DE2428827A1

DE2428827A1 - Automatische bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE2428827A1
Application number: DE2428827A
Authority: DE
Inventors: Sadahiro Ikeda; Osamu Isoo; Koji Kurokawa; Ikuro Masuda; Shigeru Matsuoka; Shinji Matsuoka; Takeshi Uno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-06-15
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1465293A; US3967242A

Description

Patentanwälte Dfpl.-Ing. R. BEETZ smv Dlpl-Ing. K. LAMPRECHT

Dr.-Ing. R. B ti E T 2 Jr. • Manchen 22, Steinadorfttr. 1·

81-22.779PC22-.78OH) 1*». 6. 1974

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Automatische Bearbeitungsmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Bearbeitungsmaschine mit einer Bildinformationsverarbeitungseinrichtung zum Erkennen bzw. Erfassen der Ausbildung und Lage eines Gegenstandes oder Werkstückes aufgrund einer Bildinformation, die durch Abtastung des Gegenstandes erhalten wird.

Bereits entwickelte automatische Bearbeitungsmaschinen sind nicht mit leistungsfähigen Einrichtungen zum Erkennen der Ausbildung und Lage komplexer oder komplizierter Gegenstände ausgestattet, und sie können lediglich bei einem bestimmten Gegenstand in einer be-

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81-(A 279-03)-Ko-r (8)

stimmten Lage eingesetzt werden. Deshalb können bisher entwickelte automatische Bearbeitungsmaschinen bei zahlreichen Arten von Gegenständen mit komplexen Ausbildungen die gewünschten Bearbeitungen nicht ausführen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurden bisher beispielsweise zählreiche Kontaktfühler eingesetzt, wobei mehrere elektrische Kontakte abhängig von dem auf sie einwirkenden Druck geschlossen sind. Jedoch hat dieses bereits entwickelte Verfahren den praktischen Nachteil, daß die Fühler in Kontakt oder Berührung mit dem Gegenstand gebracht werden müssen, wobei die Anordnung beweglicher Teile in den Fühlern zu einer kurzen Lebensdauer führt und die in diese Fühler anfänglich eingegebenen Betriebsbedingungen schwer änderbar sind.

Es wurden weiterhin zahlreiche Versuche durchgeführt, Gegen-· stände aufgrund von Bildinformation zu erkennen, die durch Abtastung der Gegenstände erhalten wird. Jedoch ist ein für diesen Zweck geeignetes Gerät im Aufbau unverändert kompliziert und im allgemeinen sehr teuer, da die Maschine eine große Menge an Muster informationen handhaben und eine komplizierte Verarbeitung durchführen muß.

Die Erfindung sieht eine automatische Bearbeitungsmaschine einschließlich einem einfachen Gegenstands-Erkenner vor, der einen Gegenstand durch Verarbeitung von Bildinformation erkennen kann, die durch Abtastung des Gegenstandes erhalten wird. Die erfindungsgemäße automatische Bearbeitungsmaschine kann die Ausbildung und Lage eines Gegenstandes komplexer Ausbildung ohne jede Berührung ermitteln und zahlreiche erforderliche Bearbeitungsvorgänge am Gegenstand gemäß den Erkennungsergebnissen ausführen.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine automatische Bearbeitungsmaschine anzugeben, bei der der Bereich eines Gegenstandes mittels eines Bildsignals ermittelt wird, um den Gegenstand leicht zu erkennen, wobei eine Bearbeitungseinheit die gewünschte Bearbeitung am Gegenstand aufgrund der Ergebnisse der Erkennung ausführt; weiterhin soll die Bearbeitungseinheit die gewünschte Bearbeitung eines bewegten Gegenstandes ausführen können, während sie sich in der Bewegungsrichtung des Gegenstandes bewegt; es soll auch ein mechanischer Tastsensor vorgesehen sein, um die Lage eines durch ein Bildsignal erkannten Gegenstandes genauer zu erfassen, so daß die Bearbeitungseinheit genauer in bezug auf den Gegenstand ausrichtbar ist; die Bearbeitungsmaschine soll schließlich einen Fühler, wie beispielsweise eine Fernsehbild-Eingangseinrichtung aufweisen, die immer in einem derartigen Abstand von einem Gegenstand gehalten wird, um ein fehlerfreies Bildsignal zu erhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

eine erste Einrichtung zur Eingabe eines Bildes eines bewegten Gegenstandes ;

eine zweite Einrichtung zum Ausmessen einer Bildfläche, die in einem bestimmten Teil des Bildraumes liegt und bei der der Wert des Bildsignales in einem bestimmten Wertbereich enthalten ist;

eine dritte Einrichtung zur Erkennung des Gegenstandes aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung; und

eine vierte Einrichtung zur Ausführung der gewünschten Bearbeitung am

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Gegenstand abhängig vom Ergebnis der Erkennung durch die dritte Einrichtung.

Der Erkenner der vorliegenden Erfindung arbeitet so, daß er abhängig von der Eingabe eines Bildes eines Gegenstandes einen Bildbereich mißt, der innerhalb eines bestimmten Teiles des Bildraumes liegt, wobei der Bildsignalwert in einem bestimmten Wertebereich vorgesehen ist, und daß er entscheidet, ob dieser Bildbereich in dem bestimmten Wertebereich enthalten ist oder nicht, so daß ein mit dem Erkennungsergebnis übereinstimmender Betrieb automatisch ausführbar ist. Die für die erfindungsgemäße automatische Bearbeitungsmaschine erforderlichen Bauteile sind eine Bildeingangseinrichtung, wie beispielsweise eine herkömmliche Fernseh-Aufnahmeeinrichtung, Vergleicher, Integrierer und Addierer sowie ein Manipulator, wobei diese Bauteile alle leicht verfügbar sind. Daher kann die automatische Bearbeitungsmaschine ohne großen Aufwand bei hoher Geschwindigkeit arbeiten.

Die Erfindung sieht also zusammenfassend eine automatische Bearbeitungsmaschine vor, die Bearbeitungen, wie beispielsweise Schneiden, Beschicken, Festziehen und Lösen, ausführen kann. Die Maschine weist auf eine Einheit zum visuellen Erfassen mehrerer Bearbeitungen und Hindernissen, die an einem Gegenstand vorliegen, mittels einer Bildinformation, eine Bearbeitungseinheit, die eine bestimmte Bearbeitung ausführt und sich in bezug auf den Gegenstand bewegt, und einen Tastsensor, der in der Nähe der Bearbeitungseinheit vorgesehen ist. Die Bearbeitungseinheit wird genau mittels des Tastsensors positioniert, wenn die "visuelle" Einheit die bestimmte Bearbeitung erfaßt. Die relative Lage wird während dieses Vorganges beibehalten. Die Bearbeitungseinheit wird zusammen mit dem Tastsensor zurückgefahren,

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wenn die "visuelle" Einheit ein Hindernis erfaßt, um einen Zusammenprall mit dem Hindernis zu vermeiden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Musteroder Zeichenerkenners,

Fig. 2 bis 4 Blockschaltbilder zu Ausführungsbeispielen des in der Fig. 1 gezeigten Erkenners,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 bis 8 praktische Schaltbilder verschiedener Teile des in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 a bis 12 c Diagramme zur Erläuterung des Betriebs des in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 13 a ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs eines Teiles des in der Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiels ,

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Fig. 13bein Blockschaltbild eines Gliedes zum Betrieb des anhand der Fig. 13a erläuterten Ausführungsbeispiels,

Fig. 14a bis 14c ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie dessen Betrieb,

Fig. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16a bis 16c Diagramme zur Erläuterung des Betriebs des in der Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 17a und 17b Abwandlungen eines Teiles des Ausführungsbeispiels der Fig. 15,

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer automatischen Bearbeitungsmaschine, bei der die Erfindung angewendet wird,

Fig. 19 a bis 19c Diagramme zur Erläuterung des Betriebes der in der Fig. 18 dargestellten Maschine,

Fig. 20 eine schematische perspektivische Darstellung eines automatischen Schraubenverstell werkzeug s, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird,

Fig. 21 ein Blockschaltbild eines Steuergliedes, das bei dem in Fig. 20 dargestellten Werkzeug verwendet wird,

Fig. 22 eine perspektivische Darstellung einer Positioniereinrichtung (Taster), die bei dem in der Fig. 20 dargestellten Werkzeug verwendet wird,

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Fig. 23 eine teilweise Abwandlung des in der Fig. 20 dargestellten Werkzeugs zur Handhabung eines bewegten Körpers, und

Fig. 24 eine weitere praktische Abwandlung zur Handhabung eines sich drehenden Körpers.

Zunächst sollen praktischen Bedürfnissen folgend beiläufig Begriffe für ein allgemeines Muster Begriffen für ein Bild gegenübergestellt werden, das beispielsweise durch eine Fernsehbild-Eingangsstufe erhalten wird.

Begriffe für allgemeines Muster	Begriffe für Bild
Muster	Bild (Information)
Mustererkennung	Bild (Information] Erkennung
Musterraum	Bildebene
Ausdehnung des Muster raum es	Bildebenenfläche
Musterwert	Bildwert (Informa über Helligkeit od( Helle)

Die grundlegende Bearbeitungsweise des erfindungsgemäßen Erkenners ist in der Fig. 1 dargestellt, in der vorgesehen sind ein Glied 1, das einen bestimmten Bereich eines Musterraumes bestimmt oder auswählt, ein Glied 2, das einen bestimmten Wertebereich eines Musters entscheidet oder auswählt, ein Glied 3, das die Ausdehnung des Raumes des Teiles des Musterraumes mißt, der die Auswahl-

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oder Entscheidungsbedingungen der Glieder 1 und 2 erfüllt, ein Glied 4, das entscheidet, ob die Ausdehnung des Raumes, die durch das Glied 3 erhalten wird, in einem vorbestimmten Bereich liegt oder nicht, und ein Glied 5, das ein Endergebnis der Erkennung durch logisches oder rechnerisches Verarbeiten des Ergebnisses des Gliedes 4 erzeugt.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Fig. 1 lediglich die grundlegende Bearbeitungsweise des erfindungsgemäßen Erkenners und nicht den tatsächlichen Fluß oder die Übertragungsstrecke der Information zeigt. So können beispielsweise die Glieder 1 und 2 ausgetauscht werden, und ein Teil des Gliedes 5 oder das ganze Glied 5 kann in eine Lage vor das Glied 3 gebracht werden, um den Aufbau des Erkenners zu vereinfachen. Alternativ ist es geläufig, daß der Aufbau des Erkenners durch parallele Anordnung einiger Funktionsäbläufe kompliziert wird.

