DD239858A1

DD239858A1 - Anordnung zur dreidimensionalen bemessung und lageerkennung mit optischem sensor

Info

Publication number: DD239858A1
Application number: DD27903585A
Authority: DD
Inventors: Michael Morbitzer; Egon Lauf; Wolfgang Seiffert; Peter Liebisch
Original assignee: Grotewohl Boehlen Veb
Priority date: 1985-07-29
Filing date: 1985-07-29
Publication date: 1986-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur gleichzeitigen dreidimensionalen Bestimmung der Abmessungen von Gegenstaenden mit nur einem optischen Empfaenger. Nach vorgegebenen Kriterien werden Gegenstaende bemessen und sortiert. Durch die Verwendung nur einer CCD-Zeilenkamera und geeigneter Reflexionsflaechen wird ein geringer Aufwand notwendig. Die Anordnung besteht aus einer CCD-Zeilenkamera, geeigneten Reflektoren, einer Foerdereinrichtung, einer Kamera nachgeschalteten Auswerteeinheit und der Sortiereinrichtung.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die es gestattet, mit nur einem optischen Sensor, der eine CCD-Zeilenkamera ist, die Lageerkennung und die dreidimensionale Bemessung, also die Messung von Länge, Breite und Höhe von Gegenständen und insbesondere Werkstücken ermöglicht bzw. die Besonderheiten wie Begrenzungen, Strukturen usw. zu erkennen und auszuwerten. ~

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die mehrdimensionale Bemessung von Gegenständen und Werkstücken erfolgt gewöhnlich dadurch, daß für jede Dimension ein optischer Sensor, insbesondere eine CCD-Kamera oder eine Kette anderer optischer Sensoren, Verwendung findet. Das führt im allgemeinen zu einem höheren Aufwand als bei Verwendung der erfindungsgemäßen Meßanordnung, da neben der Einsparung einer Sensorer.anordnung der erheblich geringere Aufwand für die Durchführung der Messungen zu betrachten ist. '

Die analysierten Patentschriften, wie die OS 3331753; OS 3344312; OS 3301928; OS 3301904 und OS 3234070 wie auch das DD-WP 211403, zeigen solche Anordnungen zur Erkennung von Gegenständen im Raum bzw. zur Erkennung von Signierungen auf Gegenständen im eindimensionalen Fall, die nur bei Verwendung mehrerer Sensoren auch eine mehrdimensionale Erfassung derartiger Parameter zulassen könnten.

Als Beispiel nennt das DD-WP 211403 einen CCD-Zeilensensor, der für die Erkennung eines bestimmten Objektes im Raum genutzt wird, wobei zur Erkennung der Objektbegrenzung ein festgelegter hardware gesteuerter Nachlauf und die Anwendung nur auf Einzelfälle möglich ist. -.-

Da die allgemeinen Anwendungen von CCD-Zeilensensoren in CCD-Kameras davon ausgehen/daß jeder Blickpunkt des Sensors von einer Auswertelogik abgefragt und gespeichert wird, erfordert dies die Verarbeitung einer großen Datenmenge und es bedarf eines großen Speicherplatzes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung, die die Erfassung der dreidimensionalen Abmessungen von Körpern im Raum und die Lage von Gegenständen im Raum ermöglicht und die dazu nur einen optischen Sensor verwendet. Damit soll der bisher hohe meßtechnische und auswertetechnische Aufwand für die mehrdimensionale gleichzeitige Messung an Gegenständen gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

— Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird. '

Qer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die die gleichzeitige Erfassung mehrerer Abmessungen von Körpern ermöglicht und mit der sofortigen Bewertung der Meßergebnisse eine Auswahl oder Sortierung dieser Gegenstände realisiert. '.

— Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgäbe dadurch gelöst, daß ein optischer Empfänger, der eine CCD-Zeilenkamera ist, mit einem an die jeweilige Entfernung angepaßten Objektiv versehen wird, so daß die insgesamt verfügbare optische Breite in verschiedene Bereiche unterteilt werden kann. Der optische Empfänger wird über einer Fördereinrichtung angeordnet, die den Transport der zu bemessenden Gegenstände mit konstanter Geschwindigkeit oder mit einer erfaßbaren sich zeitlich ändernden _x Geschwindigkeit bewerkstelligt. . '

Dem optischen Sensor ist eine Auswerteeinheit nachgeschaltet, die insbesondere ein Rechner ist. Damit werden bisher 2 Parameter der zu bemessenden Gegenstände, Breite und Länge erfaßt.

