DE4129135A1 - Vorrichtung zum ueberwachen eines kontinuierlichen stromes von objekten, insbesondere von frachtstuecken und postpaketen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines kontinuierlichen Stromes von Objekten und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zum Überwachen des Ausstoßes von Fracht­ stücken, Postpaketen oder anderen analogen Objekten mit im allgemeinen konvexen Volumen, die auf einer Transportbank bzw. -band angeordnet sind, bevor diese Objekte bearbeitet werden und insbesondere indexiert, frankiert und entsprechend ihren Destinationen sortiert werden.

Es besteht häufig die Notwendigkeit, den Ausstoß oder den Strom von Objekten der genannten Art zu überwachen bzw. zu kontrollieren, die als Massengut bzw. in ungeordneter Weise auf einem Transportband angeliefert werden, um insbesondere bestimmte Parameter zu bestimmen, wie deren Zahl sowie deren relative Anordnung und des Abstandes eines Paketes vom folgen­ den etc., bevor diese Objekte in einer geeigneten Sortieran­ lage einzeln bearbeitet werden. Werden diese Parameter nicht beachtet bzw. eingehalten, insbesondere wenn die angelieferten Pakete zu dicht beieinander liegen oder überlappen, dann be­ darf es keiner besonderen Erklärungen, daß die Vorrichtung nicht optimal funktionieren kann.

Insbesondere im Postbereich werden häufig Transportketten oder Vorrichtungen zum Transportieren und automatischen Bearbeiten von Postpaketen eingesetzt, so daß sie in geeigneter Form an­ geordnet sind, bevor sie in Abhängigkeit von den Bestimmungs­ orten dieser Pakete frankiert und dann sortiert werden. Zu diesem Zweck sorgt man dafür, daß Pakete, die von einer Lade­ vorrichtung in Form eines Massengutes und somit in ungeordne­ ter Weise auf ein Transportband befördert werden, derart in geeigneter Weise und je nach den Bedürfnissen beabstandet wer­ den, daß der Trennabstand, um den sie voneinander beabstandet wurden, es ermöglicht, das jedes der Pakete auf die gewünschte Weise indexiert und sortiert wird. Dabei soll die Gefahr aus­ geschlossen werden, daß ein Paket mit dem nachfolgenden ver­ wechselt und somit falsch bearbeitet wird.

Eine Vorrichtung, die dies leisten soll, ist bereits in der französischen Patentanmeldung 89 01 981 vom 15. Februar1989 beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Art Transportmecha­ nismus, mit dessen Hilfe die als Massengut und somit in unge­ ordneter Weise angelieferten Pakete in richtiger Weise beab­ standet werden. Diese bekannte Vorrichtung besitzt insbeson­ dere eine kegelstumpfartige Trommel, deren Achse bezüglich der Vertikalen geneigt ist und die sich um sich selbst dreht. Diese Trommel besitzt an ihrer Innenwand mehrere schrauben­ förmige Schaufeln, die so geformt und angeordnet sind, daß die Pakete, die am oberen offenen Eingang in die Trommel eintre­ ten, von den Schaufeln der Trommel erfaßt werden und bedingt durch die Neigung der Trommel, ihre Drehgeschwindigkeit sowie den Einfluß der Schwerkraft gleichzeitig gedreht werden, wo­ durch bewirkt wird, daß sie bis zum unteren Ende der Trommel voneinander beabstandet sind. An diesem unteren Ende der Trom­ mel treten die Pakete auf dieser Trommel aus und werden von einem Transportband oder einem anderen geeigneten equivalenten Transportmittel aufgenommen, das diese Pakete zu der Vorrich­ tung befördert, durch die die Pakete in Abhängigkeit von den darauf wiedergegebenen Adressen indexiert, frankiert und sor­ tiert werden.

