DE202014105098U1

DE202014105098U1 - Camera for capturing objects

Info

Publication number: DE202014105098U1
Application number: DE202014105098.1U
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2024-10-25

Abstract

Kamera (10) zur Erfassung von Objekten (36) in einem Erfassungsbereich (18), die eine Beleuchtungseinrichtung (12a–b) zum Beleuchten des Erfassungsbereichs (18), einen Doppelzeilenempfänger (24) mit einer ersten Zeile (24a) und einer zweiten Zeile (24b) von Lichtempfangspixeln, die jeweils Bilddaten erfassen können, und eine Auswertungseinheit (26) aufweist, die dafür ausgebildet ist, mit den Zeilen (24a–b) Bilddaten aus dem Erfassungsbereich (18) aufzunehmen und die Bilddaten auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (12a–b) zumindest ein erstes Beleuchtungsmodul (12a) und ein zweites Beleuchtungsmodul (12b) zum Beleuchten des Erfassungsbereichs (18) aus unterschiedlicher Perspektive aufweist, und dass die Auswertungseinheit (26) dafür ausgebildet ist, die Beleuchtungsmodule (12a–b) alternierend zu aktivieren und mit der ersten Zeile (24a) Bilddaten während der Beleuchtung mit dem ersten Beleuchtungsmodul (12a) und mit der zweiten Zeile (24b) Bilddaten während der Beleuchtung mit dem zweiten Beleuchtungsmodul (12b) aufzunehmen. A camera (10) for detecting objects (36) in a detection area (18), comprising illumination means (12a-b) for illuminating the detection area (18), a double-row receiver (24) having a first row (24a) and a second row (24b) of light receiving pixels, each of which can detect image data, and an evaluation unit (26) which is adapted to receive image data from the detection area (18) with the lines (24a-b) and to evaluate the image data, characterized in that the illumination device (12a-b) has at least a first illumination module (12a) and a second illumination module (12b) for illuminating the detection region (18) from different perspectives, and in that the evaluation unit (26) is adapted to illuminate the illumination modules (12a-b ) and to activate image data with the first line (24a) during illumination with the first illumination module (12a) and with the second line (24b) B Record during the illumination with the second lighting module (12b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera zur Erfassung von Objekten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a camera for detecting objects according to the preamble of claim 1.

In industriellen Anwendungen werden Kameras in vielfältiger Weise eingesetzt, um Objekteigenschaften automatisch zu erfassen, beispielsweise zur Inspektion oder Vermessung von Objekten. Dabei werden Bilder des Objekts aufgenommen und entsprechend der Aufgabe durch Bildverarbeitungsverfahren ausgewertet. Eine weitere Anwendung von Kameras ist das Lesen von Codes. Derartige kamerabasierte Codeleser lösen die noch weit verbreiteten Barcodescanner zunehmend ab. Mit Hilfe eines Bildsensors werden Objekte mit den darauf befindlichen Codes aufgenommen, in den Bildern die Codebereiche identifiziert und dann dekodiert. Kamerabasierte Codeleser kommen problemlos auch mit anderen Codearten als eindimensionalen Strichcodes zurecht, die wie ein Matrixcode auch zweidimensional aufgebaut sind und mehr Informationen zur Verfügung stellen. Auch die automatische Texterfassung von gedruckten Adressen (OCR, Optical Character Recognition) oder Handschriften ist im Prinzip ein Lesen von Codes. Typische Anwendungsgebiete von Codelesern sind Supermarktkassen, die automatische Paketidentifikation, Sortierung von Postsendungen, die Gepäckabfertigung in Flughäfen und andere Logistikanwendungen. In industrial applications, cameras are used in a variety of ways to automatically capture object properties, such as for inspection or measurement of objects. In this case, images of the object are recorded and evaluated according to the task by image processing methods. Another application of cameras is reading codes. Such camera-based code readers increasingly replace the still widespread bar code scanners. With the help of an image sensor, objects with the codes located on them are recorded, in the images the code areas are identified and then decoded. Camera-based code readers can easily cope with code types other than one-dimensional barcodes, which, like a matrix code, are also two-dimensional and provide more information. The automatic text capture of printed addresses (OCR, Optical Character Recognition) or manuscripts is in principle a reading of codes. Typical fields of application of code readers are supermarket cash registers, automatic parcel identification, sorting of mail, baggage handling in airports and other logistics applications.

Eine häufige Erfassungssituation ist die Montage der Kamera über einem Förderband. Die Kamera nimmt während der Relativbewegung des Objektstroms auf dem Förderband Bilder auf und leitet in Abhängigkeit der gewonnenen Objekteigenschaften weitere Bearbeitungsschritte ein. Solche Bearbeitungsschritte bestehen beispielsweise in der an das konkrete Objekt angepassten Weiterverarbeitung an einer Maschine, die auf geförderte Objekte einwirkt, oder in einer Veränderung des Objektstroms, indem bestimmte Objekte im Rahmen einer Qualitätskontrolle aus dem Objektstrom ausgeschleust werden oder der Objektstrom in mehrere Teilobjektströme sortiert wird. Wenn die Kamera ein kamerabasierter Codeleser ist, werden die Objekte für eine korrekte Sortierung oder ähnliche Bearbeitungsschritte anhand der angebrachten Codes identifiziert. A common detection situation is the mounting of the camera over a conveyor belt. The camera takes pictures during the relative movement of the object stream on the conveyor belt and initiates further processing steps depending on the object properties obtained. Such processing steps consist, for example, in further processing adapted to the specific object on a machine which acts on conveyed objects, or in a change of the object stream in that certain objects are removed from the object stream as part of a quality control or the object stream is sorted into a plurality of partial object streams. If the camera is a camera-based code reader, the objects are identified by the attached codes for correct sorting or similar processing.

