DE102019202796A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor Download PDF

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Abstract

Im Hinblick auf eine besonders einfache und sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor mit konstruktiv einfachen Mitteln ist ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor angegeben, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung (3) erfolgt, wobei das Objekt zur Bildung eines Kontrasts mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich (1) des Objekts kontrastierendes und an den Bereich (1) angrenzendes Detektionselement (2) aufweist, das von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement (2) mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich (1) detektiert wird, wobei der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer (Δt) einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement (2) und von dem Bereich (1) ausgesetzt wird, wobei in einer hierdurch erzeugten Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf (4) mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung (3) von dem Detektor detektiert wird, und wobei basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite (Δs) des Helligkeitsverlaufs (4) zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer (Δt) die Relativgeschwindigkeit bestimmt wird. Des Weiteren ist eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor angegeben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgt. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
  • Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen. Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden insbesondere in industriellen Bereichen Anwendung, in denen sich relativ zu einem Detektor bewegende Objekte vorzugsweise automatisiert überwacht werden müssen.
  • Beispielsweise ist aus der EP 0 532 169 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt auf einer Oberfläche und einem Detektor mit einem CCD-Array bestimmbar ist. Dabei wird die Relativgeschwindigkeit anhand der Abfolge von einzelnen Bildaufnahmen bestimmt.
  • Des Weiteren ist aus der EP 1 729 086 A1 ein Verfahren zur Bildverarbeitung bekannt, wobei Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Objekt und einem Detektor bestimmt werden.
  • Die bekannten Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit sind für die im obigen Stand der Technik beschriebenen Anwendungen gut geeignet, bilden jedoch aufgrund ihrer individuellen Ausgestaltung und Komplexität nicht für jeden Anwendungsfall das geeignete Mittel.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor anzugeben, wonach eine besonders einfache Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
  • Danach bildet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgt,
    wobei das Objekt zur Bildung eines Kontrasts mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich des Objekts kontrastierendes und an den Bereich angrenzendes Detektionselement aufweist, das von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich detektiert wird,
    wobei der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement und von dem Bereich ausgesetzt wird, wobei in einer hierdurch erzeugten Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung von dem Detektor detektiert wird, und
    wobei basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite des Helligkeitsverlaufs zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer die Relativgeschwindigkeit bestimmt wird.
  • Des Weiteren ist gemäß Anspruch 10 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor angegeben, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgt,
    wobei das Objekt zur Bildung eines Kontrasts mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich des Objekts kontrastierendes und an den Bereich angrenzendes Detektionselement aufweist, das von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich detektierbar ist,
    wobei der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement und von dem Bereich aussetzbar ist, wobei in einer hierdurch erzeugten Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung von dem Detektor detektierbar ist, und
    wobei basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite des Helligkeitsverlaufs zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer die Relativgeschwindigkeit bestimmbar ist.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor auf der Basis einer während der Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor auftretenden Unschärfe in einer geeigneten Bildaufnahme möglich ist. Eine derartige Unschärfe hat einen entsprechenden Helligkeitsverlauf mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit aufgrund eines kontrastierenden Bereichs im Objekt zur Folge. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Objekt mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich des Objekts kontrastierendes und an den Bereich angrenzendes Detektionselement auf, das zusammen mit dem vorgebbaren Bereich den für die Erzeugung des Helligkeitsverlaufs bei der Bildaufnahme erforderlichen Kontrast bildet. Das Detektionselement wird von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich detektiert. Dabei kann das Objekt auch mehrere derartige Detektionselemente aufweisen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement und von dem Bereich ausgesetzt. Dabei bedeutet Licht in diesem Dokument eine beliebige elektromagnetische Strahlung, d.h. nicht nur Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, wobei sich das Licht aus einer einzelnen oder mehreren Wellenlängen und/oder einem einzelnen oder mehreren Wellenlängenbereichen zusammensetzen kann. Aufgrund der Relativbewegung während der Aufnahmedauer ergibt sich die Unschärfe in einer Bildaufnahme durch den Detektor, die sich in einem Helligkeitsverlauf mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung entlang dem Unschärfebereich widerspiegelt. Dieser aufgrund des Kontrasts erzeugte Helligkeitsverlauf wird von dem Detektor detektiert. Basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite des Helligkeitsverlaufs zu der Relativgeschwindigkeit wird unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer die Relativgeschwindigkeit bestimmt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit auf einfache Weise ein aufgrund eines Kontrasts im Objekt erzeugter Helligkeitsverlauf in einem während der Relativbewegung aufgenommenen Bild verwendet, um die Relativgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer zu bestimmen. Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine besonders einfache Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht.
