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HINTERGRUND
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Industrielle Festsicht-Kameras können verwendet werden, um Bilder von Zielobjekten in einer industriellen Umgebung zu erfassen, z. B. von Kisten oder anderen Objekten, die sich auf einem Förderband durch eine industrielle Umgebung bewegen. Die erfassten Bilder von Zielobjekten können dann analysiert werden, um Strichcodes oder andere auf jedem Objekt angebrachte Indikatoren zu dekodieren oder um das Objekt selbst oder darauf befindliche Merkmale (z. B. Linien, Text usw.) durch maschinelles Sehen zu identifizieren. Wenn jedoch Bilder der Zielobjekte, die von der industriellen Festsicht-Kamera erfasst werden, zu dunkel oder nicht klar sind oder wenn ein Teil des Bildes durch Verblendung blockiert wird, kann es schwierig oder unmöglich sein, die an den Zielobjekten angebrachten Strichcodes genau zu dekodieren oder das maschinelle Sehen zur Identifizierung des Objekts selbst oder von Merkmalen darauf einzusetzen.
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Folglich müssen die Parameter und/oder Einstellungen der industriellen Festsicht-Kamera so eingestellt werden, dass die Zielobjekte oder Strichcodes oder andere darauf befindliche Merkmale bei der anschließenden Analyse der Bilder genau identifiziert und/oder dekodiert werden können. Es gibt jedoch eine große Anzahl von Kameraparametern, die eingestellt werden müssen, und jeder Parameter hat eine große Anzahl von möglichen Einstellungen. Zu diesen Parametern gehören beispielsweise der Fokus (bis zu 1023 mögliche Einstellungen), die Belichtung (über 10.000 mögliche Einstellungen), die Verstärkung (etwa 5 mögliche Einstellungen, deren Überprüfung sich lohnt), die Beleuchtungsintensität (bis zu 10 mögliche Einstellungen), die Beleuchtungsfarbe (bis zu 5 mögliche Einstellungen), und welche Beleuchtungs-LED-Bänke beleuchtet sind (N, S, E, W) (bis zu 15 mögliche Einstellungen). Das heißt, dass es angesichts der Anzahl der möglichen Einstellungen für jeden Parameter Hunderttausende von möglichen Kombinationen von Konfigurationen gibt.
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Da es nicht möglich ist, alle möglichen Kombinationen auszuprobieren, ist ein effizientes Verfahren zur automatischen Einstellung einer industriellen Festsicht-Kamera erforderlich.
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BESCHREIBUNG
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In einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren, umfassend: Einstellen einer Bildgebungsbaugruppe, die so konfiguriert ist, dass sie Bilddaten erfasst, die einem ersten Zielobjekt zugeordnet sind, an dem ein erster Strichcode angebracht ist, durch: (a) schrittweises Modifizieren von Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, bis ein Helligkeitswert, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen minimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht; (b) schrittweises Modifizieren eines Fokusniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um einen Bereich von Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus zu bestimmen, bei dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann; (c) Konfigurieren der Bildgebungsbaugruppe, um mit einem mittleren Fokuswert des Bereichs von Fokusniveaus betrieben zu werden; (d) schrittweises Modifizieren der Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, bis die Helligkeit, die den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen optimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht; und (e) schrittweises Modifizieren des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus innerhalb des Bereichs von Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus, bei denen der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann, um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei dem ein Schärfeniveau für das erfasste Bild optimiert ist; und Erfassen von Bilddaten, die einem zweiten Zielobjekt zugeordnet sind, an dem ein zweiter Strichcode befestigt ist, durch die Bildgebungsbaugruppe, die mit dem bestimmten optimalen Fokusniveau und mit Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert betrieben wird.
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In einer Variante dieser Ausführungsform umfassen die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, eines oder mehrere von: einer Belichtung, einer Verstärkung, einer Beleuchtungsintensität oder einer Anzahl von beleuchteten Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind.
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Darüber hinaus umfasst in einer Variante dieser Ausführungsform das schrittweise Modifizieren der Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, in den Schritten (a) und (d): (i) schrittweises Erhöhen eines Belichtungsniveaus, da der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, von einem minimalen Belichtungswert auf einen maximalen Belichtungswert; (ii) wenn das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen eines Verstärkungsniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement, ausgehend von einem minimalen Verstärkungswert, und Wiederholen von Schritt (i); (iii) wenn das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Verstärkungswert eingestellt ist und das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen eines Beleuchtungsintensitätsniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement, ausgehend von einem minimalen Beleuchtungsintensitätswert, und Wiederholen der Schritte (i)-(ii); und (iv) wenn das Beleuchtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Beleuchtungswert eingestellt ist, das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Verstärkungswert eingestellt ist und das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen einer Anzahl von Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, die beleuchtet werden, um eins, ausgehend von einer minimalen Anzahl von beleuchteten Beleuchtungsbänken, und Wiederholen der Schritte (i)-(iii), bis eine maximale Anzahl von Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, beleuchtet sind.
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In einer Variante dieser Ausführungsform umfasst die Bestimmung des Helligkeitswertes, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, das Erstellen eines Histogramms von Pixelintensitätswerten, die jedem Pixel der erfassten Bilddaten zugeordnet sind, und das Bestimmen eines Pixelintensitätsschwellenwertes mit dem Histogramm, unterhalb dem ein Großteil der Pixelintensitätswerte liegt, die den Pixeln der erfassten Bilddaten zugeordnet sind. Beispielsweise kann der minimale Helligkeitsschwellenwert einem ersten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, der optimale Helligkeitsschwellenwert kann einem zweiten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, und der zweite Pixelintensitätsschwellenwert kann größer sein als der erste Pixelintensitätsschwellenwert.
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Darüber hinaus umfasst in einer Variante dieser Ausführungsform das schrittweise Modifizieren des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus, um einen Bereich von Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus zu bestimmen, in dem der erste Strichcode in Schritt (b) erfolgreich dekodiert werden kann: (i) schrittweises Erhöhen eines der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus, ausgehend von einem der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten minimalen Fokusniveau, um ein erstes Fokusniveau-Inkrement; (ii) Versuchen, den ersten Strichcode nach jeder schrittweisen Fokusniveau-Erhöhung von Schritt (i) zu dekodieren, und Wiederholen von Schritt (i), bis ein minimales Schwellenfokusniveau erreicht ist, bei dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann; (iii) schrittweises Erhöhen eines der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus, ausgehend von dem minimalen Schwellenfokusniveau, um ein zweites Fokusniveau-Inkrement; (iv) Versuchen, den ersten Strichcode nach jeder schrittweisen Fokusniveauerhöhung von Schritt (ii) zu dekodieren, und Wiederholen von Schritt (ii), bis ein überschießendes Fokusniveau erreicht ist, bei dem der erste Strichcode nicht mehr erfolgreich dekodiert werden kann; (v) schrittweises Verringern eines Fokusniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, von dem maximalen überschießenden Fokusniveau um das erste Fokusniveau-Inkrement; (vi) Versuchen, den ersten Strichcode nach jeder schrittweisen Fokusniveau-Verringerung des Schritts (v) zu dekodieren, und Wiederholen des Schritts (v), bis ein maximales Schwellenfokusniveau erreicht ist, bei dem der erste Strichcode wieder erfolgreich dekodiert werden kann; und (vii) Bestimmen, dass der Bereich des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus, bei dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann, ein Bereich vom minimalen Schwellenfokusniveau bis zum maximalen Schwellenfokusniveau ist. In einigen Beispielen ist das erste Fokusniveau-Inkrement ein minimales Fokusniveau-Inkrement für die Bildgebungsbaugruppe. Darüber hinaus ist in einigen Beispielen das zweite Fokusniveau-Inkrement ein größeres Inkrement als das erste Fokusniveau-Inkrement. In einigen Beispielen ist das zweite Fokusniveau-Inkrement dasselbe wie das erste Fokusniveau-Inkrement.
