DE10040981A1

DE10040981A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Flächen und Kanten aufweisenden Gegenstandes sowie Positioniereinrichtung

Info

Publication number: DE10040981A1
Application number: DE10040981A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Luxem
Original assignee: NexPress Solutions LLC
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1999-09-18
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2001-03-22
Also published as: US6611345B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lage eines Flächen (2) und Kanten (3) aufweisenden Gegenstandes (1, 12) sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Positioniereinrichtung. DOLLAR A Durch die Erfindung soll die Ermittlung der Lage eines Gegenstandes (1) und damit auch seine Positionierung vereinfacht werden. Dies wird dadurch erreicht, daß auf dem Gegenstand (1, 12) mittels divergierender Strahlen (4) mindestens ein definiertes Beleuchtungsgebiet (5, 5', 5'') erzeugt wird, daß mindestens zwei Begrenzungen (6, 6', 6'', 6''', 6'''', 6''''') mindestens eines Beleuchtungsgebiets (5, 5', 5'') erfaßt und zur Ermittlung der Lage des Gegenstandes (1, 12) herangezogen werden. Entsprechend ausgestaltet wird eine Vorrichtung mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung (9, 9') sowie mindestens einem Empfänger (7, 7'). Eine Positioniereinrichtung (10) wird zusätzlich mit einer Steuereinrichtung (11) ausgestattet, um den Gegenstand (1, 12) von der ermittelten Ist-Lage (20) in seine Soll-Lage (21) zu verbringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lage eines Flächen und Kanten aufweisenden Gegenstandes, insbesondere eines Bogenstapels, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einem lichtempfindlichen Empfänger und einer Auswerteeinrichtung.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Positioniereinrichtung zur Positionierung eines Flächen und Kanten aufweisenden Gegenstandes.

Verfahren, Vorrichtung und Positioniereinrichtung dieser Art sind beispielsweise aus der DE 198 16 181 A1 bekannt. Dabei handelt es sich um die Positionierung eines Bogenstapels für die Zufuhr der Bogen zu einer Bogendruckmaschine. Zu diesem Zweck werden Abstandssensoren vorgeschlagen, die jeweils lediglich an einer Stelle den Abstand des Bogenstapels zu einem Bezugspunkt ermitteln. Weitere Vorschläge dieser Schrift bestehen darin, mittels einer CCD-Zeile den durch eine Stapelseitenkante verursachten Intensitätssprung zu ermitteln oder durch eine Kamera die Kontur einer Stapelseitenkante zu erfassen und diese Informationen für die Positionierung des Bogenstapels heranzuziehen. Der Nachteil dieser vorgeschlagenen Ermittlungen der Lage des Bogenstapels besteht darin, daß mit einem Sensor nicht mehr als ein Abstandsmaß ermittelt werden kann und daher für eine genaue Positionierung des Bogenstapels eine Vielzahl von Sensoren angeordnet werden müssen. Allein für die Erfassung der Winkelabweichung einer Linie, beispielsweise einer Kante, werden bereits dann schon zwei Sensoren benötigt, wenn man davon ausgeht, daß sich die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage in einer Ebene abspielt und nicht in einem dreidimensionalen Raum. Da sich diese Abweichungen jedoch in einem solchen Raum abspielen und dabei Maß und Winkelabweichungen sowie schräge oder gewellte Vorderkanten, möglicherweise sogar um die vertikale Achse gedrehte Papierstapel auftreten können, muß nach dem bekannten Stand der Technik entweder ein hoher Aufwand betrieben werden oder man verzichtet auf die Erfassung aller Fehlermöglichkeiten. Dieses Problem beschränkt sich natürlich nicht auf die Positionierung eines Bogenstapels sondern betrifft die Ermittlung der Lage und damit auch der Positionierung aller Arten von Gegenständen, die Flächen und Kanten aufweisen, welche zur Ermittlung der Lage herangezogen werden können. Außerdem tritt bei der Ermittlung der Form eines Gegenstandes, wie die Höhe eines Papierstapels oder der Erfassung und Korrektur von Abweichungen, wie eine schräge oder verdrehte Stapelaußenfläche, dieselbe Problematik auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung der Lage und damit auch die Positionierung eines Flächen und Kanten aufweisenden Gegenstandes, insbe sondere eines Bogenstapels, zu vereinfachen.

