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Dokumentenidentifikation DE4334883A1 20.04.1995
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen
Anmelder J. S. Staedtler GmbH & Co, 90427 Nürnberg, DE
Erfinder Kaiser, Karl, 90530 Wendelstein, DE;
Hertzke, Rainer, 90449 Nürnberg, DE;
Bothe, Thomas, 90425 Nürnberg, DE
DE-Anmeldedatum 13.10.1993
DE-Aktenzeichen 4334883
Offenlegungstag 20.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.1995
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse G06K 15/22   G01D 18/00   G01D 9/00   
Zusammenfassung Ein Verfahren zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen, insbesondere von Schreib- oder Zeichenstiften in vollautomatisch arbeitenden Plottern oder ähnlichen Systemen, soll in oder an der Schreib- oder Zeichenanlage mit einem ersten Kontrollsystem (61 bzw. 62, ...) eine Code- oder Klartext-Erkennung zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) als Auftragselement ermöglichen und mindestens mit einem weiteren Kontrollsystem (B1 bzw. B2, ...) die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) und/oder mit einem Füllstands-Kontrollsystem (66) den aktuellen Füllstand (Tx) des Schreib- oder Zeichenmittels kontrollieren und/oder überwachen.
Eine Vorrichtung hierfür soll bei einer Schreib- oder Zeichenanlage ein Code- oder Klartext-Erkennungs-System zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) als Auftragselement, als ein erstes Kontrollsystem (61 bzw. 62, ...) aufweisen und mindestens über ein weiteres Kontrollsystem (B1 bzw. B2, ... und/oder 66) verfügen, das die Funktionsfähigkeit und/oder die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) überwacht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Verfahren und Vorrichtungen zur Funktionskontrolle derartiger Systeme sind prinzipiell bekannt. So wird beispielsweise in der EP 0 393 291 ein Schreibsystem und ein Verfahren zum Aufbringen von sichtbaren Zeichen auf ein Medium beschrieben, wobei eine gemeinsame Trägereinheit ein Schreibelement zum Aufbringen von Linien enthält und eine Abtasteinheit zur simultanen Funktionskontrolle, in dem die Qualität der soeben gezeichneten Linie überwacht wird. Nachteilig erweist sich bei diesem Verfahren, daß hierfür ein vorab erzeugtes oder gespeichertes Testsignal benötigt wird und daß dann erst eine Vergleichsberechnung zwischen dem Schwärzungsgrad der aktuell gezeichneten Linie und dem Schwärzungsgrad eines im Datenverarbeitungssystem hinterlegten Testsignals ausgeführt wird, wobei der Grauwert des Mediums während des gesamten Zeichenvorgangs eine Konstante darstellt.

Weiter wird in der EP-OS 0 533 123 ein Verfahren zur Überwachung und Regelung der Qualität von gezeichneten Linien und in der EP-OS 0 533 124 ein Verfahren zum Vergleich einer Testlinie eines Zeichengerätes mit einer nachfolgenden Linie beschrieben. In beiden Verfahren wird vor Plotbeginn eine Testlinie mit einem Plotstift gezeichnet und deren Abstrich-Qualität überprüft und mit einem Sensor abgetastet und als Referenzwert abgespeichert. Die Qualität der soeben gezeichneten Linie wird während des Plotvorganges dadurch überprüft, daß man die durch Abtastung aufgenommenen Daten der soeben gezeichneten Linie mit den konstanten Daten der Testlinie vergleicht. Bei beiden Vorschlägen erweist es sich als nachteilig, daß ebenfalls erst eine Referenzlinie erstellt werden muß, mit deren Hilfe eine Vergleichsberechnung zwischen den aktuell gelieferten Daten des Schwärzungsgrades des Stift-Abstrichs und den im Datenverarbeitungssystem hinterlegten Daten der Referenz- bzw. Testlinie ausgeführt wird, wobei während des gesamten Zeichenvorgangs aktuelle Parameter, wie z. B. der Grauwert des jeweils gerade benützten Mediums, nicht angepaßt bzw. berücksichtigt werden. Außerdem sind aus JP-P/OS 57-136 251 und aus JP-P/OS 57-136 252 Erkennungssysteme für Aufzeichnungsvorrichtungen bekannt, die Lichtquellen und Fotodetektoren aufweisen und die die aufgezeichneten Linien automatisch prüfen und so beispielsweise bei Tintenmangel unzulängliche Abstriche sofort erkennen. Ob und wie hierbei eine vergleichende Auswertung einfacher Parameter erfolgt, und ob und wie die Unterschiede verschiedenartiger Auftragsgeräte, Auftragsmedien und Linienbreiten berücksichtigt und/oder erkannt werden (können), ist hierbei nicht ersichtlich.

Darüberhinaus sind beispielsweise aus US PS 4 779 104 optische und aus EP 0 349 438 B1 mechanische Stift- Erkennungs-Systeme bekannt, mit deren Hilfe einzelne Schreib- oder Zeichengeräte identifiziert und ausgewählt werden können. Nach der Erkennung sollen ggf. außerdem die relevanten System-Parameter nach vorgegebenen und eventuell gespeicherten Werten an der Schreib- oder Zeichenanlage automatisch eingestellt werden.

Aus DE-OS 34 08 302 ist es auch bereits bekannt gewesen, den Füllstand von Tintenbehältern mittels Sensoren zu erfassen und auszuwerten bzw. entsprechend den Meßwerten eine optimale Ausnutzung des Tintenvorrates zu erzielen.

Alle diese bekannten Anordnungen ergeben jedoch stets nur begrenzte Ergebnisse und Anwendungsmöglichkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen zu schaffen, wobei die Zuverlässigkeit derartiger Geräte insbesondere auch dadurch erhöht wird, daß unter Berücksichtigung verschiedener, auch stiftspezifischer Grundparameter "On Line", d. h., mit oder unmittelbar nach der Aufzeichnung und mit direkter Datenübertragung, Datenauswertung und Umsetzung, quantitative Fehler in der soeben gezeichneten Linie erkannt und ggf. auch behoben werden. Das Erkennung und Auswertung soll hierbei schnell und mit einer möglichst großer Sicherheit erfolgen, damit die Anlagen mit hoher Funktionssicherheit betrieben werden können. Außerdem soll hierbei möglichst auch die aktuelle Farbe und/oder die Art des Auftragsmediums sowie ggf. die Linienbreite der Auftragselemente berücksichtigt werden können. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und des ersten Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind jeweils in den weiteren Ansprüchen umfaßt.

Erfahrungsgemäß ist eine reine Füllstandskontrolle des Zeichenwerkzeugs nicht ausreichend, da die Zeichenspitze verstopfen kann, obwohl noch genügend Schreibflüssigkeit im Tank ist. Dennoch sollte der Flüssigkeitsstand kontinuierlich überwacht werden.

Außerdem soll zur Ansteuerung des Plotters notwendige bzw. geeignete Ausgangssignal aus erfaßten Kontrollwerten ermittelt und bereitgestellt werden. Weiterhin soll durch ggf. automatisches Ersetzen von leergeschriebenen Zeichenwerkzeugen Plotstillstand reduziert werden. Ebensowenig dürfen diverse Farben der Zeichenflüssigkeit das Meßergebnis verfälschen und ggf. vorhandene Codierungsstreifen auf den Zeichenwerkzeugen durch geeignete Platzierung die Kontrolle des Flüssigkeitsstandes nicht behindern. Weiterhin sind Bedienungsfehler beim Einstellen der Plotparameter auszuschließen, was insbesondere über eine Codierung der Pens erreichbar ist.

Die vorgeschlagene Lösung dient zur optimalen Nutzung der Anlage und zur Reduzierung der Stillstandszeiten. Die Anlagen werden dadurch funktionssicherer und können damit auch im Dauerbetrieb und ohne Aufsicht zuverlässig arbeiten. Hiermit wird ggf. unter anderem auch einem Trockenlaufen bei leerem oder defektem Schreib- oder Zeichenwerkzeug entgegengewirkt. Unterschiedliche Farben der Zeichenflüssigkeit und/oder die Art des Auftragsmediums sowie ggf. der Linienbreite, können damit auf einfache Weise erfaßt und systemspezifisch ausgewertet werden. Quantitative Fehler in der gerade eben gezeichneten Linie werden hiermit schnell und mit einer möglichst hohen Sicherheit erkannt. Zudem ist bei sachgerechter Grundeinstellung und Anwendung sichergestellt, daß beim Erstellen der aktuellen Plot- bzw. der Steuerparameter Bedienungsfehler durch den Anwender weitestgehend ausgeschlossen werden.

