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Dokumentenidentifikation DE3751263T2 08.02.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0249871
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Abtasten und Zählen von Gegenständen.
Anmelder EDS Technologies, Inc., Hialeah, Fla., US
Erfinder Watts, Leonard A., North Miami Beach Florida 33160, US;
Johnson, William A., Holliston Massachusetts 01746, US;
Sawabini, Charles E., Brighton Massachusetts 02135, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Aktenzeichen 3751263
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 10.06.1987
EP-Aktenzeichen 871083838
EP-Offenlegungsdatum 23.12.1987
EP date of grant 26.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.1996
IPC-Hauptklasse G06M 7/00
IPC-Nebenklasse G06M 7/10   G06M 7/06   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Zählen von Gegenständen, wie dies im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 24 angegeben ist.

Moderne Fabriken verarbeiten, behandeln, inspizieren, lesen aus, transportieren, oder handhaben Gegenstände oder Objekte unter extrem hohen Geschwindigkeiten. Viele solcher Anwendungen erfordern die zuverlässige Ermittlung und Zählung sich relativ schnell bewegender Objekte. Zum Beispiel liefern Zeitungen verlegende Anlagen typischerweise Signaturen zu dem Versandraum unter einer Rate von 80.000 pro Stunde oder mehr, wobei sie für diese Zwecke in Signatur-Bündel einer akuraten, vorbestimmten Anzahl zusammengefaßt werden, wobei die Bündel dann eingewickelt oder verschnürt und zu verschiedenen Verkaufsstellen oder einer nachfolgenden Auslieferungsstelle geliefert werden. Viele der Artikel besitzen bestimmte Profile, die zu Ermittlungszwecken verwendet werden können. In dem vorliegenden Beispiel werden die Signaturen typischerweise in einem sich überlappenden Strom mit gefalteten Kanten nach vorne zugeführt. Die gefalteten, nach vorne gerichteten Kanten sind typischerweise zu Zähl- und Stapelzwecken verwendet worden. Zähleinrichtungen des mechanischen oder optischen Typs werden zur Zählung von Artikeln, wie beispielsweise Signaturen, in dem Strom durch einfache und akurate Identifizierung des Durchgangs der gefalteten, vorderen Kanten oder der Nase einer Signatur eingesetzt. Allerdings besitzen mechanische Signatur-Zähleinrichtungen den Nachteil einer Abnutzung durch eine lange Verwendung. Optische System wurden aufgrund der Ansammlung von Staub oder Schmutz auf den optischen Komponenten verschlechtert.

Es ist deshalb erwünscht, ein Verfahren und ein Gerät zum Erfassen und Zählen zu schaffen, das keiner Abnutzung unterliegt, unter der mechanische Zähleinrichtungen leiden, und/oder die nicht durch die Ansammlung von Fremdmaterial auf den Erfassungselementen verschlechtert werden, wie dies der Fall bei Zähleinrichtungen des optischen Typs ist.

Ein Gerät nach dem Stand der Technik, das in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, ist in der US-A-3,813,522 offenbart. Nach diesem Stand der Technik verwenden die Erfassungseinrichtungen einen Luftstrahl, der ein Niederdrucksignal innerhalb eines Rohrs zur Übertragung von Druckluft erzeugt. Das Signal besitzt eine Frequenzcharakteristik, die durch den Durchgang der Artikel, die gezählt werden sollen, variiert werden kann. Druckvariationen innerhalb des Rohrs werden durch ein audio-ansprechendes Erfassungselement erfaßt, zum Beispiel ein Kohlemikrophon, das in einer Bohrung befestigt ist, die an dem oberen Ende des Rohrs, das den Druckluftstrahl zu den beförderten Artikeln, die gezählt werden sollen, überträgt, vorgesehen ist. Das Erfassungselement erfaßt entweder eine Verschiebung der Frequenz oder eine Änderung in der Amplitude der Druckluft, die durch die Artikel reflektiert wird.

In einem anderen Gerät nach dem Stand der Technik, wie es in der US-A-3,589,599 offenbart ist, werden Papierblätter, Pappkartons oder ähnliches Material gezählt, wenn aufeinanderfolgende Blätter entlang einer Bewegungslinie in einem überlappenden Zustand zugeführt werden. Das Gerät weist eine Luftstrahldüse auf, die einen Luftstrahl unter einem schiefen Winkel zu der Zuführrichtung der Blätter richtet. Der Luftstrahldüse zugeordnet ist eine Einrichtung, die Druckdifferenzen mißt, die während des Durchgangs frontaler oder voranführender Blattkanten durch den Pfad des Luftstrahls entstehen. Die gemessenen Druckdifferenzen werden in elektrische Impulse zur Betätigung von Zähleinrichtungen konvertiert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein Gerät zur Ermittlung und Zählen von Signaturen zu schaffen, das zur Unterscheidung zwischen bestimmten Profilen der Artikel geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gelöst, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 24 beansprucht sind.

Gemäß der Erfindung wird ein Signal erzeugt, das in Abhängigkeit der Schallwellen, die durch die Wechselwirkung erzeugt werden, variiert; und die Gegenstände werden entsprechend den Variationen der Amplitude in einem Signal gezählt, das durch Auswahl einer Mehrzahl Frequenzen entsprechend den Frequenzen der erfaßten Wechselwirkung erzeugt wird, wobei die Amplitude des erzeugten Signals mit den Amplituden der ausgewählten Frequenzen variiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Figuren 1, 1b und 1c stellen jeweils Seiten- und Endansichten einer Sensorkopfanordnung dar, die gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung aufgebaut ist.

Figur 2 stellt ein vereinfachtes Blockschaltbild des elektrischen Systems dar, das zum Analysieren des akustischen Signals verwendet wird, das durch den Sensor der Figuren 1a bis 1c erfaßt wird, und zwar gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figuren 3a und 3b stellen Bereiche des Blockdiagramms der Figur 2 in größerem Detail in einer schematischen Form dar.

Figur 4 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Hinter-Front-Ende-Verarbeitungsschaltkreises zur Verarbeitung der Signale, die durch den Frontendschaltkreis der Figur 2 abgeleitet werden, und zwar gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dar.

Figur 5 stellt ein detailliertes, schematisches Diagramm des Hinter-Front-Ende-Verarbeitungsschaltkreises der Figur 4 dar.

Figur 6 stellt ein Blockdiagramm einer anderen, bevorzugten Ausführungsform eines Verarbeitungsschaltkreises der vorliegenden Erfindung dar; und

Figuren 7a, 7b und 7c stellen einen Signaturstrom und Wellenformen dar, die bei der Beschreibung der Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hilfreich sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Figuren 1a bis 1c stellen Seiten- und Endansichten einer Sensorkopfanordnung 20 dar, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpern. Die Sensorkopfanordnung wird innerhalb eines Fördersystems verwendet, das aus einer Mehrzahl Oberseitenbänder 11 und 12, die in Walzen 13 und 14 eingreifen, von denen nur Teile in Figur 1a zum Zwecke der Einfachheit dargestellt sind, zusammengesetzt ist.