  • Im Hinblick auf eine weiter vereinfachte Ausführungsform des Verfahrens kann die Aufnahmedauer derart gewählt werden, dass ein Helligkeitsverlauf mit einer von einem Helligkeitswert des Bereichs, vorzugsweise bis zu einem Helligkeitswert des Detektionselements, abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung detektiert wird. Dabei bildet der Helligkeitswert des Bereichs quasi den Startpunkt des Helligkeitsverlaufs, der sich bis zum Ende der Aufnahmedauer ausbildet. In einer noch weiter vereinfachten Situation erstreckt sich der Helligkeitsverlauf ausgehend von dem Helligkeitswert des Bereichs bis hin zu einem Helligkeitswert des Detektionselements. In diesem Fall lässt sich die Relativgeschwindigkeit direkt aus einer Quotientenbildung aus der räumlichen Breite des Helligkeitsverlaufs und der Aufnahmedauer bestimmen.
  • Im Hinblick auf eine besonders sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit kann das Detektionselement als dunkles oder schwarzes Detektionselement realisiert werden. Hierdurch lässt sich ein hoher Kontrast zu einem an das Detektionselement angrenzenden Bereich des Objekts realisieren. Insbesondere in einem solchen Fall kann der Bereich in weiter vorteilhafter Weise als heller oder weißer Bereich oder Hintergrund realisiert werden. Zur Bildung eines besonders hohen Kontrasts zwischen Detektionselement und Bereich kann das Detektionselement somit schwarz und der Bereich weiß realisiert werden. Alternativ hierzu kann das Detektionselement weiß und der Bereich schwarz realisiert werden. Im Ergebnis kann in beiden Fällen eine besonders sichere Definition und Erzeugung des Helligkeitsverlaufs erreicht werden.
  • Grundsätzlich kann ein Detektionselement ganz unterschiedliche Formen und Konturen aufweisen, sofern ein geeigneter Kontrast zu dem angrenzenden Bereich realisiert werden kann. In besonders einfacher Weise kann das Detektionselement eine rechteckige Kontur aufweisen. Alternativ hierzu kann das Detektionselement auch eine andere vieleckige oder polygonartige Kontur aufweisen, wobei es sich hierbei nicht um eine in irgendeiner Weise symmetrische Kontur handeln muss. Beispielsweise kann auch ein zur Bewegungsrichtung schräger Kantenverlauf des Detektionselements realisiert sein. Die konkrete Form des Detektionselements ist ggf. in geeigneter Weise bei der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu berücksichtigen. Das Detektionselement kann in weiter vorteilhafter Weise ein Element eines Codes, insbesondere eines Data Matrix Codes oder eines Barcodes, sein. Derartige Codes werden beispielsweise bei Positionsbestimmungen von sich relativ zu einem Detektor bewegenden Objekten im industriellen Bereich eingesetzt, wobei die Codes an den Objekten angebracht werden. Derartige Codes zeichnen sich durch klare Kontraste zu umgebenden oder angrenzenden Bereichen aus, um eine sichere Bildaufnahme und Auswertung der Codes zu ermöglichen.