Bei einem erweiterten System ist sowohl bei transparenten, als auch bei opaken Zeichenwerkzeugaufnahmen die Kontrolle des Flüssigkeitsstandes durch kontinuierliche Überwachung zusätzlich möglich, wobei die Kontrolle des Flüssigkeitsstandes durch ggf. auf den Zeichenwerkzeugen vorhandene Codierungsmittel nicht behindert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen, insbesondere von Schreib- oder Zeichenstiften in vollautomatisch arbeitenden Plottern oder ähnlichen Systemen, zeichnet sich dadurch aus, daß in oder an der Schreib- oder Zeichenanlage mit einem ersten Kontrollsystem eine Code- oder Klartext-Erkennung zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes bzw. des Stiftes als Auftragselement erfolgt und daß mindestens ein weiteres Kontrollsystem die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes bzw. des Stiftes überwacht und/oder daß ein Füllstands- Kontrollsystem den aktuellen Füllstand des Schreib- oder Zeichenmittels kontrolliert und/oder überwacht.

In vorteilhafter Weise soll mit dem ersten Kontrollsystem mittels mechanischer, elektrischer und/oder optischer Elemente eine Stifterkennung erfolgen, wonach die stiftspezifischen Parameter erfaßt und dem Steuer-Rechner zugeführt werden, zur Auswertung und Umsetzung in Steuer- und/oder Auswertungs-Kennwerte und/oder -Signale. Hierbei sollen ferner die vom ersten Kontrollsystem dem Steuer-Rechner zugeführten Parameter und Daten zur automatischen systemrichtigen Einstellung der zutreffenden Arbeitsparameter führen.

Ergänzend soll bzw. kann mit einem zusätzlichen Kontrollsystem ein Füllstands-Kontrollsystem eingesetzt werden, zum aktuellen Erfassen des jeweils vorhandenen Schreibmittel-Füllstandes und damit zur zusätzlichen Überwachung der Funktionsfähigkeit des Stiftes, zusammen mit einem Funktions-Kontrollsystem zur Kontrolle der Arbeitsfunktion des Schreib- oder Zeicheneinsatzes.

Durch das Funktions-Kontrollsystem soll in definierten Abständen jeweils eine Vergleichsmessung und -berechnung ausgeführt werden zwischen mindestens zwei Meßsignalen, bezogen auf die ihnen zugehörigen Abtastflächen, wobei die Meßsignale von mindestens zwei unterschiedlich angeordneten Abtasteinheiten aufgenommen werden. Hierbei werden durch das weitere Kontrollsystem in definierten Abständen jeweils Vergleichsmessungen und Vergleichsberechnungen ausgeführt, zwischen jeweils mindestens zwei Meßsignalen, bezogen auf die ihnen zugeordneten Meßflächen, wobei die Meßsignale regelmäßig von mindestens zwei unterschiedlich angeordneten Meßeinheiten aufgenommen werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden unter anderem zwischen dem Kontrollwert einer Meßfläche im Umfeld einer soeben erfolgten Aufzeichnung und dem Kontrollwert einer unmittelbar vorher erfaßten Meßfläche, und unter Berücksichtigung ggf. voreingestellter oder anderweitig abgelesener oder erfaßter Grundwerte, in definierten Abständen jeweils Vergleichsmessungen und Vergleichsberechnungen ausgeführt, zwischen jeweils mindestens zwei Meßsignalen, bezogen auf die ihnen zugeordneten Meßflächen, wobei die Meßsignale regelmäßig von mindestens zwei unterschiedlich angeordneten Meßeinheiten aufgenommen werden.

Alternativ oder ergänzend zu erfaßten codierten Informationen kann vor dem Start der Aufzeichnung eine Grundkalibrierung des Systems derart erfolgen, daß eine Codierauswertung, eine Papiermessung und/oder eine Strichmessung, zusammen mit einem Hardware-Abgleich durchgeführt wird, wobei der hierbei ermittelte Grundwert als Konstante die Basisgröße für den jeweiligen Vergleich bzw. für den Meßwertabgleich bildet. Für jede Linienbreite und/oder für jede Farbe muß hierbei ein eigener bzw. neuer Grundwert ermittelt werden, auch in Verbindung mit dem jeweils gerade verwendeten Medium bzw. Aufzeichnungsträger.

Vorteilhafterweise soll eine vor dem Auftragselement in Aufzeichnungsrichtung angeordnete erste Meßeinheit in definierten Abständen eine erste Meßfläche abtasten und ein erstes Meßsignal erfassen bzw. bilden und dem Vergleichsrechner zuführen und eine nach dem Auftragselement in Aufzeichnungsrichtung angeordnete weitere Meßeinheit in definierten Abständen eine weitere Meßfläche abtasten, ein weiteres Meßsignal erfassen bzw. bilden und ebenfalls dem Vergleichsrechner zuführen. Die definierten Abstände der Vergleichsmessungen und der Vergleichsberechnungen zwischen dem ersten und dem zweiten Meßsignal können Streckenabstände und/oder Zeitabstände sein. Der Vergleichswert soll aus den Meßsignalen jeweils zweier, bezogen auf das Auftragselement bzw. auf die Schreibspitze, einander gegenüberliegender Meßeinheiten gebildet werden. Diese abgetasteten Meßsignale werden dann einer Auswertelektronik zur Verarbeitung zugeführt. Die Auswertungskriterien und die relevanten Parameter liegen, zusammen mit dem durch das Kalibrieren ermittelten Grundwert, bereits als gespeicherte Daten vor. Nach erfolgtem Vergleich gibt die Auswertelektronik bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken eine Fehlermeldung und/oder ein Steuersignal aus, wodurch ggf. bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken ein Systemstop erfolgt und ein manueller oder automatischer Wechsel des Schreib- oder Zeichengerätes initiiert wird und/oder eine Wiederholung der Aufzeichnung bzw. des Abstriches in einer vorbestimmten Länge erfolgt, und/oder ein optisches oder akustisches Alarmsignal ausgelöst wird. Zweckmäßigerweise initiiert die Auswertelektronik bei Abstrichfehlern vor einem Stiftwechsel zunächst einen streckenmäßig begrenzten Korrekturlauf, um die fehlerhafte Stelle auszubessern. Bleibt auch der Korrekturlauf erfolglos, kann eine nochmalige Wiederholung oder ein Stiftwechsel angesteuert werden. Zur Vermeidung von Störungen durch Fremdlicht wird vorteilhafterweise das Verfahren der Trägerfrequenztechnik zur Übertragung der Beleuchtung und der Abtastwerte angewendet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens bzw. zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen, insbesondere von Schreib- oder Zeichenstiften in vollautomatisch arbeitenden Plottern oder ähnlichen Systemen, ist vorteilhafterweise derart ausgeführt, daß die Schreib- oder Zeichenanlage ein Code- oder Klartext-Erkennungs-System zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes bzw. des Stiftes als Auftragselement aufweist, als ein erstes Kontrollsystem, und mindestens ein weiteres Kontrollsystem, das die Funktionsfähigkeit und/oder die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes bzw. des Stiftes überwacht.

Hierbei weist das erste Kontrollsystem mechanische, elektrische und/oder optische Elemente auf, mit denen eine Stifterkennung erfolgt, wonach die stiftspezifischen Parameter erfaßt und dem Steuer-Rechner zugeführt werden können. Außerdem weist die Anlage mindestens ein Datenverarbeitungs- und Speicher-System und ggf. sonstige Mittel auf, mit denen die vom ersten Kontrollsystem dem Steuer-Rechner zugeführten Parameter und Daten zur automatischen systemrichtigen Einstellung der zutreffenden Arbeitsparameter führen.

Besonders vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Vorrichtung eine Füllstands-Kontrolle als zusätzliches Kontrollsystem aufweist, zum aktuellen Erfassen des jeweils vorhandenen Schreibmittel-Füllstandes und damit zur zusätzlichen Überwachung der Funktionsfähigkeit des Stiftes, neben einem Funktions-Kontrollsystem zur Kontrolle der Arbeitsfunktion des Schreib- oder Zeicheneinsatzes und/oder neben einem Stift-Controllsystem, da hiermit stets rechtzeitige automatisch oder, beispielsweise nach einem Alarmsignal, manuell Schreibmittel nachgefüllt oder ein neuer voller Schreibmittelbehälter eingesetzt werden kann.

