DE2610100A1

DE2610100A1 - Objektortungsdetektor und objektortungsverfahren

Info

Publication number: DE2610100A1
Application number: DE19762610100
Authority: DE
Inventors: Waheed Ghazi Baig; Arthur Browne
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-03-20
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1976-09-30
Also published as: JPS5634041B2; JPS51120243A; CA1087312A; SE7603328L; GB1507365A; FR2304893A1; FR2304893B1

Description

¹¹ObJektortungsdetektor und Objektortungsverfaliren".

Die Erfindung betrifft zunächst eine Anordnung zum Orten eines Objektes mit einer vorbestimmten Projektionsfigur auf einer Projektionsfläche» beider das Objekt vorhanden ist. Die Erfindung ist zur Bestimmung der Position und Orientierung von Objekten mit einer vorbestimmten Projektionsfigur verwendbar (z.B. ein Umriss eines flachen Gegenstandes, aber es kann sich dabei auch z.B. um die zentrale Ebene des Längsschnittes durch einen eiförmigen Gegenstand handeliy, von welchen Objekten die Lage unkontrollierbaren Faktoren ausgesetzt ist. Der Erfindung liegt die

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ORIGINAL INSPECTED

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i <■';

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Aufgabe zugrunde, diese Lage zurückzufinden, wodurch die Objekte mit grosser Genauigkeit geortet werden können, so dass sie in bezug auf eine Verarbeitung=— maschine in eine kontrollierte Lage gebracht werden können. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet dass erste Mittel zum Bestimmen eines ersten Beruhrungslinienpaares in einer ersten Richtung zur ermähnten Projektion, wobei sich je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objektes befindet, dass zweite Mittel zum Bestimmen eines zweiten Beruh— rungslinienpaares in einer zweiten Richtung quer zur erwähnten ersten Richtung zur erwähnten Projektion, u.zw. ebenfalls je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objektes, wobei die erste und die zweite Richtung nahezu parallel zur erwähnten Projektionsfläche verlaufen, dass dritte Mittel zum Bestimmen eines Berührungspunktes und seiner Koordinaten auf jeder der vier erwähnten Berührungs— linien, und dass vierte Mittel vorgesehen sind, aus den gegenseitigen Lagen der vier Berührungspunkte folgendes zu bestimmen : a. die Orientierung des Objekts in bezug auf die erwähnte erste und zweite Richtung,

b, die Lage eines Referenzpunktes am Objekt in bezug auf die Berührungslinien.

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In dieser Beschreibung ist der

Begriff "Berührungslinie" weiter als die wahre geometrische Definition einer Berührungslinie, die eine Gerade ist, die eine Kurve oder Fläche in einem Punkt berührt und stellenweise parallel zu einem Umriss verläuft. Hier haben die Berührungslinien vorbestimmte Richtungen. Bei einem Objekt mit einem gekrümmten Umriss decken sich die zwei Definitionen. Wenn aber das Objekt eine Ecke aufweist, hat die hier definierte Berührungslinie eine vorbestimmte Richtung, die durch den Eckpunkt geht. (Geometrisch würde eine derartige Ecke eine unendliche Anzahl von Berührungslinienrichtungen haben).

Es ist vorteilhaft, wenn die erfindungsgemässe Einrichtung mit Mitteln zum Anlegen der parallelen Berührungslinien ausgerüstet ist, welche Mittel ein geradliniges Abtastraster benutzen, in dem die zwei Rasterabtastrichtungen parallel zu den zwei Berührungslinienabweichungen verlaufen, wobei die Linienabtastung, die als erste vom Objekt unterbrochen wird, und die Linienabtastung, die als letzte vom Objekt unterbrochen wird, das erste Paar paralleler Berührungslinien, definiert, und wobei der Unterbrechungspunkt der Linienabtastung, die vom

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Beginn ihrer Abtastung als erste aller Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen wird, und der Unterbrechungspunkt der Linienabtastung, die vom Beginn ihrer Abtastung als letzte aller Linienabtastungen vom Abtastungsbeginn vom Objekt unterbrochen wird, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares bestimmen. Dies ergibt eine systematische Anlage.

Es ist vorteilhaft, wenn die Anordnung mit Mitteln zum Anlegen der parallelen Berührungslinien ausgerüstet ist, welche Mittel sich zwischen dem Objekt und einer quergerichteten periodischen Einzellinienabtastung linear relativ bewegen und wobei die ersten und letzten vom Ofypkt unterbrochenen Linienabtastungen das erste Berührungslinienpaar definieren und die Unterbrechungspunkte jener Linienabtastungen, die als erste und letzte vom Anfang der Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen werden, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares definieren. Auf diese Weise findet beispielsweise eine vorhandene Fliessbandanlage vorteilhafte Verwendung.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einzellinienabtastung mit Hilfe einer Reihe von Strahlungsdetektoren erfolgt, über die ein Bild des Objekts in Querrichtung während der linearen relativen Bewegung

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passiert. Das Ergebnis ist ein baulich einfacher Aufnehmer.

Es ist vorteilhaft, wenn die

Einze11inienabtastung im wesentlichen senkrecht auf der Richtung der linearen relativen Bewegung erfolgt, wodurch eine bessere geometrische Definition erhalten wird.

Es ist vorteilhaft, wenn die Mitrel

zur Orientierungs- und Ortsbestimmung des Objekts Referenzmittel für eine Tabelle mit Wertreihen relativer Berührungspunktpositionen, welche Werte aus dem vorbestimmten Umriss der Projektionsfigur abgeleitet worden sind, wobei jede Wertreihe mit einem Orientierungswinkel und der Referenzpunktlage zusammenhängt, die bei dieser Wertreihfc auftreten, und Mittel zum Auswählen jenes Orientierungswinkels und jener Referenzpunktposition enthält, die mit dem vorberechneten Satz relativer Berührungspunktpositionen zusammenhängen, die dem bestimmten Satz relativer Berührungspunktpositionen am nächsten kommen. Hierbei lassen sich auf vorteilhafte Weise bekannte Mikroprozessoren verwenden.

Es ist vorteilhaft, wenn sich das

Objekt auf einem für Strahlung einer darunter angeordneten Quelle durchlässigen Träger befindet,

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wobei die durchfallende und nicht vom Objekt abgeblockte Strahlung von den erwähnten ersten und zweiten Mitteln detektierbar ist. Das Ergebnis ist eine hohe optische Detektierbarkeit.

Eine Ausf'ührungsform einer

erfindungsgemässen Einrichtung und ein Verfahren nach der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die skizzierte Darstellung einer Objektbehandlungseinrichtung mit dem Objektortungsdetektor,

Fig. 2 ein Objekt mit Berührungslinienpaaren im Zusammenhang mit der Photodiodenreihe.

Fig. 3 ein schematisches System

zum Ermitteln der Berührungspunktkoordinaten,

Fig. 4 ein Beispiel eines binär kodierten Objekts,

Fig. 5 die Inhalte der Berührungspunktspeicher nach Fig. 3 am Ende jeder Y-Abtastung des Objekts nach Fig. k,

Fig. 6 ein Gerät zur Entfernung unerwünschter Signale im Kameraausgang,

Fig. 7 Regelschaltungen für den Betrieb der Kreise nach Fig. 8,

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Fig. 8 eine weiter ausgearbeitete Ausführung der Schaltung nach Fig. 3>

