DE2837112A1

DE2837112A1 - Geraet zur automatischen identifizierung und registrierung von flaschen verschiedener groesse und/oder gestalt

Info

Publication number: DE2837112A1
Application number: DE19782837112
Authority: DE
Inventors: Jaan Poeld; Karl-Bertil Vilhelm Wettersten
Original assignee: Hugin Kassaregister AB
Current assignee: Hugin Kassaregister AB
Priority date: 1977-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1979-03-01
Also published as: SE405214B; CH633103A5; FR2400969A1; US4166949A; GB2003269A; GB2003269B

Description

Gerät zur automatischen Identifizierung und Registrierung von Flaschen verschiedener Größe und/oder Gestalt

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur automatischen Identifizierung und Registrierung von Flaschen verschiedener Größe und/oder Gestalt, die nacheinander längs einer Bahn vorgerückt werden, wobei unter den Flaschen Gläser hoher Lichtdurchlässigkeit vorhanden sein können und die Fischen den Strahlenpfad einer Lichtquellen/Fotozellen-Anordnung kreuzen, die eine Detektoreinheit bildet.

Die Aufgabe der Erfindung ist das Aufzeigen einer guten Lösung für folgende Probleme und Anforderungen, die sich auf die automatische Identifizierung von Flaschen in Läden, Lagern oder dgl. beziehen, im einzelnen auf leere Pfandflaschen (sogenannte Rückgabegläser).

1 . Wenn ein großes Sortiment von Flaschen vorliegt, die sich

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für verschiedene Branchen und insbesondere nach ihrer Herkunft aus verschiedenen Ländern unterscheiden, werden viele verschiedene Formen von Detektoreinheiten benötigt, was offensichtlich nicht sehr praktisch ist.

2. Ein und dasselbe Gerät sollte deshalb für verschiedene Flaschen und Preise ohne mühsame Anpassung verwendbar sein.

3. Das Gerät sollte eine sichere Identifizierung selbst bei hoher Lichtdurchlässigkeit des Glases der Flaschen zulassen.

4. Das Gerät darf nicht empfindlich für Liclireflexionen sein.

5. Es sollte an bereits vorhandene Förderbänder anpassbar sein.

Aus der schwedischen Patentschrift 353 ko? ist es bekannt, verschiedene Artikel in einem Laden, z.B. Flaschen, automatisch zu identifizieren, indem unter anderem die Gestalt gemessen wird und dann die Meßwerte in Preisinformationen umgewandelt werden.

Aus der schwedischen Auslegeschrift 72i62if1-5 ist es bei einem ähnlichen System bekannt, Flaschen zu identifizieren durch Ermittlung des Licht-Schatten-Übergangs für ein Schattenbild der. Flasche mittels zweier Fototransistoren und durch Umwandlung der Signaldifferenz zwischen den Fototransistoren in eine Preisinformation.

Keine dieser zwei bekannten Anordnungen bietet jedoch eine vollständige Lösung'für die oben erwähnten Probleme und Anforderungen.

In dem System gemäß der genannten Auslegeschrift 72162^1-5 wird für die Meßvorrichtung ein Prinzip verwendet, das in

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-G-

der US-PS 3 529 169 beschrieben ist und mit einer einzigen " Lichtquelle arbeitet, die die ganze Flasche beleuchtet, so daß sowohl für gebrochen? als auch für ungebrochene Lichtstrahlen die Möglichkeit besteht, das klare Glas zu durchlaufen und auf einen Fototransistor hinter der Flasche zu wirken. Um dies zu kompensieren, schreibt die genannte Auslegeschrift eine Zeitverzögerung vor, die etwas kürzer ist als die Passierzeit für den Schatten des Flaschenhalses. Wegen der Bewegungsrichtung der Flasche und der Ermittlung des Licht-Schatten-Ubergangs ist diese Messung nur auf die Messung von Höhen anwendbar.