  • Alternativ zu einer wie oben beschriebenen flächigen Ausgestaltung eines Detektionselements mit beispielsweise einer rechteckigen Kontur kann das Detektionselement als sich in der Bewegungsrichtung erstreckendes linienförmiges oder nahezu linienförmiges Detektionselement realisiert werden, das aus einzelnen Pixeln gebildet sein kann. Ein sich bei der Durchführung des Verfahrens ergebender Helligkeitsverlauf wird im Falle eines linienförmigen Detektionselements ebenfalls linienförmig oder nahezu linienförmig sein, wobei sich auch hier - je nach verwendetem Detektor - ein Helligkeitsverlauf aus einzelnen Pixeln ergeben kann. Die Länge dieses linienförmigen Helligkeitsverlaufs ist wiederum proportional zu der Relativgeschwindigkeit, wobei auch hier unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer die Relativgeschwindigkeit bestimmbar ist.
  • In vorteilhafter Weise kann als Detektor eine Kamera verwendet werden, wobei vorzugsweise eine Kamera mit einem Pixelsensor genutzt wird. Mit einem derartigen Pixelsensor lässt sich der Helligkeitsverlauf in der Bewegungsrichtung besonders einfach - pixelweise - aufnehmen und hinsichtlich seiner Breite oder Länge bestimmen. In weiter vorteilhafter Weise kann der Pixelsensor als CMOS-Sensor oder CCD-Sensor oder als Zeilensensor ausgebildet sein.
  • Im Hinblick auf eine besonders sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit kann die Aufnahmedauer derart vorgegeben werden, dass sich das Objekt oder das Detektionselement während der Aufnahmedauer nicht aus einem Sichtfenster des Detektors herausbewegt. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn sich das Objekt - bei der Verwendung eines Pixelsensors - zumindest entlang mehrerer Pixel relativ bewegt, um eine ausreichende Breite des Helligkeitsverlaufs und damit sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu ermöglichen.
  • Grundsätzlich kann das Licht von dem Detektionselement und/oder von dem Bereich ein von dem Detektionselement und/oder von dem Bereich reflektiertes Licht einer beliebigen Umgebungsbeleuchtung sein, sofern ein beleuchtendes Licht derart gewählt ist, dass der Detektor den Kontrast zwischen Detektionselement und Bereich und damit auch zwischen geringer und hoher Helligkeit mit entsprechenden Remissionsspektren des Detektionselements und des Bereichs wahrnehmen kann. In weiter vorteilhafter Weise kann die Beleuchtung mit einer in geeigneter Weise vorgegebenen Lichtquelle erfolgen. Dabei kann die Wellenlänge der Lichtquelle derart gewählt werden, dass die Kontrastwirkung zwischen Detektionselement und Bereich besonders stark hervortritt, um eine besonders sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu ermöglichen. Auch bei dieser Beleuchtung umfasst „Licht“ nicht nur Wellenlängen aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich, sondern das gesamte elektromagnetische Spektrum, wobei sich das Licht aus einer einzelnen oder mehreren Wellenlängen und/oder einem einzelnen oder mehreren Wellenlängenbereichen zusammensetzen kann. „Wellenlänge“ steht somit der Einfachheit halber synonym für eine oder mehrere Wellenlängen und/oder einen oder mehrere Wellenlängenbereiche.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • 1 in einer schematischen Darstellung ein Sichtfenster eines bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Detektors, wobei die Startposition und die Endposition eines Detektionselements zu Beginn und am Ende einer Aufnahmedauer gezeigt sind,
    • 2 in einer schematischen Darstellung das Sichtfenster aus 1 zum Ende der Aufnahmedauer, wobei die Relativbewegung des Detektionselements relativ zum Detektor stattgefunden hat,