Bodenbänder 15 und 16 arbeiten mit den Oberseitenbändern 11 und 12 jeweils zur Aufnahme von Signaturen dazwischen und zum Vorschieben der Signaturen zu einer Verwendungseinrichtung zusammen. Es sollte verständlich werden, daß die vorliegende Förderanordnung der Figur 1a in höchstem Maße vereinfacht ist, wobei solche Fördereinrichtungsanordnungen nach dem Stand der Technik ausreichend bekannt sind. Die Sensoranordnung 20 der vorliegenden Erfindung ist typischerweise innerhalb eines Einführabschnitts einer Signatur-Stapeleinrichtung angeordnet, die zusammenarbeitende Sätze von Oberseiten- und Bodenbändern zum Aufnehmen der Signaturen von einer Preßfördereinrichtung und Weitergeben der Signaturen zu den Signaturhaltern eines Stapelabschnitts in dem Stapel zum Ansammeln einer vorbestimmten Anzahl Signaturen für jeden Stapel besitzt. Es sollte verständlich werden, daß die Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung in anderen Typen von Signatur-Stapeleinrichtungen und/oder irgendeinem Verarbeitungs- oder Fördergerät oder einer Signaturfördereinrichtung eingesetzt werden kann, wo es erwünscht ist, Signaturen zu erfassen und/oder zu zählen.

Die Sensoranordnung 20 ist zwischen den sich gegenüberliegenden, inneren Enden 13a und 14a von Walzen 13 und 14 positioniert, und sie besteht aus einem im wesentlichen L-förmigen Träger 21, der einen horizontal ausgerichteten Arm 21a besitzt, der an einem stationären Teil F durch Befestigungseinrichtungen 22 befestigt ist, wobei das Halteteil F an dem Hauptrahmen der Signatur-Stapeleinrichtung oder einer anderen Signatur-Fördereinrichtung befestigt ist oder einen Teil davon bildet.

Ein Trägerblock 22 ist an dem unteren Ende eines nach unten hängenden Arms 21b durch geeignete Befestigungseinrichtungen (nicht dargestellt) gesichert und besitzt eine im wesentlichen J-förmige Konfiguration, wenn er aus der Ansicht betrachtet wird, die in Figur 1b dargestellt ist. Eine enge, langgestreckte, horizontal ausgerichtete Bohrung 23a steht mit einer L-förmigen Kupplung 24 in Verbindung, die ihr linksseitiges Ende an dem rechtsseitigen Ende der Bohrung 23a zur Verbindung einer regulierten Luftversorgung mit der Bohrung 23a mittels eines Luftzuführkanals 24a verbunden besitzt, der gegen die rechte Seite des Arms 21b durch Niederhalteklammern 24b gehalten wird.

Ein diagonal ausgerichteter, kurzer Bohrungsabschnitt 23b in dem Block 23 steht mit der Bohrung 23a in Verbindung und ist dazu geeignet, eine Düse 25, die in eine Bohrung 23c mit großem Durchmesser eingepaßt befestigt ist, aufzunehmen, die mit der Bohrung 23b in Verbindung steht. Die Düse 25 ist so angeordnet, daß deren Mittellinie, die durch eine angedeutete Linie 26 dargestellt ist, die in Figur 1a gezeigt ist, diagonal relativ zu der horizontalen Richtung ausgerichtet ist, d.h. relativ zu den Oberseiten- und Bodenbändern 11, 12 und 15, 16. In der bevorzugten Ausführungsform bildet die Längsachse 26 der Düse einen Winkel in der Größenordnung von 25 Grad zu der Vertikalen.

Eine Vielzahl Mikrophone 27, 28, 29 und 30 sind so angeordnet, daß sie auf einem imaginären Kreis unter äquidistant beabstandeten Intervallen um die Düse 25 angeordnet sind, wie dies am besten in Figur 1c dargestellt ist, und sie sind elektrisch in dem Verarbeitungskreis verbunden, wie dies noch vollständiger beschrieben wird. Die Verwendung von vier Mikrophonen verstärkt die Richtcharakteristika und demzufolge die Empfindlichkeit des Sensorkopfs, um Signaturen zu ermitteln, wenn sie Umgebungsgeräuschen ausgesetzt sind. Kanäle 23d und 23e in dem Block 23 sind zur Aufnahme von elektrischen Drähten 32, 33 vorgesehen, die für eine elektrische Verbindung der Mikrophone 27 bis 30 mit dem Verarbeitungsschalt kreis dienen. Diese Kanäle werden vorzugsweise mit einem geeigneten Dichtungsmaterial nach dem Zusammenbau abgedichtet. Die elektrischen Drähte 32 und 33 erstrecken sich nach oben durch einen diagonal ausgerichteten Verdrahtungskanal 23f, der mit einem horizontal ausgerichteten Verdrahtungskanal 23g in Verbindung steht, der wiederum mit einem vertikal ausgerichteten Verdrahtungskanal 23h in Verbindung steht, dessen oberes Ende einen elektrischen Verbinder 34 aufnimmt, der an einer oberen Fläche des Trägers 23 durch Befestigungseinrichtungen 35 gesichert ist. Ein zusammenwirkender Anschlußverbinder (nicht zu Zwecken der Vereinfachung dargestellt) verbindet elektrisch die Mikrophone 27 bis 30 über eine Verdrahtung 36 zur Verbindung mit dem Verarbeitungsschaltkreis, der vorzugsweise entfernt von der Signatur-Fördereinrichtung der Figur 1a angeordnet ist.

Um die Effektivität des Sensorkopfs 20 zu verstärken und den Effekt eines Umgebungsgeräuschs zu reduzieren, werden die hohlen Innenräume der Walzen 13 und 14 an deren Enden 13a und 14a mit einem geeigneten, akustischen Dämpfungsmaterial gefüllt, wie dies in einer unterbrochenen Weise bei 37 und 38 dargestellt ist.

Die diagonale Ausrichtung des Druckluftstroms, der durch die Düse 25 entwickelt wird, verhindert, daß die Luftströmung auf die Bodenbänder auftrifft, wie beispielsweise das Band 16, und zwar ohne das Vorhandensein eines Signaturstroms, um eine Wechselwirkung des Luftstroms mit dem Bodenband dahingehend zu verhindern, daß es fehlerhaft als ein "Papier" -Zustand ermittelt wird.

Die Bodenoberfläche des Trägerteils 23 ist mit diagonal ausgerichteten Schlepp- und Führungsoberflächen ausgestattet. Die Führungs-Oberfläche 23j (beachte die Richtung des Strömungsflusses, wie dies in Figur 1b dargestellt ist) führt die Signaturen unter die Bodenoberfläche 23k, durch die die Druckluftströmung existiert.

Wie vorstehend erwähnt wurde und wie weiter im Detail nachfolgend beschrieben wird, sind die Mikrophone physikalisch als Feldanordnung angeordnet. Physikalisch sind die Mikrophone 27, 29 entlang eines imaginären Durchmessers angeordnet, wie dies auch die Mikrophone 28 und 30 sind. Alle Mikrophone 27 bis 30 sind unter äquidistanten Intervallabständen um einen imaginären Kreis angeordnet, dessen Mitte mit der Längsachse 26 der Düse 25 übereinstimmt.

In der tatsächlichen, praktischen Ausführung der beschriebenen Ausführungsform werden vorteilhafte Ergebnisse mit den nachfolgenden Parametern erzielt. Um ein "Eigengeräusch" zu verringern, d.h. das Geräusch, das durch Druckluft erzeugt wird, die durch die Düse ohne das Vorhandensein von Papier hindurchführt, wird die Bohrungslänge der Düse zwischen 1,25 und 2,54 cm (0,5 und 1 Inch) und vorzugsweise in einer Länge in der Größenordnung von 2,3 cm (0,9 Inch) ausgewählt. Der Bohrungsdurchmesser liegt in einem Bereich von 0,08 bis 0,13 cm (0,03 bis 0,05 Inch) und ist vorzugsweise in der Größe von 0,11 cm (0,042 Inch).

