专利名称：将纸堆叠处理成证券捆尤其是纸币捆的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及证券尤其是纸币的生产，且更具体地涉及用于将纸堆叠(stacks of sheets)处理成证券捆尤其是纸币捆的方法和系统。在本发明的上下文中，术语“证券”被理解为涵盖所有种类的证券文件和/或有价值的文件，例如纸币、支票、印花税、彩票、护照、身份证或旅行证件以及类似物。优选地，证券是纸币。现有技术和本发明的背景用于将证券尤其是纸币的纸张处理成证券捆和证券捆的堆叠的方法和装备(所谓的“精加工”方法和装备)是本领域所已知的。这些精加工方法和装备例如在均以本申请人名义的美国专利号US3，939，621、美国专利号US 4，045，944、美国专利号US 4，283，902、美国专利号US 4，453，707、美国专利号US 4，463，677、美国专利号US 4，558，557、美国专利号US 4，558，615、美国专利号US 4，653，399、欧洲专利申请号EP 0656 309 Al、国际公开号WO 01/49464 Al、欧洲专利申请号EP 1 607 355 Al和国际公开号WO 2008/010125A2中公开。尤其有利的解决方案在同样以本申请人名义的国际公开号WO 2004/016433A1中公开，该解决方案在此以其整体通过引用而被并入本文，且尤其适合于生产具有按顺序编号次序的证券的不间断的流。其他已知的解决方案在欧洲专利申请号EP 0 598679 Al、国际公开号WO 2005/018945 Al、国际公开号WO 2006/131839 A2和英国专利申请号GB 2 262 729 A中公开。如在上述公开中解释的，本领域的惯例是以纸形式或连续卷筒纸的相继部分的形式生产证券，每张纸都具有以行和列组成的矩阵来布置的多种证券图案(security print)，通常在给每个证券图案编号之后，所述纸或卷筒纸的相继部分最终地被切割，以形成单独的证券。术语“纸”在下面将理解为等同于指的是如在单张纸印刷机中使用的单页纸或指的是如在卷筒纸印刷机中使用的连续卷筒纸的部分，该相继卷筒纸的部分在最后的卷筒纸印刷操作之后被最终地切割成纸张。在精加工过程开始时，预定数量的顺序的纸(通常一百张纸)通常以一个在另一个之上的方式堆叠，以形成顺序的纸堆叠，该纸堆叠然后被一个接一个地处理，以便在证券图案之间沿行方向和列方向被切割，以生产单独的证券捆。 这些捆然后通常被堆叠以形成捆堆，通常每个捆堆具有十捆。
图1示意性地图示了用于将纸堆叠处理成单独的捆的纸堆叠处理系统的俯视图， 该系统通常用参考数字1表示，该系统以与在美国专利号US4，观3，902(还见美国专利号US 4，453，707、US 4，463，677、US 4，558，557、US 4，558，615 和 US 4, 653, 399)中公开的方式相似的方式来操作。该处理系统适于以每小时10' 000张纸的典型速率来处理纸。在该实例中标记SS表示给定的纸堆叠，通常包括一个在另一个之上地被堆叠的一百张顺序的纸。 如已提及的，应理解每张纸具有印在其上的成阵列或矩阵的证券图案，该阵列将被限定为由M列和N行组成。在纸上的证券图案的列和行的实际数量显然取决于纸的尺寸和每个证券图案的尺寸。
在本发明的范围内，且为清晰起见，术语“列”应理解为指的是沿纸的第一尺寸而一个接一个的证券图案的布置，在下文被称为“纸长度”，而术语“行”应理解为沿纸的另一尺寸而一个接一个的证券图案的布置，在下文被称为“纸宽度”，如在图2中示意性图示的。 然而，严格地说，术语“列” / “行”和“纸宽度” / “纸长度”是可互换的。根据上述定义，纸长度通常对应于纸(或卷筒纸部分)的与穿过用于进行印刷操作的一台或多台印刷机的纸 (或连续的卷筒纸)的传送方向平行的尺寸，而纸宽度对应于纸的与纸(或连续的卷筒纸) 的传送方向垂直的尺寸。