Für ein optimales Funktionieren dieser bekannten Vorrichtung ist es jedoch erforderlich, daß die in ungeordneter Weise in den oberen offenen Teil der Trommel eingeführten Pakete nicht zu unregelmäßig angeordnet sind. Insbesondere ist es erforder­ lich, daß nicht eine zu große Zahl von Paketen gleichzeitig oder fast gleichzeitig in die Trommel befördert wird. Dies macht daher die Überwachung und Einstellung des Stromes bzw. des Ausstoßes an Paketen notwendig, bevor sie ins Innere der Trommel befördert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ist es eine Vorrichtung zur Überwachung bzw. Kontrolle eines kontinuierlichen Stromes von Objekten, insbesondere von Postpaketen und Postpäcken bereitzustellen, mit der es möglich ist, die Förderleistung bzw. die Menge an Objekten, insbesondere in Echtzeit, in Ab­ hängigkeit von den Regulierungsparametern für diese Menge bzw. Förderleistung festzulegen, welche auch von der Form und den Abmessungen dieser Pakete abhängt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Überwa­ chung eines kontinuierlichen Stromes von Objekten, insbeson­ dere von Frachtstücken und Postpaketen, vor deren Eintritt in eine Trennvorrichtung, welche bewirkt, daß die Objekte am Aus­ gang der Trennvorrichtung einen geeigneten Abstand voneinander besitzen, wobei diese Vorrichtung gekennzeichnet ist durch
ein erstes Transportband, auf dem die Objekte ungeordnet bzw. in Art eines Massenguts angeordnet sind und das sich mit einer variablen linearen Geschwindigkeit (V1) bewegt,
ein zweites Transportband, daß sich an das erste anschließt und mit einer ebenfalls variablen linearen Geschwindigkeit (V2) bewegt,
eine Aufnahmekamera zur Erfassung eines Bildes des zweiten Transportbandes und der dadurch transportierten Pakete zur Echtzeit, wobei das Bild entlang der Länge des Bandes eine vorgegebene Längsausdehnung (L) besitzt,
eine Bearbeitungsschaltung für das von der Kamera empfangene Bild, um in diesem Bild die Zahl der darin enthaltenen Pakete (Nc) zu unterscheiden,
einen Rechner zur Steuerung der augenblicklichen Ge­ schwindigkeit (V1 und V2) der beiden Bänder während des Trans­ portes der auf dem zweiten Band angeordneten Pakete entlang der Ausdehnung (L), wobei diese Geschwindigkeit (V2) derart gewählt ist, daß die Zahl der vom zweiten Band zum Eingang der Trennvorrichtung gelieferten Pakete immer einem vorbestimmten Einstellwert (D) entspricht, und
einen Inkrementkodierer zum Auslösen der Erfassungen der Bil­ der durch die Kamera.

Erfindungsgemäß werden vorzugsweise bei jeder Sequenz von Auf­ nahmen entsprechend der Weiterbeförderung von Paketen mit dem zweiten Band um eine der Länge L entsprechende Distanz bei der Geschwindigkeit V2 die Geschwindigkeiten V1 und V2 der Bänder derart gewählt, daß sie folgende Gleichungen erfüllen:

V1 = K · V2 (1)

worin K 1

Dabei bedeutet N die Zahl der auf dem zweiten Band in dem der Länge L auf diesem entsprechenden Aufnahmebereich angeordneten Pakete. D bedeutet die einzuhaltende Einstellmenge.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsge­ mäße Vorrichtung mit einer sogenannten CD-Kamera ausgestattet. Diese entspricht von der Art her einer solchen mit einer Matrize mit ladungsgekoppelten festen Bestandteilen. Diese Ka­ mera ist mit einem Infrarotfilter ausgestattet. Sie ist ferner derart gesteuert, daß sie ein Bild des ersten Transportbandes erfassen kann, dessen Längsabmessung bzw. Länge dem Wert L entspricht. Der Kamera ist außerdem eine geeignete Beleuch­ tungseinheit zugeordnet.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform werden die beiden Transportbänder unabhängig voneinander von zwei Getrie­ bemotoren angetrieben, die mit einem Regelantrieb versehen sind. Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, die Geschwindig­ keit dieser Bänder in Abhängigkeit von den Charakteristika des durch die Kamera gelieferten Bildes zu wählen, wobei dieses Bild von der Bearbeitungsschaltung analysiert wird und wobei ein Rechner betätigt wird, welcher die Betätigungsbefehle für diese Getriebemotoren liefert.

Die Bearbeitungsschaltung für das von der Kamera empfangene Bild ist vorzugsweise mit einer elektronischen Einheit ausge­ stattet, die in der Lage ist, dieses Bild zu digitalisieren und aus seiner Kontur in Echtzeit eine Abschätzung der Zahl der darin enthaltenen Paketen durch die Rekonstruktion der ge­ eigneten Silhouetten jedes Paketes und durch deren Zählung vorzunehmen.