Der Düsendruck ist so ausgewählt worden, daß er von einer Druckgröße ist, die ausreichend ist, um ein adäquates, akustisches Signal zu erzeugen, und nicht zu groß in seiner Größe ist, um ein hohes Düsen- "Eigengeräusch" zu erzeugen. Der Druckbereich liegt zwischen 1,4 und 3,5 bar (20 und 50 psi) und vorzugsweise in dem Bereich von 2,1 bis 2,8 bar (30 bis 40 psi). Die Trennung zwischen der Düse und der Signatur-Oberfläche ist vorzugsweise so ausgewählt, um eine übermäßig starke Reflexion des Druckluftstroms von dem Papier zu vermeiden, was es schwierig gestaltet, die Kanten zu ermitteln und auch eine Erzeugung eines Signals zu verhindern, das zu schwach ist, um an dem Papier reflektiert zu werden, was bewirkt, daß der "Papier" -Zustand zu sehr ähnlich dem "Zwischenraum" -Zustand erscheint, d.h. dem Zustand, wenn keine Signaturen vorhanden sind. Der Abstand zwischen der Bodenoberfläche 23k des Blocks 23 und der Oberseitenoberfläche des Signatur-Stroms liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,64 bis 3,8 cm (0,25 bis 1,5 Inch) mit dem bevorzugten Abstand zwischen Sensor und Papier, der in der Größenordnung von 1,14 cm (0,45 Inch) von der Oberseitenoberfläche der Signatur zu der Oberfläche 23k des Blocks 23 liegt. Das Auslaßende der Düse 25 ist in der bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise im wesentlichen bündig zu der Oberfläche 23k.

Der Bereich einer Papiergeschwindigkeit, über die die Zähleinrichtung in der Lage ist, zu arbeiten, reicht von 0 bis 137 m (450 Fuß) pro Minute. Eine Erhöhung der Zuführrate des Signatur-Stroms tendiert dazu, die Signalamplitude des akustischen Signals zu reduzieren. Obwohl die vorstehenden Parameter vorteilhafte Ergebnisse liefern, wenn Signaturen ermittelt und gezählt werden, ist es vorwegzunehmen, daß andere Parameter, einschließlich Düsendurchmesser, Druck und Beabstandung für andere Gegenstände erforderlich sein können.

Die Figur 2 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm der Elektroniken 50 am vorderen Ende dar und weist zum Beispiel Mikrophone 27 und 29 auf, die elektrisch mit einem Summierschaltkreis 53 über Vorverstärker 51 und 52 verbunden sind. Es sollte verständlich werden, daß die Ausgänge aller vier Mikrophone 27 bis 30 aufsummiert werden können, wobei das hier gegebene Beispiel nur zu Zwecken der Vereinfachung dient. Der aufsummierte Ausgang wird zu einem Verstärkungssteuerschaltkreis 54 und einer Begrenzungseinrichtung 55 für eine Verstärkungssteuerung, Filterung und Begrenzung zugeführt. Der Ausgang der Begrenzungseinrichtung 55 wird einem automatischen Verstärkungssteuerschaltkreis 56 zum Regulieren der Verstärkung der Steuerverstärkungsstufe 54 zugeführt. Der Ausgang der Begrenzungseinrichtung 55 ist allgemein mit einem Spektralanalysator 57 mit acht (8) Bändern verbunden, wobei jedes Band 58 bis 65 jeweils einen Bandpassfilter 58a bis 65a und einen RMS-DC-Wandlerschaltkreis 58b bis 65b enthält.

Die Ausgänge jedes der Bänder 58 bis 65 werden mit einem Summierschaltkreis 71 verbunden, der einen Teil des Verarbeitungsschaltkreises 70 an dem hinteren Frontende bildet, wie dies in der Blockdiagrammform in Figur 4 dargestellt ist. Der Ausgang des Summierschaltkreises 71 ist über einen Verstärker 72 verbunden, der den Ausgang des Summierschaltkreises 71 verstärkt und den verstärkten Ausgang mit drei Schaltkreispfaden 73a, 73b und 73c verbindet. Der Schaltkreispfad 73b verbindet das gemittelte Signal mit einem Tiefpaßfilter 74 zur Ableitung eines Signals an dem Ausgang des Filters 74, das für den gemittelten Papierpegel repräsentativ ist. Der gemittelte Papierpegel repräsentiert den Signalpegel (d.h. "Papier"), wenn der Bereich der Signatur zwischen ihrer führenden und nachlaufenden Kante unterhalb des akustischen Detektors 27 bis 30 hindurchführt. Das gemittelte Papierpegelsignal wird Schwellwerterzeugungsstufen 75 und 76 zugeführt, die jeweils "Kanten" und "Abstand" -Schwellwertpegel bilden, wobei diese Pegel zu einem Entscheidungsschaltkreis 77 hingeführt werden, der Komparatoren, wie dies noch vollständiger beschrieben wird, für eine dynamische Bestimmung des Zustands des Signatur-Stroms aufweist, wie dies noch vollständiger beschrieben wird.

Der Verzweigungsschaltkreispfad 73a enthält einen Differenzschaltkreis 78, der den aufsummierten Ausgang der Spektralanalysiereinrichtung 57 aufnimmt und ihn von dem gemittelten Papierpegel abzieht. Diese Differenz wird einem Gleichrichterschaltkreis 79 und einem angepaßten Filter 80 zugeführt, wobei das Ausgangssignal davon durch den Entscheidungsschaltkreis 77 für einen Vergleich mit dem Kantenschwellwertpegel verwendet wird, um das Vorhandensein von Kanten zu ermitteln.

Der Schaltkreispfad 73c verbindet den aufsummierten Ausgang von der Spektralanalysiereinrichtung 58 über einen angepaßten Filter 81, um ein ermitteltes Abstandssignal zu dem Entscheidungsschaltkreis 77 zuzuführen, der das ermittelte Abstandssignal mit dem Abstandsschwellwertpegel zur Ermittlung des Vorhandenseins eines Abstand-Zustands vergleicht. Die angepaßten Filter 80 und 81 werden zu dem Tiefpaßfilter 74 "angepaßt", um das Übergangsverhalten in jedem Verzweigungsschaltkreis 73a, 73b zu dem Übergangsverhalten in der Schaltkreisverzweigung 73b anzupassen, um sicherzustellen, daß die Signale, die verglichen werden, im wesentlichen in einem zeitlichen Synchronzustand sind.

Der Gleichrichter 79 ist ein Halbwellengleichrichter zum Hindurchlassen nur der oberen Hälfte von Signalen eines a.c.-Typs. Die angepaßten Filter filtern Signale heraus, die kürzer als eine Millisekunde sind, während sie die Kantensignale hindurchlassen.

Die Betriebsweise des Geräts, das in den Figuren 2 und 4 dargestellt ist, wird nun in Verbindung mit den Diagrammen betrachtet, die in den Figuren 7a, 7b und 7c dargestellt sind.

Die Düse 25 (siehe Figur 1a) gibt einen Strahl komprimierter Luft ab, um einen bestimmten Klang zu erzeugen, wenn die Kante einer Zeitung (Figur 7a) durch den Luftstrahl hindurchführt. Mikrophone 27 bis 30 sind strategisch angeordnet, um dem akustischen Signal zu ermöglichen, daß es ermittelt wird (vorzugsweise gegenüber dem Ausschluß des Umgebungsgeräuschs) und verarbeitet wird.