Bezüglich des eingangs genannten Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem Gegenstand mittels divergierender Strahlen mindestens ein definiertes Beleuchtungsgebiet erzeugt wird, daß mindestens zwei Begrenzungen mindestens eines Beleuchtungsgebietes erfaßt und zur Ermittlung der Lage des Gegen standes herangezogen werden.

Bezüglich der eingangs genannten Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von mindestens einer Begrenzung ausgebildet ist und daß der mindestens eine Empfänger mindestens zwei Begrenzungen erfaßt und der Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Lage des Gegenstandes übermittelt.

Zur Ausgestaltung der Positioniereinrichtung sieht die Erfindung vor, sie mit der vorge nannten Vorrichtung sowie einer Steuereinrichtung auszustatten, die aufgrund der ermittelten Ist-Lage des Gegenstandes Stellbewegungen der Positioniereinrichtung veranlaßt, um den Gegenstand in seine Soll-Lage zu verbringen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bereits bei der Erfassung von zwei Begren zungen eines Beleuchtungsgebietes - dies ist die einfachste Ausgestaltung der Erfin dung - zwei Abstände zu einer Bezugslinie erfaßbar sind. Wird die Erfassung von Kanten des Gegenstandes und/oder weiterer Begrenzungen des oder weiterer Beleuch tungsgebiete auf einer oder mehreren Flächen des Gegenstandes mit einbezogen, so läßt sich die Lage eines Gegenstandes, insbesondere seine Lage im Raum, mit relativ wenigen Empfängern erfassen. Auf dieselbe Weise ist auch die Form eines Gegenstan des erfaßbar, insbesondere sind Schräglagen oder Welligkeiten einer Bogenstapel außenkante oder eine vertikale Drehung eines Bogenstapels um eine Achse erfaßbar. Vor allem ist es möglich, mit einem flächenhaft ausgebildeten Empfänger relativ viele Meßwerte zu erzielen. Beispielsweise kann unter Einbeziehung zweier Kanten einer Fläche deren Positionierung einschließlich der Winkellage im Raum - also innerhalb eines x-, y- und z-Koordinatensystems - vollkommen bestimmt werden. Mit drei flächenhaften Empfängern läßt sich nicht nur die Positionierung eines Quaders im Raum, einschließlich der Winkellage bestimmen, es ist zusätzlich möglich, Unregel mäßigkeiten des Quaders mitzuerfassen, beispielsweise die Schräglage oder eine Verdrehung eines Bogenstapels.

Um kompliziertere Gegenstände zu erfassen, beispielsweise die Welligkeit und Verdre hung der Fläche eines Bogenstapels, ist es möglich, eine Vielzahl von Beleuchtungs gebieten auf einer Fläche zu erzeugen und diese mit einem flächenhaften Empfänger zu erfassen. Selbstverständlich lassen sich an einigen oder allen Seiten eines Körpers derartige Empfänger anbringen, um fast beliebige Körper mit Flächen und Kanten erfas sen zu können.