Die Aufnahme von Objektstrukturen wird durch Glanzeffekte erschwert. Gerichtete Oberflächenreflexe treten an vielen Materialien auf, wie Glas, transparentem Kunststoff oder Aufdrucken. Speziell beim Lesen von Codes können Folien, transparente Klebebänder oder Versandtaschen, aber auch abhängig vom Druckverfahren der Code selbst glänzende Oberflächen bilden. Im aufgenommenen Bild wird der Oberflächenreflex der eigentlich zu erfassenden Struktur überlagert, was gerade beim Codelesen oft zu gesättigten, nicht decodierbaren Bildbereichen führt. The inclusion of object structures is made more difficult by gloss effects. Directional surface reflections occur on many materials, such as glass, transparent plastic or imprints. Especially when reading codes, foils, transparent adhesive tapes or mailers, but also depending on the printing process, the code itself can form glossy surfaces. In the recorded image, the surface reflection is superimposed on the actual structure to be detected, which often leads to saturated, non-decodable image areas, especially in code reading.

Es ist bekannt, zur Inspektion glänzender oder spiegelnder Objekte eine Dombeleuchtung zu verwenden, mit deren Hilfe das Objekt von allen Seiten ausgeleuchtet werden kann. Es erfolgt dann beispielsweise die Objektausleuchtung und Aufnahme von Kamerabildern aus vier verschiedenen Richtungen und die anschließende Berechnung synthetischer Ergebnisbilder aus den vier Eingangsbildern. Damit lassen sich beispielsweise Neigung der Oberfläche in X-Richtung und Y-Richtung bestimmen sowie ein Krümmungsbild der Topographie der Oberfläche und die Textur der Oberfläche ohne Glanzeffekte erzeugen. Dieses Verfahren ist sowohl im Aufbau als auch in der Auswertung ausgesprochen aufwändig und zudem für bewegte Objekte nicht geeignet. It is known to use dome illumination to inspect glossy or specular objects, with the aid of which the object can be illuminated from all sides. Then, for example, the object illumination and taking of camera images from four different directions and the subsequent calculation of synthetic result images from the four input images. Thus, for example, inclination of the surface in the X direction and Y direction can be determined and a curvature image of the topography of the surface and the texture of the surface without gloss effects can be generated. This method is extremely complex both in construction and in the evaluation and also not suitable for moving objects.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Erfassung von Objektstrukturen bei Auftreten von Glanz zu verbessern. It is therefore an object of the invention to improve the detection of object structures in the occurrence of gloss.

Diese Aufgabe wird durch eine Kamera zur Erfassung von Objekten nach Anspruch 1 gelöst. Diese Kamera verwendet einen Doppelzeilenempfänger mit zwei einzeln auslesbaren Zeilen von Lichtempfangselementen. Obwohl ähnliche Effekte auch mit zwei Bildsensoren oder zwei Pixelgruppen, insbesondere Zeilen eines Matrixchips erzielt werden könnten, ist damit ein Lichtempfänger aus genau zwei Pixelzeilen gemeint (Dual Line Camera). This object is achieved by a camera for detecting objects according to claim 1. This camera uses a dual line receiver with two individually readable lines of light receiving elements. Although similar effects could also be achieved with two image sensors or two pixel groups, in particular lines of a matrix chip, this means a light receiver of exactly two pixel lines (dual line camera).

Die Erfindung geht dann von dem Grundgedanken aus, den Erfassungsbereich der beiden Zeilen alternierend mit zwei Beleuchtungsmodulen aus unterschiedlicher Perspektive zu beleuchten und dabei jeweils mit einer Zeile Bilddaten aufzunehmen. The invention is then based on the basic idea of alternately illuminating the detection range of the two lines with two illumination modules from different perspectives and in each case recording image data with one line.

