportstrecke weist mindestens einen gekrümmten Abschnitt 11 sowie mindestens einen geraden Abschnitt 12 auf. Im Bereich des gekrümmten Abschnitts ist ein Steifigkeitssensor 3, im Bereich des geraden Abschnitts ein Dickensensor 4 angeordnet. Die flachen Sendungen werden in Pfeilrichtung in der Transportstrecke 10 transportiert. Die Transportbänder sind elastisch ausgebildet und passen sich der Dicke der Sendung an. Im gekrümmten Abschnitt verursacht die Steifigkeit einer flachen Sendung beim Transport eine zusätzliche Auslenkung der äußeren Bänder, insbesondere in der Umgebung der Sendungsvorder- und hinterkanten. Am geraden Abschnitt der Transportstrecke erfolgt lediglich eine Dickenänderung des Systems Transportbänder-Sendung entsprechend der Dicke der Sendung.
In Fig. 2 ist der Schnitt A-A der Fig. 1 gezeigt. Zwei übereinander angeordnete Dickensensoren 4 messen im wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung der Sendung die aktuelle Dicke des Systems Transportbänder - flache Sendung. Als Dickensensor wird erfindungsgemäß ein Laser-, Infrarot- oder Ultraschall-Abtastsensor vorgesehen. Vorzugsweise wird bei solchen Abtastsensoren die Änderung des Abstands s mittels Interferenz gemessen. Bei hohen Geschwindigkeiten und noher Meßgenauigkeit werden Laserabtastsensoren bevorzugt. Als Steifigkeitssensor 3 wird ebenfalls ein Laser-, Infrarot- oder Ultraschall-Abtastsensor eingesetzt, der die Veranderung des Abstands aufgrund der Steifigkeit der flachen Sendungen detektiert. Dicken- und Steifigkeitssensor zur Ermittlung der Steifigkeit der durchlaufenden Sendung sind mit einer Auswertungseinrichtung 15 verbunden, deren Funktionsweise weiter unten detailliert beschrieben wird.
Wie in Fig. 2 illustriert, sind vorzugsweise eine Mehrzahl von Dicken- bzw. Steifigkeitssensoren übereinander angeordnet, die eine Bewertung der Sendung über die gesamte Sendungshöhe ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt dabei die Vermessung der Dicke bzw. der Steifigkeit durch Sensorpaare auf jeweils gleicher Hohe der Senoungen. Bevorzugt ist eine Anordnung von Steifigkeits- und Dickensensor im Bereich der Unterkante der Sendungen. Dadurch können auch Einlagen wie z. B. Schlüssel. erkannt werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Steifigkeitssensoren im gekrummten Bereich 11 bevorzugt derart angeordnet, daß die Auslenkung der äußeren Transportbander im Bereich zwischen einer ersten und einer zweiten Umlenkrolle 13, 14 vermeßbar ist.
Aus den von den Dicken- und Steifigkeitssensoren gelieferten Meßwenen wird ein Maß für die Steifigkeit einer an den Dicken- und Steifigkeitssensoren vorbeigeführten Sendung folgenderweise durch die Auswertungseinrichtung 15 ermittelt.
Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangssignale von Dicken- bzw. Steifigkeitssensoren (a bzw. b) in einem Zeitfenster für eine flache Sendung mit zulässiger Steifigkeit und Dicke. Erkennbar ist in Fig. 3, daß zentriert um die Zeit von - 34.8 ms im Zeitfenster eine Dickenzunanme (Kurve a) und eine erhöhte Auslenkung (Kurve b) gemessen wurde.
Fig. 4 zeigt zu Fig. 3 entsprechende Meßwerte für einen Brief mit zulässiger Dicke und zu großer Steifigkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steifigkeitsmessung werden nun innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters Δt1 die von dem Dickensensor gemessenen Werte aufsummiert. Ebenfalls werden die von dem Steifigkeitssensor gemessenen Werte innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters Δt2 aufsummiert. Vorzugsweise sind die beiden Zeitfenster Δt1 und Δt2 gleich groß gewählt. Dann erfolgt die Differenzbildung zwischen der Summe der Steifigkeitswerte und der Summe der Dickenwerte. Diese Differenz wird als Maß für die Steifigkeitsmessung verwendet. Im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem nur die Extremwerte verwendet werden, ist die Wahrscheinlichkeit einer Fehlinterpretation sehr viel geringer. Darüber hinaus liefert dieses Verfahren auch für Grenzfälle eindeutige Ergebnisse.
Fig. 5 zeigt die Meßergebnisse zweier Steifigkeitssensoren b1 und b2 bei einem Brief mit Einlage unten. Die Kurve b1 entspricht den Meßwerten eines im Bereich der unteren Briefkante angeordneten Sensors; die Kurve b2 den Werten eines im mittleren Bereich angeordneten Steifigkeitssensors. Dabei zeigt die Kurve b1 deutlich Maxima, die auf die durch die Einlage erhöhte Steifigkeit hinweisen, während die Kurve b2 solche Maxima nicht aufweist. Dementsprechend ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl von Sensoren zur Steifigkeitsund Dickenmessung im wesentlichen über die gesamte Höhe der Transportbänder angeordnet.
Um ein Maß für die Steifigkeit einer Sendung mit Inhomogenitäten zu erhalten. wird erfindungsgemäß für eine Anzahl von Paaren von Dicken- und Steifigkeitssensoren die maximale Differenz der aufsummierten Werte ermittelt und als Maß für die Steifigkeit das Maximum verwendet.
Fig. 6 zeigt den Einfluß der Bänderspannung auf die Auslenkung der Transportbänder. Dabei ist zu erkennen, daß mit zunehmender Bänderspannung die Maxima der Kurve der Steifigkeitsmessungen geringer werden und umgekehrt mit verminderter Bänderspannung die Maxima zunehmen.
Es ist selbstverständlich für den Fachmann, diese Abhängigkeit der Meßwerte von der Bänderspannung bei der Auslegung der konkreten Parameter der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des entsprechenden Verfahrens zu berücksichtigen. Weiter ist es für den Fachmann selbstverständlich, eine Anzahl von Differenzintervallen von Steifigkeits- und Dickenwertensummen derart vorzugeben, daß eine qualitative Bewertung der Steifigkeit von flachen Sendungen danach erfolgt, in welches dieser Intervalle die jeweils ermittelte Differenz von Steifigkeits- bzw Dickenwertensummen fällt. Im einfachsten Fall wird ein Maximalwert bestimmt, so daß für Differenzwerte oberhalb dieses Wertes die Sendung als zu steif klassifiziert für unterhalb dieses Wertes liegende Differenzen die Sendung als zulässig steif klassifiziert wird