DE102009049655B4

DE102009049655B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufblättern von Dokumenten

Info

Publication number: DE102009049655B4
Application number: DE200910049655
Authority: DE
Inventors: Christian Kramer; Thomas Kramer; Werner Richter; Helmut Wurm
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2029-10-10
Also published as: DE102009049655A1

Abstract

Zum schnellen Aufblättern eines mehrere Seiten aufweisenden Dokuments 30 an einer gewünschten Stelle werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt. Hierzu wird das Dokument in die Vorrichtung eingebracht. Die Seiten 31, 32, 38, 39 werden durch Verbiegen des Dokuments aufgefächert, sodass die Kanten der Seiten zumindest teilweise voneinander beabstandet sind. Dann wird die Position eines Spaltes zwischen einer aufzublätternden Seite und einer zur aufzublätternden Seite benachbarten Seite ermittelt. Anschließend wird ein Trennmittel an der ermittelten Position des Spaltes zwischen die Seiten eingefahren und schließlich wird das Dokuments aufgeblättert. In erfindungsgemäßer Art und Weise wird die Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite ermittelt, indem eine Abbildung einer durch die Kanten der Seiten gebildeten Stirnseite des Dokuments mittels eines bildgebenden Verfahrens erzeugt wird, der Verlauf zumindest eines Teilbereichs der Kanten aller Seiten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite des Dokuments ermittelt wird und die Position des Spaltes aus dem Verlauf der Kanten der Seiten berechnet wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gezielten Aufblättern eines gebundenen Dokuments, beispielsweise eines Passbuches, an einer beliebigen gewünschten Stelle.
Stand der Technik
Bei der Personalisierung von Dokumenten besteht der Bedarf, Informationen in ein Dokument einzutragen. Handelt es sich bei dem Dokument um einen Pass, so werden Informationen insbesondere auf die so genannte Datenseite eingebracht. Um die Information zum Beispiel mittels Lasergravur oder Inkjet in die Datenseite einbringen zu können, muss der Pass an der entsprechenden Stelle aufgeschlagen werden. Weiter muss zum Personalisieren der Vorder- und der Rückseite der Datenseite die Datenseite des Passes umgeblättert werden. Weiter können in einen Pass auch an weitere Stellen Informationen eingebracht werden, insbesondere zum Beispiel Eintragungen von Kindern auf weitere Seiten in den Reisepass. Auch hierzu ist ein gezieltes Aufblättern des Passes notwendig. Wird zum Beispiel eine bereits personalisierte Datenseite in ein Passbuch eingebracht, so ist es zur Eintragung von weiteren Informationen, zum Beispiel von Kindern, notwendig, gezielt das Dokument an der betreffenden Stelle zu öffnen, damit die Seite personalisiert werden kann.
Aus der WO 2007/005004 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gezielten Aufblättern eines gebundenen Buches an einer beliebigen Stelle bekannt. Das Verfahren umfasst das Aufblättern eines geschlossenen Buches mit Hilfe von Aktuatoren und zweier fester Stützen. Nach dem Aufblättern wird ein Sensor im Bogen über das aufgeblätterte Buch gefahren und mit Hilfe eines Sensors ein zeilenförmiges Profil der Position der Seiten aufgenommen. In einem weiteren Schritt wird anschließend ein Dorn an der betreffenden Seite eingeführt und das Buch an der gewünschten Stelle aufgeschlagen.
Problem nach dem Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung
Bei dem bekannten Verfahren muss der eingeführte Dorn möglichst klein sein, da die Position der Seiten nur in dem vom Sensor überfahrenen Streifen bestimmt ist. Jedoch kann ein kleiner Dorn leicht die Seiten beschädigen. Ist der Dorn größer, so könnten die Seiten ebenfalls beschädigt werden, da die Seiten durch das Auffächern zum Teil schräg verlaufen und ein breiter Dorn daher auf die Kante einer Seite stoßen kann. Weiter müssen Sensor und Dorn auf der gleichen Achse angeordnet sein, damit der Dorn präzise positioniert werden kann. Weiter können mit einem Sensor, welcher die Seiten individuell erfasst, die Positionen aller Seiten nur seriell und somit sehr langsam erfasst werden. Ein weiteres Problem ist dadurch gegeben, dass beim Auffächern innerhalb des überfahrenen Streifens Seiten zumindest teilweise unmittelbar aneinander liegen können, sodass ein Dorn nicht zwischen diesen eingefahren werden kann.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit zu stellen, bei denen zum einen die genaue Position der Seiten und der Verlauf der Kanten (Ränder) der Seiten schnell und ortsaufgelöst erfasst wird, so dass ein Schwert oder Dorn eine gewünschte Seite beschädigungsfrei aufblättern kann.
Beschreibung der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen
Die Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Unter einem buchförmigen Dokument oder Buch wird ein Dokument verstanden, welches wenigstens zwei Seiten aufweist. An der Stelle, an der die beiden Seiten miteinander verbunden, beispielsweise geheftet, sind, befindet sich der Buch- oder Dokumentenrücken. Beim Aufblättern des Dokuments werden die Seiten um die Achse des Dokumentenrückens verschwenkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufblättern von Dokumenten umfasst folgende in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge aufeinander folgende Verfahrensschritte:

– Bereitstellen eines mindestens zwei Seiten enthaltenden Dokuments,
– Auffächern der Seiten des Dokuments durch Verbiegen des Dokuments, sodass die Kanten der Seiten zumindest teilweise voneinander beabstandet sind,
– Ermitteln der Position eines Spaltes zwischen einer aufzublätternden Seite und einer zur aufzublätternden Seite benachbarten Seite, vorzugsweise an einer Stelle, an der die Seiten nicht aneinander anliegen,
– Einfahren eines Trennmittels an der ermittelten Position des Spaltes und
– Aufblättern des Dokuments.