Beispiele für den Grundaufbau des Erkenners der Fig. 1 werden im folgenden beschrieben:

Die Fig. 2 ist ein Beispiel für ein diskretes Muster als Gegenstand, wobei vorgesehen sind eine Gegenstandsmuster-Speichertafel 6, Musterwerte-Lesedrähte 7, Musterwerte-Vergleicher 8, Addierer 9, Vergleicher 10 für die Addierer 9 und ein Rechenwerk 11. Der Bearbeitungsablauf dieses Beispieles stimmt mit dem Beispiel der Fig. überein. Die Lesedrähte 7 führen die Funktion des Gliedes 1 in der Fig. 1 aus, indem sie die Verbindung auswählen. Die Vergleicher 8 erzeugen ein Binärsignal "1", wenn der Musterwert innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, und sie entsprechen dem Glied 2 in der

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Fig. 1. Die Addierer 9, die die Ausgangssignale 8 addieren, entsprechen dem Glied 3 in der Fig. 1. Die Vergleicher 10, die ein Binärsignal "1" erzeugen, wenn beispielsweise die gemessene Raum ausdehnung (Ist-Raum) in einem bestimmten Bereich liegt, entsprechen dem Glied 4 in der Fig. 4. Das Rechenwerk 11, das auf eine Anzahl der Zustands-Ausgangssignale der Vergleicher 10 einwirkt, um zu entscheiden, ob das Gegenstandsmuster ein bestimmtes Muster ist oder nicht ist, entspricht dem Glied 5 in der Fig. 1.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß hier anstelle der Bezeichnung "bestimmt" auch die Bezeichnung "eingestellt" gewählt werden könnte. Tatsächlich kann dieses Einstellen während des Auswählens des Erkenners vorübergehend durch ein veränderliches Glied oder durch eine zusätzliche Schaltung oder Einrichtung durchgeführt werden. Eine derartige Einstellung in diesem Sinn kann durch die Teile 7, 8, 10 oder 11 so durchgeführt werden, daß die das zu erkennende Muster betreffenden Bedingungen vorliegen.

Die Anordnung der Fig. 2 hat die Erkennungsfunktion lediglich für eine Musterart. Um folglich die Erkennungsfunktion für mehrere Musterarten zu haben, werden entweder die Bedingungen, die die zu erkennenden Muster betreffen, nacheinander verändert oder die Schaltungsteile 7 bis 11 werden parallel in der gleichen Anzahl wie die Musterarten vorgesehen. Selbstverständlich können einige dieser Schaltungsteile gemeinsam verwendet werden.

Wenn die Musterwerte diskret verarbeitet werden, sind zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise Analog-Digital-Umsetzer, erforderlich. Jedoch können diese Bauteile, die für die vorliegende Erfindung nicht we-

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sentlich sind, weggelassen werden. Dies gilt auch für die folgenden Beispiele.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung, die den Musterraum abtasten kann, wobei vorgesehen sind ein Abtaster 12, der den Musterraum 6 abtastet, um nacheinander Musterwerte an verschiedenen Teilen des Musterraumes 6 herauszugreifen, ein Musterraum-Ansteuersignal-Generator 13, der ein Ausgangs signal "1" erzeugt, wenn der Abtaster 12 den bestimmten Bereich des Muster raum es 6 abtastet, Torschaltungen oder Gatter 14, die das Ausgangssignal des Abtasters 12 zu den Vergleichern 8 nur dann leiten, wenn das Ausgangssignal des Ansteuersignal-Generators 13 das Binärsignal "1" ist, und Akkumulatoren 19, die die Anzahl der Ausgangssignale "1" von den Vergleichern 8 sammeln. Da der durch den Akkumulator 19 gesammelte Wert im allgemeinen keine Bedeutung hat, bis das Abtasten des gesamten Musterraumes (im folgenden als Feldabtastung bezeichnet) abgeschlossen ist, muß gewährleistet werden, daß die Vergleicher 10 und das Rechenwerk 11 während dieser Zeit betrieben werden. Der Akkumulator 19 muß auf den Beginn der Feldabtastung zurückgestellt sein.

Selbst wenn die Folge der Gatter 14 und der Vergleicher 8 bei der Anordnung der Fig. 3 ausgetauscht wird, liegen derselbe Betrieb und dasselbe Ergebnis vor (hierfür wird ein Beispiel anhand der Fig. gegeben). Dasselbe gilt für die Folge der Lesedrähte 7 und der Vergleicher 8 auch bei der Anordnung der Fig. 2.

Die Fig. 4 zeigt eine zu der Fig. 3 ähnliche Anordnung, mit der Ausnahme, daß die Gatter 14 und Vergleicher 8 ausgetauscht sind und zusätzlich vor dem Akkumulator 19 ein weiteres Rechenwerk 18 vor-

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gesehen ist. Der Betrieb der Anordnung der Fig. 4 unterscheidet sich nicht so sehr von dem Betrieb der Anordnung der Fig. 3, daß eine nähere Beschreibung nicht erforderlich ist.

Im folgenden werden mehr praktische Ausführüngsbeispiele der Erfindung näher beschrieben:

Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Anordnung der Fig. 2,um ein Muster hinsichtlich der Helligkeit oder Helle zu erkennen (einschließlich eines Helligkeits- oder Helle-Musters, wie dieses beispielsweise durch einen Körper gebildet wird. Das gleiche gilt auch für die folgenden Ausführungsbeispiele). In der Fig. 5 sind vorgesehen ein Helligkeits-Gegenstandsmuster 15 und eine optische linse 16. Weiterhin ist vorgesehen ein Feld 17 fotoelektrischer Bauelemente, wie beispielsweise ein zweidimensionales Feld von Fotodioden. Der Ausgangsteil des Feldes der fotoelektrischen Bauelemente 17 kann so betrachtet werden, daß er die gleiche Wirkung wie der Musterraum oder die Speichertafel des Gegenstandsmusters 6 in der Fig. 2 hat. Ein UND-Glied 11' entspricht dem Rechenwerk 11 in den Fig. 2 bis 4. Weiterhin sind Analog-Vergleicher 8' und 10* vorgesehen, deren Schaltung in der Fig. 6 dargestellt ist. Dieser Analog-Vergleicher erzeugt ein Ausgangssignal von einem von zwei Zuständen "1" und "0" für ein kontinuierliches Eingangssignal. Der Schwellenwert hierfür wird durch eine veränderliche Stromquelle festgelegt. Zur Umkehr des Zustandes des Ausgangssignales genügt die Verwendung eines gewöhnlichen Verstärkers, wie dieser in der Fig 7 gezeigt ist. Beispielsweise kann ein derartiger Vergleicher, der ein Ausgangssignal einer binären "1" erzeugt, wenn das Eingangssignal zwischen einer bestimmten oberen und unteren Grenze liegt, und der ein Ausgangssignal einer binären "0"

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erzeugt, wenn das Eingangssignal außerhalb dieses Bereiches liegt, leicht hergestellt werden, indem die in der Fig. 7 dargestellte Schaltung mit einem logischen Element verknüpft wird.

Weiterhin ist ein Addierer 9¹ vorgesehen, der die Ausgangssignale von vier Vergleichern 8' empfängt, um eine elektrische Größe zu erzeugen, die proportional zur Anzahl der Eingangs signale mit dem Zustand "1" ist. Der tatsächliche Aufbau des Addierers 9¹ ist in der Fig. 8 dargestellt, bei der unter vier Transistoren solche mit einer hohen Eingangsspannung leitend werden, um eine zur Anzahl der leitenden Transistoren proportionale Spannung über einem Widerstand 20 als Ausgangsspannung zu erzeugen. Der Vergleicher 10' vergleicht diese Ausgangsspannung mit einer eingestellten Spannung und erzeugt ein Ausgangssignal einer binären "1", wenn die Ausgangsspannung im eingestellten Bereich liegt.

Auf diese Weise können die Glieder 6, 7, 8, 9, 10 und 11 in der Fig. 2 als die Bauteile 17, 7, 8' 9'. 10' und 11' in der Fig. 5 verwirklicht werden.

Im folgenden wird der Betrieb der in der Fig. 5 gezeigten Anordnung näher beschrieben. Wenn der zu erkennende Gegenstand 15 ein Helligkeitsmuster ist, wie dieses in der Fig. 9 dargestellt ist, ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11' eine binäre "1" und im übrigen eine binäre "0". In der Fig. 9 ist ein dunkler Teil dichter schraffiert. Wenn angenommen wird, daß das Ausgangssignal des fotoelektrischen Umsetzers 17 zwischen 0,9 und 1,0 V für den Teil 21 des Gegenstandsmusters 15 in der Fig. 9, zwischen 0,5 und 0,6 V für den Teil 22 und zwischen 0,0 und 0,1 V für den Teil 23 liegt, sind die

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Analog-Vergleicher 8¹ so eingestellt, daß der obere Teil (die oberen vier) von diesen, die der Fläche 21 entsprechen, eine binäre "1" (Hochspannung) für das Eingangssignal zwischen 0,9 und 1,0 V der der Fläche 22 entsprechende Teil (die mittleren vier) eine binäre "1" für das Eingangssignal zwischen 0,5 und 0,6 V und der der Fläche entsprechende Teil (die unteren vier) eine binäre "1" für das Eingangssignal zwischen 0,0 und 0,1 V erzeugen, und daß die Analog-Vergleicher 8¹ eine binäre "0" (0 V) für die übrigen Eingangsspannungen erzeugen.

Alle Addierer 9' sind so aufgebaut, daß sie n/4 V erzeugen, wenn η der vier angeschlossenen Analog-Vergleicher 8¹ eine binäre "1" erzeugen. Wenn jeder der Analog-Vergleicher 10' so eingestellt ist, daß er eine binäre ¹¹I" erzeugt, wenn das Ausgangsignal des Gliedes 9¹ beispielsweise 0,6 V oder mehr beträgt, so erzeugt er eine binäre "1", wenn wenigstens drei der vier Analog-Vergleicher 8¹ eine binäre "1" erzeugen. Wenn angestrebt wird, daß der Vergleicher 10' eine "1" erzeugt, wenn alle vier Vergleicher 8¹ eine "1" erzeugen, so genügt es, daß der Vergleicher 10· eine "1" erzeugt, wenn das Ausgangs signal des Addierers 9¹ beispielsweise 0,9 V beträgt.