Aus der Vielzahl von Möglichkeiten werden einige zweckmäßige Ausführungsformen genannt. Dabei kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus kommer ziell erhältlichen Bauelementen der Optoelektronik hergestellt werden, so daß die gesamte Vorrichtung preiswert zu erstellen ist und zuverlässig sowie wartungsfrei über einen langen Zeitraum funktionieren wird.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Beleuchtungsgebiet bis zu einer Kante des Gegenstandes reicht, um die Lage der Kante und die Lager der an diese Kante anschließenden Flächen zu ermitteln. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl die Lage der Fläche zu einer Bezugslinie als auch die Lager der Kante zu ermitteln. Mit der Lage dieser Kante hat man jedoch auch die Lage der an dieser Kante an die erste Fläche anschließende Fläche und es ist auf diese Weise möglich, den Abstand in zwei orthogonalen Richtungen zu bestimmen. Bezüglich der Vorrichtung wird mindestens eine Beleuchtungseinrichtung derart auf den Gegenstand gerichtet, daß mindestens eine Kante des Gegenstandes mindestens eine Begrenzung mindestens eines Beleuchtungsgebietes bildet. Dabei kann ein Empfänger, beispielsweise die Kante und die Begrenzung des Beleuchtungsgebietes auf der Fläche erfassen und damit sind die beiden oben genannten Abstände meßbar und mittels einer Positioniereinrichtung korri gierbar.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß mindestens ein weiteres auf einer Fläche erzeugtes Beleuchtungsgebiet erfaßt wird, um die Lage der Fläche zu ermitteln. Dabei läßt sich nicht nur die Entfernung der Fläche von einer Bezugslinie oder von einer Bezugsfläche ermitteln, sondern auch die Winkellage der Fläche in Bezug auf eine Bezugslinie oder eine Bezugsfläche. Bezüglich der Vorrichtung muß dann mindestens eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung mindestens eines weiteren Beleuchtungsgebiets und der Empfänger zur Erfassung dieses mindestens einen weiteren Beleuchtungsgebiets ausgebildet sein. Um die Winkellage bezüglich einer Linie zu ermitteln, reicht es, parallel ausgerichtete Begrenzungen der Beleuch tungsgebiete zu erfassen. Soll dagegen die Lage einer Fläche des Gegenstandes im Raum erfaßt werden, so müssen mindestens zwei weitere Begrenzungen erfaßt werden, die zu mindestens zwei ebenfalls erfaßte Begrenzungen in einem Winkel verlaufen. Zweckmäßigerweise werden orthogonal zueinander ausgerichtete Begrenzungen erfaßt, wobei bezüglich der Vorrichtung mindestens eine Beleuchtungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie mindestens ein Beleuchtungsgebiet mit Begrenzungen erzeugt, die zumindest teilweise in einem Winkel zueinander verlaufen, vorzugsweise orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Um diese Begrenzungen mittels eines Empfängers erfassen zu können, wird zweckmäßigerweise vorgesehen, daß mindestens ein Empfänger flächenhaft zur Erfassung mehrerer in einer Fläche liegenden Begrenzungen mindestens eines Beleuchtungsgebiets ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich die Lage einer Fläche im Raum einschließlich ihrer Winkellage sowie auch ihrer Begrenzungen erfassen. Es ist sogar möglich, Abweichungen der Fläche von der Ebenheit, wie beispielsweise wellige Verformungen, zu ermitteln.

Durch die Erfassung weiterer Begrenzungen auf weiteren Flächen des Gegenstandes läßt sich deren Lage im Raum ermitteln. Außerdem ist es sogar möglich, die Größe und Form des Gegenstands zu erfassen. Bezüglich der Vorrichtung wird dazu vorgesehen, daß mindestens eine weitere Beleuchtungseinrichtung und mindestens ein weiterer Empfänger zur Erfassung von Begrenzungen von Beleuchtungsgebieten auf weiteren Flächen des Gegenstandes angeordnet ist.

Flächenhafte Empfänger können beispielsweise als CCD-Arrey ausgebildet sein, um jede Art von Begrenzungen von Beleuchtungsgebieten auf einer Fläche zu erfassen. Bezüglich der Erfassung von Bogenstapeln hat dies den Vorteil, daß der Verlauf der Stapelseiten und Vorderkante zumindest in einem Teilbereich erfaßt werden kann. Es kann auch die obere waagerecht verlaufende Stapelkante und damit die Stapelhöhe bestimmt werden. Mit derartigen Flächenelementen ist es also möglich, alle drei Koordinaten zu messen, dies sind beispielsweise bei einem Bogenstapel die Stapelhöhe und die seitliche Ausrichtung, welche zum Beispiel von der oberen Hälfte eines Flächenelements erfaßt werden. Dann kann die untere Hälfte des Flächenelements für die Triangulation der restlichen Dimensionen verwendet werden und der Verbringung der Stapelvorderfläche in ihre Soll-Lage dienen.