Dadurch erfasst der Doppelzeilenempfänger unter synchronisierter Ausnutzung von Beleuchtungseinrichtung und Doppelzeilenempfänger die Bilddaten zweifach, jedoch unter gerichteten Beleuchtungen mit jeweils unterschiedlichem Einfallswinkel. Die Beleuchtungsmodule sind dafür einzeln aktivierbar, insbesondere abwechselnd gepulst. Eine unterschiedliche Perspektive kann durch den Ort der Beleuchtungsmodule, deren Ausrichtung oder entsprechende Lichtumlenkungen erreicht werden. As a result, the double-line receiver detects the image data twice, but under directional illumination, each with a different angle of incidence, with synchronized utilization of illumination device and double-line receiver. The lighting modules can be individually activated, in particular alternately pulsed. A different perspective can be achieved by the location of the lighting modules, their orientation or corresponding light deflections.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die mehreren Perspektiven der Beleuchtung und insbesondere Beleuchtungswinkel ein verbesserter Umgang mit den sich von Bild zu Bild ändernden Glanzeffekten ermöglicht wird. Das kann für eine deutliche Reduktion der Bildsättigung in glänzenden Bildbereichen genutzt werden, wodurch das Nutzsignal gegenüber störenden Oberflächenreflexen angehoben wird. Dabei sind die Aufnahmebedingungen für die beiden Zeilen des Doppelzeilenempfängers nahezu identisch, so dass für die weitere Auswertung die gleichen Bilddaten praktisch doppelt vorliegen und sich nur zur besseren Erfassung glänzender Strukturen in der Variation der Perspektive der Beleuchtung unterscheiden. Der Zeilentransfer des Doppelzeilenempfängers ermöglicht gleichzeitiges Belichten und Auslesen, und die effektive Bildrate kann trotz der doppelten Bilderfassung mit unterschiedlichen Perspektiven der Beleuchtung erhalten bleiben. The invention has the advantage that the multiple perspectives of the illumination and, in particular, the angle of illumination make it possible to improve the handling of the gloss effects which change from image to image. This can be used for a significant reduction of image saturation in glossy image areas, which increases the useful signal to disturbing surface reflections. The recording conditions for the two lines of the double line receiver are almost identical, so that for the further evaluation, the same image data are practically duplicated and differ only in order to better capture glossy structures in the variation of the perspective of lighting. The line transfer of the dual line receiver enables simultaneous exposure and readout, and the effective frame rate can be maintained despite the dual image capture with different lighting perspectives.

Da die beiden Zeilen des Doppelzeilenempfängers ein praktisch linienförmiges Lesefeld erzeugen, wird auch die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise als Zeilenbeleuchtung ausgebildet. Since the two lines of the double-line receiver generate a practically linear reading field, the illumination device is preferably designed as a line illumination.

Das erste Beleuchtungsmodul ist bevorzugt mit dem Doppelzeilenempfänger in einem Gehäuse und das zweite Beleuchtungsmodul in einem anderen Gehäuse untergebracht. Das ermöglicht einen kompakten Aufbau und zugleich Flexibilität in der Wahl der Perspektiven der Beleuchtung. Alternativen sind, beide Beleuchtungsmodule in von dem Doppelzeilenempfänger separierten Gehäusen oder sowohl Doppelzeilenempfänger als auch beide Beleuchtungsmodule in einem gemeinsamen, dann aber für genug Raum zum Wahl der Perspektive der Beleuchtung vergleichsweise großen Gehäuse unterzubringen. The first lighting module is preferably accommodated with the double-line receiver in one housing and the second lighting module in another housing. This allows for a compact design and flexibility in the choice of lighting perspectives. Alternatives are to accommodate both lighting modules in housings separated by the double line receiver or both double line receivers and both lighting modules in a common, but then for a relatively large space for selecting the perspective of the lighting comparatively large housing.

Eine Empfangsoptik des Doppelzeilenempfängers und eine Sendeoptik des ersten Beleuchtungsmoduls sind bevorzugt auf eine Erfassungsentfernung fokussierbar. Damit kann die Bilderfassung bei gesichert ausreichender Beleuchtung auf variable Objektabstände eingestellt werden. A receiving optics of the double-line receiver and a transmitting optics of the first illumination module are preferably focusable on a detection distance. With this, the image acquisition can be adjusted to variable object distances with sufficient illumination.

Zumindest das zweite Beleuchtungsmodul ist vorzugsweise in seiner Perspektive veränderbar. Insbesondere ist dazu das zweite Beleuchtungsmodul beweglich in Ort und/oder Orientierung, um den Einfallswinkel der Beleuchtung dynamisch anzupassen. Beispielsweise wird das erste Beleuchtungsmodul gemeinsam mit einer Fokusverstellung des Doppelzeilenempfängers variiert, und das zweite Beleuchtungsmodul kann entsprechend der neuen Fokuslage eine Perspektive der Beleuchtung wählen, die zu dem Objektabstand passt, auf den fokussiert wird. Eine weitere Möglichkeit, zusätzliche Perspektiven der Beleuchtung zu schaffen, ist der Einsatz eines dritten und weiteren Beleuchtungsmoduls. At least the second illumination module is preferably changeable in its perspective. In particular, for this purpose, the second illumination module is movable in place and / or orientation in order to dynamically adapt the angle of incidence of the illumination. For example, the first lighting module is varied along with a focus adjustment of the double-line receiver, and the second lighting module can select, according to the new focus position, a perspective of the lighting that matches the object distance being focused on. Another possibility to create additional perspectives of lighting is the use of a third and further lighting module.

Das zweite Beleuchtungsmodul weist bevorzugt einen verschwenkbaren Umlenkspiegel auf. Dadurch wird die Perspektive mit nur geringen bewegten Massen veränderlich, etwa durch Motoransteuerung. Das erste Beleuchtungsmodul beleuchtet vorzugsweise koplanar zu der Empfangsebene des Doppelzeilenempfängers. Alternativ kann auch das erste Beleuchtungsmodul eine variable Perspektive insbesondere mit Hilfe eines motorisch verschwenkbaren Umlenkspiegels haben. The second illumination module preferably has a pivotable deflection mirror. As a result, the perspective with only small moving masses is variable, such as by motor control. The first illumination module preferably illuminates coplanar with the reception plane of the double-line receiver. Alternatively, the first lighting module can also have a variable perspective, in particular with the aid of a deflectable mirror which can be pivoted by motor means.

