DE2702452C2 - Einrichtung zur Lagebestimmung eines einen anderen Remissionsgrad als der Hintergrund aufweisenden Objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagebestimmungseinrichtung, wie sie etwa bei Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, die automatisch Objekte, deren Lage unbestimmt ist, bearbeiten oder aus einer Gruppe von Gegenständen ein bestimmtes zu bearbeitendes

Objekt auswählen soll.

Zu diesem Zweck wurden bisher Lichtpunktabtaster verwendet Bei einem solchen Lichtpunktabtaster wird ein einzelner Lichtstrahl auf das Objekt gerichtet und das von dem Objekt reflektierte Licht in ein elektrisches

so Signal umgesetzt. Zur schrittweisen Beleuchtung einer größeren Fläche wird der Lichtstrahl abgelenkt, wobei das reflektierte Licht ungerichtet an die Empfangseinrichtung gelangt Mit Anordnungen dieser Art läßt sich zwar die Lage des Objekts in der Bildfeldebene bestimmen, nicht jedoch die räumliche Lage, zu der auch der Abstand von einer vorgegebenen Bezugsebene parallel zur Bildfeldebene gehört

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der sich die räumliche Lage eines Objekts in allen drei Dimensionen bestimmen läßt

Nach der im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1

angegebenen Lösung dieser Aufgabe wird neben einer

Bestimmung der Koordinatenlage des Objekts im Bildfeld noch zusätzlich sein in Strahlrichtung gemesse-

ner Abstand von einem Bezugshintergrund bestimmt was anhand des Querschnitts des parallelen Lichtbündels relativ zu der mit dem Abstand zunehmenden Bildfeldgröße geschieht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine grundsätzliche Anordnung eines Lagebestimmungssystems,

Fig.2 bis 5 Darstellungen zur Erläuterung der Einrichtung nach F i g. 1,

F i g. 6 eine Schaltung einer Bildverarbeitungseinrichtung, die mit der in F i g. 1 gezeigten Lagebestimmungseinrichtung zusammenarbeitet,

Fig.7 bis 9 Ausführungsformen eines Teils der in F i g. 6 gezeigten Schaltung,

Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für die praktische Ausführung des in der Einrichtung nach F i g. 1 verwendeten Beleuchtungsgeräts,

Fig. 11 und 12 Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach F i g. 10,

Fig. 13a bis 13c Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise bei der Lageerkennung,

F i g. 14 eine weitere grundsätzliche Anordnung einer Lagebestimmungseinrichtung,

Fig. 15 eine Schaltung der in Fig. 14 verwendeten Signalverarbeitungseinrichtung,

Fig. 16a und 16b Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung nach F i g. 14 und 15,

Fig. 17 ein Schaltbild eines Teils der in Fig. 15 gezeigten Schaltung, und

Fig. 18 ein Schaltbild einer Variante der in Fig. 17 gezeigten Schaltungsstufe.

In der in F i g. 1 gezeigten Lagebestimmungseinrw.htung erzeugt ein Beleuchtungsgerät 1 ein im wesentlichen paralleles Lichtbündei. Ferner vorgesehen sind ein Bildaufnahmegerät 2, beispielsweise eine Fernsehkamera, und eine Bildverarbeitungseinrichtung 3. Ein rechteckiges zu erkennendes Objekt ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Der Weg, den das Strahlenbündel durchläuft, und das Bildfeld sind mit gestrichelten Linien dargestel't. Es sei angenommen, daß der Querschnitt des Strahlenbündels kreisförmig ist. Mit dem Bildaufnahmegerät 2 erhält man bei der zuvor beschriebenen Anordnung der einzelnen Einrichtungen daher ein Bild, wie es in F i g. 2 dargestellt ist.

