DE10257494B4 - Bestimmen von Attributen der Drehbewegung eines Objektes - Google Patents

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Abstract

Verfahren (600) zum Bestimmen von Attributen einer Drehbewegung eines Objektes (100) mit optisch differenzierter Struktur, bei dem während der Drehbewegung des Objektes (100) auf einem Sensor ein Bild erzeugt (610) wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen (620) des Bildes mit einem Sensor (500) erfolgt, der in Zeilen und Spalten angeordnete Pixel hat, wobei eine Vielzahl von aus Pixellinien bestehenden Teilbildern (300) erfaßt wird, wobei benachbarte Teilbilder in einer Richtung (Y) senkrecht zu den Pixellinien nacheinander erfaßt werden, und Teilbilder auf Wechselpunkte (EF) ausgewertet werden; sowie daß die Attribute durch das Auswerten (630) von Unterschieden zwischen den benachbarten Teilbildern (300) eines sich beim Kombinieren der benachbarten Teilbilder ergebenden Analysemusters abgeleitet werden.

Description

  • Hintergrund
  • Drehobjekte sind zweidimensionale oder dreidimensionale Gegenstände, die sich um eine Achse drehen. Die Drehbewegungen sind beschreibbar mit einer Vielzahl von Attributen, darunter Drehung oder Stillstand, Drehzahl und Drehsinn.
  • Optische Spezialmeßgeräte bestimmen einzelne Attribute durch Beobachten einer speziell vorgegebenen optisch differenzierten Struktur der Objekte. Ein Zähler bestimmt die Drehzahl durch Abzählen von radial angeordneten Balken auf einer Scheibe; oder ein Lichtsensor bestimmt einen Momentanwinkel aus der Breite einer Spirallinie. Meßgeräte sind auf einzelne Attribute spezialisiert; eine notwendige Justierung des Meßgerätes zum Objekt ist aufwendig; je nach Attribut muß das Objekt mit einer entsprechenden Struktur versehen werden.
  • DE 100 05 227 A1 lehrt das Bestimmen von Attributen wie Winkellage und Drehzahl. Das Objekt ist mit Reflektor und Polfilter ausgestattet. Eine optoelektronische Vorrichtung hat einen Sender zum Emittieren von Lichtimpulsen und zwei Empfänger mit Polfiltern, die die vom Objekt reflektierten Impulse in Signale wandeln, die zum Ableiten der Attribute ausgewertet werden.
  • DE 42 32 864 A1 beschäftigt sich mit Drehwinkel-, Drehzahl- und Drehrichtungsmessung. Das Objekt hat eine reflektierende Oberfläche mit einem Umlaufkodierer mit digitalen bzw. analogen Abtastbereichen mit abruptem Übergang. Ein Abtastelement detektiert ein dem Drehwinkel analoges Drehwinkelmeßsignal, aus dem Drehzahl und Drehrichtung abgeleitet werden.
  • GB 2 162 635 A verwendet ein Drehobjekt mit zwei Kreisabschnitten, die verschiedene optischen Eigenschaften haben. Das Objekt wird beleuchtet, und ein Linsensystem fokusiert ein Bild auf einen Sensor mit 4 in Kreissegmenten angeordneten Sensorelementen. Die analogen Signale der Sensorelemente werden in digitale Signale gewandelt und in einem Mikroprozessor ausgewertet.
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Verfahrens zum Bestimmen von Attributen einer Objektdrehbewegung zugrunde. Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Verwendungen werden in Ansprüchen 14–15 definiert.
  • Überblick
  • Ein Verfahren zum Bestimmen von Attributen einer Drehbewegung eines Objektes mit optisch differenzierter Struktur, bei dem während der Drehbewegung des Objektes auf einem Sensor ein Bild erzeugt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen des Bildes mit einem Sensor erfolgt, der in Zeilen und Spalten angeordnete Pixel hat, wobei eine Vielzahl von aus Pixellinien bestehenden Teilbildern erfaßt wird, wobei benachbarte Teilbilder in einer Richtung senkrecht zu den Pixellinien nacheinander erfaßt werden, und Teilbilder auf Wechselpunkte ausgewertet werden; sowie daß die Attribute durch das Auswerten von Unterschieden zwischen den benachbarten Teilbildern eines sich beim Kombinieren der benachbarten Teilbilder ergebenden Analysemusters abgeleitet werden.
  • Das Erfassen der Teilbilder erfolgt als Pixellinien. Beim Flachbettscanner entspricht beispielsweise jedem Teilbild eine Pixellinie.
  • Bei Digitalkameras ist eine entsprechende Definition ebenfalls möglich. Mit anderen Worten, das Auswerten umfaßt das Kombinieren von Teilbildern zu einem Analysemuster.
  • Aufgrund der Objektstruktur gelangt die Drehung auf das zweidimensionale Bild, beispielsweise indem das Objekt das Licht reflektiert, durchläßt, absorbiert, beugt, bricht, oder abschattet. Die Objektstruktur ist definiert beispielsweise über die Oberflächenbeschaffenheit (z. B. wichtig beim Reflektieren), die optischen Eigenschaften des Materials (z. B. wichtig beim Hindurchlassen) oder die äußere Form (z. B. wichtig beim Abschatten).
  • Eine lineare Anordnung der Teilbilder (Linearrichtung) ist gegeben beispielsweise durch die Geradeausbewegung von Sensorzeilen (z. B. Flachbettscanner) oder das zeilenweise Auslesen von Zeilen eines Sensorfeldes (z. B. Digitalkamera). Die Linearität steht im Kontrast zur Drehung.
  • Die auszuwertenden Unterschiede (optische Differenzen) zwischen den Teilbildern ergeben sich demnach aus der bekannten Struktur des Objektes, der Drehung mit unbekannten Eigenschaften (Attributen), in Kombination mit einer vorgegebenen Geradeausbewegung der Teilbilder. Mit anderen Worten, Objekt und Bild drehen sich, die Teilbilder laufen geradeaus, die Information über Drehbewegung (Attribute) geht in die Unterschiede zwischen den Teilbildern ein und wird aus den Teilbildern ermittelt.
  • Eine Justierung des Sensors zum Objekt ist nur insoweit notwendig, als daß zumindest solche Teilbilder erzeugt werden, aus denen die Drehattribute ausgewertet werden können. Teilbilder ohne verwertbare Information werden beim Auswerten ignoriert. Selbst mit einfachster Struktur des Objektes (z. B. Kreissektorenscheibe) werden – je nach Attribut – zwischen den Teilbildern Unterschiede erzeugt, die ausgewertet werden können. Da sich die Auswirkungen der Attribute ohne wesentliche gegenseitige Beeinflussung auf den Teilbildern überlagern, können verschiedene Attribute gleichzeitig aber getrennt voneinander ausgewertet werden.
  • Bevorzugte Ausführungen werden in Reihenfolge der Verfahrensschritte vorgestellt:
    Bevorzugt erfolgt das Erzeugen des Bildes durch Beleuchten des Objektes in Teilabschnitten, die den Teilbildern beim Erfassen entsprechen. Vorteilhaft ist die Einsparung von Licht durch das Verwenden von Lichtquellen, die sich mit dem Sensor bewegen. Wie beim Erfassen erfolgt das Beleuchten auch nacheinander (z. B. Flachbettscanner).
  • Bevorzugt erfolgt das Erzeugen des Bildes durch vollständiges Beleuchten des Objektes. Vorteilhaft ist die Nutzbarkeit von vorhandenem Licht wie Tages- oder Kunstlicht (Umgebungslicht), da das Licht nicht auf einzelne Teile des Objektes ausgerichtet werden muß.
  • Bevorzugt erfolgt das Erzeugen des Bildes durch Beleuchten mit Licht, dessen Stärke während des Erfassens im wesentlichen gleich bleibt. Eine allmähliche Lichtänderung (z. B. während der Dämmerung) wirkt auf das Objekt und damit auf alle Teilbilder insgesamt. Beim Auswerten spielen diese Änderungen keine Rolle.
  • Bevorzugt erfolgt das Erzeugen des Bildes durch Übertragen von Licht vom Objekt zum Sensor über ein Medium. Vorteilhaft ist, daß das Medium (z. B. Luft, Wasser, Glas) kaum oder nur vernachlässigbaren Einfluß auf die Unterschiede zwischen den Teilbildern hat.
  • Bevorzugt wird beim Übertragen über das Medium ein Bild erzeugt, das im wesentlichen die Ausdehnung des Objektes beibehält. Im Extremfall dreht sich das Objekt direkt auf dem Sensor (z. B. auf der Glasplatte des Flachbettscanners).
  • Bevorzugt wird beim Weiterleiten über das Medium ein Bild erzeugt, das die Ausdehnung des Objektes vergrößert bzw. verkleinert. Vorteilhaft ist, daß die auszuwertenden Unterschiede entlang der Linearrichtung bestehen bleiben. Geeignete Medien (z. B. Objektive) vermitteln zwischen Objektgröße und Sensorgröße (bzw. Bildgröße). Die Dimensionen des Sensors (z. B. Pixelgröße im Mikrometerbereich) werden ausgenutzt und die Genauigkeit des Verfahrens wird optimiert.
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen unter Verwendung eines im wesentlichen ebenen Sensors. Vorteilhaft ist die Verwendbarkeit handelsüblicher Sensoren, die in Massenproduktion gefertigt werden (z. B. CCD-Arrays).
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen unter Verwendung eines zweidimensionalen Sensors, bei dem eine erste Sensordimension (Y) der Linearanordnung der Teilbilder entspricht, und bei dem eine zweite Sensordimension (X) einer Richtung entspricht, in der eine Vielzahl von Sensorelementen gemeinsam und im wesentlichen gleichzeitig ein Teilbild erfaßt. Vorteilhaft ist die Wahl der Dimension am Sensor. Die Sensorelemente (z. B. Pixel) von ebenen Sensoren sind üblicherweise in Zeilen und Spalten angeordnet. Die Pixel einer Zeile erfassen ein Teilbild. Die Teilbilder werden nacheinander (d. h. zeilenweise) erfaßt.
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen unter Verwendung eines solchen zweidimensionalen Sensors, bei dem die erste Sensordimension (Y) senkrecht zur zweiten Sensordimension (X) angeordnet ist.
  • Bevorzugt wird beim Erfassen ein opto-elektronischer Sensor verwendet. Der Sensor hat lichtempfindliche Elemente in Zeilenanordnung.
  • Die Elemente wandeln Licht je nach Helligkeit und Farbe in elektrische Signale. Üblich sind Elemente der Wirkprinzipien CCD und CMOS.
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen mit einem Sensor, der die Scan-Einheit eines Flachbettscanners enthält. Beim Flachbettscanner verfügt die Scan-Einheit über eingebaute Lichtquellen (z. B. Leuchtdioden).
  • Die Scan-Einheit bewegt sich während einer Beobachtungszeit in der Größenordnung von Sekunden in der Richtung der Linearanordnung der Teilbilder.
  • Bevorzugt wird beim Erfassen als opto-elektronischer Sensor eine Digitalkamera verwendet. Vorteilhaft ist die Nutzung und entsprechende Programmierung der Kameralogik (FPGA) zum zeilenweise Auslesen der Zeilen (Linearanordnung der Teilbilder). Sensoren sind auf einem Massenmarkt (Scanner, Digitalkamera) handelsüblich.
  • Bevorzugt werden die Teilbilder durch verzögertes Auslesen aus dem Sensor erzeugt. Handelsübliche Digitalkameras sind so konstruiert, daß die Übertragung eines aufgenommenen Bildes vom Sensor (CCD) in den Datenspeicher möglichst schnell erfolgt, damit die Kamera für das Aufnehmen des nächsten Bildes zur Verfügung steht. Verzögertes Auslesen erfolgt beispielsweise durch (a) Erfassen einzelner Sensorbereiche (Pixellinien oder Bildabschnitte), (b) Übertragen der Signale in den Speicher, (c) Warten (z. B. Millisekunden oder Sekunden), (d) Erfassen der nächsten Sensorbereiche, usw.