Die Beleuchtungsmodule weisen bevorzugt mindestens zwei Teilmodule zum Beleuchten des Erfassungsbereichs aus jeweils unterschiedlicher Perspektive auf, die einzeln aktivierbar sind, wobei die Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, die Teilmodule nacheinander zu aktivieren und jeweils mit einer Zeile Bilddaten während der Beleuchtung mit einem Teilmodul aufzunehmen. Die unterschiedliche Perspektive ergibt sich schon wegen der nur teilweisen Ausleuchtung durch das Beleuchtungsmodul, wenn nur Teilmodule aktiv sind. Die Teilmodule sind nochmals bevorzugt zueinander verkippt oder versetzt, um die Variation der jeweils eigenen Perspektive der Beleuchtung zu verstärken. In bevorzugter Ausführungsform sind die beiden Beleuchtungsmodule in einer Zeilenrichtung zueinander parallel ausgerichtet und erzeugen so zueinander eine Variation des Einfallswinkels in Querrichtung zu der Zeilenrichtung, während die Aktivierung von Teilmodulen für eine Variation des Einfallswinkels in der Zeilenrichtung sorgt. Eine vorteilhafte Aktivierungssequenz aktiviert abwechselnd Teilmodule der beiden Beleuchtungsmodule und wechselt dabei zyklisch durch alle Teilmodule, während jeweils bei Aktivität eines Teilmoduls abwechselnd mit einer Zeile des Doppelzeilenempfängers aufgenommen wird. Da ein Zyklus mehr als zwei Perspektiven der Beleuchtung umfasst, verlangsamt sich die Bildwiederholrate, weil der Doppelzeilenempfänger nur zwei Perspektiven mit unveränderter Bildwiederholrate verarbeiten kann. Die Bildwiederholrate wird aber gegenüber einem einfachen Zeilensensor weiterhin zumindest halbiert. The illumination modules preferably have at least two submodules for illuminating the detection area from respectively different perspectives, which can be activated individually, wherein the evaluation unit is designed to activate the submodules one after the other and to record image data with one line each during illumination with a submodule. The different perspective arises already because of the only partial illumination by the lighting module, if only sub-modules are active. The sub-modules are again preferably tilted or staggered to enhance the variation of their own perspective of lighting. In a preferred embodiment, the two illumination modules are aligned parallel to one another in a row direction and thus produce a variation of the angle of incidence in the transverse direction to the row direction relative to one another, while the activation of submodules ensures a variation of the angle of incidence in the row direction. An advantageous activation sequence alternately activates submodules of the two illumination modules and alternates cyclically through all submodules, while in each case during activity of a submodule is alternately recorded with a line of the double line receiver. Since a cycle involves more than two perspectives of illumination, the refresh rate slows down because the dual-line receiver can only handle two perspectives with the same refresh rate. The refresh rate is still at least halved compared to a simple line sensor.

Die Auswertungseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, eine Summe von Bilddaten der beiden Zeilen zu bilden oder übersteuerte Bilddaten der einen Zeile durch Bilddaten der anderen Zeile zu ersetzen. Solche Kombinationen der Bilddaten sind möglich, weil die beiden Zeilen abgesehen von den unterschiedlichen Perspektiven der Beleuchtung praktisch die gleichen Bilddaten aufnehmen, und so können lückenhafte Aufnahmen durch wegen Glanz übersteuerte Bildbereiche ergänzt werden. Durch Summieren, gegebenenfalls mit anschließender Normierung, mitteln sich übersteuerte Bereiche aus. Gezielter ist eine Kombination der Bilddaten, wenn zuvor übersteuerte Bereiche der Bilddaten der einen Zeile aufgefunden und durch nicht übersteuerte Bilddaten der anderen Zeile ersetzt werden. Alternativ wäre auch denkbar, die Daten beider Zeilen für sich auszuwerten und die Lücken in Kauf zu nehmen. Das entspricht dann einem einfachen Aufnahmeverfahren, kommt jedoch im Vergleich zu nur einer einfachen Kamerazeile auch mit höheren Objektgeschwindigkeiten zurecht. The evaluation unit is preferably designed to form a sum of image data of the two lines or to replace overdriven image data of one line with image data of the other line. Such combinations of image data are possible because, apart from the different perspectives of the illumination, the two lines record virtually the same image data, and so patchy images can be supplemented by glossy overdriven image areas. By summing, possibly with subsequent standardization, overdriven areas average out. More precisely, a combination of the image data is possible if previously overridden areas of the image data of one line are found and replaced by non-overdriven image data of the other line. Alternatively, it would also be conceivable to evaluate the data of both lines for themselves and to accept the gaps. This then corresponds to a simple recording method, but copes with higher object speeds compared to just a simple camera line.

Die Kamera ist vorzugsweise ein kamerabasierter Codeleser, deren Auswertungseinheit für das Erfassen und Auslesen von Codes in den Bilddaten ausgebildet ist. Dieser Codeleser kann die verbesserte Erfassung ohne übersteuerte Bildbereiche nutzen, um Codes mit einer höheren Leserate auszulesen. The camera is preferably a camera-based code reader whose evaluation unit is designed for the detection and reading of codes in the image data. This code reader can do the use enhanced capture without over-steering image areas to read codes with a higher read rate.