In erfindungsgemäßer Art und Weise umfasst der Verfahrensschritt des Ermittelns der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite folgende in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge aufeinander folgende Verfahrensschritte:

– das Erzeugen einer Abbildung einer durch die Kanten der Seiten gebildeten Stirnseite des Dokuments mittels eines bildgebenden Verfahrens,
– Ermitteln des Verlaufs zumindest eines Teilbereiches der Kanten aller Seiten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite des Dokuments und
– Berechnen der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite aus dem Verlauf der Kanten der Seiten.

Die für das Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Aufblättern eines mindestens zwei Seiten enthaltenden Dokuments. Es umfasst:

– Mittel zum Auffächern der Seiten des Dokuments,
– Mittel zur Ermittlung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite,
– ein Trennmittel zum Aufblättern der Seite sowie
– Mittel zur Ansteuerung und Mittel zur Bewegung des Trennmittels.

In erfindungsgemäßer Art und Weise umfasst das Mittel zur Ermittlung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite folgende Einrichtungen:

– mindestens eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erzeugen der Abbildung der durch die Kanten der Seiten gebildeten Stirnseite des Dokuments,
– Mittel zur Ermittlung des Verlaufs zumindest eines Teilbereiches der Kanten aller Seiten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite des Dokuments und
– Mittel zur Berechnung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite aus dem Verlauf der Kanten der Seiten.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein gezieltes Öffnen eines Dokuments erreicht. Die dazu verwendete Vorrichtung kann sehr kompakt ausgeführt sein. Die Anzahl der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufzublätternden Seiten kann relativ groß sein. Trotzdem ist die Zeitspanne für den Aufblättervorgang sehr kurz. Denn die Erfassung der Seiten ist schnell, weil die gewünschte Stelle, an der aufgeblättert werden soll, gezielt angesteuert wird.
Das Auffächern der Seiten des Dokuments durch Verbiegen des Dokuments wird vorzugsweise mit Mitteln erreicht, die beispielsweise an einem Rand des Dokuments angreifen und diesen Rand verbiegen (tordieren). Dabei wird eine Spannung im Dokument erzeugt, sodass die Dokumentenseiten auffächern. Hierzu kann der Rand des Dokuments an mindestens einer Stelle aus der Dokumentenebene gedrückt werden.
Beispielsweise kann hierzu eine Greifvorrichtung verwendet werden, die an einem Rand des Dokuments an mehreren Stellen, beispielsweise drei oder vier Stellen, angreift und das Dokument zwischen den Angriffstellen verbiegt. Zu diesem Zweck kann die Greifeinrichtung zum Beispiel ein Dreipunktgreifer sein. Ein derartiger Dreipunktgreifer weist drei Greifelemente auf, von denen zwei Greifelemente nebeneinander liegend und beabstandet voneinander auf einer Seite des Dokuments und einem dritten Greifelement gegenüberliegend angeordnet sind. Das dritte Greifelement ist auf der anderen Seite des Dokuments angeordnet. Das dritte Greifelement kann in einer bevorzugten Ausführungsform mittig zwischen den beiden nebeneinander liegenden Greifelementen angeordnet sein. Die drei Greifelemente greifen vorzugsweise an einem Rand des Dokuments an. Zum Auffächern der Seiten des Dokuments verbiegen die drei Greifelemente den Rand des Dokuments durch Teilverschränkung der Greifelemente.
Alternativ kann eine Greifvorrichtung, beispielsweise ein Dreipunktgreifer, verwendet werden, die das Dokument an einer oder mehreren Stellen des Randes fixiert, beispielsweise einklemmt, und an einer (oder mehreren) anderen Stellen des Randes aus der Dokumentenebene herausdrückt. Hierzu kann das dritte Greifelement des vorstehend beschriebenen Greifers in einer bevorzugten Ausführungsform einem der beiden nebeneinander angeordneten Greifelemente gegenüberliegend angeordnet sein, sodass dieses dritte Greifelement und das diesem gegenüberliegende Greifelement auf der anderen Seite des Dokuments das Dokument einklemmen, während das andere dieser beiden anderen Greifelemente am Rand des Dokuments angreifend das Dokument aus der Dokumentenebene herausdrückt.
In beiden vorstehend beschriebenen Alternativen kann der die drei Greifelemente aufweisende Greifer so angeordnet sein, dass das dritte Greifelement entweder oberhalb oder unterhalb der beiden nebeneinander liegenden Greifelemente angeordnet ist.