纸宽度通常大于纸长度。如本领域中典型的，(不论在单张纸印刷机上处理的单页纸还是在卷筒纸印刷机上处理的连续卷筒纸的相继的卷筒纸部分的)尺寸可以例如差不多是820mm宽度乘700mm 长度(即，820X700mm)。对于这样的纸尺寸，可以例如在纸上提供六(M = 6)列乘十(N = 10)行的具有例如130X65mm尺寸的证券图案。对于740X680mm的纸尺寸，可以例如在纸上提供四(M = 4)列乘七(N = 7)行的具有例如180X90mm尺寸的证券图案。对于小的纸尺寸，例如420 X 400mm，可以例如在纸上提供四(M = 4)列乘六(N = 6)行的具有例如 100X60mm尺寸的证券图案。以上实例当然是仅为了说明的目的而给出。在图1的示意性图示中，每张纸具有五(M = 5)列乘十(N = 10)行的证券图案， 即每张纸上五十个证券图案。纸堆叠SS首先(沿图1中的y方向)被逐步递送通过第一切割站CS1，在该第一切割站CSl中，堆叠SS沿证券图案的行而被切割，以便输出相继的组 (successive set)(bundle strips of securities) S。歹， 个堆叠SS沿行方向切割的结果，生产出十组(N = 10)这样的证券捆条S，每组证券捆条S 包含给定数量的证券图案，即在该情况下为五百个(即，M = 5乘一百)证券图案(S卩，五捆的每捆一百个证券的等同物)。在处理中，在纸的前边缘和后边缘处的空白边缘(未图示) 通常被切掉以及被丢弃。每个证券捆条S然后通常被按次序递送通过绑扎站(banding station) BS,该绑扎站BS包括沿每个证券捆条S的长度(即，沿图1中的χ方向)分布的多个绑扎单元，以围绕具有证券图案的捆条S上的多个位置中的相对应的一个位置来提供固定带(securing band)B0用于进行绑扎的合适的绑扎单元(还称为“打捆(banderoling) ”)例如在以本申请人名义的国际公开号W02005/085070 Al中公开。在该实例中，绑扎站BS包括与在每张纸上的证券图案的列一样多的绑扎单元，即在该实例中五个(M = 5)绑扎单元。绑扎操作可被省略，或被旨在以捆布置的形式将证券固定在一起的任何其他操作(例如，被装订)代替。因此设置有固定带B的每个证券捆条S，在下文称为被绑扎的证券捆条S*，然后被递送离开绑扎站BS至后续的处理站。在图示的实例中，每个被绑扎的证券捆条S*被侧向地(沿与图1中的χ方向相反的A方向)递送离开绑扎站BS且然后(沿y方向)至整理位置，在该整理位置中，给定的且相同的纸堆叠SS的所有的被绑扎的证券捆条S*被重新分组，以形成与原始的纸堆叠SS的布置相对应的N个被绑扎的证券捆条S*的堆叠状形成物 SS*。在堆叠状形成物SS*中，被绑扎的捆条S*通常被定位成彼此邻近或甚至抵着彼此而邻接。然后，所得到的组装的被绑扎的证券捆条S*的堆叠状形成物SS* (沿χ方向)被逐步递送通过第二切割站CS2，在该第二切割站CS2中，堆叠状形成物SS*沿证券图案的列而被切割，以便输出相继的组2的证券捆5，所有被绑扎的捆条S*被第二切割站CS2同时并逐步地切割。在该实例中，作为将每个堆叠状形成物SS*沿列方向切割的结果，生产出五个 (M = 5)相继的组2的证券捆5，每个证券捆5设有固定带，每个相继的组2由给定数量的被布置成靠近另一个捆的证券捆5构成，即十捆(N = 10)的每捆具有一百张单独证券的捆 5，(即，初始的纸堆叠SS的证券图案的一个列的等同物)。在处理中，在纸的右边缘和左边缘处的空白边缘(即，在图1的堆叠状形成物SS*的顶部和底部处的空白边缘)(未图示) 通常被切掉以及被丢弃。可选择地，如在美国专利号US 4，283，902中所公开的，在将纸堆叠SS递送到第一切割站CSl之前可使用另外的切割装置将右空白边缘和左空白边缘切割掉。然后每个组2的证券捆5需要在下一个组2的捆5到达之前被移走。组2中的每个捆5还必须被分离，以形成流动的间隔开的捆5，如在图1中示意性图示的。