CH627959A5 - Verfahren und einrichtung zur drehlagebestimmung von gegenstaenden. - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur drehlagebestimmung von gegenstaenden. Download PDF

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CH627959A5
CH627959A5 CH1213777A CH1213777A CH627959A5 CH 627959 A5 CH627959 A5 CH 627959A5 CH 1213777 A CH1213777 A CH 1213777A CH 1213777 A CH1213777 A CH 1213777A CH 627959 A5 CH627959 A5 CH 627959A5
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Drehlagebestimmung von Gegenständen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Drehlagebestimmungen sind insbesondere für die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken, die einer Bearbeitungsmaschine in definierter Lage zugeführt werden müssen, von Bedeutung. Im Bereich der Klein- und Mittelserienfertigung stösst die Rationalisierung mit Hilfe programmierbarer Automaten auf Schwierigkeiten, da für die Schnittstellen zwischen Fördersystemen für Werkstücke und Industrierobotern keine befriedigenden Lösungen bestehen.
Eine Verfahrensweise der vorgenannten Art ist bekannt aus den IITB-Mitteilungen 1977, S. 27—32, «FhG-Berichte 2—77». Nach Schwerpunktsbestimmung und Identifizierung des Gegenstandsbildes, d.h. Zuordnung des Gegenstandes zu einem Bezugsgegenstand, erfolgt dort die Drehlagebestimmung durch Vergleich jeweils eines einem Abstandsradius zugeordneten Satzes von ausgezeichneten Abtast-Winkelpositionen mit einem dem gleichen Abtastradius entsprechenden Bezugsdatensatz. Die ausgezeichneten Winkelpositionen ergeben sich dabei als Schnittpunkte des Abtastkreises mit der Kontur des Gegenstandsbildes. Es erfolgt dann eine rechnerisch durchgeführte Relativdrehung zwischen dem vom Gegenstandsbild abgenommenen Winkelpositionensatz und dem Bezugsdatensatz, bis Übereinstimmung besteht. Die vom ersten Vergleich bis zu diesem Zeitpunkt durchlaufene Relativdrehung stellt dann die gesuchte Drehlage des Gegenstandes gegenüber derjenigen des Bezugsgegenstandes dar.
Die bekannte Verfahrensweise beruht also auf dem Vergleich und der Feststellung einer Übereinstimmung zwischen jeweils zwei Datensätzen, dort «Merkmalsvektoren» genannt, die aufgrund ihrer Entstehung gegebenenfalls nur wenige Ein2
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zeldaten umfassen, nämlich bei Bildkonturen mit nur schwachen und wenigen Einbuchtungen und einer entsprechend geringen Anzahl von Schnittpunkten mit den Abtastkreisen. Infolgedessen ist die Messsicherheit bei dieser Verfahrensweise ohne besonderen Verfahrensaufwand durch eine Vielzahl von Abtastungen mit unterschiedlichem Radius und ohne erhöhten apparativen Aufwand für die Genauigkeitserhöhung der Messdatenerfassung vergleichsweise gering. Ausserdem muss für die Übereinstimmungsdetektion der zu vergleichenden Datensätze eine beträchtliche Toleranz zugelassen werden, weil geringfügige Masstoleranzen der zu behandelnden Gegenstände sowie unvermeidliche Messungenauigkeiten bei spitzwinkligem Schnitt von Kontur und Abtastkreis vergleichsweise grosse Lageänderungen der betreffenden Schnittpunkte und damit der ausgezeichneten Winkelpositionen zur Folge haben.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Drehlagebestimmung, die sich durch erhöhte Messsicherheit und Massgenauigkeit ohne grossen apparativen Aufwand auszeichnet. Die erfindungsge-mässe Verfahrenslösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale, während die entsprechende schaltungstechnische Lösung durch die im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale bestimmt ist.