    • 3 in einer schematischen Darstellung das Sichtfenster zum gleichen Zeitpunkt wie in 2, wobei die Bewegungsrichtung durch einen Pfeil dargestellt ist, und
    • 4 in einem Diagramm den Helligkeitsverlauf gemäß 3 entlang dem dort gezeigten Pfeil.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Bereich 1 eines Objekts, wobei das Objekt ein Detektionselement 2 aufweist, das relativ zu dem Bereich 1 des Objekts kontrastiert und an den Bereich 1 angrenzt. Eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und einem - der Übersichtlichkeit halber hier nicht gezeigten - Detektor erfolgt entlang einer durch einen Pfeil dargestellten Bewegungsrichtung 3. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Detektionselement 2 durch ein schwarzes Quadrat gebildet, das zu dem weißen Hintergrund 1 stark kontrastiert. Neben dem schwarz dargestellten Detektionselement 2 ist im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung 3 ein zweites graues Quadrat dargestellt, wobei das schwarze Quadrat die Position des Detektionselement 2 und damit des Objekts zu Beginn einer Aufnahmedauer Δt oder Belichtung und das graue Quadrat die Position des Detektionselements 2 am Ende der Aufnahmedauer Δt oder Belichtung oder ggf. auch Bewegungsdauer der Relativbewegung in einem Sichtfenster 5 des Detektors darstellt. Dabei ist die optische Achse des Detektors senkrecht zur Ebene angeordnet, innerhalb derer sich das Detektionselement 2 oder das Objekt bewegt. Bei weiteren Ausführungsbeispielen muss die optische Achse des Detektors nicht zwangsweise senkrecht zur Ebene der Bewegung des Detektionselements 2 oder des Objekts angeordnet sein. Es ist auch eine geneigte Orientierung der optischen Achse des Detektors relativ zur Ebene der Bewegung des Detektionselements 2 oder des Objekts möglich. Die Neigung der optischen Achse relativ zur Ebene der Bewegung der Detektionselemente 2 oder des Objekts ist bei der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu berücksichtigen.
  • Die erfindungsgemäße Bestimmung der Relativgeschwindigkeit funktioniert allerdings dann nicht oder nicht sehr zuverlässig, wenn die optische Achse des Detektors parallel zur Bewegungsrichtung 3 verläuft oder mit dieser zusammenfällt oder innerhalb einer zu der Ebene der Bewegung des Detektionselements 2 oder der Detektionselemente 2 oder des Objekts parallelen Ebene angeordnet ist oder verläuft.
  • Gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor wird der Detektor während der Relativbewegung und während der Aufnahmedauer Δt einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement 2 und von dem Bereich 1 ausgesetzt.
  • 2 zeigt hierzu in einer schematischen Darstellung das Ergebnis dieser Belichtung im Sichtfenster 5 am Ende der Aufnahmedauer Δt, wobei in der während der Relativbewegung erzeugten einzelnen Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf 4 mit einer im - bezüglich der Darstellung in 2 - linken Bereich des Detektionselements 2 abnehmenden und im - bezüglich der Darstellung in 2 - rechten Bereich des Detektionselements 2 zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung 3 erzeugt ist. Die Darstellung gemäß 2 zeigt letztendlich das von dem Detektor während der Aufnahmedauer Δt in seinem Sichtfenster 5 aufgenommene Bild. Das Bild umfasst die gesamte während der Aufnahmedauer Δt oder Belichtungszeit aufgenommene Belichtung.
  • 3 zeigt die Situation am Ende der Aufnahmedauer Δt wie in 2, jedoch noch zusätzlich mit der durch den Pfeil dargestellten Bewegungsrichtung 3.
  • Die schematischen Darstellungen der 1 bis 3 sind jeweils in dem Sichtfenster 5 des Detektors dargestellt. Die Belichtungszeit oder Aufnahmedauer Δt muss vorzugsweise so gewählt sein, dass sich das Detektionselement 2 während der Aufnahmedauer Δt nicht aus dem Sichtfenster 5 herausbewegt.
