CN108055871A

CN108055871A - 提供图形表示或其序列以供检测器检测的装备和方法

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Publication number: CN108055871A
Application number: CN201580083128.1A
Authority: CN
Inventors: M·基尔施
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: EP3161721B1; EP3161721A1; US10372957B2; CA2992046C; CA2992046A1; CN108055871B; US20180211076A1; WO2017045705A1; ES2937272T3

Abstract

为了提供用于提供图形表示(1、2)或图形表示序列以供检测器(3)检测的装备和方法，其提供图形表示(1、2)或图形表示序列的简单而有效的变化以供检测器(3)检测的装备被主张，包括：发射至少一个可定义的光颜色或光色谱的至少一个光源(4、5)；彩色图形表示(1、2)或图形表示序列，其中该至少一个光源(4、5)照射彩色图形表示(1、2)或图形表示序列，从而取决于至少一个光颜色或光色谱，彩色图形表示(1、2)或彩色图形表示(1、2)的一部分由检测器(3)以可预定义的强度和/或颜色可见或不可见；以及控制单元(6)，该控制单元(6)用于定义和提供至少一个光源(4、5)的照射序列以提供检测器(3)的图形表示(1、2)或图形表示(1、2)的一部分的可见性的改变。此外，相应的方法被主张。

Description

提供图形表示或其序列以供检测器检测的装备和方法

本发明涉及用于提供图形表示或图形表示序列以供检测器检测的装备和方法。

从现有技术已知用于提供图形表示或图形表示序列以供检测器检测的各种装备和方法。例如，在图像处理领域中，已知为了分析的目的提供由检测器检测的图形表示。

为了得到可靠的分析结果，检测器正常工作是非常重要的。为了验证检测器的正确运行，可提供可定义的图形表示或图形表示序列，并可将检测结果与所提供的表示或表示序列进行比较。如果所提供的表示或表示序列与由检测器检测到的数据之间不存在可被确定的一致性或关系，检测器的故障可能是失去一致性或关系的原因。例如，在此情况下，该检测器可由正确工作的检测器代替。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于提供图形表示或图形表示序列以供检测器检测的装备和方法，其提供图形表示或图形表示序列的简单而有效的变化以供检测器检测。

根据本发明，前述目的是通过包括权利要求1的特征的装备来完成的。该装备包括发射至少一个可定义的光颜色或光色谱的至少一个光源；彩色图形表示或图形表示序列，其中该至少一个光源照射彩色图形表示或图形表示序列，从而取决于至少一个光颜色或光色谱，彩色图形表示或彩色图形表示的一部分由检测器以可预定义的强度和/或颜色可见或不可见；以及控制单元，该控制单元用于定义和提供至少一个光源的照射序列以提供检测器的图形表示或图形表示的一部分的可见性的改变。

此外，前述目的通过根据权利要求12所述的方法来实现，其中至少一个光源发射至少一个可定义的光颜色或光色谱以照射相应颜色的图形表示或图形表示序列，从而取决于至少一个照射光颜色或光色谱，彩色图形表示或彩色图形表示的一部分由检测器以可预定义的强度和/或颜色可见或不可见；以及其中控制单元定义并提供至少一个光源的照射序列以提供检测器的图形表示或图形表示的一部分的可见性的改变。

根据本发明，首先已经认识到，图形表示或图形表示序列的合适的照射可为图形表示或图形表示序列的简单而有效的变化提供基础。此外，已经认识到，如果与彩色图形表示或图形表示序列组合使用，则使用发射至少一个可定义的光颜色或光色谱的至少一个光源将会提供预期的成功。在这种情况下，至少一个光源照射彩色图形表示或图形表示序列，使得取决于至少一个光颜色或光色谱，彩色图形表示或彩色图形表示的一部分由检测器以可预定义的强度可见或不可见。例如，如果用红光照射，则绿色彩色图形表示看起来是深色的或仅具有低强度，或反之亦然。为了提供彩色图形表示或图形表示序列的照射的适当定义，提供控制单元，其用于定义和提供至少一个光源的对应照射序列以提供检测器的图形表示或图形表示的一部分的可见性的改变。借助于合适的照射序列，可以简单的方式提供检测器的图像内容的切换。