这种分离是必须的，以便每个捆可被进一步单独地处理，尤其以形成合适的捆2的堆叠75 (下文称为“捆堆叠”)。单独的捆5至捆堆叠75的这种另外的处理特别地包括每两个捆5的180 度的旋转(捆的交替的旋转被示意性地图示在图1中)，以补偿证券的通常的厚度变化，该厚度变化是由于例如由凹版印刷的结果产生的不同浮雕、被应用到基材的所选区域上的安全元件(例如OVD-光学可变装置)或局部嵌入到基材中的安全元件(例如水印、安全线 (security thread)、窗口等)的存在所导致的。在该方面，围绕每个捆设置的固定带通常还以相对于每个捆的中间部分偏置的方式而在绑扎站BS处被应用。用于进行捆分离和包装操作的方法和系统在例如以本申请人名义的于2008年4月25日提交的、现已以EP 2 112 110 Al 公布的标题为 “METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING BUNDLES OF SECURITIES, IN PARTI⑶LAR BANKNOTE BUNDLES (处理证券捆尤其是纸币捆的方法和系统)，，的欧洲申请号 08155236. 6 (还参见于2009年4月16日提交的、现已以W02009/130638 Al公布的国际申请号PCT/IB2009/051583，该申请要求上述欧洲申请号08155236. 6的优先权)中公开。考虑到每小时10 ‘ 000张纸的通常处理速率，每三十六秒(= (100*3' 600)/10' 000)就有新的一百张纸的堆叠SS将被供应到第一切割站CSl的上游， 这相当于每36/N秒在第一切割站CSl的下游产生新的捆条S、S*。在其中每张纸具有五(M =5)列和十(N = 10)行的证券图案的该实例中，这意味着每3. 6秒就有新的捆条S、S*到达。在上述精加工方法论的上下文中，重要的是确保最终生产的所得到的捆5每个包括期望数量的基材，即不多不少一百个基材。基于该原因，通常在精加工期间进行计数操作，以检查每个捆5含有适当数量的基材。可通过如例如在欧洲专利申请号EP 0 737 936 Al中公开的机械设备例如计数盘来进行计数。可选择地，“非接触式”光学计数解决方案已被提出，该光学计数解决方案利用光学系统来获取基材的堆叠的一侧的图像并且从其推导出基材计数。这样的解决方案例如在国际公开号 W096/22553 Al、WO 2004/059585 Al、WO 2004/097732 Al 和 WO 2006/016234A1 中公开。根据国际公开号WO 2006/016234 Al，在堆叠的基材在切割设备下处于静止时、 且优选在堆叠的基材在切割站处仍被压缩设备压缩时，光学计数在切割操作之后立即被进行。然而，已发现这种解决方案在实践中可能不是非常切合实际的，因为这导致用于获取堆叠的基材的侧的图像的图像传感器可被定位的方式上的限制且可能导致所测量的图像不精确。实际上，如在国际公开号WO 2006/016234 Al的图中图示的，图像传感器需要被定位到切割站的下游侧，以便观察仍处于切割设备下的基材的堆叠的新切割侧，这意味着图像传感器不能定位在基材的堆叠的正前方(因为否则它将阻碍基材从切割站被输出的路径)，而是定位成相对于基材的路径成一角度。此外，在基材的堆叠仍处于切割站处的切割设备下时，获取该基材的堆叠的侧的一个或多个图像的可利用的时间是有限的。因此，需要一种可以以更大的自由度和更大的稳健性来进行光学计数而不干扰精加工过程的改进的解决方案。发明概述因此，本发明的目的是提供一种用于将纸堆叠处理成证券捆尤其是纸币捆的改进的方法和系统，其中基材的数量可通过光学设备适当地检查。本发明的另一目的是提供实施简单且稳健的、同时确保能够维持高生产效率的方法和系统。