  • 4 zeigt in einem Diagramm den entlang dem Pfeil der Bewegungsrichtung 3 in 3 während der Relativbewegung erzeugten Helligkeitsverlauf in Abhängigkeit vom Ort. Die Helligkeit B weist gemäß der in 4 gezeigten Kurve in x-Richtung zunächst ihren maximalen Wert auf. Dieser entspricht dem Helligkeitswert des Bereichs 1. Betrachtet man die Kurve in der Bewegungsrichtung 3 entlang der x-Achse weiter, so nimmt der Helligkeitswert im Bereich des Helligkeitsverlaufs 4 entlang einer Breite Δs und in Form einer Flanke oder linearen Rampe bis zu einem Minimum des Helligkeitswerts ab. Die Breite Δs ist die räumliche Breite des Helligkeitsverlaufs 4 gemäß den 2 und 3. Der Helligkeitswert bei dem Minimum entspricht dem Helligkeitswert des Detektionselements 2, nämlich dem Schwarzwert des Detektionselements 2. Nach Durchschreiten des konstanten Minimums in positiver x-Richtung nimmt die Helligkeit entlang einer weiteren Flanke wieder zu, und zwar bis zum Maximalwert, der dem Helligkeitswert des Bereichs 1 entspricht. Die Breite dieser weiteren Flanke entspricht wie die erste abfallende Flanke der Kurve der räumlichen Breite des Helligkeitsverlaufs und damit der während der Relativbewegung zurückgelegten Strecke Δs. Eine Bestimmung der Geschwindigkeit kann sowohl an der in den 2 bis 4 gezeigten linken Flanke als auch rechten Flanke erfolgen, da beide Flanken oder linearen Rampen die gleiche Breite aufweisen.
  • Die Bestimmung der Geschwindigkeit erfolgt nun basierend auf der Proportionalität der räumlichen Breite Δs des Helligkeitsverlaufs 4 zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer Δt. Im Konkreten lässt sich die Relativgeschwindigkeit aus der Formel v=Δs/Δt bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel direkt bestimmen, wobei v die Relativgeschwindigkeit ist. Dabei kann - je nach verwendetem Sensor, beispielsweise ein Pixelsensor - der in 4 gezeigte Helligkeitsverlauf aus einzelnen Pixeln oder Pixelwerten zusammengesetzt sein. Ein kontinuierlicher Kurvenverlauf kann mit einer geeigneten Ausgleichsrechnung erhalten werden.
  • Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahmedauer Δt so gewählt, dass sich - wie in 1 gezeigt - die linke Kante des Detektionselements 2 während der Aufnahmedauer Δt nicht bis zur ursprünglichen Startposition der rechten Kante des Detektionselements 2 bewegt hat. Im Ergebnis ergibt sich hierdurch der in der Kurve gemäß 4 mittlere, niedrige Helligkeitswert, der dem Helligkeitswert des Detektionselements 2 und des mittleren dunklen Bereichs zwischen den Helligkeitsverläufen 4 in den 2 und 3 entspricht. In diesem Fall ist die Breite Δs, die die Breite des Helligkeitsverlaufs vom Maximalwert des Bereichs 1 bis zum Minimalwert des Detektionselements 2 umfasst, direkt proportional zur Geschwindigkeit des Objekts bzw. des Detektionselements 2. Die Geschwindigkeit ergibt sich in einfacher Weise aus der Quotientenbildung aus Δs und Δt.