因此，本发明的装备和方法通过简单地改变至少一个光源的照射来提供图形表示或图形表示序列的简单而有效的变化以供检测器检测。

在优选实施例中，照射序列可包括改变照射的光颜色或光色谱。例如，通过在红色和绿色之间切换光颜色，相应的绿色和红色图形表示可由检测器以深色可见。取决于例如不同部分具有不同颜色的图形表示的着色，取决于照射光颜色，图形表示的各个和不同的部分可由检测器可见。

附加地或替换地，照射序列可包括激活或停用该至少一个光源。因此，可通过简单地激活或停用用于提供图形表示的可见性或不可见性的该至少一个光源来切换由检测器检测到的内容的变化。

为了实现非常灵活且仍然经济且简单的装备，该装备可包括发射不同光颜色或光色谱的两个光源。例如，在这种情况下，一个光源可发射红色，而另一个光源可发射绿色。取决于图形表示或图形表示序列的着色，基于此类布置可提供多种不同的图形表示。

合适的图形表示可以用许多不同的方式来实现。例如，图形表示或可包括代码、代码序列、二进制代码、条形码或数据矩阵码或其组合或叠加。取决于图形表示的各个着色，可基于此类表示来提供多个不同的图形表示。

对应于由至少一个光源发射的光颜色或光色谱，图形表示可包括不同的颜色，优选地在可见光或近红外、IR或紫外、UV光谱内。图形表示的颜色的选择必须适应于检测器的设计，以便检测器能够检测所述颜色。

为了提供各种不同的图形表示和检测情况，照射光颜色或光色谱以及图形表示的颜色可通过以下方式来选择：检测器将图形表示的背景检测为暗或亮区域。例如，如果照射被提供有诸如红色或绿色之类的互补色，则可用蓝色提供图形表示的背景(例如数据矩阵码)以提供暗背景。取决于个体检测器，可通过选择背景可检测性来实现对图形表示的可见或不可见部分的更好区分。

在优选实施例中，图形表示可包括可由IR或UV辐射激活的颜色或材料(例如，墨水)。在这种情况下，颜色或材料的可见性由合适的IR或UV辐射提供。

在进一步的优选实施例中，图形表示可包括用于取决于视角而提供不同颜色方面的三维3D表面结构。较小的视角可作为较大的视角提供另一种颜色的可见性。在这种情况下，可提供检测器的合适的可移动性以实现可定义的倾斜，使得检测器能够检测预定义的颜色。替换地，具有3D表面结构的图形表示可以以必要方式倾斜，使得检测器能够检测预定义的颜色。根据另一替换方案，检测器和图形表示两者都可以以必要方式倾斜，提供检测器对预定颜色的可靠检测。

根据本发明装备和方法的另一优选实施例，至少一个光源可发射偏振光或可包括用于提供偏振光的偏振器。因此，只有具有可预定义的偏振的光才能被检测器检测到，以提供将由检测器检测的图形表示的变化。偏振器可包括合适的偏振材料或偏振滤光器。

为了提供对由检测器检测到的数据的有效评价，该装备可包括用于用于验证所提供的图形表示或图形表示序列与由检测器检测到的相应数据的一致性或关系的评估装置。因此，例如，可通过检测和评估由装备的生成装置提供的图形表示或图形表示序列的图像来验证检测器的功能。如果在检测器内的此类图像被冻结或如果软件已挂起或具有时移/时延，则检测器将检测不到相应的数据并且检测器可被认定为发生故障或不能运行。在此类状况下可发起相应的维护活动。

存在以有利的方式设计并进一步开发本发明的示教的若干方式。为此，一方面将参考从属于专利权利要求1的专利权利要求，另一方面将参考附图所解说的本发明的优选实施例的以下解释。结合借助附图对本发明的优选实施例的解释，示教的优选实施例和进一步开发将被解释。在附图中：

图1是根据本发明实施例的用于提供图形表示的装备的示意性和部分透视图，

图2是与图1的装备一起使用的图形表示的各种实施例的示意图，

图3是与图1的装备一起使用的图形表示的另一实施例的示意图，以及

图4是示出与根据本发明的装备一起使用的两个彩色数据矩阵码的可能叠加的图。

图1示出了用于提供图形表示1、2或图形表示序列以供检测器检测的装备的实施例。装备包括发射两种不同的光颜色的两个光源4、5。图形表示1、2是彩色的，其中光源4、5照射彩色表示1、2，使得取决于由光源4、5发射的光颜色，彩色图形表示1、2或彩色图形表示1、2的一部分由检测器3以可预定义的强度可见或不可见。此外，装备包括用于定义并提供光源4、5的照射序列的控制单元6，以提供检测器3的图形表示1、2或图形表示1、2的一部分的可见性的改变。借助于该实施例，提供由检测器3进行检测的图形表示1、2的简单而有效的变化。在图1中示出的检测器3是数字相机。