Auf diese Weise hängt die eingestellte Spannung des Vergleichers 10' davon ab, zu welchem Grad die Veränderung in der Helligkeit und die Verzeichnung oder Verzerrung in der Ausbildung des· Helligkeitsmusters 15 erlaubt werden. Je größer folglich dieser erlaubte Zustand ist, desto unempfindlicher ist die Anordnung gegenüber einem Rauschen. Wenn jedoch der erlaubte Zustand zu groß wird, erzeugt der Vergleicher 10' eine binäre " 1" selbst bei einem unter-

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schiedlichen Helligkeitsmuster und bewirkt so ein fehlerhaftes Ergebnis.

Das gleiche gilt für die Auswahl der eingestellten Spannung der Analog-Vergleicher 8 *. Obwohl bei dem obigen Beispiel das fotoelektrisch umgesetzte Ausgangssignal .für einen idealen Gegenstand für den eingestellten Wert als solchen verwendet wird, kann die Einstellung durchgeführt werden, indem die Farbe des Gegenstandes, die Änderung der auf dem Gegenstand einfallenden Beleuchtung usw. betrachtet werden.

Die Einstellung der Analog-Vergleicher 8' und die Einstellung der Analog-Vergleicher 10' stehen miteinander bis zu einem gewissen Grad in einer Beziehung. Wenn beispielsweise die Einstellung der Vergleicher 8¹ genau ist, so ist es besser, die Einstellung der Ver·- gleicher 10' zu lösen. Wenn die Einstellung der Vergleicher 8' gelöst ist, so ist es besser, die Einstellung der Vergleicher 10' genau zu machen.

Wenn die Einstellung der Vergleicher 8 · und 10' in der oben beschriebenen Weise erfolgt und der Gegenstand 15 das in der Fig. 9 gezeigte Muster hat, sind die Ausgangssignale der drei Analog-Vergleicher 10' alle eine binäre "1", und das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11' ist ebenfalls eine binäre "1". Wenn ein von der Fig. 9 im Helligkeitsgrad und in der Ausbildung abweichendes Muster als Gegenstand 15 gewählt wird, berührt der Helligkeitsgrad nicht den Zustand (Bedingung) der Vergleicher 8'; der Unterschied in der Ausbildung berührt nicht den Zustand (Bedingung) für die Einstellelemente 7 eines bestimmten Bereiches des Musterraumes, und als Ergebnis ist

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der Zustand (Bedingung) für die Vergleicher 10' nicht erfüllt, was das Ausgangssignal "0" des UND-Gliedes 11' bewirkt. Daher kann gesagt werden, daß das Ausgangs signal des UND-Gliedes 11' das erkannte Ausgangssignal für das Muster der Fig. 9 ist.

Wenn von der Fig. 9 abweichende Muster erkannt werden sollen, müssen lediglich den Bauteilen 7, 8¹, 9' 10' und 11' entsprechende Bauteile in der Anzahl der zu erkennenden Muster vorgesehen werden.

Es braucht nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß die Lesedrähte 7 in Übereinstimmung mit der Ausbildung jedes Musters vorgesehen werden müssen, daß die Analog-Vergleicher 8* in Übereinstimmung mit dem Helligkeitsgrad eingestellt werden müssen, und daß die Analog-Vergleicher 10' in Übereinstimmung mit der Änderung in der Ausbildung und dem Helligkeitsgrad eingestellt werden müssen.

Die Fig. 10 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der in der Fig. 4 dargestellten Anordnung. Dieses Beispiel hat ein Helligkeitsmuster als Gegenstand, der auf ähnliche Weise wie beim Beispiel der Fig. 5 zu erkennen ist. Dabei sind vorgesehen ein Helligkeits-Gegenstandsmuster 15, eine Fernsehbild-Eingangsstufe 24 und ein Glied 25, das ein elektrisches Signal abtastet, das zeitlich kontinuierlich von der Eingangsstufe 24 eingespeist wird. Durch diese Abtastung wird das Bild in horizontaler Richtung diskret. Weiterhin ist ein Analog-Digital-Umsetzer 26 vorgesehen, der den Wert des kontinuierlichen Bildsignals liefert, das vorübergehend durch das Abtastglied 25 gespeichert wird.

Digital-Vergleicher 8¹¹ erzeugen ein Ausgangssignal einer binären 409 8-8 2/0396

¹¹I", wenn der Wert des Bildsignals im eingestellten Bereich liegt. UND-Glieder 14" werden durch das Raum-Ansteuersignal A oder B angesteuert, das von einem Raum-Ansteuersignal-Generator 13*' erzeugt wird.

In ein ODER-Glied 18" werden die Ausgangssignale der beiden Gatter 14" eingespeist. (Wenn es erforderlich ist, das eine dieser Glieder vom anderen zu unterscheiden, so wird die Bezeichnung des Raum-Ansteuersignales A oder B als Index beigefügt. Das gleiche gilt auch für die folgende Beschreibung). Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 18" wird zu einem Zähler 19" gespeist, der die Anzahl der vom ODER-Glied 18" eingespeisten Impulse zählt. Ein Digital-Vergleicher 10" erzeugt ein Ausgangssignal einer binären "1", wenn die Zahl des Digital-Zählers 19" im eingestellten Bereich ist.

Im folgenden wird der Betrieb dieser Anordnung näher erläutert.

Es wird angenommen, daß das Gegenstandsmuster die in den Fig. 11a bis lic gezeigten drei Helligkeitsmuster hat, wobei die schraffierten Teile schwarz und die übrigen Teile weiß sind. Alles was zur Unterscheidung (Erkennung) dieser Muster zu geschehen hat, besteht in der Verwendung von jeweils beispielsweise der in den Fig. 12 a bis 12 c gezeigten Raum-Ansteuer signale, bei denen der mit dem Buchstaben A bezeichnete Teil der Teil ist, in dem das Raum-Ansteuersignal A eine binäre "1" ist, und bei denen der übrige Teil der Teil ist, bei dem das Raum-Ansteuersignal A eine binäre "0" ist. Während der Abtastung des Gegenstandsmusters wird der dem Abtastpunkt entsprechende Zustand als Raum-Ansteuersignal ausgegeben.

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2Λ28827

Das Raum-Ansteuersignal und die zu dessen Erzeugung vorgesehene Schaltung werden im folgenden näher anhand der Fig. 13 a und 13b erläutert. Die Fig. 13a ist ein Zustandsdiagramm desselben Raum-Ansteuersignales, wie dieses in der Fig. 12a gezeigt ist. Wenn angenommen wird, daß der Zustand eines Punktes im Gegenstandsmuster beispielsweise durch die Fernsehbild-Eingangsstufe 24 {Fig. 10) eingegeben oder abgetastet wird, nimmt das Raum-Ansteuersignal in diesem Zeitpunkt den Zustand des Punktes in der gleichen Lage im Raum-Ansteuersignal-Diagramm, beispielsweise in dem in der Fig. 13a gezeigten Diagramm, an. Wenn beispielsweise der Abtastpunkt in dem in der Fig. 13a mit A bezeichneten Raumbereich liegt, erzeugt der Raum-Ansteuersignal-Generator 13" eine binäre "1" an seinem Ausgangsanschluß A, während eine binäre "0" am Ausgangsanschluß A erzeugt wird, wenn der Abtastpunkt in einem Raumbereich liegt, der nicht mit A bezeichnet ist. Dieses Signal wird als Raum-Ansteuersignal A bezeichnet.

Zur Erzeugung der Raum-Ansteuersignale A und B reicht es aus, beispielsweise die in der Fig. 13b dargestellte Schaltung zu verwenden, in der Zähler 27 und 27' vorgesehen sind, die die Impulse zählen, die den Geschwindigkeiten in horizontaler und vertikaler Richtung der jeweiligen Abtastpunkte proportional sind. Es reicht für die Zähler 27 und 27' aus, jeweils zum Abtasten den beim Abtastglied 25 (Fig. 10) verwendeten Abtastimpuls und das Horizontal-Synchronisersignal zu verwenden. Obwohl dies in der Fig. 13b nicht klar dargestellt ist, wird der Zähler 27 jedesmal zurückgestellt, wenn die Horizontalabtastung beginnt, während der Zähler 27' jedesmal zurückgestellt wird, wenn die Vertikalabtastung beginnt.

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Register 28 und 29 speichern die eingestellten Werte, und Vergleicher 30 und 31 erzeugen ein Ausgangssignal einer binären "1", wenn der obere Eingangswert (codierter Digitalwert; das gleiche gilt für die folgende Beschreibung ebenfalls) niedriger ist als der untere Eingangswert.

Wenn angenommen wird, daß die Horizontalabtastung in einer Richtung O, C, D und E (vgl. Fig. 13a) erfolgt, sind die Register 18 und 29 jeweils mit den Impulszahlen entsprechend den C- und D-Punkten eingestellt. Wenn dann die linke Seite des Punktes D abgetastet wird, sind die Ausgangssignale der Vergleicher 30 und 31 beide eine binäre "0", während auf der rechten Seite des C-Punktes das Ausgangssignal des Vergleichers 30 eine binäre "1" und auf der rechten Seite des D-Punktes das Ausgangssignal des Vergleichers 31 eine binäre "1" ist.

Die Funktion der Register 28' und 29' und der Vergleicher 30' und 31' entsprechen jeweils den Funktionen der Register 28 und 29 und der Vergleicher 30 und 31. Wenn angenommen wird, daß die Vertikal-Abtastung in einer Richtung O, F, G und H (Fig. 13a) durchgeführt wird, sind die Register 28' und 29' mit den Impulszahlen entsprechend den F- und G-Punkten eingestellt. Wenn dann die obere Seite des F-Punktes abgetastet wird, sind die Ausgangssignale der Vergleicher 30' und 31' beide eine binäre "0", während auf der unteren Seite des F-Punktes das Ausgangs signal des Vergleichers 30' eine binäre "1" und auf der unteren Seite des Punktes G das Ausgangssignal des Vergleichers 31' eine binäre "1" ist.