Als Licht wird vorzugsweise gepulstes Licht, zweckmäßigerweise Infrarotlicht verwen det. Die Vorrichtung sieht dann eine gepulste Lichtquelle, vorzugsweise eine Infrarot lichtquelle und entsprechende Empfänger vor. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß eine hohe Störlichtunterdrückung erzielt wird, und es dadurch möglich ist, die Intensitätssprünge, die die Begrenzungen der Beleuchtungsgebiete angeben, auf dem Empfänger möglichst kontrastreich darzustellen.

Die Positioniereinrichtung läßt sich selbstverständlich für die Positionierung aller Arten von erfaßten Gegenständen ausbilden. Ein bedeutungsvolles Anwendungsgebiet ist die Positionierung eines Papierstapels zur automatischen Zufuhr von Papierbogen zu einer Druckmaschine. Dann wird die Positioniereinrichtung zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die vordere Fläche, eine Seitenkante und die vordere Oberkante des Papierstapels erfaßt und die Lage derart korrigiert wird, daß diese ihre Soll-Lage einnehmen. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Positioniereinrichtung sieht vor, daß diese derart ausgebildet ist, daß sie bei Unregelmäßigkeiten der vorderen Fläche oder einer Seitenkante des Papierstapels eine ständige Lagekorrektur des Papier stapels für die Erzielung der Soll-Lage für den obersten Papierbogen vornimmt. Dies ist deshalb wesentlich, weil der oberste Papierbogen durch eine Bogenzuführung der Druckmaschine zugeführt werden soll und eine exakte Ausrichtung dieser Bogen erfor derlich ist.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Prinzip und eine Reihe zweckmäßiger Ausge staltung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine einfache Ausführungsform zur Ermittlung von Abständen in zwei orthogonalen Richtungen,

Fig. 1a die vom Empfänger beim Gegenstand der Fig. 1 aufgenommenen Signale,

Fig. 2 eine Ausführungsform, mit der zusätzlich eine Winkellage im zwei dimensionalen Raum ermittelbar ist,

Fig. 2a die vom Empfänger beim Gegenstand der Fig. 2 aufgenommenen Signale,

Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der Abstände und Winkellage im dreidimen sionalen Raum ermittelbar sind,

Fig. 4 die Erfassung und Korrektur einer Winkellage im zweidimensionalen Raum,

Fig. 5 eine Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einer seitlichen Anordnung von Beleuchtungseinrichtung und Empfänger,

Fig. 6 eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Beleuchtungseinrichtung und Empfänger und

Fig. 7 eine Positioniereinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform der Erfindung zur Ermittlung von Abstän den s und s₁ in zwei orthogonalen Richtungen. Zu diesem Zweck ist eine Beleuch tungseinrichtung 9 angeordnet, die divergierende Strahlen 4 derart auf die Fläche 2 eines Gegenstandes 1 richtet, daß auf der Fläche 2 eine Beleuchtungsgebiet 5 entsteht, dessen eine Begrenzung 6 die Kante 3 des Gegenstandes 1 ist und sich die andere Begrenzung 6' auf der Fläche 2 befindet.

Die Fig. 1a zeigt die vom Empfänger 7 beim Gegenstand 1 aufgenommenen Signale. Dabei ist die Helligkeit 17 gegen den Ort 18 aufgetragen. Die erhöhte Helligkeit des Beleuchtungsgebiet 5 ist sichtbar und gibt mit den Begrenzungen 6 und 6' deren Orte auf der Abszisse an. Auf diese Weise gibt die Begrenzung 6 den Abstand s₁ der linken Seite 2 des Gegenstandes 1 zu einer Bezugslinie 16 an. Der Abstand s, dies kann der Abstand zu einer weiteren Bezugslinie oder zu der Beleuchtungseinrichtung 9 und dem Empfänger 7 sein, kann aus bekannten und gemessenen Größen ermittelt werden. Dabei ist der Winkel β bekannt, dies ist der Winkel des Strahls 4', der der Begrenzung 6' des Beleuchtungsgebiets 5 zuzurechnen ist. Aus der Lage der Begrenzung 6' ergibt sich das Maß x zur Senkrechten, womit sich der Abstand s aus