Zum Verbiegen des Dokuments können auch andere Vorrichtungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Dokument auch an mehr als drei Positionen mit einer Kraft beaufschlagt werden. Zum Beispiel kann das Dokument durch zwei Paare von Greifern, von denen jeweils zwei gegenüberstehend angeordnet sind, verbogen werden. Beispielsweise kann ein Vierpunktgreifer eingesetzt werden, der vier Greifelemente aufweist, wobei zwei Greifelemente an einer Seite eines Dokuments angeordnet sind und jeweils einem weiteren an der anderen Seite des Dokuments angeordneten Greifelementen unmittelbar gegenüberstehen, so dass jeweils zwei Greifelemente den Dokumentenrand zwischen sich einklemmen und dann jeweils ein Paar von Greifelementen gegenüber dem anderen Paar bewegt werden, um den eingeklemmten Rand des Dokuments aus der Planarität herauszudrücken.
Selbstverständlich sind auch andere Konfigurationen von Greifvorrichtungen denkbar. Wesentlich ist jedenfalls, dass mindestens ein Rand des Dokuments an jeweils mindestens einer Stelle aus der Dokumentenebene herausgedrückt werden kann.
Vorzugsweise greift die Greifvorrichtung das Dokument am Dokumentenrücken. Alternativ kann das Dokuments auch an einem dem Dokumentenrücken benachbarten Rand des Dokuments verbogen werden. Zum Beispiel können in jedem dieser Fälle zwei Griffpositionen auf der Unterseite und eine Griffposition auf der Oberseite des Dokuments liegen oder auch zwei Griffpositionen auf der Unterseite und zwei Griffpositionen auf der Oberseite. Beispielsweise kann die Greifvorrichtung auch derart ausgebildet sein, dass sie das Dokument an zwei zueinander benachbarten Rändern des Dokuments greift und dann verbiegt.
Durch die unterschiedlichen auf das Dokument wirkenden Kräfte wird das Dokument verbogen (tordiert). Hierdurch wird der planparallele Verlauf der Seiten gestört, sodass zumindest diejenigen Kanten des Dokuments zumindest teilweise voneinander beabstandet sind, die dem Rand gegenüberliegen, an dem sich die Griffpositionen befinden, und/oder auch die an dem Rand liegen, der zu dem Rand benachbart ist, an dem sich die Griffpositionen befinden. Dieser Prozess erfolgt jedoch nicht reproduzierbar, sodass die exakte Lage der Kanten der Seiten nicht vorhersagbar ist und von Dokument zu Dokument variiert. Insbesondere kommt es nicht immer zu einer vollständigen Beabstandung aller Seiten. Stellenweise können Seiten trotz des Verbiegens noch unmittelbar aneinander anliegen, sodass in diesen Bereichen das Einführen eines Trennmittels nicht möglich ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Seiten des Dokuments aufgefächert, indem eine Scherkraft parallel zur Dokumentenebene auf das Dokument ausgeübt wird. Hierzu ist das Dokument an mindestens einer Stelle einzuklemmen und die Scherkraft an einer anderen Stelle auf das Dokument auszuüben. Die Scherkraft verschiebt dann die Dokumentenseiten gegeneinander, sodass sie an einem zur Scherposition (Stelle an der die Scherkraft auf das Dokument ausgeübt wird) beabstandeten Dokumentenrand aufgefächert werden. Dies kann durch zusätzliche Greifelemente erreicht werden, die an unterschiedlichen Seiten des Dokuments angreifen und unter Ausnutzung einer Reibkraft die Seiten parallel zur Dokumentenebene gegeneinander verschieben.
Die Stirnansicht (Abbildung der Stirnseite des Dokuments) der durch Verbiegen des Dokuments aufgefächerten Kanten der Seiten wird mittels eines bildgebenden Verfahrens erzeugt. Der Vorteil der Erzeugung dieser zweidimensionalen Abbildung mittels eines bildgebenden Verfahrens ist es, dass der genaue Verlauf aller Kanten aller Seiten ermittelt werden kann und nicht nur die Positionen der Kanten an jeweils nur einer Stelle ermittelt werden. Somit kann aus den mittels des bildgebenden Verfahrens erhaltenen Daten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens der Verlauf zumindest eines Teilbereiches der Kanten aller Seiten ermittelt werden kann. Dadurch kann die optimale Position zur Einführung eines Trennmittels ermittelt werden.
Besonders bevorzugt ist die Erzeugung der Abbildung der Stirnseite des Dokuments, welche dem Dokumentenrücken gegenüberliegt, während der Dokumentenrücken verbogen wird. Es können jedoch prinzipiell auch die beiden zum Dokumentenrücken benachbarten Stirnseiten abgebildet werden, während der Dokumentenrücken verbogen wird. Da die Seiten des Dokuments im Dokumentenrücken miteinander verbunden sind, ergibt sich zwangsweise eine Auffächerung der Seiten. Somit wird nicht nahe dem Dokumentenrücken ein Spalt zum Einfahren des Trennmittels erzeugt, da die Seitenkanten in der Nähe des Dokumentenrückens nicht voneinander beabstandet sein können. Daher kann das Trennmittel nur in einem Bereich zwischen die Seiten eingefahren werden, welcher von dem Dokumentenrücken möglichst weit beabstandet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zum Erzeugen der Abbildung der Stirnseite des Dokuments verwendete Bildaufnahmeeinrichtung beispielsweise eine Kamera oder eine Matrix-Sensoreinrichtung. Die Abbildung wird in bevorzugter Art und Weise im sichtbaren und/oder nahen infraroten Spektralbereich zwischen 350 und 1100 nm mit monochromatischer oder polychromatischer Strahlung erzeugt. Die Kamera kann eine CCD- oder CMOS-Kamera sein.