Vorteilhaft ist ein Funktions-Kontrollsystem verwendbar, das mindestens zwei unterschiedlich angeordnete Abtasteinheiten aufweist, zur Aufnahme von Meßsignalen von den ihnen zugehörigen Abtastflächen, um in definierten Abständen eine Vergleichsmessung und -berechnung durchführen zu können. Dem im Einsatz befindlichen Schreib- oder Zeichengerät sind hierbei mindestens zwei unterschiedlich angeordnete Meßeinheiten zugeordnet, die jeweils eine Meßfläche erfassen, wobei jeweils eine erste Meßfläche in Auftragsrichtung vor dem Auftragspunkt angeordnet ist, und die zweite Meßfläche dahinter derart, daß sie die unmittelbar vorher erstellte Aufzeichnung in ihrer Breite überdeckt. Zudem kann die Anlage auch eine Meßeinheit aufweisen, mit der vor dem Start der Aufzeichnung eine Grundkalibrierung des Systems, insbesondere eine Papiermessung und eine Strichmessung erfolgt, das heißt, eine Grauwertermittlung eines Probeabstriches mit dem vorgesehenen Schreib- oder Zeichengerät durchgeführt wird. Diese Meßeinheit kann selbstverständlich eine der sowieso bereits vorhandenen Meßeinheiten sein und erübrigt sich zum Teil, wenn die Grundkalibrierung aufgrund der durch das Stiftkontrollsystem ermittelten Daten erfolgt.

Konstruktiv weist die Anlage für das Aufzeichnungs- Kontrollsystem mindestens eine erste Meßeinheit auf, die in Aufzeichnungsrichtung vor dem Auftragselement angeordnet ist, um eine erste Meßfläche abzutasten und ein erstes Meßsignal zu erfassen bzw. zu bilden und dem Vergleichsrechner zuzuführen, und mindestens eine weitere Meßeinheit, die in Aufzeichnungsrichtung nach bzw. hinter dem Auftragselement angeordnet ist, um eine weitere Meßfläche abzutasten und ein weiteres Meßsignal zu erfassen bzw. zu bilden und ebenfalls dem Vergleichsrechner zuzuführen.

Jeweils zwei Meßflächen, die zu jeweils einer Vergleichswerterfassung abgetastet werden, sind dabei, bezogen auf den Auftragspunkt, gegenüberliegend angeordnet. Die Anzahl der um das aktive Schreib- oder Zeichengerät angeordneten Meßeinheiten und der zugehörigen Meßflächen soll vorteilhafterweise zwei oder ein Vielfaches von zwei, vorzugsweise vier oder acht betragen. Außerdem sollen die Meßflächen auf dem Medium alle den gleichen Flächeninhalt und möglichst auch die gleiche Flächenform aufweisen, damit in alle Arbeitsrichtungen ohne weitere Korrekturabgleichungen unter gleichen Ausgangsvoraussetzungen gemessen werden kann.

Von Vorteil ist es, wenn der Flächeninhalt der Meßflächen möglichst klein und die räumlichen Abstände der Meßflächen zueinander möglichst gering sind. Meßflächen-Abstände von 3 bis 6 mm und Meßflächen-Durchmesser von ebenfalls 3 bis 6 mm haben sich hierbei als gut geeignet erwiesen. Grundsätzlich sollen die räumlichen Abstände der Meßflächen zueinander so gering sein, daß sich die nebeneinanderliegenden Meßflächen teilweise überschneiden. In vorteilhafter Anordnung können die Meßeinheiten geneigt zur Achse des Auftragselementes und zentrisch zur Schreibspitze hin gerichtet angeordnet sein, um dadurch einen möglichst geringen Durchmesser der gesamten Abtastzone bzw. möglichst enge Abstände der Meßflächen zueinander zu erhalten. Die geneigte Anordnung ermöglicht auch eine Bauweise, die beispielsweise eine u-förmige Anbringung der Meßeinheiten gestattet, wodurch insbesondere das Auswechseln der Schreib- oder Zeichengeräte zur offenen Seite hin erleichtert wird.

Das abgetastete Flächenverhältnis zwischen dem geschwärzten Medium, das heißt, der die Aufzeichnung enthaltenden Meßfläche und dem weißen Medium, also der vor der Aufzeichnung erfaßten Meßfläche, soll stets größer als 1/45 (→ 0,0222222) sein. Dieses Flächenverhältnis errechnet sich aus:

FV = 2 * b √ (α) : π * r

wobei b = Stiftbreite , r = Radius einer Abtastfläche und α = Zeichenwinkel bedeuten. Bei einem Beispiel mit b=0,18 mm; r=3 mm und α=22,5° (=ungünstigster Winkel α) ergibt sich ein Wert für FV = 0,025 und damit > 1/45 (→ 0,0222).

Zur optimalen Anwendung und Systemausnutzung sollen die um das Schreib- oder Zeichengerät angeordneten Meßeinheiten mit ihren zugehörigen Meßflächen einen peripheren Bereich von 360° rund um die Schreibspitze abdecken.

Die Schreib- oder Zeichenanlage soll einen Vergleichsrechner aufweisen, mit dessen Hilfe die in definierten Strecken- und/oder Zeitabständen erfolgenden Vergleichsmessungen und die Vergleichsberechnungen zwischen einem ersten und einem weiteren Meßsignal, durchgeführt werden können. Eine außerdem vorhandene Auswertelektronik dient zur Verarbeitung der abgetasteten Meßsignale, zusammen mit weiteren Auswertungskriterien, den relevanten Parametern und mit dem beim Kalibrieren ermittelten Grundwert, der in Form gespeicherter Daten vorliegt.

Vorzugsweise sind jeweils zwei Meßeinheiten, bezogen auf die Schreibspitze, einander gegenüberliegend angeordnet, die die Meßwerte zur Bildung des jeweiligen Vergleichswertes aus den Meßsignalen erbringen.

Ein Display und/oder geeignete Steuerungen dienen weiterhin als Mittel zur Ausgabe von Fehlermeldungen und/oder von Steuersignalen nach der Feststellung von Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken durch die Auswertelektronik.

Geeignete Steuermechanismen zur Wiederholung bereits erfolgter Auftragungen, Stiftmagazine und Stiftwechsel- Steuerungen und/oder sonstige Mittel und Elemente, mit deren Hilfe bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken ein manueller oder automatischer Wechsel des Schreib- oder Zeichengerätes oder des Auftragselementes initiiert werden kann und/oder ein begrenzter Korrekturlauf, das heißt, eine Wiederholung der Aufzeichnung bzw. des Abstriches in einer vorbestimmten Länge, vorgenommen wird, bewirken die direkte Umsetzung der Kontrollergebnisse bei fehlerhaften Aufzeichnungen in geeignete Korrekturmaßnahmen. Zur Übertragung der Beleuchtung und der Abtastwerte und zur Vermeidung von Störungen durch Fremdlicht weist die Anlage jeweils einen Modulator, einen Demodulator und weitere Mittel und Elemente auf, mit deren Hilfe die Meßsignale mittels der Trägerfrequenztechnik störungsfrei ermittelt und/oder übertragen werden können.

Wenn die Schreib- oder Zeichenanlage mit einem Codeleser bzw. einer Decodiereinrichtung versehen ist, womit vor dem Start der Aufzeichnung die zur Grundkalibrierung des Systems erforderlichen Daten, ggf. neben einer Papiermessung, aus an dem Schreib- oder Zeichengerät angebrachten Codierungen oder offenen Kenndaten im Rahmen einer Codierauswertung entnommen werden können, und die Schreib- oder Zeichengeräte entsprechend gekennzeichnet sind, kann auf eine Strichmessung zur Grundkalibrierung des Systems verzichtet werden. Hierdurch ergibt sich bei richtiger Beziehung zwischen den zu verwendenden Schreib- und Zeichengeräten und dem eingesetzten Erkennungssystem eine stets eindeutige, exakte und besonders einfache Eichung bzw. Grundkalibrierung des ganzen Systems. Bei geeigneter Ausstattung und Anordnung kann der Codeleser auch generell Anwendung finden und unter anderem die bei der Grundkalibrierung aufgenommenen bzw. ermittelten Daten der Papier- und/oder der Strichmessung auswerten und als Grundwerte bzw. Basisgrößen bereithalten oder zur Verfügung stellen.