Derartige vorteilhafte Merkmale sind beispielhaft, aber nicht abschließend in den sich an den unabhängigen Anspruch anschließenden Unteransprüchen beschrieben. Such advantageous features are described by way of example but not exhaustively in the subclaims which follow the independent claim.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in: The invention will be explained in more detail below with regard to further features and advantages by way of example with reference to embodiments and with reference to the accompanying drawings. The illustrations of the drawing show in:

1 eine Blockdarstellung einer Kamera mit einem Doppelzeilenempfänger und zwei Beleuchtungsmodulen; 1 a block diagram of a camera with a double-line receiver and two lighting modules;

2 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer an einem Förderband mit zu erfassenden Objekten montierten Kamera gemäß 1; 2 a schematic three-dimensional view of a camera mounted on a conveyor with objects to be detected according to 1 ;

3 eine schematische Darstellung des Zeitverhaltens der beiden Zeilen des Doppelzeilenempfänger und der Beleuchtungsmodule; und 3 a schematic representation of the timing of the two lines of the double line receiver and the lighting modules; and

4 eine schematische Darstellung des Zeitverhaltens der beiden Zeilen des Doppelzeilenempfängers und von Teilmodulen der Beleuchtungsmodule. 4 a schematic representation of the timing of the two rows of the double-line receiver and sub-modules of the lighting modules.

1 zeigt eine sehr vereinfachte Blockdarstellung einer Kamera 10, die beispielsweise zur Vermessung oder Inspektion von Objekten sowie zum Erfassen von Codes und Auslesen von deren Inhalt eingesetzt werden kann. Die Kamera 10 erzeugt mit zwei Beleuchtungsmodulen 12a–b und zugeordneten Sendeoptiken 14a–b Sendelicht 16a–b, um einen Erfassungsbereich 18 aus zwei unterschiedlichen Perspektiven zu beleuchten. Die Beleuchtungsmodule 12a–b sind vorzugsweise Zeilenbeleuchtungen, beispielsweise mit einer Reihenanordnung von Lichtquellen beziehungsweise nur in einer Richtung fokussierenden Sendeoptiken 14a–b, etwa Zylinderlinsen. Die Sendeoptiken 14a–b erzeugen vorzugsweise streng paralleles Sendelicht 16a–b zur Reduktion des Raumwinkels von Objektreflexen. 1 shows a very simplified block diagram of a camera 10 which can be used, for example, to measure or inspect objects and to capture codes and read their contents. The camera 10 generated with two lighting modules 12a -B and assigned transmission optics 14a -B transmitted light 16a -B, around a detection area 18 from two different perspectives. The lighting modules 12a B are preferably row illuminations, for example, with a series arrangement of light sources or only in one direction focusing transmitting optics 14a -B, about cylindrical lenses. The transmission optics 14a Preferably, b produce strictly parallel transmitted light 16a -B for reducing the solid angle of object reflections.

Die Kamera 10 erfasst Empfangslicht 20 aus dem Erfassungsbereich 18 durch ein Aufnahmeobjektiv 22, das hier nur durch eine einfache Linse repräsentiert ist. Ein Lichtempfänger 24 in Form eines Doppelzeilenempfängers mit zwei Zeilen 24a–b von lichtempfindlichen Empfangspixeln erzeugt aus dem Empfangslicht 20 Bilddaten des Erfassungsbereichs 18 und der dort gegebenenfalls vorhandenen Objekte und Codebereiche. Die Empfangspixel der beiden Zeilen 24a–b sind vorzugsweise untereinander identisch, damit gleichwertige Bilddaten erzeugt werden. Alternativ sind auch Unterschiede denkbar, beispielsweise unterschiedliche Pixelgrößen und damit höhere Empfindlichkeit in der einen Zeile 24a–b und höhere Ortsauflösung in der anderen Zeile 24b–a. The camera 10 detects received light 20 out of the coverage area 18 through a recording lens 22 which is represented here only by a simple lens. A light receiver 24 in the form of a double-row receiver with two lines 24a -B of light-sensitive receiving pixels generated from the received light 20 Image data of the detection area 18 and the possibly present there objects and code areas. The receiving pixels of the two lines 24a Preferably, -b are identical to each other to produce equivalent image data. Alternatively, differences are conceivable, for example, different pixel sizes and thus higher sensitivity in one line 24a -B and higher spatial resolution in the other line 24b -a.

Die Bilddaten des Lichtempfängers 24 werden von einer Auswertungseinheit 26 ausgelesen. Dabei leistet die Auswertungseinheit auch Steuerungsaufgaben einschließlich eines Umschaltens der Beleuchtungseinrichtung 12. Die Auswertungseinheit 26 ist auf einem oder mehreren digitalen Bausteinen implementiert, beispielsweise Mikroprozessoren, ASICs, FPGAs oder dergleichen, die auch ganz oder teilweise außerhalb der Kamera 10 vorgesehen sein können. Eine bevorzugte Auswertung besteht darin, erfasste Bildzeilen zu einem Gesamtbild aneinanderzureihen. Ansonsten können bei der Auswertung die Bilddaten vorbereitend gefiltert, geglättet, helligkeitsnormiert, auf bestimmte Bereiche zugeschnitten oder binarisiert werden. Dann werden beispielsweise interessante Strukturen erkannt und segmentiert, wie einzelne Objekte, Linien oder Codebereiche. Diese Strukturen können vermessen oder auf bestimmte Eigenschaften hin überprüft werden. Sofern Codes gelesen werden sollen, werden diese identifiziert und decodiert, also die in den Codes enthaltene Information ausgelesen. The image data of the light receiver 24 be from an evaluation unit 26 read. In this case, the evaluation unit also performs control tasks including switching the illumination device 12 , The evaluation unit 26 is implemented on one or more digital devices, such as microprocessors, ASICs, FPGAs, or the like, all or part of which is external to the camera 10 can be provided. A preferred evaluation is to line up captured image lines to form an overall image. Otherwise, during the evaluation, the image data can be preliminarily filtered, smoothed, brightness normalized, tailored to specific areas or binarized. Then, for example, interesting structures are recognized and segmented, such as individual objects, lines or code areas. These structures can be measured or checked for specific properties. If codes are to be read, they are identified and decoded, ie the information contained in the codes is read out.