Weiterhin sind UND-Glieder 32 und 33 vorgesehen (der kleine

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Kreis am Eingang bezeichnet die Negation). Bei der dargestellten Verbindung erzeugt das UND-Glied 32 als Ausgangssignal eine binäre "1", wenn der Abtastpunkt zwischen den Punkten C und D in einer horizontalen Richtung und zwischen den Punkten F und G in einer vertikalen Richtung liegt, während das UND-Glied 33 ein Ausgangssignal einer binären "1" erzeugt, wenn der Abtastpunkt oberhalb des Punktes G in einer vertikalen Richtung liegt und das Ausgangssignal des UND-Gliedes 32 eine binäre "0" ist- Folglich erzeugt das UND-Glied 32 das Raum-Ansteuer signal A, und das UND-Glied 33 erzeugt das Raum-Ansteuersignal B.

Das Raum-Ansteuer signal der Fig. 12 b kann erzeugt werden, indem das oben beschriebene Verfahren etwas abgeändert wird. Das Raum-Ansteuer signal der Fig. 12 c kann erzeugt werden, indem schrittweise jeweils die Inhalte der Register 28 und 29 in der Fig. 13b verkleinert und vergrößert werden. Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß ein Raum-Ansteuersignal-Generator leicht verwirklicht werden kann.

Wenn bei der Anordnung der Fig. 10 der mittlere weiße Teil des Musters der Fig. 11a abgetastet wird, so wird angenommen,, daß das Ausgangssignal des Analog-Digital-Umsetzers 26 numerische Werte (d. h. den Helligkeitspegel) von beispielsweise "10" bis "15" annimmt, während bei einer Abtastung des schwarzen Randteils das Ausgangssignal des Umsetzers 26 numerische Werte von "0" bis "4" hat. Das Ausgangssignal des Umsetzers 26 wird in die beiden Vergleicher 8¹V gespeist, von denen der eine mit 8" und der andere mit 8'' bezeichnet ist. Der Vergleicher 8'· erzeugt ein Ausgangssignal einer binären "1", wenn er mit einem Eingangssignal eines

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numerischen Wertes zwischen "9" und "15" gespeist wird, während der Vergleicher 8" ein Ausgangssignal eines numerischen Wertes zwischen "0" und "6" gespeist wird. Der Ausgang des Vergleichers 8" ist mit einem Gatter 16". verbunden, das im Bereich A (Fig.

.A .A

12a) geöffnet ist, während der Ausgang des Vergleichers 8" mit

einem Gatter 14" verbunden ist, das im Bereich B (Fig. 12a) geöffnet ist.

Wenn dann das Muster der Fig. lla das Gegenstandsmuster ist und deren Feldabtastung abgeschlossen ist, wählt der Zähler 19", der die Anzahl der vom Gatter 18" erzeugten Ausgangs signale einer binären "1" zählt, den numerischen Wert entsprechend der Fläche der Summe der Bereiche A und B (Fig. 12a). Wenn das Muster der Fig. 11b oder der Fig. 12c als Gegenstandsmuster ausgewählt wird, ist deren Zahl kleiner als die oben erwähnte Zahl.

Wenn der Vergleicher 10" so aufgebaut ist, daß er ein Ausgangssignal einer binären "1" erzeugt, wenn er mit einem Eingangssignal eines numerischen Wertes gespeist wird, der sich dem numerischen Wert nähert, der der Fläche der Summe der Bereiche A und B in der Fig. 12a entspricht, so stellt sein Ausgangssignal das Ergebnis der Erkennung des Musters der Fig. lla dar.

Wenn die Einstellung entgegengesetzt zu der oben beschriebenen

Einstellung ist, d. h. wenn der Vergleicher 8" ein Ausgangssignal

.A

einer binären "1" erzeugt,. wenn er mit einem Eingangssignal eines numerischen Wertes von "0" bis "6" gespeist wird, während der Vergleicher 8" ein Ausgangssignal einer binären "1" erzeugt, wenn er mit einem Eingangssignal eines numerischen Wertes von "9" bis "15"

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gespeist wird, dann ist die Zahl des Zählers 19" Null, wenn der Gegenstand das Muster der Fig. 11a ist, und die Zahl hat einen größeren Wert, wenn der Gegenstand ein anderes Muster als das in der Fig. 11a gezeigte Muster ist. Wenn folglich der Vergleicher 10" so aufgebaut ist, daß er ein Ausgangssignal einer binären "1" erzeugt, wenn er mit der sich Null nähernden Zahl gespeist wird, dann stellt sein Ausgangssignal ebenfalls das Ergebnis der Erkennung des Musters der Fig. 11a dar.

Eines dieser beiden Verfahren kann durchgeführt werden.

Wenn durch eine Abtastung des Gegenstandsmusters entschieden oder erkannt werden soll, welches der Muster der Fig. 11a bis lic das Gegenstandsmuster ist, so genügt es, drei Folgen von Digital-Vergleichern 8" und die folgenden Sc haltung sstufen vorzusehen und für die Vergleicher 8" und 10" und den Ansteuersignal-Generator 13" jeder Folge geeignete Bedingungen einzustellen. Alternativ können bei Beibehaltung der in der Fig. 10 dargestellten Schaltung die Raum-Ansteuersignale nacheinander geändert werden, so daß sie jeweils bei jeder ganzen Abtastung jedes Musters den Mustern der Fig. 11a bis lic und beispielsweise der Fig. 12a bis 12c entsprechen, und gleichzeitig werden auch die Einstellungen der Vergleicher 8" und 10" entsprechend geändert.

Im folgenden wird beiläufig ein Verfahren zur Erkennung des Vorhandenseins und der Lage einer willkürlich ausgebildeten Konfiguration, die in dem Muster enthalten ist, mittels dieser Anordnung beschrieben. Bei einer tatsächlichen Mustererkennung kann ein Gegenstandsmuster in einigen Fällen in der Lage in vollständiger Übereinstimmung

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mit der eingestellten Bedingung oder Muster (in einigen Fällen als Standardmuster bezeichnet) sein, aber oft ist dies nicht der Fall. Dann kann durch Verschieben des gesamten Gegenstandsmusters oder des die eingestellte Lage betreffenden Musterraumes die besondere Konfiguration, d. h. der besondere Teil des Musters, erkannt werden, und dies sogar für Muster, die in der Lage nicht übereinstimmen. Wenn in diesem Fall die Verschiebung des gesamten Musters oder der eingestellten Lage durchgeführt wurde, kann auch die Lage des besonderen Teils des Musters erkannt werden.

Wenn beispielsweise bei dem Ausf Uhrungsbeispiel der Fig. 5, das immer ein erkanntes Ausgangssignal erzeugen kann, ein erkanntes Ausgangssignal erzeugt werden kann, während das gesamte Muster oder das optische Feld der Anordnung verschoben wird, kann die Lage des das Gegenstandsmuster betreffenden Teiles aus der Lage der optischen Achse gleichzeitig ermittelt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 erzeugt immer ein Ausgangssignal, wenn die Abtastung des gesamten Musterraumes abgeschlossen ist, so daß für das Verschieben od. dgl. eine besondere Betrachtung erforderlich ist. Um diesen Zweck durch Änderung der Einstellung zu erreichen, genügt es, die Inhalte der Register 28, 29, 28· und 29* (Fig. 13b) bei jeder ganzen Abtastung schrittweise anwachsen oder abnehmen zu lassen oder bei jeder ganzen Abtastung der Zähler 27 und 27' (nicht auf 0 beschränkt) beim Rückstellen anwachsen oder abnehmen zu lassen. Diese Verfahren führen lediglich eine Translation durch. Wenn eine Rotation erforderlich ist, genügt es, das oben beschriebene schrittweise Anwachsen oder Abnehmen bei jeder Horizontal-Abtastung und nicht bei jeder ganzen Abtastung durchzuführen. In

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einigen Fällen gewährleistet die Kombination dieser Verschiebungsverfahren ein besseres Ergebnis.

In den Fig. 12a bis 12c ist der besondere Bereich des Musterraumes durch die Bereiche Λ und B angezeigt. Jedoch ist der besondere Bereich nicht notwendigerweise auf zwei Arten beschränkt. Eine Anzahl von Bereichen einer Art kann diskret gestreut sein. Ebenfalls kann ein beliebiger Teil vorliegen, der zu keinem bestimmten Bereich des Musterraumes gehört, wie dies in den Fig. 12a bis 12c dargestellt ist, oder es können auch alle Teile des Musterraumes zu einem beliebigen besonderen Bereich gehören. Dies wird weiter unten näher anhand von Beispielen erläutert.

Zunächst ist ein Beispiel eines besonderen Bereiches einer Art in der Fig. 14a gezeigt. Es beruht auf der Annahme, daß das Gegenstandsmuster auf die drei Musterarten der Fig. 11a bis lic begrenzt ist. Die Abmessung des Raumes, der zum Bereich A und zu "schwarz" jedes Gegenstandsmusters gehört, beträgt 100 % der Abmessung des Baumes des Bereiches A der Fig. 11a, 0 % der Abmessung des Saumes der Fig. 11b und 25 % der Abmessung der Fig. lic. Folglich können drei Musterarten durch die in der Fig. 14b gezeigte Schaltung unterschieden werden. Das heißt, wenn der Raum-Ansteuersignal-Generator 13" so aufgebaut ist, daß er das Raum-Ansteuersignal der Fig. 14a erzeugt, und wenn die Werte der Abmessung des Raumes, gemessen durch den Zähler 19" jeweils ungefähr 100 %, 0 % und 25 % der Abmessung des Raumes des Bereiches A betragen, ist das Ausgängssignal jedes Digital-Vergleichers 10" , 10" und

el D

10" eine binäre "1", und diese können jeweils wie das erfaßte Ausgangssignal der Muster der Fig. lla bis lic verarbeitet werden.

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Der Fall mit drei Arten besonderer Bereiche ist weggelassen, da er bereits anhand der Fig. 5 und 9 erläutert wurde. Ein Beispiel einer Anzahl diskreter unabhängiger Bereiche einer Art ist in der Fig. 14 dargestellt. Selbst wenn derartige besondere Raumbereiche verwendet werden, kann ein ähnliches Ergebnis mit der Schaltung der Fig. 14b erzielt werden.