  • Bevorzugt wird beim Erfassen als opto-elektronischer Sensor ein Scanner verwendet, der einen mit einer Analogkamera aufgenommenen Kinofilm abtastet. Vorteilhaft ist hier die völlige Entkopplung der Schritte Erzeugen, Erfassen und Auswerten hinsichtlich Zeit und Apparatur. Beispielsweise filmt eine Hochgeschwindigkeitskamera das Objekt, ein Scanner erfaßt den entwickelten Film, und ein Computer wertet die Beobachtung aus.
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen für benachbarte Teilbilder, die einander teilweise überlappen.
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen für Teilbilder der gleichen Geometrie. Bevorzugt erfolgt das Erfassen für Teilbilder gleicher Ausmaße. Vorteilhaft ist die Verwendung von rechteckigen Teilbildern, die alle gleich groß sind (z. B. Breite: alle Pixel einer oder mehrerer Zeilen, Höhe: ein oder mehrere Pixel).
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen für Teilbilder, deren Ausmaße dem kleinsten Element des Sensors entsprechen (Pixellinien als pixelhohe Rechtecke, bei Scannern und Kameras).
  • Bevorzugt erfolgt das Erfassen für Teilbilder, die in Kombination miteinander kennzeichnend für Attribute sind und deshalb beim Auswerten nach vorgegebenen Regeln analysiert werden. Die Beschreibung geht ausführlich auf Muster ein. Kombinationen von Teilbildern sind im Muster als Kurven, Kreise, Streifen usw. für die einzelnen Attribute kennzeichnend. Je nach Attribut werden demnach Kombinationen von Teilbildern ausgewertet.
  • Bevorzugt werden die Schritte Erzeugen und Erfassen im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt. Diese Gleichzeitigkeit ist gegeben im Beispiel des Flachbettscanners und der Digitalkamera.
  • Bevorzugt erfolgt zwischen Erfassen und Auswerten eine Zwischenspeicherung der Teilbilder. Die beispielsweise von Flachbettscanner oder Digitalkamera erfaßten Teilbilder werden an einen Computer übertragen und dort bis zum Auswerten gespeichert.
  • Vorteilhaft ist, daß das Auswerten der Attribute in beliebiger Reihenfolge und zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen kann. Erwähnt sei auch die Speicherung in einem Kinofilm. Die Teilbilder müssen nicht als solche gespeichert sein. Das Speichern von Komplettbildern (z. B. Bildfolgen) mit Angabe der Grenzen der Teilbilder (z. B. durch Koordinaten) ist auch möglich.
  • Bevorzugt ist eine Datenreduktion auf den Schritt Auswerten abgestimmt. Die Teilbilder enthalten oft Informationen, die beim Auswerten ignoriert werden können. Von einzelnen Bildpunkten können redundante Daten (z. B. Farbe) reduziert werden zu Daten (Graustufen/Schwarz-Weiß), die zum Auswerten gerade noch notwendig sind. Zusammenhängende Flächen, die mehrere Teilbilder berühren (z. B. Kreisfläche um Drehpunkt) lassen sich mit Vektorengrafik beschreiben.
  • Bevorzugt umfaßt die Datenreduktion das Speichern von Wechselpunkten. Bei Pixellinien reicht die Angabe der Koordinaten des Wechselpunktes sowie dessen Typs.
  • Bevorzugt umfaßt das Auswerten das Darstellen des Analysemusters für einen Betrachter.
  • Die Analysemuster ergeben sich beim Kombinieren von Teilbildern, beispielsweise, indem alle Teilbilder auf Bildschirm, Drucker/Papier oder ähnlichen visuellen Ausgaben dargestellt werden. Die Muster sind kennzeichnend für die jeweiligen Attribute. Der Betrachter kann einige Attribute sofort erkennen. Das Kombinieren erfolgt beispielsweise mit Standardsoftware (z. B. bei Flachbettscanner). Das graphische Darstellen und das Erkennen der Attribute durch den Betrachter ist nur eine Form des Auswertens. Die detaillierte Beschreibung verwendet die graphische Darstellung zur verständlichen Erläuterung. Moderne Bildverarbeitungstechniken versetzen den Fachmann in die Lage, die Attribute aus den Darstellungen maschinell abzuleiten bzw. die Darstellungen zu vermeiden.
  • Bevorzugt umfaßt das Auswerten das Darstellen des Analysemusters in Zusammenhang mit der Darstellung eines Simulationsmusters.
  • Bevorzugt erfolgt das Auswerten, indem der Zusammenhang zwischen Analysemuster und Simulationsmuster hergestellt wird durch zeitnahes Darstellen, gleichzeitiges Darstellen, Darstellen auf dem gleichen Bildschirm, Darstellen auf getrennten Bildschirmen (die beide für den Betrachter sichtbar sind), Darstellen durch Überlagern des Analysemusters durch das Simulationsmuster, oder Darstellen durch Überlagern des Simulationsmusters durch das Analysemuster.
  • Bevorzugt umfaßt das Auswerten das Kombinieren von Teilbildern zu einem Analysemuster, woraus ein Computer die Attribute durch Anwenden von Regeln ermittelt. Es ist ein Vorteil, daß in diesem Fall das Muster nicht angezeigt werden muß.
  • Bevorzugt umfaßt das Auswerten das Bestimmen von Funktionsparametern (z. B. Anstiege von Farbwechsellinien/Kurven der Wechselpunkte, Tangens, Kotangens). Vorteilhaft ist, daß die Regeln – meist im Sinne einer mathematischen Kurvendiskussion – automatisch abgearbeitet werden können.
  • Bevorzugt erfolgt Auswerten zumindest für eines der folgenden Attribute: Beschleunigung, Drehpunktkoordinaten, Drehpunktsektor, Drehschwingung, Drehsinn, Drehsinnumkehr, Drehstart, Drehstop, Drehung, Drehweg, Drehzahl, Drehzeit, Phase, Stillstand, und Teildrehung.
  • Bevorzugt umfaßt das Auswerten den Vergleich der Farbverhältnisse in der Struktur des Objektes und in der Gesamtheit der Teilbilder.
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens zum Bestimmen der Attribute der Drehbewegung eines Objektes, dessen optisch differenzierte Struktur durch zusammenhängende Bereiche mit jeweils einer ersten Farbe und einer zweiten Farbe gegeben ist. Bevorzugt sind die Bereiche im wesentlichen gleich groß. Bevorzugt sind die Bereiche zwei Kreissektoren. Die Farben sind so gewählt, daß das Bild auf dem Sensor solche Farben beinhaltet, die vom Sensor unterschieden werden können. Dabei kommt es weniger auf Farben an, die der Mensch unterscheiden kann, sondern auf Farben, die der Sensor unterscheiden kann. Medien wie Luft, Glas oder Wasser ändern die Farben üblicherweise nicht.
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens zu Überwachungszwecken. Da auf eine Justierung verzichtet werden kann, eignet sich das Verfahren zur Verwendung mit Handkameras (handelsübliche Digitalkameras) oder mit Stationärkameras (von Überwachungsanlagen).
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens bei der Erstellung von Überwachungsvideos, wobei das Verfahren periodisch auf einzelne Bilder innerhalb der Video-Bild-Sequenzen angewendet wird.
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens zum Optimieren der Belichtung beim Fotografieren von sich drehenden Objekten. Parameter wie Belichtungszeit oder Blende können optimal ermittelt werden. Beispielsweise wird für das Objekt (Windkraftanlage, Sportgerät oder der Sportler selbst) zunächst die Drehzahl bestimmt. Anschließend wird mit einer solchen Belichtungszeit fotografiert, bei der Verzerrungen auf dem Bild klein sind. Bevorzugt wird die Abfolge der Schritte durch einen Computer in der Kamera gesteuert.
  • Beispielhaft ist die Anwendung des Verfahrens auf mindestens zwei Drehobjekte, deren Drehattribute beim Auswerten miteinander verglichen werden. Zwei Drehobjekte können beispielsweise hinsichtlich der Attribute Phase, Drehzahl und Drehsinn verglichen werden.
  • Beispielhaft ist die Anwendung des Verfahrens auf Objekte ausgewählt aus der Gruppe von: Halbleiterscheibe (Wafer, Erkennen von Flecken bzw. Farbveränderungen), Ventilator (besonders bei Überwachung von Räumen), Rotationsteil einer Industriemaschine (z. B. Spindel, Bohrer), Räder (Kfz; Räder mit oder ohne Speichen), Turbinen, Propeller und Drehflügel (Flugzeug, Hubschrauber), Meßhilfsmittel (z. B. Drehscheibe in Durchflußmessern), Kugel (z. B. Ball), Windkraftanlage (Struktur durch Windräder gegeben).
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens in einer integrierten Anordnung aus Objekt und Sensor. In Anwendungen der Mikromechanik bzw. Mechatronik könnten Objekt und Sensor integriert, beispielweise zum Beobachten von Mikropumpen. Die Auswerteelektronik ließe sich auch integrieren.
  • Beispielhaft ist die Verwendung des Verfahrens zum Erkennen von Abweichungen einer vorgegebenen optisch differenzierten Struktur des Objektes. Abgesehen von den Attributen der Drehbewegung könnten auch fehlerhafte Abweichungen in der optischen Struktur des Objekts erkannt werden. In der Umkehrung des Verfahrensprinzips könnten die Drehobjekte mit bekannter Drehzahl gedreht werden. Der Vergleich von Realmuster zu Idealmuster trägt zum Identifizieren der Abweichung bei.
  • Beispielhaft ist eine solche Verwendung des Verfahrens, bei dem die optisch differenzierte Struktur des Objektes nach dem auszuwertendem Attribut ausgewählt wird. Beispielsweise ist beim Attribut Drehpunktkoordinaten eine Abweichung des Drehpunktes vom Objektmittelpunkt beim Objekt Ringscheibe leichter zu erkennen als beim Objekt Sektorenscheibe.
  • Zur Ausführung des Verfahrens dient ein System, das beispielsweise einen oder mehrere Computer enthält.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Überblick über die Erfindung mit Verfahrensschritten von Erzeugen bis Auswerten und Elementen von Drehobjekt bis Muster;
  • 2–3 zeigen eine Versuchsanordnung mit Flachbettscanner und Drehscheibe;
  • 4–21 zeigen Muster, erzeugt mit der Versuchsanordnung, wobei die Muster kennzeichnend für Drehattribute sind;
  • 4 zeigt ein Muster kennzeichnend für das Attribut Stillstand;
  • 5–6 zeigen Muster, kennzeichnend u. a. für die Attribute Drehung, Drehpunktkoordinaten, Drehzahl, Drehstart, wobei Streifen- und Zungenmuster sowie Pixellinien beschrieben werden;
  • 7–8 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Beschleunigung;
  • 9 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehsinn;
  • 10 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehsinnumkehr;
  • 11–15 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehschwingung;
  • 16–18 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehstop;
  • 19 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehpunktsektor;
  • 20–21 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Teildrehung;
  • 22 zeigt eine Anordnung aus Lampe und Modulator, zum Beleuchten des Flachbettscanners mit periodischen Lichtimpulsen;
  • 23 zeigt ein Muster, erzeugt mit der Anordnung der 22, zwecks Bestimmung des Attributs Drehzeit;
  • 24 zeigt eine Anordnung in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel mit Digitalkamera;
  • 25 zeigt ein Muster, das mit der Anordnung der 24 erzeugt wurde, kennzeichnend u. a. für die Attribute Stillstand, Drehung, und Drehsinn, verteilt auf mehrere Drehobjekte;
  • 26 zeigt alle Teilbilder in einem kartesischen Koordinatensystem;
  • 27 zeigt die Drehscheibe der Versuchsanordnung als Sektorenscheibe mit Schwarz-Weiß-Kante;
  • 28 zeigt ein Teilbild als Rechteck bzw. Pixellinie;
  • 29 zeigt Definitionen an Schwarz-Weiß-Kante und Pixellinie;
  • 30 zeigt die Sektorenscheibe mit Drehwinkeln in verschiedenen Quadranten sowie Ordinaten von Pixellinie und Drehpunkt, wobei Abszisse und Typ des Wechselpunktes definiert werden;
  • 31 zeigt die Sektorenscheibe bei ausgewählten Drehwinkeln zwischen 0 und 180 Grad;
  • 32 zeigt einen Simulator;
  • 33 zeigt Zahlenwerte einer ersten Simulation;
  • 34 zeigt ein Simulationsmuster der ersten Simulation hinsichtlich der Attribute Drehung, Drehpunktkoordinaten, Drehzahl und Drehsinn;
  • 35 zeigt das Attribut Drehweg als Funktion der Teilbildordinate;
  • 36 zeigt den Drehwinkel als Funktion der Teilbildordinate;
  • 37 zeigt das Simulationsmuster für die Beispiele der 35–36;
  • 38 zeigt eine erste Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase, simuliert bei konstantem Phasenwinkel von Null;
  • 39 zeigt eine zweite Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase, simuliert bei konstantem Phasenwinkel von 90 Grad;
  • 40 zeigt eine dritte Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase, simuliert bei unterschiedlichen Phasenwinkeln von 0, 180 und 270 Grad;
  • 41 zeigt ein Simulationsmuster hinsichtlich des Attributs Beschleunigung, simuliert für eine schneller werdende Drehung;
  • 42 zeigt zwei Simulationsmuster hinsichtlich des Attributs Drehsinn, simuliert für Drehungen mit gegenläufigem Drehsinn;
  • 43 zeigt – zur Definition des Attributs Drehpunktsektor – die Verschiebung des Drehpunktes der Sektorenscheibe in einen der Sektoren hinein;
  • 44 zeigt eine vierte und eine fünfte Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich des Attributs Drehpunktsektor für Verschiebungen des Drehpunktes in den weißen Sektor bzw. in den schwarzen Sektor;
  • 45 zeigt die Simulation als Mittel zum Auswerten, wobei ein Analysemuster durch eine Reihe von Simulationsmustern angenähert wird; und
  • 46–54 zeigen weitere Muster, die mit dem Versuchsaufbau der 2–3 für andere Scheiben ermittelt wurden;
  • 46–48 zeigen Muster für eine Parallellinienscheibe;
  • 49–51 zeigen Muster für eine Ringscheibe; und
  • 52–54 zeigen Muster für eine Kreuzscheibe.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen Überblick über die Erfindung mit Verfahrensschritten Erzeugen 610, Erfassen 620 und Auswerten 630 sowie die Elemente Drehobjekt 100, Bild 200, Sensor 500, Teilbild 300 und Muster 400.