An einer Schnittstelle 28 der Kamera 10 können Daten ausgegeben werden, und zwar sowohl Auswertungsergebnisse, wie gelesene Codeinformationen oder ermittelte Abmessungen und Inspektionsergebnisse, als auch Daten in verschiedenen Verarbeitungsstufen, wie Rohbilddaten, vorverarbeitete Bilddaten, identifizierte Objekte oder noch nicht decodierte Codebilddaten. Umgekehrt ist möglich, die Kamera 10 über die Schnittstelle 28 zu parametrieren. At an interface 28 the camera 10 Data can be output, both evaluation results, such as read code information or determined dimensions and inspection results, as well as data in various processing stages, such as raw image data, preprocessed image data, identified objects or not yet decoded code image data. Conversely, the camera is possible 10 over the interface 28 to parameterize.

Die beiden Beleuchtungsmodule 12a–b sind einzeln aktivierbar, um den Erfassungsbereich 18 wahlweise aus der einen oder der anderen Perspektive zu beleuchten. Dadurch variiert der Einfallswinkel des Sendelichts 16a–b relativ zum Lot der jeweils erfassten Oberfläche. Die Perspektiven entstehen durch unterschiedliche Position und/oder Ausrichtung der Beleuchtungsmodule 12a–b. Durch Einsatz entsprechender Motoren und Umlenkspiegel kann die Perspektive auch eines einzelnen Beleuchtungsmoduls 12a–b variabel gestaltet werden. Um zusätzliche Objektinformationen zu gewinnen, können in einer Weiterbildung zusätzlich zu den Perspektiven auch die Lichtfarben variiert werden, etwa zwischen Rot, Grün, Blau, Weis, Ultraviolett, NIR (Nahinfrarot) und SWIR (Kurzwelleninfrarot). The two lighting modules 12a -B are individually activatable to the detection area 18 optionally from one or the other perspective to illuminate. As a result, the angle of incidence of the transmitted light varies 16a -B relative to the lot of each detected surface. The perspectives are created by different positions and / or orientation of the lighting modules 12a b. By using appropriate motors and deflecting mirrors, the perspective can also be a single lighting module 12a -B are made variable. In order to gain additional object information, in addition to the perspectives, the light colors can also be varied, for example between red, green, blue, white, ultraviolet, NIR (near-infrared) and SWIR (short-wave infrared).

In der Ausführungsform gemäß 1 ist das erste Beleuchtungsmodul 12a gemeinsam mit dem Doppelzeilenempfänger in einem Gehäuse 30 und das andere Beleuchtungsmodul 12b in einem separaten Gehäuse 32 untergebracht. Alternativ ist denkbar, beide Beleuchtungsmodule 12a–b mit eigenen, separaten Gehäusen zu versehen oder umgekehrt auch das zweite Beleuchtungsmodul 12b in das Gehäuse 30 zu integrieren. Es ist auch möglich, die beiden Beleuchtungsmodule 12a–b mit denselben Lichtquellen durch Bewegen beziehungsweise Umschalten von Strahlteilern, Umlenkspiegeln und ähnlichen Elementen zu realisieren. In the embodiment according to 1 is the first lighting module 12a together with the double-line receiver in a housing 30 and the other lighting module 12b in a separate housing 32 accommodated. Alternatively, it is conceivable, both lighting modules 12a -B with own, to provide separate housings or vice versa, the second lighting module 12b in the case 30 to integrate. It is also possible to use the two lighting modules 12a -B with the same light sources by moving or switching of beam splitters, deflecting mirrors and similar elements to realize.

Die Auswertungseinheit 26 erfasst in Aufnahmesequenzen, die weiter unten anhand der 3 und 4 erläutert werden, Bilddaten mit den beiden Zeilen 24a–b bei Beleuchtung aus unterschiedlicher Perspektive. Aus diesen Bilddaten kann dann beispielsweise ein Mittelwert gebildet werden, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Andere Auswertungsmöglichkeiten sind ein Bilddaten- oder Grauwertvergleich zum Filtern verrauschter oder gesättigter Pixel beziehungsweise die direkte Ausgabe der Bilddaten beider Zeilen 24a–b für eine erhöhte Ortsauflösung quer zu der Zeilenrichtung, um bei erhöhter Objektgeschwindigkeit eine verschlechterte Bewegungsunschärfe zu vermeiden. The evaluation unit 26 recorded in recording sequences, which are described below on the basis of 3 and 4 be explained, image data with the two lines 24a -B when illuminated from different perspectives. From this image data, an average value can then be formed, for example, in order to improve the signal-to-noise ratio. Other evaluation possibilities are an image data or gray value comparison for filtering noisy or saturated pixels or the direct output of the image data of both lines 24a -B for increased spatial resolution across the line direction to avoid degraded motion blur at increased object speed.