Der Düsen/Mikrophonsensorkopf 20 ermittelt nicht nur die führenden Kanten L von Signaturen S (Fig. 7a), sondern ermittelt auch nachlaufende Kanten T der Signaturen, wenn Spalten G in dem Signatur-Strom auftreten. Da der Klang, der durch die schleppende bzw. nachlaufende Kante erzeugt wird, nicht gänzlich von dem Klang unterschiedlich ist, der durch eine führende Kante erzeugt wird, wird das Detektor/Zähleinrichtungssystem mit einer zusätzlichen Intelligenz zur Differenzierung zwischen führenden (typischerweise "gefalteten") und nachlaufenden (typischerweise "offene") Kanten der Signaturen ausgestattet.

Die Technik, die in dem System der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist, definiert anfänglich drei Zustände, die in dem Bereich der Düse 25 existieren können. Der erste Zustand ist der "Abstand" -Zustand, der dann existiert, wenn kein Papier unterhalb der Düse vorhanden ist. Dieser Zustand liefert das schwächste Signal an den Mikrophonen 27 bis 30, da kein Papier vorhanden ist, um komprimierte Luft zurück zu den Mikrophonen 27 bis 30 zu reflektieren, wobei der unter Druck gesetzte Luftstrahl so angeordnet ist, um ein Auftreffen zu vermeiden und demzufolge von irgendeinem der Oberseitenbänder 11, 12 oder den Bodenbändern 15, 16 reflektiert zu werden.

Der zweite Zustand ist der "Kanten" -Zustand, wo die Kante, auf die aufgetroffen wird (entweder die führende oder die nachlaufende Kante), den Strahl aus komprimierter Luft unterbricht. Dieser Zustand liefert das stärkste Signal an den Mikrophonen 27 bis 30.

Der letzte Zustand ist der "Papier" -Zustand, der dann existiert, wenn der Bereich der Signatur zwischen ihrer führenden und nachlaufenden Kante unterhalb der Düse vorbeiführt und durch den Druckluftstrom unterbrochen wird.

Das Zählersystem der vorliegenden Erfindung prüft die verarbeiteten Signale von den Mlkrophonen 27 bis 30 und bestimmt den momentanen Düsenzustand ("Abstand", "Kante" oder "Papier"). Die Kenntnis des momentanen Zustands zusätzlich zu der früheren Historie ermöglicht dem System eine geeignete Identifizierung einer einzelnen Signatur (Abstand-Kante-Papier-Kante-Abstand); vielfach sich überlappender Signaturen (Abstand-Kante-Papier-Kante-Papier-...); und bestimmter Typen falscher Triggersignale (z.B. Abstand-Kante-Abstand). Die Intelligenz ist in dem Bereich verkörpert, der durch den Schaltkreis, der in Figur 4 dargestellt ist, bestimmt ist. Der Ausgang dieses Schaltkreises entwickelt einen Impuls pro gültiger, führender Kante, die zum Beispiel zu einem Zähler 82 hingeführt wird (siehe Figur 4), um die Anzahl von Zeitungen zu registrieren. Das Signal kann auch dazu eingesetzt werden, ein Stapelgerät zu aktivieren, falls dies erwünscht ist.

Die Signale, die durch die Mikrophone 27 bis 30 ermittelt werden, unterliegen einer Verstärkung durch die Vorverstärker 51 und 52 (Figur 2). Die Signale werden bei 53 gemischt und unterliegen einer Verstärkungs-Kontrollverstärkung bei 54 und werden dann zu einem Begrenzerschaltkreis 55 hin gekoppelt. Die Begrenzungseinrichtung 55 umfaßt weiterhin Filtereinrichtungen, um das Rauschen außerhalb des Bands zu reduzieren, was eine Dämpfung unterhalb 200 Hz und eine Dämpfung oberhalb 27 kHz in der bevorzugten Ausführungsform liefert. Dieses Filtern kann an sowohl der Eingangsstufe als auch der Mischerverstärkungsstufe durchgeführt werden, wie dies vollständiger in Verbindung mit der Beschreibung der Figuren 3a und 3b beschrieben wird.

Der Ausgang von der Begrenzungseinrichtung 55 wird zu einer spektralen Analysiereinrichtung 57 zugeführt, die, in der bevorzugten Ausführungsform, eine achtbandige, 1/2-oktavige Realzeit-Spektralanalysiereinrichtung ist. Jedes Band läßt Frequenzen innerhalb ihres entsprechenden 1/2-oktavigen Bereichs durch Filter 58a bis 65a durch und führt danach einen Ermittlungsvorgang mittels eines RMS/DC-Wandlers 58b bis 65b durch. Die Signale, die durch jedes der acht Bänder entwickelt werden, werden durch den Summierschaltkreis 71 aufsummiert, der dahingehend wirkt, die Ergebnisse zu mitteln. Eine Form einer Majorität-Auswahlwirkung ergibt sich, da Rauschen, das nur in einem der Bänder 58 bis 65 vorhanden ist, durch den Mittelungsvorgang reduziert wird.

Der Ausgang von der Summiereinrichtung 71 (Figur 4) wird nach einer Spannungsverstärkung zu einem Tiefpaßfilter 74 zugeführt, der, in der bevorzugten Ausführungsform, ein Tiefpaßfilter mit 0,1 Hz zum Extrahieren des Pegels ist, der dem Düsen- "Zeitung" -Zustand, der vorstehend beschrieben ist, zugeordnet ist. Die Schwellwerte für den "Abstand" und den "Kante" -Zustand werden dann proportional zu dem mittleren "Zeitung" -Pegel eingestellt, was dem Verarbeitungsschaltkreis der Figur 4 ermöglicht, den tatsächlichen, empfangenen Signalpegel zu verfolgen.

Der elektrische Schaltkreispfad 73c koppelt den Ausgang des Summierschaltkreises 71 mit einem Komparatorschaltkreis 77 zum Vergleich mit dem abgeleiteten Abstandsschwellwert, der geeignete Komparatoreinrichtungen einsetzt, die einen Teil des Entscheidungsschaltkreises 71 bilden, wie dies in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird. Falls der Signalpegel in dem Schaltkreispfad 73 unterhalb des Abstand-Schwellwerts absinkt, wird der Abstand-Zustand ermittelt. Ein angepaßter Filter 81 paßt das Übergangsverhalten in dem Schaltkreispfad 73c zu dem Übergangsverhalten in dem Schaltkreispfad 73b an. Der dritte elektrische Pfad 73a wird dazu eingesetzt, den Kantenzustand zu ermitteln. Obwohl der Schaltkreispfad 73a denselben Schaltkreis einsetzen könnte, der in dem Schaltkreispfad 73c eingesetzt ist (d.h. nur einen angepaßten Filter 80), kann eine verbesserte Leistung durch Verwendung des ermittelten Papierpegels erhalten werden, der von dem Ausgang des Tiefpaßfilters 74 abgeleitet wird, um eine Versetzung zu liefern, die durch den Ausgang des Summierschaltkreises 71 durch den Differenzschaltkreis 78 abgezogen wird, wobei dieser Schritt vor einer Kantenermittlung auftritt. Das Differenzsignal, das an dem Ausgang des Differenzschaltkreises 78 ermittelt wird, wird bei 79 gleichgerichtet, um nur die obere Hälfte des Signals vom a.c.-Typ hindurchzulassen, und dann führt es durch den angepaßten Filter 80 hindurch, der das Signal zu einem zugeordneten Eingang des Entscheidungsschaltkreises 77 hin koppelt. Falls das Signal in dem Schaltkreispfad 73a größer als der Schwellwertpegel ist, der einen Kantenzustand darstellt, wird ein Kantenzustandssignal erzeugt.