  • Im Schritt Erzeugen 610 wird ein Bild 200 auf einem Sensor 500 erzeugt. Das Bild 200 dreht sich synchron zum Objekt 100.
  • Im Schritt Erfassen 620 erfaßt der Sensor 500 eine Vielzahl von Teilbildern 300. In Bezug auf den Sensor 500 linear angeordnete Teilbilder 300 werden nacheinander erfaßt (in 1 von links nach rechts gezeigt).
  • Im Schritt Auswerten 630 werden Unterschiede zwischen den Teilbildern 300 zum Ableiten der Attribute ausgewertet. Das Muster 400 (mit Streifen) stellt die Unterschiede zwischen den Teilbildern anschaulich dar. Die folgende Beschreibung legt einen Schwerpunkt auf die Diskussion des Musters. Zum Auswerten ist die Darstellung des Musters jedoch nicht notwendig. Stellvertretend für das Auswerten zeigt 1 das Muster mit zwei Meßlinien, die Farbe und Zahl der Streifen und damit das beispielhafte Attribut Drehzahl angeben.
  • Zur Erläuterung dient das folgende: Der Drehpfeil gibt den beispielhaften Drehsinn ”positiv” an. Das Koordinatensystem (Abszisse X, Ordinate Y) wird angewendet auf Bild 200, Teilbilder 300 und Muster 400. Als Linearrichtung (beim Erfassen und Auswerten) wird die Normrichtung von OBEN nach UNTEN festgelegt (bzw. von plus Y nach minus Y). Zweckmäßig werden Bild 200, Teilbild 300 und Muster 400 auch in die Bereiche LINKS (minus X) und RECHTS (plus X) eingeteilt. Die beiden Meßlinien liegen demnach in Normrichtung in den Bereichen LINKS und RECHTS.
  • 2–3 zeigen eine Versuchsanordnung mit Flachbettscanner (”flatbed scanner”) und Drehscheibe. 2 zeigt in Draufsicht die Scan-Einheit (als Sensor 500), eine Scheibe (als Objekt 100), sowie eine Brücke und eine Kurbel. 3 zeigt in Seitenansicht die Scheibe (als Objekt), die Glasplatte des Scanners (als Medium), das Bild 200, sowie die Scan-Einheit (als Sensor 500).
  • Die Scan-Einheit ist Teil eines handelsüblichen Flachbettscanners (z. B. FB630U, Hersteller Canon) für Personalcomputer. Die Scan-Einheit hat eine LED-Zeile zum Erzeugen (610) des Bildes und Sensorelemente zum Erfassen (620). Die Scan-Einheit bewegt sich in Pfeilrichtung (Normrichtung von OBEN nach UNTEN). Die Scan-Einheit erfaßt benachbarte Teilbilder nacheinander.
  • Vor jedem Erfassen (610) wurde bei stillstehender Scheibe mit dem Computer eine Vorschau (”preview”) erzeugt, aus der ein quadratischer Bereich ausgewählt wurde (vgl. 4).
  • Die Scheibe ist aus Pappe und auf der Unterseite (zur Scan-Einheit) mit Farbpapier beklebt bzw. bemalt. Als Halbsektorenscheibe für die Muster in 4–21 hat die Scheibe einen schwarzen Sektor und einen weißen Sektor, wobei die Sektoren die Scheibe jeweils halbieren (vgl. das Symbol in 1).
  • Beschreibung und Zeichnungen unterscheiden Drehobjekt 100 und Sensor 500 auch durch die Wahl der Symbole: das Symbol für Objekt 100 ist rund (”Scheibe”) und das Symbol für Sensor 500 ist quadratisch.
  • Brücke und Kurbel symbolisieren eine Vorrichtung zum Drehen der Scheibe um eine Achse (Drehachse DA). Im Versuchsaufbau dienten Bauteile eines handelsüblichen Metallbaukastens. Vom Blickpunkt des Bedieners aus gesehen (d. h. Draufsicht in 2) wurde die Scheibe meist im Uhrzeigersinn gedreht. Auf dem Bild (also vom Sensor aus gesehen) erscheint dieser Drehsinn als mathematisch positiv.
  • Die zweidimensionalen Koordinaten (Abszisse, Ordinate) des Objektdrehpunktes (bzw. der Drehachse DA) und des Bilddrehpunktes sind gleich.
  • Die mit der Versuchsanordnung erzeugten Muster beruhen auf Erfassen (620) im quadratischem Bereich 50 × 50 mm (d. h. Bildausdehnung). Die Teilbilder P(n) sind Pixellinien (vgl. 28). Das Erfassen (620) erfolgte mit 590 Linien (Auflösung am Scanner: 300 dpi).
  • Die im Zusammenhang mit der Versuchsanordnung genannten Zahlen für Attribute wie Drehzahl oder Drehzeit sind Näherungen (”ca.”). Die Zeit T zum Erfassen (620) betrug ca. 10 Sekunden (vgl. 23), hier gleichzusetzen mit der Drehzeit. Die Scan-Einheit bewegte sich mit gleichbleibender Lineargeschwindigkeit (ca. 50 mm/10 s bzw. 5 Millimeter pro Sekunde). Auf die genaue Kenntnis der Lineargeschwindigkeit der Scan-Einheit kommt es nicht an (vgl. 23). Änderungen dieser Geschwindigkeit bei anderen Auflösungen spielen keine Rolle.
  • Hinsichtlich Drehpunkt und Achse konnte auf eine Justierung der Scheibe (bezüglich Sensor) verzichtet werden, da das Verfahren das Auswerten der meisten Attribute auch ohne Justierung erlaubt.
  • 4–21 zeigen Muster, erzeugt mit der Versuchsanordnung, wobei die Muster kennzeichnend für Attribute wie Drehung und Drehzahl sind.
  • ”Schwarz” und ”Weiß” stehen stellvertretend für Farben, die von Sensor 500 differenziert werden können. ”Oben” und ”Unten” bezeichnen Bereiche in Bild 200 (vgl. 1), die an gleicher Stelle auch im Muster erscheinen. Als Linearrichtung wurde der Vorschub der Scan-Einheit von ”oben” nach ”unten” gewählt (Normrichtung). Wortpaare wie ”schnell/langsam” (oder auch ”schmal/breit”) stehen vereinfachend für vergleichende Beziehungen wie ”schneller als/” ”langsamer als”, usw. Das XY-Koordinatensystem entspricht dem der 1–3.
  • Die Beschreibung geht zunächst darauf ein, wie die Attribute durch Betrachten der Muster ermittelt werden können. Der Fachmann ist in der Lage, automatisierte Datenverarbeitung einzusetzen. Die dafür notwendigen Regeln können ohne weiteres hergeleitet werden. Die Regeln sind deshalb nur in beispielhaften Stichpunkten angeführt. Um ein Attribut zu bestimmen, müssen nicht immer alle Regeln angewendet werden.
  • 4 zeigt das Muster für das Attribut Stillstand. Die Scheibe (vgl. 2) wurde nicht gedreht. Das Muster hat eine Kante zwischen einem schwarzen Gebiet (zufällig gerade oben) und einem weißen Gebiet (unten).
    Beispielregel für Stillstand: Entlang der Normrichtung (entlang Y) die Zahl der Schwarz-Weiß-Übergänge ermitteln. Es gibt überall genau einen Übergang.
  • 5–6 zeigen Muster, kennzeichnend u. a. für die Attribute Drehung, Drehpunktkoordinaten, Drehzahl, Drehstart. Es werden Streifen- und Zungenmuster sowie Pixellinien beschrieben.
  • Bei 5 wurde die Scheibe ca. 12mal gedreht (positiver Drehsinn). Kennzeichnend ist ein Streifenmuster: Die schwarzen Streifen sind etwa gleich breit wie die weißen Streifen (vgl. 2–3, gleichbleibende Lineargeschwindigkeit). Der oberste Streifen ist schwarz. Das Attribut Drehstart hat die Aussage: Schwarz bei Beginn des Erfassens (620) oben.
  • Unterhalb der Mitte kennzeichnet der weiße Kreisbereich (Innenkreis) den Drehpunkt (Attribut Drehpunktkoordinaten). Links und rechts vom weißen Bereich geht das Streifenmuster in ein Zungenmuster über (auch kennzeichnend für Attribut Drehpunktsektor). Der schwarzen Zunge links stehen sich zwei schwarze Zungen rechts (symmetrisch zur linken Zunge) gegenüber. Die Streifen verlaufen nicht parallel zur X-Achse: sie laufen auseinander. Mit anderen Worten, die Übergänge von Schwarz auf Weiß (und umgekehrt) folgen monoton steigenden oder fallenden Funktionen.
    Beispielregeln für Drehung: Streifen, Monotonie, Art der Monotonie hinsichtlich Drehpunkt, Innenkreis.
    Beispielregel für Drehpunktkoordinaten: Innenkreis.
    Beispielregeln für Drehzahl: Zahl der Übergänge entlang Linearrichtung, Breite der Streifen in Bezug zur Höhe des Musters.
    Beispielregel für Drehstart: oberster Streifen
  • Bei 6 wurde die Scheibe bei gleichem Drehsinn (positiv) ca. 4mal gedreht. Anfangs lag der schwarze Sektor im oberen Bereich (Attribut Drehstart).
  • Das Zungenmuster ist typgleich mit dem Muster der 5 (links eine Zunge, rechts zwei Zungen, Symmetrie). Die Zungen sind insgesamt breiter.
  • Stellvertretend für die anderen FIGS, kann das Zungenmuster beschrieben werden mit Zungenenden 1 (links), 2 und 3 (rechts) und Gabel 4/5/6/7/8. Die Asymmetrie (links und rechts) erscheint typisch. Die beiden Zungen 2 und 3 sind jeweils dünner als die Zunge 1.
  • Die Enden der Zungen 2 und 3 haben verschiedene X-Koordinaten. Der Anstieg der Gerade durch die Zungenenden kann einfach berechnet werden.
  • Die Gabel mit ihren (weißen) Streifen 4/5 (links) und 6/7/8 (rechts) erhöht die Zahl der (weißen) Streifen (von links nach rechts) um Eins.