Fig. 9 ein komplizierteres Objekt,

Fig. 10 die dazugehörige gespeicherte Referenztäbclle,

Fig.■11 ein Blockschaltbild der Anlage,

In Fig. 1 werden gleiche Objekte 1, die in dieser Ausführungsform beispielsweise als T-förmige Teile dargestellt sind, hintereinander auf das endlose Band 2 gebracht, welche Objekte hier am Ende 3 von nicht dargestellten Mitteln niedergelegt werden. Die Teile 1 werden in unregelmässigen Abständen voneinander getrennt und können sich dabei in Verschiedenen Abständen vom Rand des Bandes befinden. Ausserdem wird jeder Teil, der in diesem Beispiel ein im allgemeinen flaches oder zweidimensional es Objekt mit mindestens einer Seite ist, die als Referenzrand für das Objekt dienen kann, in bezug auf den Rand des Bandes mit einer willkürlichen Orientierung niedergelegt. Mit dem Gerät nach Fig. 1 wird bezweckt die Lage und Orientierung jedes auf dem Band liegenden Objekts zu bestimmen, so dass ein mechanischer Greifer 4 in die entsprechende Position über dem Band gebracht

werden kann, wobei die Greifklaue 5 durch Drehen

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entsprechend orientiert und gesenkt wird und das Objekt 1 aufnimmt, wenn die Bandbewegung das Objekt 1 vertikal unter die Greifklaue 5 gebracht hat. Der Greifer h bewegt sich darauf nach der Seite des Bandes und das Objekt 1 wird in einer bekannten Lage und Orientierung auf einem Arbeitsplatz 10 gelegt, Beispielsweise kann das Objekt 1 in eine nicht dargestellte Lehre am Arbeitsplatz 10 heruntergelassen werden, der zu anderen Zeitpunkten weitere Teile empfängt, die darauf zusammengebaut werden, bevor sie aus der Lehre entfernt werden.

Die obere Fläche des Bandes 2

bewegt sich in Richtung des Pfeiles 6, wobei das Band 2 von nicht dargestellten Mitteln angetrieben wird und die Objekte 1 unter eine Kamera 7 bringt. Das Band 2 ist aus einem durchsichtigen Material hergestellt. Eine Lichtquelle 8 und ein Schlitz 9 erstrecken sich in Querrichtung unter dem Band und machen das Objekt 1 als einen dunklen Umriss auf einem hellen Hintergrund sichtbar. Die Kamera 7 hat eine nicht dargestellte Linse, die den Schlitz 9 auf einer Photodiodenreihe abbildet, die parallel zum Schlitz verläuft. Diese Kameraeinrichtung wird weiter

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ΡΠΞ 3.2.^9 3 -9- 23.2.ί??6

unten an Hand der Fig. 2 beschrieben. Die in der Kamera 7 empfangenen Informationen werden in nicht dargestellten, jedoch weiter unten beschriebenen Mittel verarbeitet, um Positionierungsdaten für den Greifer h zu liefern. Die Greifereinrichtung h ist derart angeordnet, dass sie sich in den Richtungen der Pfeile 11 längs der Führungsstange 12 zum Einnehmen der entsprechenden Position für Objektaufnahme bewegen kann. Die Stange 13 mit der Greifklaue 5 ist derart montiert, dass sie um ihre eigene Achse in vertikaler Richtung zum Einnehmen der entsprechenden Orientierung für Objektaufnähme drehen kann. Die Backen 14 und 15 sind so ausgeführt, dass sie sich zum Objekt hin bewegen können, um Ausrichtung mit den Referenzflächen des Objekts zu erzielen und eine Greifkraft auf das Objekt auszuüben.

Die Bandantriebsscheibe 16 treibt

einen schrittweise wirkenden Stangenpositionscoder 17 an, der über die Klemme 18 einen Impuls für einen vorbestimmten Bewegungsschritt des Bandes 2 liefert. Jeder Impuls startet eine Objektabtastung durch die Photodiodenreihe in der Kamera 7· Der Bewegungsschritt ist im Zusammenhang mit der Grosse des Objekts 1 klein genug gewählt, um eine ausreichende Anzahl von Impulsen und infolgedessen Abtastungen

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während des Durchgangs des Objekts 1 unter der Kamera für die gewünschte Detailerkennung beim Objekt zu liefern.

In Fig. 2 ist der T-förraige Teil 1 im Zusammenhang mit dem projektierten Bild der Reihe19 der Photodioden 20 dargestellt, die sich gemäss obiger Beschreibung innerhalb der Kamera befinden. Die Richtung der Reihe der Photodioden 20, die in festem Zusammenhang mit dem Rand des Bandes angeordnet sind, bildet eine Referenzrichtung, mit deren Hilfe die Orientierung einer Referenzfläche am Objekt 1 gemessen werden kann. In Fig. ist eine Referenzfläche 21 am Objekt unter einem Winkel θ in bezug auf die Richtung der Reihe von Photodioden 20 dargestellt, welche Richtung weiterhin als Referenzrichtung bezeichnet wird. Die gestrichelte Linie 22 verläuft parallel zur Referenzrichtung und ist im Punkt 23 als eine Berührungslinie für das Objekt gezeichnet. ¥enn also das Objekt 1 unter der Photodiodenreieh 19 in Richtung des Pfeiles X passiert, ist der.Punkt 23 der im Objekt als ersten abzutastende Punkt, der weiterhin in dieser Beschreibung mit Erstpunkt bezeichnet wird und die Koordinaten (Xo, Yo) erhält. Die X-Koordinate wird auf einen Ursprung bezogen, der ein in bezug auf das Band willkürlich gewählter

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Punkt ist und in Richtung der Bandbewegung X gemessen wird. Wie weiter unten näher erläutert Wird, speist der schrittweise wirkende Coder 17 einen in Fig. 1 nicht dargestellten Zähler mit Impulsen. Die laufende Anzahl von Impulsen, die beim Auftreten eines Photodiodensignals in diesem Zähler vorgefunden wird, liefert den ¥ert der X-Ordinate jenes Teiles des Objekts 1, der dieses Photodiodensignal erzeugt. Die Y-Koordinate ist auf einem Ursprung an einem Ende der Photodiodenreihe 19» in diesem Fall am Ende 2h, bezogen und wird als die Anzahl von Photodioden in der Reihe vom Ende 24 bis zur Photodiode gemessen, die die Anwesenheit des Teiles des betreffenden Objekts feststellt.

Die gestr-ichelte Linie 2.6 ist als

eine Berührungslinie beim Objekt im Punkt 25 dargestellt und verläuft parallel zur Referenzrichtung und somit auch parallel zur gestrichelten Linie Also ist der Punkt 25 der im Objekt als letzten abzutastende Punkt, der weiterhin in dieser Beschreibung mit Letztpunkt bezeichnet wird und die Koordinaten (X3» Y3) erhält. Also sind die gleichsam von der Photodiodenreihe 19 erzeugten Linien 22 und 26 ein Paar paralleler Berührungslinien, die an das

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zweidimensional betrachtete Objekt 1 angelegt werden, und die Punkte 23 und "Z? sind die entsprechenden Berührungspunkte, deren relative Positionen als Teil der für die Bestimmung der Orientierung und der Position des Objekts 1 erforderlichen Informationen verwendet werden.

Die gestrichelte Linie 27 ist als eine Berührungslxnie beim Objekt 1 im Punkt 28 dargestellt und verläuft parallel zur Bewegungsrichtung des Objekts 1. Die Linie wird gleichsam als den Weg erzeugt, den das Blickfeld der nächst zum Ende 2k der Reihe liegenden Photodiode während der Objektbewegung geht, wodurch das Objekt 1 bei Y-Abtastung detektiert wird. Der Punkt 28 wird in dieser Beschreibung weiterhin als der Nahpunkt bezeichnet und erhält die Koordinaten. (X2, Y2) . Die gestrichelte Linie 29 ist als eine Berührungslxnie beim Objekt 1 im Punkt 30 dargestellt und verläuft ebenfalls parallel zur Bewegungsrichtung des Objektsi. Die Linie 29 wird gleichsam auch als den ¥eg erzeugt, den das Blickfeld der weitest vom Ende 24 der Reihe entfernten Photodiode während der Objektbewegung geht, wodurch das Objekt bei Y-Abtastung detektiert wird. Der Punkt 30 wird in dieser Beschreibung weiterhin als der Fernpunkt

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bezeichnet und erhält die Koordinaten (X1, Y1)· Also sind die gleichsam durch die Bandbewegung erzeugten Linien 27 und 29 ein am Objekt 1 gelegtes Paar paralleler Berührungslinien, das quer zum Paar von Berührungslinien 22.und 26 verläuft. Die Punkte 28 und 30 sind die verschiedenen Berührungspunkte, deren entsprechende Positionen zusammen mit denen der Punkte 23 und 25 zum Bestimmen der Orientierung und Lage des Objekts 1 benutzt werden. Die Orientierung des Objekts 1 ist gemäss obiger Beschreibung durch den "Winkel θ gegeben. Die Lage des Objekts als Ganzes wird durch die Koordinaten (Xr, Yr) eines Referenzpunktes 31 gegeben, der im Objekt 1 so gewählt wird, dass bei vertikaler Positionierung dieses Punktes unter der Drehungsachse der Stange 13 der Greifereinrichtung h nur eine Drehung der Backen 14 und 15 um diese Achse erforderlich ist, um die Backen in bezug auf die Oberflächen im Objekt 1, mit denen die Backen sich treffen müssen, entsprechend zu positionieren.