Die digitale Bearbeitungsschaltung ist insbesondere derart ausgestaltet, daß sie ausgehend von der Silhouette der Pakete, die von dem von der Kamera gelieferten Bild extrahiert bzw. abgeleitet wird, die Konvexität der Kontur dieser Silhouette analysieren kann, um die Zahl der auf der Länge L vorhandenen Pakete zu bestimmen und um an die Getriebemotoren für die bei­ den aufeinanderfolgenden Bänder mit Hilfe eines Rechners Betä­ tigungssignale zu senden, welche es ermöglichen, deren Ge­ schwindigkeiten einzustellen, damit die Menge D der Pakete am Eingang der Trennvorrichtung immer oder im wesentlichen der fixierten Einstellmenge entspricht.

Man hat im übrigen festgestellt, daß Postpakete im allgemeinen ein Volumen zylindrischer Form oder häufig ein Volumen mit Parallelelepiped-Form besitzen, wobei diese gewöhnlichen kon­ vexen Formen mehr als 96% des in einer üblichen Sortiervor­ richtung behandelten Volumens ausmachen. Man hat auch festge­ stellt, daß die Projektion irgendeines Objektes konvexer Form auf eine Ebene notwendigerweise zu einer ebenfalls konvexen Silhouette führt. Davon ausgehend ist es möglich, zumindestens in erster Annäherung, aufgrund der Analyse des von der Kamera gelieferten Bildes zu einer Aussage über die Zahl der in diesem Bild vorhandenen Pakete zu kommen und die Einstellung der Geschwindigkeiten der Bänder zu ermöglichen, so daß die ge­ wünschte Fördermenge bzw. Menge eingestellt wird.

Weitere Charakteristika einer Vorrichtung zum Überwachen eines kontinuierlichen Stromes von Objekten und insbesondere von Postpaketen und -Päckchen in einer Sortieranlage für derartige Pakete sind nachstehend anhand der eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform zeigenden Zeichnung näher erläutert. Diese Figur stellt eine perspektivische Ansicht dieser Vorrichtung dar. Die Bezugszahl 1 in dieser Figur bezeichnet eine Trommel bzw. eine Beschickungstrommel, wie sie insbesondere in der bereits genannten französichen Patentanmeldung 89 01 81 beschrieben und gezeigt ist. Diese im wesentlichen kegelstumpfförmige Trommel besitzt innen eine Reihe von verschachtelten schrau­ benförmigen Schaufeln 2. Die Trommel 1 wird um ihre Achse (nicht gezeigt) gedreht, die bezüglich der Vertikalen geneigt angeordnet ist. Die Trommel wird mit Hilfe eines Treibriemens 3 oder einer Kette gedreht, die von einem Antriebsmotor 4 an­ getrieben wird. Die Trommel 1 ist an ihren beiden Enden 5 und 6 offen, wobei das Ende 5 mit kleinerem Durchmesser zur Auf­ nahme der Päckchen oder Pakete 7 dient, die ins Innere der Trommel geschüttet bzw. transportiert werden. Aufgrund der Drehung dieser Trommel und der Neigung ihrer Achse werden die­ se Pakete mit Hilfe der Schaufeln 2 und der Schwerkraft im Verlaufe der zurückgelegten Wegstrecke wiederholt gedreht, so daß die Pakete am Ausgang einen geeigneten Abstand voneinander besitzen. Am Ende 6 mit größerem Durchmesser der Trommel 1 werden die Pakete 7 von einem Transportband 8 aufgenommen, das sie zu den anderen Stationen einer Sortierungsanlage beför­ dert, deren genaue Ausgestaltung nicht Gegenstand der Erfin­ dung ist und somit auch nicht beschrieben wird.

Um sicher zu stellen, daß die Pakete am Ausgang der Be­ schickungstrommel einen geeigneten Abstand besitzen, hat es sich jedoch für notwendig erwiesen, daß die Menge an Paketen am Eingang 5, an dem diese Pakete in ungeordneter Weise bzw. in Art eines Massengutes angeliefert werden, geringer ist als ein vorbestimmter Einstellwert D. Die erfindungsgemäße Vor­ richtung ermöglicht insbesondere eine derartige Regulierung dieser Menge bzw. Transportmenge in genauer Weise.