Die CCD-Zeilenkamera wird so über der Fördereinrichtung angeordnet, daß die zur Messung der Breite des Körpers verwendete Anzahl von Bildpunkten im Bereich von 50 ...66% der Gesamtzahl der Bildpunkte von einer Seite gerechnet liegt. Durch geeignet angebrachte Reflektoren oder Spiegel wird die dritte Dimension, die Höhe des Gegenstandes, so auf die Bildpunkte der CCD-Zeile projiziert, daß in den verbleibenden 50...34% der Bildpunkte der Zeile ein zweites Bild auswertbar wird. Die nachgeschaltete Auswerteeinheit bewertet die erfaßten Körperbegrenzungen z. B. nach WP G 01 R/270006 und berechnet daraus die wahren Abmessungen des betrachteten Gegenstandes. Ebenfalls durch die Auswerteeinheit wird die am Ende der Fördereinrichtung befindliche Verteilungseinrichtung gesteuert, die die Sortierung der Gegenstände nach vorgegebenen Maßen und Besonderheiten vornimmt.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Beispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Abbildung 1 zeigt die Anordnung, wie sie zur optischen Erkennung und Sortierung von Werkstücken unterschiedlicher Maße und von Werkstücken mit gleichen Maßen und unterschiedlicher Anordnung von Bohrungen in den Werkstücken verwendet

Über ein Förderband 1, das die Werkstücke 2 befördert, ist die CCD-Zeilenkamera 3 seitlich verschoben angeordnet. Durch die Lampen 4 erfolgt die ausreichende Beleuchtung der Werkstücke. Der Spiegel 5 gewährleistet die optische Strahlenführung zur Kamera und erfaßt damit die Werkstückhöhe.

Abbildung 2 zeigt die mögliche Auswahl der Bildpunktfehler der CCD-Zeile, wobei 5 die Breite und 7 die Höhe des Werkstückes, gemessen in Bildpunkten, wiedergibt, analog 8 bzw. 9 die direkte, nicht verarbeitete Erfassung von Breite bzw. Höhe des bemessenden Werkstücks.

Die Gesamtanordnung mit der Fördereinrichtung 1, Werkstück 2, CCD-Zeilenkamera 3, Beleuchtung 4 und Spiegel 5 ist mit einer Auswerteeinheit 10, die speziell ein Mikrorechner ist und die neben der Breite und Höhe der Werkstücke aus der Anordnung nach Abbildung 1 aus der Messung der Geschwindigkeit der Fördereinrichtung die Länge der Werkstücke ermittelt, verbunden.

Nachgeschaltet ist die Verteilungs- bzw. Sortiervorrichtung, die insbesondere ein Industrieroboter bzw. Mainpulator ist und die die Verteilung der Werkstücke nach vorgegebenen und von der Auswerteeinheit veranlaßten Kriterien vornimmt.

Claims

Erfindungsanspruch: ,

Anordnung zur dreidimensionalen Bemessung und Lageerkennung eines Objektes mit optischem Sensor, der mit Reflektoren zur Wahrnehmung der dritten Dimension eines beleuchteten Objektes, das auf einer bewegten Fördereinrichtung abgelegt ist, kombiniert ist und daß zur Bemessung des Objektes oder Gegenstandes eine Auswerteeinheit und dieser eine Sortiereinrichtung für die Verteilung von Gegenständen nachgeschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der optische Sensor (3), der eine CCD-Zeilenkamera ist, über einer mit zu bemessenden Gegenständen (2) belegten Fördereinrichtung (1) angeordnet ist, so daß die insgesamt verfügbare optische Breite in verschiedene Bereiche unterteilt ist und daß die zur Messung der Breite eines Gegenstandes verwendete Anzahl der Bildpunkte im Bereich von 50 bis 66% der Gesamtzähl der Bildpunkte, von einer Seite aus gesehen liegt, sind ergänzend seitlich der Fördereinrichtung (1) und in deren Längsrichtung Reflektoren oder Spiegel (5) vorgesehen, deren optische Strahlenführung auf die CCD-Zeile der über der Fördereinrichtung und der dort seitlich verschobenen angebrachten Kamera (3) projiziert und so in den verbleibenden 50 bis 34% der Bildpunkte der Zeile ein zweites Bild auswertbar wird, zu welchem Zweck eine Auswerteeinheit (9) nachgeschaltet ist.