Um das "Eigenrauschen" zu reduzieren, d.h. das Rauschen, das durch die Druckluft erzeugt wird, die durch die Düse 25 gebildet wird, wenn keine Signaturen vorhanden sind, wird die Düsenbohrungslänge so eingestellt, daß sie innerhalb des Bereichs von 0,76 bis 3,8 cm (0,3 bis 1,5 Inch) und vorzugsweise in der Größenordnung von 2,29 cm (0,9 Inch) liegt. Der Bohrungsdurchmesser wird so ausgewählt, daß er innerhalb des Bereichs von 0,081 bis 0,132 cm (0,032 bis 0,052 Inch) und vorzugsweise in der Größenordnung von 0,11 cm (0,042 Inch) liegt, um weiterhin die Reduktion beim Eigenrauschen zu optimieren.

Die Systemempfindlichkeit wird durch Auswahl eines Düsendrucks verstärkt, so daß er nicht zu niedrig ist, um ein zu kleines Signal an den Mikrophonen zu bewirken, und demzufolge eine geringe Immunität gegen Umgebungsrauschen besitzt, und nicht zu hoch ist, um einen unerwünschten Pegel eines Eigenrauschens zu erzeugen. Der optimale Druckbereich liegt zwischen 17,6 bis 31,6 bar (25 und 45 psi) und vorzugsweise in der Größenordnung von 21 bis 28 bar (30 bis 40 psi).

Der Separationsabstand zwischen der Bodenoberfläche 23k des Blocks 23 und der angrenzenden (Ober-) Oberfläche der Signaturen wird vorzugsweise so ausgewählt, daß er nicht zu klein ist, um zu einer übermäßig starken Reflexion des Luftstroms von der Signatur-Oberfläche zu führen, was es schwierig gestaltet, Kanten zu ermitteln. Andererseits führt ein Separationsabstand, der zu groß ist, zu einer entsprechend schwachen Reflexion des Luftstroms an der Signatur, was einen Papierzustand ähnlich dem Abstand-Zustand bildet und weiterhin zu der Schwierigkeit beiträgt, Kanten zu ermitteln. Der optimale Abstand von dem Sensor zu dem Papier liegt in der Größenordnung von 0,76 bis 1,52 cm (0,3 bis 0,6 Inch) und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 1,14 cm (0,45 Inch). Die Ausgangsöffnung der Düse 25 ist vorzugsweise eben mit der Oberfläche 23k. Die Düse 25 wird in der Bohrung 23c mittels eines toroidalförmigen Teils 25a zurückgehalten, dessen oberes Ende in einen Flansch an der Düse 25 eingreift und dessen unteres Ende geschraubt in das konische untere Ende der Bohrung 23c eingreift.

Figur 5 stellt ein detailliertes, schematisches Diagramm des Hinter-Vorder-Ende-Verarbeitungsschaltkreises der Figur 4 dar, wobei der Summierschaltkreis 71 aus angepaßten Widerständen R1 bis R8 zusammengesetzt ist, wobei deren linksseitige Enden mit dem Ausgang der jeweiligen Bänder 58 bis 65 der spektralen Analysiereinrichtung 57 verbunden sind und deren rechtsseitige Enden gemeinsam mit dem Invertiereingang des Operationsverstärkers 71a verbunden sind. Der Ausgang des Summierschaltkreises 70 ist mit den drei Verzweigungsschaltkreisen 73a, 73b und 73c über die Verstärkungsstufe 72 verbunden. Der Tiefpaßfilter 74 ist aus einem Operationsverstärker 74a, Kondensatoren C1 und C2 und Widerständen R9 und R10 zusammengesetzt. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 74 wird zu einem Kantenschwellwerterzeugungsschaltkreis 75 zugeführt, der einen Operationsverstärker 75a, Widerstände R11 und R12 und einen einstellbaren Widerstand R13 umfaßt. Ein Anteil des gemittelten Papierpegelsignals wird zu dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 75a zugeführt, dessen Verstärkung durch den Wert der Widerstände R11 und R12 bestimmt wird, um ein Kantenschwellwertsignal zu entwickeln.

Der Abstand-Schwellwerterzeugungsschaltkreis 76 weist einen Operationsverstärker 76a und einen einstellbaren Widerstand R14 auf.

Der Entscheidungsschaltkreis 77 weist Komparatoren 77a und 77b auf, wobei die invertierenden Eingänge der Komparatoren 77a und 77b mit den Verzweigungsschaltkreisen 73a und 73c jeweils verbunden werden, während die nicht invertierenden Eingänge die Schwellwertpegel von den Schaltkreisen 75 und 76 aufnehmen. Die Ausgänge der Komparatoren 77a und 77b werden zusammen mit einem Ausgangsanschluß 84 über Dioden D1 und D2 und Widerstände R15 und R16 verbunden, deren rechtsseitige Anschlüsse zusammen mit einem Anschluß 84 verbunden werden, der mit +VC über einen Widerstand R23 verbunden ist.

Betrachtet man den Verzweigungsschaltkreis 73a, so weist der Differenzschaltkreis 78 einen Operationsverstärker 78a auf, dessen Invertiereingang mit dem Ausgang des Tiefpaßfilters 74 über einen Widerstand R24 verbunden ist und dessen nicht invertierender Eingang mit dem Summierschaltkreis 70 verbunden ist.

Ein Gleichrichter 79 ist aus einem Operationsverstärker 79a, Dioden D3 und D4, Widerständen 28 bis 31 und einem Operationsverstärker 79b zusammengesetzt, der einen Halbwellengleichrichter zum Hindurchführen nur der oberen Hälfte der akustischen Signale bildet. Ein angepaßter Filter 80 ist aus einem Operationsverstärker 80a, Widerständen R32 und R33 und Kondensatoren C3 und C4 zusammengesetzt.

Der angepaßte Filter 81 in dem Verzweigungsschaltkreis 73c weist einen Operationsverstärker 81, Widerstände R34 und R35 und Kondensatoren C5 und C6 auf. Die angepaßten Filter werden dazu verwendet, das Übergangsverhalten in den Schaltkreisverzweigungen 73a und 73c zu demjenigen in der Verzweigung 73b anzupassen, wie dies zuvor beschrieben wurde.

Die Figur 3a stellt ein schematisches Diagramm der Vorder-End-Elektroniken dar, in denen die Vorverstärkerstufen 51 und 52, die Transistoren Q1 und Q2 einsetzen, von denen jeder ein Ausgangssignal an einstellbaren Potentiometern P1 und P2 liefert, die über Operationsverstärker 92 und 93 zu dem Mischerschaltkreis 53 zugeführt werden, der den Operationsverstärker 53a und einen einstellbaren Verstärkerungssteuerschaltkreis umfaßt, der ein Rückkopplungswiderstand/Kondensatorpaar C14, R18 aufweist, die über C11, R15 selektiv in den Rückkopplungsschaltkreis über die Schalterarme K1a bis K3a der Spulen K1 bis K3 jeweils verbunden sind. Die Verstärkung wird durch einen Verstärkungssteuerschaltkreis (nicht in Fig. 3a zur Einfachheit dargestellt) zur Einstellung der Verstärkung entsprechend dem Pegel des Signals, das durch die Begrenzungseinrichtung 55 abgeleitet wird, eingestellt.