Diese Beschränkungen können eliminiert und eine vollständige Lösung für die oben erwähnten Probleme und Anforderungen erhalten werden durch die erfindungsgemäße Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Detektoreinheit eine Matrix umfaßt, welche eine Gruppierung von Fotozellen in der seitlichen und der vertikalen Richtung aufweist, wobei jede Fotozelle durch einen verschiedenen und gerichteten Lichtstrahl zu betätigen ist, und welche mittels einer Programmiereinheit programmierbar ist, um auf vorbestimmte Muster anzusprechen, die den zu identifizierenden Flaschentypen entsprechen, wobei eine Vielzahl von Ermittlungsvorgängen an Punkten, ausgeführt wird, die durch die in seitlicher Richtung gruppierten Fotozellen bestimmt werden, während eine Flasche um eine bestimmte Strecke vorgerückt wird.

Aufgrund des Prinzips der Erfindung, wonach ein schmaler Licht-, strahl verwendet wird, vorzugsweise infrarotes Licht, in welchem Fall der Fototransistor mit einem Filter zum Ausfiltern von anderem Licht versehen ist, und man vorzugsweise den Lichtstrahl zweimal den Detektortunnel durchqueren läßt mittels eines Spiegels, vrobei eine perforierte Abschirmplatte vor dem Spiegel und der Detektormatrix plaziert wird, sind Möglichkeiten für eine Kurzzeitermittlung des beschatteten

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Fototransistors ohne Zeitverzögerung gegeben. Diese Tatsache ermöglicht ihrerseits die Verwendung einer universellen Detektormatrix, in der eine Vielzahl von Ermittlungsvorgängen aufführt wird, während die Flasche sich um eine bestimmte Strecke verschiebt. Programme zur Billigung einer Flasche sind in Verbindung mit dem Vorrücken einer Flasche des speziellen Typs durch den Tunnel erstellt, und die hierdurch von der Matrix erhaltenen Daten werden in einem Speicher gespeichert.

Zur Billigung von Flaschen, die einen zufälligen Defekt wie beispielsweise eine lose Etikettecke aufweisen, der die Umrißlinie der Flasche stört, kann ein bestimmter Fehlerspielraum in das Programm bei dem Vergleich von Ermittlungssignalen mit Programmen für gebilligte Flaschen eingearbeitet werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur T eine perspektivische Ansicht des Äußeren des vollständigen Gerätes der Erfindung;

Figur 2 ein Blockdiagramm des Gerätes;

Figur 3 eine schematische perspektivische Ansicht der in dem Detektortunnel untergebrachten Detektoreinheit einschließlich einem Spiegel;

Figur if eine -schematische Darstellung der Funktion der in Figur 2 gezeigten Abschirmplatte;

Figur 3 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Ausrüstung des Gerätes; und

Figuren 6a und 6b das Prinzip der herkömmlichen Ermittlung bzw. der von der Erfindung bevorzugten Ermittlung.

Das in Figur 1 gezeigte Gerät wird von einer entfernbaren Förderbandeinheit 1 getragen, deren Förderband bei 2 gezeigt ist. Das Förderband rückt darauf abgestellte Flaschen durch

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einen Tunnel if vor, in dessen beiden Seitenwänden eine später beschriebene Detektormatrix bzw. ein Spiegel angeordnet sind, um die Detektoreinheit zu bilden. Oben auf der Tunneleinheit, in der auch die elektronische Detektorausrüstung untergebracht ist, ist eine Registrier-, Programmier- und Schreibeinheit in Form einer Registrierkasse 5 in elektrischer Verbindung mit der Tunnelelektronik positioniert. Durch Betätigung von Tasten für Billigung, Preis und Zurückweisung in der Registrierkasse kann die Bedienungsperson das Gerät für vorbestimmte Flaschentypen und- preise programmieren.

Wenn der Kunde seine Flaschen 3 der Reihe nach auf das laufende Förderband 2 abgestellt hat, drückt^aui den Knopf 6, wonach der Pfandwert für jede abgesetzte Flasche und der Summenwert auf eine in einen Kästen 7 gelieferte Karte gedruckt werden.