Die zu verwendenden Schreib- oder Zeichengeräte sollen hierfür Codierungen oder Kenndaten aufweisen, die von dem Codeleser z. B. optisch, elektronisch, magnetisch oder mechanisch abgetastet und dem Vergleichsrechner als Basisdaten zugeführt werden können. Damit können dann vor dem Start der Aufzeichnung die zur Grundkalibrierung des Systems erforderlichen Daten, ggf. neben einer Papiermessung, entnommen werden.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung mit Hilfe der Abbildungen nachfolgend näher erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1a und 1b die wesentlichsten Elemente einer vorschlagsgemäßen Schreib- oder Zeichenanlage, schematisiert,

Fig. 2a und 2b Anordnungsbeispiele für Meßeinheiten und/oder Meßflächen des weiteren Kontrollsystems B,

Fig. 3 ein einfaches Schema einer vorgeschlagenen Schreib- oder Zeichenanlage mit Elementen des Kontrollsystems B,

Fig. 4a und 4b ein Schema des Vergleichsverfahrens des Kontrollsystems B, in zwei verschiedenen Stufen,

Fig. 5 eine andere schematische Darstellung einzelner Verfahrensstufen des Kontrollverfahrens B,

Fig. 6 eine schematische Darstellung verschiedener Anlagen- Komponenten des Kontrollverfahrens B.

Die Fig. 1a und 1b zeigen die wesentlichsten Elemente einer vorschlagsgemäßen Schreib- oder Zeichenanlage (SZA), Nach Fig. 1a sind einem Schreib- oder Zeichengerät 2, das ein Auftragselement 21 mit einer Schreibspitze 22 aufweist und das mit Codierfeldern 90 sowie mit Kenndaten 91 versehen ist, mehrere Meßeinheiten ME = 31, 32, 34, 35, zugeordnet, die zur Schreibgeräteachse geneigt angeordnet sind und denen Meßflächen MF = 5 bzw. 51, 55, . . . zugeordnet sind, die eine Zwischenfläche 50 vollständig umschließen. Diese jeweils mit einem Sender S, einen Empfänger E und einer Lichtquelle LQ ausgestatteten Bauteile bilden hierbei die wesentlichsten Komponenten B1, B2, . . . des weiteren Kontrollsysteme B. Ein erstes Kontrollsystem AB ist als Barcode-Leser 62 dargestellt, der auf dem Schaft des Schreib- oder Zeichengerätes 2 angeordnete Strich-Kodierungen 92 erfassen und weiterleiten kann. Ergänzend ist ein anderes Kontrollsystem AC Sensor- oder Klarschrift-Leser 61 angeordnet, zur Erfassung von Stift- Kenndaten 90 oder Klarschrift-Angaben 91. Ein zusätzliches Inhalts-Kontrollsystem C dient als Füllstandskontrolle 66, zur Erfassung des Schreibmittel- Pegels Tx. Die von den Kontroll- und Überwachungs-Systemen A, B und C erfaßten Daten werden dem Steuerrechner SR und/oder dem Vergleichsrechner BR des Datenverarbeitungssystems DS zugeführt und dort als Kenndate D gespeichert und bedarfsweise zugezogen und/oder bearbeitet.

Die auf der Aufzeichnungsfläche bzw. auf dem Medium 8 erstellte Aufzeichnung 1 endet unter der Schreibspitze 22 mit dem Auftragspunkt 11 im Zentrum der Zwischenfläche 50 und befindet sich als soeben erstellte Auftragslinie 12 mit ihrer Breite vollständig in der Meßfläche 55, so daß sie von der zugehörigen Meßeinheit 35 erfaßt werden kann. Bildlich dargestellt weist jede Meßeinheit B bzw. 3, . . . mindestens einen Empfänger E, einen Sender S und eine Lichtquelle LQ sowie geeignete Übertragungsmittel auf, mit denen die Signale und Werte dem Datenverarbeitungssystem DS bzw. 4 zugeführt werden. Das Datenverarbeitungssystem DS bzw. 4 weist unter anderem in Verbindung mit einer Auswertelektronik AE bzw. 7, einen Vergleichsrechner VR bzw. 41, einen Codeleser und/oder Decodierer CL bzw. 6, einen Datenspeicher mit den gespeicherten Daten D und ein Display 42 zur Datenausgabe auf. Zur individuellen Dateneingabe und zur manuellen Auslösung von Steuerimpulsen kann zusätzlich eine Tastatur vorhanden sein.

Ersichtlich ist hierbei auch, daß die Meßflächen 51, 52, 53, 54, 56, 57 und 58 im unbeschrifteten weißen Bereich 82 und lediglich die Meßfläche 55 im geschwärzten Bereich 81 der Aufzeichnungsfläche 8 liegen. Je nach gewählter Richtung der Folgebewegung gilt dann die jeweils relevante im zutreffenden weißen Bereich 82 liegende Meßfläche 51, 52, 53, 54, 56, 57 oder 58 als zugehörige Vergleichs-Meßfläche. Um dies richtig zu definieren und berücksichtigen zu können, ist es erforderlich, daß das Kontroll-System bzw. das der Funktionskontrolle dienende Datenverarbeitungssystem DS bzw. 4 auch die Bewegungs- und/oder Steuerdaten der Aufzeichnungsvorrichtung erhält bzw. kennt, so daß die Auswertelektronik 7 zusammen mit dem Schreib- und Zeichengerät 2 kommunikativ bzw. Schritt für Schritt, mitgesteuert wird. Danach wird dann vor jedem neuen Meßimpuls die jeweils relevante Meßeinheit angesteuert und zur Signalerfassung als erste Erfassungseinheit initiiert. Im Folgeschritt wird dann auch - je nach Auftragsrichtung und Auftragslänge - die zugehörige weitere Erfassungseinheit als zweite Erfassungseinheit definiert und aktiviert. Die Länge der nichterfaßbaren Meßstrecke beträgt somit jeweils die Hälfte der Größe der Zwischenfläche 50 plus den halben Durchmesser der Schreibspitze 22, da sich nach Überbrückung dieser Strecke die Aufzeichnung 1 auch bei jedem Richtungswechsel wieder vollständig im Bereich einer neuen Meßfläche als Erfassungsfläche befindet.

Fig. 1b stellt demgegenüber ein einfaches Schema einer vorgeschlagenen Schreib- oder Zeichenanlage SZA dar, mit einer mechanischen Abtastvorrichtung AA bzw. einem Abtast- System 63, zur Erkennung von auf dem Schaft des eingesetzten Schreib- oder Zeichengerätes 2 angebrachten Tastmarken 93. Diese Tastmarken 93 sind äußerlich erfaßbare Identifikationsmerkmale, wie beispielsweise Durchmesserunterschiede in bestimmten axialen Abständen am Schaft oder axiale Längenstufungen in definierten Schaft- oder Spitzenabschnitten.

In den Fig. 2a und 2b sind als Anordnungsbeispiele für Meßeinheiten und/oder Meßflächen, bevorzugte Anordnungen der Meßeinheiten B, 3 bzw. 31, 32, 33, 34, und/oder der Meßflächen MF, 5 bzw. 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 und 58 dargestellt.

Gemäß Fig. 2a sind um ein Schreib- oder Zeichengerät 2 bzw. um dessen Auftragselement 21, vier Meßeinheiten 31, 32, 33 und 34 angeordnet. Eine derartige Anordnung ist besonders kostengünstig und kann z. B. dann ausreichend sein, wenn die zugehörigen Meßflächen 51, 52, 53, 54 so groß sind, daß sie sich dennoch ausreichend überschneiden, d. h. wenn die Breite der Überlappungsflächen stets größer ist, als der Durchmesser der Schreibspitze (22); oder auch bei Anlagen, die überwiegend oder ausschließlich rechtwinkelig zueinander erfolgende Aufzeichnungen anfertigen.

Nach Fig. 2b sind acht Meßflächen 51 bis 58 zusammen dargestellt, wobei durch doppelseitige Verbindungspfeile angezeigt werden soll, daß in der Regel, d. h., bei geradem Aufzeichnungsverlauf, jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Meßeinheiten 31, 35; 32, 36; 33, 37; oder 34, 38, mit ihren jeweiligen Meßflächen 51, 55; 52, 56, 53, 57 oder 54, 58 zusammenwirken.

