3.3.7 Пристрої виявлення ознак лицювання поштових відправлень
При автоматичному лицюванні листів необхідно виявляти ознаки лицювання, за якими визначається лицьова сторона листа. Як такими ознаками використовують поштові марки або спеціальні мітки, що наносяться на лист у вигляді елементарного штрихового коду, шляхом друку [3, 6, 7, 9].
Положення листа може визначатися електричним, магнітним або фотоелектричним методом [6, 7].
При фотоелектричному методі виявлення положення листа застосовуються фотоелектричні пристрої виявлення ознак лицювання. Для реалізації цього методу світловий потік, що відбивається або випромінюється маркою чи міткою, за допомогою оптичної системи спрямовується на чутливу поверхню оптикоелектричного перетворювача (ОЕП).
Розподіл кореспонденції за видами може здійснюватись в залежності від кольору марки. Для виявлення кольору марки перед ОЕП встановлюють вузькополосні фільтри, які виділяють необхідну ділянку спектра світлового потоку. Для надійної роботи ОЕП необхідно щоб контрастність марки та конверта була достатньо великою та забезпечувала надійне виявлення контуру марки на загальному фоні конверта. Подібний метод виявлення марки знайшов застосування в АЛШМ фірми "Toshiba" [6].
Для марок деякого кольору різниця між коефіцієнтами їх відбиття та фону конверта може бути досить малою. У такому разі сигнал виявлення контуру марки на виході ОЕП має низьке значення відношення сигнал/шум, що не забезпечує надійне виявлення марок, особливо при лицюванні поштових карток з художнім оформленням.
Для підвищення надійності застосовують метод визначення положення листа по люмінесцентній марці, який потребує виготовлення спеціальних марок з використанням у них ефекту фосфоресценції та флуоресценції (джерел ультрафіолетового випромінювання).
При використанні ефекту фосфоресценції марка акумулює світлову енергію та випромінює її деякий час після опромінювання. Марки з використанням флуоресценції випромінюють світлову енергію під дією короткочасного опромінювання їх ультрафіолетовими променями. Реалізація цього методу ускладнюється необхідністю застосування джерел ультрафіолетового випромінювання та високочутливих ОЕП, але забезпечує високу надійність виявлення марок. Цей метод знайшов застосування в АЛШМ фірми "Telefunken".
При магнітному методі положення листа визначається за спеціальними марками з металізованим або магнітним шаром. Під час транспортування листа з такою маркою в зоні дії зчитуючого пристрою металевий шар змінює резонансну частоту коливального контуру та високочастотний струм у його електричному ланцюзі, що є сигналом виявлення марки.
Виявлення марок з феромагнітним шаром здійснюється за допомогою магнітних головок. У пристрої розпізнавання головки розміщуються таким чином, щоб при будь - якому положенні конверта на марку записувався сигнал. Після цього лист проходить зону головок зчитування, одна з яких виявляє сигнал, та своїм відомим положенням визначає положення марки на конверті. Використання даного методу обмежується труднощами зчитування за наявності нерівностей на поверхні листів, що виникають внаслідок різного роду його деформацій.
При електричному методі положення листа визначається за спеціальними марками, які мають під шаром клею стрічкоподібні струмопровідні ланки, виготовлені з фольги, графіту або солей. Такі марки виявляються за допомогою пристрою зчитування з електродами під напругою
2 … 2,5 кВ. Коли марки зі струмопровідними стрічками перетинають такі електроди, виникають електричні розряди через шар паперу марки, які аналізуються пристроєм розпізнавання. Для розподілу кореспонденції за видами на марки різної вартості наноситься відповідна кількість струмопровідних стрічок. До недоліків даного методу слід віднести специфічні вимоги до марок та зниження їх філателістичної цінності, внаслідок виникнення слідів від електричних розрядів у ході лицювання кореспонденції. Крім того, магнітний та електричний способи можуть застосовуватись тільки у випадках, коли марки наклеюються на листи, що також обмежує (обмежувало) застосування даних методів.
