DE19860294A1 - Verfahren und Anordnung zum Bestimmen eines Gewichts mit einer dynamischen Waage - Google Patents

Abstract

Das Verfahren zum Bestimmen eines Gewichtes mit einer dynamischen Waage umfaßt die Schritte: DOLLAR A Sortieren der Meßwerte ihrer Größe nach und Feststellung, daß ein aus den sortierten Meßwerten mittig liegender Meßwert in gewissen Grenzen (G1, G2, G3) liegt, DOLLAR A Bildung einer Differenz (E) von sortierten Meßwerten, wobei letztere gültig sind, wenn die Differenz (E) die Bandbreite der Abschaltkriterien (A1, A2, A3) nicht überschreitet, DOLLAR A Weiterverarbeitung der gültigen Meßwerte oder automatische Umschaltung in den halbdynamischen Betrieb der Waage und Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes W. DOLLAR A Die Anordnung umfaßt eine Transporteinrichtung, einen Wiegeteller, eine Wiegezelle, Sensoren, Schnittstellen sowie eine elektronische Steuereinheit, welche neben einer Steuerung der Transportrichtung eine Auswertung der von der Wiegezelle übermittelten Meßwerte und Meßwertkorrektur anhand bestimmter Parameter erlaubt und die Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes über eine Schnittstelle an die Frankiermaschine durchführt sowie welche anderenfalls den Antrieb der Transporteinrichtung umschaltet, um ein Nachwiegen vornehmen zu können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Gewichtes mit einer dynamischen Waage, gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 8. Die Lösung bezweckt insbesondere die schnelle Mischpostverarbeitung in einer Frankiereinrichtung. Das Verfahren ist für Anwender von Postverarbeitungssystemen mit einer dynamischen Waage und portoberechnenden Frankiermaschine bzw. mit dynamischen Portorechnerwaagen und Frankiereinrichtungen geeignet.

Eine digitale Waage ist aus der DE 37 35 036 C1 bekannt, bei der das analoge Ausgangssignal einer Wägezelle in einem Analog/Digital- Wandler in ein digitales Signal umgewandelt wird. Ein Mikroprozessor vergleicht letzteres mit einem Nullwert, um das Gewicht abzuleiten.

Aus der US 4,956,782 und der GB 22 35 656 A ist ein halbdynamisches Wiegen bekannt. Die stromaufwärts angeordnete Benutzerstation kann eine Waage sein und die stromabwärts angeordnete Benutzerstation ist eine Frankiermaschine. Für die zur Gewichtsbestimmung erforderliche Meßzeit muß ein kontinuierlich bewegtes Poststück vollständig von der Waage aufgenommen werden. Bei Mischpost ist die Wahrscheinlichkeit größer, daß die Waage ein falsches Meßergebnis ermittelt hat. In Abhängigkeit von den Abmaßen des Briefes wird Meßzeit erhöht. Alternativ könnte zwar die Wiegelänge erhöht und ein Aussteuerfach angeordnet werden. Das würde jedoch die Länge des gesamten Postverarbeitungssystems erhöhen, was ohne eine größere Umrüstung jedoch nicht möglich ist. Wenn also falsch gemessene Briefe nicht ausgesteuert werden sollen, muß die Transportgeschwindigkeit der Briefe auf der Waage verringert werden. Dazu sind eine komplizierte Steuerung und steuerbare Motoren erforderlich.

Gemäß der EP 514 107 B1 wird von einer Steuereinrichtung bei großen und schwer zu wiegenden Poststücken der Transport solange unterbro­ chen, bis die Messung stabil ist. In der Waage ist nahe dem stromabwärts gerichteten Transportbandende ein Detektor angeordnet, welchen nur Briefe durchlaufen, für die deren Gewicht bis zu diesem Zeitpunkt bestimmt worden ist. Bei ungleich verteilter Masse im Brief und hoher Transportgeschwindigkeit treten Meßfehler auf. Außerdem kann bei einem Stop der Brief durch seine Massenträgheit vom Wiegeteller rutschen. Deshalb sind die Abmaße des Wiegetellers etwas größer ausgelegt bzw. die Transportgeschwindigkeit kleiner festgelegt. Der Durchsatz bei Mischpost ist entsprechend verringert.

Aus der DE-OS 37 31 494 (US 4,753,432) ist es bekannt, zum Wiegen eine Ruhezeit zu schaffen, wobei der Betrieb des Frankiersystems und des Transportsystems unterbrochen werden, weil letztere sonst eine zu hohe Vibration liefern würden. Die Transportzeit vom Waagemodul zur Frankiermaschine ist zwar klein gewählt. Aber einerseits kann die Ge­ schwindigkeit nicht beliebig vergrößert werden, um die Staugefahr nicht zu vergrößern. Andererseits ist die erzielbare Taktleistung durch in den Ablauf eingefügte Pausen begrenzt. Die Geschwindigkeit des Wiegens ist durch die Geschwindigkeit der Gewichtsbestimmung begrenzt. Letztere bereitet bei schweren Poststücken einen größeren Aufwand, wenn die Messung genau sein muß.

Aus der DE-OS 37 31 508 (US 4,787,048) ist es bekannt, beim Wiegen eine Gewichtsabschätzung vorzunehmen. Von den gewichtsabgestuften Portogebührentabellen ausgehend, wird zuerst zu einer der Gewichts­ stufen eine erste Annäherung vorgenommen und dann wird deren Abstand zu einer nächsten Annäherung bestimmt. Ist der Abstand ausreichend groß, dann kann diese erste Annäherung verwendet werden, um die Portogebühr zu bestimmen.