Die Reihe 19 der Photodioden 20

führt Abtastungen in der Referenz-- oder Y-Richtung aus, wie oben bereits erwähnt wurde. Jede Abtastung erfolgt durch Abfragen des Ausgangs jeder Photodiode in Reihenfolge, wobei am Ende Zh angefangen wird.

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Zwischen Abtastungen ist der jede Photodiode durchfliessende Strom nahezu proportional der Intensität des auf die Photodiode fallenden Lichtes. Die aufgebaute Gesamtbelastung in einem Speicherkondensator, mit dem jede Photodiode versehen ist, ist also proportional dem Produkt der Lichtintensität und der Belichtungszeit. Jede Abtastung besteht darin, den Inhalt jedes Kondensators abwechselnd über eine gemeinsame Klemme zu entladen. Auf diese Weise erhält man eine von jeder Photodiode wahrgenommene Folge von Strom- und Spannungsamplituden im Verhältnis zur Lichtintensität, da die Zeit zwischen Abtastungen für alle Photodioden in der Reihe 19 gleich lang gewählt worden ist. Da die Beleuchtungsbedingungen beim Kameraplatz so gewählt sind, dass sie einen hohen Kontrast zwischen dem hellen Hintergrund und dem dunklen Objekt erzeugen, muss die Ausgangsspannung der gemeinsamen Klemme der Photodiodenreihe. eine Schwelle überschreiten und wird invertiert, um ein binäres Signal mit dem ¥ert O zu erzeugen, wenn ein Hintergrundsignal vorliegt, und mit dem Wert 1, wenn ein Objektsignal vorliegt. Bei einer Abtastung werden diese Binärsignale also mit der gleichen Frequenz erzeugt, mit der eine Abfrageregelschaltung (nicht dargestellt) die Photodiodenausgänge abfragt.

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Fig. 2 zeigt, dass, da der Umriss des Objekts 1 vorbestimmt ist, die verschiedenen Positionen der vier Berührungspunkte nahezu völlig durch die Orientierung des Objekts 1 und dass die Absolutwerte der Positionen der vier Berührungspunkte nahezu völlig durch die Lage des Objekts 1 auf dem Band 2 bestimmt sind. Einige Ausnahmen, die auftreten können, werden durch die geringe Anzahl verschiedener ObjektOrientierungen verursacht, die den gleichen Satz von vier Berührungspunktkoordinaten ergeben. In einigen praktischen Situationen kann der Objektumriss vorsätzlich gewählt werden, um ihn nicht nur für den endgültigen Gebrauch geeignet zu machen, sondern auch um zu gewährleisten, dass kein mehrdeutiger Satz von Berührungspunktkoordinaten auftreten kann. Weitere Ausnahmen können dadurch auftreten, dass eine Berührungslinie das Objekt in mehr als einem Punkt trifft. In der nachfolgenden Beschreibung ist ersichtlich, dass bis auf einen alle Berührungspunkte auf einer Berührungslinie unterdrückt werden.

Die Wirkungsweise des elektronischen Teils der Ausführungsform ist kurzgefasst wie fo'lgt. Sobald die vier Berührungs-

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Σ. Ij . 2 · iy~/ Ö

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punkte festgestellt worden sind, wird auf eine vorausberechnete Tabelle von Wertsätzen für Berührungspunktkoordinaten verwiesen, wobei jeder Satz mit dem betreffenden Wert θ und (Xr, Yr) zusammenhängt. Die Wertsätze der Koordinaten, die den gemessenen Verteil am nächsten kommen, werden ausgewählt und die ¥erte von θ und (Xr, Yr) der Greifereinrichtung zugeführt, um die Einstellung des Backenwinkels und der Backenposition für einen entsprechenden Aufnahmevorgang zu ermöglichen, wenn das Objekt später das Aufnahmegebiet erreicht.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen

schematisch, wie die B erührungspunktko ο rdina t en erhalten werden. Das Objekt in Fig. 4 ist einfachheitshalber in verkleinertem Massstab dargestellt und hat hier seine binär kodierte Form. In Fig. 3 empfängt der X-Zähler 32 Fliessbandimpulse an der Klemme 33 aus dem Coder 17 in Fig. 1. Der Inhalt des X-Zählers 32, der die momentane Position des Bandes 2 darstellt, gelangt an jedes der vier Gatter G1, G2, G3 und g4. Das Gatter 1 wird von nicht dargestellten Mitteln geregelt, so dass es nur bei der ersten Y-Abtastung, die auf das Objekt trifft, öffnet. Beim Auftreten

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jedes "1"- oder "schwai"ze" Signal während der ersten Abtastung wird der Inhalt des X-Zählers im Xo-Speicher 3'+ geschrieben. Bei weiteren "1"-Signalen während der ersten Y-Abtastung ^ bleibt der Xo-Wert trotz wiederholter Eingabe in den Speicher 2>h ungeändert. Ist die erste Abtastung beendet, schliesst sich das Gatter G1 mit Hilfe nicht dargestellter Mittel für den Rest des Objekts, wodurch der X-Wert des Erstpunktes im Speicher Jh erhalten bleibt. Der Y-Zähler 35 geht beim Beginn jeder Y-Abtastung nach Null zurück und empfängt während der Abtastung Y-Abtastungs-Taktimpulse an der Klemme 36. Der Inhalt des Zählers 35 stellt die Position der in diesem Augenblick abgefragten Photodiode dar. Beim Auftreten des ersten "1"-Signals während der ersten Y-Abtastung wird der Inhalt des Zählers 35 im entsprechenden Teil des Speichers Jh geschrieben, wobei die Regelung ebenfalls durch das Gatter G1 erfolgt. Also enthält der Speicher 3^- am Ende der ersten Y-Abtastung den während der Abtastung auftretenden niedrigsten Y-Wert. Wenn es zwei oder mehr schwarze Punkte mit gleichem X-Wert, jedoch verschiedenen Y-Werten gibt, sorgt diese Ein-

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25.2.1«

richtung dafür, dass nur der Punkt mit dem niedrigsten Y-¥ert aufgenommen wird. Auf diese ¥eise wird nur ein Berührungspunkt, der Erstpunkt, erhalten. Im Beispiel eines binär kodierten Objekts nach Fig. 4 wird bei der Abtastung X = 3 mit einem Y-¥ert von 5 nur ein schwarzer Punkt gefunden. Dies ist in Fig. 5 auf Zeile 3 der (Xo, Yo)-Spalte als der Punkt (3, 5) angegeben und, da das Gatter G1 für alle folgenden Abtastungen geschlossen bleibt, bleiben alle folgenden Eingänge in dieser Spalte ungeändert.

Die Gatter G2, G3 und Gk dienen

zum Schreiben der Inhalte der X- und Y-Zähler in den Speichern 371 38 bzw. 39· Diese drei Gatter werden von den nicht dargestellten Mitteln auch geöffnet, wenn der ¥ert (Xo, Yo) im Speicher 3k geschrieben wird. Also enthält jeder der vier Speicher am Ende der ersten Y-Abtastung zum Feststellen des Objekts 1 den Wert van (Xo, Yo), der im Beispiel nach Fig. 5 als (3, 5) am Anfang aller vier Spalten angegeben ist.