errechnet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mit der zusätzlich eine Winkellage der Seite 2 im zweidimensionalen Raum ermittelbar ist. Zu diesem Zweck ist die Beleuchtungseinrichtung 9 derart ausgebildet, daß sie mittels weiterer divergie render Strahlen 4 ein zweites Beleuchtungsgebiet 5' auf der Fläche 2 des Gegenstandes 1 erzeugt. Dieses Beleuchtungsgebiet 5' hat Begrenzungen 6" und 6'''. Unter Heran ziehung einer dieser Begrenzungen 6" oder 6''' läßt sich wie bei Fig. 1 ein weiterer Abstand s an einem anderen Ort ermitteln. Grundlage dieser Ermittlung sind die in Fig. 2a dargestellten Signale, wobei dazu die Begrenzung 6" oder die Begrenzung 6''' herangezogen werden kann. Aus zwei Abständen an zwei Orten der Fläche 2 läßt sich ohne weiteres die Winkellage im zweidimensionalen Raum ermitteln.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der Abstände und Winkellage im dreidimen sionalen Raum ermittelbar sind. Zu diesem Zweck ist die Beleuchtungseinrichtung 9 derart ausgebildet, daß sie auf einer Fläche 2 eines Gegenstandes 1 Beleuchtungsgebiete 5 und 5' erzeugt, die neben den bereits zu Fig. 2 genannten Begrenzungen 6, 6', 6" und 6''' dazu orthogonal verlaufende Begrenzungen 6"" und 6''''' erzeugt. Dabei können die Begrenzungen 6"" oder 6''''' mit einer Kante 3 des Gegenstandes 1, beispielsweise der oberen Kante 3, zusammenfallen. Der Empfänger 7 ist als flächiger Empfänger ausgebildet und kann somit die Beleuchtungsgebiete 5 und 5' mit ihren flächigen Begrenzungen 6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''' aufnehmen und entsprechend auswerten, womit sich die Abstände des Gegenstandes 1 im dreidimensionalen Raum und auch die Winkellagen im dreidimensionalen Raum entsprechend der oben genannten Methode ermitteln lassen.

Fig. 4 zeigt die Erfassung und Korrektur einer Winkellage im zweidimensionalen Raum. Die Ausführungsform entspricht der oben genannten Fig. 2. Der Empfänger 7 mißt den Abstand d₁ der Begrenzung 6 und des Beleuchtungsgebiets 5 zur Bezugslinie 16. Dieser Abstand d₁ ist identisch mit dem Abstand der Kante 3. Weiterhin werden die Abstände der Begrenzungen 6' und 6", also d₂ und d₃ vom Empfänger 7 gemessen. Die Messung wird einer Auswerteeinrichtung 8 übermittelt, die die Meßwerte in Daten umwandelt, welche die Lage des Gegenstandes 1 angegeben. Diese Daten werden an eine Steuereinrichtung 11 gegeben, welche die Ist-Lage 20 mit der Soll-Lage 21 vergleicht und eine entsprechende Korrektur der Lage des Gegenstandes 1 durch eine Positioniereinrichtung 10 veranlaßt. Die Funktion derselben ist hier nur symbolisch durch den auf den Gegenstand 1 gerichteten Pfeil symbolisiert. Als Stellbewegung ist in Fig. 4 lediglich ein Drehwinkel α der Fläche 2 des Gegenstandes 1 zu der Soll-Lage 21 eingezeichnet. Ausgehend von der gezeichneten Lage des Gegenstandes 1 erfolgt diese Drehung um den Winkel α so lange, bis die gemessenen Abstände d₁ und d₂ der Begrenzungen 6 und 6' zur Begrenzungslinie 16 mit den Abständen in der Soll-Lage 21 übereinstimmen. Der Abstand der Begrenzung 6' von der Begrenzungslinie 16 ist in der Soll-Lage 21 der Abstand s₂ und der Abstand der Begrenzung 6" von der Bezugslinie 16 ist in der Soll-Lage 21 der Abstand s₃.