Bei der erfindungsgemässen Verfahrensweise erfolgt die Korrelation der Gegenstands- und Bezugsgegenstands-Abtastdaten also nicht durch Prüfung auf unmittelbare Übereinstimmung, sondern durch inkremental oder auch kontinuierlich über den Abtastkreisumfang fortschreitende multiplikative Verknüpfung und Integration (Kreuzkorrelation) der Abtast-daten, wobei unsystematische Abweichungen der Einzeldaten bereits durch die Integration weitgehend ausgeglichen werden. Ausserdem handelt es sich bei inkrementaler Abtastung ebenso wie bei kontinuierlicher Abtastung grundsätzlich um eine Linienintegration über den Abtastkreis, weshalb in jedem Fall eine vergleichsweise grosse Anzahl von Abtastdaten zur Verfügung steht. Dadurch ergibt sich eine weitere Erhöhung der Messsicherheit und Messgenauigkeit.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigt:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines ersten Teiles einer erfindungsgemässen Einrichtung zur Drehlagebestimmung, nämlich des Teiles mit optoelektronischer Abbildungseinrichtung und elektronischer Bildabtasteinrichtung,
Fig. 2 einen zweiten Teil der Einrichtung, nämlich den Datenspeicher- und Datenverarbeitungsteil, und
Fig. 3 ein Winkeldiagramm verschiedener Abtastsignale und eines Korrelationsintegrals zur Erläuterung der erfindungsgemässen Verfahrensweise.
Nach Fig. 1 ist ein zu behandelnder Gegenstand G im Aufnahmebereich eines optoelektronischen Bildwandlers V, insbesondere eines solchen mit photoelektrischer Bilderzeugung und Elektronenstrahlabtastung sowie zugehöriger Horizontal-und Vertikalablenkeinrichtung Vh bzw. Vv, angeordnet, welcher ein dem Gegenstand G entsprechendes Bild B für eine anschliessende Abtastung und Umsetzung in entsprechende binäre Gegenstands-Abtastdaten sG erzeugt. Die Abtastung erfolgt mittels einer Abtaststeuerschaltung ASt, beispielsweise zirkulär mit den Abtast-Polarkoordinaten (/■ (Azimut) und o (Radius), die zur Kennzeichnung der Gegenstands-Abtastda-ten im Zustand ihrer Gewinnung vom Gegenstandsbild hinter dem Bezugszeichen sG angedeutet sind.
Der Datenausgang des Bildwandlers V ist, wie im folgenden auch die übrigen Schaltungseingänge bzw. Schaltungsausgänge, der Einfachheit halber mit dem gleichen Bezugszeichen wie das an dem betreffenden Eingang oder Ausgang vorhandene Signal bezeichnet.
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Durch die Elektronenstrahlabtastung des Gegenstandsbildes B wird für jeden Abtastpunkt ein Binärsignal mit dem Wert 0 bzw. 1 je nach der Lage des Abtastpunktes innerhalb oder ausserhalb der Gegenstandsfläche bzw. Gegenstandsstruktur erzeugt. Damit erfolgt also die Umsetzung des Gegenstandsbildes in zu speichernde und weiterzuverarbeitende Abtastdaten. Grundsätzlich ist es möglich, die - dann notwendig zirkuläre — Bildabtastung im Gleichlauf mit der Korrelation entsprechend synchron abgerufener Bezugsdaten durchzuführen. Da jedoch die Elektronenstrahlabtastung des Gegen-standsbildes vergleichsweise langsam erfolgt, würde sich dann bei einer aufeinanderfolgenden Verarbeitung mehrerer Abtastkreise insgesamt ein sehr grosser Zeitbedarf für eine Drehlagebestimmung ergeben. Es wird daher beim Ausführungsbeispiel mit wesentlichem Zeitgewinn zunächst ein dem ganzen Gegenstand zugeordneter Gesamtsatz von Gegenstands-Abtastdaten durch die Bildabtastung gewonnen und für die elektronische Weiterverarbeitung abgespeichert. Diese Bildabtastung braucht daher nicht unbedingt in vollständiger Ubereinstimmung mit den für die Weiterverarbeitung benutzten Abtastdatensätzen zu stehen, was jedoch eine besonders zweckmässige, weil zeit- und speicherplatzsparende Weiterbildung der Erfindung darstellt. Demgemäss ist in Fig. 1 die erwähnte, zirkuläre Bildabtastung mittels der Abtaststeuerschaltung ASt und einer übergeordneten Programmsteuereinrichtung PSt wiedergegeben. Grundsätzlich könnte jedoch auch z.B. eine Gesamtabtastung des Gegenstandsbildes mit entsprechender Datenredundanz bezüglich der für die Weiterverarbeitung tatsächlich benutzten Daten vorgenommen werden.