Es ist bereits ein Verfahren zum dynamischen Wiegen bekannt, mit Auswertung aufeinanderfolgender Maxima, wobei der Gewichtswert aus einer Differenz aus dem ersten Maximum und dem Quotienten aus der Differenz aus dem ersten Maximum und dem zweiten Maximum mit einem Wert gebildet wird, wobei der Wert von der systemeigenen Dämpfung und der Periodendauer abhängig ist (Lit.: Göldner, Hans: Leitfaden der Technischen Mechanik: Statistik, Festigkeitslehre; Kinematik, Dynamik, Kapitel 6.2.2. Freie Schwingungen gedämpfter Systeme, Seiten 599 bis 606, VEB Fachbuchverlag Leipzig 1986, neubearbeitete 9. Auflage).

Nachteilig ist dabei, daß mindestens die halbe Periode einer möglichst harmonisch abklingenden Schwingung abgewartet werden muß. Da die Kurvenform in der Praxis aber nicht immer ideal ist, kann die tatsächliche Periodendauer erst nach mehreren Perioden abgeleitet werden. Bei nicht ideal verlaufenden Meßkurven besteht hohe Meßunsicherheit.

Es war die Aufgabe zu lösen, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Bestimmen eines Gewichtes mit einer dynamischen Waage zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruch 1 und mit den Merkmalen einer Anordnung nach Anspruch 8 gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt die Auswertung der Wiegeergebnisse mit dem Ziel gleichzeitig genau und geschwindigkeitsoptimal zu arbeiten. In der Waage erfolgt ständig eine Abgabe von Meßwerten von der Wiegezelle und deren Speicherung in einem Speicherbereich eines Speichers. Ein erster Parameter gibt die Stellenanzahl an Speicherzellen im Speicher für die Meßwerte vor. Die Speicherzellen im Speicherbereich werden soft- oder hardwaremäßig als Schieberegister für einen Mikroprozessor ver­ schaltet. Der Mikroprozessor ist programmiert, beim Eingang der Meßwer­ te eine Sortierung nach ihrer Größe vorzunehmen und in die entspre­ chend dafür vorgesehenen Stellen des Schieberegisters einzuspeichern. Ein Meßzeitintervall endet, wenn eine Briefvorderkante am Briefauslauf von einem Sensor erkannt wird. In den Speicherbereichen eines nicht­ flüchtigen Speichers sind Anfangswerte und Parameter für die Auswert­ ung der Meßwerte gespeichert. Zur Auswertung wird von den der Größe nach sortierten Meßwerten in einem Rechenzeitintervall zunächst ein mitt­ lerer Meßwert ausgewählt und mit den Grenzwerten für einzelne Meßbe­ reiche verglichen, wobei der Überschreitung des größten Grenzwertes ein Überlastfehler signalisiert wird und wobei bei Unterschreitung der Grenz­ werte geprüft wird, ob der Differenzwert des kleinsten von dem größten Meßwert in einem vorbestimmten Bereich liegt, dessen Bandbreite der zulässigen Schwingung dem mit einem bestimmten Gewicht belasteten Wiegeteller entspricht, wobei die Messung ungültig ist, wenn der Diffe­ renzwert größer als die Bandbreite ist, sowie daß nach Prüfung der Gül­ tigkeit der Messung eine Korrektur des Wiegewertes mit einem Offsetwert und einem Wertekorrekturfaktor durchgeführt wird und eine Übergabe eines korrigierten Wiegewertes an die Frankiermaschine erfolgt.

Die Waage umfaßt eine Transporteinrichtung, einen Wiegeteller, eine Wiegezelle, Sensoren, Schnittstellen sowie eine elektronische Steuer­ einheit, welche neben einer Steuerung der Transporteinrichtung eine Aus­ wertung der von der Wiegezelle übermittelten Meßwerte, die Meßwert­ korrektur anhand bestimmter Parameter erlaubt und die Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes über eine Schnittstelle an die Frankierma­ schine durchführt sowie welche anderenfalls den Antrieb der Transport­ einrichtung umschaltet, um ein Nachwiegen vorzunehmen zu können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Perspektivische Ansicht einer dynamischen Waage von vorn rechts,

Fig. 2 Blockschaltbild der Steuerung einer dynamischen Waage,

Fig. 3 Darstellung von Briefpositionen im Briefstrom relativ zum Wiegeteller beim dynamischen Wiegen,

Fig. 4 Zeitdiagramm über das Einschwingen der Waage,

Fig. 5 Darstellung von sortierten Gewichtswerten,

Fig. 6 Flußdiagramm für die Steuerung der Waage,

Fig. 7 Teilablaufplan Sortieren,

Fig. 8 Teilablaufplan Überlast und Abschaltkriterium,

Fig. 9 Zeitdiagramm über das Einschwingen der Waage bei drei verschiedenen Poststückgewichten,

Fig. 10 Teilablaufplan Wiegewertbestimmung.

In der Fig. 1 wird eine perspektivische Ansicht einer dynamischen Waage 10 dargestellt, die für den Transport von auf der Kante stehenden Briefen bzw. Poststücken A ausgebildet ist. Letztere liegen an einem Wiegeteller 6 an, welcher in einer Ausnehmung 11 in einer hinteren Führ­ ungswand 1 der Waage angeordnet ist. Beidseitig der Ausnehmung 11 für den Wiegeteller 6 sind in der hinteren Führungswand 1 Sensoren S1 und S2 angeordnet. In Höhe der unteren Führungswand 3 der Waage liegt eine Transporteinrichtung 4 mit einem Transportriemen, der unterhalb der Sensoren S1 und S2 umgelenkt wird. Die hintere Führungswand 1 ist leicht nach hinten geneigt, vorzugsweise um 18° über die Senkrechte hinaus. Das entspricht einem bereits für eine automatische Briefzuführung und eine Frankiermaschine ermittelten Optimierungswinkel, siehe auch DE 196 05 014 C1 und DE 196 05 015 C1. Die untere Führungswand 3 ist orthogonal zur hinteren und demzufolge auch zur vorderen Abdeckplatte 2 angeordnet. Damit wird eine definierte Brieflage und eine harmonische Anpassung an die vor- und nachgeordneten Geräte erreicht. Die vordere Abdeckplatte 2 besteht beispielsweise aus Plexiglas. Das Hinterende 32 der als Adapter zur Frankiermaschine ausgebildeten unteren Führungs­ wand 3 im Briefauslauf der Waage ist so gestaltet, daß der Brief A wäh­ rend des Verlassens des Transportriemens 41 zunächst frei liegt. Alle ge­ nannten Baugruppen bzw. Teile sind über entsprechende Zwischenstücke auf einem Chassis 5 befestigt. Ein (verdeckter) Motor 49 weist in vorteil­ hafter Weise in Verbindung mit der Anordnung der Transporteinrichtung 4 am Wiegeteller 6 eine Nachgiebigkeit auf, welche Stöße und Schwingun­ gen bei schweren Poststücken bedämpft. Beispielsweise ist ein Gleich­ strommotor vom Typ M42 × 15 Gefeg-Antriebstechnik geeignet. Weitere Einzelheiten zum konstruktiven Aufbau der Waage sind der nicht vorver­ öffentlichten deutschen Patentanmeldung P 198 33 767.1-53 entnehmbar.

Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Steuerung 20 einer dynamischen Waage 10, die einen Mikroprozessor 21 aufweist, welcher mit einem Programmspeicher 22, mit einem nichtflüchtigen Speicher 23 sowie mit Schnittstellen zur Ein- und Ausgabe 24, 25 verbunden ist. Der Mikropro­ zessor 21 ist mit einem Motor 49 der Transporteinrichtung 4 der Waage über einen Treiber 26, mit einem Encoder 50 und mit Sensoren S1, S2 sowie mit einer Wiegezelle 7 betriebsmäßig verbunden, um Sensor­ signale, Encodersignale und Gewichtsdaten zu empfangen und um Steuerbefehle an die Transporteinrichtung 4 zu senden. Die Transport­ einrichtung 4 enthält vorzugsweise einen Gleichstrommotor 49, welcher mit Gleichstromimpulsen gespeist wird, wobei sich aufgrund des Verhält­ nisses der Impulslänge zur Impulspause eine bestimmte Drehzahl einstellt. Es ist vorgesehen, daß die Steuereinheit der dynamische Waage, in Abhängigkeit von der Auswertung der Gewichtsmessung den Transport des Poststückes zur Frankiermaschine stromabwärts erlaubt oder eine Umschaltung zum Nachwiegen vornimmt.

Im Betriebsmodus für den dynamischen Betrieb der Waage führt die Transporteinrichtung 4 eine Vorwärtsbewegung des betreffenden Briefes innerhalb der Waage stromabwärts mit einer für leichte Briefe konstanten Geschwindigkeit aus, wobei diese Geschwindigkeit die Transport­ geschwindigkeit in der weiteren Verarbeitungsstation nicht übersteigt. Durch den Einsatz eines in der Polarität der abgegebenen Impulse umschaltbaren Treibers 26, der zwischen Gleichstrommotor 49 und der Steuerung 20 geschaltet ist, besitzt die Transporteinrichtung der Waage einen umschaltbaren Antrieb, womit bei entsprechender Steuerung die Transportrichtung der Waage im zweiten Betriebsmodus durch Umpolung der an den Motor 49 angelegten Impulsspannung umgekehrt werden kann. Der Motor 49 ist über ein geeignetes Getriebe 44 mit der Antriebs­ rolle 485 verbunden. Das Getriebe 44 kann sowohl ein Zahnradgetriebe als auch ein Riemengetriebe sein. Auf der Transporteinrichtung läuft ein Riemen (nicht dargestellt), der mittels einer Spannvorrichtung 48, 481, 487 gegen eine Federkraft (nicht dargestellt) gespannt wird.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Transport­ einrichtung der Waage einen umschaltbaren Antrieb und daß die Steuer­ ung 20 den Treiber 26 umfaßt, der zwischen Antrieb und der Steuerung geschaltet ist, womit die Transportrichtung der Waage umgekehrt werden kann, um im zweiten Betriebsmodus eine Nachmessung auszuführen.

Der nichtflüchtige Speicher 23 umfaßt eine Anzahl an Speicherbereichen B1 bis Bn u. a. für bestimmte Parameter der Gewichtsermittlung. Letztere sind Anfangswerte für waagetypspezifische Grundeinstellungen. In einer Initialisierungsphase kann die Initialisierung über eine Schnittstelle der Waage vorgenommen werden. Alternativ werden Grundeinstellungen werksseitig, beispielsweise durch ein Stecken eines vorprogrammierten E²PROMs, in der Initialisierungsphase vorgenommen. Dabei beziehen die Parameter auf folgende Größen:

Parameter
Größe
P1	vorbestimmte Anzahl an Meßwerten
P2	Offsetfaktor
P3	Wertekorrekturfaktor
N	Korrekturfaktor
A1	Erstes Abschaltkriterium für kleine Gewichte
A2	Zweites Abschaltkriterium für mittlere Gewichte
A3	Drittes Abschaltkriterium für große Gewichte
G1	Erster Überlastgrenzwert
G2	Zweiter Überlastgrenzwert
G3	Dritter Überlastgrenzwert

Die Wiegezelle 7 besitzt Dehnungsmeßstreifen mit angeschlossener Auswerteschaltung, welche digitale Gewichtsdaten an den Mikro­ prozessor 21 abgibt. Der Sensor S1 stromaufwärts dient als Einlaufsensor und der Sensor S2 stromabwärts dient als Auslaufsensor. Zum Sensor gehört eine an sich bekannte Auswerteschaltung, welche digitale Signale an den Mikroprozessor 21 abgibt. Ein Sensor kann beispielsweise als Lichtschranke ausgebildet sein. Die Wiegezelle ist vorzugsweise vom Typ HBM PW 2G der Firma Hottinger Baldwin Meßtechnik.