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Darüber hinaus umfasst in einer Variante dieser Ausführungsform das schrittweise Modifizieren des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus innerhalb des Bereichs des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus, bei dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann, um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei dem ein Schärfeniveau für das erfasste Bild optimiert ist, bei Schritt (e): (i) Bestimmen jeweiliger Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem des minimalen Schwellenfokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Schwellenfokusniveaus des Bereichs von Fokusniveaus erfasst wurden; (ii) Verkleinern des Bereichs von Fokusniveaus auf einen modifizierten Bereich von Fokusniveaus, der entweder (1) ein Bereich vom minimalen Schwellenfokusniveau zum mittleren Fokusniveau oder (2) ein Bereich vom mittleren Fokusniveau zum maximalen Schwellfokusniveau ist, basierend auf den bestimmten Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem des minimalen Schwellenfokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Schwellenfokusniveaus des Bereichs von Fokusniveaus erfasst wurden; und (iii) Bestimmen jeweiliger Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem eines modifizierten minimalen Fokusniveaus, eines modifizierten mittleren Fokusniveaus und eines modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus erfasst wurden; und (iv) Wiederholen der Schritte (ii) und (iii), bis eines des modifizierten minimalen Fokusniveaus, des modifizierten mittleren Fokusniveaus oder des modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus ein optimales Fokusniveau ist, bei dem ein Schärfeniveau für die erfassten Bilddaten maximiert wird.
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In einer Variante dieser Ausführungsform ist der optimale Helligkeitsschwellenwert ein erster optimaler Helligkeitsschwellenwert, und das Verfahren umfasst ferner das Modifizieren eines oder mehrerer von: minimalen oder maximalen Belichtungsniveaus, Verstärkungsniveaus, Beleuchtungsintensitätsniveaus oder Anzahl, Konfigurationen oder Farben von jeweiligen Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, und Wiederholen der Schritte (a) und (e), um einen zweiten optimalen Helligkeitsschwellenwert zu bestimmen.
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Zusätzlich umfasst das Verfahren in einer Variante dieser Ausführungsform in Schritt (e), wenn das schrittweise Modifizieren der Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, dazu führt, dass der erste Strichcode nicht mehr erfolgreich dekodiert werden kann: Modifizieren, unter Verwendung eines binären Suchalgorithmus, eines oder mehrerer des Beleuchtungsintensitätsniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, der Anzahl oder Konfiguration von Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind und die beleuchtet werden, oder der Farben einer oder mehrerer der jeweiligen Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, bis der erste Strichcode wieder erfolgreich dekodiert werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren, umfassend: Einstellen einer Bildgebungsbaugruppe, die so konfiguriert ist, dass sie Bilddaten erfasst, die einem ersten Zielobjekt zugeordnet sind, durch: (a) schrittweises Modifizieren von Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, bis ein Helligkeitswert, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen minimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht; (b) Konfigurieren der Bildgebungsbaugruppe, um unter Verwendung eines mittleren Fokuswertes eines Bereichs von Fokusniveaus betrieben zu werden, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind; (c) schrittweises Modifizieren der Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, bis die Helligkeit, die den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen optimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht und (d) schrittweises Modifizieren des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus innerhalb des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Bereichs von Fokusniveaus, um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei dem ein Schärfeniveau für das erfasste Bild optimiert ist; und Erfassen von Bilddaten, die einem zweiten Zielobjekt zugeordnet sind, durch die Bildgebungsbaugruppe, die bei dem bestimmten optimalen Fokusniveau und mit Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert betrieben wird.
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In einer Variante dieser Ausführungsform umfassen die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, eines oder mehrere von: einer Belichtung, einer Verstärkung, einer Beleuchtungsintensität oder einer Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind.
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Darüber hinaus umfasst in einer Variante dieser Ausführungsform das schrittweise Modifizieren der Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, in den Schritten (a) und (c): (i) schrittweises Erhöhen eines Belichtungsniveaus, der der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, von einem minimalen Belichtungswert auf einen maximalen Belichtungswert; (ii) wenn das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen eines Verstärkungsniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement, ausgehend von einem minimalen Verstärkungswert, und Wiederholen von Schritt (i); (iii) wenn das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Verstärkungswert eingestellt ist und das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen eines Beleuchtungsintensitätsniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement, ausgehend von einem minimalen Beleuchtungsintensitätswert, und Wiederholen der Schritte (i)-(ii); und (iv) wenn das Beleuchtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Beleuchtungswert eingestellt ist, das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Verstärkungswert eingestellt ist und das Belichtungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, auf den maximalen Belichtungswert eingestellt ist, schrittweises Erhöhen einer Anzahl von Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, die beleuchtet werden, um eins, ausgehend von einer minimalen Anzahl von beleuchteten Beleuchtungsbänken, und Wiederholen der Schritte (i)-(iii), bis eine maximale Anzahl von Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, beleuchtet sind.
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In einer Variante dieser Ausführungsform umfasst das Bestimmen des Helligkeitswertes, das den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, auch das Erstellen eines Histogramms von Pixelintensitätswerten, die jedem Pixel der erfassten Bilddaten zugeordnet sind, und das Bestimmen eines Pixelintensitätsschwellenwertes mit dem Histogramm, unterhalb dem ein Großteil der Pixelintensitätswerte liegt, die den Pixeln der erfassten Bilddaten zugeordnet sind. Beispielsweise kann der minimale Helligkeitsschwellenwert einem ersten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, der optimale Helligkeitsschwellenwert kann einem zweiten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, und der zweite Pixelintensitätsschwellenwert kann größer sein als der erste Pixelintensitätsschwellenwert.