Die Drehung des Gegenstandes 1 um den Winkel α ist selbstverständlich nur beispiel haft aufgezeigt, zusätzlich können auch die in Fig. 1 bereits dargestellten Abstände s₁ und s oder weitere Abstände und Winkellagen korrigiert werden. Letzteres erfolgt bei einem Gegenstand, wie er in Fig. 3 dargestellt wurde in entsprechender Weise.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einer seitlichen Anordnung von Beleuchtungseinrichtung 9 und Empfänger 7. Handelt es sich beim Gegenstand 1 um einen Bogenstapel 12, so wird auf diese Weise die Lage der Kante 3 und damit der Vorderfläche 2 des Bogenstapels 12 ermittelt. Außerdem wird als zweites Maß die Lage der linken Stapelseite 2 ermittelt. Selbstverständlich lassen sich Beleuchtungseinrich tung 9 und Empfänger 7 an beliebigen Seiten eines Gegenstandes 1 anordnen. Auch die Anordnung mehrerer Paare von Beleuchtungseinrichtungen 9 und Empfängern 7 ist möglich.

So zeigt die Fig. 6 eine Ausführungsform mit zwei Paaren von Beleuchtungseinrichtung und Empfänger 7 und 9 sowie 7' und 9'. Auf diese Weise werden zwei Beleuchtungs gebiete 5 und 5" erzeugt, deren Begrenzungen 6 jeweils die Lage eine der beiden vorderen Kanten 3 des Gegenstandes 1 angeben. Mit einer derartigen Einrichtung läßt sich ebenfalls die Winkellage der Fläche 2, beispielsweise eines Bogenstapels 12, ermitteln. Durch eine entsprechende Lagekorrektur ist es dann beispielsweise möglich, die Bogen 13 exakt einem Papieranschlag 19 zuzuführen, um sie dann weiterverarbeiten zu können. Ein solches Paar von Beleuchtungseinrichtung und Empfänger 9 und 7 sowie 9' und 7' kann jedoch auch dazu herangezogen werden, die Breite eines Gegen standes 1 zu erfassen. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, die Beleuchtungs gebiete 5 und 5" durch eine einzige Beleuchtungseinrichtung 9 zu erzeugen und von einem einzigen flächenhaft ausgebildeten Empfänger 7 zu erfassen.

Fig. 7 zeigt eine Positioniereinrichtung 10, die mit der erfindungsgemäßen Ermittlung der Lage eines Gegenstandes 1, 12 kombiniert ist. Der Gegenstand 1 ist hier ein Bogenstapel 12, beispielsweise ein Papierstapel, um die Papierbogen 13 über eine Bogenzuführung 22 einer Druckmaschine 14 zuzuführen, wobei die Pfeile 23 die Zuführung der Papierbogen 13 zeigt. Um eine exakte Zuführung zu erreichen, ist es erforderlich, daß der oberste Bogen 13 eine exakte Lage einnimmt. Zu diesem Zweck werden an der Vorderseite 2 des Bogenstapels 12 mindestens eine Beleuchtungsein richtung 9 und ein Empfänger 7 angeordnet, die die Lage des Bogenstapels 12 und insbesondere die Lage der Vorderfläche 2 ermitteln. Bei derartigen Bogenstapeln 12 kann es durch unexaktes Aufeinanderliegen der Papierbogen 13 zu Unregelmäßigkeiten der Seitenfläche 2 kommen. Dies kann beispielsweise eine wellenlinienförmig ausge bildete Fläche 2 sein, wie es in der Figur dargestellt ist. In einem solchen Fall muß immer die Ist-Lage 20 der oberen Kante 3 des Bogenstapels 12 ermittelt werden, damit die durch die Bogenzuführung 22 abgenommenen Bogen 13 in einer exakten Lage der Druckmaschine 14 zugeführt werden können. Zu diesem Zweck wird die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung 9 und der mindestens eine Empfänger 7 derart ausgebil det, daß sie die Unregelmäßigkeiten der vorderen Fläche 2 ermitteln können. Diese Daten werden an eine Auswerteeinrichtung 8 gegeben, die sie einer Steuereinrichtung 11 zuführt. Durch die Steuereinrichtung 11 wird eine Positioniereinrichtung 10 für den Bogenstapel 12 derart mit Stellbefehlen versehen, daß der Bogenstapel 12 derart korri giert wird, daß der oberste Papierbogen 13 sich in einer exakten Lage befindet. Dazu ist die Positioniereinrichtung 10 derart ausgebildet, daß mit ihr jedes Maß und jede Winkellage im Raum angefahren werden kann, indem beispielsweise die in der Fläche dargestellten Stellelemente in entsprechender Weise auch räumlich angeordnet sind.

