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Die Erfindung betrifft ein System zur Lageerfassung und ein Verfahren zur Lageerfassung.
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Aus der
DE 695 18 098 T2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lesen eines optischen zweidimensionalen Codes bekannt.
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Aus der
DE 10 2012 208 132 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Verfahren zur Fahrzeuglokalisierung bekannt.
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Aus der
US 2011/0121068 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung und zur Bestimmung der räumlichen Drehlage eines Objektes bekannt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Lageerfassung und ein Verfahren zur Lageerfassung weiterzubilden, wobei das System und das Verfahren vereinfacht werden sollen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem System zur Lageerfassung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem Verfahren zur Lageerfassung nach den in Anspruch 8 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem System zur Lageerfassung eines Objektes, insbesondere eines Fahrzeugs, sind, dass
das System das Objekt, eine mit dem Objekt verbundene Kamera und einen zweidimensionalen optisch lesbaren Code, insbesondere QR-Code, aufweist,
wobei der zweidimensionale optisch lesbare Code von dem Objekt beabstandet ist,
wobei die Kamera zur Erfassung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes eingerichtet ist,
wobei die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, insbesondere in einem Weltkoordinatensystem, bekannt ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass in den zweidimensionalen optisch lesbaren Code Informationen geschrieben sind, wie beispielsweise die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder die Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, also die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes.
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Vorteilhafterweise weist der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole auf, die zur Bestimmung der Orientierung des optisch lesbaren Codes im Raum verwendbar sind.
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Somit fungiert der zweidimensionale optisch lesbare Code sowohl als Speichermittel als auch als Referenzpunkt für die Bestimmung der räumlichen Lage. Beide Informationen sind in einfacher Art und Weise mittels der optischen Kamera in einem Arbeitsschritt detektierbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweidimensionale optisch lesbare Code folgende Informationen auf:
- – eine räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder
- – eine Größeninformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, insbesondere die die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes angibt, und/oder
- – eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes und/oder
- – eine Prüfsumme.
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Von Vorteil ist dabei, dass die jeweilige Information in dem zweidimensionalen optisch lesbaren Code als Helligkeitskontrast und/oder Farbkontrast speicherbar ist und in einfacher Art und Weise auslesbar ist. Mittels der Prüfsumme ist die Sicherheit beim Speichern und Auslesen der Informationen verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein Speichermittel auf, insbesondere wobei das Objekt das Speichermittel aufweist, wobei das Speichermittel eingerichtet ist, eine Zuordnung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der jeweiligen Größeninformation und/oder der jeweiligen räumlichen Lageinformation zu speichern. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist, da die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Speichermittel mit der räumlichen Lageinformation und/oder der Größeninformation des zweidimensionalen Codes verknüpfbar ist. Somit sind die räumliche Lageinformation und/oder die Größeninformation mittels der Identitätsinformation beim Auslesen des Speichermittels dem zweidimensionalen optisch auslesbaren Code eindeutig zuordenbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das System ein Auswertemittel auf, insbesondere wobei das Objekt das Auswertemittel aufweist, wobei das Auswertemittel eingerichtet ist, aus einer von der Kamera erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes und der Größeninformation die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in einem ersten Koordinatensystem, dessen Ursprung in der Kamera liegt, zu bestimmen. Von Vorteil ist dabei, dass aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code mittels des Auswertemittels bestimmbar ist und daraus mit der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes im Weltkoordinatensystem die räumliche Lage des Objekts im Weltkoordinatensystem mittels des Auswertemittels bestimmbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Objekt ein fahrerloses Transportfahrzeug, wobei die Bewegung des fahrerlosen Transportfahrzeugs mittels des Systems zur Lageerfassung steuerbar ist, insbesondere wobei das Auswertemittel als Steuermittel des fahrerlosen Transportfahrzeugs ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das fahrerlose Transportfahrzeug alle Mittel zur Steuerung und Navigation im Weltkoordinatensystem aufweist. Somit ist das fahrerlose Transportfahrzeug autonom mittels des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes oder mehrerer zweidimensionaler optisch lesbarer Codes in dem Weltkoordinatensystem, insbesondere einer Lagerhalle und/oder einer Fabrikhalle, navigierbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kamera starr mit dem Objekt verbunden, wobei die räumliche Lage der Kamera in einem zweiten Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, konstant ist. Von Vorteil ist dabei, dass die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystemsystem in einfacher Art und Weise in die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem umrechenbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kamera schwenkbar mit dem Objekt verbunden, wobei das System einen Winkelsensor aufweist zur Erfassung eines Schwenkwinkels der Kamera relativ zum Objekt, wobei die räumliche Lage der Kamera in einem zweiten Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, von dem Schwenkwinkel abhängig ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der schwenkbar an dem Objekt angeordneten Kamera der zweidimensionale optisch lesbare Code in einem größeren Bereich erfassbar ist als mittels einer starr mit dem Objekt verbundenen Kamera.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Lageerfassung eines Objektes, insbesondere mittels eines Systems zur Lageerfassung wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, sind, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein zweidimensionaler optisch lesbarer Code, insbesondere ein QR-Code, von einer Kamera erfasst wird,
wobei in einem zweiten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt erfolgt, eine Größeninformation des zweidimensionalen optischen Codes aus einer von der Kamera erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes ausgewertet wird und aus der Größeninformation und der Abbildung die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem, in dessen Ursprung die Kamera liegt, bestimmt wird,
wobei in einem dritten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem zweiten Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem und der räumlichen Lage der Kamera in einem zweiten Koordinatensystem, in dessen Ursprung das Objekt liegt, die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem bestimmt wird,
wobei in einem vierten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem dritten Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem die relative Ausrichtung des Objekts zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code in dem zweiten Koordinatensystem bestimmt wird,
wobei in einem fünften Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt oder zeitgleich mit dem zweiten Verfahrensschritt und/oder dem dritten Verfahrensschritt und/oder dem vierten Verfahrensschritt erfolgt, die Abbildung ausgewertet wird und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in einem Weltkoordinatensystem bestimmt wird,
wobei in einem sechsten Verfahrensschritt, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt und dem fünften Verfahrensschritt erfolgt, aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und der relativen Ausrichtung des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem zweiten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts in dem Weltkoordinatensystem bestimmt wird.
