DE2626051A1

DE2626051A1 - Verfahren zum erkennen der form von einzelnen dreidimensionalen gegenstaenden und vorrichtung zur ausuebung des verfahrens

Info

Publication number: DE2626051A1
Application number: DE19762626051
Authority: DE
Inventors: Jean Chabrol; Jacques Chevalier
Original assignee: SOFERMO
Current assignee: SOFERMO
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1976-12-16
Also published as: SE7606507L; ES448697A1; FR2314530A1; GB1549840A; FR2314530B1

Description

Dipl.-In₉. H. MITSCHERLICH D-B MÖNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steln.dorf.tr.Be10 Dr. r.r. nal. W. KÖRBER * ^m *""" Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE ¹°· ^Juni

SOFERMO

60 Allee de la Foret

,MEUDON LA FORET, Hauts de Seine/Frankreich

Patentanmeldung

Verfahren zum Erkennen der Form von einzelnen dreidimensionalen Gegenständen und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen der Form von einzelnen dreidimensionalen Gegenständen und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Der Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, es einem Roboter zu ermöglichen, Gegenstände zu ergreifen, die sich ihm als festliegende oder bewegte ebene Fläche darstellen.

Ob die Gegenstände untereinander übereinstimmen oder nicht, um ihre Form zu erkennen, muß man vor allem:

- die Auflagefläche jedes Gegenstandes unter den möglichen Auflageflächen identifizieren,

609851/1120

- einen Ausgangsbezugspunkt eines jedem Gegenstand zugeordneten Koordinatensystems markieren,

- die Orientierung einer der Koordinatenachsen des Gegenstandes, die sogenannte Bezugsachse erkennen, die die Orientierung dieses Gegenstandes gegenüber seiner Unterlage definiert, d.h. praktisch gegenüber einer der Achsen der Ebene, auf der sich der Gegenstand befindet.

Der oben genannte Bezugspunkt und die oben genannte Bezugsachse sind charakteristisch für jede Auflagefläche; daher gibt es ebensoviele Paare von Bezugspunkten und -achsen wie mögliche Auflageflächen für einen Gegenstand.

Die drei Informationen: Auflagefläche, Koordinaten des Bezugspunkts, Orientierung der Bezugsachse, bestimmen vollständig die automatische Bewegung des Greifers, der den Gegenstand ergreifen soll.

Jeder Auflagefläche des Gegenstandes auf seiner Auflagefläche entspricht ein Steuerprogramm für die Kinematik von verschiedenen Elementen des Greifwerkzeugs; insbesondere muß das Greifelement immer die zur Montage dienende Auflageseite in ihrer für die endgültige Montage erforderlichen Stellung belassen, und aus diesem Grunde hängt das Steuerprogramm von der Auflagefläche auf der Auflageebene ab.

Die Koordinaten des Bezugspunkts in dem Koordinatensystem der Auflageebene und die Kenntnis des dem Gegenstand zugeordneten Koordinatensystems, dessen Bezugspunkt den Anfangspunkt bildet und dessen Achsen parallel zu den Achsen des der Auflageebene zugeordneten Koordinatensystems sind, de-

609851 /1120

finieren die Anfangsbedingungen für die Bewegungen der beweglichen Elemente des Manipulators.

Eine eingehende Untersuchung hat zu dem Schluß geführt, daß es nur drei universell anwendbare Hauptmethoden gibt, mit denen das Problem des Erkennens von Formen eines einzelnen Gegenstandes behandelt werden können, nämlich die Methode der Pouriertransformationen, die Methode der Trägheitsmomente und eine Methode, die von den geometrischen Eigenschaften ausgeht. Jede dieser Methoden kann mit einer der drei folgenden Techniken ausgeübt werden: mit einem Analogverfahren, durch Berechnung nach einem gespeicherten Bezugsobjekt (franz.: referentiel en memoire), und schließlich durch Vergleich mit einer Liste.