Die Begrenzungseinrichtung 55 weist einen Tiefpaßfilterabschnitt und eine Begrenzungseinrichtung mit einer Peak-Anzeige auf. Der Tiefpaßfilterabschnitt eliminiert Signale an dem oberen Ende des Frequenzbands und besitzt, in einer bevorzugten Ausführungsform, einen drei db-Tiefpunkt in der Größenordnung von 16kHz. Der Begrenzungseinrichtungsabschnitt schneidet Signale ab, die in der Magnitude größer als ein vorbestimmter Spannungspegel sind, die, in der Ausführungsform, die dargestellt ist, in der Größenordnung von 4 Volt Gleichspannung liegen.

Figur 3b stellt einen typischen Detektorabschnitt, wie zum Beispiel der Abschnitt 58, der in Figur 2 dargestellt ist, dar, wobei die verbleibenden Abschnitte im wesentlichen im Aufbau und ihrer Funktion dieselben sind, mit dem Unterschied zwischen den acht Abschnitten, daß jedes Band so betrieben wird, um ein unterschiedliches, halboktaviges Band hindurchzulassen. Der Detektorabschnitt 58 weist einen Bandpaßfilter vom vierpoligen Chebychev-Typ auf. Das Signal von dem Begrenzungseinrichtungsschaltkreis der Figur 3a, das an einer Ausgangsleitung VSIG auftritt, wird zu dem Eingangsanschluß INNA eines geschalteten Kondensatorfilterschaltkreises vom Typ LTC1060CN, hergestellt durch die Linear-Technology, verbunden. Dieser Chip arbeitet als ein Filtertyp in Form eines kommutierenden Kondensators, der bei einer Frequenz arbeitet, die durch den Takteingang bestimmt wird, der gemeinsam zu Chipeingängen CKA und CKB beaufschlagt wird, die mit dem Takteingangsanschluß verbunden sind, der mit "Clock" bezeichnet ist. Der Takteingang, der mit dem LTC1060CN-Chip in dem Detektorabschnitt 59 verbunden ist, wird mit einem der Ausgänge eines Taktgenerators 100 gekoppelt, der mit einem Oszillator 101 gekoppelt ist, der, in der bevorzugten Ausführungsform, unter einer Frequenz von 10MHz arbeitet. Der Taktgenerator 100 erzeugt Signale an seinen acht Ausgängen f&sub1; bis f&sub8; unter Frequenzen, die, in der bevorzugten Ausführungsform, so ausgewählt werden, daß sie eine Ausgangsfrequenz in der Ermittlungsstufe hindurchlassen, die ein Bruchteil der Taktfrequenz ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind halboktavige Frequenzen 803Hz; 1,14khz; 1,61khz; 2,27khz; 3,21khz; 4,56khz; 6,43khz und 9,10khz, obwohl andere Bänder eingesetzt werden können, falls dies erwünscht ist. Zum Beispiel kann die Anzahl der Bänder erhöht werden, um den Bereich von 15 KHz auszudehnen, oder die unteren Bänder können begrenzt und durch höhere, halboktavige Bänder ersetzt werden. Das Taktsignal, das an dem Eingang jedes Detektors geliefert wird, wenn es durch 50 geteilt wird, liefert den erwünschten Ausgang. Das Signal wird, nachdem es einer Verstärkung an der Stufe 102 des Detektors 59 unterliegt und nach einer Verstärkungskalibrierung an dem Potentiometer P3, zu einem RMS/DC-Wandler zugeführt, der zum Beispiel ein Wandler vom Modell AD636JH RMS/DC-Wandler ist, um das AC-Signal in ein DC-Signal zu konvertieren, wobei das konvertierte Signal durch den Summierschaltkreis 71, der in Figur 4 zum Beispiel dargestellt ist, aufsummiert wird. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist jeder Detektorabschnitt im wesentlichen im Design ähnlich mit dem Unterschied, daß die Frequenz des Signals zu dem Bandpaßfilter durch den Taktgenerator zugeführt wird.

Figur 6 stellt eine andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei ähnliche Elemente zwischen den Figuren 2 und 7 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet werden. In der Ausführungsform der Figur 6 werden die Ausgänge der Detektoren 58a bis 65a in den Bändern 58 bis 65 mit einzelnen Komparatoren 58c bis 65c verbunden, die Schwellwertsignale von einem adaptiven Schwellwertsteuerschaltkreis 104 empfangen, um den Papiereingabezustand jedem der acht Eingänge eines Majoritäts-(Entscheidungs)-Logikschaltkreis 105 zuzuführen. Die Papierzustandsbedingung wird zu einem Charakteristik-Akquisitionsschaltkreis 106 zusammen mit den Ausgängen jedes Bands 58 bis 65 zugeführt, wobei der Zustand, der durch den Majoritäts-Logik-Schaltkreis 105 bestimmt wird, zusammen mit dem Ausgang jedes Detektorabschnitts durch einen Schaltkreis 106 verwendet wird, um den "Kante" und den "Abstand" -Schwellwertpegel, die durch den Schaltkreis 104 erzeugt werden, einzustellen, wobei die Schwellwertpegel zu den Komparatoren 58c bis 65c zugeführt werden. Der Papierzustand wird durch den Schaltkreis 107 bestimmt, der zum Beispiel ein ähnlicher zu dem Schaltkreis 77 sein kann, der in Figur 5 dargestellt ist. Das Papierzustandssignal wird zu einem I/O-Prozessor 108 zugeführt, der selektiv mit einer seriellen und einer parallelen Leitung 109 und 110, einer Anzeige 111 und einem Tastenfeld 112 über Schnittstellen 109a bis 112a jeweils verbunden ist.

Da der Tiefpaßfilter mit 0,1Hz, der in dem Verarbeitungsschaltkreis des hinteren Frontendes eingesetzt ist, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, mindestens ein kurzes Zeitintervall erfordert, typischerweise in der Größenordnung von 10 Sekunden oder dergleichen, um zu dem zu kommen, was als eine "Bereitschaftszustand" -Bedingung bezeichnet wird, kann der Ausgang von dem Tiefpaßfilter 74 zu einem A/D-Wandler 113 zugeführt und in digitaler Form in einer Speichereinrichtung 114 (Figur 5) gespeichert werden. Dieser "erkannte" Papierwert kann anfänglich während eines Systemanlaufens durch selektive Entkopplung des Filters 74 von den Schaltkreisen 75, 76 und 78 und durch Beaufschlagung der gespeicherten, digitalen Werte auf einen Digital/Analog-Wandler 115 und Beaufschlagung des Ausgangs des D/A-Wandlers 115 auf die Schwellwerterzeugungsschaltkreise 75 und 76 und auf den Summierschaltkreis 78, der in dem Schaltkreispfad 73a eingesetzt ist, verwendet werden.

Zusammenfassend wird die vorliegende, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die vorstehend im Detail beschrieben ist, durch eine Signatur-Zähleinrichtung beispielhaft dargestellt, die eine Strahldruckluft einsetzt, die auf eine Oberfläche des Signaturstroms gerichtet wird. Der Luftstrahl trifft auf die Oberfläche der Signatur auf, wodurch Signale variierender, akustischer Pegel und Frequenz als Funktion des Profils der Signatur erzeugt werden, die durch den Luftstrahl hindurchführen. Vorzugsweise wird das akustische Signal, das durch die Wechselwirkung zwischen dem Strahl aus Druckluft und dem Signaturstrom erzeugt wird, durch eine Mehrzahl Mikrophone ermittelt, die das akustische Signal in ein elektrisches Signal konvertieren, dessen Amplitude und Frequenz zu der Amplitude und der Frequenz des akustischen Signals in Bezug gesetzt wird.