Die Fig. 16a bis 16c sind Beispiele eines Raum-Ansteuersignals, die den Fig. 11a bis lic entsprechen. Wenn diese Raum-Ansteuersignale verwendet werden, werden der weiße Teil und der schwarze Hintergrundteil des Gegenstandsmusters der Fig. 11a bis lic Gegenstand der Erkennungsverarbeitung. Folglich wird ein Ergebnis höherer Wahrscheinlichkeit erhalten, wenn das Raum-Ansteuersignal der Fig. 14a oder 14c verwendet wird. Darüber hinaus ist bei diesem Verfahren die Erzeugung des Raum-Ansteuersignales einfach, und ebenfalls ist durch Vergrößerung der Anzahl der Raum-Ansteuersignale die Erkennung einer wesentlich komplizierteren Konfiguration durchführbar.

Dieses Verfahren wird im folgenden näher erläutert: Es wird angenommen, daß in den Fig 16 a bis 16 c der Teil 101 der Raumbereich A , die Teile 100 und 102 die Bereiche B , der Teil 104 der Bereich A , die Teile 103 und 105 die Bereiche B , der Teil 105 der Bereich A , die Teile 106 und 108 die Bereiche B , der Teil 110 der Bereich A , die Teile 109 und 111 die Bereiche B , der Teil 113 der Bereich A , die Teile 112 und. 114 die Bereiche B , der Teil 116 der Be-

O v)

reich A. und die Teile 115 und 117 die Bereiche E, ist bzw. sind, ο - ο

Wenn der Raum-Ansteuersignal-Generator verwendet wird (Fig. 4, 10, 14b), wird ebenfalls angenommen, daß das durch diesen erzeugte Raum-Ansteuersignal durch den gleichen Index wie die obigen Bereiche

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bezeichnet ist. Die Strichlinien in den Fig. 16a bis 16c kennzeichnen jeweils die Profile der Muster der Fig. 11a bis lic.

Die Fig. 15 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Unterscheidung der Muster der Fig. 11a bis lic durch Einstellung der Fig. 16a bis 16c. Ein Quantisierer 26 bringt das Ausgangssignal des Abtastgliedes 25, d. h. die Musterwerte der verschiedenen Teile des Gegenstandsmusters 15, in einen der Zustände "1" und "0". Das Signal von den schraffierten Teilen in den Fig. 11a bis lic wird zu einer binären "0", und das Signal von den übrigen Teilen wird zu einer binären "1". Weiterhin sind vorgesehen ein Raum-Ansteuersignal-Generator 13" zur Erzeugung der Raum-Ansteuersignale A und B , ein UND-Glied 14". zur Erzeugung eines Ausgangs-

χι · Al

signales einer binären "1", wenn das Signal A des Raum-Ansteuersignal-Generators 13" eine binäre "1" und das Ausgangs signal des Quantisierers 26' eine binäre "0" ist, ein UND-Glied 14" ., das

Ul

eine binäre "1" erzeugt, wenn das Signal B des Raum-Ansteuersignal-Generators 13" eine binäre "1" und das Ausgangssignal des Quantisierers 26' eine binäre "1" ist, und UND-Glieder 14" und 14" ,die jeweils die gleiche Wirkung wie die UND-Glieder 14"

Ub .A X

und 14" . haben, mit der Ausnahme, daß die Raum-Ansteuersignale Bl

A- und B -Signale sind. Weiterhin sind ODER-Glieder 18" und 18" vorgesehen.

Wenn folglich der gesamte Musterraum durch die Eingangsstufe 24 abgetastet wird, wird eine Anzahl von Impulsen (räumlich durch das Abtastglied 25 getrennt) durch das ODER-Glied 18" erzeugt, wobei die Anzahl proportional ist zur Summe des Bereiches des Teiles,

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der im Raumbereich 100 oder 102 liegt und bei dem der Zustand des Gegenstandsmusters "1" ist, und der Bereich, der im Raum bereich 101 liegt und bei dem der Zustand des Gegenstandsmusters "0" ist. Ebenso wird eine Anzahl von Impulsen durch das ODER-Glied 18" erzeugt, wobei die Anzahl proportional ist zur Summe des Bereiches des Teiles, der im Raumbereich 103 oder 105 liegt und bei dem der Zustand des Gegenstandsmusters "1" ist, und aus dem Bereich des Teiles, der im Raumbereich 104 liegt und bei dem der Zustand des Gegenstandsmusters "0" ist.

Zähler 19" und 19" zählen jeweils die Anzahl der von den

1 ώ

ODER-Gliedern 18" und 18" erzeugten Impulse. Vergleicher 10" und 10" erzeugen eine "1", wenn die Inhalte der Zähler 19" und 19" jeweils niedriger sind als bestimmte eingestellte Werte (Sollwerte); im übrigen erzeugen sie jeweils ein "0"-Signal. Die Vergleicher 10" und 10" werden am Beginn der Abtastung durch die Eingangsstufe 24 rückgestellt, und die Zähler 19" und 19" arbeiten, wenn die Abtastung durch die Eingangsstufe 24 über dem gesamten Musterraum durchgeführt ist.

Beide Raumbereiche 101 und 104 (Fig. 16a) sind so eingestellt, daß sie einem Teil des Zustandes "1" des Gegenstandsmusters der Fig. 11a entsprechen, und alle Raumbereiche 100, 102, 103 und 105 sind so eingestellt, daß sie einem Teil des Zustandes "0" des Gegenstandsmusters der Fig .1Ia entsprechen. Wenn folglich das Muster der Fig. 11a als Gegenstandsmuster 15 ausgewählt wird, sind die Endzahlen 19" und 19" beide im Prinzip Null, so daß es ausreicht, Werte, 1 ί

die sich Null nähern, als Führungswerte oder eingestellte Werte (Soll-Werte) der Vergleicher 10" und 10" auszuwählen. Tatsächlich muß

ι ί

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die Zahl nicht immer Null aufgrund einer Deformation des Musters sein. Folglich kann ein etwas größerer Wert als Führungswert (Soll-Wert) gewählt werden, um diese Situation zu ermöglichen. Venn dann das Muster der Fig. 11a als Gegenstandsmuster 15 ausgewählt wird, sind die Ausgangssignale der beiden Vergleicher 10" und 10" eine binäre "1", so daß das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11a eine binäre "1" ist.

Wenn das Muster der Fig. 11b oder lic als Gegenstandsmuster 15 ausgewählt wird, ist das Ausgangssignal des UND-Gliedes 11a eine binäre "0", da die Zahlen der Zähler 19" und 19" nach Abschluß der jeweiligen Feldabtastung gleichzeitig niemals Werte in der Nähe von Null sind. Das heißt, das Ausgangssignal des Gliedes 11a kann bei der obigen Einstellung als erkanntes Signal des Musters der Fig. 11 ä angesehen werden.

Wenn bei der Fig. 15 die Schaltungsblocks einschließlich jeweils, der Glieder 11b und lic gleich aufgebaut sind wie der Schaltungsblock einschließlich des Gliedes 11a, sind die Ausgangs signale der Glieder 11b und lic jeweils erkannte Ausgangssignale der Muster der Fig. 11b und lic. Da jedoch die Grenze zwischen den Bereichen 112 und 113 in der Fig. 16 c beispielsweise nicht vollständig mit der Grenzlinie des Musters der Fig. lic übereinstimmt, sind die Endinhalte der Zähler 19"_ und 19" nicht Null, sondern sie liegen bei bestimmten Werten, selbst wenn das Muster der Fig. lib das Gegenstandsmuster ist. Da diese Werte zuvor aus dem Muster der Fig. lic und der Form und Größe der Raumbereiche der Fig. 16b ermittelt werden können, reicht es aus, die Vergleicher 10" und 10" so auszubilden, daß sie eine bi-

o ο

näre "1" erzeugen, wenn die Inhalte der Zähler 19" und 19", sich

ο . ο

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jeweils diesen Werten nähern.

Die Raumbereiche .100, 101 und 102 in der Fig. 16a entsprechen den Raumbereichen 106, 107 und 108 in der Fig. 16b. In einem derartigen Fall können die Schaltungsteile 13" , 14¹' , 14" , 18" und 19'' weggelassen werden, und das Ausgangssignal des Zählers 19" kann in den Verglexcher 10" eingespeist werden. Wenn weiterhin die Vergleichsbedingung des Vergleichers 10 " mit der Vergleichsbedingung des Vergleichers 10" übereinstimmt, kann der Ver-

gleicher 10" natürlich weggelassen werden, so daß das Gatter 11b

mit dem Signal vom Vergleicher 10ⁿ anstelle vom Vergleicher 10^lf

X ό

gespeist wird.

Der Schaltungsblock einschließlich des Gatters 11a in der Fig. 15, der wieder in der Fig. 17a dargestellt ist, kann in der in der Fig. 11b gezeigten Weise abgeändert werden. Genauer ausgedrückt, die Operationen der Schaltungen der Fig. 17a und 17b sind voneinander verschieden, aber in einigen Fällen erzielen sie den gleichen Zweck. Bei der Anordnung der Fig. 17b speist ein ODER-Glied 18" eine Anzahl von

l,<2

Impulsen (weiter oben erläutert) zu einem Zähler 19" , wobei die

1,ä

Anzahl proportional ist zur Summe aus dem Bereich der Teile, bei denen der Zustand des Gegenstandsmusters in den Raumbereichen 1Ö0, 102, 103 und 105 "1" ist, und aus dem Bereich der Teile, bei denen der Zustand des Gegenstandsmusters in den Raumbereichen 101 und 104 "1" ist. Der Inhalt des Zählers 19" bei Abschluß der Feldab-

1,2

tastung wird durch einen Vergleicher 10" „ entschieden. Der Füh-

rungs wert (Soll-Wert) des Vergleichers 10" _o sollte bestimmt werden,

1,ä

wobei die Möglichkeit einer Deformation des Gegenstandsmusters beachtet wird. Wenn die Deformation so betrachtet wird, daß sie ein-

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heitlich Über dem Muster auftritt, so ist es vorteilhaft, den Führungswert (Soll-Wert) des Vergleichers 10" etwas größer als die Führungswerte (Soll-Werte) der Vergleicher 10" und 10" zu wählen,

1 m

wobei die Kennlinien, Eigenschaften usw. des Gegenstandsmusters in Betracht gezogen wird. Die in der Fig. 17c gezeigte Anordnung hat den Vorteil, daß die Anzahl der Schaltungsteile kleiner ist als bei der Anordnung der Fig. 17a.