Die Fig. 3 zeigt eine Darstellung von Briefpositionen im Briefstrom relativ zum Wiegeteller 6 beim dynamischen Wiegen. Anhand der Fig. 3 und nachfolgender Tabelle erfolgt die Erläuterung der Wirkungsweise der Steuerung 20:

Position
Aktion der Steuerung
POS1	Keine Aktion (Brief ist vor der Einlauflichtschranke)
POS2	Start Meßzeitintervall, Motorregelung deaktivieren
POS3	Meßphase (Brief liegt komplett auf dem Wiegeteller)
POS4	Stop Meßzeitintervall, Gewicht ermitteln & auswerten
POS5	Bereitschaft signalisieren (Brief hat Wiegeteller verlassen)

Ein Brief läuft in die Einlauflichtschranke ein und aktiviert den Sensor S1. Die Sensoren S1 und S2 liegen außerhalb des Wiegebereiches stromauf- bzw. stromabwärts neben dem Wiegeteller 6. Durch diese Konstruktion kann der Wiegeteller 6 in seiner Länge um 6 bis 10% verkürzt ausgebildet sein. Das erhöht besonders die Taktleistung beim dynamischen Wiegen leichter Poststücke. In der Position POS1 ist die Drehzahlregelung für den Motor 49 noch aktiviert. Die Position POS2 verdeutlicht die Lage eines Briefes beim Start der Messungen. Ein erster Meßzeitbereich T1 beginnt mit dem Wiegen bei deaktivierter Motordrehzahlregelung 21, 26, 29, 50. Die Briefhinterkante verläßt den Bereich des Sensors S1. Die Position POS3 verdeutlicht die Briefposition in der Meßphase. Keiner der Sensoren S1, S2 ist aktiviert.

Die Position POS4 verdeutlicht die Lage eines Briefes beim Ende der Messungen. Die Briefvorderkante erreicht den Bereich des Sensors S2. Bei dessen Aktivierung wird das Meßzeitintervall beendet.

Ein zweiter Rechenzeitbereich T2 schließt sich an, in welchem neben der Auswertung der Messungen auch geprüft wird, ob das Gewicht des Poststückes richtig bestimmt wurde, so daß letzteres in einem dritten Reaktionszeitbereich T3 stromabwärts zur Frankiermaschine weiterge­ leitet werden kann. In der Position POS5 verläßt der Brief die Waage. Ab dem Reaktionszeitbereich T3 - wobei in der Regel der Schwerpunkt des Briefes den Wiegeteller 6 noch nicht verlassen hat - kann jedoch noch der Brief auf den Wiegeteller 6 mittels einer umschaltbaren Trans­ portvorrichtung zurück transportiert werden. Außerhalb des Meßzeit­ bereiches T1 wird die Drehzahlregelung für den Motor 49 wieder aktiviert.

Die Auswerteschaltung Wiegezelle 7 gibt ständig, beispielsweise alle 0,010 Sekunden digitale Signale an den Mikroprozessor 21 ab. Letzterer erhält vom Sensor S1 ein Signal, wenn die Briefhinterkante den Bereich des Sensors S1 verläßt und der Meßzeitbereich T1 beginnt. Zugleich wird die Drehzahlregelung des Motors 49 deaktiviert. In Abhängigkeit von der Briefposition bzw. ab einem geeignetem Zeitpunkt wird eine durch den Parameter P1 vorbestimmte Anzahl Meßwerte M1, . . ., Mn bestimmt. Die Meßwerte werden vorzugsweise in einem Schieberegister eingespeichert. Der P1-Parameter definiert eine Anzahl an Stellen eines Schiebe­ registers, welches in diesen Stellen die nacheinander einlaufenden Meßwerte vorsortiert speichert. Bei Erreichen der Auslaufposition der Vorderkante des Briefes werden die durch P1 bestimmten Stellen parallel ausgelesen und digital verarbeitet. Bei 15 ausgelesenen Stellen ergibt sich retrospektiv ein Meßzeitbereich T1 von ca. 0,150 Sekunden.

Alternativ zum Schieberegister sind auch andere Speicher einsetzbar. Der P1-Parameter dient beispielsweise der Voreinstellung eines Rückwärts­ zählers, welcher hardware/softwaremäßig in der Steuerung 20 realisiert ist. Beim Erreichen des Zählwertes Null endet der Meßzeitbereich T1 (bei P1 = 15 nach ca. 0,150 Sekunden). Der Mikroprozessor 21 hat in einem Speicherbereich des nichtflüchtigen Speichers 23 inzwischen eine Kette mit der vorbestimmten Anzahl an Wiegewerten (15 Meßwertdaten) gespeichert, welche nun ausgelesen werden können.

Es ist vorteilhaft, wenn der Mikroprozessor beim Einlesen der Meßwerte bereits eine Sortierung vornimmt, weil dann eine anschließende Rechenzeit T2 verkürzt wird.