Найбільш поширене застосування знайшов фотоелектричний спосіб визначення положення листа по спеціальних мітках, що можуть наноситись як друкарськими так і люмінесцентними фарбами. Як ознаки лицювання можуть застосовуватись спеціальні мітки кодового штампа поштового індексу або окремі лицювальні мітки, розташовані поблизу кодового штампа. Найбільш простими фотоелектричними перетворювачами для визначення лицювальних (спеціальних) міток надрукованих друкарською фарбою є фотодіоди. При ширині мітки 1 2 мм необхідний діаметр чутливої поверхні фотодіода складає 1 мм [6]. При русі листів в ТРС у вертикальному положенні виникають їх зміщення у вертикальному напрямку, тому застосовується лінійка фотодіодів, яка забезпечує надійне проектування зображення міток на чутливу поверхню фотодіодів при зміщенні положення листа внаслідок нестабільності пристроїв друку та транспортування.
Корпус фотодіода має більші розміри ніж його чутлива поверхня, тому при об’єднанні фотодіодів у лінійку необхідно збільшувати поверхню оптичного зображення міток, яке проектується спеціальною оптичною системою на фотодіоди.
На рис. 3.18 наведена схема розміщення та синхронізації зчитуючих пристроїв ЛШМ-3 виконаних на основі лінійок фотодіодів [3, 6].
Зчитуючі пристрої 1, 2 розміщуються по обидва боки відносно руху листа 3 на рівні розміщення лицювальних поміток у зоні нижнього ребра та відстані 155 мм один від одного. Елементи ЗП монтуються на жорсткій плиті, яка прикріплюється до каркасу машини за допомогою амортизаторів з можливістю зміни положення у трьох вимірах.
Листи рухаються на довгому ребрі у вертикальній площині між двома двострічковими синтетичними носіями. Для вирівнювання листів застосовується стабілізуюча площина. У зоні зчитування, по трасі руху листів, розміщені чотири фотодатчики (фотобар’єри) Ф1… Ф4. Положення та відстань між фотодатчиками вибрані таким чином, щоб зчитування проводилось в області ймовірного знаходження лицювальних міток.
При перетинанні переднім ребром листа променя фотодатчика Ф1 зчитування проводиться з другої половини конверта правим ЗП (1). При перетинанні листом променя фотодатчика Ф2 формується сигнал “кінець зчитування другої половини листа” для правого ЗП та сигнал “початок зчитування першої половини листа” для лівого ЗП (2) . Фотодатчик Ф3 формує сигнал “кінець зчитування першої половини конверта”.
Відстань між фотодатчиками Ф1 та Ф4 вибрана таким чином, що дозволяє контролювати наявність необхідного інтервалу 100 мм між листами. Сигнали фотодатчика Ф4 використовуються також для синхронізації роботи пристрою комутації 4 потоку листів до пристроїв повороту (напрямок А) та обхідного транспортування (напрямок В).
Склад ЗП та хід променів світла наведено на рис. 3.19,а. Джерело світла 1
(лампа розжарення) живиться від стабілізованого джерела напруги, яка може регулюватись з метою необхідного освітлення області зчитування конверта 2. Оптикоелектричний перетворювач 3 включає в себе оптичну систему 4, лінійку фотодіодів та підсилювач відеосигналу.
Схема формування оптичного зображення в ЗП наведена на рис. 3.19,б. Зображення лицювальних міток 1 з поверхні листа проекціюється за допомогою лінзи 2 та дзеркала 3 на матову поверхню скла і через останнє на світлочутливу поверхню лінійки фотодіодів 5 у вигляді оптичного зображення 4. Значення освітленості оптичного зображення перетворюються за допомогою лінійки фотодіодів у відповідні значення електричного струму (відеосигналу).
Для налагоджування оптичної системи дзеркало 3 може повертатись на 90о та фіксуватись у необхідному положенні.
Функціональна схема пристрою виявлення (розпізнавання ) лицювальних міток, який застосовується в ЛШМ-3 наведена на рис. 3.20. Кожний з пристроїв розпізнавання лицювальних поміток ПР1, ПР2 включає фотоелектричні перетворювачі, вузли аналізу та прийняття рішення про формування відповідного сигналу керування пристроями комутації АЛШМ [6].