Für die Zirkularabtastung sind im Beispielsfall innerhalb von ASt eine Vertikalablenkstufe av sowie eine Horizontalablenkstufe ah in Gestalt eines Sinus- bzw. Cosinusgenerators mit synchroner, zeitlicher Argumentaussteuerung gemäss dem Abtastwinkel ip (t) von einer linearen Zeitsteuerstufe wst vorgesehen, letztere erzeugt für das Durchlaufen eines jeden Abtastkreises eine zeitlich lineare Rampenfunktion, für die aufeinanderfolgenden Abtastzyklen also insgesamt eine Sägezahnfunktion. Die unterschiedlichen Abtastradien der Abtastzyklen werden dabei durch eine mit wst synchronisierte Fortfallseinrichtung bestimmt, die im Beispielsfall einen Stufengenerator ik<? zur Erzeugung von Radieninkrementen Ao mit nachfolgendem Summierglied stg umfasst. Der Ausgang des letzteren ist an entsprechende Amplitudensteuereingänge von av und ah angeschlossen. Die synchronisierte Auslösung von aufeinanderfolgenden Zeitrampen in wst sowie von Radieninkrementen in iko erfolgt mittels eines Komparators da, der jeweils bei Erreichen einer Volldrehung durch den Abtastwinkel y> einerseits die Zeitrampe auf Null zurückschaltet und anderseits den Stufengenerator ikg aktiviert und über das Summierglied sto den Abtastradius um das Radieninkrement Aq erhöht. Mit einer Zeitverzögerung in einem Totzeitglied T0 wird sodann eine neue Zeitrampe und damit ein neuer Abtastzyklus ângestos-sen.
Der in Fig. 2 dargestellte Schaltungsteil umfasst einen digitalen Gegenstands-Abtastdatenspeicher GSp sowie einen Be-zugsgegenstands-Abtastdatenspeicher RSp. Beide Speicher sind in Fig. 2 getrennt dargestellt, stellen jedoch beispielsweise verschiedene Speicherplatzbereiche innerhalb eines gemeinsamen Datenspeichers eines Mikroprozessors dar. Im folgenden sind die Dateneingänge und Datenausgänge sowie Steuereingänge der Speicher der Einfachheit halber analog angedeutet. Es versteht sich jedoch, dass Steuerung und Datenverkehr mit den Speichern in der üblichen Digitalform vonstatten gehen, wobei an den Analog-Digitalschnittstellen entsprechende Wandler vorhanden sind. Dies gilt insbesondere auch für die zeitliche Ablaufsteuerung und die Datenübertragung zwischen Bildabtastung und Speicher, wozu in bekannter Weise eine Zeit- und Amplitudenquantisierung mit Analog-Digitalumset-
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zung erforderlich ist. Diese in der Datenverarbeitungstechnik aligemein bekannten Schaltungsmittel sind hier nicht näher dargestellt und erläutert.