因此，本发明涉及一种用于将纸堆叠处理成证券捆尤其是纸币捆的方法，该方法包括以下步骤-将相继的纸堆叠切割成相继的组的捆条，纸堆叠中的每张纸具有以行和列的矩阵来布置的一系列多种证券图案；以及-将相继的组的捆条切割成相继的组的顺序的证券捆，其中该方法还包括在将每个捆条切割成相继的组的顺序捆之前对每个捆条内的基材数量进行计数的步骤，该计数包括-在捆条沿与捆条的纵向侧平行的位移方向移动时，获取捆条的纵向侧的至少一部分的至少一个图像；以及-处理所述至少一个图像，以推导出捆条内的基材的基材计数。本发明还涉及一种用于将纸堆叠处理成证券捆尤其是纸币捆的系统，该系统包括-第一切割站，其用于将相继的纸堆叠切割成相继的组的捆条，纸堆叠中的每张纸具有以行和列的矩阵来布置的一系列多种证券图案；以及-第二切割站，其用于将相继的组的捆条切割成相继的组的顺序的证券捆，其中该系统还包括光学系统，该光学系统用于在将每个捆条切割成相继的组的顺序的捆之前对每个捆条内的基材的数量进行计数，该光学系统包括-图像传感器，其用于获取捆条的纵向侧的至少一部分的至少一个图像，该图像传感器沿捆条的与捆条的纵向侧平行的位移方向设置；以及-处理单元，其用于处理所述至少一个图像，以推导出捆条内的基材的基材计数。本发明的有利的实施方式形成所附从属权利要求的主题。根据一个实施方式，每个捆条设置有沿每个捆条的长度分布的多个固定带，且对基材数量进行计数针对所得到的被绑扎的捆条而进行。由于捆条内的堆叠的基材借助于固定带而被固定在一起，所以这有利于适当的计数操作。根据该实施方式的优选的变型，每个被绑扎的捆条的纵向侧的图像能够被有利地获取，以进一步检查固定带沿被绑扎的捆条的长度的适当存在。
根据另一个实施方式，对基材数量进行计数优选地沿每个捆条的纵向侧进行数次，例如进行至少与捆条内的捆位置一样多的次数。附图简述现在参考附图以示例的方式阐述本发明的系统，在附图中图1是用于将纸堆叠处理成相继的组的顺序的捆的系统的示意性俯视图，纸堆叠中的每张纸具有以行和列组成的矩阵来布置的一系列多种证券图案；图2是对本发明的范围内的“列”、“行”、“纸长度”和“纸宽度”的概念进行说明的纸布局(sheet layout)的示意性图；图3和图4是根据本发明的一个实施方式的系统的示意性部分透视图；图5是图3和4的系统的示意性俯视图；图6是图5的放大图；图7是从捆条的纵向侧的一部分获取的图示性的活动图像；以及图8是在本发明的内容中所使用的光学系统的示意性方块图。优选实施方式的详述图3至图6和图8图示了根据本发明的用于将纸堆叠处理成证券捆尤其是纸币捆的方法和系统的实施方式。图3至6是对在本方法和系统的内容中如何进行光学计数进行说明的仅部分示意性图。就精加工原理而言，这种精加工原理与在参考图1和图2中的其序言中解释的原理相似，因此将不再解释该精加工原理。足以理解，精加工方法通常包括以下步骤(再次参见图1)-将相继的纸堆叠SS切割成相继的组的捆条S、S*，纸堆叠SS中的每张纸具有以行和列组成的矩阵来布置的一系列多种证券图案；以及-将相继的组的捆条S、S*切割成相继的组2的顺序的证券捆5。类似地，足以理解，精加工系统通常包括(再次参见图1)-第一切割站CS1，其用于将相继的纸堆叠SS切割成相继的组的捆条S、S*;以
-第二切割站CS2，其用于将相继的组的捆条S、S*切割成相继的组2的顺序的证券捆5。根据在图3至图6和图8中图示的优选的实施方式，光学计数基材数量在绑扎站 BS的下游针对被绑扎的捆条S*而进行。这种绑扎操作是任选的，且因此光学计数操作可以可选择地针对未被绑扎的捆条S而进行，且本发明的下面的描述同样适用于这种情况。然而，优选地针对被绑扎的捆条S*进行光学计数操作，因为这确保被绑扎的捆条S*内的所有的基材都被适当地固定到一起。更确切地，如在图3至图6和图8中图示的，光学系统包括沿捆条S*的路径设置的图像传感器100，用于获取捆条S*的纵向侧10的至少一部分的至少一个图像I。在图7 示出捆条S*的纵向侧10的一部分的示例图像I。这意味着，在图3至6的实例中，当捆条S*沿位移方向A移动(离开绑扎站BS-见图1)时，至少一个图像I被获取，在图1的图示中该位移方向与纸堆叠SS在第一切割站 CSl处被切割成捆条S、S*时所沿的方向平行。图像传感器100被耦合到处理单元200(在图3至6中未示出，但示意性图示在图 8的方块图中)，该处理单元200被设计成处理由图像传感器100获取的至少一个图像I，以