Die genannten Methoden haben den gemeinsamen Hauptnachteil, daß sie mit umfangreichem Gerät arbeiten, etwa die Anwendung von leistungsfähigen Rechnern mit umfangreichem Speicher erfordern oder mit langsam arbeitenden mechanischen Mitteln arbeiten. Daraus folgt, daß die für das Erkennen von Formen erforderliche Bestimmung der spezifischen Elemente einer Auflagefläche verhältnismässig lange dauert, nämlich größenordnungsmässig zehn Sekunden.

Ausserdem ist eine solche Anlage sehr kostspielig und für den industriellen Einsatz wenig geeignet.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre lassen sich diese Nachteile vermeiden; die Erfindung besteht in einer Anwendung der Methode der geometrischen Kennzeichen, ausgeübt nech der Technik des Vergleichs mit einer Liste, wobei berücksichtigt wird, daß die Menge der zu speichernden Informationen radikal herabgesetzt wird, wenn der Vorgang des Formerkennens von einem bevorzugten Beobachtungspunkt ausgehend ausgeübt wird, der

609851/1120

automatisch bestimmt wird, ohne daß man zuvor Informationen über den Gegenstand erhalten hat, und der sich in gleichbleibender Höhe über der Auflageebene befindet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von einzelnen dreidimensionalen Gegenständen mit Hilfe einer Anlage, die ein Aufnahmegerät aufweist, beispielsweise eine Fernsehkamera, deren optische Achse senkrecht auf der Auflageebene des Gegenstands steht, ferner Kopplungsschaltungen und einen Kleinstrechner mit begrenzter Leistung und Speicherkapazität, wobei der einzelne dreidimensionale Gegenstand von praktisch parallel zu der optischen Achse des Aufnahmegeräts gerichtetem Licht beleuchtet ist; das erfindungsgemäße Erkennungsver- ■ fahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Aufnahmegerät ausgehenden, von der Kopplungsschaltung und dem Kleinstrechner analysierten und verarbeiteten Signale die Bildebene des Aufnahmegeräts in einer parallel zu der Auflageebene verlaufenden Ebene nach einem Iterationsverfahren derart verlagern, daß die Bildebenenmitte vertikal über dem tatsächlichen Massenmittelpunkt der sichtbaren Fläche steht, so daß dann die optische Mitte des Geräts sich am tatsächlichen Ort des Massenmittelpunktes befindet. Man nimmt die Abszissen X¹. und

i ^mkⁿ

X der sichtbaren Umrißlinie für jeden Ordinatenwert Y^x auf,

max ^J

wobei i eine ganzzahlige Eezugszahl von Fernsehanalysenbildzexlen ist und alle Werte annehmen kann, die gleich normale Zahl von Analysenbildzeilen sind, wobei K eine ganze Zahl ist, die je nach der Kompliziertheit der sichtbaren Umrißlinie gewählt ist; für jede Auflagefläche des Gegenstands wird die Polargleichung aufgestellt $~ f(@) oder θ = g (f}, wobei f auf den tatsächlichen Massenmittelpunkt bezogen ist, und aus den vorhergehenden Messungen wird die Orientierung der Bezugsachse des dreidimensionalen Gegenstands abgeleitet, indem man die Gesamtheit der gewonnenen und in Polarkoordinaten umgewandelten Werte mit den Werten vergleicht, die in den Speicher des Kleinst-