图形表示1、2在检测器3的检测范围7内可见。光源4和5可在一单个照射模块内被实现。

图形表示1和2以不同的颜色着色，从而取决于由光源4和5提供的照射光颜色，图形表示1、2中的一个或两个由检测器3可见或不可见。

根据图1的实施例，图形表示1和2由数据矩阵码实现，其中所述图形表示1是红色的而图形表示2是绿色的，例如，其中根据图1的图示仅示出白色背景上的黑色区域。

图形表示1和2由检测器3检测。光源4提供红光而光源5提供绿光。如果光源4以其红光激活，则图形表示2被检测为暗图示或低强度图示，因为红色光将从表示2的绿色中被吸收。在这种情况下，表示1对检测器3而言几乎不可见，因为几乎全部红光都将被反射。在这种情况下，检测器3仅检测到表示2，如在图1中所指示的。如果光源5以其绿色照射激活，则红色表示7是可见的并且绿色表示2消失。在这种情况下，检测器3检测到表示1。

对照射的选择由控制单元6来实现，该控制单元6可定义光源4、5的照射序列以便提供对检测器3而言的图形表示1、2的可见性的改变。控制单元6经由控制线8和9根据预定义的调度选择照射序列。取决于光源4或5的照射，检测器3经由线10向控制单元6通知关于检测到的表示1或2，和/或经由线10向控制单元6传送检测到的表示1或2。检测器3不接收关于所提供的照射颜色的信息并仅检测其检测范围7内的状况。然而，控制单元6具有所执行的照射序列的信息并将检测器3的检测结果与预期结果进行比较。控制单元6包括用于验证所提供的图形表示1或2与由检测器3检测到的相应数据的一致性或关系的评估装置。因此，控制单元6可以用其评估装置来验证检测器3内的软件是否仍正确运行或可能被冻结或挂起或时延。

因此，基于本发明所解说的实施例，使用检测器3对同一检测器3的正确功能进行验证是可能的。对第二检测器3的置备不是必需的。评估装置可被实现为单独的元件或可被实现为与控制单元6组合在一起的模块。检测器3通常是灰度相机。然而，使用彩色相机也是可能的。

图2和3显示了与根据图1的装备一起使用的各种可能的图形表示。

图2a)示出了用于位置系统的代码的合适布置。这些代码包括逐渐增加的位置指示。但是，每个第二代码都会增加一个位置偏移，这里是500。这些代码以两种合适的颜色交替地着色，例如红色和绿色。不同的颜色由不同的阴影图案表示。因此，取决于照射的光颜色(例如红色或绿色)，得到根据b)的图像或根据c)的图像。位置确定装备可在两种情况下确定唯一的位置。但是，位置随位置偏移而不同。知道实际照射的合适的控制单元6可提供合适的评估并可减去偏移，使得在使用评估的情况下得到相同的位置。

根据图2的上述代码布置具有如下问题：由于偏移，各个代码彼此具有显著的距离。位置间隙由b)和c)中的暗区提供。这可能导致定位性能下降。这个问题可以通过根据图3的代码布置来避免。在这种情况下，不存在位置间隙。字符“r”指示红色，而字符“g”指示绿色。结果，红色照射提供了代码501、502……的可见性，并且绿色照射提供了代码001、002……的可见性。

在图4中示出了与生成装置相结合的图形表示的另一示例。代码000001和500001被示为数据矩阵码。代码000001应以红色照射可见。在图4a)中解说了两个代码。根据图5b)，代码000001呈绿色而代码500001呈红色。在图4c)中两个代码被叠加。如果所述叠加的一部分在红色和绿色照射下应该是暗的(可见的)，则该部分被着色为互补色或对两种照射颜色而言都是暗的颜色。