Der Übersichtlichkeit halber ist innerhalb der Darstellung des Gegenstands-Datenspeichers GSp ein Koordinatensystem mit einer dreieckförmigen Kontur des Gegenstandsbildes B angedeutet, dessen Schwerpunkt im Koordinatennullpunkt liegt. Der Einfachheit halber ist hier auch der zugehörige, mit seinen Daten im Speicher RSp enthaltene Bezugsgegenstand GR strichliert angedeutet, und zwar ebenfalls mit nullpunktkongruenter Schwerpunktslage. Das Gegenstandsbild B ist einschliesslich des seine Drehlage gegenüber der Bezugslage kennzeichnenden Winkels 01 eingespeichert, wobei der Winkel <P zwischen der horizontalen Koordinatenachse und der oberen Spitze des Dreiecks gemessen ist. Entsprechendes gilt für die Drehlage des Bezugsgegenstandes GR mit dem Winkel @0. Als Bezugslage sei der Winkel 0 = 0 angenommen, so dass der Winkel 0 i die gesuchte Drehlage des Gegenstandes kennzeichnet. Die Bestimmung der Drehlage erfolgt, wie noch näher zu erläutern ist, durch schrittweise Relativdrehung von GR gegenüber B um die Winkelschritte A<P bis zur gegenseitigen Deckung. Diese Relativdrehung kann bei unveränderten Speichereinheiten durch entsprechend umgeordneten Abruf der Abtastdaten simuliert werden, was ebenfalls zum an sich allgemein bekannten Stand der Speichertechnik gehört. Der Datenabruf erfolgt entsprechend verschiedenen Abtastradien r0, rl5 r2 usw., die sich durch Radienschritte A r unterscheiden. Die Winkelkoordinate der zyklischen Abtastung bzw. des entsprechenden Datenabrufes ist zur Unterscheidung von der Drehlage mit (f bezeichnet. Der Datenabruf vom Gegenstands-Datenspeicher GSp sowie vom Bezugsgegenstands-Da-tenspeieher RSp wird über entsprechende Steuereingänge synchron durch die Steuergrössen (f und r bestimmt. Wegen der Annahme, dass die Relativdrehung durch Winkelverschiebung von GR vorgenommen wird, erhält der Speicher RSp ausserdem die Steuergrösse <P. Die Übernahme der Gegenstands-Abtastdaten sG vom Bildwandler v in den Speicher GSp erfolgt vor dem Datenabruf und der Datenweiterverarbeitung synchron zu der langsamer ablaufenden Bildabtastung unter der koordinierenden Wirkung der Programmsteuereinrichtung PSt, deren Ausgang mit einem entsprechenden Steuereingang St des Speichers GSp verbunden ist. Die Bereitstellung der entsprechenden Bezugsgegenstands-Abtastdaten sgr(ç~, 0, r) im Speicher RSp erfolgt entsprechend der als vorangehend erledigt angenommenen Identifizierung des Gegenstandes. In RSp sind also alle erforderlichen Abtastdaten des Bezugsgegenstandes GR (r,<f, 0) enthalten.
Für jeden Korrelationszyklus werden die Gegenstands-Ab-tastdaten sG(<r, r) mit zwischen 0° und 360° inkremental zunehmendem <f aus dem Speicher GSp abgerufen und in einem Multiplikator M mit den synchron, d.h. ebenfalls zwischen 0° und 360° inkremental zunehmenden Bezugsgegenstands-Ab-tastdaten sGR(V/, r, 0) zu dem Produktsignal p verknüpft. Ein Integrator I bildet hieraus jeweils bis zum Ende eines Korrelationszyklus das Korrelationsintegral k, d.h. ein bestimmtes Linienintegral über den vollen Abtastkreisumfang. In Fig. 3,
Zeile a) ist der Verlauf des Abtastsignals gemäss sG für die Lage von B, wie im Diagramm innerhalb GSp in Fig. 2 angedeutet, wiedergegeben, dazu in Zeile b) von Fig. 3 der Verlauf des Abtastsignals gemäss sGR für 0 = 0. Das zugehörige Produktsignal p und Korrelationsintegral k ist gleich Null. Der nächste Korrelationszyklus erfolgt dann für den gleichen Abtastradius, hier z.B. r = r2, mit der inkremental veränderten Re-lativ-Drehlage 0 = XJ0, was den nächsten Wert des Korrelationsintegrals k liefert. So wird schrittweise z.B. die Drehlage 0O erreicht, für die der Abtastsignalverlauf von sGR in Zeile c) von Fig. 3 dargestellt ist. Das dazugehörige Produktsignal p ist gestrichelt angedeutet. Mit 0 = 360° ist der dem Abtastradius r2 zugeordnete Satz von Korrelatianszyklen beendet. Der mit den unterschiedlichen Drehlagen von GR erhaltene Verlauf der Korrelationsintegrahvert k über 0 ist in Zeile d) von Fig. 3 — vereinfacht kontinuierlich — angedeutet. Für 0 = 0X ergibt sich ein absolutes Maximum, das leicht detektiert und zur Kennzeichnung des zugehörigen Wertes von 0 als gültiger Drehwinkel des Gegenstandes gegenüber der Bezugslage verwendet werden kann. Damit ist die Aufgabe der Drehlagebestimmung gelöst. Es können jedoch mehrere Sätze von jeweils einem anderen Abtastradius — z.B. um Ar inkremental abnehmend: r = r0, rj,... — zugeordnete Sätze von Korrelationszyklen anschliessen, deren jeder wieder den gleichen Wert von 0 [ liefern sollte. Durch Mittelung über diese redundanten Ergebnisse ergibt sich ein zuverlässigeres Endergebnis. A r und r0 können den Eigenheiten der Konturform angepasst werden, hier z.B. durch Steuerverbindungen zwischen einer Datenabruf-Steuerschaltung RSt und einem Schrittgenerator IK2 bzw. einem Summierglied Str.