Die elektrischen Signale, die durch die Mikrophone erzeugt werden, werden vorzugsweise aufsummiert, verstärkt, begrenzt und gefiltert, um das Rauschen außerhalb des Bands zu verringern.

Das Signal wird dann zu einer Vielfachband-Spektralanalysiereinrichtung zugeführt, wobei jedes Band vorzugsweise eine halboktavige Bandbreite besitzt.

Die Ausgänge der Spektralanalysiereinrichtung werden aufsummiert, um im wesentlichen die Ergebnisse zu mitteln. Vorzugsweise wird dann der aufsummierte Wert in drei Pfade aufgeteilt, von denen einer einen Tiefpaßfilter zum Extrahieren eines Pegels umfaßt, der dem "Papier" -Zustand zugeordnet ist, d.h. der Zustand, der dann existiert, wenn sich der Bereich einer Signatur zwischen der führenden und der nachlaufenden Kante unterhalb des Strahls der Druckluft bewegt. Schwellwerte zur Bestimmung des Kante- und Abstand-Zustands werden aus dem "Papier" -Zustand abgeleitet und so eingestellt, daß sie proportional zu dem "Papier" -Niveau sind. Der Schaltkreis besitzt die Fähigkeit, die empfangenen, akustischen Signale zu spuren.

Der zweite elektrische Schaltkreis kann einen angepaßten Filter umfassen, der den gemittelten Ausgang zu einem Komparator zum Vergleich mit dem Abstand-Schwellwert hin koppelt. Falls der gemittelte Ausgang unterhalb des Schwellwerts abfällt, wird ein Abstand-Zustand ermittelt. Der Kanten-Zustand wird durch die Verwendung eines dritten Pfads ermittelt, der den gemittelten Ausgang über einen angepaßten Filter zu der Komparatoreinrichtung zuführt. Die angepaßten Filter stellen sicher, daß das Übergangsungsverhalten in den drei elektrischen Pfaden angepaßt wird, um einen geeigneten Vergleich sicherzustellen.

Die Mikrophone, die zur Konvertierung des akustischen Signals in elektrische Signale verwendet werden, sind vorzugsweise in einer Feldanordnung angeordnet, die diagonal gegenüberliegend der Luftstromdüse liegt. Die Druckluft kann durch einen entfernt angeordneten Luftkompressor und einen Regulator geliefert werden.

Die Bohrung der Luftstrahldüse besitzt vorzugsweise eine Länge, die so ausgewählt wird, um ein "Eigenrauschen" zu reduzieren, d.h. das Rauschen, das durch Druckluft erzeugt wird, die durch die Düse hindurchführt, wenn keine Papiere vorhanden sind. Der Druckpegel wird so ausgewählt, um die Effekte des Selbstrauschens zu reduzieren und dennoch ein Signal zu liefern, das eine Signalstärke besitzt, die ausreichend ist, um eine adäquate Immunität gegenüber Umgebungsrauschen zu liefern. Der Separationsabstand zwischen der Düse und der Papieroberfläche wird so ausgewählt, um eine übermäßig starke Reflexion des Luftstroms von dem Papier zu verhindern, wenn er zu nahe an der Papieroberfläche angeordnet ist, und um die Erzeugung eines entsprechend schwachen Signals zu verhindern, wenn die Separation zu groß ist, was es schwierig gestaltet, zwischen einen "Papier" -Zustand und einem "Abstand" -Zustand zu differenzieren. Die Düse kann so orientiert sein, daß sie diagonal relativ zu der Papieroberfläche der Signatur ausgerichtet ist, um zu verhindern, daß der Luftstrom von dem unteren Führungsband in dem Beispiel reflektiert wird und demzufolge fehlerhaft als ein "Papier" -Zustand ermittelt wird, und weiterhin zur Reduzierung des Geräuschs, das aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Luftstrahl und der Oberfläche der Signaturen erzeugt wird.

Das System kann ein "analoger" Typ sein oder kann eine auf einem Mikroprozessor basierende Steuereinrichtung zur Durchführung einiger der Funktionen einsetzen, die ansonsten durch eine dafür bestimmte Hardware unter Verwendung der Software-Techniken durchgeführt wird. Zum Beispiel kann der "Papier" -Wert, der von dem Tiefpaßfilter extrahiert wird, von einer analogen zu einer digitalen Form konvertiert und in einem Speicher zur Verwendung während anfänglicher Anlaufzustände gespeichert werden, um die Zeit zu eliminieren, die für den Tiefpaßfilter erforderlich ist, um sich bei der Einleitung eines Papierdurchlaufs zu stabilisieren. Demzufolge können die initialisierten Zustände durch den Systemverarbeitungsschaltkreis während der Zeit verwendet werden, die durch den "Papier" -Zustand-Extraktionsschaltkreis verwendet wird, um die Bereitschaftszustands-Bedingung zu erreichen.

Obwohl die vorliegende, bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail in Verbindung mit der Ermittlung und Zählung von Signaturen beschrieben ist, ist es beabsichtigt, daß das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung auch zur Ermittlung und Zählung anderer Gegenstände ebenso verwendet werden kann.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zum Zählen von Gegenständen, die längs eines Pfades in einer ersten Richtung gefördert werden, mit:

einer Einrichtung (25) zum Richten eines Luftstroms auf die Gegenstände in einer zweiten Richtung (26) in einem Winkel zu der ersten Richtung, um mit den individuellen Gegenständen in Folge zusammenzuwirken;

einer Sensoreinrichtung (27, 28, 29, 30) zum Erfassen des Zusammenwirkens des Luftstroms mit den Gegenständen durch Erfassen von Schallwellen, die sich ändernde Frequenzen und zugeordnete Amplituden haben, die durch den zusammenwirkenden Luft- Strom erzeugt werden;

einer Einrichtung (57, 70), die auf die sich ändernden Frequenzen und zugeordneten Amplituden der erfaßten Schallwellen anspricht, um Signale zu erzeugen, die kennzeichnend für das Zusammenwirken mit den Gegenständen sind, und

einer Zähleinrichtung (82), die auf die erzeugten Signale anspricht, um die Gegenstände zu zählen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Richteinrichtung (25) den Luftstrom in einem schiefen Winkel zur ersten Richtung richtet und die auf die sich ändernden Frequenzen und zugeordneten Amplituden ansprechende Einrichtung (57, 70) einen Spektralanalysierer (57) zum Auswählen einer Vielzahl von Frequenzen und zum Erzeugen eines Signals aufweist, das eine sich mit der Amplitude der ausgewählten Frequenzen ändernde Amplitude hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinrichtung (27...30) eine Vielzahl von Sensoren aufweist, die um den Luftstrom (25) herum angeordnet sind, wobei jeder Sensor 27...30) ein Ausgangssignal erzeugt, das vorbestimmte Eigenschaften hat, die sich nach Maßgabe mit einer Frequenz und einer zugeordneten Amplitude der erzeugten Schallwellen ändern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gegenstände sich überlappende und beabstandete Schriftstücke sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Sensoren (27...30) in Intervallen um einen imaginären Kreis angeordnet sind, der den Luftstrom (25) umgibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die den Luftstrom richtende Einrichtung (25) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Luftdruckes im Bereich von etwa 2,1 bis 3,5 bar (30-50 psi) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Luftdruck in der Größenordnung von 2,8 bar (40 psi) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die den Luftstrom richtende Einrichtung (25) eine Austrittsdüse hat, die eine mit einer Luftdruckquelle verbundene Bohrung mit einer Bohrungslänge von etwa zwischen 1 und 4,8 cm (0,4 und 1,9 Inch) hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Bohrungslänge in der Größenordnung von 2,3 cm (0,9 Inch) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Bohrung einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,08 bis 0,15 cm (0,03 bis 0,06 Inch) hat.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Bohrungsdurchmesser in der Größenordnung von 0,11 cm (0,042 Inch) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die Sensoren (27...30) elektroakustische Sensoren sind, die um den Luftstrom (25) in einer Weise angeordnet sind, um die Richtwirkung der Sensoreinrichtung (27,...30) zu verbessern, wobei jeder Sensor eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals umfaßt, das den von dem Sensor empfangenen Schallwellen entspricht, und aufweist:

eine Einrichtung (53) zum Summieren des erzeugten elektrischen Signals der Sensoren (27,...30) zum Erhalten eines ersten Ausgangssignals;

eine Filtereinrichtung (58...65), die mit der Summiereinrichtung (53) zum Ausfiltern unerwünschter Frequenzen in den ersten Ausgangssignalen der Summiereinrichtung verbunden ist;

eine Vielzahl von Bandpaßkanälen (57), die jeweils mit der Filtereinrichtung (58,...65) zum Passieren eines vorbestimmten Frequenzbandes verbunden sind, wobei die Frequenzbänder eines jeden Kanals unterschiedlich sind, und

eine Erfassungseinrichtung (70), die auf die Frequenzbänder der Kanäle anspricht, um ein erstes Erfassungssignal zu erzeugen, das eine bestimmte Eigenschaft in den Schallwellen angibt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Erfassungseinrichtung (70) außerdem eine zweite Summiereinrichtung (71) zum Summieren der Frequenzbänder der Bandpaßkanäle (57) aufweist, um ein zweites Ausgangssignal zu erhalten;

eine mit der Summiereinrichtung (71) verbundene Einrichtung (75) zum Erzeugen eines vorbestimmten Schwellenpegels und eine erste Vergleichereinrichtung (77) zum Vergleichen des Schwellenpegels mit dem zweiten Ausgangssignal von der zweiten Summiereinrichtung (71) zum Erzeugen des Erfassungssignals, wenn das zweite Ausgangssignal der zweiten Summiereinrichtung (71) einen bezüglich des Schwellenpegels vorbestimmten Wert hat.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, die außerdem aufweist:

eine mit der zweiten Summiereinrichtung (71) verbundene zweite Schwellenpegel-Erzeugungseinrichtung (76) zum Erzeugen eines zweiten Schwellenpegels zum Erfassen einer zweiten Eigenschaft der Schallwellen;

eine zweite Vergleichereinrichtung (77) zum Vergleichen des Ausgangssignals der zweiten Summiereinrichtung (71) mit dem zweiten Schwellenpegel zum Erzeugen eines zweiten Erfassungssignals, wenn das Ausgangssignal der zweiten Summiereinrichtung (71) bezüglich des zweiten Schwellenpegels einen bestimmten Wert hat.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die zweite Schwellenpegel-Erzeugungseinrichtung (76) ein Tiefpaßfilter aufweist, das einen Pegel des Ausgangssignals der zweiten Summiereinrichtung (71) extrahiert, der die zweite Eigenschaft der Schallwellen angibt, sowie eine mit dem Tiefpaßfilter verbundene Einrichtung zum Erzeugen des zweiten Schwellenpegels aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die außerdem einen Zweigpfad (73c) zum Koppeln des Ausgangssignals der zweiten Summiereinrichtung (71) auf die zweite Vergleichereinrichtung (77) aufweist, wobei dieser Zweigpfad ein Anpassungsfilter (81) zum Anpassen eines Übergangsansprechens in dem Zweigpfad (73c) an ein Übergangsansprechen des Tiefpaßfilters hat.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, die außerdem einen zweiten Zweigpfad (73a) zum Koppeln des Ausgangssignals der zweiten Summiereinrichtung (71) auf die zweite Vergleichereinrichtung (77) aufweist,

wobei der zweite Zweigpfad (73a) ein Anpassungsfilter (80) zum Anpassen eines Übergangsansprechens des zweiten Zweigpfades auf das Übergangsansprechen des Tiefpaßfilters umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der zweite Zweigpfad (73a) außerdem eine Einrichtung (78) zum Subtrahieren eines Ausgangssignals des Tiefpaßfilters von der zweiten Summiereinrichtung (71) aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der zweite Zweigpfad (73a) außerdem einen Halbwellengleichrichter (79) zum Hindurchlassen von Signalen nur einer Polarität und eine Einrichtung zum Umformen des gleichgerichteten Halbwellensignals in ein Gleichstromsignal aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bandpaßkanal (57) ein Bandpaßfilter (58a,...65a) aufweist, das sich von jedem benachbarten Bandpaßfilter um eine halbe Oktave unterscheidet.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Bandpaßfilter (58a,...65a) eine geschaltete Kondensatorfiltereinrichtung aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder Bandpaßfilterkanal (57) eine Filtereinrichtung (58a,...65a) zum Hindurchlassen eines vorbestimmten Frequenzbandes und eine Einrichtung (58b...65b) zum Umformen der Frequenzbänder der Filtereinrichtung in ein Gleichspannungssignal aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Filtereinrichtung (58a,...65a) ein vierpoliges Chebychev-Filter aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (57, 70) zum Erzeugen von Signalen, die kennzeichnend für das Zusammenwirken mit den Gegenständen sind, erste ("Abstand"), zweite ("Kante"), und dritte ("Papier") Zustände der Gegenstände beobachtet.

24. Verfahren zum Zählen von in einer ersten Richtung längs eines Pfades geförderten Gegenständen mit den Schritten:

Richten eines Luftstroms auf die Gegenstände in einer zweiten Richtung in einem Winkel zu der ersten Richtung, um mit den individuellen Gegenständen in Folge zusammenzuwirken,

Erfassen des Zusammenwirkens des Luftstroms mit den Gegenständen durch Erfassen von Schallwellen, die sich ändernde Frequenzen und zugeordnete Amplituden haben, die durch den zusammenwirkenden Luftstrom erzeugt werden,

Erzeugen von Signalen, die kennzeichnend für das Zusammenwirken mit den Gegenständen sind, im Ansprechen auf die sich ändernden Frequenzen und zugeordneten Amplituden der erfaßten Schallwellen und

Benutzen der erzeugten Signale zum Zählen der Gegenstände;

dadurch gekennzeichnet, daß

der Luftstrom in einem schiefen Winkel zu der ersten Richtung gerichtet wird;

beim Erzeugen der Signale eine Vielzahl von Frequenzen ausgewählt wird, die den Frequenzen des erfaßten Zusammenwirkens entsprechen, mit einem Spektrumanalysierer (57), der durch das erfaßte Zusammenwirken beaufschlagt wird, und

Erzeugen eines Signals mit einer Amplitude, die sich nach Maßgabe der Amplitude der ausgewählten Frequenzen ändert.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das außerdem den Schritt des Anordnens einer Vielzahl von Sensoren (27,...30) neben dem Pfad in Intervallen um einen imaginären Kreis, der den Luftstrom (25) umgibt, umfaßt.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die erzeugten Signale, die kennzeichnend für das Zusammenwirken mit den Gegenständen sind, zum Zählen der Gegenstände summiert werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei die ausgewählten Frequenzen Schallwellen aufweisen, die eine Frequenz oberhalb von 1000 Hz haben.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei erste ("Abstand"), zweite ("Kante"), und dritte ("Papier") Zustände der Gegenstände beobachtet werden.







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