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Von Vorteil ist dabei, dass in den zweidimensionalen optisch lesbaren Code Informationen geschrieben sind, wie beispielsweise die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem und/oder die Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes, also die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes.
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Vorteilhafterweise weist der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole auf, die zur Bestimmung der Orientierung des optisch lesbaren Codes im Raum verwendbar sind.
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Somit fungiert der zweidimensionale optisch lesbare Code sowohl als Speichermittel als auch als Referenzpunkt für die Bestimmung der räumlichen Lage. Beide Informationen sind in einfacher Art und Weise mittels der optischen Kamera in einem Arbeitsschritt detektierbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im fünften Verfahrensschritt eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes ausgewertet und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem Weltkoordinatensystem aus einem Speichermittel ausgelesen. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt aus der relativen Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in der Abbildung und der Größeninformation der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der Kamera bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zu der Kamera aus dem Code selbst bestimmbar ist. Es ist kein weiterer Referenzpunkt erforderlich.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt aus der perspektivischen Verzerrung und der Position des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in der Abbildung die Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes relativ zu der Kamera bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code Positionierungssymbole und eine vorgegebene Form, insbesondere eine rechtwinklige Form, insbesondere quadratische Form aufweist, aus denen die perspektivische Verzerrung in einfacher Art und Weise mittels der Abbildung bestimmbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird aus dem Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zur Kamera und der Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes relativ zur Kamera die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes in dem ersten Koordinatensystem die räumliche Lage des Objekts relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code bestimmbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im zweiten Verfahrensschritt die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes aus der Abbildung ausgewertet, wobei die zu der Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes zugehörige Größeninformation aus dem Speichermittel ausgelesen wird. Von Vorteil ist dabei, dass der zweidimensionale optisch lesbare Code kompakt ausführbar ist.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes System zur Lageerfassung schematisch dargestellt.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lageerfassung in schematischer Darstellung.
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Das in 1 dargestellte System zur Lageerfassung weist einen zweidimensionalen optisch lesbaren Code 3, insbesondere einen QR-Code, und ein im Raum bewegliches Objekt 1, insbesondere ein Fahrzeug, auf. Das Objekt 1, dessen räumliche Lage mittels des Systems erfasst wird, weist eine Kamera 2, ein Auswertemittel und ein Speichermittel auf.
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Die räumliche Lage eines Gegenstandes ist die Kombination von Position und Orientierung des Gegenstandes im Raum. Im dreidimensionalen Raum wird die Position im kartesischen Koordinatensystem durch drei Koordinaten (x, y, z) angegeben. Die Orientierung wird durch ein weiteres Koordinatensystem und dessen Winkelversatz zum Koordinatensystem definiert. Die räumliche Lage wird also mittels sechs Koordinaten angegeben.
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Die Kamera 2 ist starr mit dem Objekt 1 verbunden. Ein Objektiv der Kamera 2 ist von dem Objekt 1 abweisend ausgerichtet an der Kamera 2 angeordnet. Die räumliche Lage der Kamera 2 relativ zu dem Objekt, also in einem zweiten Koordinatensystem 5, dessen Ursprung in dem Objekt 1 liegt, ist bekannt und in dem Speichermittel gespeichert. Die Ausrichtung des Objektivs in dem zweiten Koordinatensystem 5 ist ebenfalls bekannt und in dem Speichermittel gespeichert.
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Der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 ist von dem Objekt beabstandet angeordnet. Der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 weist folgende Informationen auf:
- – eine räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in einem Weltkoordinatensystem 6 und/oder
- – eine Größeninformation, die die Länge und Breite des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 angibt und/oder
- – eine Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 und/oder
- – eine Prüfsumme.