609851/1 120

rachners aufgenommen sind, wobei mit Korrelation oder Siebung gearbeitet wird.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die optische Mitte der Bildebene des Aufnahmegeräts sich am Ort des tatsächlichen Massenmittelpunkts der von diesem Gerät gesehenen sichtbaren Fläche befindet, in vorgegebener Reihenfolge die Koordinaten der vier Geraden gemessen vrerden, die parallel zu den Bezugsachsen verlaufen und ein der sichtbaren Fläche umschriebenes Rechteck bilden; schließlich wird aus den vorhergehenden Messungen die Orientierung der Bezugsachse des dreidimensionalen Gegenstands abgeleitet, indem man eine in den Speicher des Kleinstrechners eingegebene Tabelle befragt.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens zum Erkennen der Formen eines einzelnen dreidimensionalen Gegenstands der oben beschriebenen Art. Diese Vorrichtung, die ein Aufnahmegerät, dessen optische Achse senkrecht auf der Auflageebene des Gegenstands steht und dessen vordere Bildauffangfläche in einer parallel zu der Auflageebene verlaufenden Ebene liegt, sowie eine Kopplungsschaltung und einen Kleinstrechner, jeweils mit beschränkter Leistungsfähigkeit und Speicherkapazität, umfaßt, und in der der dreidimensionale Gegenstand von einem praktisch parallel zu der optischen Achse das Aufnahmegeräts verlaufenden Licht beleuchtet wird, wobei die Vorderfläche dieser Vorrichtung sich in einer Ebene zu verlagern vermag, die parallel zu der auf rechtwinklige Koordinatenachsen CX, OY bezogenen Auflagefläche verläuft, ist dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Bildebene des Aufnahmegeräts sich an deir Ort des tatsächlichen Massenmittelpunkts der sichtbaren Fläche des von der Kamera gesehenen Gegenstands befindet, das Gerät nacheinander die Abszissen X^_in

609851 /1120

und X der sichtbaren Umrißlinie des Gegenstands für jeden Ordinatenwert mißt, wobei i eine ganzzahlige Bezugsgröße der Fernsehabtastbildzeilen ist und jeden Wert annehmen kann, der gleich normale Zahl von Analysenbildzeilen ist, wobei K eine ganze Zahl ist, die je nach der Kompliziertheit der sichtbaren Umrißlinie gewählt wird, und daß ein Kleinstrechner, der über eine Kopplungsschaltung an das Aufnahmegerät angeschlossen ist, aus den vorhergehenden Messungen die Polargleichung 9 - f (Θ) oder θ = g (^), wobei^ auf den tatsächlichen Massenmittelpunkt (G) bezogen ist, für die entsprechende Auflagefläche ableitet und den Richtungswinkel θ der Bezugsachse der betrachteten Fläche durch Befragen der in den Speicher des Kleinstrechners eingegebenen Tabellen bestimmt.

Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich die optische Kitte des Aufnahmegeräts an dem Ort des tatsächlichen ilassenmittelpunkts befindet, dieses Gerät in dieser Reihenfolge nacheinander die Koordinaten X , Y . , X .

^J max min min

und Y des der von dem Aufnahmegerät gesehenen sichtbaren Fläche des Gegenstands umschriebenen Rechtecks, dessen Seiten parallel zu den Bezugsachsen verlaufen, nißt und daraus die Richtung der Bezugsachse des dreidimensionalen Gegenstands durch Vergleich mit einer in den Speicher des Kleinstrechners eingegebenen Tabelle ableitet.

Nach einer v/eiteren Ausführungsform ist die Vorder fläche des Aufnahmegeräts einer mit Spiegeln, Prismen und Linsen oder einer Faseroptik ausgerüsteten Vorrichtung zugeordnet; das Aufnahmegerät selbst steht fest, und nur seine Bildebene verlagert sich parallel zu der Auflageebene des Gegenstands.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die folgendes darstellen:

609851/1120

Fig. 1 eine teils als Blockschaltung und teils perspektivisch ausgeführte Wiedergabe einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Erläuterung für die Art und Weise, in der die MaSe gewonnen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird ein einzelner dreidimensionaler Gegenstand 1 auf eine absolut horizontale Auflageebene 2 gelegt. Ein starres vertikal stehendes Gestänge dient als Halterung für eine untere Ebene, die mit der Auflageebene 2 zusammenfallen kann, und einer oberen Ebene 4. Die obere bzw. die untere Ebene 2 bzv;. 4 sind genau parallel zueinander und ihr gegenseitiger Abstand läßt sich mit Hilfe von Gleitführungen 5, 6 verstellen, die sich an den vertikalen Ständern 3 des Aufbaus befinden. Scheinwerfer 7, 8, 9, die fÄst an der oberen Ebene 4 angebracht sind, ermöglichen eine Bestrahlung des dreidimensionalen Gegenstandes derart, daß der Gegenstand für einen auf der oberen Ebene 4 befindlichen Beobachter keinerlei Schattenzone zeigt. Eine schematisch angedeutete Fernsehkamera 10 ist so angeordnet, daß ihre optische Achse 0-0 senkrecht auf den zueinander parallelen Ebenen 2 (unten) und 4 (oben) steht. Die Kamera 10 wird von einem ebenen Schlitten 11 getragen, der sich genau in der Ebene der oberen Platte 4 verlagern läßt, wozu in diese Platte eine öffnung 12 geschnitten ist. Die Vorderseite der zu der Kamera 10 gehörigen Bildaufnahmeröhre befindet sich also immer in der Ebene 4. Kamera 10 und Schlitten 11 sind mit zwei zylindrischen Stangen (Spindeln) 13 und 14 über zwei Muttern 20 und 21 mit Schneckengewinde verbunden. An ihren Enden werden die zylindrischen Spindeln 13 und 14 durch zylindrische Stangen (Spindeln) 15 und 16 gehalten, die mit Schnecken 22 und 23 zusammenwirken.

609851/1120

Die Spindeln 15 und 16 können durch Servomotoren in Drehung versetzt werden; die Servomotoren werden durch eine an einen Kleinstrechner 25 angeschlossene Kopplungsschaltung 24 gesteuert. Die gesamte gezeichnete Anordnung wird auf ein kartesisches Koordinatennetz bezogen, das durch rechtwinklige Achsen OX und OY auf der unteren Ebene 2 dargestellt ist. Wenn die an den Enden der Spindeln 15 und 16 angebrachten Servomotoren arbeiten, drehen sich die Spindeln um ihre Längsachse und verursachen eine Translationsbewegung der Stangen 13 und 14 parallel zu der Achse OY, und die Vorder säte der Bildaufnahmeröhre an der Kamera 10 führt eine gleiche Translationsbewegung parallel zu der Achse OY aus. In entsprechender Weise drehen sich, wenn die den Spindeln 13 und 14 zugeordneten Servomotoren arbeiten, diese Spindeln in ihren Muttern 20 und 21 mit Schneckengewinde; sie verleihen dem Schlitten 11 und der Kamera 10 eine parallel zu der Achse OX verlaufende Translationsbewegung. Dementsprechend führt auch die Vorderseite der Bildaufnahmeröhre eine gleiche Translationsbewegung parallel zur Achse OX aus. Mit dem Gerät nach Fig. 1 kann man somit, gesteuert von dem Kleinstrechner 25 und durch Vermittlung der Kopplungsschaltung 24 und der den Spindeln 13, 14, 15, 16 zugeordneten Servomotoren die Ebene 4 durch die Öffnung 12 mit der Vorderseite der Bildaufnahmeröhre der Fernsehkamera 10 abtasten lassen; dabei bleibt die optische Achse 0-0 senkrecht zu den Ebenen 2 und 4. Das beschriebene Getriebe erlaubt somit eine Verschiebung der Kamera 10 bei gleichbleibender Höhe der Kamera über der Ebene 2.

Mit dieser Verschiebungsmöglichkeit der Kamera 10 arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung folgendermaßen:

Der zu erkennende Gegenstand 1, der auf der durch das Koordinatensystem OX, OY definierten Horizontalebene 2 ruht, wird

609851/1120

gleichmässig durch die Vertikalscheinwerfer 7, 8, 9 beleuchtet, so daß alle Schlagschattenwirkungen vermieden werden. Als Beobachtungsgerät wird die Fernsehkamera 10 benutzt, deren optische Achse 0-0 senkrecht auf der Horizontalebene OX, OY steht.