De erfindungsgemäße Vorrichtung weist zu diesem Zweck zwei Bänder 9 und 10 auf, die jeweils von einem mit einem Regel­ antrieb versehenen Getriebemotor mit einer gegebenen Geschwin­ digkeit angetrieben werden. Dieser Motor für das Band 9 ist insgesamt mit 11 und der Motor für das Band 10 ist insgesamt mit 12 bezeichnet. Diese beiden Bänder sind in derselben Ebene und in der Verlängerung voneinander derart angeordnet, daß die Pakete 7, die von einem vorher bzw. stromaufwärts angeordneten Zuführungsband 13 oder einem equivalenten andere Mechanismus auf das erste Band 9 in ungeordneter Weise befördert werden, automatisch vom Band 9 und zum Band 10 an der Stelle an der sie benachbart sind, passieren können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt außerdem eine Aufnah­ mekamera 14, die oberhalb des zweiten Bandes 10 in etwa senk­ recht darüber derart angeordnet ist, daß sie eine Aufnahme in Echtzeit realisieren kann, die dem Bild der Pakete 7 ent­ spricht, die entlang einer Abmessung dieses Bandes angeordnet sind, welche durch eine Distanz L bestimmt ist, die in Abhän­ gigkeit vom Öffnungswinkel des Objektivs der Kamera 14 gegeben ist. Bei der Kamera handelt es sich vorzugsweise um eine soge­ nannte CCD-Kamera mit einer ladungsgekoppelten Festkörperma­ trix, die vorteilhafterweise mit einem Infrarotfilter (nicht gezeigt) ausgestattet ist. In der Nähe der Kamera ist vorzugs­ weise eine Lampe 15 derart angeordnet, daß sie den durch die Kamera gefilmten Abschnitt des Bandes in geeigneter Weise er­ leuchtet.

Das so von der Kamera 14 erfaßte Bild wird dann über eine Ver­ bindung 16 zu einer digitalen Bearbeitungsschaltung 17 gelei­ tet, die es ermöglicht, aus diesem Bild die im allgemeinen konvexe Silhouette von aufeinanderfolgenden Paketen zu extra­ hieren und daraus die Zahl der Pakete abzuleiten, die zu einem gegebenen Zeitpunkt entlang der als Referenz gewählten Länge L vorhanden sind. An die Schaltung 17 schließt sich ein Rech­ ner 18 an, der mit einer Leitung 19 verbunden ist. Der Rechner ist außerdem über Verbindungen 20, 21 mit den Getriebemotoren 11 und 12 zum Antrieb der Bänder 9 und 10 verbunden.

Die Bearbeitungsschaltung 17 ist vorteilhafterweise derart konzipiert, daß sie eine Analyse der von der Kamera erhaltenen Bildern realisieren und insbesondere einen Konvexitätstest auf ihnen durchführen kann. Es wurde festgestellt, daß die Projek­ tion einer konvexen Form auf irgendeine Ebene zwangsläufig zu einer ebenfalls konvexen Silhouette führt. Eine Silhouette mit konkaven Abschnitten wiederum entspricht notwendigerweise ei­ ner Überlappung oder einer Überlagerung von mehreren Paketen und kann folglich derart interpretiert werden, daß eine Situation mit einer schlechten Anordnung vorliegt. Es kann dann derart auf die Vorrichtung eingewirkt werden, daß die so de­ tektierten nicht getrennten Pakete automatisch augenblicklich entfernt und zurückgeführt werden, um dann deren geeignete Be­ abstandung sicherzustellen. Weitere Einzelheiten einer ent­ sprechenden Vorrichtung und eines entsprechenden Bearbeitungs­ ablaufes sind in der gleichzeitig sowie zusammen mit der hier vorliegenden Anmeldung im Namen derselben Patentanmelderin eingereichten deutschen Patentanmeldung beschrieben, die den Titel "Vorrichtung zum Überwachen und Einstellen des Abstandes von Frachtstücken, Paketen oder analogen Objekten, insbesondere von Postpaketen" trägt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert wie folgt. Nach einer Verschiebung des zweiten Transportbandes 10, auf das die Pakete oder Päckchen 7 zuvor in ungeordneter Weise von einem ersten Band 9 befördert worden sind, um die Länge L sowie mit der Geschwindigkeit V2 erfaßt die Kammera 14 das entsprechende Bild, das zur Schaltung 17 übertragen wird, welche es gleich­ zeitig ermöglicht, aus der Silhouette dieser Pakete die Zahl Nc der innerhalb dieses Bildes vorhandenen Pakete zu bestim­ men.