Zur Erzeugung der Abbildung der Stirnseite kann das Dokument beleuchtet werden. Hierzu wird vorzugsweise eine Beleuchtungseinrichtung verwendet. Das Dokument kann mit Weißlicht, farbigem Licht, insbesondere aus einer LED, oder mit infrarotem Licht beleuchtet werden.
Die Beleuchtung kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform von der gleichen Seite erfolgen, von der auch die Erfassung mit der Kamera erfolgt. Hierbei wird das von den Kanten der Seiten reflektierte Licht mit der Beleuchtungseinrichtung erfasst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Beleuchtungseinrichtung (Lichtquelle) und die Bildaufnahmeeinrichtung derart zueinander angeordnet, dass sich das Dokument zwischen ihnen befindet. Die Bildaufnahmeeinrichtung erfasst das Licht in diesem Falle in Transmission, sodass die Seiten entsprechend als Schatten erscheinen. Für den Fall, dass die Position eines Spalts an der dem Dokumentenrücken gegenüberliegenden Stirnseite ermittelt werden soll, sodass an dieser Stirnseite die Abbildung zu erzeugen ist, ergibt sich zwangsläufig, dass eine derartige Anordnung nur „über Eck” realisiert werden kann, d. h. die Beleuchtungseinrichtung und die Bildaufnahmeeinrichtung sind auf benachbarte Ränder des Dokuments gerichtet. Somit wird die Abbildung dann von der dem Dokumentenrücken gegenüberliegenden Stirnseite des Dokuments erzeugt, während eine oder beide zu dieser abzubildenden Stirnseite benachbarten Stirnseiten beleuchtet werden. Wird jedoch eine Abbildung derjenigen Stirnseite erzeugt, die zum Dokumentenrücken benachbart ist, so kann die Beleuchtungseinrichtung auch auf die der abzubildenden Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite gerichtet werden, da die abzubildende Seite in diesem Falle ebenfalls zum Dokumentenrücken benachbart ist.
Die Stirnseite kann mit der Beleuchtungseinrichtung sowohl direkt als auch über eine diffuse Reflexionseinrichtung, welche mit einer Lichtquelle angestrahlt wird, beleuchtet werden. Beispielsweise kann als diffuse Reflexionseinrichtung eine weiße reflektierende Oberfläche, insbesondere aus PTFE, eingesetzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Abbildung der Stirnseite des Dokuments auch mit einem bildgebenden Verfahren mittels Radar oder Ultraschall erzeugt werden.
Das Mittel zum Ermitteln des Verlauf zumindest eines Teilbereiches der Kanten aller Seiten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens ist vorzugsweise eine Datenverarbeitungseinrichtung, auf der ein geeignetes Datenverarbeitungsprogramm läuft. Zum Ausführen des bildverarbeitenden Verfahrens werden auf diesem Gebiet übliche und dem Fachmann bekannte Datenverarbeitungsprogramme verwendet. Beispielsweise kann ein Kantendetektionsverfahren verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verlauf zumindest eines Teilbereichs der Kanten aller Seiten aus Teilbereichen der durch das bildgebende Verfahren erzeugten Abbildung der Stirnseite des Dokuments ermittelt.
Insbesondere kann die Stirnseite zum Beispiel in drei Bereiche unterteilt werden, welche nebeneinander senkrecht zur Dokumentenoberfläche angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform wird in diesem Falle zunächst ein Teilbereich der Abbildung ausgewertet. Kann in diesem Teilbereich eine Position zum Einfahren des Trennmittels ermittelt werden, so ist eine weitere Auswertung der weiteren Teilbereiche der Abbildung nicht notwendig. In diesem Falle kann das Trennmittel direkt angesteuert werden, sodass es zwischen die aufzublätternde Seite und die zu dieser Seite benachbarte Seite eingefahren werden kann. Ist eine Positionsermittlung im ersten Teilbereich der Stirnseite nicht möglich, weil zum Beispiel die Seiten unmittelbar aneinander liegen, zwischen die das Trennmittel eingefahren werden soll, so wird ein weiterer Teilbereich ausgewertet. Vorteil ist, dass in einem schnellen Erfassungsschritt alle notwendigen Daten erfasst werden, die Auswertung jedoch nur soweit durchgeführt wird, wie dieses notwendig ist. Hierdurch wird eine Beschleunigung des Verfahrens erzielt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden nach der Erzeugung der Abbildung der Stirnseite zunächst alle Teilabbildungen der Stirnseite separat ausgewertet. Dann wird der Teilbereich ausgewählt, in welchem die Beabstandung der Seiten optimal ist. Die Beabstandung ist optimal, wenn der Spalt ausreichend breit ist, um das Trennmittel in einen Spalt gut einfahren zu können. Des Weiteren ist ein Bereich auch optimal, in welchem die benachbarten Kanten möglichst parallel und insbesondere im Falle eines breiten Trennmittels möglichst horizontal verlaufen. Vorteil der Auswertung in Teilbereichen gegenüber der Auswertung der Gesamtansicht in einem Schritt ist, dass die Auswertung der einzelnen Teilbereiche einfacher ist als die Auswertung der gesamten Stirnansicht. Dieses ist zu erwarten, da der Rechenaufwand der Auswertung im Regelfall quadratisch mit der Pixelanzahl zunimmt und somit der Rechenaufwand für mehrere kleinere Bereiche geringer ausfällt. Dieses ergibt sich daraus, dass die Veränderung der Lage der Kante einer Seite über einen kürzeren Bereich kleiner ist.