Wenn die Kamera sich in geeigneter Lage mit über dem Gegenstand 1 befindlichem optischen Empfänger steht, nimmt der optische Empfänger die Koordinaten der Punkte auf, die die sichtbare Umrißlinie des Gegenstands bilden und mißt die sichtbare Fläche des Gegenstands. Wenn der optische Empfänger sich in der Vertikalen über einem kennzeichnenden Punkt der sichtbaren Fläche und in einem bestimmten Abstand von der Auflagefläche des Gegenstands befindet, wird die von deir: optischen Empfänger vorgenommene Messung senkrecht über deiu Massenmittelpunkt der scheinbaren Fläche vorgenommen, um die Wiederholbarkeit des Vorgangs zu sichern. Es läßt sich leicht zeigen, daß für einen gegebenen Gegenstand eine einfache Beziehung zwischen dem Massenmittelpunkt der sichtbaren Fläche und dem Massenmittelpunkt des dreidimensionalen Gegenstands besteht. Diese beiden Massenmittelpunkte entsprechen einander eindeutig.

Dank der V7echselbeziehung zwischen der Kamera 10 auf Grund der von ihr ausgeführten Messungen und dem Kleinstrechner 25 und mit Hilfe der zwei fachen P.egelung längs der Achsen OX, OY, die die' Verlagerung des Schlittens 11 in der Ebene 4 ermöglicht, wird die Kamera so verschoben, daß die optische Achse 0-0 ihrer Bildaufnahmeröhre nach einem Interationsverfahren mit der Senkrechten in dem tatsächlichen Massenmittelpunkt der scheinbaren Fläche des in der Kamera gesehenen Gegenstands zusammenfällt.

Die in diese Position gelangte Kamera mißt in einer vorgeschriebenen Reihenfolge die Koordinaten der vier paarweise parallel

609851 /1120

zu den Bezugsachsen CX und OY verlaufenden Geraden, die ein die sichtbare Fläche des Gegenstands umschreibendes Rechteck bilden.

In Fig. 2 ist ein dreidimensionaler Gegenstand 1 gezeichnet, der auf einer Horizontalebene 2 ruht, die auf ein kartesisches Achsensystem OX, OY bezogen ist. Die Kamera sei so angeordnet, daß ihre optische Achse 0-0 sich senkrecht über dem tatsächlichen Massenmittelpunkt G der sichtbaren Fläche des Gegenstands 1, gesehen von der Kamera, befindet, und diese ermittelt nacheinander in einer speziellen Seihenfolge die Größen X , Y . X . , Y

max min, mm max

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß auf das Erkennen von Formen für einen einzelnen Gegenstand ein mathematisches Verfahren angewendet wird, nach welchem man leicht aus der Kenntnis der obengenannten, in einer vorgeschriebenen Reihenfolge betrachteten Werte die Richtung θ der Bezugsachse des dreidimensionalen Gegenstandes durch Befragen einer in dem Speicher des Kleinstrechners 25 gespeicherten Tabelle ableiten kann. Eine Kessung der vier obengenannten Zahlen definiert den Winkel θ absolut und mit aller Genauigkeit, deren die Fernsehkamera 10 fähig ist.

Die Verarbeitung der von der Fernsehkamera ausgehenden Signale durch den Kleinstrechner und ihre Formierung in den Kopplungsschaltungen ergibt den Wert des entsprechenden Winkels durch Befragen der Tabelle.

Betrachtet man die Fig. 2, so gilt das folgende Kriterium für die Identifizierung der Auflage- und der Orientierungsfläche des Gegenstands:

Man betrachtet die Abstände a_, b, c_ und d zwischen dem fassen-

609851/1120

- li -

mittelpunkt G der Uirtrißlinie Γ und jeder der Geraden X,., Y , X und Y__, die parallel zu den Achsen X und Y ver-

A' nr m M *

laufen und die Umrißlinie J"¹ umschließen.

Einer vorgegebenen Richtung θ des Gegenstands entspricht eine Folge von Werten a, b, c und d, umgekehrt definiert eine Serie Meßwerte a, b, c_ und d einen Winkel Θ.