Da die Erfindung eine große Zahl von Ausgestaltungen ermöglicht, sind die Dar stellungen und zugehörigen Beschreibungen lediglich Beispiele für mögliche Ausführungsformen. Insbesondere ist es auch möglich, andere Gegenstände zu erfassen, die nicht unbedingt eine quaderförmige Gestalt aufweisen. Die Erfindung kann auch bei der Bereitstellung oder Verpackung von Gegenständen, in der Fertigung oder in der Montage Anwendung finden und für die jeweils zu handhabenden Gegenstände und die jeweils erforderlichen Positionierungen ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1

Gegenstand

2

Flächen des Gegenstandes

3

Kanten des Gegenstandes

4

Divergierende Strahlen

4

' Strahl, der der Begrenzung

6

' zuzuordnen ist

5

,

5

',

5

" Beleuchtungsgebiet

6, 6', 6", 6''',

6

"",

6

''''' Begrenzungen eines Beleuchtungsgebietes

7

,

7

' Empfänger

8

Auswerteeinrichtung

9

,

9

' Beleuchtungseinrichtung

10

Positioniereinrichtung

11

Steuereinrichtung

12

Bogenstapel (Papierstapel)

13

Papierbogen

14

Druckmaschine

15

Erfassungsbereich durch Empfänger

16

Bezugslinie

17

Helligkeit

18

Ort

19

Papieranschlag

20

Ist-Lage

21

Soll-Lage der Fläche des Gegenstandes

22

Bogenzuführung

23

Pfeile: Zuführung der Papierbogen zur Druckmaschine
α Drehwinkel, um die Fläche

2

in ihre Soll-Lage

21

zu bringen
β Winkel des Strahls

4

'
s Abstand der Vorderfläche von einer Bezugslinie (hier die Entfernung zu Empfänger und Beleuchtung)
s₁

Abstand der Seitenkante von der Bezugslinie

16

(Soll-Lage)
s₂

Abstand der Begrenzung

6

' von der Bezugslinie

16

, wenn sich die Fläche

2

in ihrer Soll-Lage

21

befindet
s₃

Abstand der Begrenzung

6

" von der Bezugslinie

16

, wenn sich die Fläche

2

in ihrer Soll-Lage

21

befindet
d₁

Abstand der Begrenzung

6

des Beleuchtungsgebietes

5

(= Kante

3

) zur Bezugslinie

16

(Ist-Lage)
d₂

Abstand der Begrenzung

6

' des Beleuchtungsgebietes

5

zur Bezugslinie

16

(Ist-Lage)
d₃

Abstand der Begrenzung

6

" des Beleuchtungsgebietes

5

' zur Bezugslinie

16

(Ist-Lage)