  • Das Muster der 6 ist identisch mit dem Muster aus 1. Das dort eingeführte Auswerten entlang der Linearrichtung (Meßlinien) wird hier ergänzt durch das Auswerten entlang der Pixellinien, die hier rechtwinklig zur Linearrichtung verlaufen (d. h. parallel zur X-Achse). In das Muster wurde nachträglich eine Pixellinie eingetragen, die im Beispiel vom ersten schwarzen Streifen (oben) in den ersten weißen Streifen geht. Zur Unterscheidung vom Muster wurde die Pixellinie in Komplementärfarben gezeichnet.
  • Zum Zeitpunkt des Erfassens (620) dieser Pixellinie war der schwarze Sektor vollständig im linken Bildbereich und teilweise im rechten Bildbereich; der weiße Sektor war im rechten Bereich. Ausdruck dessen ist der Wechselpunkt EF auf der Pixellinie. Der Wechselpunkt EF hat einen Typ: Übergang von Schwarz auf Weiß (vgl. #°°° in 32).
  • Jede Pixellinie kann auf Wechselpunkte ausgewertet werden: manuell durch Anlegen eines Lineals (parallel zu X) und maschinell durch Lesen der Pixel (entlang der Pixellinie).
  • Für die Sektorenscheibe gilt: Es gibt Pixellinien ohne Wechselpunkte (Linie vollständig schwarz oder weiß) und es gibt Pixellinien der Typen Schwarz-Weiß (vgl. 32, #°°°, schwarz links, weiß rechts) und Weiß-Schwarz (°°°#). Die Typdefinition ist entsprechend anwendbar auf die Wechselpunkte.
    Beispielregel für alle genannten und alle weitern Attribute: Analysieren der Wechselpunkte bei einer Mehrzahl der Pixellinien.
  • 7–8 zeigen Muster u. a. für das Attribut Beschleunigung. Bei gleichem Drehsinn (vgl. 5–6) wurde die Scheibe langsam-schnell (7) und schnell-langsam (8) gedreht. Streifen und Zungenmuster blieben typgleich. Breite Streifen/Zungen zeigen langsame Bewegung, schmale Streifen/Zungen zeigen schnelle Bewegung.
    Beispielregeln für Beschleunigung: die monotonen Anstiege der Schwarz-Weiß-Übergänge (hinsichtlich X-Achse), die Abstände zwischen den Streifen und Zungen.
  • 9 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehsinn. Bei mathematisch negativem Drehsinn wurde die Scheibe ca. 7mal gedreht. Im Vergleich zum positiven (5–8) ist das Zungenmuster hinsichtlich der Linearrichtung (von oben nach unten) gespiegelt. Das führt auch zur Änderung der Zahl der Streifen in den linken und rechten Bereichen.
  • Kennzeichnend für den Drehsinn ist demnach die Form des Zungenmusters (falls vorhanden) und die Zahl der Streifen links oder rechts.
    Beispielregeln für Drehsinn: Anzahl der Streifen links und rechts vom Drehpunkt, Monotonie (steigend, fallend) hinsichtlich Drehpunkt.
  • 10 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehsinnumkehr. Der Drehsinn wurde 2mal umgekehrt: zunächst im positiven Drehsinn (vgl. 5–8), dann im negativen Drehsinn (vgl. 9), abschließend wieder im positiven Drehsinn.
    Beispielregeln für Drehsinnumkehr: Gabelmuster, Änderung der Monotonie.
  • 11–15 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehschwingung. Es handelt sich um teilweise Drehungen (unter 360°) mit Drehsinnumkehr. Komplettdrehungen (um 360°) fehlen; deshalb gibt es auf dem Muster keine Streifen.
  • Für 11 wurde die Scheibe zunächst mit dem weißen Sektor nach oben positioniert (vgl. 31, W = 180°). Anschließend wurde die Scheibe abwechselnd um jeweils ca. 90° nach links und rechts gedreht (vgl. 31 auf 270° bzw. 90°). Auf dem Muster überwiegt Weiß im oberen Bereich und Schwarz im unteren Bereich. Die Zungenenden erscheinen oben schwarz und unten weiß.
  • Für 12 wurden die Sektoren getauscht. Die Scheibe wurde zunächst mit dem schwarzen Sektor nach oben positioniert (vgl. 31, W = 0°). Anschließend wurde die Scheibe wieder abwechselnd um jeweils ca. 90° nach links und rechts gedreht. Der Sektorentausch ist auf dem Muster deutlich zu erkennen: Schwarz überwiegt oben und Weiß überwiegt unten. Die Zungenenden erscheinen oben weiß und unten schwarz. Der Sektorentausch kehrte demnach die Musterfarben um (”Negativ”).
  • Für 13–15 wurde die Sektoren nach links und rechts positioniert. Es wurde wiederum nach links und rechts gedreht (je 90°). Bei 13 war der Drehpunkt im schwarzen Sektor; bei 14–15 war der Drehpunkt im weißen Sektor. Bei 15 war der Drehpunkt weiter entfernt von der Schwarz-Weiß-Kante als bei 14.
  • Die Zungenenden haben Abszissen, die mit zunehmender Nähe der Ordinaten zum Drehpunkt immer kleiner werden (betragsmäßig). Bei anderen Startwinkeln (kleiner 90°; größer 90° bis 360°) sind ähnliche Muster zu erwarten. Die Koordinaten der Zungenenden kennzeichnen die Amplitude der Drehschwingung (z. B. 90°). Die Zahl der Zungen kennzeichnet die Zahl der Schwingungen.
    Beispielregeln für Drehschwingung: Regeln für Drehung, Drehsinnumkehr entsprechend anwenden (damit Fehlen der Komplettdrehung ermitteln), Zungenenden, Monotonie, Überwiegen einer Farbe als Hinweis auf Winkel, um den die Schwingung erfolgt.
  • 16–18 zeigen Muster u. a. für das Attribut Drehstop, also Drehen mit Pausen.
  • Für 16 wurde der schwarze Sektor nach oben, der weiße Sektor nach unten positioniert. Nach jeweils 3 Drehungen (vollständig, je 360°) wurde die Scheibe kurzzeitig angehalten. Während der ersten beiden Pausen war der schwarze Sektor wieder oben (Scan-Einheit auch noch OBEN); das Muster hat breite schwarze Streifen. Während der letzten Pause war der schwarze Sektor wieder oben, aber die Scan-Einheit schon unten beim weißen Sektor; das Muster hat deshalb einen breiten weißen Streifen.
  • Für 17–18 wurde wiederholt nach teilweisen Drehungen (um 90° bzw. um 180°) jeweils pausiert. Kennzeichnend im Muster sind die Nasen an den Streifen.
    Beispielregeln für Drehstop: Unstetigkeiten in den Schwarz-Weiß-Übergängen, extrabreite Streifen.
  • 19 zeigt ein Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Drehpunktsektor.
  • Da die Versuchsanordnung auf Justierung verzichtet, befindet sich der Drehpunkt zufällig im Sektor Weiß oder zufällig im Sektor Schwarz, also in den wenigsten Fällen genau auf der Kante. Zum Vergleich: Bei der weiter unten beschriebenen Simulation liegt der Drehpunkt auf Kante in 34, 37–42.
  • Für die meisten Attribute (z. B. Drehzahl, Drehsinn) spielt die Lage des Drehpunktes keine Rolle. Die Lage des Drehpunktes relativ zur Objektstruktur (z. B. Sektoren) kann ausgewertet werden. Beispielsweise kann die Abweichung zwischen Ist-Drehpunkt (z. B. in einem Sektor) und Soll-Drehpunkt (z. B. genau auf der Kante) erkannt werden.
  • In 19 ist deutlich erkennbar, daß der weiße Bereich zwischen den Zungen verschwunden ist (vgl. 5–9). Der Drehpunkt befindet sich im Sektor Schwarz. Die Größe des weißen oder schwarzen Kreises (am Drehpunkt) ist ein Maß für die Verschiebung des Drehpunktes in den weißen bzw. in den schwarzen Sektor. Der Kreis wächst mit zunehmender Verschiebung.
    Beispielregel für Drehpunktsektor: Innenkreis, Radius
  • 20–21 zeigen Muster kennzeichnend u. a. für das Attribut Teildrehung. 20 zeigt eine einzige Volldrehung (ca. 360°, gebundene Rotation). 21 zeigt eine Halbdrehung (ca. 180°). In beiden Fällen befand sich anfangs der schwarze Sektor oben (Drehstart).
    Beispielregeln: Regeln von Stillstand und Drehung, Zahl der Schwarz-Weiß-Übergänge, Monotonie mit großen Anstiegen.
  • Soweit die Auswertung der Muster hinsichtlich der meisten Attribute. Weitere Attribute (Phase) werden weiter unten eingeführt. Bei anderen Attributen werden entsprechende Muster erwartet. Beispielsweise wird bei Schwingungen des Drehpunktes (zum Beispiel nach oben und unten) erwartet, das die Streifen im Takt der Schwingung gewellt sind.
  • Falls die Drehachse nicht senkrecht zum Sensor steht (wie beim Versuchsaufbau) ist zu erwarten, daß das Bild verzerrt wird (vgl. 24–25, Nr. 2)
  • Mit der Anordnung der 2–3 (Flachbettscanner) wurde die Zeit T zum Einlesen als bekannt vorrausgesetzt bzw. beim Auswerten vernachlässigt. Attribute wie Drehzahl und Beschleunigung waren demnach nur Aussagen hinsichtlich des Nacheinander-Erfassens der Teilbilder bei gleichbleibender Lineargeschwindigkeit (d. h. Vorschub der Scan-Einheit im Versuchsaufbau)
  • Falls die Zeit T bekannt ist, können die Aussagen in ”echte” Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen umgerechnet werden. Wie in Zusammenhang mit 2–3 beschrieben, wurde die Zeit T mit ca. 10 Sekunden gemessen.
  • Die Drehzeit kann auch mittels Software ermittelt werden. Ein Computer mißt die Zeit vom Erfassen des ersten Teilbildes (oben) bis zum Erfassen des letzten Teilbildes (unten).
  • Im folgenden wird beschrieben, wie alternativ die Zeit bei Anpassung des Verfahrens (600) gemessen werden kann.
  • 22 zeigt eine Anordnung aus Lampe und Modulator (MOD), zum Beleuchten des Flachbettscanners (vgl. 2–3) mit periodischen Lichtimpulsen. Die Anordnung ist einfach aufzubauen. Ohne Drehscheibe wurde der Flachbettscanner bei abgedunkeltem Raum periodisch mit einer Schreibtischlampe beleuchtet.
  • Es wurden im wesentlichen die Verfahrensschritte Erzeugen 610, Erfassen 620 und Auswerten 630 ausgeführt (vgl. 1). Drehobjekt 100 wird durch Lampe und Modulator ersetzt. Die o. g. Parameter des Versuchsaufbaus (z. B. Bildgröße 50 × 50 mm, Auflösung 300 dpi, usw.) wurden beibehalten.
  • 23 zeigt ein Muster, erzeugt mit der Anordnung der 22, zwecks Bestimmung des Attributs Drehzeit. Die annähernd parallelen Streifen (Hell-Dunkel-Raster) sind ein Maß für die Zeit.
  • Da die Lampe mit jeder Sekunde eingeschaltet wurde (Synchronisation mit Mälzel-Metronom), geben die Übergänge von Dunkel auf Hell den Sekundentakt vor. Zufällig war das Tastverhältnis in etwa gleich (Hell und Dunkelzeiten jeweils gleich). Stroboskoplampen für Lichtblitze sind geeignet, aber nicht erforderlich. Eine Synchronisation zwischen Objekt und Sensor ist nicht nötig.
  • Das Attribut Drehzeit kann vor dem Erfassen (also ohne Objekt), während des Erfassens (mit Objekt), oder nach dem Erfassen (ohne Objekt) ermittelt werden.
  • Beispielregel für Zeit: Bei bekannter Lichtmodulation die Regeln für Drehung anwenden.
  • Allgemein, die Zeit kann ermittelt werden durch das Aufprägen einer zeitlich vorherbestimmten und vom Sensor erkennbaren Änderung des Lichts während des Erfassens (620, zumindest teilweise) zum späteren Auswerten durch Zuordnen von Teilbildern zu Zeitintervallen.