In Figur 2 ist das Gerät in einer schematischen Blockform gezeigt. Wiederum ist der Detektortunnel if gezeigt, der an seiner einen Seite die Detektormatrix 8a und an seiner anderen Seite den Spiegel 9 sowie unten beschriebene Abschirm- und Schutzplatten 1o aufweist. Ferner ist ein Förderbandstarter 17 vorgesehen, der mit Fototransistoren arbeitet. Von der Elektronikausrüstung ist als gesonderter Block 11 ein mit einem Motor 12 für das Förderband gekoppelter Mikroprocessor,.ferner eine Steuertafel 13 und die Registrier-, Programmier- und Schreibeinheit oder Registrierkasse 5 gezeigt, die mit einem Ladencomputersystem 31 verbunden ist. Alternativ kann der Mikroprocessor in die Elektronikausrüstung der Registrierkasse eingebaut sein. Ferner ist am Eingang des Tunnels ein Drehkreuz zur Trennung der zugeführten Flaschen angeordnet, so daß sie einen passenden Abstand haben, wenn sie den Tunnel passieren,

In Figur J sind wieder das Förderband 2, eine Flasche 3 und der Tunnel k mit seinen beiden Seitenabschnitten zum Tragen der Detektoreinheit 8 bzw. des Spiegels 9 gezeigt. Die Flasche

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ist nach Passieren des Drehkreuzes auf ihrem Weg durch den Ermittlungsbereich. In dem gezeigten Fall weist die Matrix 8a eine horizontale und eine geneigte Reihe von Paaren von Kreuzen

15 und Quadraten 16 auf (die Indices "s" und "h" zeigen die Seiten- bzw. Höhenrichtung an), welche punktförmige Lichtquellen wie zum Beispiel Fotodioden bzw. Fototransistoren darstellen» Der etwas schräg gerichtete, schmale Strahl von jeder Lichtquelle 15 wird durch den Spiegel 9 mit voller Intensität auf den der Lichtquelle zugeordneten Fototransistor 16 reflektiert, wenn die Strahlenpassage frei ist, so daß der Fototransistor der Elektronik ein Signal liefert, das einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Wenn jedoch eine Flasche in den Strahlenpfad eintritt, fällt der reflektierte Strahl - wegen der Brechung des Strahls in der Glaswand, wie unten beschrieben außerhalb des Fototransistors, dessen nichtbeleuchteter Zustand in der Elektronik registriert wird und einen Schritt zur Identifizierung des Flaschentyps mittels des Speichers bildet. Um die. Möglichkeit zu vermeiden, daß reflektierte Strahlen auf andere, benachbarte Fototransistoren fallen, sind, wie in Verbindung mit Figur 2 erwähnt, gemäß Figur 4 zwei Abschirmplatten 1 ο vorgesehen, eine vor dem Spiegel 9 und die andere vor der Detektormatrix 8a. Beide Abschirmplatten sind mit kleinen öffnungen 1oa in den gerichteten Strahlenpfaden von den entsprechenden Lichtquellen 15 (alternativ mit Paaren kleinerer öffnungen für den emittierten bzw. reflektierten Strahl) versehen, wobei die Größe der öffnungen so beschränkt ist, daß gebrochene Strahlen außerhalb der öffnungen fallen und also blockiert werden, wie für die Lichtquelle 15b in der Figur gezeigt; andererseits werden nichtgebrochene Strahlen durch den Spiegel 9, wie beabsichtigt, auf den Fototransistor

16 reflektiert, wie für die Lichtquelle 15a gezeigt.

Lichtstrahl von dar Lichtquelle 15c wird blockiert, wenn er im Begriff ist, das dritte Mal eine Abschirmplatte zu passieren.