Die Arbeitsweise besteht daher darin, daß in jeder der Tabellen, die zuvor für jede mögliche Auflagefläche des Gegenstands aufgestellt und in den Speicher des Rechners 25 eingelesen worden sind, nachgefragt wird, ob eine Gruppe von Werten a_, b, £ und d existiert, die mit den gemessenen Werten übereinstimmen und in der angegebenen Reihenfolge aufgenommen sind; wenn eine solche Gruppe in einer Tabelle vorkommt, sind auch die Beziehung der Auflagefläche und die Orientierung θ damit bestimmt.

Um die Richtigkeit der Ergebnisse zu überprüfen, sind für jede mögliche Auflagefläche im Speicher des Rechners ausserdem die Koordinaten eines oder mehrerer kennzeichnender Punkte der Umrißlinie gespeichert.

Mit Hilfe der Meßergebnisse der Kamera 10 und durch Befragen der in dem Speicher des Kleinstrechners 25 gespeicherten Tabellen wird geprüft, ob diese Punkte gut mit der beobachteten Umrißlinie P zusammenfallen.

Die bis hierher beschriebene Methode ist ausgezeichnet geeignet, so lange die am Ausgang der Kamera vorliegenden Signale ein gutes Signal/Rausohverhältnis besitzen. Dieses Verfahren gehört zu einer Familie von Lösungen, bei denen die Bestimmung des Orientierungswinkels durch Vergleich der Gruppe der ermittelten und in Polarkoordinaten umgewandelten Werte

609851/1120

(X , Y , X und Υ_Λ1Γ) mit in dem Speicher des Kleinstrechners

M' m^f m M ^L

25 gespeicherten Werten erfolgt. Das Verfahren behandelt den vereinfachten Fall, daß die Diskretiation der T'ePercrcbniRse von θ Ίϊ beträgt.

Wenn das Signal/Haus chverliältni s am Ausgang der Farnsehkamera 10 einen niedrigen Wert hat, wird das Verfahren vervollkommnet, indem man eine grössere Informationsinenge in Form der Abszissenwerte X¹. und X¹ der sichtbaren üiarißlinie für

. mm max

jede Ordinate Y¹ ermittelt, worin i ein ganzzahliger Bezugsitfert der Analysenbildzeilen ist und jeden Wert annehmen kann, der gleich normale Zahl von Analysenbildzeilen ist, vjohei K eine ganze Zahl ist, die nach Maßgabe der Kompliziertheit der sichtbaren Umrißlinie gewählt wird, und für jede Auflagefläche des Gegenstands wird mit Hilfe des Kleinstrecbners 25 und dsr Kopplungsschaltung 24 die Polargleichung ^ = f (Θ) oder © ⁼ S (?) aufgestellt, die auf den Massenmittelpunkt bezogen ist.

Nun erfolgt die Bestimmung des Winkels durch Vergleich der Gruppe der ermittelten und in Polarkoordinaten umgewandelten Werte mit den Werten im Speicher, wobei mit Korrelation oder beispielsweise mit KALMAN-Filterung gearbeitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt drei Besonderheiten und Vorteile:

a) die erforderliche Gesamtzeit ist sehr kurz, sie liegt in der Größenordnung einer Sekunde,

b) zur Ausübung des Verfahrens können übliche Vorrichtungen verwendet werden, von denen verhältnismässig preisgünstige, für Untersuchungen dieser Art bestimmte industrielle Aus-

609851/1120

ührungen bekannt sind,

c) von den zugehörigen Rechner wird praktisch keine Datenverarbeitung verlangt: seine einzige Aufgabe besteht darin, bestimmte logische Vorgänge auszuführen und in Tabellen zu recherchieren: die Dauer dieser Vorgänge und vor allem das erforderliche Speichervorlumen sind bei den einfachsten Kleinstrechnern vorzufinden, die daher vzeniger kostspielig sind.