Bei allen folgenden Y-Abtastungen öffnet sich das Gatter G2, wenn ein "1"-Signal ankommt, vorausgesetzt, dass zu diesem Zeitpunkt der momentane ¥ert von Y im Y-Zähler 35 den bereits im Speicher 37 vorgefundenen Y-¥ert

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übersteigt. Der im Speicher 37 geschriebene X-Wert wird gleich dem gleichzeitig auftretenden Wert im X-Zähler 32 sein. Dadurch enthält der Speicher 37 scm Ende der Abtastung des Objekts die XY-Koordinaten eines Punktes mit dem niedrigsten X-¥ert in Verbindung mit dem höchsten bei Y-Abtastung vorgefundenen Y-Wert. Also haben in Fig. 4 zwei Punkte am Oh^k t, Punkte (4, 6) und (5, 6), die höchste vorgefundene Y-Ordinate. Die Logik des Gatters G2 sorgt dafür, dass nur der erste Punkt (4, 6) als der Fernpunkt in den Speicher 37 eingegeben wird. In Fig. 5 zeigt die (X1, Yi)-Spalte nur eine Änderung, wenn am Ende der zweiten Abtastung (Zeile 4) der Punkt (4, 6) erscheint.

Auf gleiche Weise wird bei allen

folgenden Abtastungen nach der ersten das Gatter G3 nur dann geöffnet, wenn ein "1"-Signal ankommt, vorausgesetzt, dass zu diesem Zeitpunkt der momentane Y-Wert im Y-Zähler 35 den bereits im Speicher 38 gefundenen Y-Wert unterschreitet. Der im Speicher 38 geschriebene X-¥ert wird gleich dem gleichzeitig auftretenden Wert im X-Zähler 32 sein. Am Ende der Objektabtastung enthält der Speicher 38 die XY-Koordinaten eines Punktes mit dem

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niedrigsten X-Wert in Verbindung mit dem niedrigsten bei Y-Abtastung gefundenen Y-Wert. Also weisen in Fig. 4 vier Punkte am Objekt, die Punkte (4, 1), (5_}i)j (6,1) und (9,1) die vorgefundene niedrigste Y-Ordinate auf. Die Logik des Gatters G2 sorgt dafür dass nur der erste Punkt (4, 1) als der Nahpunkt in den Speicher 38 eingegeben wird. In Fig. 5 zeigt die (X2, Y2)-<Spalte nur eine Änderung, wenn am Anfang der zweiten Abtastung der Punkt (4, 1) erscheint.

Das Gatter g4 ist mit nicht dargestellten Mitteln ausgerüstet, die es für alle Abtastungen in geöffnetem Zustand halten, bis die Objektabtastung vervollständigt ist. Also enthält der Speicher 39 am Ende jeder Y-Abtastung die (X, Y)-Koordinaten des in dieser Abtastung auftretenden letzten schwarzen Punktes. Also ändert sich der Inhalt des Speichers 39 i^m allgemeinen, bis der letzte schwarze Punkt bei der letzten Abtastung gefunden ist, und die dabei ermittelten XY-¥erte bleiben im Speicher 39 zurück. Die letzte Spalte in Fig. 5 verzeichnet die im Speicher 39 am Ende jeder Y-Abtastung vorgefundenen Werte. Der Wert (9»2) verbleibt als die Koordinaten des Letztpunktes im Objekt.

Die Wirkung des elektronischen Teils

des Geräts wird jetzt mit weiteren Einzelheiten an

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aj>.2. Ϊ9/6

Hand der Fig. 6, 7 und 8 beschrieben.

In Fig. 6 ist eine Einrichtung

zum Anschliessen einer Bedienungseinheit an den Schwellenwertausgang der Photodiodenreihenkamera gemäss der Beschreibung für Fig. 1 und 2 dargestellt. 'In der Praxis wird das Hiessband 2 nicht einheitlich durchsichtig sein. Unvermeidlich werden verschiedenartige Spuren im Laufe der Zeit auf einem derartigen umlaufenden Band zurückbleiben. Weiterhin werden mögliche andere Elemente zusammen mit den zu bearbeitenden Objekten auf das Band 2 gelegt werden. Die Einrichtung nach Fig. 6 liefert Mittel zum Identifizieren und Entfernen der durch diese Spuren entstandenen Signale aus dem Kameraausgang, bevor das Ausgangssignal zur Bestimmung der Lage der Berührungspunkte verwendet wird.

In Fig. 6 ist eine Reihe von neun Spalten von Schieberegistern 41 bis 58 in Kopf-Schwanz-Verbindung seriengeschaltet. Jedes Registerpaar 41, 42; 43,44; ... 57, 58 hat die gleiche Gesamtstufenanzahl wie die Photodiodenanzahl der Kamera und hat also die Möglichkeit, genau eine komplette Y-Abtastung eines Kamera-Schwellwertausgangs zu speichern. Also enthalten die neun Neunstufen-Schieberegister 42, 44...58 nach neun

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.?"> _Ψ2_Ψ197°

kompletten Y-Abtastungen eine 9x9-Folge binär kodierter Bildelementwerte, die einen Teil des Objekts darstellt. Das ODER-Gatter 59 hat zwanzig Eingänge, die je mit einer Stufe in einem der Neunstufen-Register 42, 44...58 verbunden sind. Die Anschlusspunkte in diesen Registern sind derart gewählt, dass sie einen Ring benachbarter Bildelemente mit einem Durchmesser von neun Bildelementen bilden. Die Ausgangsspannung des ODER-Gatters 59 wird vor dem Anlegen an einen Eingang eines Zweiweg-UND-Gatters 61 in einer Umkehrstufe 60 invertiert. Der andere Eingang 63 des UND-Gatters 61 wird aus einer nicht dargestellten Quelle mit Taktimpulsen gespeist, die mit den Schieberegister-Taktimpulsen verschachtelt werden. Die Ausgangsspannung 62 -des UND-Gatters 61 gelangt an jene Stufen der Schieberegister 42, 44...58, die im oben erwähnten Ring benachbarter Bildelemente liegen.

Im Betrieb gelangt die Kamera-Schwell—

wertausgangsspannung über Klemme 4θ an das obere Ende des Schieberegisters 4i. Alle Schieberegister 4t, 42... 58 werden mit den gleichen Taktimpulsen gespeist wie die Kamera. Nach einer kompletten Y-Abtastung werden die Register 4l und 42 dadurch mit der während dieser Abtastung ankommenden binären Ausgangsspannung

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25.2, Ipyö

der Kamera bestückt. Bei einer weiteren Y-Abtastung werden die Inhalte der Register 41 Und 42 auf die Register 43 und 44 übertragen und die neue Abtastausgangsspannung wird den Registern- 41 und 42 zugeführt. Also erzeugen seitwärts benachbarte Bildelemente im Objekt, von der gleichen Photodiode gesehen, immer seitwärts benachbarte "1"-Signale in den Registern 42, 44...58 zu jedem Zeitpunkt während einer Y-Abtastung. Also gehen alle Teile des von der Kamera während der Objektbewegung abgetasteten Blickfeldes durch den oben erwähnten Ring von Bildelementen. Die Ausgangsspannung des ODER-Gatters 39 kann nur eine "O" sein, wenn alle zwanzig Stufen, die den Ring bilden, "0" enthalten. Wenn der verschachtelte Taktimpuls als eine "1" an das UND-Gatter 61 gelegt wird, kann die Ausgangsspannung 62 des Gatters nur eine "T¹ sein, wenn die Umkehrstufe 6o eine "0"-Eingangsspannung empfängt. Wenn die Ausgangsspannung eine "1" ist, wird sie weitergeleitet, um alle Schieberegisterstufen, mit denen sie verbunden ist, auf "O" zu setzen. Also erzeugt das Auftreten eines weissen Ringes von Bildelementen ein Signal zum Freigeben aller Stufen innerhalb

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des Ringes. Jede Ansammlung von "1" oder schwarzen Punkten, die klein genug ist, um zu jedem Zeitpunkt während Y-Abtastung im Ring zu passen, wird also aus der endgültigen Ausgangs spannung 64 der Betriebseinheit entfernt. Auf diese Weise wird jedes Objekt entfernt, das klein genug ist, um im Ring zu passen, wie dicht es sich auch bei einem Teil eines schwarzer Objekts befinden mag, vorausgesetzt, dass ein einziger Ring weisser Punkte gefunden weitfen kann, der das kleine Objekt umgibt.