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Wenn also ein gebrochener Strahl auf einen benachbarten, nicht der richtigen Lichtquelle zugeordneten Fototransistor auftreffen soll, muß er Öffnungen in der Abschirmanordnung nicht weniger als viermal passieren und muß außerdem genau auf den Fototransistor auftreffen. Dieser mutmaßliche Strahl ist jedoch durch die vier gebrochenen Pfade durch das Glas der Flasche in seiner Intensität derart reduziert, daß der Fototransistor nicht betätigt wird. Die Sicherheit gegen störende Lichtreflexe wird durch Abdecken der Detektormatrix 8a und des Spiegels 9 mit einem Gehäuse 1ob weiter erhöht.

Die Wirkungsweise der Elektronik des Gerätes wird nachfolgend anhand des in Figur 5 gezeigten Blockschaltbildes erläutert.

Wenn eine Flasche auf dem Förderbandangeordnet ist, blockiert sie den Strahlengang zu dem Fototransistor für den Förderbandstarter 17j so daß ein Relais 25 aktiviert wird, um den Förderbandmotor 12 über einen Verzögerungsschaltkreis 23 zu starten. Nach derselben Verzögerung wird ein Generator 29 eingeschaltet, um über seinen Ausgang A die Fotodioden 15 anzuschalten. Zur gleichen Zeit führt eine Prüfeinrichtung 26 eine Prüfung aller Fotodioden und Fototransistoren der Detektormatrix 8a durch.

Die in seitlicher Richtung gruppierten Fototransistoren 16_S liefern, wenn eine Flasche den Strahlenpfad bricht, über ein Lesegatter 19 einen bedingten Lesepuls an einen Primärspeicher 2oa in einer zentralen Einheit, die allgemein bei 2o gezeigt ist. Die Schattenermittlungskriterien der Flasche von dem Fototransistor 16, , der in der Höhenrichtung der Matrix angeordnet ist, werden über einen Pulsverbesserer 18 geliefert. Das Lesegatter 19 schaltet die Transistoren 16 und 16, ab, nachdem diese ihre Kriteriensignale an den Primärspeicher 2oa geliefert haben. ,Venn vorbestimmte Programmkriterien betreffend die Gestalt der Flasche befriedigt sind, werden Signale, die dem Pfandwert der Flasche entsprechen, von einem mit dem

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Primärspeieher 2oa verbundenen Preisspeicher 2ob über einen Verzögerungsschaltkreis 2oc, ein UND-Gatter und eine Verstärkerstufe Zl\ auf die Registrierkasse 5 übertragen. Der Verzögerungsschaltkreis 2od stellt dann den Primärspeieher 2oa zurück. Wenn alle Flaschen zugeführt sind, wird der Kontakt 13d der Steuertafel 13 (in Figur 2) geschlossen, um die Registrierkasse zur Ausführung eines Summiervorgangs mit Kartenausgabe über einen bistabilden Kreis 28, ein UND-Gatter 22 und die Verstärkerstufe 2k zu starten. Wenn die letzte Flasche noch nicht die Detektormatrix 8a passiert hat, wird der Start der Registrierkasse verzögert und eine Warnlampe 13b eingeschaltet. Wenn ein Fehler in der Detektormatrix auftritt, werden über einen instabilen Kreis in der Prüfeinrichtung 26 durch eine Lichtemxssionsdiode 13a an der Steuertafel Blitze erzeugt. Der Kunde kann dann die Bedienungsperson rufen durch Betätigung eines Kontaktes 13c der Steuertafel, wobei die Rückstellung dieses Kontaktes mittels des Kontaktes 13d an der Steuertafel vorgenommen wird.

Schließlich erläutern die Figuren 6a und 6b die Vorteile des in Verbindung mit der Erfindung bevorzugten Spiegelsystems gegenüber dem herkömmlichen Ermittlungssystem.

Bei Verwendung des herkömmlichenSystems gemäß Figur 6a wird eine leere, zylindrische Flasche 3 aus klarem farblosen Glas, die im Horizontalschnitt gezeigt ist, auf dem Förderband 2 in Richtung des Pfeiles vorgerückt. Zum Zweck der Erläuterung ist die Wanddicke der Flasche stark übertrieben. Eine Punktlichtquelle 15 auf einer Seite des Förderbandes dient zum Werfen von Strahlen (gestrichelte Linien) auf einen Fototransistor 16 auf der anderen Seite des Förderbandes; es ist vorgesehen, daß der Fototransistor mit Ruhestrom arbeitet.