8从其推导出捆条S*内的基材的基材计数。可应用任何处理方法论。在该方面，可参考例如国际公开号W02004/097732 Al。然而，本发明不限于该具体处理方法论，且可使用任何其他的图像处理技术，只要该技术适合于从由图像传感器100获取的图像I推导出基材计数。优选地，处理单元200被设计成用于比较基材计数是否与预期的基材数量(例如一百个基材)一致，并且被设计成如果基材计数与预期的基材数量不一致则发出警报或错误信号。图像传感器100可包括线性传感器，以在捆条S*在图像传感器100前面移动时扫描捆条S*的纵向侧10的所期望的部分。可选择地，图像传感器100可包括数组传感器，以获取捆条S*的纵向侧10的所述部分的快照。在任何情况下，图像传感器100应被适当地设计成输出捆条S*的纵向侧10的所期望部分的图像I。显然地，在这种针对被绑扎的捆条 S*而进行光学计数的情况下，应在捆条S*的纵向侧10的不具有固定带B的部分处获取图像I。优选地，在捆条S*的纵向侧10的不同部分处获取多个图像I。在捆条S*包括五个(M =幻捆位置且因此包括五个固定带B的这种情况下(见图1和8)，沿捆条S*的长度获取至少五个(或可能六个或更多个)图像，即在每相继成对的固定带B之间(图8中的 Pl至P4位置)和在捆条S*的一个末端处(图8中的P5位置)。有利地，在针对被绑扎的捆条S*而进行光学计数操作的优选实施方式的情形中， 光学系统100、200还可用于检查固定带B沿被绑扎的捆条S*的长度的适当存在。在该情况下，这需要图像传感器100在沿被绑扎的捆条S*的长度的固定带B被预期所在的位置处获取五个另外的图像。基于这些图像，固定带B是否位于相应的位置处于是可被检查，并且如果未位于相应的位置处则产生警报或错误信号。可对上述实施方式进行多种修改和/或改进而不偏离所附权利要求的范围。例如，如已提及的，绑扎操作是任选的，且因此光学计数操作可直接针对未被绑扎的捆条S而进行。
权利要求
1.一种用于将纸堆叠(SQ处理成证券捆( 尤其是纸币捆的方法，所述方法包括以下步骤-将相继的纸堆叠(SQ切割成相继的组的捆条(S、S*)，所述纸堆叠(SQ中的每张纸具有以行和列的矩阵来布置的一系列多种证券图案；-将所述相继的组的捆条(S、S*)切割成相继的组O)的顺序的证券捆(5)， 其中所述方法还包括在将每个捆条(S、S*)切割成所述相继的组(2)的顺序的捆(5) 之前对每个捆条(S、S*)内的基材数量进行计数的步骤，所述计数包括-当所述捆条(S、S*)沿与所述捆条(S、S*)的纵向侧(10)平行的位移方向(A)移动时，获取所述捆条(S、S*)的纵向侧(10)的至少一部分的至少一个图像(I)；以及-处理所述至少一个图像(I)，以推导出所述捆条(S、S*)内的所述基材的基材计数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每个捆条( 设置有沿每个捆条(S)的长度分布的多个固定带(B)，且其中对基材数量进行计数针对所得到的被绑扎的捆条(S*)而进行。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤获取每个被绑扎的捆条(S*)的所述纵向侧(10)的图像，以检查所述固定带(B)沿被绑扎的捆条(S*)的长度的适当存在。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对基材数量进行计数沿每个捆条(S、 S*)的所述纵向侧(10)而进行数次。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤比较所述基材计数是否与预期的基材数量一致，并且如果所述基材计数与所述预期的基材数量不一致则发出警报或错误信号。