In Fig. 7 sind Regelschaltungen

dargestellt, die zum Regeln der Geräte dienen, die an Hand der Fig. 8: näher beschrieben werden. Taktimpulse CL aus einer nicht dargestellten Quelle gelangen ohne Unterbrechung an das Gatter G5. Anfangs ist der Flip-flop FF1 beim Start einer Y-Abtastung im Zustand, bei dem ein ¹¹1 "-Signal über die Leitung 67 zum Offenhalten an das Gatter G5 gelangt. Die Taktimpulse erreichen über das Gatter G5 den in Fig. 3 bereits dargestellten Y-Zähler 35» der sie zählt. Die durchgelassene Taktimpulsfolge geht über die Klemme C zur Kamera weiter, in der die gemäss den Fig. 1 und 2 bereits erwähnte Photodioden-

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abtastschaltung getastet wird, und gelangt auch an die an Hand der Fig. 6 beschriebene Schaltung. Anfangs ist der Y-Zähler leer und hat eine Zählkapazität gleich der Photodiodenanzahl in der Kamera. Wenn also alle Kamera-Photodioden abgetastet worden sind, kehrt der Y-Zähler 35 nach Null zurück und erzeugt einen Einpulssignal auf der Leitung 65. Dieser Impuls geht zum Flipflop FF1 für die Rückstellung, schliesst dabei das Gatter G5> schliesst die Taktimpulsfolge bei. C ab und lässt den Y-Zähler 35 iⁿ der Bereitschaftsstellung für die folgende Y-Abtastung in der Nullstellung zurück. Die folgende Y-Abtastung wird durch einen Fliessbandimpuis B aus dem schrittweise arbeitenden Coder 17 nach Fig. 1 gestartet. Dieser Impuls B setzt FF1 und es wird eine nächste Y-Abtastungstaktimpulsfolge übertragen.

Bei jeder derartigen Y-Abtastung

steht die Video-Schwellenwertausgangsspannung V am Eingang des UND-Gatters 66 zur Verfügung. Wie bereits beschrieben, besteht die Ausgangsspannung V aus einem "1"-Signal für ein vorhandenes Objektbildelement und aus einem "O"-Signal für ein vorhandenes weisses Bildelement. Das UND-Gatter 66

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empfängt auch eine "1" am zweiten Eingang, wenn das Gatter G5 offen ist, und somit ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 66 nur bei einer Y-Äbtastung "1" und wenn ein Objektbildelement oder Video "1" vorliegt. Also speist das UND-Gatter 66 eine "1" in die erste Stufe 68 eines Zweistufen-Schieberegisters SR1 unter diesen Bedingungen. Wenn bei einer Y-Abtastung mehr als ein Video-"1"-Signal auftritt, bleibt der Zustand der Stufe 68 "1". Am Ende der Y-Abtastung " gelangt der Impuls auf der Leitung 65 als ein Schiebeimpuls an beide Stufen des Schieberegisters SRI, wodurch die "1" zur Stufe 69 weiterschiebt, hier ein kontinuierliches "1"—Ausgangssignal auf der Leitung 70 erzeugt und damit angibt, dass ein Objekt festgestellt worden ist. Es sei hier angenommen, dass unerwünschte Video* "1"-Signale von der an Hand der Fig. 6 beschriebenen Schaltung aus dem Videosignal V entfernt worden sind. Fird also ein Objekt festgestellt, erzeugen mehrere aufeinanderfolgende Abtastungen mindestens ein Video-"1"-Signal, so dass die Stufe 69 weiterhin ein "1"-Ausgangssignal liefert. Ein "1"-Ausgangssignal auf der Leitung 70 kann daher als ein "Objektmeldesignal" betrachtet werden.

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Die Umkehrstufe 71 erzeugt ein "1"-Ausgangssignal für "kein Objekt", welches Signal später benötigt und in der Schaltung nach Fig. 8 beschrieben wird.

Die Fliessbandimpulse B erreichen den X-Zähler 32 nach Fig. 3. Der Zähler 32 ist als ein Binärzähler mit η Stufen und daher mit einer Zählkapazität von 2 dargestellt. Also werden die X-Koordinaten an den Klemmen 72 abgegriffen. Wenn der Zähler 32 die volle Kapazität erreicht, kehrt er beim folgenden Fliessbandimpuls nach Null zurück. Sollte sich dies beim Abtasten eines Objektes ereignen, müsste bei der X-Adresse eine weitere Ziffer "1" höherer Ordnung addiert werden, um Verlust an gegebener X-Grösse über das Objekt zu vermeiden. Für diese Möglichkeit ist ein UND-Gatter 73 vorgesehen, das den Uberlaufimpuls des Zählers 32 und das oben erwähnte "Objektmeldesignal" empfängt. Der Flipflop FF2 wird zur Lieferung einer "1" an die mit 2 markierte Klemme gesetzt, wenn der X-Zähler infolge eines festgestellten Objekts überläuft. Wenn das Objekt nicht mehr vorhanden ist, liefert der Ausgang der Umkehrstufe 71 eine "1" zum Rückstellen von FF2, um den 2ⁿ⁺ -Ausgang

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auf "O" zu bringen, wobei die gegebene X-Grüsse zur Bereitschaftsstellung für ein folgendes Objekt auf Null geschoben wird.

Fig. 8 zeigt die Wirkung der

Fig. 3 mit weiteren Einzelheiten. Der zuvor beschriebene X-Zähler 32 und Y-Zähler 35 sind einfachheitshalber ohne ihre Eingangs- und Überlaufverbindungen dargestellt. Beide Zähler haben eine Anzahl binärer Ausgangsleitungen, von denen einfachheitshalber jeweils nur zwei dargestellt sind. Die Gatter Gl, G2, G3 und Gh nach Fig. 3 sind hier als zweiteilige Gatter mit einem Teil für X und einem Teil für Y dargestellt. So sind auch die Speicher Xo, Yo; X1, Y1j X2, Y2 und X3, Y3 als zweiteilige Speicher dargestellt. Das Videoeingangssignal V gelangt an ein von einem Flipflop FF3 geregeltes Gatter g6. Das aus der Schaltung nach Fig. 7 gewonnene V-Signal erreicht den Flipflop FF3 zum Aufsteuern des Gatters G6, wenn das vorangegangene Objekt die Kamera passiert hat. Das erste "1"— Signal des folgenden Objektes geht durch das Gatter g6, stellt FF3 zurück und schliesst damit das Gatter G6. Die G6-Ausgangsspannung ist ein einziger Impuls beim Anfang des Objekts. Dieser

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Impuls wird G1 zugeführt, um die Inhalte der X- und Y-Zähler beim Erscheinen des ersten Video-"1"-Signals abzufragen. Es gelangen nicht mehr Gatterimpulse an G1 für den übrigen Teil des Objekts, da das ¥- Signal beim Ablauf der ersten Y-Abtastung verschwindet und nicht wieder erscheint, bis das Objekt vollständig abgetastet worden ist. FF3 wird nur durch positiv gerichtete Flankensignale und nicht durch einen ständigen "1"-Wert gesetzt oder zurückgestellt. Wie bereits erwähnt enthalten die Speicher Xo, Yo jetzt die Koordinaten des Erstpunktes.