2 zeigt eine mögliche Anwendung der Kamera 10 in Montage an einem Förderband 34, welches Objekte 36, wie durch den Pfeil 38 angedeutet, durch den Erfassungsbereich 18 der Kamera 10 fördert. Die Objekte 36 können an ihren Außenflächen Codebereiche 40 tragen. Aufgabe der Kamera 10 ist, Eigenschaften der Objekte 36 zu erfassen und in einem bevorzugten Einsatz als Codeleser die Codebereiche 40 zu erkennen, die dort angebrachten Codes auszulesen, zu dekodieren und dem jeweils zugehörigen Objekt 36 zuzuordnen. Um auch seitlich angebrachte Codebereiche 42 zu erkennen, werden vorzugsweise mehrere Kameras 10 aus unterschiedlicher Perspektive eingesetzt. 2 shows a possible application of the camera 10 in assembly on a conveyor belt 34 which objects 36 as by the arrow 38 indicated by the scope 18 the camera 10 promotes. The objects 36 can code areas on their outer surfaces 40 wear. Task of the camera 10 is, properties of the objects 36 to capture and in a preferred use as a code reader, the code areas 40 to recognize, to read the codes attached there, to decode and the respective associated object 36 assigned. To laterally attached code areas 42 To recognize, are preferably several cameras 10 used from different perspectives.

Der Erfassungsbereich 18 der Kamera 10 ist entsprechend dem Doppelzeilenaufbau des Lichtempfängers 24 eine Ebene mit einem zeilenförmigen Lesefeld. Die beiden Zeilen 24–b liegen dabei so nahe beieinander, dass sie praktisch den gleichen Objektabschnitt erfassen. Bei sehr schneller Objektbewegung kann aber der gegenseitige Versatz der Zeilen 24a–c auch genutzt werden, um die benachbarten Bildzeilen zu berücksichtigen. Indem die Objekte 36 in der Förderrichtung 38 zeilenweise aufgenommen werden, entsteht nach und nach ein Gesamtbild der vorbeigeförderten Objekte 36 samt der Codebereiche 40. The coverage area 18 the camera 10 is according to the double line structure of the light receiver 24 a plane with a line-shaped reading field. The two lines 24 -B are so close to each other that they cover practically the same object section. At very fast object movement but can the mutual offset of the lines 24a -C can also be used to take into account the adjacent picture lines. By the objects 36 in the conveying direction 38 taken line by line, gradually creates an overall picture of the transported objects 36 including the code areas 40 ,

Wie in 2 leicht erkennbar, hängt der Einfallswinkel der Beleuchtung nicht nur von der Anordnung und Ausrichtung der Beleuchtungsmodule 12a–b, sondern auch von der Höhe der zu erfassenden Objekte 36 ab. In einer Fixfokusvariante der Kamera 10 werden deshalb vorzugsweise die Beleuchtungsmodule 12a–b so ausgelegt, dass die Beleuchtungsfelder gerade bei der Fokuslage des Doppelzeilenempfängers 24 überlappen, wobei die Fokuslage ein Mittelwert der zu erfassenden Objekthöhen sein kann. Bei variablem Fokus ist vorzugsweise auch zumindest das zweite Beleuchtungsmodul 12b variabel, was sich durch einen motorisch verschwenkbaren Umlenkspiegel erreichen lässt. As in 2 easily recognizable, the angle of incidence of the illumination depends not only on the arrangement and orientation of the lighting modules 12a -B, but also on the height of the objects to be detected 36 from. In a fixed focus version of the camera 10 Therefore, preferably the lighting modules 12a -B designed so that the lighting fields just in the focus position of the double-line receiver 24 overlap, wherein the focal position can be an average value of the object heights to be detected. At variable focus is preferably at least the second illumination module 12b variable, which can be achieved by a motorized pivoting deflection mirror.

3 zeigt ein Zeitschema für eine bevorzugte Ausführungsform der synchronisierten Beleuchtung und Bildaufnahme. Dabei wird der Erfassungsbereich in einander abwechselnden Beleuchtungszeitfenstern 44a–b jeweils mit dem ersten Beleuchtungsmodul 12a oder dem zweiten Beleuchtungsmodul 12b beleuchtet. Vorzugsweise geschieht dies in einem Pulsbetrieb, so dass keineswegs wie vereinfachend dargestellt während der gesamten Beleuchtungszeitfenster 44a–b beleuchtet werden muss. Die beiden Zeilen 24a–b nehmen entsprechend einander abwechselnd in Aufnahmezeitfenstern 46a–b auf, so dass eine Zeile 24a–b während der Beleuchtung mit einem Beleuchtungsmodul 12a–b und die andere Zeile 24b–a während der Beleuchtung mit dem anderen Beleuchtungsmodul 12b–b Bilddaten aufnimmt. Auch die Aufnahmezeitfenster 46a–b müssen entgegen der vereinfachenden Darstellung die Zeitachse nicht lückenlos füllen. Sie sind nur in dem Sinne mit den Beleuchtungszeitfenstern 44a–b synchronisiert, dass die Belichtung unter der zugehörigen Beleuchtung erfolgt. 3 shows a timing diagram for a preferred embodiment of the synchronized illumination and image capture. At the same time, the detection area becomes alternating illumination time windows 44a -B each with the first lighting module 12a or the second lighting module 12b illuminated. This is preferably done in a pulsed mode, so that by no means as simplistic represented during the entire lighting time window 44a -B must be illuminated. The two lines 24a -B take turns alternately in recording time windows 46a -B on, leaving a line 24a -B during illumination with a lighting module 12a -B and the other line 24b -A while lighting with the other lighting module 12b -B captures image data. Also the recording time window 46a -B, contrary to the simplistic representation, do not have to completely fill the time axis. They are only in the sense of the illumination time windows 44a -B synchronizes the exposure under the associated illumination.