Weiterhin wird die Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der dazu benachbarten Seite aus dem Verlauf der Kanten mit hierzu geeigneten Datenverarbeitungsmitteln berechnet. Die dafür erforderlichen Datenverarbeitungsprogramme sind dem Fachmann bekannt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Ermitteln des Verlaufs zumindest eines Teilbereichs der Kanten aller Seiten mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite des Dokuments auch den Schritt des Vergleichens der vorgefundenen Anzahl und/oder der Dicke der Seiten mit einer vorgegebenen Soll-Anzahl an Seiten und/oder einer vorgegebenen Soll-Dicke der Seiten umfassen. Hierdurch können fehlerhafte Dokumente in diesem Arbeitsschritt erkannt und aussortiert werden.
Das Trennmittel zum Aufblättern der gewünschten Seite kann eine irgendwie geformte Zunge sein. Hierzu kann ein Schwert (flach und möglichst spitz) oder ein Dorn (rund und möglichst spitz) verwendet werden. Das Trennmittel ist bewegbar gehalten, beispielsweise an einem Arm. Der Arm und somit das Trennmittel werden mittels eines oder mehrerer geeigneter Antriebe, beispielsweise Motoren, bewegt. Die Position des Armes und somit die Position des Trennmittels müssen sehr präzise auf die von dem Mittel zur Ermittlung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der zu dieser benachbarten Seite berechnete Position abgestimmt sein, sodass das Trennmittel genau an der gewünschten Stelle zwischen die Seiten des Dokuments einstechen kann. Hierzu sind eine exakte Positionierung der Bildaufnahmeeinrichtung, eine exakte Positionierung des Trennmittels sowie präzise Ortskorrelationen der beiden Vorrichtungen zueinander erforderlich. Zum korrekten Positionieren des Trennmittels ist eine Steuerung erforderlich, die aus den errechneten Daten über die Spaltposition die Bewegungen des Trennmittels errechnet und diese dem Antrieb des Trennmittels zuführt.
Zum Einstechen des Trennmittels zwischen die aufzublätternde Seite und die dazu benachbarte Seite wird das Trennmittel daher zunächst positioniert und dann zwischen die Seiten verfahren. Danach öffnet das Trennmittel das Dokument zwischen diesen beiden Seiten um einen Öffnungswinkel zwischen den beiden genannten Seiten von mindestens 90°, vorzugsweise von mehr als 100° und insbesondere bevorzugt von mindestens 120°. Hierzu gibt das Mittel zum Auffächern der Seiten das Dokument wieder frei.
Somit wird zur Erzeugung der mechanischen Stellgröße für das Trennmittel in der Bildaufnahmeeinrichtung zunächst ein Bild erzeugt. Die Bildauswertesoftware erkennt danach die Seiten. Das verstärkte Signal wird in die Stellgröße für die Mechanik des Trennmittels umgewandelt. Die Mechanik führt die Zunge zwischen die Dokumentenseiten und blättert um.
Nachdem das Dokument aufgeblättert ist, kann es von einem geeignet geformten Greifer übernommen und in der geöffneten Stellung fixiert werden. In der geöffneten Stellung kann das Dokument dann in eine Bearbeitungsstation befördert werden, in der auf der aufgeschlagenen Seite beispielsweise Personalisierungsdaten eingebracht werden. Typische Bearbeitungsstationen dienen zum Beispiel der Laserpersonalisierung, der Inkjet-Personalisierung, der Aufbringung von Patches, insbesondere Hologrammen, der Personalisierung von Chips, insbesondere RFID-Chips, der Lackierung, insbesondere mit einem Abriebsschutzlack, sowie der optischen und/oder elektronischen Qualitätskontrolle.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann als Bearbeitungsstation in einem Verbund mit anderen Bearbeitungsstationen sowie Ein- und Ausgabe- sowie Speichervorrichtungen eingesetzt werden. Zur Übergabe der Dokumente von einer anderen Bearbeitungsstation an die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt kann ein Roboter vorgesehen sein, der die Dokumente mittels eines Greifers zwischen den Vorrichtungen und Stationen transportiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die einzelnen Figuren zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Aufblättern eines buchförmigen Dokuments in perspektivischer Ansicht zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform;
2: eine schematische Darstellung der Anordnung von Auflager- und Stempelelementen eines Greifers zum Auffächern der Seiten eines Dokuments in einer zweiten Ausführungsform; a) in der Ausgangsposition, b) vor bzw. nach Anwendung von Druck, c) verbogenes Dokument in der Seitenansicht;
3: eine schematische Darstellung der Anordnung von Auflager- und Stempelelementen eines Greifers zum Auffächern der Seiten eines Dokuments in einer dritten Ausführungsform;
4: ein Teilabschnitt eines aufgefächerten buchförmigen Dokuments einer in Seitenansicht, a) schematisch, b) reale Stirnansicht;
5: eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Erfassung der Stirnansicht eines aufgefächerten buchförmigen Dokuments mittels einer Kamera in Aufsicht,
6: eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Erfassung der Stirnansicht eines aufgefächerten buchförmigen Dokuments mittels einer Kamera mit zusätzlicher Lichtquelle in Aufsicht, a) in Reflexionsgeometrie, b) in Transmissionsgeometrie;
7: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Aufblättern eines buchförmigen Dokuments in Aufsicht.