Der einzelne G6-Ausgangsimpuls

wird gleichfalls über ODER-Gatter fh und 75 dem Gatter G2 bzw. G3 zugeführt. Die Speicher X1, Y1 und X2, Y2 werden also zunächst auf den Xo-, Yo-¥ert eingestellt, um zu berücksichtigen (a) dass einer oder der andere des Nah- und Fernpunktes mit dem Erstpunkt zusammenfällt und (b) dass die Speicher X2 und Y2 auf einem genügend hohen Wert starten müssen, um die NahpunktbeStimmung entsprechend durchführen zu können, wie weiter unten beschrieben wird.

Das Videosignal V gelangt an die

Komparatoren ^6 und 77 und an das Gatter g4 bei

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allen Abtastungen. Infolgedessen bewirkt jedes Video" 1 "-Signal eine Vergleicliung zwischen den in Y1, Y2 gespeicherten Werten und dem in diesem Augenblick auftretenden momentanen Y-Wert. Dadurch erscheint im Komparator 76 ein "1"-Signal auf der Leitung 78» wenn Y grosser als Yl ist. Dieses Signal öffnet über das ODER-Gatter Th das Gatter G2_f um die X1- und YI-Speichei* auf die dabei auftretenden momentanen X- und Y-¥erte einzustellen. Die Reihenfolge der Vorgänge mit dem Komparator 77 unterscheidet sich nur darin, dass das Ausgangssignal auf der Leitung 79 erscheint, wenn Y kleiner als Y2 ist. Also enthalten die Speicher X1, Y1 und X2, Y2 am Ende der Abtastung die Koordinaten des Nah- bzw. des Fernpunktes, da die oben beschriebenen Vergleichungen bei jedem Video"1"-Impuls während der ganzen Objektabtastung erneut durchgeführt werden, wobei früher gespeicherte Werte bei jeder Vergleichung überschrieben werden, wenn die Vergleichung wahr ist.

Schliesslich dient das Videoausgangssignal zum öffnen des Gatters G^ bei jedem Video-"1"-Signal und zum Speichern der dabei auftretenden momentanen X- und Y-Werte, wobei frühere Werte

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25. ?* 19 7»

überschrieben werden. Also bleiben beim letzten Video-"1"-Signal während der letzten Y-Abtastung die Koordinaten des Letztpunktes im X3>Y3-Speicher zurück.

In^- diesem Zusammenhang zei'gt

Fig. 9 ein komplizierteres Objekt, dessen Lage und Orientierung zu bestimmen sind, während die Fig. 10 die dazu gespeicherte Referenztabelle darstellt. In Fig. 10 ist eine Rangfolgenummer der Orientierung in der ersten Spalte angegeben. Die lfetzte Spalte gibt diese Orientierung, wobei ein Kreis von 3^0° in 256 Einheiten gleicher Grosse (etwa I⁰Zk¹) verteilt ist. Im Maschinenspeicher ist für jedes Intervall zweier Winkeleinheiten eine Datenfolge geschrieben, wobei die zugehörige Figur nur einen Auszug gibt. In Fig.9 ist bei "80" ein Achsenkreuz angegeben, in dem die Pfeilrichtung die Orientierung "Null ¥inkeleinheiten" angibt; diese Pfeilspitze ist senkrecht auf die rechte Seite des Teiles gerichtet. Bei einer etwas grösseren Orientierung als Null Einheiten (0,5) befindet sich der Punkt (Xo, Yo) bei 81 (siehe die eingezeichnete Berührungslinie), der Punkt (X1, Y1) liegt bei 84, der Punkt (X2, Y2) liegt bei 82 und der Punkt

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25.2.197^

(X3, Y3) bei 83. Bei der Bestimmung der Lage und Orientierung des Objekts lassen sich folgende Schritte mit einem Digitalrechner durchführen, wirtschaftlicher ist es jedoch, einen Mikroprozessor geeigneter Grosse zu verwenden, wie weiter unten näher erläutert wird. Nach der Ermittlung der Koordinaten der vier Berührungspunkte gemäss obiger Beschreibung in der Anordnung nach Fig. 8 (eine Abtastung ohne Bildsignal "1" deutet an, dass das Objekt vollständig abgetastet worden ist ) werden die Koordinaten durch Subtraktion der Koordinaten des Punktes (Xo, Yo) genormt. Die Koordinaten des Erstpunktes sind dabei immer (θ, θ) und daher in der Figur nicht angegeben, während die (Xj Y-)Koordinaten der anderen Punkte als relative Daten bekannt sind: die Vergleichungswerte sind in der zweiten bis zur siebten Spalte nach Fig. 10 angegeben. Dabei sind relative ¥erte der X-Koordinaten immer grosser als oder gleich Null, weil diese Punkte zugleich mit oder nach dem Erstpunkt (Xo, Yo) gefunden werden. Im Zusammenhang mit den Koordinatenrichtungen in Fig. h sind die relativen ¥erte von Y1 stets kleiner als oder gleich Null und die relativen Werte von Y2 stets grosser als oder gleich

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-33- PHB 3?.&9?

Null; die relativen Werte von Y3 können sowohl positiv als auch negativ sein. Wenn sich in Fig. 9 die Orientierung von 0,5 nach 2,5 Winkeleinheiten ändert, geht der Punkt (Xo, Yo) nach der Position 85 (siehe die dort gestrichelte Berührungslinie). Alle relativen X- Koordinaten ändern sich dabei kaum, aber die gespeicherten Y-Koordinaten werden dabei alle um etwa 30 Punkte erhöht. Zwischen 6,5 und 8,5 Winkeleinheiten geht der Punkt (X3, Y3) nach der Position 86; zwischen 10,5 und 12,5 geht der Punkt (Xo, Yo) nach der Position 87, usw. Die Linearkoordinaten können gemäss Fig. 10 in Millimeter ausgedrückt und abgerundet sein, aber andere Einheiten oder Genauigkeiten können genauso gut benutzt werden. Die achte und neunte Spalte der Fig. 10 geben die Koordinaten des Referenzpunktes, d.h. den Ursprung des Achsenkreuzes in Fig. 9· Dabei ist die Spalte Xr die relative X-Koordinate in bezug auf den gemessenen Wert der absoluten Koordinate Xo. Die Spalte Yr gibt die relative Y-Koordinate in bezug auf den Punkt (X1, Y1). Dies bedeutet eine bessere Lösung, da an der Stelle des Punktes (Xo, Yo) die Koordinate Yo längs der Berührungsiinie und in manchen Fällen mit einer verhältnismässig grös-

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-3^- PHB 32=493

seren Ungenauigkeit bestimmt wird. In anderen Fällen lassen sich zur Bestimmung beider relativen Koordinaten des Referenzpunktes beide Koordinaten des ersten Punktes (Xo, Yo) benutzen.

Um die Tabelle nach Fig. 10 herzuleiten, ist es vorteilhaft, einem Rechner eine genügende Datenanzahl hinsichtlich des Umfangs des Objekts und der Position des Referenzpunktes zuzuführen und den Rechner zu programmieren, um die relativen Positionen der Punkte (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3) und (Xr, Yr) zu errechnen. Bei der weiteren Beschreibung der Erfindung sei angenommen, dass die Ergebnisse dieser Berechnung zuvor in Tabellenform ständig verfügbar sind.