  • Sollte sich die linke Kante des Detektionselements 2 während der Aufnahmedauer Δt über die ursprüngliche Startposition der rechten Kante des Detektionselements 2 hinausbewegen, so ergibt sich ein anderer Kurvenverlauf bei einem wie in 4 gezeigten B-x-Diagramm. In diesem Fall wäre zwar grundsätzlich ein ähnlicher Kurvenverlauf wie in 4 und in x-Richtung ausgehend vom dem maximalen Helligkeitswert des Bereichs 1 zu erwarten, jedoch würde das Minimum nicht dem Minimalwert der niedrigen Helligkeit des Detektionselements 2 entsprechen. Das Minimum wäre in diesem Fall heller, d.h. es ergäbe sich ein flacherer Kurvenverlauf mit weniger stark abfallenden bzw. ansteigenden Helligkeitsverläufen.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Bereich
    2
    Detektionselement
    3
    Bewegungsrichtung
    4
    Helligkeitsverlauf
    5
    Sichtfenster
    Δs
    Breite
    Δt
    Aufnahmedauer
    x
    Ort
    B
    Helligkeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0532169 A1 [0003]
    • EP 1729086 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung (3) erfolgt, wobei das Objekt zur Bildung eines Kontrasts mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich (1) des Objekts kontrastierendes und an den Bereich (1) angrenzendes Detektionselement (2) aufweist, das von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement (2) mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich (1) detektiert wird, wobei der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer (Δt) einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement (2) und von dem Bereich (1) ausgesetzt wird, wobei in einer hierdurch erzeugten Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf (4) mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung (3) von dem Detektor detektiert wird, und wobei basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite (Δs) des Helligkeitsverlaufs (4) zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer (Δt) die Relativgeschwindigkeit bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmedauer (Δt) derart gewählt wird, dass ein Helligkeitsverlauf (4) mit einer von einem Helligkeitswert des Bereichs (1), vorzugsweise bis zu einem Helligkeitswert des Detektionselements (2), abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung (3) detektiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionselement (2) als dunkles oder schwarzes oder als helles oder weißes Detektionselement (2) realisiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (1) als heller oder weißer oder als dunkler oder schwarzer Bereich (1) oder Hintergrund realisiert wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionselement (2) eine rechteckige Kontur aufweist, wobei vorzugsweise das Detektionselement (2) ein Element eines Codes, insbesondere eines Data Matrix Codes oder eines Barcodes, ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionselement als sich in der Bewegungsrichtung erstreckendes linienförmiges Detektionselement realisiert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor eine Kamera, vorzugsweise eine Kamera mit einem Pixelsensor, verwendet wird, wobei weiter vorzugsweise der Pixelsensor als CMOS-Sensor oder CCD-Sensor oder als Zeilensensor ausgebildet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmedauer (Δt) derart vorgegeben wird, dass sich das Objekt oder das Detektionselement (2) während der Aufnahmedauer (Δt) nicht aus einem Sichtfenster (5) des Detektors herausbewegt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht von dem Detektionselement (2) und/oder von dem Bereich (1) ein von dem Detektionselement (2) und/oder von dem Bereich (1) reflektiertes Licht einer vorgebbaren Lichtquelle ist.
  10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung (3) erfolgt, wobei das Objekt zur Bildung eines Kontrasts mindestens ein relativ zu einem vorgebbaren Bereich (1) des Objekts kontrastierendes und an den Bereich (1) angrenzendes Detektionselement (2) aufweist, das von dem Detektor aufgrund des Kontrasts als dunkles oder helles Detektionselement (2) mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Bereich (1) detektierbar ist, wobei der Detektor während der Relativbewegung und während einer vorgebbaren Aufnahmedauer (Δt) einer Belichtung durch Licht von dem Detektionselement (2) und von dem Bereich (1) aussetzbar ist, wobei in einer hierdurch erzeugten Aufnahme aufgrund des Kontrasts ein Helligkeitsverlauf (4) mit einer abnehmenden oder zunehmenden Helligkeit in der Bewegungsrichtung (3) von dem Detektor detektierbar ist, und wobei basierend auf einer Proportionalität einer räumlichen Breite (Δs) des Helligkeitsverlaufs (4) zu der Relativgeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Aufnahmedauer (Δt) die Relativgeschwindigkeit bestimmbar ist.
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