Gleiche Bezugsziffern in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente.
In 1 ist das Aufblättern eines Dokuments 10 mit einer Vorrichtung 20 zum Aufblättern gezeigt. In 1a ist das Dokument 10 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Das Dokument 10 weist einen Dokumentenrücken 11, an dem die Seiten des Dokuments miteinander verbunden, beispielsweise geheftet, sind, und mehrere Seiten 12 auf. Dem Dokumentenrücken gegenüber liegt eine Stirnseite 13 des Dokuments.
Die in 1b schematisch gezeigte Vorrichtung 20 weist Mittel zum Auffächern der Seiten des Dokuments durch Verbiegen des Dokuments auf. Als derartiges Mittel 20 wird im vorliegenden Falle beispielhaft ein Dreipunktgreifer gezeigt, welcher eine Ablage, die in Form von zwei Stegen 21, 22 ausgeführt ist, und einen Druckstempel 23 aufweist. Ferner weist die Vorrichtung 20 ein Trennmittel für die Seiten in Form eines Schwertes 24 sowie Mittel zur Erfassung einer Stirnansicht in Form einer Kamera 25 des aufgefächerten Dokuments auf. Insbesondere ist die Kamera 25 in Form einer CCD- oder CMOS-Kamera ausgeführt. Die Kamera ist auf die Stirnseite 13 des Dokuments gerichtet.
In 1c ist dargestellt, wie das geschlossene Dokument 10 in die Vorrichtung 20 eingeführt ist. Das Dokument liegt an dessen Schmalseiten auf den eine Auflage bildenden Stegen 21, 22 und befindet sich somit zwischen dieser Auflage und dem Stempel 23.
Wie in 1d dargestellt, wird der Druckstempel 23 auf das Dokument 10 aufgesetzt und auf das Dokument eine Kraft ausgeübt. Da das Dokument 10 an der Stelle, an welcher der Druckstempel eine Kraft ausübt, nicht auf den Stegen 21, 22 aufliegt, wird das Dokument 10 durch die einwirkende Kraft durchgebogen. Die Durchbiegung wird möglichst so gewählt, dass die Kanten der Seiten 12 an der Stirnseite 13 zumindest teilweise voneinander beabstandet sind. Eine zu starke Durchbiegung wird jedoch vermieden, um das Dokument 10 nicht unnötig zu belasten oder zu beschädigen. Die Kanten der aufgefächerten, voneinander beabstandeten Seiten 12 werden durch die Kamera 25 erfasst, indem mit der Kamera eine Abbildung der aufgefächerten Seiten der Stirnseite 13 erzeugt wird. Die Abbildung der Stirnseite wird dann mit hier nicht gezeigten Datenverarbeitungsmitteln ausgewertet, um die Kanten der Seiten an der Stirnseite zu erkennen und zumindest einen Teilbereich von deren Verlauf zu ermitteln. Hieraus wird dann die Position eines festgestellten Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der der aufzublätternden Seite benachbarten Seite ermittelt.
Nach der Ermittlung der Position des Spaltes wird das Schwert 24 an der Spaltposition in das Dokument 10 eingeführt, wie in 1e zu erkennen. Ist das Schwert 24 in das Dokument 10 eingefahren, so wird der Druckstempel 23 vom Dokument wieder entfernt, und das Dokument wird durch das Schwert 24 aufgeschlagen, wie in 1f dargestellt. Alternativ kann das Schwert 24 das Dokument 10, wie hier allerdings nicht dargestellt, auch durch Verschwenken entlang einer Kreisbahn aufblättern.
In 2 ist eine weitere Anordnung eines Greifers mit einem unteren Auflageelement 21 (in der Durchbrechung des Dokuments sichtbar) und zwei oberen Stempelelementen 23.1, 23.2 gezeigt, wobei das Dokument 10 zwischen dem rechten Stempelelement 23.2 und dem Auflageelement 21 eingeklemmt ist. In 2a ist die Ausgangsposition nach dem Einklemmen des Dokuments gezeigt. In 2b ist gezeigt, dass das linke Stempelelement 23.1 um einen Wegbetrag Δs nach unten verschoben wird (strichlierte Linie), sodass das Dokument verbogen wird. Das sich einstellende Resultat ist in 2c wiedergegeben.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Greifers gezeigt. Dieser umfasst zwei Auflageelemente 21, 22, die das Dokument 10 an den Rändern unterstützt. Zwei obere Druckstempel 23.1, 23.2 sind zwischen den beiden Auflageelementen von oben auf das Dokument aufgesetzt. Zum Auffächern der Seiten werden die beiden Auflageelemente von unten in Richtung der Pfeile nach oben gedrückt, sodass das Dokument verbogen wird.