Bei der Bestimmung der Position

und der Orientierung des Objekts werden folgende Schritte durchgeführt. Alle Eingänge in der Tabelle werden nachgeprüft und für jeden Eingang wird jede der sechs genormten Ordinaten X1·, Yl·, X2»', Y2«, X3^! und Y3' , die in der Tabelle aufgenommen sind, von der beim Abtasten des Objekts erhaltenen entsprechenden genormten Ordinate subtrahiert. Das Ergebnis jeder Subtraktion wird nur auf Grosse geprüft und, wenn jedes derartige Ergebnis geringer ist als eine vorausbestiramte

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P.":*?.-. 1976

Spanne für alle sechs Ordinaten dieses Eingangs, der Wert von θ und (Xr, Yr), der zu diesem Eingang gehört, aufgeschrieben. Wenn .während der Prüfung der ganzen Tabelle nur ein Eingang gefunden wird, der die obige Spannenprüfung besteht, werden der Wert von θ und (Xr, Yr) zum Einstellen der Greifereinrichtung h benutzt. Wenn kein Eingang die Spannenprüfung besteht, wird das Objekt zurückgewiesen. Wenn jedoch mehr als ein Eingang die Spannenprüfung besteht, werden nur diese Eingänge mit einer kleineren Spanne erneut geprüft, um schliesslich alle Eingänge bis auf einen abzulehnen. Wenn es mit dieser erneuten Prüfung nicht gelingt, einen einzigen Eingang zu behalten, erfolgt eine weitere Prüfung mit einer noch kleineren Spanne, oder es wird das Objekt abgelehnt

Ein Problem, das beim Lesen der Tabelle zum Auffinden der Orientierung θ und der Position (Xr, Yr) der Referenzmitte des Objekts auftauchen kann, ist, dass geringe Änderungen im Winkel gerader Seiten nahezu parallel zur X- oder Y-Achse plötzlich grosse Änderungen in den Werten der Koordinaten der Hauptpunkte verursachen können. Dieses Problem

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-36- PHB 32-^Q^

lässt sich durch Ergänzung der Tabelle mit allen möglichen Koordinatenwertsätzen beseitigen, die in derartigen Situationen auftreten können. Trotzdem gibt es die Möglichkeit, dass ein Satz derartiger Werte auftreten kann, der sehr dicht bei einem anderen Satz liegt, der einen durchaus verschiedenen Wert für θ gibt. Dies bedeutet, dass in hohem Masse Mehrdeutigkeiten auftreten könnten. Dieses Problem ist mit der oben erwähnten beschränkten Spannenprüfung beseitigt.

Die Tabellen für viele verschiedene Teile können beispielsweise in einem Magnetbandgerät gespeichert werden und jede Tabelle kann auf den Rechnerspeicher übertragen werden, wenn das Gerät für die Objektbehandlung auf den betreffenden Teil eingestellt ist. Also kann eine Objektbehandlungseinrichtung eine Auswahl von Teilen in Mengen aufnehmen. Es ist weiter möglich, das System zu ändern, um die Hauptpunkte an den Innenseiten des Teilers zu ermitteln. Auf gleiche Weise können sowohl mehr als auch weniger als vier Hauptpunkte an Innenoder Aussenseiten gebraucht werden.

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-37- PHP 3?.493

2i). 2. 1>?ύ

In der Praxis wird eine

detaillierte Auswahl des Profils des Objekts bevorzugt werden, um die Bestimmung der Orientierung genauer zu ermitteln. Zum Beispiel gibt es Probleme, wenn zwei benachbarte Seiten des Objekts unter dem gleichen Winkel zusammenlaufen wie die Photodxodenreihe in der Richtung der Bandbewegung geneigt ist. Im wesentlichen ist letztgenannter Winkel ein Rechteck und es kann viele Teile geben, deren gerade Seiten senkrecht aufeinander stehen. Wenn beispielsweise die erste abzutastende Seite gerade ist und nahezu parallel zur Photodxodenreihe verläuft, kann eine sehr geringe Änderung in der Neigung der Seite bewirken, dass sich der Erstpunkt von einem Ende der Seite zum anderen verschiebt. Wenn die Unterseite des Objekts senkrecht auf dieser ersten Seite steht, ist es möglich, dass dieselbe geringe Änderung in der Neigung eine Verschiebung des Nahpunktes von einem Ende der Unterseite zum anderen bewirkt. In der Praxis kann jede der zwei Erstpunktpositionen zusammen mit jeder der zwei Nahpunktpositionen auftreten, wodurch vier mögliche Kombinationen weit ver-

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schiedener Ordinaten entsprechend einem sehr schmalen Band von Orientierungen gegeben sind. Es ist möglich, diese Situation zu umgehen, indem bewusst exakte Rechtecke im Bauteilentwurf vermieden werden oder eine Projektion an einem Ende einer Seite vorgesehen wird, um im oben erwähnten Beispiel zu gewährleisten, dass die NahpunktverSchiebung auftritt, wenn sich die Orientierung deutlich unterscheidet von der, bei der die ErstpunktverSchiebung auftritt. In der Praxis wird ein vorgeschlagenes Objektprofil in einem Grossrechner geprüft werden, wobei vorsätzlich geringe Verschiebungen in der Neigung jeder Seite gesondert vorgenommen werden, um die Möglichkeit derartiger mehrdeutiger Probleme zu untersuchen. Wenn ein zufriedenstellendes Profil gefunden worden ist, liefert der Rechner die für das Objekt benötigte vorausberechnete Tabelle.

Fig. 11 zeigt ein· Blockschaltbild der Geräte. Der Abschnitt 90 nimmt die Information von aussen her auf, er enthält einen Taktgeber 91» den über die Leitung 18 der Tachometer 17 steuert, der selbst vom Fliessband 2 angetrieben wird, wie bereits.früher erwähnt

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wurde. Der Taktgeber 91 steuert die Kamera 92, die zum Beispiel eine IPL 7128 "Scanning Array" sein kann, mit Synchronsignalen an. Die Signale aus der Kamera 92. gelangen an die Einrichtung 93» die zum Entfernen von Geräuschelementen aus der Videoinformation dient und an Hand der Fig. 6 beschrieben wurde. Die Taktgebersignale dienen auch hier zum Synchronisieren. Die entzerrten Videosignale gelangen an die Anpassungseinheit ("interface") 9^» die auch vom Taktgeber 91 gesteuert wird und zum Vorbereiten der Signale auf eine Verarbeitung vnn einem Miniprozessor dient. Diese Vorbereitung bezieht sich auf logische Signalpegel, mögliche Pufferung, das Zuschneiden der Signale auf das gewünschte Format u. dgl., welche Vorgänge an sich für die üblichen Mikroprozessoren bekannt sind. Der Abschnitt 95 enthält die Teile für die Datenverarbeitung. Der zentrale Teil ist das Element 96, das über die Datenwegleitung 97 die aufgenommenen Daten aus dem Abschnitt 90 empfängt. Die Leitung 97 überträgt eine Anzahl von Bildsignalen parallel* Das Element 96 enthält ein Mikroprozessorsystem, das sich beispielsweise auf einem oder mehreren Mikroprozessoren vom Typ INTEL 8O8O zusammen mit einem oder mehreren

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Speichern für wahlfreien Zugriff (RAM) vom Typ 9ILO2 basiert. Der Teil 98 enthält einen oder mehrere Festwertspeicher vom Typ INTEL 17O2A (ROMS), deren Inhalt im Element 96 über den Datenweg 99 empfangen werden kann. Steuerleitungen für diese Übertragung sind der Einfachheit halber nicht, dargestellt. Das Element 100 versorgt die Ein- und Ausgabe von Daten und kann ein Peripheriegerät vom Typ TELETYPE sein. Im Element 96 erfolgt die oben beschriebene Bestimmung der Orientierung und der Position des Objekts. Über den Datenweg 101 werden diese Daten auf die Anpassungseinheit 102 übertragen, um die Anpassung mit dem Abschnitt IO3 zu ermöglichen. Der Abschnitt 103 enthält die Elemente, die die Bewegung des Armes ermöglichen und steuern. Die Datenanpassung bezweckt u.a. die entsprechende selektive Übertragung über die Datenwegleitung 1θ4 auf die Regelelemente 105, 106 und 107· Diese Elemente können durch die Daten von Orientierung und Position in zwei Richtungen gesteuert werden und enthalten beispielsweise eine Vergleichsanordnung auf Basis von Operationsverstärkern. Die Datenwegleitungsinformation wird daran über Digital-Analog-Wandler

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zugeführt. Das Element 107 steuert den Motor 110, bis die Orientierung der Greifklaue entsprechend ist. Hierfür kann eine weiter nicht dargestellte und an sich bekannte Rückkopplung vorgesehen sein, indem der Motor einen Positionsaufnehmer enthält. Das Element 106 steuert den Motor 109, um die Greifklaue die entsprechende Y-Position einnehmen zu lassen, möglicherweise mit Hilfe von Positionsrückkopplung. Das Element 105 steuert den Zeitpunkt, zu dem das Objekt mittels der Aufnahmesteuerung 108 aufgenommen werden wird. Hier kann eine vorbestimmte Zeitverzögerung eingestellt sein (abhängig von der Referenzposition des Objekts in der X-Richtung und von der bekannten Geschwindigkeit des Fliessbandes), oder es wird mit Hilfe weiterer Tachometerimpulse eine Rückkopplung erreicht.