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Das Weltkoordinatensystem 6 bezeichnet das Ursprungskoordinatensystem, mit dem die damit verknüpften relativen Koordinatensysteme, also das erste Koordinatensystem 4 und das zweite Koordinatensystem 5, referenziert sind. Das Weltkoordinatensystem 6 gibt beispielsweise die räumliche Lage in einer industriellen Anlage, wie Lagerhalle oder Fabrikhalle an.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Identitätsinformation und die räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 und die Größeninformation in dem Speichermittel gespeichert, so dass der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 nur die Identitätsinformation, insbesondere die Identitätsinformation und die Prüfsumme, aufweist. Das Auswertemittel liest aus dem Speichermittel die zu der Identitätsinformation zugehörige räumliche Lageinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 und die Größeninformation aus.
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Die Codes 3 sind im Weltkoordinatensystem 6 stationär, also unbeweglich, angeordnet.
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Die Kamera 2 weist ein erstes Koordinatensystem 4 auf, dessen Ursprung in der Kamera 2 liegt. Aus einer von der Kamera 2 aufgenommenen Abbildung eines Gegenstandes und der tatsächlichen Größe des Gegenstandes ist die räumliche Lage des Gegenstandes in dem ersten Koordinatensystem 4 mittels des Auswertemittels bestimmbar.
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In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kamera 2 schwenkbar mit dem Objekt 1 verbunden. Dabei wird der Schwenkwinkel der Kamera 2 mittels eines Winkelsensors erfasst. Die räumliche Lage der Kamera 2 ist abhängig von dem Schwenkwinkel. Zur Bestimmung der räumlichen Lage der Kamera 2 im Weltkoordinatensystem 6 werden die Position der Kamera 2 und der Schwenkwinkel verwendet.
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Vorzugsweise ist das Objekt 1 als ein fahrerloses Transportfahrzeug ausgeführt. Das fahrerlose Transportfahrzeug wird von dem Auswertemittel gesteuert, wobei das Auswertemittel die räumliche Lage des fahrerlosen Transportfahrzeugs in dem Weltkoordinatensystem 6 mittels der zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 bestimmt und so die Fahrtrichtung des fahrerlosen Transportfahrzeugs steuert.
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Das in 2 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren zur Lageerfassung eines Objekts weist die folgenden zeitlich aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte auf: In einem ersten Verfahrensschritt A wird der zweidimensionale optisch lesbare Code 3 von der Kamera 2 erfasst.
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In einem zweiten Verfahrensschritt B wird die Größeninformation aus einer von der Kamera 2 erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet. Aus der Größeninformation und der Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 wird die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten Koordinatensystem 4 bestimmt. Dabei wird aus der relativen Größe des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in der Abbildung und der Größeninformation der Abstand des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 zu der Kamera 2 bestimmt. Aus der perspektivischen Verzerrung und der Position des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in der Abbildung wird die Orientierung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 relativ zu der Kamera 2 bestimmt. Anschließend wird aus dem Abstand zu der Kamera 2 und der Orientierung relativ zur Kamera 2 die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten Koordinatensystem 4 bestimmt.
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In einem dritten Verfahrensschritt C wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem ersten Koordinatensystem 4 und der räumlichen Lage der Kamera 2 in dem zweiten Koordinatensystem 5 die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 bestimmt.
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In einem vierten Verfahrensschritt D wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 die relative Ausrichtung des Objekts 1 zum zweidimensionalen optisch lesbaren Code 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 bestimmt.
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In einem fünften Verfahrensschritt E, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt D oder zeitgleich mit dem zweiten Verfahrensschritt B und/oder dem dritten Verfahrensschritt C und/oder dem vierten Verfahrensschritt D erfolgt, wird die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet und die räumliche Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 aus dem Speichermittel ausgelesen.
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In einem sechsten Verfahrensschritt F, der zeitlich nach dem vierten Verfahrensschritt D und dem fünften Verfahrensschritt E erfolgt, wird aus der räumlichen Lage des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem Weltkoordinatensystem 6 und der relativen Ausrichtung des Objekts 1 relativ zum zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 in dem zweiten Koordinatensystem 5 die räumliche Lage des Objekts 1 in dem Weltkoordinatensystem 6 als Verfahrensergebnis G bestimmt.
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In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird zeitlich nach dem ersten Verfahrensschritt und vor dem zweiten Verfahrensschritt die Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 aus der von der Kamera 2 erfassten Abbildung des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 ausgewertet. Danach wird die zu der Identitätsinformation des zweidimensionalen optisch lesbaren Codes 3 zugehörige Größeninformation aus dem Speichermittel ausgelesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Objekt, insbesondere Fahrzeug
- 2
- Kamera
- 3
- zweidimensionaler optisch lesbarer Code, insbesondere QR-Code
- 4
- erstes Koordinatensystem
- 5
- zweites Koordinatensystem
- 6
- Weltkoordinatensystem
- A
- erster Verfahrensschritt
- B
- zweiter Verfahrensschritt
- C
- dritter Verfahrensschritt
- D
- vierter Verfahrensschritt
- E
- fünfter Verfahrensschritt
- F
- sechster Verfahrensschritt
- G
- Verfahrensergebnis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69518098 T2 [0002]
- DE 102012208132 A1 [0003]
- US 2011/0121068 A1 [0004]