In 4a ist eine schematische Darstellung eines Teilbereiches der Kanten eines aufgefächerten buchförmigen Dokuments 30 nach dem Verbiegen in Seitenansicht wiedergegeben. Diese Darstellung wird von dem Dokument erhalten, wenn sich das Dokument gemäß 1d in dem Dreipunktgreifer 20 befindet und von diesem verbogen ist. Erkennbar sind die beiden im Verhältnis zu den anderen Seiten dickeren äußeren Seiten 31, 32, da bei einem buchförmigen Dokument 30 typischerweise die erste und die letzte Seite besonders stabil ausgeführt sind, auch als Buchdeckel bezeichnet. Weiter ist die Seite 33 erkennbar dicker als die weiteren Seiten 34, 35, 36, 37. Beispielsweise handelt es sich hierbei um die Datenseite eines Reisepasses. Die Seiten des Dokuments 30 weisen sämtlich Krümmungen auf, welche durch das Auffächern durch den Dreipunktgreifer 20 erzeugt werden. Der Verlauf der Kanten der einzelnen Seiten kann mittels Bilderkennung digital aus der Seitenansicht, wie in 4 dargestellt, ermittelt werden. Aus der Position der Seiten kann die optimale Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der dazu benachbarten Seite ermittelt werden, beispielsweise zwischen Seite 34 und Seite 35, um das Schwert 24 an diese Position zu steuern.
In 4b ist ein weiterer Teilbereich eines aufgefächerten buchförmigen Dokuments 30 in Seitenansicht dargestellt (Schattendarstellung). Gut erkennbar ist, dass die Kanten der Seiten in der Realität nicht äquidistant zueinander verlaufen, sondern zueinander variierende Abstände haben. So gibt es enge Bereiche 38.1, 38.2, 38.3, in welchen der Spalt zwischen zwei benachbarten Seiten sehr eng ist. In diese Bereiche ein Trennmittel einzuführen, wäre schwierig, da das Schwert extrem präzise positioniert werden müsste, um einfahren zu können, ohne dabei die Seitenkanten zu beschädigen. Diese Spalte weisen jedoch auch breite Bereiche 39.1, 39.2, 39.3 auf. In diesen Bereichen kann ein Trennmittel sehr viel einfacher eingefahren werden. Erkennbar ist ebenfalls, dass zwei enge Bereiche 38.1, 38.2 in der linken Hälfte der Stirnansicht zu finden sind, der dritte enge Bereich 38.3 jedoch in der rechten Hälfte der Stirnansicht. Erfasst man nicht die gesamte Stirnansicht mit dem gesamten Verlauf der Kanten oder zumindest einen Teilbereich davon, so ist es nicht immer möglich, ein Schwert zwischen zwei bestimmte Seiten einzufahren. Auch ist nicht vorhersagbar, in welchem Bereich eine für das Einfahren des Schwertes ausreichende Auffächerung der Seiten erreicht wird. Von daher ist die Ermittlung des Verlaufes der Seitenkanten zumindest in einem Teilbereich vorteilhaft gegenüber der Vorgehensweise gemäß WO 2007/005004 A1 .
In 5 ist die Aufsicht auf ein Dokument 10 gezeigt. Das Dokument 10 ist durch Mittel zum Auffächern der Seiten (nicht dargestellt) derart verbogen, dass sich zwischen den Seiten des Dokuments 10 Spalte gebildet haben. Zunächst wird eine Abbildung einer Stirnseite des Dokuments 10 mit einer Kamera 25 erzeugt. Die Kamera erfasst bevorzugt die gesamte Stirnansicht des Dokuments 10. Zur Auswertung kann die erzeugte Stirnansicht zum Beispiel in drei Bereiche 40, 41, 42 aufgeteilt werden. Eine Auswertung der Bereiche 40, 41, 42 erfolgt getrennt voneinander. Insbesondere wird durch Auswertung der drei Bereiche der Bereich ermittelt, in welchem das Einfahren eines Schwerts (nicht dargestellt) optimal ist (breiter und möglichst horizontaler Spalt zwischen der aufzublätternden und dazu benachbarten Seite).
In 6 sind mögliche Anordnungen für die Beleuchtung des Dokuments 10 relativ zur Aufnahmerichtung mit der Kamera 25 dargestellt.
In 6a wird eine Stirnseite 13 des Dokuments 10 mittels einer Lichtquelle 45, zum Beispiel einer LED oder einer Blitzlampe, beleuchtet. Die Lichtquelle 45 bestrahlt die Kanten der Stirnseite 13 direkt. Das von den Seitenkanten des Dokuments 10 reflektierte und gestreute Licht wird mittels Kamera 25 detektiert, um eine Abbildung der Stirnseite zu erzeugen. Die Kanten der Seiten erscheinen somit in der Stirnansicht hell.
Die Daten der von der Kamera erzeugten Abbildung werden dann in einer hierzu geeigneten Datenverarbeitungsvorrichtung mit einem Datenverarbeitungsprogramm für die Bildverarbeitung weiter verarbeitet. Dabei werden die Positionen der Kanten (Kantendetektions-Software) und insbesondere deren Verlauf ermittelt. Die daraus gewonnenen Daten werden in derselben oder in einer anderen Datenverarbeitungsvorrichtung dazu verwendet, die optimale Position für das Einstechen einer Zunge zwischen die aufzublätternde Seite und die dazu benachbarte Seite zu ermitteln und daraus dann Steuerdaten für die Ansteuerung der Antriebe für die Zunge zu errechnen. Nach einer Umwandlung dieser Daten in einem D/A-Wandler und Verstärkung werden Steuersignale an die Antriebe gegeben, um die Zunge an die vorbestimmte Position zu verfahren, wird die Zunge dann an der vorbestimmten Position zwischen den Seiten eingestochen und das Dokument aufgeschlagen.