4 zeigt ein Zeitschema in einer Weiterbildung, in der die Beleuchtungsmodule 12a–b jeweils in mehrere, hier beispielhaft zwei einzeln aktivierbare Teilmodule unterteilt sind. Dadurch wird eine zusätzliche Variation der Perspektive der Beleuchtung in Zeilenrichtung ermöglicht, zusätzlich zu der Variation quer zu der Zeilenrichtung durch die beiden zueinander beabstandeten und/oder verkippten Beleuchtungsmodule 12a–b. In der beispielhaften Montage gemäß 2 sorgen die beiden Beleuchtungsmodule 12a–b für zwei Einfallswinkel in Förderrichtung 38 und die Teilmodule für mindestens zwei Einfallswinkel senkrecht zu der Förderrichtung 38. 4 shows a timing diagram in a development in which the lighting modules 12a -B are each subdivided into a plurality of submodules which are hereby activatable individually by way of example. Thereby, an additional variation of the perspective of the illumination in the row direction is made possible, in addition to the variation transverse to the row direction by the two mutually spaced and / or tilted lighting modules 12a b. In the exemplary assembly according to 2 ensure the two lighting modules 12a -B for two angles of incidence in the conveying direction 38 and the sub-modules for at least two angles of incidence perpendicular to the conveying direction 38 ,

Bei nun vier Perspektiven der Beleuchtung mit vier Beleuchtungszeitfenstern 44a–d und zwei aufnehmenden Zeilen 24a–b ergeben sich mehrere mögliche Sequenzen, von denen 4 eine beispielhaft zeigt. Dabei werden in einem Zyklus nacheinander das erste Teilmodul des ersten Beleuchtungsmoduls 12a, das erste Teilmodul des zweiten Beleuchtungsmoduls 12b, das zweite Teilmodul des ersten Beleuchtungsmoduls 12a und das zweite Teilmodul des zweiten Beleuchtungsmoduls 12b aktiviert. Die beiden Zeilen 24a–b nehmen alternierend auf. Aus den vier Belichtungen ergibt sich dann eine glanzreduzierte Bildzeile. Die dargestellte zeitliche Abfolge kann variiert werden, um effektiv dieselben Belichtungen nur in unterschiedlicher Reihenfolge zu erhalten. With now four perspectives of lighting with four lighting windows 44a -D and two receiving lines 24a -B result in several possible sequences, of which 4 an example shows. In this case, the first submodule of the first illumination module is successively in a cycle 12a , the first submodule of the second illumination module 12b , the second submodule of the first illumination module 12a and the second submodule of the second illumination module 12b activated. The two lines 24a -B record alternately. From the four exposures then results in a gloss reduced image line. The illustrated timing may be varied to effectively obtain the same exposures only in different order.

Claims

Camera ( 10 ) for capturing objects ( 36 ) in a coverage area ( 18 ), which is a lighting device ( 12a -B) to illuminate the coverage area ( 18 ), a double-row receiver ( 24 ) with a first line ( 24a ) and a second line ( 24b ) of light receiving pixels, each of which can capture image data, and an evaluation unit ( 26 ), which is adapted to be connected to the lines ( 24a -B) image data from the coverage area ( 18 ) and to evaluate the image data, characterized in that the illumination device ( 12a B) at least one first lighting module ( 12a ) and a second lighting module ( 12b ) for illuminating the detection area ( 18 ) from different perspectives, and that the evaluation unit ( 26 ) is adapted to the lighting modules ( 12a -B) to activate alternately and with the first line ( 24a ) Image data during illumination with the first illumination module ( 12a ) and the second line ( 24b ) Image data during illumination with the second illumination module ( 12b ).

Camera ( 10 ) according to claim 1, wherein the first lighting module ( 12a ) with the double line receiver ( 24 ) in a housing ( 30 ) and the second lighting module ( 12b ) in another housing ( 32 ) is housed.

Camera ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein a receiving optics ( 22 ) of the double-row receiver ( 24 ) and a transmission optics ( 14a ) of the first lighting module ( 12a ) are focusable on a detection distance.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least the second illumination module ( 12b ) is changeable in its perspective.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the second lighting module ( 12b ) has a pivotable deflection mirror.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the lighting modules ( 12a -B) at least two sub-modules for illuminating the coverage area ( 18 ) each have different perspectives, which can be activated individually, and wherein the evaluation unit ( 26 ) is designed to activate the sub-modules in succession and in each case with one line ( 24a -B) Capture image data during illumination with a submodule.

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit ( 26 ) is adapted to a sum of image data of the two lines ( 24a -B) to form or override image data of one line ( 24a -B) by image data of the other line ( 24b -A).

Camera ( 10 ) according to one of the preceding claims, which is a camera-based code reader whose evaluation unit ( 26 ) for capturing and reading codes ( 40 ) is formed in the image data.