6.一种用于将纸堆叠(SQ处理成证券捆( 尤其是纸币捆的系统，所述系统包括 -第一切割站(CSl)，其用于将相继的纸堆叠(SS)切割成相继的组的捆条(S、S*)，所述纸堆叠(SQ中的每张纸具有以行和列的矩阵来布置的一系列的多种证券图案；以及-第二切割站(CS2)，其用于将所述相继的组的捆条(S、S*)切割成相继的组(2)的顺序的证券捆(5)，其中所述系统还包括光学系统(100、200)，所述光学系统(100、200)用于在将每个捆条(S、S*)切割成所述相继的组(2)的顺序的捆(5)之前对每个捆条(S、S*)内的基材数量进行计数，所述光学系统(100、200)包括-图像传感器(100)，其用于获取所述捆条(S、S*)的纵向侧(10)的至少一部分的至少一个图像(I)，所述图像传感器(100)沿所述捆条(S、S*)的与所述捆条(S、S*)的纵向侧 (10)平行的位移方向㈧设置；以及-处理单元000)，其用于处理所述至少一个图像(I)，以推导出所述捆条(s、s*)内的所述基材的基材计数。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括绑扎站(BS)，所述绑扎站(BQ具有沿所述捆条 (S)的长度分布的多个绑扎单元，以沿每个捆条(S)的所述长度提供多个固定带(B)，且其中所述图像传感器(100)定位在所述绑扎站(BQ的下游，以使对基材数量进行计数针对所得到的被绑扎的捆条(S*)而进行。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述光学系统(100、200)还检查所述固定带(B) 沿被绑扎的捆条(S*)的长度的适当存在。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中所述光学系统(100、200)被设计成在所述捆条(s、s*)的纵向侧(10)的不同部分处获取多个图像⑴并处理该多个图像(I)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的系统，其中所述图像传感器(100)包括线性传感器，以在所述捆条(s、s*)移动时扫描所述捆条(S、S*)的纵向侧(10)的所述至少一部分。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的系统，其中所述图像传感器(100)包括数组传感器，以获取所述捆条(S、S*)的纵向侧(10)的所述至少一部分的快照。
全文摘要
描述了一种用于将纸堆叠(SS)处理成证券捆(5)尤其是纸币捆的方法，该方法包括以下步骤将相继的纸堆叠(SS)切割成相继的组的捆条(S、S*)，纸堆叠(SS)中的每张纸具有以行和列组成的矩阵来布置的一系列多种证券图案；以及将相继的组的捆条(S、S*)切割成相继的组(2)的顺序的证券捆(5)。该方法还包括以下步骤在将每个捆条(S、S*)切割成相继的组(2)的顺序的捆(5)之前对每个捆条(S、S*)内的基材的数量进行计数。这种计数包括在捆条(S、S*)沿与捆条(S、S*)的纵向侧(10)平行的位移方向(A)移动时，获取捆条(S、S*)的纵向侧(10)的至少一部分的至少一个图像(I)；以及处理所述至少一个图像(I)，以推导出捆条(S、S*)内的基材的基材计数。还描述了用于进行该方法的系统。
文档编号B65H33/16GK102473246SQ201080034232
公开日2012年5月23日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年8月3日
发明者哈特穆特·卡尔·绍尔, 马赛厄斯·盖吉 申请人:卡巴-诺塔赛斯有限公司