Was die Anzahl der Schaltungsteile anbelangt, so müssen die Raum-Ansteuersignal-Generatoren 13" , 13" , ... 13*' nicht immer unbedingt unabhängig von den einzelnen Schaltungs zweigen in der Fig. 15 vorgesehen werden, aber in zahlreichen Fällen wird die Anordnung vereinfacht, indem diese Raum-Ansteuersignal-Generatoren durch einen gemeinsamen Ansteuersignal-Generator ersetzt werden. Auch sind bei der Anordnung der Fig. 15 die Erkennungs-Schaltungsblocks einzeln für die drei Muster vorgesehen, aber es kann ausreichen, lediglich einen Schaltungsblock anzuordnen, der zeitlich nacheinander benutzt wird, indem zwischen dem Raum-Ansteuer signal und dem Füh-

rungswert (Soll-Wert) des Vergleichers geschaltet wird, obwohl die Verarbeitungszeit im allgemeinen verlängert wird.

Wenn Raum-Ansteuersignale der Fig. 16a, 16b und 16c verwendet werden, ist eine Erkennung selbst für eine gewisse vertikale Lageänderung des Gegenstandsmusters möglich. Folglich ist ein leistungsfähiger Erkenner unter Beachtung der obigen Ausführungen herstellbar. Wenn ein bewegter Körper, der auf einem Bandförderer (vgl. weiter unten, Fig. 18) gelagert ist, erkannt werden soll, ist es vorteilhaft, die Erkenner so zu konstruieren, daß eine gewisse Lageungenauigkeit , in seitlicher Richtung zur Förderrichtung erlaubt ist. Wenn beispiels-

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weise das Raum-Ansteuersignal der Fig. 12b anstelle des Raum-Ansteuersignales der Fig. 16b verwendet wird, kann ein in einer vertikalen Richtung verschobener Körper oder Muster natürlich nicht erkannt werden. Wenn ein derartiger Körper oder ein derartiges Muster erkannt werden soll, ist das Feld der Fernsehbild-Eingangsstufe oder der gesamte Raumbereich in einer vertikalen Richtung verschoben, und die Feldabtastung muß mehrere Male wiederholt werden. Wenn jedoch das Raum-Ansteuersignal der Fig. 16b verwendet wird, ist dieses mühevolle Verfahren zur Erkennungsverarbeitung nicht erforderlich. Folglich wird nicht nur der Erkenner vereinfacht, sondern auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit wird erhöht.

Auf diese Weise kann der Erkenner mit einem einfachen Aufbau entscheiden, ob das erfaßte Muster mit einem willkürlich festgelegten Muster übereinstimmt oder er kann das Vorhandensein und die Lage* einer willkürlich bestimmten Konfiguration im erfaßten Muster erkennen .

Ein Muster, das durch einen Umsetzer erhalten wird, wie beispielsweise eine Fernsehbild-Eingangsstufe, hat oft Rauschkomponenten. Gemäß diesem Verfahren wird das Muster nicht wesentlich nachteilig durch ein Rauschen beeinflußt, da die Abmessung des Raumes erfaßt wird. Daher ist dieses Verfahren in der Praxis sehr leistungsfähig.

Ein Erkenner kleinen Maßstabes kann die gewünschte Mustererkennung durchführen, da das Verarbeitungsverfahren einfach ist, und das Muster kann mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden. Alle diese Eigenschaften verringern den Aufwand für den Erkenner, und es kann für die Praxis ein beträchtlicher Vorteil erwartet werden.

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Die Fig. 18 zeigt eine Anwendung der Anordnung der Fig. 10 auf eine Warenauswahl oder -sortierung. Waren laufen in waagrechter Richtung, und das Auswählen oder Erkennen wird kontinuierlich durchgeführt. Eine Beleuchtung erhöht den Helligkeitskontrast zwischen den Waren und dem Hintergrund, um eine Verarbeitung mittels zwei ZustandsSignalen zu ermöglichen.

In der Fig. 18 sind vorgesehen: Waren 34, 35 und 36, ein Bandförderer 37, der die Waren trägt, eine relativ helle Platte 38, die leuchtet oder beleuchtet wird, und eine Fernsehbild-Eingangsstufe 24. Wenn die Waren 34, 35 und 36 vor der Bild-Eingangsstufe 24 liegen, werden jeweils Bilder eingegeben, wie diese in den Fig. 19a, 19b und 19 c dargestellt sind. Weiterhin sind vorgesehen ein Abtastglied 25 (bereits anhand der Fig. 10 erläutert) und ein Quantisierer 39, der den weißen Zustand des Bildes (Fig. 19a und 19b) in eine binäre "1" und den schwarzen Zustand in eine binäre "0" codiert. Ein Raum-Ansteuersignal-Generator 13" erzeugt das Raum-Ansteuersignal der Fig. 12a und an seinem Α-Ausgang ein Signal, das eine binäre "1" indem Teil A in der Fig. 12a ist, und an seinem B-Ausgang ein Signal, das eine binäre "1" am Teil B in der Fig. 12a ist. Weiterhin sind vorgesehen UND-Glieder 14" und 14" (die kleinen Kreise am Eingang

A Xj

bezeichnen die Negation) und ein ODER-Glied 18". Da das UND-Glied 14" ein Signal erzeugt, das eine binäre "1" ist, wenn der Teil A in Fig. 12a vorliegt und das Bild weiß ist, und da das UND-Glied

14" ein Signal erzeugt, das eine binäre "1" ist, wenn der Teil B ü

in Fig. 12a vorliegt und das Bild schwarz ist, ist das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 18" niemals eine binäre "1", wenn das Bild der Fig. 19a eingegeben wird. Die Zahl des Zählers 19" ist folglich im Prinzip Null, selbst wenn die Abtastung des gesamten Bildes ange-

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schlossen ist. Wenn dagegen ein anderes Bild als das Bild der Fig. 19 a eingegeben wird, wird der numerische Wert, der dem Bereich des Teiles entspricht, der vom Bild der Fig. 19a verschieden ist (genauer ausgedrückt: Der Teil in der Fig. 12a, der weder A noch B ist, wird von diesem Teil subtrahiert), durch den Zähler 19" gezählt.

Da tatsächlich nicht erwartet werden kann, daß die Zahl des Zählers 19'' aufgrund von Rauschen und der Bewegung des Körpers vollständig Null ist, selbst wenn die Ware 34 ein Gegenstand wird, ist es vorteilhaft, die Bezugsgröße des Vergleichers 10" zu bestimmen, indem die Zahl beachtet wird, die erhalten wird, wenn ein Körper, der wenig in der Form vom Körper 34 verschieden ist, ein Gegenstand ist.

Ein Manipulator-Steuerglied 40" steuert eine bestimmte Bedienung durch das Ausgangssignal des Vergleichers 10", und der Bedienungsteil davon ist mit 41 bezeichnet.

Die Anordnung der Fig. 18 ist mit drei Folgen von Schaltungsteilen 13", 14" , 14" , 18", 19" und 10" versehen. Diese drei

A D

Folgen von Schaltungszweigen werden geeignet für die Bilder der Fig. 19 a bis 19 c eingestellt und erzeugen jeweils die erkannten Ausgangssignale der Waren 34, 35 und 36.

' Bei dieser Anordnung kann das erkannte Ausgangssignal eines Körpers in dem Feld in dem Augenblick erhalten werden, wenn der Körper den Teil durchläuft, der dem eingestellten Raumbereich (Soll-Raumbereich) entspricht. Folglich kann durch Einspeisung dieses Aus-

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gangssignales in das Manipulator-Steuerglied 40" der Bedienungsteil 41 Operationen ausführen, die für die einzelnen Körper geeignet sind. Wenn beispielsweise das Erkennungs-Ausgangssignal für den Körper 34 eingespeist wird, ergreift der Manipulator 41 den Körper 34 und trägt ihn an eine vorbestimmte Stelle; wenn das Erkennungs-Ausgangssignal für den Körper 35 eingespeist wird, stößt der Manipulator 41 den Körper 35 vom Bandförderer 37 herunter, usw. Wenn alternativ die Art eines Körpers gespeichert wird, wenn das Erkennungs-Ausgangssignal erzeugt wird, und wenn das Manipulator-Steuerglied 40" so ausgebildet ist, daß es den Manipulator 41 nach Ablauf einer Zeit, die abhängig ist von der Geschwindigkeit des Förderers, von der Zeit der Erzeugung des Erfassungs-Ausgangssignales aus, ansteuert, so ist ein Sortieren und Bearbeiten an einer von der Erkennungslage verschiedenen Stelle möglich. Da das Manipulator-Steuerglied und der Manipulator an sich bekannt sind, werden sie hier nicht näher erläutert.

Die Fig. 20 zeigt eine Anwendung der oben beschriebenen visuellen Informations-Verarbeitungsanordnung auf ein automatisches Schraubenverstellwerkzeug (Schraubenfestzieh- und -löswerkzeug). Mehrere festzuziehende oder zu lösende Schrauben 43 sind auf einer Oberfläche eines Körpers 42 zwischen einem großen Hindernis 45, das ein Festziehen oder Lösen der Schrauben verhindert, und einem kleinen Hindernis 44, das auf ähnliche Weise ein Festziehen oder Lösen der Schrauben verhindert, vorgesehen. Dieser Körper 42 wird in einer Richtung bewegt, die durch einen Pfeil angedeutet ist, und ist auf einem Träger gelagert. Unter tatsächlichen Bearbeitungsbedingungen bewegen sich mehrere derartige Körper 42 von verschiedenen Arten mit unterschiedlichen Formen und Größen nacheinander auf der gleichen Bearbeitungsstrecke bei verschiedenen Bearbeitungsintervallen und -folgen. Der Ab-

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stand zwischen den Schrauben und die Folge der Schrauben 43 und Hindernisse 44, 45 sind in der Richtung des Pfeiles nicht einheitlich. Weiterhin werden die Körper 42 nicht diskontinuierlich sondern kontinuierlich eingeführt, da die Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen muß.