Die vorgenannten Verfahrensschritte werden im Ausführungsbeispiel mittels folgenden Aufbaues der Korrelationssteuerschaltung KSt bestimmt:
Die übergeordnete Datenabruf-Steuerschaltung RSt setzt die Abtastzyklen in Gang, und zwar durch Anwurf eines ersten, inkremental gestuften Rampenanstiegs von 0 in einer Winkelsteuerschaltung WSt. Ein Komparator D! stellt das Ende eines Abtast- bzw. Korrelationszyklus bei (f = 360° fest, beendet die Rampe durch Zurückschalten auf q: = 0° und wirft mit einer Verzögerung durch ein Zeitglied Tx einen neuen Korrelationszyklus an. Gleichzeitig wird ein Schrittgenerator IKj angesteuert, der einen Winkelschritt A 0 an ein mit dem 0-Eingang des Bezugsgegenstands-Datenspeichers RSp verbundenes Summierglied Stw liefert. Der jeweils folgende Korrelationszyklus findet also, wie erläutert, mit veränderter Relativ-Drehlage von GR gegenüber B bzw. G statt.
Ein eingangsseitig mit dem Ausgang 0 =2210 von Stw verbundener Komparator D2, der an seinen mit 1 bzw. 0 bezeichneten, komplementären Ausgängen bei Erfüllung der Bedin-gnung 0>36O° die angegebenen Binärsignale liefert, stellt die Beendigung eines Satzes von Korrelationszyklen fest, die einem Abtastradius r zugeordnet sind, und gibt bis dahin über eine UND-Logik Ut die Wiederholung der Korrelationszyklen von Dj aus frei. Ferner steuert D2 beim Ende eines Satzes von Korrelationszyklen über eine UND-Logik U2, die übergeordnete Eingriffe und Kontrollen seitens der Steuerschaltung RSt ermöglicht, den Schrittgenerator IK2 an, der einen Radienschritt Ar erzeugt und über das z.B. die Funktion r = r2—Xdr bildende Summierglied Str die Abtastradius-Abrufeingänge der Speicher GSp und RSp ansteuert. Damit werden die redundanten Korrelationszyklussätze mit je einer Bestimmung der Drehlage des Gegenstandes ausgelöst.
Die Maximumauswahl unter den Korrelationsintegralwerten erfolgt mittels zweier an ihren Dateneingängen parallel mit diesen Integralwerten k beaufschlagter Speicherglieder Spt und Sp2. Die Einspeicherung in Spx wird beim Ende eines Korrelationszyklus von Dt über den Steuereingang Si freigegeben, so dass in Spx immer der jeweils letzte Korrelationsintegralwert enthalten ist. Die Einspeicherung in Sp2 wird dagegen über einen Differenzbildner DB mit nachfolgendem Null-komparator D3 und über den Steuereingang S2 nur dann freigegeben, wenn die Bedingung^ k = kSpl-kSp2>0 erfüllt ist. Demgemäss enthält Sp2 im Verlauf eines Korrelationszyklussatzes immer den bis zum jeweils letzten Korrelationszyklus erhaltenen, relativ grössten k-Wert, beim Ende des Korrelationszyklussatzes also den absolut grössten k-Wert. Der jeweilige Drehlagenwinkel 0 liegt von Stw her ständig am Dateneingang eines weiteren Speichergliedes Sp3. Beim Neuauftreten eines relativ grössten k-Wertes erhält Sp3 an seinem Steuereingang S3 von D3 einen Einschreibbefehl, so dass in Sp3 im-
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mer der zu dem jeweils relativ grössten k-Wert gehörende T0
0-Wert, beim Ende eines Korrelationszyklussatzes also der GSp zum absolut grössten k-Wert gehörende 0-Wert, d.h. das ge- RSp suchte 0 j, vorhanden ist und am Ausgang A abgenommen GR
werden kann. 5 (f
0, 0O, 0i A0
Bezeichnunssliste
6 r, r0, rl5 r2
G Gegenstand A r
V Bildwandler 10 KSt
Vh Horizontal-Ablenkeinrichtung A
Vv Vertikal-Ablenkeinrichtung DB
B Bild Dj, D2, D3
sG Gegenstands-Abtastdaten I
sOR Bezugsgegenstands-Abtastdaten 15 IK1? IK2
ASt Abtaststeuerschaltung k
0/1,«) Abtast-Polarkoordinaten M
PSt Programmsteuereinrichtung p av Vertikalablenkstufe PSt ah Horizontalablenkstufe 20 RSt wst Zeitsteuerstufe Su S2, S3
iko Stufengenerator St
.-lo Radieninkremente für ASt Str, Stw sto Summierglied in ASt WSt d, Komparator in ASt 25 T!