  • Allgemein, zeitlich vorherbestimmte Änderungen des Lichts von Objekt zu Sensor können in das Auswerten einbezogen werden. Beispiel: Takt Hell/Halbhell/Hell, Stromnetzperioden 20 Millisekunden, Farbmodulation.
  • Diese zeitlichen Änderungen betreffen auch Modulationen am Medium, beispielsweise periodisch aktivierte Filter oder Blenden an einem Objektiv.
  • Das Verfahren 600 wurde in Zusammenhang mit dem Versuchsaufbau (2–3, auch 22–23) und Mustern (4–21) ausführlich beschrieben. Es folgen Anmerkungen zur Anwendung des Verfahrens 600 am Beispiel eines Ausführungsbeispiels mit Digitalkamera.
  • 24 zeigt eine Anordnung in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit Digitalkamera (DK), Computer (COMP) und Monitor (MONI). Das Erzeugen (620) von Teilbildern erfolgt hier beispielsweise, indem beim Auslesen der CCD-Zeilen Pausen eingelegt werden, oder durch Bearbeiten von Bildfolgen im Computer.
  • Die Kamera nimmt über ihr Objektiv (Ob, Verkleinerung auf Sensorgröße) 5 Drehobjekte 100 und 5 Nummerntafeln 101 (stillstehende Objekte) auf. Die Objekte 101 sind beispielsweise Spindeln einer Industriemaschine. Die Objekte sind als Viertelsektorenscheibe (vgl. Nr. 4 in 24) strukturiert.
  • Objekt Nr. 1, 2 und 5 rotieren in der einen Richtung; Objekt Nr. 3 rotiert in der Gegenrichtung und Objekt Nr. 4 steht still. Die Drehachsen (DA) stehen in etwa senkrecht zur Kamera; bei Nr. 2 weicht die Achse etwas ab.
  • 25 zeigt ein Muster, das mit der Anordnung der 24 erzeugt wurde, kennzeichnend u. a. für die Attribute Stillstand, Drehung, und Drehsinn, verteilt auf mehrere Drehobjekte.
  • Erkennbar sind zunächst die Nummerntafeln 101, die trotz Anwendung des Verfahrens lesbar dargestellt werden (da im Stillstand). Der Betrachter kann die Attribute den Objekten leicht zuordnen.
    Stillstand bei Nr. 4 (Sektoren sichtbar), Drehung bei Nr. 1–3 und 5 (Zungen/Streifen), Drehsinn bei Nr. 3 abweichend von Nr. 1–2 und 5. Hinzu kommt die Verzerrung von Nr. 2 (Drehachse).
  • Das Auswerten (630) durch Musteranalyse wurde in Zusammenhang mit 4–21 beschrieben. Die folgende Betrachtung vertieft Einzelheiten und stellt einen Simulator für die bekannte Sektorenscheibe vor.
  • Die Muster können nun unterschieden werden in Analysemuster (4–21, 46–54) und Simulationsmuster (vgl. 34, 37–42, 44–45), kurz A-Muster und S-Muster. Der Fachmann kann die in Zusammenhang mit der Simulation eingeführten Berechnungen, Definitionen, Anmerkungen, usw. als Beispielregeln für das automatische Ermitteln der Attribute anwenden.
  • Attribute werden beispielhaft analysiert und simuliert; weitere Attribute (z. B. Phase) werden eingeführt. Zunächst folgen einige Definitionen:
    26 zeigt alle Teilbilder 300, P(n) in einem kartesischen Koordinatensystem mit X-Achse und Y-Achse (Strichpunktlinien). Das Gesamtbild (d. h. Muster 400) wird unterschieden in Halbbilder ”oben” und ”unten” (vgl. die Diskussion der A-Muster).
  • Teilbilder werden nur in einem Quadratbereich mit Maß 2 betrachtet. Mit anderen Worten, die Teilbilder befinden sich innerhalb der Punkte (+1, +1), (–1, +1), (–1, –1) sowie (+1, –1). Teilbilder werden von oben nach unten gezählt als Teilbild P(+N), P(n), P(+1), P(–1), P(–n), sowie P(–N). Die Anzahl der Teilbilder beträgt 2N. Teilbild P(n) ist ein Rechteck der Breite 2 mit den Y-Koordinaten Y(n) und Y(n–1).
  • Die Menge aller 2N Teilbilder ergibt das Gesamtbild, die Menge aller N Teilbilder mit positivem Index ergibt das obere Halbbild, die Menge aller N Teilbilder mit negativem Index ergibt das untere Halbbild.
  • 27 zeigt die Drehscheibe der Versuchsanordnung als Sektorenscheibe mit Schwarz-Weiß-Kante (zwischen den Sektoren).
  • Drehwinkel W ist definiert zwischen Schwarz-Weiß-Kante und X-Achse, wobei in mathematisch positiver Richtung von der X-Achse aus durch den weißen Sektor gemessen wird. Der Drehwinkel ist ein Augenblickswert, der sich mit der Drehung ändert. Im Beispiel steht W bei ungefähr 45°.
  • Die Scheibe ist mit ihren beiden Sektoren Schwarz und Weiß dargestellt. Der Kreis mit dem Symbol () gibt eine Begrenzung an (wahlweise). Der schwarze Sektor hat das Symbol #, das auch in anderen FIGS. verwendet wird.
  • Der Scheibenmittelpunkt ist zugleich auch der Drehpunkt, der im XY-System die Koordinaten CD hat. Im Beispielfall der 27 liegt der Drehpunkt CD auf der Kante.
  • 28 zeigt ein Teilbild P(n) als Rechteck bzw. Pixellinie. Die Höhe des Teilbildes wird mit DeltaY bezeichnet. Im Koordinatensystem der 26 wird DeltaY bestimmt aus der Differenz zwischen Y(n) und Y(n–1). Die Mittellinie mit der Ordinate F liegt dazwischen.
  • Vereinfachend wird das Teilbild P(n) als Pixellinie betrachtet. Die Mittellinie ist die Pixellinie. DeltaY beträgt ein Pixel. Die Ordinate F(n) wird Y(n) gleichgesetzt; der Halbpixelfehler wird dabei vernachlässigt.
  • 29 zeigt Definitionen an Schwarz-Weiß-Kante und Pixellinie hinsichtlich des Koordinatensystems (26). Die Kante geht durch den Drehpunkt CD, hat einen durch Winkel W definierten Anstieg (Tangens), schneidet die X-Achse bei A (Kantenabszisse) und schneidet die Y-Achse bei B (Kantenordinate). Die Pixellinie verläuft parallel zur X-Achse und schneidet die Y-Achse bei F (Ordinate der Pixellinie). Der Drehpunkt CD hat die Abszisse C und die Ordinate D.
  • Der Schnittpunkt von Kante und Pixellinie ist der Wechselpunkt EF, da dieser Punkt die Linie in Schwarz und Weiß teilt (vgl. 6). Der Wechselpunkt EF hat die Abszisse E und die Ordinate F.
  • Entsprechend der Definition von W befindet sich der Schwarz-Sektor hier oberhalb der Kante (wie bei 27).
  • 30 zeigt die Sektorenscheibe mit Drehwinkeln in verschiedenen Quadranten sowie Ordinaten von Pixellinie (F) und Drehpunkt (D), wobei Abszisse (E) und Typ (°°°#, #°°°) des Wechselpunktes definiert werden. Da die Pixellinie die Kante bei allen Winkeln W (0° bis 360°) schneiden kann, und der schwarze Sektor links oder rechts vom Schnittpunkt liegen kann, wird dem Wechselpunkt EF ein Typ zugeordnet. Der Weiß-Schwarz-Typ hat das Symbol °°°#; der Schwarz-Weiß-Typ hat das Symbol #°°°. Abhängigkeiten von W (Quadranten) bestimmen den Typ. Das Größenverhältnis der Ordinaten F und D bestimmt, ob die Abszisse E links oder rechts der Abszisse C liegt.
  • 31 zeigt die Sektorenscheibe bei ausgewählten Drehwinkeln W zwischen 0° und 180° (Halbdrehung):
    • • W = 0° (Schwarz-Sektor oberhalb X-Achse),
    • • W ungefähr 40°,
    • • W = 90° (Schwarz-Sektor je zur Hälfte oben und unten),
    • • W = 95° (nach Drehung um DeltaW = 5°, vgl. Simulation),
    • • W = 180° (Schwarz-Sektor diesmal unterhalb).
  • Die Drehzahl (d. h. 360°-Drehungen) beträgt K = 0,5 (vgl. Simulation, 38, 39, 40). Da die Kante auf dem Drehpunkt CD liegt, sind die Ordinaten F des Wechselpunktes und D des Drehpunktes gleich.
  • DeltaW bezeichnet somit die Winkeländerung beim Nacheinandererfassen der Teilbilder.
  • Grob betrachtet, überwiegt links vom Drehpunkt der schwarze Sektor und rechts vom Drehpunkt überwiegt der weiße Sektor. Die Halb-Drehung der 31 ist erkennbar im S-Muster der 34 zwischen den Zeilen n = 11 bis n = 1 mit dem zunehmend schwarzen S-Muster links und oberhalb des Drehpunktes. Bei der Wiederholung (Halbdrehung) ist diese erkennbar zwischen den Zeilen n = –11 und n = –22, unterhalb des Drehpunktes, wo weiß in schwarz übergeht.
  • 32 zeigt einen Simulator, beispielhaft ausgeführt als Computerprogramm mit Rechenanweisungen. Die Berechnungen sind an die Sektorenscheibe angepaßt und verwenden die folgenden Vereinfachungen bzw. voreingestellten Attribute:
    Die Kante (vgl. 27) befindet sich auf dem Drehpunkt CD (Attribut Drehpunktsektor). Für Y(N) und Y(–N) (vgl. 26, 28) werden Werte von +1 und –1 angenommen. Der Drehsinn ist mathematisch positiv. Die Drehung erfolgt mit gleichbleibender Geschwindigkeit (Attribut Beschleunigung, hier Null).
  • Bei fest vorgegebenen Werten für N (vgl. 26) akzeptiert der Simulator variable Eingaben (Attribute) wie K (Drehzahl, vgl. 5–6) und CD (Drehpunktkoordinaten, vgl. 5–6). Ausgaben sind die tabellarischen Auflistung der Koordinaten EF (Wechselpunkt) mit Typunterscheidungen (vgl. 30) sowie Darstellungen der S-Muster (vgl. 34, 37–42).
  • Anweisung (1) dient zum Berechnen von F(n). Ausgehend von Y(N) = 1 wird zunächst Y(n) durch Subtrahieren mit DeltaY berechnet. Die Wahl von DeltaY zu 1/(N–0,5) vermeidet die Berechnung von Y(0), das auf der X-Achse liegen würde. Der Abstand zwischen Y(1) und Y(–1) ist demnach DeltaY. Abweichend von 28 wird die Koordinate F(n) vereinfachend zu Y(n) gesetzt (F(n) = Y(n)). Der Fehler von DeltaY/2 wird vernachlässigt. Diese Vereinfachungen sind vorteilhaft für die Berechnung und für die Darstellung der Teilbilder durch Textzeilen. Deshalb werden bei der Simulation die Teilbilder (bzw. Pixel-Linien) als Zeilen bezeichnet.
  • Anweisung (2) dient zum Berechnen der Winkel W(n). K steht hier für das Attribut Drehzahl. W(N) ist als Startwinkel frei wählbar (vgl. wichtig für Phase). DeltaW ist genau der Winkel, um den sich die (simulierte) Scheibe dreht, wenn sich das Teilbild um DeltaY ändert. Mit anderen Worten, in die Berechnung gehen N und 360° (vorgegeben) und K (variabel) ein. Rechenwerte für W über 360° werden automatisch um 360° verringert. Die Rundung auf ganze Zahlen dient der einfachen tabellarischen Auflistung. Die Rundungsfehler gehen in die weitere Berechnung ein, werden aber vernachlässigt.
  • Anweisung (3) dient zum Berechnen der Abszisse E des Wechselpunktes EF mit üblicher Trigonometrie (z. B. Kotangens). Für Drehungen im Koordinatenursprung CD bei (0, 0) vereinfacht sich die Formel. Die Kotangensfunktion ergibt sich aus den Definitionen der 29 (Pixellinie parallel zur X-Achse; W zur X-achse); der Fachmann kann die Definitionen ändern und den Tangens verwenden. Eine Berechnung mit Näherungsformeln ist auch möglich (z. B. Annähern durch Reihen).