In Anbetracht dieser Bearbeitungsbedingungen muß ein Manipulator 51 zum Festziehen oder Lösen der Schrauben 43 synchron mit der Bewegung des Körpers 42 in der Richtung des Pfeiles während des Festziehens oder Lösens der Schrauben bewegt werden, und die Bearbeitungseinheit des Manipulators 51 muß zurückgezogen werden, um eine Berührung mit den Hindernissen 44 und 45 zu vermeiden, wenn diese Hindernisse 44 und 45 in eine Lage gegenüber bewegt werden. Weiterhin ist ein Fühler erforderlich, der die Schrauben 43 und Hindernisse 44, 45 ohne jede Berührung erfassen kann, damit die Schrauben und Hindernisse, die sich mit unregelmäßigen Intervallen und in * einer unregelmäßigen Folge bewegen, unmittelbar erfaßt werden können, wenn sie an der Lage des Fühlers vorbeilaufen. Bei der in der Fig. 20 dargestellten Maschine umfaßt der Fühler eine gewöhnliche Fernsehkamera 50, die der als Eingangsstufe verwendeten Einrichtung bei dem oben beschriebenen Gegenstand-Erkenner entspricht, um die Schrauben 43 und Hindernisse 44 und 45 zu erfassen. Da weiterhin die nacheinander in der Pfeilrichtung geförderten Körper 42 unterschiedliche Formen und Größen aufweisen, ist ein Seitenflächenfühler 49 vorgesehen, so daß der Fühler (herkömmliche Fernsehkamera 50) immer in einer Lage einstellbar ist, die um eine vorbestimmte Entfernung von der Seitenfläche des Körpers 42 entfernt ist, wenn sich ein derartiger Körper 42 nach dem Fühler bewegt. Weiterhin ist ein Tastsensor 54 auf der Bearbeitungseinheit des Manipulators 51 vorge-

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sehen, so daß die Bearbeitungseinheit genau in bezug auf eine der Schrauben 43 während des Festziehens oder Lösens einer derartigen Schraube 43 ausgerichtet werden kann.

Der Betrieb der Maschine wird im folgenden näher anhand der Fig. 20 erläutert. Wenn einer der Körper 42 in den Bearbeitungsbereich der Maschine gebracht wird, wird ein Körperfühler 47, wie beispielsweise eine Fotoröhre oder ein Mikroschalter, betätigt, um seinerseits einen Ein-Aus-Zylinder 48 anzusteuern, so daß sich der Seitenflächenfühler 49 um eine vorbestimmte Entfernung zur Seitenfläche des Körpers 42 bewegt. Danach wird ein Zylinder 46, der die Fernsehkamera 50 und den Zylinder 48 trägt, in einer Sichtung einer Achse (im folgenden als Achse "S" bezeichnet) bewegt, bis der Seitenflächenfühler 49, der auf dem Zylinder 48 gelagert ist, in Beruhrung mit der Seitenfläche 42 kommt. Sobald der Seitenflächenfühler 49 die Seitenfläche des Körpers 42 erfaßt, hört die Vorwärtsbewegung in der Richtung der Achse S auf, um die Positionierung der Fernsehkamera 50 in bezug auf den Körper 42 abzuschließen, und der Zylinder 48 wird betätigt, um den Seitenflächenfühler 49 zurückzufahren. Auf diese Weise kann die Fernsehkamera 50 in einer Lage eingestellt werden, die um einen vorbestimmten Abstand von der Seitenfläche des Körpers 42 entfernt ist, und dies unabhängig von der Form und Größe des Körpers 42. Der Aufbau der visuellen Bildverarbeitungsanordnung zur Erfassung der Schrauben 43 und Hindernisse 44 und entspricht der in der Fig. 18 gezeigten Anordnung. Genauer ausgedrückt, drei Schaltungsblocks, deren jeder einen Raum-Ansteuersignal-Generator 13", UND-Glieder 14" und 14", ein ODER-Glied 18", einen Zähler 19" und einen Vergleicher 10" (vgl. Fig. 18) umfafit, sind bei der visuellen Bildverarbeitungsanordnung vorgesehen,

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so daß die Erkennungs-Ausgangs signale in das Manipulator-Steuer glied 40" eingespeist werden können, wenn die Schrauben 43 und Hindernisse 44 und 45 auf dem Körper 42 erfaßt werden. Abhängig von der Einspeisung dieser Signale wandelt das Manipulator-Steuerglied 40" diese in eine Lageinformation um, und diese Lageinformation wird in einem Speicher zusammen mit der Information von den durch den Fühler erfaßten Gegenständen gespeichert. Die Lageinformation, die sich mit der Bewegung des Körpers 42 ändert, wird im Speicher gespeichert, bis das Festziehen oder Lösen der Schrauben 43 und das Zurückfahren der Bearbeitungseinheit von den Hindernissen 44 und abgeschlossen ist.

In der Fig. 21 ist der Aufbau des Manipulator-Steuergliedes 40" dargestellt. In der Fig. 21 wird ein Signal S immer dann erzeugt, wenn einer der Gegenstände, d. h. eine der Schrauben 43 und eines der Hindernisse 44 und 45, erfaßt wird. Dieses Signal S wird in ein Ein-Aus-Schieberegister 58 (engl.: first-in first-out shift register) eingespeist. Ein Impulssignal S wird in einen Zähler 57 von einem Impulserzeuger eingespeist, der auf dem Träger für den Körper 42 vorgesehen ist. Ein den Inhalt des Zählers 57 angebendes Ausgangssignal S wird in das Schieberegister 58 eingespeist, um im Schieberegister 58 zusammen mit der Art des Gegenstandes eingeschrieben zu werden. Wenn dieser bestimmte Gegenstand in den beweglichen Bereich des Manipulators 51 nach Abschluß der Bearbeitung des vorhergehenden Gegenstandes gebracht wird, speist ein Folgeglied 63 ein Schiebebefehlssignal S in das Schieberegister 58 ein, um die Information zum Register in der letzten Stufe zu verschieben. Ein den erfaßten Gegenstand darstellendes Signal S wird in das Folgeglied 63 eingespeist. Wenn dieser besondere Gegenstand die Schraube 43 ist,

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wird ein Ausgangs signal S eines Subtrahierers 59, das das Ergebnis der Subtraktion der Lageinformation S im Schieberegister 58 vom

Ausgangssignal S des Zählers 57 darstellt, abhängig von der Ein-

da

speisung eines Vorwahl-Befehlssignales S vom Folgeglied 63 in einen Vorwahlzähler 60 in den Vorwahlzähler 60 eingeschrieben. In diesem Fall stellt das Ausgangssignal S des Vorwahlzählers 60 die Entfernung zwischen dem Fühler (Fernsehkamera 50) und dem bestimmten Gegenstand (Schraube 43) dar. Da sich jedoch dieser Wert mit der Bewegung des bestimmten Gegenstandes ändern muß, wird ein

Gleichlauf-Befehlssignal S₀ vom Folgeglied 63 in ein Gatter 61 eines

gespeist, um dieses Gatter 61 zu öffnen, so daß der Ausgangsimpuls S des Impulsgenerators in den Vorwahlzähler 60 eingespeist werden kann. Auf diese Weise stellt das Ausgangssignal S des Vorwahlzählers 60 immer die Lage eines bestimmten Gegenstandes (Schrauben 43) dar, obwolü sich der Gegenstand (Schraube 43) bewegt. Ein Signal S , das die rä.imliche Lage des Manipulators 51 von der Lage des Fühlers (Fernsehkamera 50) aus mißt, wird für die Servosteuerung des Manipulators 51 rückgekoppelt, so daß der Manipulator 51 arbeiten kann, während er der Bewegung des Gegenstandes folgt. Ein Vergleicher 62 vergleicht das Lagesignal S , das die räumliche Lage (Ist-Lage) der Schraube 43 angibt, mit dem Lagesignal S , das die räumliche Lage (Ist-Lage) des Manipulators 51 angibt, und das Ausgangssignal des Vergleichers 42 wird in eine Ausgangsstufe 64 eingespeist.

Der Manipulator 51 umfaßt eine Achse (im folgenden als Achse . "T" bezeichnet), die sich in der gleichen Richtung wie die Förderrichtung des Körpers 42 erstreckt, eine weitere Achse (im folgenden als Achse "H" bezeichnet), die sich in einer horizontalen Richtung senkrecht zur Förder richtung des Körpers 42 erstreckt, und eine weitere

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Achse (im folgenden als Achse "V" bezeichnet), die sich in senkrechter Richtung zur Richtung der vertikalen Bewegung eines Schraubenverstellwerkzeuges 56 erstreckt. Um das Schraubenverstellwerkzeug 56 in jeder gewünschten Lage in beiden Richtungen der Achse T und in Richtung der Achse H anzuhalten, wird eine Lageinformation hiervon mittels eines Impulserzeugers oder Punktionsdrehmelders im Servomechanismus erhalten. Der Tastsensor 54 wird mittels eines Ein-Aus-Zylinders 53 in Richtung der Achse H betätigt, so daß das Schraubenverstellwerkzeug 56 genau in bezug auf die Schraube 43 positioniert werden kann. Der Tastsensor 54 hat den in der Fig. 22 gezeigten Aufbau, Ih der Fig. 22 greifen zwei Schrauben-Eingriffglieder 65 und 66 mit niedriger Geschwindigkeit (Relativgeschwindigkeit) in die Schraube 43 ein, und zwei diesen Gliedern 65 und 66 zugeordnete Fühler 67 und 68 werden betätigt, um die Lage des Schraubenverstellwerkzeuges 56 in bezug auf die Schraube 43 genau einzustellen.