Bei steuerungsbedingten Richtungsänderungen der Aufzeichnung können aber auch beispielsweise zwei nebeneinanderliegende Meßeinheiten bzw. Meßflächen kurzzeitig zusammenwirken, z. B. 34/54 und 35/55, wenn z. B. eine Aufzeichnung von Richtung 3 Uhr beginnend nach Richtung 9 Uhr erfolgt und dann nach Richtung 2 Uhr weitergeführt wird, ist die Meßeinheit 31 zunächst erste Erfassungseinheit und die Meßeinheit 35 zweite, während unmittelbar nach dem Richtungswechsel die Meßeinheit 34 erste Erfassungseinheit wird und die Meßeinheit 35 zunächst noch weiterhin zweite Erfassungseinheit bleibt, bis die zwischen den Meßflächen vorhandene halbe Distanz überschritten ist und die dann der Meßeinheit 34gegenüberliegende Meßeinheit 38 komplementäre bzw. zweite Meßeinheit auch zweite Erfassungseinheit werden kann.

Fig. 3 stellt ein einfaches Schema einer vorgeschlagenen Schreib- oder Zeichenanlage SZA dar, wobei auf das auf dem Plottertisch aufgespannte Zeichenpapier als Aufzeichnungsfläche bzw. als Medium 8, mit einer einfachen Linie als Aufzeichnung 1 dargestellt ist und um das Schreib- oder Zeichengerät 2 vier Meßeinheiten 3 mit ihren Meßflächen 5 angeordnet sind. Das Schreib- oder Zeichengerät 2 und die vier Meßeinheiten 3 sind gemeinsam in einem als Schreibgeräteaufnahme 25 dienenden Träger angeordnet, der an Führungen 26 und 27 des Plotters, zusammen mit dem Schreib- oder Zeichengerät 2 und mit den Meßeinheiten 3, systemgesteuert und programmkonform horizontal in alle Richtungen bewegt werden kann.

Mit den Fig. 4a und 4b wird ein Schema des Vergleichsverfahrens in zwei Stufen gezeigt, wonach der Vergleich V bzw. die Meßwertabgleichung MWA durch gemeinsame Daten-Auswertung des Grundwertes GW und des Vergleichswertes VW erfolgt. Der Grundwert GW ergibt sich als Basisgröße aus einer Codierauswertung CA, aus einer Papiermessung PM und/oder aus einer Strichmessung SM. Der Vergleichswert VW wird als Differenzwert aus dem Grundwert GW, aus dem jeweiligen, von einer Meßfläche MFx kommenden Meßwert MWx und aus dem zugehörigen, von einer weiteren Meßfläche MFy kommenden, Kontrollwert KWy gebildet. Je nach Aufzeichnungsrichtung kann ein und dieselbe Meßfläche MF einmal Meßwerte MW oder nach Richtungsumkehr Kontrollwerte KW liefern. Die umgekehrte Wirkung ist daher in Klammerausdrücken angedeutet.

Der Vergleichswert VW d. h., das Ergebnis des Vergleichs ist

  • a) gut, wenn GW + MW = KW ist (=Differenz = 0) und
  • b) schlecht, wenn GW + MW > KW ist. Es ist aber auch
  • c) schlecht, wenn GW + MW < MW ist, da dann u. U. zuviel Schreibmittel abgegeben wird und das Schreibgerät kleckst oder schmiert.


Als Folge eines guten Ergebnisses wird die Aufzeichnung A bzw. 1 fortgesetzt, während als Folge eines schlechten Ergebnisses die Aufzeichnung A gestoppt wird und mit oder ohne gleichzeitigen Alarm ein Korrekturlauf initiiert oder ein Stiftwechsel veranlaßt wird. Ein Stiftwechsel kann u. U. auch erst nach einem oder mehreren Korrekturläufen erfolgen. Ergibt sich nach einem Stiftwechsel und/oder nach wiederholten Korrekturläufen noch immer ein schlechtes V- Ergebnis, dann wird die Anlage ggf. automatisch abgeschaltet.

Aus Fig. 5 ist beispielhaft als Ablaufdiagramm der Softwareablauf des Controllers gezeigt bzw. die schematische Darstellung einzelner Stufen eines anderen Verfahrens, wonach zunächst im rechten Pfad zur Kalibrierung des Systems - nach einem Weißabgleich aller Sensoren - weißes Papier grauwertmäßig gemessen wird (PM) und zudem ein Hardware- Abgleich (HA) und eine Strichmessung (SM) erfolgt. Es werden hierzu alle Weißpegel der Sensoren erfaßt und anschließend der Grauwert des weißen Papiers und die Toleranzen der einzelnen Empfänger durch Verschieben der einzelnen Sensorkennlinien erfaßt und ausgeglichen. Anschließend wird die durch den soeben verwendeten Stift erzeugte Schwärzung erfaßt. Das System benötigt also keine Information von außen über die Breite und Farbe des Stiftes, da diese beim Kalibrieren erfaßt wird. Hierbei werden somit keine externen Stiftdaten benötigt, da das System alle diesbezüglichen Daten aus der Strichmessung gewinnt. Im mittleren Pfad wird die eigentliche Auswertung behandelt. Es wird ständig das Papier vor und nach der Schreibspitze 22 abgetastet und die Meßwerte werden entsprechend der Kalibrierung korrigiert. Bei der darauffolgenden Auswertung werden die Kalibrier-Daten und die Meßsignale MS1 und MS2 in der Meßwertauswertung MWA verglichen. Die gebildete Differenz stellt den Vergleichswert VW dar und besagt im Ergebnis, ob die gezeichnete Linie gut oder schlecht ist oder ob keine eindeutige Aussage möglich ist.

Bei dieser Auswertung unterscheidet man drei Ergebnisse:

  • 1.) Linie gut: Die Differenz der Meßsignale vor und nach dem Auftragselement 21 entspricht der Schwärzung durch das soeben verwendete Schreib- oder Zeichengerät 2.
  • 2.) Keine Aussage: Es liefern beide Sensoren ein Strichpotential. Dies ist z. B. der Fall, wenn zum Meßzeitpunkt über eine bereits geschwärzte Fläche gezeichnet wird. Es ist also deine positive und keine negative Aussage möglich.
  • 3.) Fehler: Ein Fehler wird diagnostiziert, wenn beide Sensoren das Potential einer weißen Fläche liefern.


In Fig. 6 ist eine weitere schematische Darstellung verschiedener Anlagen-Komponenten der Trägerfrequenztechnik und der Auswertelektronik gezeigt, wonach zunächst einige Komponenten dargestellt sind, die zur Anwendung der Trägerfrequenztechnik TFT dienen. Dies sind primär ein Modulator, eine Lichtquelle LQ, Sensoren bzw. Sender S, Empfänger E.

Hierbei ist ersichtlich, in welcher Weise die abgetasteten Daten D durch eine Auswertelektronik AE umgesetzt werden und wie die einzelnen Elektronik-Bausteine zusammenspielen. Es werden die Ausgänge der beispielsweise acht Empfänger E nacheinander auf eine Kette, bestehend aus Hochpaß, HP bzw. 71&min;, Vollweggleichrichter VG bzw. 72, und Tiefpaß TP bzw. 71&min;&min; geschaltet. Anschließend werden die so gefilterten Signale der einzelnen Empfänger E mit einem Analog-Digital-Converter ADC bzw. 75&min;, digitalisiert und zur Weiterverarbeitung an ein Microcontrollersystem 74 weitergeleitet. Vor der Digitalisierung findet eine Kennlinienanpassung mittels eines controllergesteuerten Verstärkers 73 statt. Diese Anpassung ist nötig, um verschiedene Grauwerte von unterschiedlichen Papieren berücksichtigen zu können und um Toleranzen der einzelnen Empfänger E auszugleichen. Zur Beleuchtung werden pro Abtastfläche eine einzeln angesteuerte Lichtquelle LQ, bestehend aus zwei identischen Leuchtdioden verwendet. Um das Streulicht zu minimieren, leuchtet nur die zur aktiven Abtastfläche gehörende Lichtquelle LQx. Die Aufgabe des Controllers 74 ist die Auswertung der Empfängersignale sowie die Steuerung des Gesamtsystems. Hierzu gehört das Aktivieren der Empfänger E und der zugehörigen Lichtquellen LQ sowie das Auswerten der Meßsignale MS. Das Ergebnis dieser Auswertung wird in einem LCD-Display 42 ausgegeben und/oder als Befehl an den Plotter weitergegeben, z. B. um ein neues, beispielsweise in einem Speicher bereitgehaltenes, Schreib- oder Zeichengerät 2 einzusetzen. Zur Systemansteuerung besitzt die hier dargestellte Anlage eine Tastatur bzw. Befehls-Tasten. Beispielsweise können hiermit ein Kalibriervorgang sowie einzelne Programme ausgelöst werden.