Wenn die Flasche an ihrer Peripherie mittels des Fototransistors ermittelt wird (durch strichpunktierte Linien angedeutete

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Strahlen), tritt eine doppelte Brechung des Strahls auf, so daß er außerhalb des Fototransistors 16 fällt (wie in der Figur) und der Anaeigeschaltkreis aktiviert wird. Wenn jedoch die Mittelachse einer Flasche irgendeines Typs sich der Stellung gegenüber dem Fototransistor nähert (wobei die neue relative Stellung des Strahls durch doppelpunktstrichlierte Linien angedeutet ist), wird der Strahl die leere Flasche passieren, ohne gebrochen zu werden. Wenn das farblose Glas sauber und klar ist, werden nur relativ niedrige Reflexionsverluste auftreten, das heißt, der Anzeigekreis wird den Strahl als nicht blockiert betrachten und sich entsprechend verhalten.

In Figur 6b ist erfindungsgemäß der Fototransistor 16 neben der Lichtquelle 15 angeordnet worden, und ein Spiegel 9 ist auf der anderen Seite des Förderbandes 2 vorgesehen, um den entsprechend schräg ausgesandten Lichtstrahl zu dem Fototransistor 16 zu reflektieren. Im Gegensatz zu den in Figur 6a gezeigten Zuständen tritt eine vierfache Brechung auf, die die Anzeige noch besser sicherstellt. Wenn die Flasche die vorher kritische Stellung nahe ihrer Mittelachse erreicht, wird der Strahlenpfad 15' - 9¹ - 16' an nicht weniger als acht Punkten gebrochen, und seine LicktVerluste bewirken in Kombination mit der gegenüber Figur 6a verdoppelten Zahl von Lichtreflexionsverlusten, daß der Anzeigekreis den Fototransistor, den das Flaschenzentrum passiert, korrekt als noch unbeleuchtet ansieht«,

Aufgrund kleiner Unregelmäßigkeiten in dem Glas, zum Beispiel einem Längsgrat entlang der Trennlinie der Gießform, können unerwartete Strahlenbrechungen auftreten, wenn die Ermittlung nahe der Peripherie der Flasche stattfindet, so daß der Strahl in der Art gebrochen wird, daß er zum falschen Zeitpunkt auf seinen zugeordneten Fototransistor fällt; das kann bei Verwendung der Spiegelanordnung kaum vorkommen und noch weniger in Kombination mit den Abschirmplatten.

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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern ermöglicht mehrere, für den Fachmann offensichtliche Modifikationen. Zum Beispiel könnten die Abschirmplatten zur Erhöhung der sicheren Ermittlung durch eine andere Anordnung ersetzt werden wie zum Beispiel durch den Ersatz des einzelnen großen Spiegels durch eine Vielzahl von kleinen Spiegeln, und zwar je einen für jeden Fototransistor, wobei die Größe der Spiegel so gewählt wird, daß von einer Flasche reflektierte Strahlen außerhalb der Spiegel fallen. Ferner können, wenn ein bestimmtes Fehlerverhältnis bei der Ermittlung angenommen werden kann, eine oder beide Abschirmplatten weggelassen werden. Es kann auch die herkömmliche Art der Ermittlung - im Normalfall mit einer einzigen Lichtpassage - verwendet werden. Die punktförmigen Lichtquellen an der Detektormatrix, die hier als Fotodioden beschrieben sind, könnten durch entsprechend angeordnete Öffnungen in einer Platte ersetzt werden, die gleichmäßig von hinten beleuchtet wird. Die beschriebene elektronische Ausrüstung kann natürlich auf vielerlei Art gemäß den vorliegenden Anforderungen und Zwecken modifiziert werden. Schließlich können offensichtlich die Fototransistoren durch eine andere Art von Fotozellen ersetzt werden, zum Beispiel solche, die bei Beleuchtung Strom erzeugen.