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Darüber hinaus umfasst in einer Variante dieser Ausführungsform das schrittweise Modifizieren des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus innerhalb des der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Bereichs von Fokusniveaus, um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei dem ein Schärfeniveau für das erfasste Bild optimiert ist, im Schritt (d): (i) Bestimmen jeweiliger Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem des minimalen Fokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Fokusniveaus des Bereichs von Fokusniveaus erfasst wurden; (ii) Verkleinern des Bereichs von Fokusniveaus auf einen modifizierten Bereich von Fokusniveaus, der entweder: (1) ein Bereich vom minimalen Fokusniveau bis zum mittleren Fokusniveau oder (2) ein Bereich vom mittleren Fokusniveau bis zum maximalen Fokusniveau ist, basierend auf den bestimmten Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem des minimalen Fokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Fokusniveaus des Bereichs von Fokusniveaus erfasst wurden; und (iii) Bestimmen jeweiliger Schärfeniveaus für Bilddaten, die bei jedem eines modifizierten minimalen Fokusniveaus, eines modifizierten mittleren Fokusniveaus und eines modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus erfasst werden; und (iv) Wiederholen der Schritte (ii) und (iii), bis eines des modifizierten minimalen Fokusniveaus, des modifizierten mittleren Fokusniveaus oder des modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus ein optimales Fokusniveau ist, bei dem ein Schärfeniveau für die erfassten Bilddaten maximiert wird.
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In einer Variante dieser Ausführungsform ist der optimale Helligkeitsschwellenwert ein erster optimaler Helligkeitsschwellenwert, und das Verfahren umfasst ferner das Modifizieren eines oder mehrerer von: minimalen oder maximalen Belichtungsniveaus, Verstärkungsniveaus, Beleuchtungsintensitätsniveaus oder Anzahl, Konfigurationen oder Farben von jeweiligen Beleuchtungsbänken, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, und Wiederholen der Schritte (a) und (e), um einen zweiten optimalen Helligkeitsschwellenwert zu bestimmen.
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Figurenliste
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Die beigefügten Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten bezeichnen, sind zusammen mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in die Offenbarung inkorporiert und bilden einen Bestandteil der Offenbarung und dienen dazu, hierin beschriebene Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung umfassen, weiter zu veranschaulichen und verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erklären.
- 1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften industriellen Festsicht-Kamera, die automatisch eingestellt werden kann, um Bilder von mit Strichcodes versehenen Zielobjekten zur anschließenden Dekodierung oder zur Erfassung von Bildern von Zielobjekten für die anschließende maschinelle Sichtidentifikation zu erfassen.
- 2 zeigt ein Beispiel für eine industrielle Umgebung, in der die industrielle Festsicht-Kamera von 1 eingesetzt werden kann.
- 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielverfahrens, wie es von der industriellen Festsicht-Kamera von 1 implementiert werden kann, um die industrielle Festsicht-Kamera automatisch für die Erfassung von Bildern von mit Strichcodes versehenen Zielobjekten für die anschließende Dekodierung einzustellen.
- 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielverfahrens, wie es von der industriellen Festsicht-Kamera von 1 implementiert werden kann, um die industrielle Festsicht-Kamera automatisch für die Erfassung von Bildern von Zielobjekten für die nachfolgende maschinelle Sichtidentifikation einzustellen.
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Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Klarheit halber dargestellt sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Zum Beispiel können die Dimensionen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden, wo es angemessen ist, durch herkömmliche Symbole in den Zeichnungen dargestellt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die zum Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um somit die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verdecken, die für die Fachleute auf dem Gebiet, die auf die vorliegende Beschreibung zurückgreifen, ohne weiteres ersichtlich sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Hierin werden Techniken zur automatischen Einstellung des Fokus und der Beleuchtung einer industriellen Festsicht-Kamera bereitgestellt. Bei Anwendung der hier bereitgestellten Verfahren würde ein Installateur die Kamera einrichten, ein „Trainingsobjekt“ im Sichtfeld platzieren und angeben, dass der automatische Einstellungsprozess beginnen soll (z. B. durch Drücken einer Taste, Auswahl eines Symbols der Benutzeroberfläche usw.). Bei Anwendungen des maschinellen Sehens kann das Trainingsobjekt klare, erkennbare Merkmale (z. B. Linien, Text usw.) enthalten, und bei Strichcode-Anwendungen kann das Trainingsobjekt einen angebrachten Strichcode enthalten. Mit den hier vorgestellten Verfahren können verschiedene Kombinationen unterschiedlicher Kameraparameter schnell ausprobiert werden, wobei nach jeder Änderung Bilder des Trainingsobjekts erfasst werden, die resultierenden Bilder analysiert werden können und der Prozess wiederholt werden kann, bis die optimalen Kameraparameter gefunden sind, die zu einem Bild des Trainingsobjekts mit ausreichender Helligkeit und hoher Klarheit führen. Diese optimalen Kameraparameter können dann so eingestellt werden, dass die Kamera Bilder von anderen ähnlichen Gegenständen mit der gleichen hohen Klarheit erfassen kann.
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In einigen Beispielen können nach der Bestimmung der „optimalen Kameraparameter“ verschiedene Beleuchtungseinstellungen modifiziert werden (unter Beibehaltung des optimierten Fokusniveaus) und der Einstellungsprozess kann wiederholt werden, um einen zweiten Satz optimaler Kameraparameter zu bestimmen. Dieser Prozess kann beliebig oft wiederholt werden, indem eine weitere dieser Beleuchtungseinstellungen modifiziert und der Einstellungsprozess wiederholt wird, um einen dritten Satz optimaler Kameraparameter, einen vierten Satz optimaler Kameraparameter usw. zu bestimmen. Wenn ein Benutzer beispielsweise einen „Hochbelichtungsmodus“ auswählt, kann ein minimales Belichtungsniveau erhöht und der Prozess wiederholt werden (unter Beibehaltung eines optimierten Schärfenniveaus), um einen Satz optimaler Kameraparameter für den „Hochbelichtungsmodus“ zu ermitteln, wenn ein Benutzer einen „Kein Blitz“-Modus auswählt, können die Beleuchtungsintensitätsniveaus auf Null gesetzt und der Prozess wiederholt werden (unter Beibehaltung eines optimierten Schärfeniveaus), um einen Satz optimaler Kameraparameter für den „Kein-Blitz-Modus“ zu ermitteln usw.
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Wenn bei Anwendungen zum Lesen von Strichcodes der Strichcode, der an dem Trainingsobjekt angebracht ist, zu irgendeinem Zeitpunkt während des Einstellungsprozesses nicht dekodiert werden kann, z. B. aufgrund einer Erhöhung der Beleuchtungsintensität oder aufgrund der Beleuchtung einer bestimmten Beleuchtungsbank, kann die Beleuchtungsintensität oder die Anzahl, Konfiguration oder Farben der beleuchteten Beleuchtungsbänke modifiziert werden, bis der Strichcode wieder dekodiert werden kann, bevor der Einstellungsprozess fortgesetzt wird.