Alternativ zu der beschriebenen Lösung kann das Aufzeichnungs-Kontrollsystem B auch derart gestaltet sein, daß die Erfassung einer geplotteten Linie in vorgegebenen Zeitintervallen erfolgt. Dieses System funktioniert im Prinzip wie eine Reflexionslichtschranke. Am Plotterlaufwagen ist die Abtasteinrichtung, ein Laser- Sensorsystem, fest angebracht. In bestimmten Zeitabständen wird der Plotvorgang unterbrochen und die Abtasteinrichtung aktiviert. Um den letzten gezeichneten Strich zu überprüfen, fährt der Plotter in Richtung der letzten Linie etwas rückwärts, bis sich das Abtastsystem neben dem Strich befindet. Anschließend überquert er diese Linie langsam im rechten Winkel und mißt währenddessen das reflektierte bzw. nicht absorbierte Laserlicht mit einer Sensordiode. Mit dem empfangenen Sensorsignal kann anhand vorher festgelegter Bewertungskriterien eine Gut/Schlecht Unterscheidung ausgeführt werden. Bei "Gut"-Meldung kann der Plotvorgang anschließend fortgesetzt werden.

Bei diesem Konzept dient der Plotter selbst als Ablenksystem mit der ihm eigenen Genauigkeit bzw. Ungenauigkeit. Zusätzliche hochpräzise optische Ablenkeinrichtungen sind also nicht nötig. Die Lage der Fixpunkte von Laserstrahl und Sensorstrahl sind Konstanten, bezogen auf die Plotstiftspitze. Sender und Empfänger lassen sich aufgrund der geringen optischen Längen in einem kompakten Gehäuse zusammenfassen und leicht am Laufwagen anbringen. Infolge der geringen Laserspotgröße, der Einfarbigkeit des Laserlichts, sowie der Kenntnis der Abtastgeschwindigkeit lassen Auskünfte über Strichbreite und -farbe ermitteln. Hierbei ist ein Erkennen von Linienbreite und -farbe möglich. Bei geringem optischen und mechanischen Aufwand ergeben sich keine langen optischen Wege und die verwendeten optischen Bauteile können von geringer Genauigkeit sein. Neben nur geringfügigen Eingriffen in die Plottersteuerung und in das Plotterbetriebssystem sind kompakte Bauteile und leichter Anbau an verschiedenen Plottertypen möglich.

Als Stifterkennungs-Systeme A bietet sich unter anderem ein Codeerkennungs-System an. Hierbei befindet sich die Codierung der Stifte beispielsweise auf dem oberen Schaftteil und kann z. B. durch eine Matrixerkennung gelesen werden. Die Erkennung erfolgt in X- und Y-Richtung. Eine Code- Elektronik befindet sich außerhalb des Zeichenfeldes und ist fest mit dem Plottergehäuse verbunden. Der Plotter muß den Stift unter der Erfassungsoptik matrix-/rasterförmig bewegen. Die reflektierende Lichtmenge wird von jedem Matrixpunkt aufgenommen, in ein digitales Signal umgewandelt und in einem Matrixspeicher gespeichert. Über einen Bilderkennungsalgorithmus wird danach die Auswertung vorgenommen.

Voraussetzung ist, daß Zugriff auf die Plotterdaten (Koordinatensteuerung) gegeben ist und ein entsprechend feines Raster gefahren werden kann. Somit ist die Auflösung der Codierung abhängig von der Positioniergenauigkeit des Plotters. Die Positionierung unter der Erkennung muß dreimal genauer sein, als das feinste aufzulösende Merkmal. Die Lage (Rotation) der Codierung ist unwichtig, wenn auf dem Plättchen ein Referenzmerkmal aufgebracht ist. Über geeignete Bildauswertungsalgorithmen kann eine Rotation im Bildspeicher erfolgen, sobald das Referenzmerkmal gefunden und erkannt wurde. Das Bild kann dann um den entsprechenden Verdrehungsvektor transformiert werden. Alternativ kann auch ein Scanner eingesetzt werden. Hier ist es nicht notwendig, den Plotstift in X- und Y- Richtung auszulenken. Die X-Richtung wird durch den Plotter bei der Entnahme des Stiftes gefahren. Die Y-Richtung wird durch die Ablenkung eines Laserstrahl an einem rotierenden Hexagonalprisma erreicht. Hierdurch kann die Erfassungs- und Auswerteelektronik stationär am Gerät montiert werden. Auch beim Scanner kann eine rotationsunabhängige Code- Erkennung realisiert werden. Hierzu ist es erforderlich, den Code in konzentrische Ringe aufzulösen. Das reflektierte Licht kann als Vektor betrachtet werden, der einen Informationsmittelpunkt besitzt, und somit problemlos auswertbar ist. Außerdem kann auch ein Hologramm zur Erkennung dienen. Ein auf dem Code-Plättchen eingeprägtes Hologramm wird durch eine geeignete Lichtquelle erzeugt und von einer Auswerteelektronik erfaßt. Das Hologramm wird scheibenförmig aufgebaut und ist somit rotationsunabhängig ablesbar. Das Hologramm kann einem normalen Barcode entsprechen. Der Barcode kann alle für den Stift relevanten Informationen tragen.

Bezugszeichenliste

Positionen, Begriffe/Ausdrücke, Abkürzungen

1 Aufzeichnungen

11 Auftragspunkt

12 Auftragslinie (soeben erstellt)

2 Schreib- oder Zeichengerät bzw. SZG

21 Auftragselement = Stift

22 Schreibspitze

26 Querführung an SZG

27 Längsführung an SZG,

3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 = Meßeinheiten bzw. B . . .

4 Datenverarbeitungssystem bzw. DS

41 Vergleichsrechner bzw. BR

42 Display

50 Zwischenfläche (zwischen den Meßflächen 51, 55; . . .)

5; 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) Meßflächen bzw. MF . . .

6 Codeleser, Decodierer bzw. CL

61 Stiftkontrolle = AC

62 Barcode-Leser = AB

63 mechanisches Abtast-System = AA

66 Füllstandskontrolle

7 Auswertelektronik

71&min; Hochpaß (HP), 71&min;&min; Tiefpaß (TP)

72 Vollweggleichrichter (VG)

73 Verstärker

74 Microcontroller (µ-Controller)

75&min; Analog Digital Converter (ADC)

75&min;&min; Digital Analog Converter (DAC)

76 Tastatur zur manuellen Eingabe und Steuerung

77&min; MUX (Frequenz-Multiplex-System)

77&min;&min; DEMUX (Demodulator-Multiplex-System)

78 Modulator

8 Medium, Aufzeichnungsfläche

81 geschwärztes Medium

82 weißes Medium

9 Stiftcodierung

90 Kenndaten

91 Klarschrift

92 Barcode

93 Tastmarken

a Abstände (a), definierte

as Streckenabstände

at Zeitabstände

aa Achsen-Abstände, räumliche Abstände der B

ar Rand-Abstände der B

x Aufzeichnungsrichtung

y senkrechte Achse des SZG (2)

A erstes Kontrollsystem = Stiftkontrollsystem = Stiftkontrolle,

AA erstes Kontrollsystem, mit mechanischer Abtastung = 63

AB erstes Kontrollsystem, Barcode-System = 62

AC erstes Kontrollsystem,

Sensor-Leser, Klarschrift-Leser = 61;

AVg Aufzeichnungsvorgang

B weiteres Kontrollsystem = Aufzeichnungs-Kontrollsystem = Funktionskontrolle

B1, B2, B3, . . . Komponenten des weiteren Kontrollsystems,

BR Vergleichsrechner bzw. 41

C zusätzliches Kontrollsystem = Inhalts-Kontrollsystem = Füllstandskontrolle

CA Codierauswertung

CL Codeleser, Decodierer bzw. 6

D Daten, gespeichert

DS Datenverarbeitungssystem bzw. 4

E Empfänger

F Flächeninhalt von MF bzw. 5, . . .