Der Patentanwalt

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-/If-

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERUCH D-8000 MÖNCHEN 22

DipL-lng. K. GUNSCHMANN " Steinsdorfstraße 10

Of.rer.not. W. KÖRBER ® (°⁸⁹) * 29 66 84

Dipl.-ing. J.SCHMiDT-EVERS

Patentanwälte 24. August 1978

HUGIN KASSAREGISTER AB 2837112

Box ZfISo

S - 1o262 Stockholm

Schweden

Ansprüche:

Gerät zur automatischen Identifizierung und Registrierung von Flaschen verschiedener Größe und/oder Gestalt, die nacheinander längs einer Bahn vorgerückt werden, wobei unter den Flaschen Gläser hoher Lichtdurchlässigkeit vorhanden sein können und die Flaschen den Strahlenpfad einer Lichtquellen/ Fotozellen-Anordnung kreuzen, die eine Detektoreinheit bildet, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinheit (8,9) eine Matrix (8a) umfaßt, welche eine Gruppierung von Fotozellen in der seitlichen (16a) und der vertikalen (16b) Richtung aufweist, wobei jede Fotozelle durch einen verschiedenen und gerichteten Lichtstrahl (von Lichtquellen 15s bzw. 15h) zu betätigen ist, und v/elche mittels einer Programmiereinheit (5) programmierbar ist, um auf vorbestimmte Muster anzusprechen, die den zu idsntifizierenden Flaschentypen

. an entsprechen, wobei eine Vielzahl von Ermittlungsvorgängeir Punkten ausgeführt wird, die durch die in seitlicher Richtung gruppierten Fotozellen (16s) bestimmt werden, während eine Flasche um eine bestimmte Strecke vorgerückt wird.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Programmiereinheit (5), vorzugsweise eine Registrierkasse, mit Zustimmungstasten und Preistasten sowie einer Zurückweisungstaste versehen ist, um den speziellen Typ der Flasche (3) zu programmieren, wenn sie die Detektoreinheit (8,9) durchläuft.

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3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (15) und die zugeordneten Fotozellen (16) auf derselben Seite der Bahn (2) gelegen und vorzugsweise so angeordnet sind, daß sie eine Einheit bilden, und daß ein-Spiegel (9) auf der anderen Seite der Bahn (2) angeordnet ist, um den Lichtstrahl zur Fotozelle hin zu reflektieren.
if. Gerät nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine perforierte Abschirmplatte (1o) zwischen den Lichtquellen (15) und den Fotozellen (16) angeordnet ist, um nur nichtreflektierte Lichtstrahlen zu den entsprechenden Fotozellen durchzulassen.
5. Gerät nach Anspruch l±, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (8a) und der Spiegel (9) mit einem Gehäuse (lob) versehen sind.
6. Gerät nach Anspruch 1 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle Infrarotstrahlen, beispielsweise von einer Fotodiode, in Kombination mit einem Filter verwendet werden, der über der Fotozelle positioniert ist und nur infrarote Strahlen durchläßt, wodurch störendes Licht von der Umgebung auf ein Minimum reduziert wird.
7. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lichtquellen/Fotozellenpaar (15,16) ein gesondertes Spiegelelement einer solchen Größe aufweist, daß nur nichtreflektierte Lichtstrahlen auf die entsprechenden Spiegelelemente auftre.ffen.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Registrierkasse (5) so ausgelegt ist, daß sie ein Terminal für eine Steuerverbindung zu einem Ladencomputersystera (31) bildet, das zusammen mit anderen periodischen Berichten einen Bericht über die erhaltenen Bückgabeflaschen nach Anzahl und Typ liefert.

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9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem Boden eine gesonderte Förderbandeinheit (1) aufweist, die die Bahn (2) fir die Flaschen (3) bildet und sich wegnehmen läßt, um eine Positionierung des Gerätes über einem bereits vorhandenen Förderband zu ermöglichen.

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