î/' Abtastwinkel Ui, U2
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Totzeitglied
Gegenstands-Abtastdatenspeicher
Bezugsgegenstands-Abtastdatenspeicher
Bezugsgegenstand
Winkelkoordinate
Winkel
Winkelschritt
Abtastradien
Radienschritt in KSt
Korrelationssteuerschaltung
Ausgang
Differenzbildner
Komparatoren
Integrator
Schrittgeneratoren
Korrelationsintegral
Multiplikator
Produktsignal
Programmsteuereinrichtung
Datenabruf-Steuerschaltung
Speicherglieder
Steuereingang
Summierglieder
Winkelsteuerschaltung
Zeitglied
UND-Glieder s
2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren zur Drehlagebestimmung von Gegenständen, bei dem durch Abtasten eines Gegenstandsbildes und Auswertung der Abtastdaten die Schwerpunktslage des Gegenstandsbildes bestimmt sowie durch Vergleichen der Abtastdaten mit gespeicherten Bezugsdaten eine Identifikation des Gegenstandes mit Zuordnung zu einem Bezugsgegenstand vorgenommen wird, wobei die Drehlagebestimmung durch Korrelation von zirkularen Abtastdaten des Gegenstandes und des Bezugsgegenstandes erfolgt, die jeweils einem Abtastradius bezüglich des Bildschwerpunktes entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass eine multiplikative Verknüpfung von über mindestens einen Abtastkreis verteilten Gegenstands- und Bezugsgegen-stands-Abtastdaten (so, sgr) sowie eine Integration des so gewonnenen Produktsignals (p) längs des Abtastkreisumfanges für eine Mehrzahl von Relativ-Drehlagen der Gegenstands-Ab-tastdaten (sG) gegenüber den Bezugsgegenstands-Abtastdaten (Sgr) durchgeführt wird, dass die so erhaltenen, je einer Rela-tiv-Drehlage von Qegenstandsbild (B) und Bezugsgegenstand (GR) zugeordneten Korrelationsintegrale (k) einer absoluten Extremwertauswahl unterzogen werden und dass die jeweils dem absoluten Extremwert der Korrelationsintegrale (k) zugeordnete Relativ-Drehlage (0!) als gültige Drehlage des Gegenstandes (G) gegenüber der Ausgangslage des Bezugsgegenstands (GR) bezeichnet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem ganzen Gegenstand (G) zugeordneter Gesamtsatz von Gegenstands-Abtastdaten (sG) von einem Gegenstandsbild (B) abgeleitet und gespeichert wird, dass aus diesem Gesamtsatz von Gegenstands-Abtastdaten und aus einem dem ganzen Bezugsgegenstand (GR) zugeordneten Gesamtsatz von Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sGR) jeweils dem gleichen Abtastradius (r) entsprechende und über den Abtastkreisum-fang diskret verteilte Gegenstands, und Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sG, sgr) in synchroner Aufeinanderfolge für einen jeweils einem Abtastradius (r) zugeordneten Satz von Korrelationszyklen abgerufen und der Multiplikation sowie Integration unterzogen werden und dass dieser Abruf von gespeicherten Abtastdaten für jeden Korrelationszyklus innerhalb eines solchen Satzes von Korrelationszyklen entsprechend einer unterschiedlichen Relativ-Winkellage des Gegenstandsbildes (B) gegenüber dem Bezugsgegenstand (GR) erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über jeweils einen Abtastkreis äquidistant verteilte Gegenstands- und Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sG, sGR) für die Korrelation abgerufen werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die aufeinanderfolgenden Korrelationszyklen innerhalb eines jeden jeweils einem Abtastradius (r) zugeordneten Satzes von Korrelationszyklen Gegenstands- und Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sG, sgr) abgerufen werden, die über wenigstens annähernd eine Volldrehung verteilten Relativ-Winkellagen des Gegenstandsbildes (B) gegenüber dem Bezugsgegenstand (GR) entsprechen.