FK Funktionskontrolle von (SZG) in derartigen Anl. (SZA)

FM Fehlermeldung

FV Flächenverhältnis

GW Grundwerte, voreingestellt, Konstante, Basisgröße

GK Grundkalibrierung des Systems

BA Hardware-Abgleich

K Kontrolle

KWx, KWy Kontrollwerte

LQ Lichtquelle, (z. B.: Diode)

B, B1, B2, . . . Meßeinheiten bzw. 3;

MF, MFx, MFy, MF1, MF2, . . . Meßflächen bzw. 5,

MS, MS1, MS2, . . . Meßsignale

XWA Meßwertabgleichungen

MWx, MWy Meßwerte

PM Papiermessung

S Sender

SM Strichmessung

SR Steuerrechner

SS Steuersignal

SZA automatisch arbeitende Schreib- oder Zeichenanlagen

SZG Schreib- oder Zeichengerät bzw. 2

TFT Trägerfrequenztechnik

ÜVg Überwachungsvorgang

V Vergleiche bzw. VMg Vergleichsmessung

VRg Vergleichsberechnung

Verf Verfahren,

Vorr Vorrichtung

VW Vergleichswert


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen, insbesondere von Schreib- oder Zeichenstiften in vollautomatisch arbeitenden Plottern oder ähnlichen Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß in oder an der Schreib- oder Zeichenanlage (SZA) mit einem ersten Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC,. . .) eine Code- oder Klartext-Erkennung zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) als Auftragselement erfolgt und daß mindestens ein weiteres Kontrollsystem (B bzw. B1, B2, B3, . . .) die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) überwacht und/oder ein Füllstands-Kontrollsystem (C) den aktuellen Füllstand (Tx) des Schreib- oder Zeichenmittels kontrolliert und/oder überwacht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC, . . .) mittels mechanischer (AA),, elektrischer und/oder optischer Elemente (AB, AC) eine Stifterkennung erfolgt, wonach die stiftspezifischen Parameter erfaßt und dem Steuer-Rechner (SR) zugeführt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom ersten Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC, . . .) dem Steuer-Rechner (SR) zugeführten Parameter und Daten zur automatischen systemrichtigen Einstellung der zutreffenden Arbeitsparameter führen.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem zusätzlichen Kontrollsystem (C) ein Füllstands-Kontrollsystem (66) eingesetzt wird zum aktuellen Erfassen des jeweils vorhandenen Schreibmittel-Füllstandes (Tx) und damit zur zusätzlichen Überwachung der Funktionsfähigkeit des Stiftes (21), zusammen mit einem Funktions- Kontrollsystem (B) zur Kontrolle der Arbeitsfunktion des Schreib- oder Zeicheneinsatzes (2).
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Funktions-Kontrollsystem (B) in definierten Abständen eine Vergleichsmessung und Vergleichsberechnung ausgeführt wird zwischen mindestens zwei Meßsignalen, bezogen auf die ihnen zugehörigen Abtastflächen, wobei die Meßsignale von mindestens zwei unterschiedlich angeordneten Abtasteinheiten (B1, B2) aufgenommen werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das weitere Kontrollsystem (B) in definierten Abständen (a) jeweils Vergleichsmessungen (VMg) und Vergleichsberechnungen (VRg) ausgeführt werden, zwischen jeweils mindestens zwei Meßsignalen (MS1, MS5; . . .), bezogen auf die ihnen zugeordneten Meßflächen (MF1, MF5; bzw. 51, 55; . . .), wobei die Meßsignale (MS1 und MS5) regelmäßig von mindestens zwei unterschiedlich angeordneten Meßeinheiten (B1, B5; . . . bzw. 31, 35; . . .) aufgenommen werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Start der Aufzeichnung (1) eine Grundkalibrierung des Systems derart vorgenommen wird, daß eine Codierauswertung (CA), eine Papiermessung (PM) und/oder eine Strichmessung (SM), zusammen mit einem Hardware-Abgleich (HA) erfolgt, wobei der hierbei ermittelte Grundwert (GW) als Konstante die Basisgröße für den jeweiligen Vergleich (V) bzw. Meßwertabgleich (MWA) bildet.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Funktionskontrolle dienende Aufzeichnungs- Kontroll-System (B) mit dem Steuerrechner (SR) der Schreib- oder Zeichenanlage (SZA) verbunden ist und die Steuerdaten der Aufzeichnungsvorrichtung erhält bzw. kennt, so daß die Auswertelektronik, zusammen mit dem Schreib- und Zeichengerät (2), kommunikativ bzw. Schritt für Schritt, mitgesteuert wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor dem Auftragselement (21) in Aufzeichnungsrichtung (x) angeordnete erste Meßeinheit (B1 bzw. 31) in definierten Abständen (a) eine erste Meßfläche (MF1 bzw. 51) abtastet und ein erstes Meßsignal (MS1) erfaßt bzw. bildet und dem Vergleichsrechner (VR bzw. 41) zuführt.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine nach bzw. hinter dem Auftragselement (21) in Aufzeichnungsrichtung (x) angeordnete weitere Meßeinheit (B5 bzw. 35) in definierten Abständen (a) eine weitere Meßfläche (MF5 bzw. 55) abtastet, ein weiteres Meßsignal (MS5) erfaßt bzw. bildet und ebenfalls dem Vergleichsrechner (VR bzw. 41) zuführt.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die definierten Abstände (a) der Vergleichsmessungen (VMg) und der Vergleichsberechnungen (VRg) zwischen dem ersten und dem zweiten Meßsignal Streckenabstände (as) und/oder Zeitabstände (at) sind.
  12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichswert (VW) aus den Meßsignalen (MS) jeweils zweier, bezogen auf das Auftragselement (21) bzw. auf die Schreibspitze (22), einander gegenüberliegender Meßeinheiten (B1, B5 bzw. 31, 35) gebildet wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetasteten Meßsignale (MS1, MS5) einer Auswertelektronik (AE bzw. 7) zur Verarbeitung zugeführt werden, wobei die Auswertungskriterien und die relevanten Parameter, zusammen mit dem beim Kalibrieren ermittelten Grundwert (GW), als gespeicherte Daten (D) vorliegen.
  14. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelektronik (7) bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken eine Fehlermeldung (FM) und/oder ein Steuersignal (SS) ausgibt.
  15. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken ein manueller oder automatischer Wechsel des Schreib- oder Zeichengerätes (2) initiiert wird und/oder eine Wiederholung der Aufzeichnung (1) bzw. des Abstriches (A) in einer vorbestimmten Länge erfolgt.
  16. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertelektronik (7) bei Abstrichfehlern zunächst einen streckenmäßig begrenzten Korrekturlauf initiiert.
  17. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Störungen durch Fremdlicht das Verfahren der Trägerfrequenztechnik (TFT) zur Übertragung der Beleuchtung und der Abtastwerte angewendet wird.
  18. 18. Vorrichtung zur Überwachung von Schreib- oder Zeichengeräten, insbesondere in Plottern, Registriergeräten oder ähnlichen automatisch arbeitenden Systemen, insbesondere von Schreib- oder Zeichenstiften in vollautomatisch arbeitenden Plottern oder ähnlichen Systemen, zur Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreib- oder Zeichenanlage (SZA) ein Code- oder Klartext-Erkennungs-System zur Identifizierung des funktionsbereiten Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) als Auftragselement, als ein erstes Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC, . . .) aufweist und daß mindestens ein weiteres Kontrollsystem (B bzw. B1, B2, B3, . . .) vorhanden ist, das die Funktionsfähigkeit und/oder die Funktion des Schreib- oder Zeichengerätes (2) bzw. des Stiftes (21) überwacht.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC, . . .) mechanische (AA), elektrische und/oder optische Elemente (AB, AC) aufweist, mit denen eine Stifterkennung erfolgt, wonach die stiftspezifischen Parameter erfaßt und dem Steuer-Rechner (SR) zugeführt werden können.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Datenverarbeitungs- und Speicher- System und ggf. sonstige Mittel aufweist, mit denen die vom ersten Kontrollsystem (A bzw. AA, AB, AC, . . .) dem Steuer-Rechner (SR) zugeführten Parameter und Daten (D) zur automatischen systemrichtigen Einstellung der zutreffenden Arbeitsparameter führen.
  21. 21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Füllstands-Kontrollsystem (66) als zusätzliches Kontrollsystem (C) aufweist, zum aktuellen Erfassen des jeweils vorhandenen Schreibmittel- Füllstandes (Tx) und damit zur zusätzlichen Überwachung der Funktionsfähigkeit des Stiftes (21), neben einem Funktions-Kontrollsystem (B) zur Kontrolle der Arbeitsfunktion des Schreib- oder Zeicheneinsatzes (2) und/oder neben einem Stift-Kontrollsystem (A).