  • Anweisung (4) dient zum Anwenden des berechneten Zahlenwertes für E auf das Koordinatensystem der 26. Zahlenwerte außerhalb +1 bzw. –1 werden durch die Symbole ”+” bzw. ”–” angegeben. Diese Zahlenwerte treten dann auf, wenn bei Winkeln W um 0° und um 180° die Kotangensfunktion auf eine Polstelle zuläuft. (Dieser Effekt wird vermindert bei kleinen F(n) in der Nähe der X-Achse). Der Wechselpunkt liegt demnach außerhalb des S-Musters.
  • Anweisung (5) dient zum Ermitteln des Quadranten von W (vgl. 30).
  • Anweisung (6) dient zum Festlegen des Typs (vgl. 30).
  • Anweisung (7) dient zum Bestimmen des Größenverhältnisses von F und D.
  • Anweisung (8) dient zum Vermeiden von Polstellenwinkeln (0° und 180°) und Nullstellenwinkeln (90°, 270°) von W(n). Vorteilhaft ist, wenn bereits bei der Berechnung von DeltaW in (2) den Sonderwinkeln vorgebeugt wird: N kann so gewählt sein, daß N wenige oder überhaupt keine gemeinsamen Teiler mit 360 hat (Primzahlen besonders geeignet). Das gleiche gilt für das Verhältnis von N zu K. (in Beispielsimulationen N = 27).
  • Von der Ausnahme sind die sog. Phasenwinkel (weiter unten) nicht betroffen, da Anweisung (3) die für beispielhafte Drehpunktordinate D = 0 nicht verwendet wird (vgl. Anweisung (1)).
  • Anweisung (9) dient zur Anzeige der S-Muster durch Zeilen mit Leerzeichen und # Zeichen. In der beispielhaften Simulation entsprechen diese Zeilen den Pixellinien (vgl. Versuchsaufbau, Ausführungsbeispiel). Falls erforderlich können die Zeilen mit der Angabe von n bzw. von Y(n) identifiziert werden (vgl. links in 34).
  • Übereinstimmend werden Zeilen mit Quadratmaß bevorzugt: Die Zeilenzahl beträgt 2N (vgl. 26), und jede Zeile hat 2N Zeichen (2N = 54). Da die Zeichen selbst nicht quadratisch sind, ist das S-Muster zum Rechteck verzerrt. Beim S-Muster in 34 wird die Zeilendarstellung unverändert übernommen; bei den anderen S-Mustern ist die Zeilendarstellung auf Quadratgröße gestaucht.
  • Anweisungen modellieren Verfahrensschritte, beispielsweise Anweisung (2) modelliert Erzeugen 610, Anweisungen (1)(3) modellieren Erfassen 620, und Anweisung (9) modelliert Auswerten 630.
  • Der Fachmann kann den Simulator beliebig erweitern und das Drehen beliebiger Objekte (mit beliebigen Drehpunkt CD) berechnen. Koordinatentransformationen (z. B. polar auf kartesisch, oder umgekehrt) sind in Mathematikhandbüchern beschrieben. Geeignet ist auch das Ausgeben von Pixellinien auf Bildschirme, wobei sich 2N an der Zahl der darstellbaren Linien (Bildschirmzeilen) orientiert.
  • Der Fachmann kann die Anweisungen des Simulators auch als Anweisungen für einen Analysator verwenden. Mit anderen Worten, das Erstellen von S-Mustern aus gegebenen Attributen (Simulieren) ist lediglich die Umkehrung des Auswertens von A-Mustern nach kennzeichnenden Attributen (Analysieren). Einzelheiten dazu auch in Zusammenhang mit 45.
  • 33 zeigt Zahlenwerte einer ersten Simulation. Bei 54 Zeilen (N = 27 oben, N = 27 unten) wurde DeltaY zu 0,038 berechnet (2 geteilt durch 53, vgl. (1) in 32). Nach Anweisung (1) in 32 gehen die Zeilenindizes n von 27 auf 1 und dann von –1 auf –27 (vgl. auch 26).
  • Für die Attribute waren vorgegeben: Drehzahl K = 2,6 und Drehpunkt CD bei C = 0,1 und D = 0,3. DeltaW wurde zu 17° berechnet.
  • Angegeben sind Zeilenindex n, Ordinate der Zeile (bzw. Pixellinie) F(n), Drehwinkel W(n) bei dieser Zeile, Abszisse des Wechselpunktes E(n), Quadranten Q12 oder Q34 (vgl. 30), Wechselpunkttyp (vgl. 30), sowie das Verhältnis von F und D.
  • 34 zeigt das S-Muster der ersten Simulation hinsichtlich der Attribute Drehung, Drehpunktkoordinaten, Drehzahl und Drehsinn (positiv, vgl. Muster in 6–7).
  • Unterstrichene # stehen für den Wechselpunkt EF. Im folgenden werden einige ausgewählte Zeilen kommentiert:
    Zeile 27: Beim Startwinkel von W(27) = 91° liegt der Wechselpunkt bei E(27) = 0,094. Zum Vergleich: Eine Scheibe bei W = 90° (vgl. 31) mit Drehpunkt DC = (0, 0) teilt die Pixellinie genau bei E = 0; bei W = 95° (vgl. 31) würde E nach links gewandert sein (E < 0). In diesem Fall wirkt aber die Drehpunktverschiebung, so daß E knapp über 0 liegt.
  • Zeile 25: Die Scheibe hat sich bereits um 2·17° gedreht; in der Zeile überwiegt Weiß; E hat sich nach links bewegt.
  • Zeile 23: Die Scheibe hat sich so weit nach links gedreht, daß die Zeile nur den weißen Sektor erfaßt. Es gibt demnach keinen Wechselpunkt. Das ist auch aus der Logik der 30 ableitbar: E bei ”–” und #°°° ergeben einen Übergang von Schwarz auf Weiß, der links außerhalb des Musters liegt.
  • Zeile 21: Die Zeile erfaßt immer noch den weißen Sektor; bei W im 3. Quadranten steigt auf der rechten Seite der schwarze Sektor langsam empor und erzeugt einen theoretischen Wechselpunkt bei ”+” (also rechts) und mit dem Komplementärtyp °°°#.
  • Zeilen 20 bis 12: Der schwarze Sektor tritt rechts in die Zeile ein und überwiegt mit jeder 17°-Drehung. Der Wechselpunkt wird nach links verschoben. Die Wechselpunkte bilden eine typische Kotangenslinie. Die Multiplikation mit F(n) (vgl. Anweisung (3)) fällt dem Betrachter kaum auf. Es sei an dieser Stelle darauf verwiesen, daß beim computergestützten Auswerten 630 von real erfaßten Teilbildern (vgl. Versuchsanordnung bzw. Ausführungsbeispiel), die erfaßten Wechselpunkte EF durch mathematische Standardverfahren (z. B. kleinste Quadrate, Regression) ausgewertet werden können und die Parameter der Kotangensfunktion bestimmt werden können. Die Parameter entsprechen dann beispielsweise den Variablen der Anweisungen (1)(2)(3). Rückschlüsse beispielsweise auf K (Attribut Drehzahl) sind möglich.
  • Zeile 6: Der schwarze Sektor steht links bei W von etwa 90° (vgl. 31). Der Drehpunkt ist in etwa erreicht (um 0,1 kleiner als D = 0,3, Abweichung durch Rundungen verursacht). Bei E von etwa Null ist die linke Hälfte der Zeile schwarz (#) und die rechte Hälfte der Zeile weiß. Zeile 6 bildet in etwa die Symmetrielinie (parallel zur X-Achse) für ein typisches Muster für einen Phasenwinkel von 90° (Einzelheiten in 38–40).
  • Zeilen 5 bis –8: Das Muster baut sich symmetrisch auf.
  • Zeilen –9 bis –13: Das Muster hat keinerlei Wechselpunkte, da die Rechenwerte aus der Anweisung (3) größer als +1 (z. B. bei Zeile –9) oder kleiner als –1 (z. B. Zeile –13) sind. Aufgrund der Winkelquadranten (z. B. Q34 bei Zeile –9, Q12 bei Zeile –13)) sind die Typen verschieden (°°°# bzw. #°°°). Das Ergebnis sind weiße Zeilen.
  • Zeilen –14 bis –27: Das Muster ist wieder ein schwarzer Streifen.
  • Das S-Muster kann auch auf andere Art und Weise dargestellt werden, beispielsweise durch Zeichnen des Graphen der Anweisung (3) (d. h. Kotangens multipliziert mit Linearfunktion) und Ausfüllen der Zwischenräume je nach Typ (vgl. 30, 32).
  • Da sich die Scheibe bei Winkeln W in Q12 bzw. Q34 (vgl. 30) über stets die gleiche Anzahl von Zeilen aufhält, können die Winkelquadranten durch vertikale Hilfslinien kenntlich gemacht werden. Links außen zeigen Vertikallinien zu 10 bis 11 Zeilen an, daß sich der Winkel in Q12 befindet. Wechselpunkte (vgl. unterstrichene Symbole #) sind – wenn vorhanden – immer vom Typ #°°°. Rechts vom Wechselpunkt sind die Zeilen weiß. Dort wo keine Vertikallinien gezeichnet sind, ist der Winkel in Q34; der Typ wechselt zu °°°#; die Zeilen sind rechts vom Wechselpunkt schwarz. Die Zahl 10 bis 11 ergibt sich aus ”54 zu 10 bis 11” wie ”2,6·360°/180°”, wobei Ungenauigkeiten durch Rundungen verursacht sind.
  • 35 zeigt das Attribut Drehweg (L) als Funktion der Teilbildordinate (Y). Der Drehweg L nimmt während des Erfassens (620) von L = 0° auf L = 1800° zu. Das entspricht K = 5 (1800°/360°). Im Beispielfall ist die Geschwindigkeit dL/dY konstant: 900°/1. Die Beschleunigung d2L/dY2 ist Null. Der Drehsinn ist positiv. Scheibensymbole (vgl. 31) stehen für beispielhafte Werte von W.
  • Bei konstanter Änderung von Y(n) (hinsichtlich Zeit) können Geschwindigkeit und Beschleunigung wie in der Physik üblich mit dL/dt bzw. dL2/dt2 angegeben werden.
  • 36 zeigt den Drehwinkel (W) als Funktion der Teilbildordinate (Y). Ausgehend vom Startwinkel von 180° steigt der Winkel periodisch auf 360° (= 0°) and dann auf 180°. Der Winkel W im Drehpunkt CD = (0, 0) (Phasenwinkel WCD) ist 0°.
  • 37 zeigt das Simulationsmuster für die Beispiele der 35–36. Das Gabelmuster ist kennzeichnend für das Attribut Phase (bei Null, Einzelheiten siehe unten). Die Zahl der Streifen ist typisch für das Attribut Drehzahl.
  • Das Attribut Phase gibt den Drehwinkel W an, den das Objekt (z. B. Scheibe) hat, wenn die Pixellinie über dem Drehpunkt CD liegt. Dieser besondere Drehwinkel wird mit Phasenwinkel WCD bezeichnet. Bei bekannten Attributen wie Drehzahl lassen sich mit WCD die Momentanwinkel W für die anderen Pixellinien abschätzen. Mit anderen Worten, ist der Momentanwinkel des Objektes bei einem Festwert bekannt (hier WCD, bei Pixellinie auf F = D), und ist die Art der Änderung hinsichtlich des Festwertes auch bekannt (z. B. Drehzahl), läßt sich der Winkel für die anderen Pixellinien ebenfalls berechnen.
  • Im Simulator wurde WCD durch Auswählen eines geeigneten Startwinkels W(N) eingestellt. Je nach WCD ist die Phase aus kennzeichnenden Muster erkennbar. Für die folgenden Simulationsreihen wurde WCD jeweils auf einen konstanten Wert eingestellt.
  • 38 zeigt eine erste Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase simuliert bei konstantem Phasenwinkel WCD von 0°.