In der Fig. 4 wird ein Zeitdiagramm über das Einschwingen der Waage dargestellt. Die schwarz ausgezogene Meßkurve MK ergibt sich, wenn ein Poststück länger auf dem Wiegeteller verharrt. Eine tatsächlich gemes­ sene Meßkurve kann erheblich verformt (gepunktet gezeichnet) und von der Idealform abweichend ausgebildet sein. Beim dynamischen Wiegen wird das Poststück den Wiegeteller schon früher verlassen, so daß sich im Idealfall die dynamische Meßkurve DMK (gestrichelt dargestellt) ergibt. Die Wiegegenauigkeit ist erfahrungsgemäß vom Schwingungsverhalten der Waage abhängig, wobei die Vorlast, das Massenträgheitsmoment, die Steifigkeit und Dämpfung den größten Einfluß ausüben. Die Meß­ werte, welche im Meßzeitbereich T1 zum Mikroprozessor 21 gelangen, schwanken um den Gewichtswert GW und werden deshalb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter verarbeitet. So dürfen einzelne Stöße, welche sich als Störspitze SP auf der Meßkurve MK bzw. DMK bemerkbar machen, das Meßergebnis nicht verfälschen. Aus der Meß­ kurve MK bzw. DMK wird daher möglichst schnell der Gewichtswert GW ermittelt. Es sollte frühzeitig erkannt werden, ob sich aufgrund der Störun­ gen ein Weiterwiegen noch lohnt. Im dargestellten Beispiel liegt das erste Überschwingen der Meßkurve MK oberhalb des zweiten Abschaltkriteri­ ums A2 für mittlere Gewichte. Die Meßkurve wird mittels zweier Fenster (Zeit- und Gewichtsfenster) ausgewertet. Das erste Überschwingen Ü der Meßkurve MK oberhalb des zweiten Abschaltkriteriums A2 für mittlere Gewichte wird als Fehler gewertet, wenn es innerhalb der beiden Fenster vorkommt. Die Fenster werden in einen Bereich der Meßkurve MK bzw. DMK gelegt, in welchen das erste Überschwingen bereits abklingt.

Eine weitere Bedingung ist, daß die Kette der Meßwerte M1, . . ., Mn während des kontinuierlichen Transportes im Gewichtsfenster A2 liegt. Für mittlere Gewichte (ca. 500 g) wird ein Gewichtsfenster A2 festgelegt. Bereits die ersten Meßwerte der Meßkurve DMK liegen im Meßzeitbereich T1 und im Gewichtsbereich des zweiten Abschaltkriteriums A2 und ergeben somit gültige Meßwerte. Der Mikroprozessor 21 hat nun in einem weiterem Speicherbereich B2 des nichtflüchtigen Speichers 23 die nach der Größe sortierte Kette an Meßwerten gespeichert. Dem Meßzeit­ bereich T1 schließt sich ein zweiter Rechenzeitbereich T2 an, in welchem eine Auswertung der Messungen erfolgt.

Die in der Fig. 5 gezeigte Darstellung von sortierten Gewichtswerten dient der Verdeutlichung des weiteren Ablaufes. Der erste sortierte Gewichtswert ist der größte. Er ist nicht zwangsläufig der erste im Zeitintervall T1 gemessene Meßwert, sondern kann beispielsweise auch durch eine Störspitze verursacht sein. Die Sortierung erfolgt nach der Größe, so daß der letzte sortierte Gewichtswert der kleinste ist. Bei 14 sortierten Gewichtswerten ergibt dann der siebente den Meßwert in grober Näherung. Die gezeichnete Gerade idealisiert den tatsächlichen Verlauf der Abstufung. Die Verringerung der Größe der Gewichtswerte ist natürlich in Wirklichkeit nichtlinear, somit ist der siebente der sortierten Gewichtswerte noch nicht mit dem Meßwert gleichzusetzen.

Die Fig. 6 zeigt das Flußdiagramm für die Steuerung der Waage. Der Mikroprozessor kann mittels des Sensors S1 am Briefeinlauf die Brief­ vorderkante feststellen und startet die Gewichtsbestimmung (im Schritt 100). Ständig werden Wiegemeßwerte von der Wiegezelle 7 geliefert. Der Mikroprozessor hat mittels des Sensors S1 am Briefeinlauf die Brief­ hinterkante erkannt (im Schritt 101) und startet das Unterprogramm Sor­ tieren (im Schritt 102), was anhand der Fig. 7 noch näher erläutert wird. Nach einem Zeitablauf erkennt der Mikroprozessor mittels des Sensors S2 am Briefauslauf 32 die Briefvorderkante (im Schritt 103). Der für eine Erfassung der (durch den Parameter P3) vorbestimmte Anzahl an letzten Meßwerten verstrichene Zeitbereich wird als Meßzeitbereich T1 bezeich­ net. Der Mikroprozessor bildet nun einen Entscheidungsparameter E im Schritt 104 als Differenzwert zwischen dem sortierten größten und kleinsten Wert und startet die Abfrage nach mindestens einer Überlast im Schritt 105. Der Meßwert M7 wird mit dem höchsten Überlastgrenzwert G3 verglichen. Ein gegebenenfalls vorliegender Überlastfehler wird (im Schritt 111) weiter ausgewertet und die Waage gestoppt. Liegt keine Überlast vor, dann wird in einem weiterem Abfrageschritt 106 festgestellt, ob der Wert gültig oder ungültig ist. Dazu wird ein Unterprogramm aufge­ rufen, das anhand der Fig. 8 näher erläutert wird. Der Differenzwert E aus dem ersten M1 und vierzehnten sortierten Meßwert M14 soll innerhalb des Gewichtsbereichs eines der Abschaltkriterien A1, A2 oder A3 liegen. Er liegt beispielsweise innerhalb des vom zweiten Abschalt­ kriteriums A2 definierten Bereiches und ergibt somit gültige Meßwerte. Da keines der Abschaltkriterien erfüllt ist kann nun zur Bestimmung des Wiegewertes auf den Schritt 107 verzweigt werden, in welchen ein Unterprogramm aufgerufen wird, welches anschließend anhand der Fig. 10 noch näher erläutert wird. Anderenfalls, bei ungültigen Meßwerten, wird auf den Schritt 108 verzweigt, wo die Motorsteuerung umgeschaltet wird, um den Rücktransport des Poststückes in die Wiegeposition und um ein Nachwiegen zu veranlassen. Die Drehzahl n wird vom Encoder 50 festgestellt und kann zur Drehzahlsteuerung verwendet werden. Vom Schritt 108 wird dann auf den Schritt 102 zum Sortieren zurückverzweigt. Wenn die Waage nicht (beispielsweise manuell) gestoppt wird, was im Schritt 109 abgefragt wird, dann wird vom Schritt 109 auf den Schritt 101 zurückverzweigt. Bei einem festgestellten Stopp-Befehl wird das Ende des Betreibens der Waage erreicht (Schritt 110). Bei erfolgreicher Ge­ wichtsbestimmung im Schritt 107 erfolgt in einem Subschritt die Übergabe (Schritt 107-5) des Wiegeergebnisses an die Frankiermaschine.