Es besteht die Möglichkeit, dass beim

optischen Abtasten keine einzige Orientierung gefunden Aiird, was die Folge einer Beschädigung sein kann, oder dadurch verursacht wird, dass aufeinanderfolgende Objekte teilweise aufeinander liegen. Eine Greifoperation findet dabei nicht statt. Die Greifvorrichtung wird nicht näher erläutert, weil in der Technik solche Vorrichtungen zum Greifen von Objekten allgemein bekannt sind. Die Erfindung lässt sich bei

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dreidimensionalen Gegenständen, wie Kubus, anwenden. Die Erfindung ist anwendbar, wenn die Bewegung der Unterschicht eine Drehbewegung ist. Die Erfindung ist mit auffallendem bzw. reflektiertem Licht anwendbar. Die Erfindung ist für in einer Flüssigkeit schwimmende Gegenstände anwendbar. Das Aufheben kann durch Magnetkräfte statt durch mechanische Kraft erfolgen. Das Aufheben kann in sich schon die Bearbeitung enthalten, beispielsweise das Aufprägen eines Stempels oder das Aufkleben eines Zettels. So ist die Erfindung auf vielerlei Art brauchbar.

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Claims

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PATBNTANSPRUECHB;

1 .) Einrichtung zum Orten eines

Objekts mit einer vorausbestimmten Pro. jektionsfigur auf einer Projektionsoberfläche, wobei das Objekt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass erste Mittel zum Bestimmen eines ersten Berührungs— linienpaares in einer ersten Richtung zur erwähnten Projektion, u.zw. je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objekts, dass zweite Mittel zum Bestimmen eines zweiten Berührungslinienpaares in einer zweiten Richtung quer zur erwähnten ersten Richtung zur erwähnten Projektion, u.zw. auch je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objekts, wobei die erste und zweite Richtung nahezu parallel zur erwähnten Projektionsoberfläche verlaufen kann, dass dritte Mittel zum Bestimmen eines Berührungspunktes und seiner Koordinaten auf jeder der erwähnten vier Berührungslinien und dass vierte Mittel vorgesehen sind, aus den gegenseitigen Positionen der vier Berührungspunkte folgendes zu bestimmen:

a. die Orientierung des Objekts in bezug auf die erwähnte erste und zweite Richting,

b. die Position eines Referenzpunktes am Objekt in bezug auf die Berührungslinien.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anlegen der

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i'iiB yz.h^cjZ 25.2.1976

parallel verlaufenden Berührungslinien ein geradliniges Abtastraster benutzen, in dem die zwei Rasterabtastrichtungen parallel zu den zwei Berührungslinienabweichungen verlaufen, wobei die Linienabtastung, die als erste vom Objekt unterbrochen wird, und die Linienabtastung, die als letzte vom Objekt unterbrochen wird, das erste Paar paralleler Berührungslinien bestimmt, und wobei der Unterbrechnngspunkt der Linienabtastung, die vom Beginn ihrer Abtastung als erste aller Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen wird, und der Unterbrechungspunkt der Linienabtastung, die vom Beginn ihrer Abtastung als letzte aller Abtastungen vom Objekt unterbrochen wird, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares bestimmen.

3· Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass sich Mittel zum Anlegen der parallelen Berührungslinien von linearer relativer Bewegung zwischen dem Objekt und einer quergerichteten periodischen Einzellinienabtastung bedienen und dass die erste und die letzte Linienabtastungen, die vom Objekt unterbrochen werden, das erste Berührungslinienpaar und die Unterbrechungspunkte jene'r Linienabtastungen, die als erste und letzte vom Objekt

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-45- Pl'.E 3^

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vom Start jeder Linienabtastung an, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares bestimmen. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, dass die Einzellinienabtastung von einer Reihe von Strahlungsdetektoren ausgeführt wird, über die ein Bild des Objekts in Querrichtung während der linearen relativen Bewegung passiert. 5· Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Einzellinienabtastung im wesentlichen senkrecht auf dar Richtung der linearen relativen Bewegung erfolgt. 6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung dex- Orientierung und Position des Objekts Referenzmittel für eine Tabelle von Wertsätzen relativer Berührungspunktpositionen, welche Werte aus dem vorausbestimmten Umriss der Projektionsfigur abgeleitet worden sind, wobei jeder Wertsatz miteinem Orientierungswinkel und der Referenzpunktlage zusammenhängt, die bei diesem Wertsatz auftreten, und Mittel zum Auswählen jenes Orientierungswinkel und jener Referenzpunktposition enthält, die mit dem vorausberechneten Satz relativer BerL hrungspunktpo süonen zusammenhängen, die dem bestimmten Satz relativer Berührungspunktpositionen am nächsten kommen.

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25.2.I97ö

7· Einrichtung nach einem der

Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Objekt auf einem füi- Strahlung einer darunter angeordneten Quelle durchlässigen Träger befindet, wobei die durchfallende und nicht vom Objekt abgeblockte Strahlung von den erwähnten ersten und zweiten Mitteln detektierbar ist.

8. Einrichtung zur Objektbehandlung,

dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Ortung dieses Objekts nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist.

9· Ein Objektortungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Stufen umfasst : a. Anlegen eines ersten Paares paralleler Berührungslinien an ein im wesentlichen zweidimensionales Objekt mit vorausbestimmtem Umriss, u.zw. je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objekts,

b. Anlegen eines zweiten Paares paralleler Berührungslinien quer zum ersten Paares am Objekt, ebenfalls je eine Berührungslinie an beiden Seiten des Objekts,

c. Bestimmung der relativen Positionen der auf diese Weise erzeugten Berührungspunkte, und

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d. Bestimmung der Orientierung des Objekts in bezug auf die Richtungen der Berührungslinien und-die Lage eines Referenzpunktes iia Objekt in bezug auf die Berührungslinien aus den erwähnten relativen Positionen der Berührungspunkte. 10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch

gekennzeichnet, dass die Stufe zum Anlegen der parallelen Berührungslinien ein geradliniges Abtastraster benutzt, in dem die zwei Rasterabtastrichtungen parallel zu den zwei Richtungen der Berührungslinien verlaufen, wobei die Linienabtastung, die als erste vom Objekt unterbrochen wird, und die Linienabtastung, die als letzte vom Objekt unterbrochen wird, das erste Paar paralleler Berührungslinien bestimmen, und wobei der Unterbrechungspunkt der Linienabtastung, die vom Beginn ihrer Abtastung als erste aller Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen wird, und der Unterbrechungspunkt der Linienabtastung, die vom Beginn ihrer Abtastung als letzte aller Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen wird, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares bestimmen.

11· Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufe zum An-

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rtiiS JZ. hj'J 25.2.1970

legen der parallelen Berührungslinien lineare relative Be\vegung zwischen dem Objekt und einer quergerichteten periodischen Einzellinienabtastung angewandt wird und die erste und letzte Linienabtastung, die vom Objekt unterbrochen werden, das erste Berührungslinienpaar bestimmen und die Unterbrechungspunkte jener Linienabtastungen, die als erste und letzte vom Beginn der Linienabtastungen vom Objekt unterbrochen werden, die Berührungspunkte des zweiten Berührungslinienpaares bestimmen.

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