  • K = 1 (eine Drehung um 360°), Beim Startwinkel W(N) von 180° (vgl. 31) ist der weiße Sektor oben, und die oberste Zeilenlinie ist weiß. Nach einer Vierteldrehung (W 270°) ist der weiße Sektor links, die Zeilenlinie ist zur Hälfte jeweils weiß (links) und schwarz (rechts). Einige Grad über dem Phasenwinkel von 0° berührt der schwarze Sektor (rechts unten) die Zeilenlinie (rechts schwarz). Bei 0° wurde nicht simuliert, dafür bei 356°, F = 0,019, E = cot(W)·F = –0,3 (ca.). Die Kotangensfunktion hat bei 0° (bzw. 360°) eine Polstelle und ist deshalb in der Nähe von 0° am steilsten.
  • Auffällig ist eine Symmetrie der Zahlenwerte für E, eine Asymmetrie des Typs, und damit eine Asymmetrie des Musters (an der X-Achse). Diese Effekte resultieren aus der Asymmetrie der Kotangensfunktion, dem Vorzeichenwechsel bei E (vgl. (3) in 32) und der Typdefinition. Bei W = 4° (also unterhalb des Drehpunktwinkels) ist der Zahlenwert für E wieder –0,3. (F = –0,019, cot(356) = –cot(4)).
  • Aufgrund der Asymmetrie (um 0°) ist das Muster im unteren Bildbereich die Negativkopie des Musters im oberen Bildbereich. Diese Asymmetrie ist auch erkennbar aus 30 (Diagonalsprünge zwischen den Symbolen).
  • Diese Asymmetrie ist kennzeichnend für Phasenwinkel von 0° unabhängig von der Drehzahl. Bei K = 2 und K = 3 treten Streifen hinzu und das Phase-Null-Muster wird gestaucht.
  • 39 zeigt eine zweite Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase, simuliert bei konstantem Phasenwinkel WCD von 90°. Hier sind die Muster symmetrisch; die Gabeln haben Idealform.
  • Das Muster ist ableitbar beispielsweise aus 31: bei 0° liegt der schwarze Sektor links. Das typische Muster bleibt auch bei ansteigenden Drehzahlen erhalten (K = 1 bis K = 6).
  • 40 zeigt eine dritte Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich der Attribute Drehzahl und Phase, simuliert bei unterschiedlichen Phasenwinkeln von 0°, 180° und 270°. Die Drehzahl wurden gewählt zu K = 1, K = 2 und K = 4 (jeweils verdoppelt).
  • Muster bei WCD = 0° (oben) sind schon aus 38 bekannt. Muster bei WCD = 180° (Mitte) sind asymmetrisch und negativ zu den Mustern bei 0°. Muster bei WCD = 270° sind symmetrisch und negativ zu den Mustern bei 90° (vgl. 39).
  • Die Reihendarstellungen der 38–40 zeigen deutlich, daß zwei oder mehr Drehobjekte hinsichtlich Attribute wie Drehzahl und Phase verglichen werden können. Zwei Drehobjekte mit Phasendifferenz von 180° haben beispielsweise farbinvertierte Muster (positiv und negativ). Ist ein Muster symmetrisch, ein anderes asymmetrisch, dann liegt eine Phasendifferenz von 90° vor.
  • Der Simulator der 32 wird nun geringfügig modifiziert, um andere Attribute darzustellen.
  • 41 zeigt ein Simulationsmuster hinsichtlich des Attributs Beschleunigung, simuliert für eine schneller werdende Drehung (vgl. 7 mit A-Muster). Ausgehend von einem Startwinkel W(27) = 10° wurde DeltaW von anfangs 10° um jeweils 6% erhöht. Es ergibt sich eine Folge für W von 10°, 20°, 31°, 42°, 54°, 66° usw. Auf dem Muster ist erkennbar, daß die Streifen enger werden und daß die Schwarz-WeißÜbergänge flacher werden.
  • 42 zeigt zwei Simulationsmuster hinsichtlich des Attributs Drehsinn, simuliert für Drehungen mit gegenläufigem Drehsinn (vgl. 6 und 9). Das rechte Muster entspricht dem rechten Muster der 38. Für das linke Muster wurde Anweisung (2) im Simulator (vgl. 32) geändert. DeltaW wurde jeweils abgezogen.
  • Vergleicht man die Muster, so erscheinen sie hinsichtlich der Y-Achse gespiegelt.
  • 43 zeigt – zur Definition des Attributs Drehpunktsektor – die Verschiebung des Drehpunktes der Sektorenscheibe in einen der Sektoren hinein. Ausgehend von 29 wurde die Kante durch die CD-Linie (gestrichelt) ersetzt. Die CD-Linie ist eine gedachte Linie. Sie führt durch den Drehpunkt und liegt im Abstand V zur Karte. Winkel W wird zwischen CD-Linie und X-Achse definiert.
  • V ist Verschiebung des Drehpunktes (Lot von CD auf Kantenpunkt GH). Die Kante schneidet die Pixellinien nicht mehr bei E (vgl. 29), sondern bei E'. W gilt auch zwischen CD-Linie und Pixellinie (Stufenwinkel an Parallelen). Die Verschiebung von E' gegenüber E ist berechenbar aus V·sin(w).
  • In der Wirkung entspricht die Verschiebung V dem Radius des Kreises, dessen Punkt GH um den Drehpunkt CD rotiert. Die Kante schneidet den Kreis überhaupt nicht, sondern berührt ihn nur. Im Muster bleibt der Kreis deshalb einfarbig, je nach Sektor. Dieser Kreis ist besonders deutlich zu sehen in 5, 7, 19 (Innenkreis).
  • Zur Simulationszwecken wird je nach Sektor für V ein Vorzeichen festgelegt. Außerdem wird festgelegt, ob die Strecke EE' von E abzuziehen oder an E zu addieren ist. Bei der Berechnung spielt der Quadrant von W keine Rolle mehr, da die Sinusfunktion die Fallunterscheidung E' > E und E' < E automatisch gewährleistet.
  • V ist negativ, wenn CD im weißen Sektor liegt; V ist positiv, wenn CD im schwarzen Sektor liegt.
  • 44 zeigt eine vierte und eine fünfte Reihe von Simulationsmustern hinsichtlich des Attributs Drehpunktsektor für Verschiebungen des Drehpunktes in den weißen Sektor (V negativ) bzw. in den schwarzen Sektor (V positiv).
  • Die Beträge von V wurden von 0,1 bis 0,6 jeweils um 0,1 erhöht. Die übrigen Vorgaben sind den anderen Simulationen angelehnt (2N = 54; DeltaY = 0,038; K = 4,6; C = 0; D = 0; DeltaW = 31°, WCD = 0°).
  • Kreisschablonen (bei 0,4 und 0,6) und Koordinatenkreuze (bei 0,5) helfen dem Betrachter, den Kreisradius und damit zu bestimmen. Das ist besonders vorteilhaft für A-Muster.
  • # % ist definiert als das Verhältnis der Zahl der # zur Gesamtzahl der Zeichen (Leerzeichen und #, 54·54 = 2916). Die #Zahl ist die Anzahl der #-Zeichen.
  • Diese Zahlen können beim Auswerten (630) beispielsweise durch Auszählen ermittelt werden. In der Simulation bei fasten WCD wurden Symmetrien bzw. Asyrnmetrien gezeigt. Die Gesamtfläche Schwarz ist demnach gleich der Gesamtfläche Weiß; # % beträgt dort jeweils 50%. (Je größer K, desto weniger wichtig werden die Abweichungen von den Beispielphasen).
  • Abweichungen von 50% werden durch V verursacht, können beobachtet werden (wie in 44) und in V umgerechnet werden (Schwarz oder Weiß in Kreisfläche πV2, angenommene Verteilung Schwarz zu 50% und Weiß zu 50% in der Restfläche aus Quadrat minus Kreis).
  • Wie bei den anderen Attributen auch, eignet sich das Attribut Drehpunktsektor beispielsweise auch zum Erkennen, ob eine Abweichung ein bestimmtes Maß überschreitet. Beispielsweise kann auf der Scheibe (d. h. dem Objekt) ein Streifen zwischen CD-Linie und Schwarz-Weiß-Kante mit einer dritten Farbe – beispielsweise Grün – eingezeichnet sein. Der Streifen ist so breit wie eine maximal zulässige Abweichung V (die vorgegeben ist). Als Regel für den Betrachter (entsprechend für Computer) kann vorgegeben sein: Die Scheibe dreht sich akzeptabel (innerhalb Toleranzbereich), wenn der Innenkreis nur Grün ist; die Scheibe dreht sich nicht akzeptabel, wenn im Innenkreis außer Grün noch Schwarz oder Weiß vorkommen.
  • 45 zeigt die Simulation als Mittel zum Auswerten (Schritt 630), wobei ein Analysemuster durch eine Reihe von Simulationsmustern angenähert wird. Das Annähern von A-Muster und S-Muster erfolgt automatisch, halbautomatisch oder manuell (hier stellvertretend).
  • Die Reihenfolge orientiert sich an den zu ermittelnden Drehattributen, beispielsweise:
    • a) Drehpunktverschiebung, zunächst Erkennen, ob der Innenkreis schwarz oder weiß ist (V negativ bzw. positiv), dann Schätzen des Radius (z. B. mit Schablone);
    • b) Schätzen von CD im Mittelpunkt des Innenkreises;
    • c) Schätzen des Phasenwinkels WCD (ob 0°, 90°, usw.) oder Schätzen des Startwinkels W(N);
    • d) Schätzen von K, beispielsweise durch Zählen der Streifen;
    • e) Simulieren mit V, CD und K; und
    • f) Ändern von V, CD oder K.
  • Die Schritte werden solange wiederholt (einzeln oder nacheinander), bis das S-Muster dem A-Muster ähnlich ist (also gemeinsame Attribute hat).
    • (1) Ein weißer Innenkreis befindet sich zwischen Zungenenden 1, 2 und 3. V ist deshalb negativ. Der Radius beträgt 4 mm. Bei einem Quadratmaß von 50 mm und der Vereinbarung des Normmaßes 2 (vgl. 26), wird V abgeschätzt auf einen Betrag von 0,16 (V/4 = 2/50). Als Drehpunkt CD wird der Mittelpunkt des Innenkreises vermutet. Die geringe Abweichung aus der Mitte (nach rechts) wird ignoriert. C wird zu Null angenommen. D wird zu minus 0,3 geschätzt. Da 4 Streifen gezählt werden, wird K zu 4 angenommen. Als Startwinkel W(N) dient ca. 0°, da der oberste Streifen schwarz ist.
    • (2) Es wird mit den Schätzwerten simuliert. Ein erster Vergleich ergibt eine korrekte Wiedergabe des weißen Innenkreises, jedoch ein seitenverkehrtes S-Muster. Es wurde zufällig mit dem falschen Drehsinn simuliert.
    • (3) Bei unveränderten Zahlenwerten wurde mit positivem Drehsinn simuliert (W nimmt um DeltaW zu).
    • (4) Bei ansonsten unveränderten Zahlenwerten war der Startwinkel W(N) auf 276° eingestellt. Bei diesem S-Muster wurde abgebrochen. Die Attribute wurden demnach bestimmt zu: Drehzahl 4, Drehsinn positiv, Drehpunktsektor weiß um ca. 0,16; Drehpunktkoordinaten ca. (0,–0,3), sowie Drehstart bei ca. 276°.
  • Trotz unterschiedlicher Auflösungen (hoch: 590 Pixellinien in 6, klein: 54 Zeilen bei der Simulation) haben A-Muster und S-Muster im wesentlichen die gleiche Struktur. Die Beobachtung, daß sich die Zungenenden 1 und 2 berühren (vgl. 45 (4)), wird auf die ca. 10mal kleinere Auflösung der Simulation zurückgeführt.
  • Die Simulation ist hier ein technisches Mittel für den Schritt Auswerten. Die Änderung der Parameter (z. B. C, CD, K) und der Vergleich (bis zur Ähnlichkeit) sind automatisierbar, zum Beispiel durch Überlagern von A- und S-Muster und Abbruch bei Unterschreiten eines Differenzwertes.
  • Bei Verwendung eines Bildschirmes können mehrere Simulationsmuster gleichzeitig angeboten werden. Es ist nicht notwendig, die Parameter auch auf dem Bildschirm anzuzeigen. Schätzen a) b) c) d) kann graphisch erfolgen, Änderungen f) und schließlich der Abbruch können über die Tastatur (z. B. Zahlen oder Symboltasten) erfolgen.