Оптичне зображення зони зчитування лівого та правого боків листа перетворюється у послідовність електричних аналогових сигналів оптикоелектричними перетворювачами ОЕП-1, ОЕП-2 (лінійки фотодіодів). Аналогові сигнали підсилюються підсилювачами (П) та квантуються тригерами Шмідта (компараторами – К) за двома рівнями (логічними значеннями "0" та "1" для подальшого їх цифрового оброблення). Після двійкового квантування сигнали зчитування надходять до схем формування загального сигналу, де вони складаються за правилом диз’юнкції (схеми диз’юнкції – СД1, СД2).
Для перетворювання оптичного зображення в електричний сигнал застосовується лінійка із 13-ти фотодіодів, що забезпечує надійне зчитування штрихів лицювальних міток з мінімальною шириною 1мм в області зчитування 13 мм. Діаметр фотодіода складає 4мм, а мінімальна ширина мітки – 1 мм, тому для того, щоб зображення мітки проекціювалось на один фотодіод, коефіцієнт збільшення оптичної системи складає 4 [3, 6, 7].
У результаті оптичного перетворювання на виходах лінійки фотодіодів формуються електричні сигнали, які після підсилювання, квантування та логічного складання, надходять до вузла аналізу значення їх амплітуди та тривалості. За результатами аналізу приймається рішення про наявність, або відсутність лицювальних міток (лицьового боку листа) та формуються відповідні сигнали керування пристроями комутації листів.
До вузла аналізу сигнали від ЗП1,ЗП2 надходять через тривходові схеми кон’юнкції (СК1, СК2) та двовходову схему диз’юнкції СД3 на вхід селектора тривалості сигналу (СТ). За наявності у полі зчитування мітки СТ виділяє імпульси заданої тривалості, що надходять із зчитуючого пристрою, а лічильник (Л) підраховує їхню кількість.
Для прийняття рішення виявлення мітки встановлюється порогове значення тривалості сигналу її зчитування. За порогове значення приймається тривалість сигналу, що складає 80% максимально можливого його значення Емах. Наприклад, при швидкості руху листів у ТРС ЛШМ-3 v = 2,5 м/с та довжині мітки 7 мм Емах = 2,8 10-3 с [6].
Вузол прийняття рішення виконаний на основі дешифратора (ДШ) та двовходової схеми кон’юнкції СК3. Прийняття рішення про виявлення ознаки лицювання приймається у випадку, коли дешифратор зареєструє наявність підрахунку лічильником п’яти імпульсів, що надійшли в нього із СТ. При надходженні листа до пристрою комутації він потрапляє у зону дії Ф4, який формує сигнал синхронізації, забезпечуючи проходження сигналу прийняття рішення із виходу ДШ, через СКЗ на одновібратор (ОВ), для ввімкнення електромагніту пристрою комутації 4.
Сформований на виході одновібратора ОВ сигнал сприймається схемою ввімкнення електромагніту, внаслідок чого пристрій комутації направляє лист на якому виявлені ознаки лицювання до обхідної траси. Через деякий час, необхідний для комутації листа в обхідну трасу, одновібратор повертається у вихідне положення, електромагніт вимикається і пристрій комутації також повертається у вихідне положення.
Формування розглянутих вище сигналів виявлення областей зчитування міток з лівого та правого боків листа фотодіодами Ф1, Ф2, Ф3 використовується для синхронізації функціональних елементів пристрою аналізу та забезпечення можливості процесу аналізу тільки під час зчитування області ймовірного знаходження міток. При перетинанні переднім ребром листа оптичної осі фотодіода Ф1 останній формує сигнал "1", який подається на вхід СК1, та разом з сигналом "1", що надходить з інвертора І1 (інвертований сигнал "0" з фотодіода Ф2), забезпечує проходження сигналу зчитування лівого нижнього кута листа, через СК1, до пристрою аналізу. При перетинанні листом фотодіода Ф2 закінчується аналіз лівої сторони листа та розпочинається, аналогічний розглянутому вище аналіз правої сторони листа, який закінчується при перетинанні листом фотодіода Ф3 [6].