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften feststehenden industriellen Festsicht-Kamera 102, die automatisch eingestellt werden kann, um Bilder von Zielobjekten 104 zu erfassen, an denen Strichcodes 106 zur anschließenden Dekodierung angebracht sind, oder um Bilder von Zielobjekten 104 zur anschließenden maschinellen Sichtidentifikation zu erfassen. In einigen Beispielen kann die industrielle Festsicht-Kamera 102 so positioniert werden, dass sie in einer industriellen Umgebung arbeitet. Wie in 2 gezeigt, können industrielle Festsicht-Kameras 102 so konfiguriert sein, dass sie Bilder von Zielobjekten 104 auf einem Förderband 107 in einer industriellen Umgebung 200, wie z. B. einer Fabrik oder einem Lager, erfassen. Zurück zu 1, kann die industrielle Festsicht-Kamera 102 eine Beleuchtungsbaugruppe 108, eine Bildgebungsbaugruppe 110, einen oder mehrere Prozessoren 112 und einen Speicher 114 umfassen (oder anderweitig damit assoziiert sein).
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Die Beleuchtungsbaugruppe 108 kann eine Vielzahl von Beleuchtungsbänken 109 (z. B. LED-Bänke) umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie das Zielobjekt 104 beleuchten. Die Beleuchtungsintensität der Beleuchtungsbänke 109 kann so konfiguriert sein, dass sie automatisch modifiziert oder angepasst wird. Darüber hinaus können die Farben der Beleuchtungsbänke 109, die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke 109 und die Konfiguration der beleuchteten Beleuchtungsbänke 109 so konfiguriert werden, dass sie automatisch modifiziert oder angepasst werden.
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Die Bildgebungsbaugruppe 110 kann so konfiguriert werden, dass sie Bilddaten innerhalb eines Sichtfeldes 111 (d. h. einschließlich eines Zielobjekts 104, das einen Strichcode 106 enthalten kann) erfasst. Die Belichtung und die Verstärkung der Bildgebungsbaugruppe 110 können so konfiguriert werden, dass sie automatisch modifiziert oder angepasst werden. Darüber hinaus kann das Fokusniveau (z. B. die Brennweite) der Bildgebungsbaugruppe 110 so konfiguriert werden, dass sie automatisch modifiziert oder angepasst wird (z. B. durch Anpassen des Diopters).
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Der eine oder die mehreren Prozessoren 112 können mit dem Speicher 114 interagieren, um zum Beispiel computerlesbare Anweisungen zu erhalten, die in dem Speicher 114 gespeichert sind. Die in dem Speicher 114 gespeicherten computerlesbaren Anweisungen können, wenn sie von dem einen oder den mehreren Prozessoren 112 ausgeführt werden, den einen oder die mehreren Prozessoren 112 veranlassen, eine automatische Einstellungsanwendung 116 auszuführen. Zum Beispiel kann die Ausführung der automatischen Einstellungsanwendung 116 das schrittweise Modifizieren oder Anpassen einer oder mehrerer der Beleuchtungsintensität der Beleuchtungsbänke 109, der Farben der Beleuchtungsbänke 109, der Anzahl der Beleuchtungsbänke 109, die beleuchtet werden, der Konfiguration, welche bestimmten Beleuchtungsbänke 109 beleuchtet werden, der Belichtung, der Verstärkung und/oder des Fokusniveaus umfassen; das Erfassen von Bildern des Zielobjekts 104 nach den Modifizierungen oder Anpassungen; und das Analysieren der erfassten Bilder, d. h. das Bestimmen der Helligkeit und/oder der Schärfe der erfassten Bilder und/oder das Versuchen, einen Strichcode 106 zu dekodieren, der an dem Zielobjekt 104 in den erfassten Bildern angebracht ist, um einen der Schritte der Verfahren 300 und 400 auszuführen, die weiter unten in Bezug auf die 3 bzw. 4 ausführlicher beschrieben werden.
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3 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielverfahrens, wie es von der industriellen Festsicht-Kamera 102 von 1 implementiert werden kann, um die industrielle Festsicht-Kamera 102 automatisch einzustellen, um Bilder von Zielobjekten zu erfassen, an denen Strichcodes zur anschließenden Dekodierung angebracht sind. Ein oder mehrere Schritte des Verfahrens 300 können als eine Reihe von Anweisungen implementiert werden, die in einem computerlesbaren Speicher (z. B. Speicher 114) gespeichert sind und von einem oder mehreren Prozessoren (z. B. Prozessoren 112) ausgeführt werden können.
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In Block 302 können die Beleuchtungseinstellungen, die einer Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, die zur Erfassung von Bildern eines ersten, mit einem ersten Strichcode versehenen Zielobjekts konfiguriert ist, schrittweise modifiziert werden, bis ein den erfassten Bilddaten zugeordneter Helligkeitswert einen minimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht. Die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, können beispielsweise Belichtung, Verstärkung, Beleuchtungsintensität, Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, usw. umfassen. Im Allgemeinen wird jede der Beleuchtungseinstellungen zunächst auf ihren minimalen Wert eingestellt, und nach jeder schrittweisen Modifizierung (im Allgemeinen eine Erhöhung) können die erfassten Bilddaten analysiert werden, um zu bestimmen, ob der minimale Helligkeitsschwellenwert erreicht wurde oder nicht.
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Die Bestimmung des Helligkeitswertes, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, kann beispielsweise die Erstellung eines Histogramms von Pixelintensitätswerten, die jedem Pixel der erfassten Bilddaten zugeordnet sind, und die Bestimmung eines Pixelintensitätsschwellenwertes unter Verwendung des Histogramms umfassen, unterhalb dem ein Großteil der Pixelintensitätswerte liegt, die den Pixeln der erfassten Bilddaten zugeordnet sind. Beispielsweise kann der minimale Helligkeitsschwellenwert einem ersten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, und ein optimaler Helligkeitsschwellenwert ist einem zweiten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet, der größer ist als der erste Pixelintensitätsschwellenwert.
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Wenn der minimale Helligkeitsschwellenwert noch nicht erreicht ist, können die Beleuchtungseinstellungen weiter schrittweise modifiziert werden, bis der minimale Helligkeitsschwellenwert erreicht ist. Die Modifizierung dieser Beleuchtungseinstellungen kann beispielsweise umfassen, dass zunächst ein der Bildgebungsbaugruppe zugeordnetes Belichtungsniveau schrittweise von einem minimalen Belichtungswert auf einen maximalen Belichtungswert erhöht wird (und der Helligkeitswert der erfassten Bilddaten nach jeder Erhöhung überprüft wird, wie oben beschrieben). Wenn der Belichtungswert auf seinen maximalen Wert erhöht wurde und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird der Belichtungswert auf seinen minimalen Wert zurückgesetzt und der Verstärkungswert, der der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement ausgehend von dem minimalen Verstärkungswert erhöht. Der Belichtungswert wird dann schrittweise vom Minimalwert auf den Maximalwert erhöht, während die erhöhte Verstärkung beibehalten wird, wobei der Helligkeitswert der erfassten Bilddaten nach jeder Erhöhung überprüft wird, wie oben beschrieben. Wenn der Belichtungswert unter Beibehaltung der erhöhten Verstärkung auf seinen Maximalwert erhöht wird und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird der Belichtungswert auf seinen Minimalwert zurückgesetzt und der Verstärkungswert, der der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein weiteres Inkrement ausgehend vom minimalen Verstärkungswert erhöht. Dies wird so lange wiederholt, bis sowohl der Verstärkungs- als auch der Belichtungswert ihren Höchstwert erreicht haben.