Die Fig. 7 zeigt den Teilablaufplan Sortieren. In einem ersten Subschritt 102-1 wird der Eingang von Wiegewerten erwartet. Die eingegangenen Wiegewerte durchlaufen nacheinander die Abfrageschritte 102-2, 102-3, 102-4, . . ., 102-15, wobei diese in jedem Abfrageschritt mit je einem der vorhergehenden Meßwerte M1_alt, M2_alt, . . .,M14_alt verglichen werden. Ist der neue Meßwert größer als der vorhergehende, wird vom jeweiligen Abfrageschritt auf einen Schritt 102 zum Speichern der sortierten Meß­ werte im Schieberegister verzweigt. Der Mikroprozessor stellt mittels des Abfrageschrittes 103 anhand eines Signals vom Sensor 2 fest, ob das Sortieren weitergeführt werden muß oder beendet werden kann. Wenn die Briefvorderkante am Auslauf vom Sensor S2 detektiert wird oder der Rücktransport von der Steuerung veranlaßt wird, dann wird zum Sortieren auf den Subschritt 102-1 zurückverzweigt. Anderenfalls wird zum näch­ sten Schritt 104 verzweigt, mit welchem die Auswertung der Meßwerte beginnt. Dem Schieberegister werden im Schritt 104 der in der Größe nach erste M1 und letzte (vierzehnte) Meßwert M14 entnommen und eine Differenz E gebildet, indem beide voneinander subtrahiert werden. Die Differenz E wird zwischengespeichert und steht im Rechenzeitintervall T2 für die Auswertung der Meßwerte zur Verfügung.

Die Fig. 8 zeigt den Teilablaufplan Überlast und Abschaltkriterium. In den Abfrageschritten 105-1, 105-2, 105-3 wird der siebente Meßwert mit je einem Grenzwert G3, G1 und G2 verglichen. Auf diese Weise kann die Gewichtsklasse bestimmt werden, welcher die Meßwerte zuordenbar sind. Ist der siebente Meßwert M7 größer als der dritte Grenzwert G3, dann wird eine Überlast festgestellt und es wird der Punkt 8 erreicht. Anderen­ falls ist M7 < G3 und nun wird geprüft, ob der siebente Meßwert größer als der erste Grenzwert G1 ist. Ist dies der Fall, d. h. G1 < M7 < G3 liegt vor, dann wird geprüft, ob der siebente Meßwert größer als der zweite Grenzwert G2 ist. Ist dies der Fall, d. h. G1 < G2 < M7 < G3 liegt vor, dann wird auf den Abfrageschritt 106-3 verzweigt. Gemäß Abfrageschritt 106-3 darf E nicht größer als das dritte Abfragekriterium A3 sein, wenn die erfaßten Meßwerte gültig sein sollen. Anderenfalls wird vom Abfrage­ schritt 105-2 bzw. 105-3 auf den Abfrageschritt 106-1 bzw. 106-2 ver­ zweigt. In den Abfrageschritten 106-1, 106-2, 106-3 wird die Differenz E mit einem Wert A1, A2 und A3 als Abschaltkriterium verglichen. Wenn die Differenz E größer als das Abschaltkriterium A1, A2 oder A3 ist, dann sind die Meßwerte ungültig (Punkt 3). Die Meßwerte sind gültig (Punkt 4), wenn die Differenz E innerhalb des Abschaltkriteriums A1, A2 oder A3 liegt. Die Begriffe "Grenzwerte" und "Abschaltkriterien" erläutert Fig. 9.

Die Fig. 9 zeigt ein Zeitdiagramm über das Einschwingen der Waage bei drei verschiedenen Poststückgewichten. Bei einem hohen Grenzwert G3 eines Poststückgewichtes G für eine obere Gewichtsklasse verläuft das Einschwingen der Waage in der Regel in einem Bereich A3, welcher als Abschaltkriterium dient. Für Poststückgewichte einer mittleren Gewichts­ klasse bis zu einem Grenzwert G2 gilt ein anderer Bereich A2 als Abschaltkriterium. Für Poststückgewichte einer kleinsten Gewichtsklasse bis zu einem Grenzwert G1 gilt ein weiterer Bereich A1 als Abschalt­ kriterium.

In der Fig. 10 ist der Teilablaufplan Wiegewertbestimmung dargestellt. Im ersten Schritt 107-1 werden der zwischengespeicherte Differenzwert E und ein Parameter P2 aufgerufen und miteinander multipliziert. Der Para­ meter P2 kann auch auf einen negativen Wert eingestellt werden. Das Produkt aus P2 und E ergibt einen Offsetwert, welcher u. a. benötigt wird, um einen Offset der Wiegezelle auszugleichen:

OFFSET = E.P2 (1)

Im zweiten Schritt 107-2 werden die zwischengespeicherten Meßwerte M1 bis Mx addiert, wobei x durch den Parameter P1 definiert wird und beispielsweise den Wert 14 beträgt. Bei vorzugsweise 14 Meßwerten gilt:

Somit kann aus der Summe aller Werte nach einer Offsetkorrektur mittels der Division durch die Anzahl der Werte (Parameter P1) ein Wiegewert W1 gebildet werden, der dem Mittelwert der Meßwerte annähernd ent­ spricht. Die Offsetkorrektur kann um einen Faktor N (1 bis 5) verstärkt werden, wenn dieses die ermittelte Gewichtsklasse erfordert. Somit ergibt sich nun für den Wiegewert W1:

Um als Ergebnis den bestimmten Gewichtswert W zu erhalten, welches zur stromabwärts angeordneten Frankiermaschine übermittelt wird, wird am Ende des Rechenzeitbereichs T2 wird der Wiegewert W1 noch mit einem Wertekorrekturfaktor P3 multipliziert:

W = P3.W1 (4)

Die Steuerung der dynamische Waage nimmt, in Abhängigkeit von der Auswertung der Gewichtsmessung im ersten Betriebsmodus eine Um­ schaltung in einen weiteren Betriebsmodus vor, der den Transport des Poststückes zur weiteren Verarbeitungsstation stromabwärts veranlaßt, wenn eine entsprechende Voreinstellung der Steuerung der dynamische Waage es erlaubt, daß bei einer ungenauen Messung, ein korrigierter Gewichtswert anstelle des der tätsächlichen Gewichtswertes gesetzt wird, wobei innerhalb einer Bandbreite der korrigierte vom tätsächlichen Gewichtswert abweichen kann. Dies geschieht in den Schritten:

• 1. Sortieren der Meßwerte ihrer Größe nach im Meßzeitintervall T1,
• 2. Feststellung im Rechenzeitintervall T2, daß ein aus den sortierten Meßwerten mittig liegender Meßwert in gewissen Grenzen G1, G2, G3 liegt,
• 3. Bildung einer Differenz E von sortierten Meßwerten, wobei letztere gültig sind, wenn die Differenz E die Bandbreite der Abschaltkriterien A1, A2, A3 nicht überschreitet,
• 4. Weiterverarbeitung der gültigen Meßwerte oder automatische Umschaltung in den halbdynamischen Betrieb der Waage, und
• 5. Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes W.

Beim Weiterverarbeiten der Meßwerte erfolgt deren Korrektur anhand bestimmter Parameter P2, P3. Mit der Frankiermaschine erfolgt dann ein Drucken eines Portos, das dem korrigierten Gewichtswert entspricht, der um einen Betrag oder Faktor P2, P3 höher als der ermittelte, wahrschein­ lich ungenaue Wert liegt. Das hat nur Auswirkungen, wenn der tatsächliche Gewichtswert in der Nähe von Portogrenzen liegt - dann würde das Poststück überfrankiert werden - oder wenn der als wahrscheinlich ungenau detektierte Wert grob falsch ist. In letzterem Fall kann eine Nachmessung veranlaßt werden, sofern kein plausibler Wert festgestellt werden kann.

Anstelle des Mikroprozessors können auch Mikrocontroller oder anwenderspezifische Schaltkreise (ASIC's) eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsform beschränkt, da offensichtlich weitere andere Ausführungen der Erfindung entwickelt bzw. eingesetzt werden können, die vom gleichen Grundgedanken der Erfindung ausgehend, die von den anliegenden Ansprüchen umfaßt werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Bestimmen eines Gewichtes mit einer dynamischen Waage, mit einem Steuern der Transporteinrichtung, mit einem Liefern von Wiegewerten und eine Auswertung der von einer Wiegezelle übermittelten Meßwerte in einer Steuereinheit der Waage, gekenn­ zeichnet durch die Schritte:

• - Sortieren der Meßwerte ihrer Größe nach im Meßzeitintervall (T1),
• - Feststellung im Rechenzeitintervall (T2), daß ein aus den sortierten Meßwerten mittig liegender Meßwert in gewissen Grenzen (G1, G2, G3) liegt,
• - Bildung einer Differenz (E) von sortierten Meßwerten, wobei letztere gültig sind, wenn die Differenz (E) die Bandbreite der Abschaltkriterien (A1, A2, A3) nicht überschreitet,
• - Weiterverarbeitung der gültigen Meßwerte oder automatische Umschaltung in den halbdynamischen Betrieb der Waage und
• - Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes W.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abgabe von Meßwerten von der Wiegezelle (7) ständig und deren Speicherung in einem Speicherbereich eines Speichers unter Steuerung eines Mikroprozessors im Meßzeitintervall (T1) erfolgt und daß der Differenzwert (E) gebildet wird, indem dem Speicherbereich des Speichers der in der Größe nach erste (M1) und letzte Meßwert (M14) entnommen und dann beide voneinander subtrahiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittig liegende Meßwert zur Überprüfung auf Vorliegen einer Überlast aus dem Speicher ausgelesen wird und dann in den Abfrageschritten (105-1, 105-2, 105-3) mit je einem Grenzwert (G3, G1 und G2) für bestimmte Gewichtsklassen verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (E) im Rechenzeitintervall (T2) zwischengespeichert wird und für die Überprüfung auf Meßfehler herangezogen wird, die anhand von Abschaltkriterien (A1, A2, A3) erfolgt, wobei für gültige Meß­ werte die Differenz (E) nicht größer als das dritte Abfragekriterium (A3) ist, daß die Steuereinheit der dynamischen Waage, in Abhängigkeit von der Auswertung der Gewichtsmessung für gültige Meßwerte den Transport des Poststückes zur Frankiermaschine stromabwärts erlaubt oder eine Umschaltung zum Nachwiegen vornimmt, wenn die Differenz (E) die Bandbreite der Abschaltkriterien (A1, A2, A3) überschreitet.

5. Verfahren, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überlast festgestellt wird, wenn der mittlere Meßwert (M7) größer als der dritte Grenzwert (G3) einer oberen Gewichtsklasse ist.

6. Verfahren, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (E) in Abfrageschritten (106-1, 106-2, 106-3) mit einem Wert (A1, A2 und A3) als Abschaltkriterium verglichen wird, wobei wenn die Differenz (E) größer als das jeweilige Abschaltkriterium (A1, A2 oder A3) ist, die Meßwerte ungültig sind und wobei die Meßwerte gültig sind, wenn die Differenz (E) innerhalb der Bandbreite des jeweiligen Abschaltkriteriums (A1, A2 oder A3) liegt.

7. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sortierten Meßwerte in einem Speicher gespeichert werden, wobei ein erster Parameter (P1) die Stellenanzahl an Speicherzellen im Speicher für die Meßwerte vorgibt, daß nach Prüfung der Gültigkeit der Messung eine Korrektur des Wiegewertes mit einem Offsetwert und einem Wertekorrekturfaktor durchgeführt wird, wobei die Korrektur der Werte anhand eines Offsetwertes, der sich als Produkt des Wertes der Differenz (E) mit dem Parameters (P2) für den Offsetfaktor der von der Wiegezelle gelieferten Meßwerte ergibt, und anhand eines dritten Parameters (P3) erfolgt, der als Wertekorrekturfaktor mit einem Wiegewert (W1) multipliziert wird, wobei der Wiegewert (W1) aus der Summe aller Meßwerte nach Subtraktion mit dem Offsetwert und nach Division durch den ersten Parameter (P1) gebildet wird.

8. Anordnung zum Bestimmen eines Gewichtes mit einer dynamischen Waage, mit einer Transporteinrichtung, einem Wiegeteller, einer Wiegezelle, Sensoren, Schnittstellen sowie mit einer elektronischen Steuereinheit, welche neben einer Steuerung der Transporteinrichtung eine Auswertung der von der Wiegezelle übermittelten Meßwerte Korrektur des Wertes anhand bestimmter Parameter erlaubt und die Ausgabe eines korrigierten Gewichtswertes über eine Schnittstelle an eine Frankiermaschine durchführt, gekennzeichnet dadurch, daß Wiegezelle (7) und Steuereinheit (20) verbunden sind, wobei ständig eine Abgabe von Meßwerten von der Wiegezelle (7) und deren Speicherung in einem Speicherbereich eines Speichers der Steuereinheit erfolgt, daß die Steuereinheit (20) einen mit einem Mikroprozessor (21) verbundenen nichtflüchtigen Speicher (23) zur Speicherung einer Anzahl an Parameter für den Betrieb der Waage, einen Programmspeicher (22) und einen Arbeitsspeicher einschließt, wobei ein erster Parameter (P1) die Stellenanzahl an Speicherzellen in letzterem Speicher bestimmt, daß der Mikroprozessor programmiert ist,

• - beim Eingang der Meßwerte eine Sortierung nach ihrer Größe vorzunehmen und in die entsprechend dafür vorgesehenen Speicherzellen einspeichert bis ein Meßzeitintervall (T1) endet,
• - zur Auswertung von den der Größe nach sortierten Meßwerten in einem Rechenzeitintervall (T2) zunächst einen mittig liegenden Meßwert (M7) auszuwählen und mit den Grenzwerten für einzelne Meßbereiche zu vergleichen,
• - bei Überschreitung des größten Grenzwertes (G3) einen Überlast­ fehler zu signalisieren,
• - bei Unterschreitung der Grenzwerte (G1, G2, G3) Gültigkeit der Messung daran zu prüfen, ob der Differenzwert (E) des kleinsten von dem größten Meßwert in einem vorbestimmten Bereich liegt, dessen Bandbreite der Schwingung des mit einem bestimmten Gewicht belasteten Wiegetellers (6) entspricht, wobei die Messung ungültig ist, wenn der Differenzwert größer als die Bandbreite ist,
• - einen Wiegewert (W1) zu bilden, wobei nach der Prüfung der Gültigkeit der Messung eine Korrektur des Wiegewertes mit einem Offsetwert gemäß Parameter (P2) erfolgt, und wobei der Wiegewert (W1) aus der Summe aller Meßwerte nach Subtraktion mit dem Offsetwert und nach Division durch den ersten Parameter (P1) gebildet wird, sowie
• - mit einem Wertekorrekturfaktor eine Korrektur des Wiegewertes (W1) Parameter (P3) vor einer Übergabe des korrigierten Wiegewertes (W) an die Frankiermaschine durchzuführen.

9. Anordnung, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Speicherzellen des vorgenannten Speicherbereiches als Schieberegister für den Mikroprozessor (21) verschaltet sind, daß der Mikroprozessor (21) programmiert ist, beim Eingang der Meßwerte eine Sortierung nach ihrer Größe vorzunehmen und in die entsprechend dafür vorgesehenen Stellen des vorgenannten Schieberegisters einzu­ speichern, daß ein Meßzeitintervall endet, wenn eine Briefvorderkante von einem Sensor (S2) am Briefauslauf erkannt wird, daß in den Speicherbereichen des nichtflüchtigen Speichers (23) Anfangswerte und Parameter (P1, P2, P3, G1, G2, G3, A1, A2, A3, N) für die Auswertung der Meßwerte gespeichert sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einer ungenauen Messung, ein plausibler Gewichtswert anstelle des tätsächlichen Gewichtswertes gesetzt wird, wobei der plausible Gewichtswert höher als der tatsächliche Gewichtswert ist.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wiegeteller (6) nahe seines Schwerpunktes mit der Wiegezelle (7) mechanisch gekoppelt ist, daß die mit der Steuerung (20) der Waage verbundenen zwei Sensoren (S1 und S2) stromauf/abwärts des Wiegetellers (6) angeordnet sind, daß Encoder (50) mit der Steuerung (20) verbunden ist, welcher an einen Motor (49) mechanisch gekoppelt ist, wobei der Motor (49) von der Steuerung (20) mit einer Betriebsspannung versorgt wird und über eine Antriebsrolle (485) einen Transportriemen (41) antreibt, welcher sich im Bereich des Wiegetellers (6) auf einer Stützplatte (46) abstützt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung (4) mit einem umschaltbaren Antrieb (49, 44, 485) und die Steuerung (20) einen Treiber (26) umfaßt, der zwischen Antrieb und der Steuerung (20) geschaltet ist.