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsintegrale (k) über eine Volldrehung aufeinanderfolgender Relativ-Drehlagen (0, 0 +A<P) von Gegenstandsbild (B) und Bezugsgegenstand (GR) gebildet werden und dass die so erhaltenen Korrelationsintegrale (k) einer absoluten Maximumauswahl unterzogen werden.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Abtasten des Gegenstandsbildes (B) für jeden der jeweils einem Abtastradius (r) zugeordneten Sätze von Korrelationszyklen ein dem zugehörigen Abtastradius (r) entsprechender Satz von Gegenstands-Abtastdaten (sCj) gewonnen und gespeichert wird und dass für jeden solchen Satz von Gegenstands-Abtastdaten (sG) ein dem gleichen
    Abtastradius (r) entsprechender Satz von Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sgr) bereitgestellt wird.
  7. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein optoelektronischer Bildwandler (V) mit elektrischer Abtasteinrichtung, eine Abtast-Steuerschaltung (ASt) mit einer Programmsteuerung (PSt) zur Aktivierung vorgegebener Abtastmuster sowie ein an dem Datenausgang des Bildwandlers (V) angeschlossener Gegenstands-Datenspeicher (GSp) und ein Bezugsgegenstands-Datenspeicher (RSp) vorgesehen ist, dass die Datenausgänge des Gegenstands-Datenspeichers (GSp) und des Bezugsgegenstands-Datenspeichers (RSp) an einen Multiplikator (M) mit nachgeordnetem Integrator (I) angeschlossen sind, dass eine an Lesesteuereingänge des Gegenstands-Datenspeichers (GSp) und des Bezugsgegenstands-Da-tenspeichers (RSp) angeschlossene Korrelations-Steuerschal-tung (KSt) vorgesehen ist, die synchrone Abrufsignale (q , r) für den Abruf von Gegenstands- und Bezugsgegenstands-Abtastdaten (sG, sGR) über den Umfang jeweils eines Abtastkreises liefert, dass die Korrelations-Steuerschaltung (KSt) eine Iterationsschaltung (WSt, Da, Uj, P) für die wiederholt aufeinanderfolgende Aktivierung von Korrelationszyklen über je einen Abtastkreis sowie eine mit dieser Iterationsschaltung in Steuerverbindung stehende Fortschalteinrichtung (IKi, Stw, D2) zur Erzeugung einer mit den aufeinanderfolgenden Korrelationszyklen veränderlichen Relativ-Winkellage der Gegenstands- und Referenzgegenstands-Abtastdaten (sG, sGR) aufweist und dass eine mit dem Integrator (I) und der Fortschalteinrichtung (IKls Stw, D2) in Steuerverbindung stehende Extremwert-Auswahlschaltung (Spi, Sp2, D3) vorgesehen ist.
CH1213777A 1977-10-04 1977-10-04 Verfahren und einrichtung zur drehlagebestimmung von gegenstaenden. CH627959A5 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1213777A CH627959A5 (de) 1977-10-04 1977-10-04 Verfahren und einrichtung zur drehlagebestimmung von gegenstaenden.
DE2748604A DE2748604C2 (de) 1977-10-04 1977-10-29 Einrichtung zur Drehlagebestimmung von Gegenständen
NL7809854A NL7809854A (nl) 1977-10-04 1978-09-29 Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de draai- toestand van voorwerpen.