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In ähnlicher Weise werden die Verstärkungs- und Belichtungsniveaus auf ihre Mindestwerte zurückgesetzt und das Beleuchtungsniveau oder -intensität, das/die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement erhöht. Wenn die Belichtungs- und anschließend die Verstärkungswerte erneut schrittweise auf ihren Höchstwert erhöht werden, wobei die Beleuchtungsstärke oder -intensität auf dem erhöhten Wert beibehalten wird, und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird die Beleuchtungsstärke oder -intensität um ein weiteres Inkrement erhöht. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Verstärkungs-, das Belichtungs- und das Beleuchtungsniveau oder-intensität ihre Maximalwerte erreicht haben.
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In ähnlicher Weise werden das Verstärkungs-, das Belichtungs- und das Beleuchtungsniveau oder -intensität auf ihre Minimalwerte zurückgesetzt und die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, um eins erhöht. Wenn die Werte für das Belichtungsniveau und anschließend für das Verstärkungsniveau und das Beleuchtungsniveau oder -intensität erneut schrittweise auf ihren Maximalwert erhöht werden, wobei die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke auf dem erhöhten Niveau gehalten wird, und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke erneut um eins erhöht. Dies wird so lange wiederholt, bis das Verstärkungs-, das Belichtungs-, das Beleuchtungsniveau oder -intensität und die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke ihre Maximalwerte erreicht haben oder der minimale Helligkeitsschwellenwert erreicht ist.
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In Block 304 kann das Fokusniveau (z. B. der Fokusabstand oder die Brennweite), das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, schrittweise modifiziert werden (z. B. durch Einstellen des Diopters), um einen Bereich von Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus zu bestimmen, in dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann. Im Allgemeinen können nach jeder schrittweisen Modifizierung des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus die erfassten Bilddaten analysiert werden, um festzustellen, ob der Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann oder nicht.
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Diese schrittweise Modifizierung kann beinhalten, dass zunächst das Fokusniveau, ausgehend von einem minimalen Fokusniveau, schrittweise um eine erste Fokusniveauerhöhung erhöht wird, und dass nach jeder schrittweisen Fokusniveauerhöhung versucht wird, den ersten Strichcode zu dekodieren. In einigen Beispielen ist die erste Fokusniveauerhöhung die kleinste Fokusniveauerhöhung, die von der Bildgebungsbaugruppe zugelassen wird. Dies wird so lange wiederholt, bis der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann. Das Fokusniveau, bei der der Strichcode zum ersten Mal erfolgreich dekodiert werden kann, gilt dann als Mindestschwellenwert für das Fokusniveau.
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Das Fokusniveau der Bildgebungsbaugruppe kann dann schrittweise, beginnend mit der Mindestschwellenwert für das Fokusniveau, um eine zweite Fokusniveauerhöhung erhöht werden, und nach jeder schrittweisen Fokusniveauerhöhung wird versucht, den ersten Strichcode zu dekodieren. In einigen Beispielen ist das zweite Fokusniveau-Inkrement die gleiche wie das erste Fokusniveau-Inkrement, während in anderen Beispielen das zweite Fokusniveau-Inkrement ein größeres Inkrement ist. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis der erste Strichcode nicht mehr erfolgreich dekodiert werden kann, d. h. wenn das Fokusniveau ein überschießendes Fokusniveau erreicht.
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Das Fokusniveau der Bildgebungsbaugruppe kann dann schrittweise verringert werden, beginnend mit dem überschießenden Fokusniveau, um das erste Fokusniveau-Inkrement, und nach jeder schrittweisen Verringerung des Fokusniveaus wird versucht, den ersten Strichcode zu dekodieren. Dies wird so lange wiederholt, bis der erste Strichcode wieder erfolgreich dekodiert werden kann. Das Fokusniveau, bei der der Strichcode wieder erfolgreich dekodiert werden kann, gilt als maximales Schwellenfokusniveau.
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Der Bereich, in dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann, ist somit der Bereich zwischen dem minimalen und dem maximalen Schwellenfokusniveau.
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In Block 306 kann die Bildgebungsbaugruppe so konfiguriert werden, dass sie mit einem mittleren Fokuswert aus dem Bereich von Fokusniveaus arbeitet. Wenn beispielsweise das minimale Schwellenfokusniveau 20 und das maximale Schwellenfokusniveau 40 war, würde der mittlere Fokuswert 30 betragen.
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In Block 308 können die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, schrittweise modifiziert werden, bis die Helligkeit, die den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, den optimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht, und zwar in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf Block 302 beschrieben. Im Allgemeinen können die erfassten Bilddaten nach jeder schrittweisen Modifizierung analysiert werden, um festzustellen, ob der erste Strichcode noch erfolgreich dekodiert werden kann. Wenn der erste Strichcode zu irgendeinem Zeitpunkt nicht erfolgreich dekodiert werden kann, können eines oder mehrere der Beleuchtungsintensitätsniveaus, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, oder die Anzahl, die Farben oder die Konfiguration der Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind und beleuchtet werden, unter Verwendung eines binären Suchalgorithmus modifiziert werden, bis der erste Strichcode wieder erfolgreich dekodiert wird. Sobald der erste Strichcode wieder erfolgreich dekodiert werden kann, kann die schrittweise Modifizierung der Beleuchtungseinstellungen fortgesetzt werden, bis die den erfassten Bilddaten zugeordnete Helligkeit den optimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht.
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In Block 310 kann das Fokusniveau (z. B. Fokusabstand oder Brennweite), die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, schrittweise modifiziert werden (z. B. durch Einstellen des Diopters), und zwar innerhalb des Bereichs des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus, bei dem der erste Strichcode erfolgreich dekodiert werden kann, um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei der ein Schärfeniveau (z. B. basierend auf Auflösung, Konturenschärfe usw.) für die erfassten Bilddaten optimiert wird (z. B. hohe Auflösung, hohe Konturenschärfe usw.). Im Allgemeinen können die erfassten Bilddaten nach jeder schrittweisen Modifizierung des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus analysiert werden, um ein Maß oder einen Wert für die Schärfe des Bildes zu bestimmen.