Schließlich kann es bei bestimmten Anv/endungen zweckmässig sein, der Vorderseite des Aufnahmegeräts eine optische Vorrichtung zuzuordnen, die nit Spiegeln, Prismen und Linsen oder mit optischen Faserbündeln arbeitet, so daß die eigentliche Aufnahraeapparatur nicht bewegt vird und nur seine Bildebene eich parallel zu der Äuflageebens des Gegenstands beweqt.

AnSprüche:

609851/1120

Claims

Anspräche

Verfahren zum Erkennen der Form eines einzelnen dreidimensionalen Gegenstands mit Hilfe einer Anordnung, die folgende Teile aufweist:

- ein Aufnahmegerät, beispielsweise eine Fernsehkamera, deren optische Achse senkrecht auf der Auflageebene des Gegenstands steht, Kopplungsschaltungen und einen Kleinstrechner mit begrenzter Leistung und Speicherkapa- . zität, wobei der einzelne dreidimensionale Gegenstand von praktisch parallel zu der optischen Achse des Aufnahmegeräts gerichtetem Licht beleuchtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Aufnahmegerät ausgehenden, von der Kopplungsschaltung und dem Kleinstrechner analysierten und verarbeiteten Signale die Bildebene des Aufnahmegeräts in einer parallel zu der Auflageebene verlaufenden Ebene nach einem Iterationsverfahren derart verlagern, daß die Bildebenenmitte vertikal über den tatsächlichen I'assenmittelpunkt der sichtbaren Fläche steht, ferner dadurch gekennzeichnet, daß, wenn d.ie optische 2iitte des Aufnahmegeräts sich am Ort des tatsächlichen Massenmittelpunkts des Gegenstands befindet, in einer vorbestimmten Reihenfolge die Koordinaten der vier parallel zu den Bezugsachsen verlaufenden Geraden gemessen werden, die ein die sichtbare Fläche des Gegenstands umschreibendes Rechteck bilden, und daß dann aus den vorhergehenden Messungen die Orientierung der Bezugsachse des dreidimensionalen Gegenstands durch Befragen einer Tabelle abge-

609851/1120

geleitet wird, die in den Speicher des Kleinstrechners eingespeichert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die optische Mitte der Bildebene des Aufnahmegeräts sich an; Ort des tatsächlichen Massenmittelpunkts der sichtbaren Fläche des von dem Gerät gesehenen Gegenstands befindet, das Gerät mit Hilfe von in den Speicher des Kleinstrechners eingegebenen Informationen die Koordinaten eines Punktes überprüft, der auf dor sichtbaren Umrißlinie des Gegenstands liegt und besondere Kennzeichen aufweist.
3. Vorrichtung zum Erkennen von Formen eines einzelnen dreidimensionalen Gegenstands, zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei v/elcher die Ebene, _n in der das Aufnahmegerät sich verlagert, auf rechtwinklige Koordinaten OX, OY bezogen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die optische Mitte des Aufnahmegeräts sich am Ort des tatsächlichen Massenmittelpunktes der sichtbaren Umrißlinie des von diesem Gerät gesehenen Gegenstands befindet, das Gerät nacheinander die Koordinaten Χ_Μ&χ, Y_Min, X^₁ γ^ des der sichtbaren

Fläche des Gegenstands umschriebenen Rechtecks in dieser Reihenfolge mißt} dessen Seiten paarweise parallel zu den Bezugsachsen verlaufen, und den Richtungswinkel θ der Bezugsachse der betrachteten Fläche durch Befragung der in den Speicher des Kleinstrechners (25) eingegebenen Tabellen ableitet.

609851/1120
4. Verrichtung zum Er-:er..-.err- von Fernen, rech Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderseite des Aufnahmegeräts eine optische Vorrichtung zugeordnet ist, die aus Spiegeln, Prismen und Linsen oder einer Faseroptik besteht, wobei das Aufnahmegerät stillsteht und die Bildebene des Geräts sich parallel zu der Auflageebene des Gegenstands verlagert.

Der Patentam.-alt

609851/1120
BAD ORIGINAL

1?

Leerseite