Der Rechner 18 steuert dann den Transfer dieser auf der Länge L des zweiten Bandes 10 verteilten Pakete zur Trommel 1, die in der Verlängerung davon angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt sowie in Abhängigkeit von der Zahl der in dem Bild detektier­ ten Pakete Nc gibt der Rechner 18 einen Befehl, die Geschwin­ digkeit V2 des zweiten Bandes derart zu verändern, daß die zuvor definierten Gleichungen (1 und 2) erfüllt sind, wodurch von da an sichergestellt wird, daß die Menge an in die Trommel beförderten Paketen exakt dem gewünschten Einstellwert D ent­ spricht.

Die Auslösung der Erfassung des Bildes durch die Kamera wird durch einen nicht gezeigten Inkrementkodierer, der am Ende des zweiten Bandes oder in der Nähe davon vor dem Trommel 1 vorge­ sehen ist, und durch eine Steuerkarte sichergestellt, die zur Bearbeitungsschaltung 17 gehört, die jedesmal wenn sich das zweite Band um eine Länge L unabhängig von seiner Geschwindigkeit V2 verschiebt, ein Signal aussendet.

Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zum Überwachen bzw. zur Kontrolle eines Stromes von Objekten, insbesondere von Postpaketen und -päckchen mit sehr einfacher Konzeption bereitgestellt, die es ermöglicht, die Förder- bzw. Transport­ menge dieser Pakete zu regeln, um deren wirksame Trennung in der Trommel zu ermöglichen, damit diese Pakete auf dem am Ausgang dieser Trommel angeordneten Band in ausreichender Weise und insbesondere genauso beabstandet sind, wie es für die erfolgreiche Bearbeitung dieser Pakete in der sich an­ schließenden Vorrichtung erforderlich ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Überwachung eines kontinuierlichen Stro­ mes von Objekten, insbesondere von Frachtstücken und Postpaketen, vor deren Eintritt in einer Trennvorrichtung, welche bewirkt, daß die Objekte am Ausgang der Trennvor­ richtung einen geeigneten Abstand voneinander besitzen, gekennzeichnet durch
ein erstes Transportband (9), auf dem die Objekte unge­ ordnet bzw. in Art eines Massenguts angeordnet sind und das sich mit einer variablen linearen Geschwindigkeit (V1) bewegt,
ein zweites Transportband (10), das sich an das erste an­ schließt und mit einer ebenfalls variablen linearen Ge­ schwindigkeit (V2) bewegt,
eine Aufnahmekamera (14) zur Erfassung eines Bildes des zweiten Transportbandes (9) und der dadurch transportierten Pakete zur Echtzeit, wobei das Bild entlang der Länge des Bandes eine vorgegebene Läng (L) besitzt,
eine Bearbeitungsschaltung (17) für das von der Kamera empfangene Bild, um in diesem Bild die Zahl der darin enthaltenen Pakete (Nc) zu unterscheiden,
einen Rechner (18) zur Steuerung der augenblicklichen Ge­ schwindigkeit (V1 und V2) der beiden Bänder während des Transportes der entlang der Länge (L) auf dem zweiten Band angeordneten Pakete, wobei diese Geschwindigkeit (V2) derart gewählt ist, daß die Menge der vom zweiten Band zum Eingang (5) der Trennvorrichtung (1) beförderten Pakete immer einem vorbestimmten Einstellwert (D) ent­ spricht, und
einen Inkrementkodierer zum Auslösen der Erfassungen der Bilder durch die Kamera.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der beiden Bänder (9, 10) so gewählt sind, daß sie folgende Gleichungen erfüllen: V1 = K·V2worin K 1 und

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekamera (14) eine sogenannte CCD-Kamera mit einer Matrize aus ladungsgekoppelten festen Bestand­ teilen ist, die mit einem Infrarotfilter ausgestattet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (14) auch mit einer Beleuchtungseinheit (15) assoziiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transportbänder (9, 10) durch Getriebemoto­ ren (11, 12) angetrieben sind, die mit einem Regelantrieb ausgestattet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsschaltung (17) eine elektronische Einheit aufweist, die das von der Kamera (14) gelieferte Bild digitalisieren und aus seiner Kontur eine Ab­ schätzung der darin enthaltenen Anzahl von Paketen (Nc) in Echtzeit extrahieren kann.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Inkrementkodierer die Erfassung eines Bildes des zweiten Bandes jedesmal dann auslöst, wenn sich dieses Band um die Länge (L) verschiebt.