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Das schrittweise Modifizieren des Fokusniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um das optimale Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, kann zunächst das Bestimmen von jeweiligen Schärfeniveaus für Bilddaten beinhalten, die bei jedem der minimalen Schwellenwertfokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Schwellenwertfokusniveaus des Bereichs der Fokusniveaus erfasst wurden. Der Bereich der Fokusniveaus kann dann auf der Grundlage der berechneten Schärfewerte auf einen modifizierten Bereich von Fokusniveaus verkleinert werden, entweder vom minimalen Schwellenwertfokusniveau zum mittleren Fokusniveau oder vom mittleren Fokusniveau zum maximalen Fokusniveau. Wenn beispielsweise das mittlere und das maximale Schwellenwertfokusniveau höheren Schärfewerten zugeordnet sind als das minimale Schwellenwertfokusniveau, kann der Bereich auf einen Bereich vom mittleren bis zum maximalen Schwellenwertfokusniveau verkleinert werden, aber wenn das mittlere und das minimale Schwellenwertfokusniveau höheren Schärfewerten zugeordnet sind als das maximale Schwellenwertfokusniveau, kann der Bereich auf einen Bereich vom mittleren bis zum minimalen Schwellenwertfokusniveau verkleinert werden. Anschließend können die Schärfewerte für die neuen minimalen, mittleren und maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs bestimmt werden, und der modifizierte Bereich kann auf ähnliche Weise auf einen neuen modifizierten Bereich verkleinert werden. Der Bereich kann auf diese Weise weiter verkleinert werden, bis eines des modifizierten minimalen Fokusniveaus, des modifizierten mittleren Fokusniveaus oder des modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus ein optimales Fokusniveau ist, bei der ein Schärfeniveau für die erfassten Bilddaten maximiert ist, oder bis die Differenz zwischen der modifizierten minimalen, mittleren oder maximalen Fokusniveaus oder den damit verbundenen Schärfewerten unter einen Schwellenwert fällt.
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In Block 312 kann die Bildgebungsbaugruppe mit dem bestimmten optimalen Fokusniveau aus Block 310 und mit Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert aus Block 308 betrieben werden, um Bilddaten zu erfassen, die einem zweiten Zielobjekt zugeordnet sind, das mit einem zweiten Strichcode versehen ist. Die erfassten Bilddaten, die dem zweiten, mit dem zweiten Strichcode versehenen Zielobjekt (und verschiedenen nachfolgenden, mit entsprechenden Strichcodes versehenen Zielobjekten) zugeordnet sind, können dann analysiert werden, um den zweiten Strichcode (und andere nachfolgende Strichcodes) zu dekodieren.
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In einigen Beispielen kann das Verfahren 300 die Bestimmung zusätzlicher Variationen der Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert umfassen, indem das optimale Fokusniveau aus Block 310 beibehalten und eine oder mehrere der minimalen oder maximalen Belichtungsniveaus, Verstärkungsniveaus, Beleuchtungsintensitätsniveaus oder Anzahl, Farben oder Konfigurationen beleuchteter Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, oder Farben jeweiliger Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, modifiziert werden, und die Blöcke 302 und 308 wiederholt werden, um einen zweiten optimalen Helligkeitsschwellenwert zu bestimmen.
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4 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielverfahrens 400, wie es von der industriellen Festsicht-Kamera 102 von 1 implementiert werden kann, um die industrielle Festsicht-Kamera 102 für die Erfassung von Bildern von Zielobjekten für die anschließende maschinelle Sichtidentifikation automatisch einzustellen. Ein oder mehrere Schritte des Verfahrens 400 können als eine Reihe von Anweisungen implementiert werden, die in einem computerlesbaren Speicher (z. B. Speicher 114) gespeichert sind und von einem oder mehreren Prozessoren (z. B. Prozessoren 112) ausgeführt werden können.
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In Block 402 können die Beleuchtungseinstellungen, die einer Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, die zur Erfassung von Bildern eines ersten Zielobjekts konfiguriert ist, schrittweise modifiziert werden, bis ein Helligkeitswert, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen minimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht. Die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, können beispielsweise Belichtung, Verstärkung, Beleuchtungsintensität, Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, usw. umfassen. Im Allgemeinen wird jede der Beleuchtungseinstellungen zunächst auf ihren Mindestwert eingestellt, und nach jeder schrittweisen Modifizierung (im Allgemeinen eine Erhöhung) können die erfassten Bilddaten analysiert werden, um festzustellen, ob der minimale Helligkeitsschwellenwert erreicht wurde oder nicht.
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Die Bestimmung des Helligkeitswertes, der den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, kann beispielsweise die Erstellung eines Histogramms von Pixelintensitätswerten, die jedem Pixel der erfassten Bilddaten zugeordnet sind, und die Bestimmung eines Pixelintensitätsschwellenwertes unter Verwendung des Histogramms umfassen, unterhalb dem ein Großteil der Pixelintensitätswerte liegt, die den Pixeln der erfassten Bilddaten zugeordnet sind. Beispielsweise kann der minimale Helligkeitsschwellenwert einem ersten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet sein, und ein optimaler Helligkeitsschwellenwert ist einem zweiten Pixelintensitätsschwellenwert zugeordnet, der größer ist als der erste Pixelintensitätsschwellenwert.
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Wenn der minimale Helligkeitsschwellenwert noch nicht erreicht ist, können die Beleuchtungseinstellungen weiter schrittweise modifiziert werden, bis der minimale Helligkeitsschwellenwert erreicht ist. Die Modifizierung dieser Beleuchtungseinstellungen kann beispielsweise umfassen, dass zunächst ein der Bildgebungsbaugruppe zugeordnete Belichtungsniveau schrittweise von einem Mindestbelichtungswert auf einen Maximalbelichtungswert erhöht wird (und der Helligkeitswert der erfassten Bilddaten nach jeder Erhöhung überprüft wird, wie oben beschrieben). Wenn das Belichtungsniveau auf seinen Maximalwert erhöht wurde und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird der Belichtungswert auf seinen Minimalwert zurückgesetzt und das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein Inkrement ausgehend von dem minimalen Verstärkungsniveau erhöht. Das Belichtungsniveau wird dann schrittweise vom Minimalwert auf den Maximalwert erhöht, während die erhöhte Verstärkung beibehalten wird, wobei der Helligkeitswert der erfassten Bilddaten nach jeder Erhöhung überprüft wird, wie oben beschrieben. Wenn das Belichtungsniveau unter Beibehaltung der erhöhten Verstärkung auf seinen Maximalwert erhöht wird und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird der Belichtungswert auf seinen Minimalwert zurückgesetzt und das Verstärkungsniveau, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um ein weiteres Inkrement ausgehend vom minimalen Verstärkungsniveau erhöht. Dies wird so lange wiederholt, bis sowohl das Verstärkungs- als auch das Belichtungsniveau ihren Maximalwert erreicht haben.
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In ähnlicher Weise werden die Verstärkungs- und Belichtungsniveaus auf ihre Mindestwerte zurückgesetzt und das Beleuchtungsniveau oder -intensität, das/die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, werden um ein Inkrement erhöht. Wenn die Belichtungs- und anschließend die Verstärkungswerte erneut schrittweise auf ihren Maximalwert erhöht werden, wobei das Beleuchtungsniveau oder -intensität auf dem erhöhten Wert beibehalten wird, und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird das Beleuchtungsniveau oder -intensität um ein weiteres Inkrement erhöht. Dies wird so lange wiederholt, bis das Verstärkungs-, das Belichtungs- und das Beleuchtungsniveau oder-intensität ihren Maximalwert erreicht haben.