上文所提及的颜色仅是示例。在进一步的实施例中，表示的背景可通过与表示的颜色互补的颜色(蓝色，黑色...)来实现。在这种情况下，检测结果被互换。原因是在红色照射下红色代码是亮的。然而，绿色代码会像背景一样被检测为暗区域。因此，代码将在检测器或相机内被反向检测。该实施例的优点在于，光源对颜色的适应性不是那么相关。通常，如果背景是蓝色的，则相应的其他代码被检测为亮背景上的暗区，其中这样的蓝色背景是红色和绿色的互补色。通常，这可通过相机被清楚地区分。

所解说的实施例基于数据矩阵码。然而，此实施例也可以相同的方式适用于所有二进制代码，例如条形码、QR码和简码。

本发明所在领域的技术人员在得益于上述描述和相关联附图中呈现的教学之后将想到本文陈述的本发明的很多修改和其它实施例。因此，能够理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求书的范围内。尽管本文使用了特定术语，但是这些术语仅用于一般性和描述性意义，而非出于限制的目的。

参考标志列表

1 图形表示

2 图形表示

3 检测器

4 光源

5 光源

6 控制单元

7 检测范围

8 控制线

9 控制线

10 线

Claims

1.一种用于提供图形表示(1、2)或图形表示序列以供检测器(3)检测的装备，包括：

发射至少一个可定义的光颜色或光色谱的至少一个光源(4、5)，

彩色图形表示(1、2)或图形表示序列，其中所述至少一个光源(4、5)照射彩色图形表示(1、2)或图形表示序列，从而取决于所述至少一个光颜色或光色谱，所述彩色图形表示(1、2)或所述彩色图形表示(1、2)的一部分由检测器(3)以可预定义的强度和/或颜色可见或不可见，以及

控制单元(6)，所述控制单元(6)用于定义和提供所述至少一个光源(4、5)的照射序列以提供所述检测器(3)的所述图形表示(1、2)或所述图形表示(1、2)的一部分的可见性的改变。

2.如权利要求1所述的装备，其特征在于，照射序列包括改变所述照射的所述光颜色或所述光色谱。

3.如权利要求1或2所述的装备，其特征在于，照射序列包括所述至少一个光源(4、5)的激活或停用。

4.如权利要求1到3中任一权项所述的装备，其特征在于，发射不同光颜色或光色谱的两个光源(4、5)被提供。

5.如权利要求1到4中任一权项所述的装备，其特征在于，所述图形表示(1、2)包括代码、代码序列、二进制代码、条形码或数据矩阵码或其组合或叠加。

6.如权利要求1到5中任一权项所述的装备，其特征在于，所述图形表示(1、2)包括不同的颜色，优选地在可见光或近红外、IR或紫外、UV光谱内。

7.如权利要求1到6中任一权项所述的装备，其特征在于，照射光颜色或光色谱以及图形表示(1、2)的颜色通过以下方式来选择：检测器(3)将图形表示(1、2)的背景检测为暗或亮区域。

8.如权利要求1到7中任一权项所述的装备，其特征在于，所述图形表示(1、2)包括可由IR或UV辐射激活的颜色或材料。

9.如权利要求1到8中任一权项所述的装备，其特征在于，所述图形表示(1、2)包括用于取决于视角而提供不同颜色方面的三维3D表面结构。

10.如权利要求1到9中任一权项所述的装备，其特征在于，所述至少一个光源(4、5)发射偏振光或包括用于提供偏振光的偏振器。

11.如权利要求1到10中任一权项所述的装备，其特征在于，评估装置被提供以用于验证所提供的图形表示(1、2)或图形表示序列与由所述检测器(3)检测到的相应数据的一致性或关系。

12.一种用于提供图形表示(1、2)或图形表示序列以供检测器(3)检测的方法，特别是由根据权利要求1到11中任一权项所述的装备执行的，其中至少一个光源(4、5)发射至少一个可定义的光颜色或光色谱以照射相应的彩色图形表示(1、2)或图形表示序列，从而取决于所述至少一个照射光颜色或光色谱，所述彩色图形表示(1、2)或所述彩色图形表示(1、2)的一部分由所述检测器(3)以可预定义的强度和/或颜色可见或不可见，以及

其中控制单元(6)定义和提供所述至少一个光源(4、5)的照射序列以提供所述检测器(3)的所述图形表示(1、2)或所述图形表示(1、2)的一部分的可见性的改变。