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Lage eines Flächen (2) und Kanten (3) aufweisen den Gegenstandes (1), insbesondere eines Bogenstapels (12), dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Gegenstand (1, 12) mittels divergierender Strahlen (4) mindestens ein definiertes Beleuchtungsgebiet (5, 5', 5") erzeugt wird, daß mindestens zwei Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') mindestens eines Beleuchtungsgebie tes (5, 5', 5") erfaßt und zur Ermittlung der Lage des Gegenstandes (1, 12) heran gezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsgebiet (5, 5') bis zu einer Kante (3) des Gegenstandes (1, 12) reicht, um die Lage der Kante (3) und die Lage der an diese Kante (3) anschließenden Fläche (2) zu ermitteln.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres auf einer Fläche (2) erzeugtes Beleuchtungsgebiet (5, 5") erfaßt wird, um die Lage der Fläche (2) zu ermitteln.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Lage einer Fläche (2) des Gegenstandes (1, 12) im Raum mindestens zwei weitere Begrenzungen (6"", 6''''') erfaßt werden, die zu mindestens zwei Begrenzungen (6, 6', 6", 6''') in einem Winkel verlaufen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Erfassung weiterer Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') auf weiteren Flächen (2) des Gegenstandes (1, 12) dessen Lage im Raum ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Größe und Form des Gegenstandes (1, 12) ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gepulstes Licht verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarotlicht verwendet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit mindestens einem lichtempfindlichen Empfänger (7, 7') und einer Auswerte einrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') zur Erzeugung von mindestens einem definierten Beleuchtungsgebiet (5, 5', 5") mit mindestens einer Begrenzung (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') ausgebildet ist und daß der mindestens eine Empfänger (7, 7') mindestens zwei Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') erfaßt und der Auswerteeinrichtung (8) zur Ermittlung der Lage des Gegenstandes (1, 12) übermittelt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') derart auf den Gegen stand (1, 12) gerichtet ist, daß mindestens eine Kante (3) des Gegenstandes (1, 12) mindestens eine Begrenzung (6) mindestens eines Beleuchtungsgebietes (5, 5") bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') zur Erzeugung mindestens eines weiteren Beleuchtungsgebiets (5') und der Empfänger (7, 7') zur Erfassung dieses mindestens einen weiteren Beleuchtungsgebiets (5') ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') derart ausgebildet ist, daß sie mindestens ein Beleuchtungsgebiet (5, 5', 5") mit Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') erzeugt, die zumindest teilweise in einem Winkel zueinander verlaufen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Empfänger (7, 7') flächenhaft zur Erfassung mehrerer in einer Fläche (3) liegender Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') mindestens eines Beleuchtungsgebiets (5, 5', 5") ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Beleuchtungseinrichtung (9') und mindestens ein weiterer Empfänger (7') zur Erfassung von Begrenzungen (6, 6', 6", 6''', 6"", 6''''') von Beleuchtungsgebieten (5, 5', 5") auf weiteren Flächen (2) des Gegen standes (1) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') eine gepulste Lichtquelle ist und daß ein entsprechender Empfänger (7, 7') vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Beleuchtungseinrichtung (9, 9') eine Infrarotlichtquelle ist und daß ein entsprechender Empfänger (7, 7') vorgesehen ist.

17. Positioniereinrichtung (10) zur Positionierung eines Flächen (2) und Kanten (3) aufweisenden Gegenstandes (1, 12), dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Gegenstandes (1, 12) nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 16 sowie eine Steuereinrichtung (11) aufweist, die aufgrund der ermittelten Ist-Lage (20) des Gegenstandes (1, 12) Stellbewegungen der Positioniereinrichtung (10) veranlaßt, um den Gegenstand (1, 12) in seine Soll-Lage (21) zu verbringen.

18. Positioniereinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Positionierung eines Papierstapels (12) zur automatischen Zufuhr von Papierbogen (13) zu einer Druckmaschine (14) ausgebildet ist.

19. Positioniereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Positionierung der vorderen Fläche (2), einer Seitenkante (3) und der vorderen Oberkante (3) eines Papierstapels (12) ausgebildet ist.

20. Positioniereinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart ausgebildet ist, daß sie bei Unregelmäßigkeiten der vorderen Fläche (2) oder einer Seitenkante (3) des Papierstapels (12) eine ständige Lagekorrektur des Papierstapels (12) für die Erzielung der Soll-Lage (21) für den obersten Papierbogen (12) vornimmt.