  22. 22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktions-Kontrollsystem (B) mindestens zwei unterschiedlich angeordnete Abtasteinheiten (B1, B2) aufweist, zur Aufnahme von Meßsignalen (MS1, MS2) von den ihnen zugehörigen Abtastflächen (51, 52), um in definierten Abständen eine Vergleichsmessung und Vergleichsberechnung durchführen zu können.
  23. 23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem im Einsatz befindlichen Schreib- oder Zeichengerät (2) mindestens zwei unterschiedlich angeordnete Meßeinheiten (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) zugeordnet sind, die jeweils eine Meßfläche (5; 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) erfassen, wobei jeweils eine erste Meßfläche (51, 52, 53, 54,) in Auftragsrichtung (x) vor dem Auftragspunkt (11) angeordnet ist, und die zweite Meßfläche (55, 56, 57, 58) dahinter, derart, daß sie die unmittelbar vorher erstellte Aufzeichnung (1) in ihrer Breite überdeckt.
  24. 24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Meßeinheit (3; 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38) aufweist, mit der vor dem Start der Aufzeichnung (1) zur Grundkalibrierung des Systems eine Papiermessung (PM) und eine Strichmessung (SM) durchgeführt werden kann.
  25. 25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine erste Meßeinheit (31) aufweist, die in Aufzeichnungsrichtung vor dem Auftragselement (21) angeordnet ist, um eine erste Meßfläche (51) abzutasten und ein erstes Meßsignal (MS1) zu erfassen bzw. zu bilden und dem Vergleichsrechner (41) zuzuführen.
  26. 26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine weitere Meßeinheit (35) aufweist, die nach dem Auftragselement (21) in Aufzeichnungsrichtung (x) angeordnet ist, um eine weitere Meßfläche (55) abzutasten, und ein weiteres Meßsignal (MS5) zu erfassen bzw. zu bilden und ebenfalls dem Vergleichsrechner (41) zuzuführen.
  27. 27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Meßflächen (z. B. 51, 55; 52, 56; 53, 57; 54, 58), die zu jeweils einer Vergleichswerterfassung abgetastet werden, bezogen auf den Auftragspunkt (11), gegenüberliegend angeordnet sind.
  28. 28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der um das aktive Schreib- oder Zeichengerät (2) angeordneten Meßeinheiten (3 bzw. 31, 32, 33, 34,) und der zugehörigen Meßflächen (5 bzw. 51, 52, 53, 54, . . .) zwei oder ein Vielfaches von zwei, vorzugsweise vier, sechs oder acht, beträgt.
  29. 29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßflächen (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) auf dem Medium (8) alle den gleichen Flächeninhalt (F) und/oder im wesentlichen gleiche Flächenform aufweisen.
  30. 30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenform der Meßflächen (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) auf dem Medium (8) oval bzw. ellipsenförmig ist.
  31. 31. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächeninhalt (F) der Meßflächen (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) möglichst klein und die räumlichen Rand-Abstände (as) der sich jeweils gegenüberliegenden Meßflächen (z. B. 51, 55; 52, 56; 53, 57; 54, 58) zueinander möglichst gering sind.
  32. 32. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rand-Abstände (ar) der sich jeweils gegenüber liegenden Meßflächen (z. B. 51, 55; 52, 56; 53, 57; 54, 58) 2 bis 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm betragen und die Meßflächen-Durchmesser 2 bis 15 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm groß sind.
  33. 33. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlichen Achsen-Abstände (aa) der Meßflächen (51, 53; 52, 56; . . .) zueinander so gering sind, daß sich die nebeneinanderliegenden Meßflächen (51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) teilweise überschneiden.
  34. 34. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschneidungsflächen der nebeneinanderliegenden Meßflächen (z. B.: 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58) in ihrer Breite mindesten dem Durchmesser der Schreibspitze (22) entsprechen, vorzugsweise zwei bis achtmal so breit sind.
  35. 35. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetastete Flächenverhältnis (FV) zwischen dem geschwärzten Medium (81) und dem weißen Medium (82) vorzugsweise größer als 1/45 beträgt.
  36. 36. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die um das Schreib- oder Zeichengerät (2) angeordneten Meßeinheiten (3; 31, 32, 33, 34, . . .) derart gestaltet oder ausgerichtet sind, daß sie mit ihren zugehörigen Meßflächen (5; 51, 53; 52, 54; . . .) um die Schreibspitze (22) einen peripheren Meßbereich von 360° abdecken.
  37. 37. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Vergleichsrechner (41) aufweist, als Mittel, mit dessen Hilfe die zwischen einem ersten und einem weiteren Meßsignal (MS1, MS5) in definierten Streckenabständen (as) und/oder Zeitabständen (at) erfolgenden Vergleichsmessungen (VMg) und die Vergleichsberechnungen (VRg), durchgeführt werden können.
  38. 38. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Meßeinheiten (31, 35; 32, 36; 33, 37; 34, 38 oder 31, 33; 32, 34), bezogen auf die Schreibspitze (22), einander gegenüberliegend angeordnet sind und die Meßwerte zur Bildung des jeweiligen Vergleichswertes (VW) aus den Meßsignalen (MS1, MS5; MS2,MS6; MS3, MS7; MS4, MS8) erbringen.
  39. 39. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Auswertelektronik (7) aufweist, zur Verarbeitung der abgetasteten Meßsignale (MS1, MS5; . . .), zusammen mit Auswertungskriterien, den relevanten Parametern und dem beim Kalibrieren ermittelten Grundwert (GW), der in Form gespeicherter Daten (D) vorliegt.
  40. 40. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Display (42) und/oder geeignete Steuerungen als Mittel aufweist, zur Ausgabe von Fehlermeldungen (FM) und/oder von Steuersignalen (SS), nach der Feststellung von Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken durch die Auswertelektronik (7).
  41. 41. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuermechanismen zur Wiederholung bereits erfolgter Auftragungen, Stiftmagazine und Stiftwechsel- Steuerungen und/oder sonstige Mittel und Elemente aufweist, mit deren Hilfe bei Auftragungsfehlern oder Auftragungslücken ein manueller oder automatischer Wechsel des Schreib- oder Zeichengerätes (2) oder des Auftragselementes (21) initiiert wird und/oder ein begrenzter Korrekturlauf bzw. eine Wiederholung der Aufzeichnung (1) bzw. des Abstriches in einer vorbestimmten Länge vorgenommen wird.
  42. 42. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Übertragung der Beleuchtung und der Abtastwerte und zur Vermeidung von Störungen durch Fremdlicht einen Modulator, einen Demodulator und weitere Mittel und Elemente aufweist, mit deren Hilfe die Meßsignale mittels der Trägerfrequenztechnik (TFT) störungsfrei ermittelt und/oder übertragen werden können.
  43. 43. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Codeleser bzw. eine Decodiereinrichtung (6) aufweist, womit vor dem Start der Aufzeichnung (1) die zur Grundkalibrierung (GK) des Systems erforderlichen Daten durch eine Codierauswertung (CA) aus der Erkennung einer an dem Schreib- oder Zeichengerät (2) angebrachten Codierung (9) oder aus offenen Kenndaten, ggf. neben einer Papiermessung (PM) und/oder einer Strichmessung (SM), entnommen werden.
  44. 44. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreib- oder Zeichengerät (2) Codierungen (9) oder Kenndaten (91) aufweist, die von einem Codeleser bzw. einer Decodiereinrichtung (6) abgetastet und nach einer Codierauswertung (CA) dem Vergleichsrechner (41) als Basisdaten zugeführt werden, womit vor dem Start der Aufzeichnung (1) die zur Grundkalibrierung des Systems erforderlichen Daten, ggf. neben einer Papiermessung (PM), entnommen werden.






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