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In ähnlicher Weise werden das Verstärkungs-, das Belichtungs- und das Beleuchtungsniveau oder -intensität auf ihre Minimalwerte zurückgesetzt und die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, um eins erhöht. Wenn das Belichtungsniveau und anschließend das Verstärkungs- und das Beleuchtungsniveau oder -intensität erneut schrittweise auf ihren Maximalwert erhöht werden, wobei die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke auf dem erhöhten Wert beibehalten wird, und der Helligkeitswert den minimalen Helligkeitsschwellenwert nicht erreicht hat, wird die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke erneut um eins erhöht. Dies wird so lange wiederholt, bis das Verstärkungs-, das Belichtung-, das Beleuchtungsniveau oder -intensität und die Anzahl der beleuchteten Beleuchtungsbänke ihre Maximalwerte erreicht haben oder der Mindesthelligkeitsschwellenwert erreicht ist.
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In Block 404 kann die Bildgebungsbaugruppe so konfiguriert werden, dass sie mit einem mittleren Fokuswert aus dem Bereich der der Bildgebungsbaugruppe zugeordneten Fokusniveaus betrieben wird. Wenn beispielsweise das kleinstmögliche Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe 20 dem höchstmöglichen Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe 40 entspricht, wäre der mittlere Fokuswert 30.
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In Block 406 können die Beleuchtungseinstellungen, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, schrittweise modifiziert werden, bis die Helligkeit, die den erfassten Bilddaten zugeordnet ist, einen optimalen Helligkeitsschwellenwert erreicht, und zwar in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf Block 402 beschrieben.
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In Block 408 kann das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnete Fokusniveau schrittweise modifiziert werden (z. B. durch Anpassen des Diopters), um ein optimales Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, bei dem ein Schärfeniveau (z. B. auf der Grundlage von Auflösung, Konturenschärfe usw.) für die erfassten Bilddaten optimiert wird (z. B. auf der Grundlage von hoher Auflösung, hoher Konturenschärfe usw.). Im Allgemeinen können die erfassten Bilddaten nach jeder schrittweisen Modifizierung des Bildgebungsbaugruppen-Fokusniveaus analysiert werden, um ein Maß oder einen Wert für die Schärfe des Bildes zu bestimmen.
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Das schrittweise Modifizieren des Fokusniveaus, das der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet ist, um das optimale Fokusniveau für die Bildgebungsbaugruppe zu bestimmen, kann zunächst das Bestimmen der jeweiligen Schärfeniveaus für Bilddaten beinhalten, die bei jedem des minimalen Fokusniveaus, des mittleren Fokusniveaus und des maximalen Fokusniveaus des Bereichs von Fokusniveaus für die Bildgebungsbaugruppe erfasst wurden. Der Bereich von Fokusniveaus kann dann auf der Grundlage der berechneten Schärfewerte auf einen modifizierten Bereich von Fokusniveaus verkleinert werden, entweder vom minimalen Fokusniveau zum mittleren Fokusniveau oder vom mittleren Fokusniveau zum maximalen Fokusniveau. Wenn beispielsweise das mittlere und das maximale Fokusniveau höheren Schärfewerten zugeordnet sind als das minimale Fokusniveau, kann der Bereich auf einen Bereich vom mittleren bis zum maximalen Fokusniveau verkleinert werden, aber wenn das mittlere und das minimale Fokusniveau höheren Schärfewerten zugeordnet sind als das maximale Fokusniveau, kann der Bereich auf einen Bereich vom mittleren bis zum minimalen Fokusniveau verkleinert werden. Anschließend können Schärfewerte für den neuen minimalen, mittleren und maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs bestimmt werden, und der modifizierte Bereich kann auf ähnliche Weise auf einen neuen modifizierten Bereich verkleinert werden. Der Bereich kann auf diese Weise weiter verkleinert werden, bis eines des modifizierten minimalen Fokusniveaus, des modifizierten mittleren Fokusniveaus oder des modifizierten maximalen Fokusniveaus des modifizierten Bereichs von Fokusniveaus ein optimales Fokusniveau ist, bei dem ein Schärfeniveau für die erfassten Bilddaten maximiert ist, oder bis die Differenz zwischen der modifizierten minimalen, mittleren oder maximalen Fokusniveaus oder den damit verbundenen Schärfewerten unter einen Schwellenwert fällt.
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In Block 410 kann die Bildgebungsbaugruppe mit dem bestimmten optimalen Fokusniveau und mit Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert betrieben werden, um Bilddaten zu erfassen, die einem zweiten Zielobjekt zugeordnet sind. Die erfassten Bilddaten, die dem zweiten Zielobjekt (und verschiedenen nachfolgenden Zielobjekten) zugeordnet sind, können dann analysiert werden, um das zweite Zielobjekt (und andere nachfolgende Objekte) zu identifizieren.
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In einigen Beispielen kann das Verfahren 400 die Bestimmung zusätzlicher Variationen der Beleuchtungseinstellungen für den optimalen Helligkeitsschwellenwert umfassen, indem das optimale Fokusniveau aus Block 408 beibehalten und eines oder mehrere des minimalen oder maximalen Belichtungsniveaus, Verstärkungsniveaus, Beleuchtungsintensitätsniveaus oder Anzahl, Farben oder Konfigurationen beleuchteter Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, oder Farben jeweiliger Beleuchtungsbänke, die der Bildgebungsbaugruppe zugeordnet sind, modifiziert werden, und die Blöcke 402 und 406 wiederholt werden, um einen zweiten optimalen Helligkeitsschwellenwert zu bestimmen.