SE7810317A SE444237B (sv) 1977-10-04 1978-10-02 Anordning for bestemning av vinkelleget mellan tva kongruenta foremal
AT0709278A AT381165B (de) 1977-10-04 1978-10-02 Anordnung zur bestimmung der winkellage zwischen zwei kongruenten gegenstaenden
FR7828285A FR2405460A1 (fr) 1977-10-04 1978-10-03 Procede et dispositif de determination de la position angulaire d'objets
GB7839076A GB2008887B (en) 1977-10-04 1978-10-03 Method and apparatus for determining the rotational position of objects
IT28380/78A IT1099341B (it) 1977-10-04 1978-10-03 Procedimento e dispositivo per la determinazione della posizione di rotazione di oggetti
EP78900140A EP0007359A1 (de) 1977-10-04 1979-04-24 Extensor

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CH1213777A CH627959A5 (de) 1977-10-04 1977-10-04 Verfahren und einrichtung zur drehlagebestimmung von gegenstaenden.

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SE (1) SE444237B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032871A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeugs

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3021625A1 (de) * 1980-06-09 1981-12-17 Canadian Patents And Development Ltd., Ottawa Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des zentrums einer flaeche oder des schwerpunkts einer geometrischen flaeche unbestimmter form, welche in einem grossen x-y-abtastungsfeld liegt
DE3111728A1 (de) * 1981-03-25 1982-10-07 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg "pruefverfahren fuer werkstuecke"
AU553069B2 (en) * 1981-07-17 1986-07-03 W.R. Grace & Co.-Conn. Radial scan, pulsed light article inspection ccv system 0
DE3203897A1 (de) * 1981-11-07 1983-05-19 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Vorrichtung zur erkennung und verarbeitung von zeichen und/oder vorgegebenen optischen details
DE3234608A1 (de) * 1982-09-16 1984-03-22 Kraft, Hans Rainer, Dr.-Ing., 1000 Berlin Verfahren und schaltungsanordnung zur erzeugung einer lageunabhaengigen objektsignatur
DE3340705A1 (de) * 1982-11-22 1984-05-24 View Eng Hochgeschwindigkeits-mustererkennungsgeraet
JPS62267610A (ja) * 1986-05-16 1987-11-20 Fuji Electric Co Ltd 対象パタ−ンの回転角検出方式
JPH0810132B2 (ja) * 1986-06-04 1996-01-31 富士電機株式会社 対象パタ−ンの回転角検出方式
DE3913620A1 (de) * 1989-04-25 1990-10-31 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur bildauswertung
DE10337733B4 (de) * 2003-08-11 2015-01-08 Traub Drehmaschinen Gmbh Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Lage einer bekannten dreidimensionalen Struktur

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614736A (en) * 1968-05-21 1971-10-19 Ibm Pattern recognition apparatus and methods invariant to translation, scale change and rotation
US3618742A (en) * 1970-05-18 1971-11-09 Stanley J Blanchard Automatic object adjustment
US4004083A (en) * 1972-10-25 1977-01-18 Philip Chrislock Norem Method and apparatus for determining centroid coordinates and angular orientation of a surface
DE2531682A1 (de) * 1975-07-16 1977-02-03 Fraunhofer Ges Forschung Optische sensoren zur erfassung vereinzelter werkstuecke mit industrierobotern
US3986007A (en) * 1975-08-20 1976-10-12 The Bendix Corporation Method and apparatus for calibrating mechanical-visual part manipulating system
US4041286A (en) * 1975-11-20 1977-08-09 The Bendix Corporation Method and apparatus for detecting characteristic features of surfaces
CA1073111A (en) * 1975-11-28 1980-03-04 Bendix Corporation Method and apparatus for calibrating mechanical-visual part manipulating system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005032871A1 (de) * 2005-07-14 2007-01-25 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung des Lenkrades eines Kraftfahrzeugs
US7417563B2 (en) 2005-07-14 2008-08-26 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Process to determine the absolute angular position of a motor vehicle steering wheel

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Publication number Publication date
IT7828380A0 (it) 1978-10-03
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DE2748604A1 (de) 1979-04-05

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