Im folgenden wird der Betrieb des Manipulators 51 näher erläutert. Es soll angenommen werden, daß der Manipulator 51 zunächst in der Mitte der Achse T liegt, wie dies in der Fig. 20 gezeigt ist. Venn eine der Schrauben 43 in den beweglichen Bereich des Manipulators 51 entlang der Achse B gebracht wird, wird der Manipulator 51 mit hoher Geschwindigkeit zur Schraube 43 geführt, um sich der Schraube 43 zu nähern. Dann wird der Manipulator 51 entlang der Achse T synchron mit der Bewegung des Körpers 42 bewegt, und der Ein-Aus-Zylinder 53 wird betätigt, um den Tastsensor 54 gegen den Körper 42 zu führen. Dann wird ein Servozylinder 52 betätigt, um den Zylinder 53 in der Richtung der Achse H zu führen, bis das Eingriffglied 65 des Taststiftes 54 in die Schraube 43 eingreift. Der Fühler 68 zur Erfassung der Bewegung des Tastfühlers 54 in der Richtung

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der Achse H wird betätigt, um die Bewegung des Manipulators 51 in Richtung der Achse T und in Richtung der Achse H zu unterbrechen. Die Bewegung des Manipulators 51 in Richtung der Achse T kann durch Schließen des Gatters 61 durch Abbruch der Einspeisung des Gleichlauf-Befehlssignales S in das Gatter 61 (Fig. 21) unterbrochen werden. Da sich der Körper 42 kontinuierlich bewegt, wird der Fühler 67 zur Erfassung der Bewegung des' Tastsensors 54 in der Richtung der Achse T anschließend betätigt. (Wenn die Geschwindigkeit des Körpers 42 in bezug auf die Geschwindigkeit des Manipulators 51 in Richtung der Achse T zu hoch ist, kann ein durch Frequenzteilung des Impulses S erhaltenes Signal in den Vorwahlzähler 60 eingespeist werden; wenn diese Geschwindigkeit zu niedrig ist, kann ein Zweirichtungszähler (Aufwärts-Abwärts-Zähler) für den Zähler 60 verwendet und als Abwärtszähler eingesetzt werden).

Nach Abschluß der genauen Einstellung des Manipulators 51 in bezug auf die Schraube 43 wird der Manipulator 51 wieder in Richtung der Achse T synchron mit der Bewegung des Körpers 42 bewegt. Gleichzeitig wird das Schraubenverstellwerkzeug 56 nach unten entlang einer Achse V durch einen Zylinder 55 geführt, um die Schraube 43 festzuziehen oder zu lösen; und anschließend wird es wieder nach oben entlang der Achse V nach einer derartigen Operation geführt. Wenn es erforderlich ist, den Tastsensor 54 während des Festziehens oder Lösens der Schraube zurückzufahren, kann der Zylinder 53 nach Abschluß der Einstellung des Manipulators 51 und damit des Werkzeuges 56 betätigt werden, um die Rückführung des Tastsensors 54 auszulösen. Nach Abschluß des Festziehens oder Lösens der Schraube wird das Schiebe-Befehlssignal S in das Schieberegister 58 (Fig. 21) eingespeist, um die Im Schieberegister 58 gespeicherte nächste Ihforma-

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tion auszulesen. Wenn diese Information die nächste Schraube 43 darstellt, wird das Schraubenverstellwerkzeug 56 lediglich leicht entlang der Achse H zurückgefahren, wenn eine derartige Information das Hindernis 44 darstellt, wird das Schraubenverstellwerkzeug 56 um einen größeren Betrag als bei der Schraube 43 zurückgefahren; wenn andererseits eine derartige Information das Hindernis 45 darstellt, wird das Werkzeug 56 um einen größeren Betrag als beim Hindernis 44 zurückgefahren. Ih diesen letzteren Fällen wird der Manipulator 51 entlang der Achse T synchron mit der Bewegung des Körpers 42 bewegt, so daß das Schraubenverstellwerkzeug 56 nicht in das Hindernis 44 oder 45 während seiner Rückfahrbewegung eingreifen kann. Auf diese Weise ändert sich der Betrag der Rückführung des Schraubenverstellwerkzeuges 56 abhängig von der Art des nächsten Gegenstandes, so daß die Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden kann. Wenn der nächste Gegenstand entweder das Hindernis oder das Hindernis 45 ist, wird das Schiebe-Befehlssignal S wieder

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in das Schieberegister 58 nach der Rückführung des Schraubenverstellwerkzeug es 56 entlang der Achse H eingespeist, um die im Schieberegister 58 gespeicherte nächste Information zu lesen. Das die Art des Gegenstandes darstellende Signal S und ein Signal S zur Verarbeitung jedes Schrittes werden nacheinander in das Folgeglied 63 (Fig. 21) eingespeist, so daß eine Folge von. Operationen, wie oben beschrieben, ausgeführt werden kann. Der Aufbau des Folgegliedes entspricht einer bekannten Einrichtung, wie beispielsweise einem Festwertspeicher (ROM), so daß von einer genaueren Beschreibung abgesehen werden kann.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bewegte Schrauben automatisch mittels des oben erläuterten Verfahrens festgezogen

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oder gelöst werden können. Ein Teil der Maschine kann in geeigneter Weise abgewandelt oder durch ein anderes Gerät abhängig von der Art der Arbeit oder den Arbeitsbedingungen ersetzt werden, so daß die Maschine automatisch zahlreiche Gegenstände bearbeiten kann.

Bei der oben anhand der Fig. 20 erläuterten Maschine ist der Körper 42 so angeordnet, daß er sich in bezug auf den Manipulator 51 bewegen kann, der in einem begrenzten Bereich beweglich ist. Jedoch kann der Körper 42 auch festgehalten sein, und der Manipulator 51 kann so ausgebildet sein, daß er sich über die gesamte Länge des Körpers 42 bewegt. In einem derartigen Fall ist der auf dem Träger angebrachte Impulsgenerator für den Körper 42 ausgeschlossen, und ein derartiger Impulsgenerator kann auf dem Träger für den Manipulator 51 angebracht sein.

Bei dem anhand der Fig. 20 und 22 beschriebenen Ausführungsbeispiel umfaßt der Tastsensor 54 die beiden in die Schraube eingreifenden Glieder 65 und 66, die in die Schraube in Richtung der Achse H und in Richtung der Achse T eingreifen. Jedoch kann eines dieser beiden in die Schraube eingreifenden Glieder weggelassen werden, wenn lediglich ein in die Schraube eingreifendes Glied genau das Sehraubenverstellwerkzeug 56 in bezug auf die Schraube festlegen kann. Der Tastsensor 54 kann weggelassen werden, wenn eine genaue Einstellung durch visuelle Erfassung ohne einen derartigen Tastsensor möglich ist. Weiterhin kann bei dem oben beschriebenen Ausführung sbeispiel das Schraubenverstellwerkzeug 56 am Manipulator 51 zum Festziehen und Lösen der Schrauben vorgesehen sein. Jedoch kann jede geeignete Bearbeitungseinheit auf dem Manipulator 51 anstelle des Sehr aubenver Stellwerkzeuges 56 vorgesehen sein, wenn die

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erforderliche Bearbeitung eine Verarbeitung, eine Warenbeladung oder dergleichen ist.

Die Fig. 23 zeigt eine praktische Abwandlung der in der Fig. 20 gezeigten Maschine, und diese Abwandlung ist an einen Fall angepaßt, bei dem die Seitenfläche des Körpers 42 eine gekrümmte Form hat. Ih der Fig. 23 ist eine Rolle 71 auf dem Ende des Seitenflächenfühlers 49 angebracht, und der Seitenflächenfühler 49 wird in Richtung der Achse S geführt, so daß die Rolle 71 kontinuierlich in Berührung mit der Seitenfläche des Körpers 42 ist und der Seitenflächenfühler 49 kontinuierlich arbeiten kann. (Wenn der Seitenflächenfühler 49 ein Potentiometer ist, wird der Zylinder 48 betätigt, um das Potentiometer abgeglichen zu halten.) Auf diese Weise kann die Fernsehkamera 50 immer in eine Stellung gebracht werden, die um einen vorbestimmten Abstand von der Seitenfläche des Körpers 42 entfernt ist. ■

Die obige Beschreibung bezieht sich auf eine Anordnung, bei der sich der Körper 42 entlang eines geraden Weges in bezug auf den Manipulator 51 bewegt. Die mit der visuellen Informations-Verarbeitungsanordnung ausgestattete erfindungsgemäße automatische Bearbeitungsmaschine ist auch auf eine Vorrichtung anwendbar, bei der der Körper 42 eine Drehbewegung ausführt, wie dies in der Fig. 24 dargestellt ist. In diesem Fall umfaßt der Manipulator 51 eine Achse, um die sich der Manipulator in der Drehrichtung des Körpers 42 drehen kann, eine weitere Achse, entlang der der Manipulator in radialer Richtung des Körpers 42 vorrücken oder zurückfahren kann, und eine weitere Achse, entlang der der Manipulator eine vertikale Bewegung in bezug auf den Körper 42 ausführen kann. Auf diese Weise kann die Bearbeitungseinheit des Manipulators der Bewegung des sich drehenden

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Körpers 42 folgen, während er in bezug auf den Körper 42 vorrückt oder zurückfährt.

Die automatische Bearbeitungsmaschine mit der visuellen Informationsverarbeitung ist sehr leistungsfähig in bezug auf eine Verringerung der Anzahl der Bearbeitungsschritte, da sie zahlreiche Bearbeitungen an zahlreichen Gegenständen komplizierter Form vornehmen kann.

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Claims

Patentansprüche

{ 1. !Automatische Bearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch

eine erste Einrichtung (7) zur Eingabe eines Bildes eines bewegten Gegenstandes (42);

eine zweite Einrichtung (8, 9, 10, 11) zum Ausmessen einer Bildfläche, die in einem bestimmten Teil des Bildraumes liegt und bei der der Wert des Bildsignales in einem bestimmten Wertebereich enthalten ist;

eine dritte Einrichtung (50) zur Erkennung des Gegenstandes (42) aufgrund des Ausgangssignales der zweiten Einrichtung (8, 9, 10, 11); und

eine vierte Einrichtung (51) zur Ausführung der gewünschten Bearbeitung am Gegenstand (42) abhängig vom Ergebnis der Erkennung durch die dritte Einrichtung (50).
2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fünfte Einrichtung (40") zur Steuerung der vierten Einrichtung (51), so daß die vierte Einrichtung (51) die gewünschte Bearbeitung am bewegten Gegenstand (42) ausführen kann, während die Bewegung des Gegenstandes (42) abhängig vom Ergebnis der Erkennung durch die dritte Einrichtung (50) verfolgt wird.

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3. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine sechste Einrichtung (56) einschließlich eines Tastsensors (54), um die vierte Einrichtung (51) in bezug auf den bewegten Gegenstand (42) genau zu positionieren.
4. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine siebte Einrichtung, so daß der Fühlerteil in der dritten Einrichtung (50) immer in eine Lage gebracht werden kann, die unabhängig von der Form des Gegenstandes (42) vom bewegten Gegenstand (42) um eine bestimmte Entfernung beabstandet ist.

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