  • Der Fachmann ist in der Lage, die Simulation auch für die anderen Drehattribute und für beliebige Objekte anzuwenden. A-Muster und S-Muster müssen nicht unbedingt vollständig verfügbar sein. Charakteristische Linien (vgl. Kotangenslinien) können auch ausgewertet werden.
  • 46–54 zeigen weitere Muster, die mit dem Versuchsaufbau der 2–3 für andere Scheiben erzeugt wurden. Die Scheiben im Stillstand sind auf der linken Seite dargestellt.
  • 46–48 zeigen Muster für eine Parallellinienscheibe. Die beiden Linien in den mit X und * symbolisierten Farben ergeben ein Muster ähnlich der Sektorenscheibe. Die Linien auf dem Muster folgen der Kotangensfunktion (mit (F-D) multipliziert, vgl. 32). Eine Parallele zur X-Achse durch den Drehpunkt teilt das Muster symmetrisch in zwei Hälften. Bei der Ermittlung der Attribute sind die o. g. Beispielregeln anwendbar, so daß die gleichen Attribute ermittelt werden können. Die Linien wechseln sich farblich ab, so von oben nach unten: X, *, *, X, X, *, *, X, X, usw. Die Linien sind nicht immer parallel zueinander: Beispielsweise zeigen das dritte und vierte Linienpaar (von oben) in der Mitte deutliche Verbreiterungen.
  • 49–51 zeigen Muster für eine Ringscheibe. Der Abstand des Drehpunktes vom Kreismittelpunkt entspricht dem Attribut Drehpunktsektor, erkenntlich hier an der Breite des Rings im Muster. Der Drehpunkt ist nicht identisch mit dem Ringmittelpunkt; eine Ist-Soll-Abweichung kann bestimmt werden. Beim Muster der 50 war die Abweichung kleiner als beim Muster der 51. Hinsichtlich des Attributs Drehzahl sind u. a. die Zacken kennzeichnend; sie entsprechen den Streifen (vgl. Sektorenscheibe). Falls es keine Abweichung (Drehpunkt-Mittelpunkt) gibt, wären Drehung und Stillstand nicht zu unterscheiden.
  • 52–54 zeigen Muster für eine Kreuzscheibe. 53 zeigt die Scheibe bei Drehung etwa im Kreuzungspunkt; 54 zeigt einen Ausschnitt aus einem Muster bei einer kreuzpunktfernen Drehung.
  • Die Muster sind je nach Scheibentyp unterschiedlich, die allgemeinen Auswertungsgrundsätze (vgl. Muster, Beispielregeln, Simulation) sind jedoch gleich. Exakte und abrupte Schwarz-Weiß-Übergänge wie in den 4 (Kante), 46, 49 oder 52 sind nicht immer notwendig.
  • Der Fachmann wird je nach zu beobachtendem Attribut ein geeignetes Objekt auswählen (bzw. vorhandene Objekte entsprechend strukturieren). Beispielsweise ist die Abweichung vom Ist-Drehpunkt zum Soll-Drehpunkt bei der Ringscheibe (vgl. 49) besser auszuwerten als bei der Sektorenscheibe (vgl. 4).
  • Die Objekte können weiter verfeinert werden, so daß die Attribute genauer ermittelt werden können bzw. weitere Attribute hinzukommen. Aus der Vielzahl der Möglichkeiten sei stellvertretend genannt: Fließende Übergänge (z. B. Schwarz, Graustufen, Weiß), Übergänge zwischen verschiedenen Farben, Markieren von Quadranten mit Farben, unterschiedliche Strichstärken, mehr Kanten, Dreiecke, Vierecke oder andere Vielecke (gleichseitig oder unregelmäßig).
  • Die Genauigkeit beim Ermitteln der Attribute, die mit Zahlenwerten ausgedrückt werden können (z. B. Drehzahl) ist abhängig von der Anzahl der Teilbilder und deren Größe (im Verhältnis zum Objekt). Da die Drehzahl K = 12 im Muster mit 12 weißen und 12 schwarzen Streifen abgebildet wird, wird eine Mindestgenauigkeit von 24 Teilbildern (z. B. Pixellinien) verlangt.
  • Der Begriff Drehobjekt kann erweitert werden auf Tiere, Personen oder auch – virtuell – auf Darstellungen auf Computer-Display oder Leinwand.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens 600, wenn das Programmprodukt auf einem Rechner abläuft. Alternativ sind Rechner für die Einzelnen Schritte vorgesehen, zumindest für Erfassen 620 und Auswerten 630 (vgl. 24, Kameralogik bei 620 und COMP bei 630).
  • Mit anderen Worten, die Erfindung betrifft ein Computer-Programm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens 600 mit allen o. g. Ausführungen, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
  • Die Erfindung betrifft auch ein System zum Bestimmen von Attributen der Drehbewegung des Objektes 100 mit optisch differenzierter Struktur. Das System ist gekennzeichnet durch Mittel zum Ausführen der Schritte des Verfahrens. Diese technischen Mittel sind in der Beschreibung ausführlich definiert worden. Allgemein definiert sind es Mittel zum Erzeugen 610 des Bildes 200 auf dem Sensor 500 (vgl. 2–3, 24), Mittel zum Erfassen 620 (z. B. Sensor 500 konfiguriert zum Nacheinanderauslesen), sowie Mittel zum Auswerten 630 (z. B. Computer, der nach vorbestimmten Regeln arbeitet, bzw. der eine Simulation ausführt, auch visuelle Ausgaben zum Darstellen der Analysemuster usw.). Auflistung der Attribute
    Beschleunigung DeltaW wird größer oder kleiner
    Drehpunktkoordinaten CD
    Drehpunktsektor V
    Drehschwingung plus/minus W
    Drehsinn positiv, negativ
    Drehsinnumkehr positiv zu negativ oder umgekehrt
    Drehstart Startwinkel
    Drehstop DeltaW zeitweilig Null
    Drehung DeltaW ungleich 0
    Drehweg L
    Drehzahl K
    Drehzeit T
    Phase WCD
    Stillstand DeltaW Null
    Teildrehung K < 1
  • Bezugszeichenliste
    • #
    Abteil von Schwarz
    # Zahl
    Zahl der # Symbole für Schwarz
    #°°°
    Typ des Wechselpunktes:
    °°°#
    Schwarz/Weiß, Weiß/Schwarz
    1, 2, ...
    Zungen, Streifen, usw.
    100
    Drehobjekt
    101
    Nummerntafeln
    200
    Bild
    2N
    Zahl der Teilbilder
    300
    Teilbild
    400
    Muster
    500
    Sensor
    600
    Verfahren
    610
    Erzeugen
    620
    Erfassen
    630
    Auswerten
    A
    Abszisse der Kante
    A-Muster
    Analysemuster
    B
    Ordinate der Kante
    C
    Abszisse des Drehpunktes
    CCD
    Charge Coupled Device
    CD
    Drehpunkt
    COMP
    Computer
    cot
    Kotangens
    D
    Ordinate des Drehpunktes
    d2L/dY2, d2L/dt2
    Beschleunigung
    DA
    Drehachse
    DeltaW
    Winkeländerung beim Nacheinandererfassen der Teilbilder
    DeltaY
    Höhe eines Teilbildes
    DK
    Digitalkamera
    dL/dY, dL/dt
    Geschwindigkeit
    dpi
    dot per inch, Pixel je Zoll
    E'
    Abszisse des Wechselpunktes, Drehpunkt im Kreissektor
    E, E(n)
    Abszisse des Wechselpunktes
    EF
    Wechselpunkt
    F, F(n)
    Ordinate eines Teilbildes P(n) bzw. einer Pixellinie
    G
    Abszisse des Kantenpunktes
    GP
    Glasplatte
    H
    Ordinate des Kantenpunktes
    L
    Drehweg
    LED
    Light Emitting Device; Leuchtdiode
    mm
    Millimeter
    MOD
    Modulator
    MONI
    Monitor des Computers
    n
    Index, positiv für ”oben”, negativ für ”unten”
    Ob
    Objektiv der Digitalkamera
    P(n), 300
    Teilbild
    Q1, Q2, Q3, Q4
    Quadranten
    s
    Sekunde
    sin
    Sinus
    S-Muster
    Simulationsmuster
    T
    Zeit zum Erfassen
    V
    Verschiebung des Drehpunktes in einen Kreissektor, gemessen an Lot von Drehpunkt auf Kante, Vorzeichen nach Sektor festgelegt
    W(N)
    Startwinkel
    W, W(n)
    Drehwinkel
    WCD
    Phasenwinkel
    X, Y, Y(n)
    Abszisse und Ordinate am Teilbild

Claims (15)

  1. Verfahren (600) zum Bestimmen von Attributen einer Drehbewegung eines Objektes (100) mit optisch differenzierter Struktur, bei dem während der Drehbewegung des Objektes (100) auf einem Sensor ein Bild erzeugt (610) wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Erfassen (620) des Bildes mit einem Sensor (500) erfolgt, der in Zeilen und Spalten angeordnete Pixel hat, wobei eine Vielzahl von aus Pixellinien bestehenden Teilbildern (300) erfaßt wird, wobei benachbarte Teilbilder in einer Richtung (Y) senkrecht zu den Pixellinien nacheinander erfaßt werden, und Teilbilder auf Wechselpunkte (EF) ausgewertet werden; sowie daß die Attribute durch das Auswerten (630) von Unterschieden zwischen den benachbarten Teilbildern (300) eines sich beim Kombinieren der benachbarten Teilbilder ergebenden Analysemusters abgeleitet werden.
  2. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (620) mit einem Sensor (500) erfolgt, der eine Scan-Einheit eines Flachbettscanners enthält, wobei sich die Scan-Einheit in der Richtung (Y) bewegt und dabei die benachbarten Teilbilder (300) nacheinander erfaßt.
  3. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei die Teilbilder (300) durch verzögertes Auslesen aus dem Sensor erzeugt werden, wobei einzelne Pixellinien erfaßt werden, Signale in einen Speicher übertragen werden, und gewartet wird, bevor die nächsten Pixellinien erfaßt werden.
  4. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (620) für benachbarte Teilbilder (300) erfolgt, die einander teilweise überlappen.
  5. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (620) für Teilbilder (300) erfolgt, deren Ausmaße einer Pixellinie des Sensors (500) entsprechen.
  6. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Auswerten (630) das Darstellen des Analysemusters (400) für einen Betrachter umfaßt.
  7. Verfahren (600) nach Anspruch 6, wobei das Auswerten (630) das Darstellen des Analysemusters (400) in Zusammenhang mit der Darstellung eines Simulationsmusters umfaßt.
  8. Verfahren (600) nach Anspruch 7, wobei das Auswerten (630) erfolgt, indem ein Zusammenhang zwischen Analysemuster (400) und Simulationsmuster hergestellt wird durch: • zeitnahes Darstellen; • gleichzeitiges Darstellen; • Darstellen auf einem Bildschirm; • Darstellen auf getrennten Bildschirmen, die beide für den Betrachter sichtbar sind; • Darstellen durch Überlagern des Analysemusters durch das Simulationsmuster; oder • Darstellen durch Überlagern des Simulationsmusters durch das Analysemuster.
  9. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei beim Auswerten (630) ein Computer die Attribute durch Anwenden von Regeln ermittelt.
  10. Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei das Auswerten (630) ein Bestimmen von Funktionsparametern umfaßt.
  11. Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Auswerten (630) einen Vergleich von Farbverhältnissen in der Struktur des Objektes (100) und der Teilbilder in ihrer Gesamtheit umfaßt.
  12. Verfahren (600) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–11, wobei Drehattribute für mindestens zwei Drehobjekte bestimmt und deren Drehattribute beim Auswerten (630) miteinander verglichen werden.
  13. Verfahren (600) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–11, wobei das Objekt aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist: • Halbleiterscheibe, • Ventilator, • Rotationsteil einer Industriemaschine, • Räder, Turbinen, Propeller und Drehflügel, • Meßhilfsmittel, • Kugel, • Windkraftanlage.
  14. Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–11 zum Optimieren einer Belichtung beim Fotografieren von sich drehenden Objekten.
  15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei die Abfolge der Verfahrensschritte durch einen Computer in einer Kamera gesteuert wird.
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