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Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Blockdiagramm in den beigefügten Zeichnungen. Alternative Ausführungsformen des im Blockdiagramm dargestellten Beispiels umfassen ein oder mehrere zusätzliche oder alternative Elemente, Verfahren und/oder Vorrichtungen. Zusätzlich oder alternativ können einer oder mehrere der Beispielblöcke des Diagramms kombiniert, geteilt, neu angeordnet oder weggelassen werden. Die durch die Blöcke des Diagramms dargestellten Komponenten werden durch Hardware, Software, Firmware und/oder eine beliebige Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware implementiert. In einigen Beispielen wird mindestens eine der durch die Blöcke dargestellten Komponenten durch eine Logikschaltung implementiert. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „Logikschaltung“ ausdrücklich als eine physische Vorrichtung definiert, die mindestens eine Hardwarekomponente enthält, die so konfiguriert ist (z. B. durch Betrieb gemäß einer vorbestimmten Konfiguration und/oder durch Ausführung gespeicherter maschinenlesbarer Anweisungen), dass sie eine oder mehrere Maschinen steuert und/oder Operationen einer oder mehrerer Maschinen durchführt. Beispiele für Logikschaltungen sind ein oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere Ko-Prozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren, ein oder mehrere Controller, ein oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), ein oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), ein oder mehrere Mikrocontroller-Einheiten (MCUs), ein oder mehrere Hardware-Beschleuniger, ein oder mehrere Spezial-Computerchips und ein oder mehrere System-on-Chip-Bauteile (SoC). Einige Beispiel-Logikschaltungen, wie ASICs oder FPGAs, sind speziell konfigurierte Hardware zur Durchführung von Operationen (z. B. eine oder mehrere der hierin beschriebenen und in den Flussdiagrammen dieser Offenbarung dargestellten Operationen, falls solche vorhanden sind). Einige Beispiel-Logikschaltungen sind Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt, um Operationen durchzuführen (z. B. eine oder mehrere der hierin beschriebenen und durch die Flussdiagramme dieser Offenbarung dargestellten Operationen, falls solche vorhanden sind). Einige Beispiel-Logikschaltungen umfassen eine Kombination aus speziell konfigurierter Hardware und Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt. Die obige Beschreibung bezieht sich auf verschiedene hierin beschriebene Operationen und Flussdiagramme, die zur Veranschaulichung des Ablaufs dieser Operationen angehängt sein können. Alle derartigen Flussdiagramme sind repräsentativ für die hier offenbarten Beispielverfahren. In einigen Beispielen implementieren die durch die Flussdiagramme dargestellten Verfahren die durch die Blockdiagramme dargestellten Vorrichtungen. Alternative Implementierungen der hier offenbarten Beispielverfahren können zusätzliche oder alternative Operationen umfassen. Darüber hinaus können Operationen alternativer Implementierungen der hier offenbarten Verfahren kombiniert, aufgeteilt, neu angeordnet oder weggelassen werden. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch maschinenlesbare Anweisungen (z. B. Software und/oder Firmware) implementiert, die auf einem Medium (z. B. einem zugreifbaren maschinenlesbaren Medium) zur Ausführung durch eine oder mehrere Logikschaltungen (z. B. Prozessor(en)) gespeichert sind. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch eine oder mehrere Konfigurationen einer oder mehrerer speziell entwickelter Logikschaltungen (z. B. ASIC(s)) implementiert. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch eine Kombination von speziell entwickelten Logikschaltungen und maschinenlesbaren Anweisungen, die auf einem Medium (z. B. einem zugreifbaren maschinenlesbaren Medium) zur Ausführung durch Logikschaltungen gespeichert sind, implementiert.
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Wie hierin verwendet, ist jeder der Begriffe „zugreifbares maschinenlesbares Medium“, „nicht-transitorisches maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“ ausdrücklich definiert als ein Speichermedium (z. B. eine Platte eines Festplattenlaufwerks, eine Digital Versatile Disc, eine Compact Disc, ein Flash-Speicher, ein Festwertspeicher, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff usw.), auf dem maschinenlesbare Anweisungen (z. B. Programmcode in Form von z. B. Software und/oder Firmware) für eine beliebige geeignete Zeitdauer (z. B. dauerhaft, für einen längeren Zeitraum (z. B. während der Ausführung eines mit den maschinenlesbaren Anweisungen verbundenen Programms) und/oder für einen kurzen Zeitraum (z. B. während der Zwischenspeicherung der maschinenlesbaren Anweisungen und/oder während eines Pufferungsprozesses)) gespeichert werden. Darüber hinaus sind die Begriffe „zugreifbares, maschinenlesbares Medium“, „nicht-transitorisches, maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“ hier ausdrücklich so definiert, dass sie die Übertragung von Signalen ausschließen. Das heißt, dass keiner der Begriffe „zugreifbares maschinenlesbares Medium“, „nicht-transitorisches maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“, wie sie in den Ansprüchen dieses Patents verwendet werden, so gelesen werden kann, als dass sie durch ein sich ausbreitendes Signal implementiert werden.
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In der vorstehenden Beschreibung sind bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden. Der Fachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachstehenden Ansprüchen wiedergegeben ist. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren eher illustrativ als einschränkend zu verstehen, und alle derartigen Modifikationen sollen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Lehren einbezogen werden. Darüber hinaus sollten die beschriebenen Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen nicht als sich gegenseitig ausschließend interpretiert werden, sondern als potenziell kombinierbar, wenn solche Kombinationen in irgendeiner Weise permissiv sind. Mit anderen Worten kann jedes Merkmal, das in einer der vorgenannten Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen offenbart wird, in jeder der anderen vorgenannten Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen enthalten sein.
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Die Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und alle Elemente, die zum Auftreten oder einer Verstärkung eines Nutzens, eines Vorteils, oder einer Lösung führen können, sind nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente in einigen oder sämtlichen Ansprüchen zu verstehen. Die Erfindung ist lediglich durch die angehängten Ansprüche definiert, einschließlich jeglicher Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen wurden und aller Äquivalente der erteilten Ansprüche.
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Darüber hinaus können in diesem Dokument relationale Begriffe wie erster und zweiter, oberer und unterer und dergleichen lediglich verwendet sein, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „haben“, „aufweist“, „aufweisend“, „enthält“, „enthaltend“ oder jede andere Variation davon sollen eine nicht-ausschließliche Einbeziehung abdecken, derart, dass ein Prozess, Verfahren, Produkt oder Vorrichtung, das eine Liste von Elementen umfasst, hat, aufweist, enthält, nicht nur diese Elemente aufweist, sondern auch andere Elemente aufweisen kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder einem solchen Prozess, Verfahren, Produkt oder Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst ... ein“, „hat ... ein“, „aufweist ... ein“ oder „enthält ...ein“ vorausgeht, schließt ohne weitere Einschränkungen die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, dem Verfahren, dem Produkt oder der Vorrichtung, die das Element umfasst, hat, aufweist oder enthält, nicht aus. Die Begriffe „ein“ und „eine“ sind als eine oder mehrere definiert, sofern es hierin nicht ausdrücklich anders angegeben wird. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“, „etwa“ oder jede andere Version davon sind so definiert, dass sie von einem Fachmann auf diesem Gebiet nahekommend verstanden werden, und in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist der Ausdruck definiert als innerhalb von 10%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 5%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 1% und in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 0,5%. Der Ausdruck „gekoppelt“, wie er hierin verwendet wird, ist als verbunden definiert, jedoch nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder eine Struktur, die auf eine bestimmte Art „konfiguriert“ ist, ist zumindest auch so konfiguriert, kann aber auch auf Arten konfiguriert sein, die nicht aufgeführt sind.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, um es dem Leser zu ermöglichen, schnell das Wesen der technischen Offenbarung zu ermitteln. Sie wird mit dem Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Ferner kann der vorangehenden detaillierten Beschreibung entnommen werden, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zum Zwecke der Verschlankung der Offenbarung zusammengefasst sind. Diese Art der Offenbarung ist nicht so auszulegen, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr ist es so, wie die folgenden Ansprüche zeigen, dass der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform liegt. Somit werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung inkorporiert, wobei jeder Anspruch für sich als ein separat beanspruchter Gegenstand steht.