In 6b ist eine alternative Ausführungsform gezeigt. Die Lichtquelle 45 ist auf eine Stirnseite 15 gerichtet, welche sich zwischen der Stirnseite 13 des Dokuments 10 und dem Dokumentenrücken 11 befindet. Das Licht, welches von der Kamera 25 detektiert wird, ist entweder direkt zwischen den Seiten des Dokuments durchgetreten oder wird von den Seiten des Dokuments mehrfach diffus gestreut. Die Kanten der Seiten erscheinen somit dunkel vor einem hellen Hintergrund. Wie im Falle der Anordnung gemäß 6a wird auch hier eine Abbildung der Stirnseite erzeugt. In einer Datenverarbeitungsvorrichtung wird der Verlauf der Kanten der Seiten ermittelt. Daraus wird die optimale Position zum Einstechen der Zunge errechnet und schließlich werden Steuersignale an die Antriebe der Zunge gegeben, um diese an die vorbestimmte Position zu verfahren, zwischen die Seiten einzustechen und das Dokument aufzublättern.
In 7 ist eine Anordnung zum Aufblättern in Aufsicht schematisch dargestellt. Zur Vereinfachung sind die Mittel zum Verbiegen nicht gezeigt. Das Dokument 10 ist verbogen, und die Stirnansicht wird von der Kamera 25 erfasst. Aus der Stirnansicht wird die optimale Position zur Einführung eines Schwertes 24 bestimmt. Um das Schwert an der optimalen Position zwischen der aufzublätternden Seite und der dazu benachbarten Seite einzufahren, kann das Schwert entlang einer Rotationsachse entsprechend dem Pfeil 50 verfahren und entsprechend dem Pfeil 51 um die Rotationsachse verschwenkt werden. Die Rotationsachse fällt mit der Rotationsachse des Dokuments 10, welche durch den Dokumentenrücken 11 verläuft, zusammen. Das Schwert 24 kann dann durch Verkürzen des Armes 53 entlang dem Pfeil 52 in das Dokument 10 einstechen. Anschließend kann das Schwert um die Rotationsachse entsprechend Pfeil 51 verschwenkt werden, um das Dokument 10 an der vorbestimmten Seite gezielt aufzuschlagen. Das Dokument 10 kann nun zum Beispiel in geöffneter Form an eine weitere Vorrichtung, zum Beispiel zur Personalisierung, weitergegeben werden.

Claims

Verfahren zum Aufblättern von Dokumenten (10, 30), umfassend folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines mindestens zwei Seiten (12, 31–37) enthaltenden Dokuments (10, 30), – Auffächern der Seiten (12, 31–37) des Dokuments (10, 30) durch Verbiegen des Dokuments (10, 30), sodass die Kanten der Seiten (12, 31–37) zumindest teilweise voneinander beabstandet sind, – Ermitteln der Position eines Spaltes zwischen einer aufzublätternden Seite und einer zur aufzublätternden Seite benachbarten Seite, – Einfahren eines Trennmittels (24) an der ermittelten Position des Spaltes und – Aufblättern des Dokuments (10, 30), dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite folgende Schritte umfasst: – Erzeugen einer Abbildung einer durch die Kanten der Seiten gebildeten Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30) mittels eines bildgebenden Verfahrens, – Ermitteln des Verlaufs zumindest eines Teilbereichs der Kanten aller Seiten (12, 31–37) mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30) und – Berechnen der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite aus dem Verlauf der Kanten der Seiten (12, 31–37).
Verfahren zum Aufblättern von Dokumenten (10, 30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Abbildung der Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30) mittels einer Kamera (25) erfolgt.
Verfahren zum Aufblättern von Dokumenten (10, 30) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite die Position ist, an der die Kanten der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite maximal voneinander beabstandet sind.
Verfahren zum Aufblättern von Dokumenten (10, 30) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanten an der Stirnseite (13) kontrastreich dargestellt werden, indem das Dokument (10, 30) beleuchtet wird.
Vorrichtung zum Aufblättern (20) eines mindestens zwei Seiten (12, 31–37) enthaltenden Dokuments (10, 30), umfassend: – Mittel zum Auffächern der Seiten (12, 31–37) des Dokuments (10, 30), – Mittel zur Ermittlung der Position eines Spaltes zwischen einer aufzublätternden Seite und einer zur aufzublätternden Seite benachbarten Seite, – ein Trennmittel (24) zum Aufblättern der Seite sowie – Mittel zur Ansteuerung und Mittel zur Bewegung des Trennmittels (24), dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Ermittlung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite – mindestens eine Bildaufnahmeeinrichtung (25) zum Erzeugen einer Abbildung einer durch die Kanten der Seiten (12, 31–37) gebildeten Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30), – Mittel zur Ermittlung des Verlaufs zumindest eines Teilbereichs der Kanten aller Seiten (12, 31–37) mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens aus der Abbildung der Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30) und – Mittel zur Berechnung der Position des Spaltes zwischen der aufzublätternden Seite und der benachbarten Seite aus dem Verlauf der Kanten der Seiten (12, 31–37) umfasst.
Vorrichtung zum Aufblättern eines Dokuments (10, 30) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (25) eine Kamera ist.
Vorrichtung zum Aufblättern eines Dokuments (10, 30) gemäß einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Beleuchtungseinrichtung (45) für das Dokument umfasst, um die Kanten an der Stirnseite (13) des Dokuments (10, 30) kontrastreich abbilden zu können.