In den F i g. 1 und 2 sind ein Bereich 5a auf dem Objekt 4, das von dem parallelen Lichtstrahlbündel beleuchtet wird, und der Bereich 5b in dem dem beleuchteten Bereich entsprechenden Bild schraffiert dargestellt. Dies .sind Bereiche mit größeren Intensitäten bzw. stärkerer Ausleuchtung als die anderen so Bereiche oder die Restbereiche auf dem Objekt bzw. im Bild.

Wenn das Bild von F i g. 2 vom Bildaufnahmegerät 2 als zeitbezogenes Signal der Bildverarbeitungseinrichtung 3 übertragen wird, sucht die Bildverarbeitungsein- richtung 3 nach einem ein kreisförmiges Muster mit größerer Intensität bildenden Bereich in dem vom Bildaufnahmegerät 3 bereitgestellten Signal und stellt die Lage des Bereichs in einer Bildfläche fest.

Das Ausgangssignal der Bildverarbeitungseinrichtung 3 gibt eindeutig die Lage des Objektes wieder, wie dies nachfolgend noch erläutert werden wird.

Es sei hier angenommen, daß die optische Achse einer Linse A des Bildaufnahmegerätes 2 in einem Abstand X vom parallelen Lichtbündel verläuft, und daß zwischen der Linse A und dem Objekt ßein Abstand L vorliegt, so daß — wie aus F i g. 3 hervorgeht — folgende Gleichung

XUx

Hierbei ist χ der Abstand zwischen der optischen Achse der Linse A und dem kreisförmigen Muster in der virtuellen Ebene G und / ist der Abstand zwischen der Linse A und der virtuellen Ebene C.

Daher läßt sich der Abstand χ — wie es zuvor beschrieben wurde — richtig aus der Lage des kreisförmigen Musters in der virtuellen Ebene bestimmen. Da Xund /gegeben sind, kann der Abstand L mit der vorgenannten Gleichung bestimmt werden. Daraus kann festgestellt werden, daß sich ein Objekt, das das parallele Lichtbündel reflektiert, an einer Stelle befindet, die von der Linse A des Bildaufnahmegerätes in einem Abstand L entfernt liegt Die drei-dimensionale Lage des Objektes ist daraus zu entnehmen.

Es sei weiterhin angenommen, daß ein Bereich mit einer Länge D auf dem Objekt in der virtuellen Ebene als ein Bild mit einer Länge d abgebildet wird, und daß der Durchmesser des parallelen Strahlenbündeis unabhängig von der Größe L immer gleich D ist (vgl. hierzu Fig.3). Dann wird der Abstand L direkt aus dem Abstand din der virtuellen Ebene erhalten, da /bekannt ist

Das Vorhandensein eines Objektes, das das parallele Lichtbündel reflektiert, wird daher an einer Stelle in einer zur optischen Achse der Linse A senkrechten Ebene erkannt, die von der Linse A mit einem Abstand L beabstandet ist, und zwar durch Feststellen des Bereichs, der das kreisförmige Muster mit größerer Intensität im virtuellen Signal bildet, durch Messen des Durchmessers d dieses Bereichs in der virtuellen Ebene und durch das Einsetzen des gemessenen Durchmessers d in die zuvor angegebene Gleichung. Dieser Vorgang ist deshalb zum Bestimmen der Lage des Objektes gut geeignet, weil die Bestimmung dabei weniger stark von einer nicht genauen parallelen Ausrichtung zwischen der optischen Achse der Linse A und dem Strahlenbündel beeinflußt wird und weil der Abstand L unabhängig von dem Abstand X zwischen der optischen Achse der Linse und dem parallelen Strahlenbündel ermittelt werden kann.

Kehrt man nochmals zu F i g. 1 zurück und nimmt man an, daß kein zu erkennender Gegenstand vorliegt, so gelangt das parallele Strahlenbündel beispielsweise auf eine Rückwand 4' und beleuchtet einen Bereich Sa'. In gestrichelten Linien sind der Lichtweg des parallelen Strahlenbündeis und das Bildfeld des Bildaufnahmegerätes 2 dargestellt. Da das Bildfeld auf einem weiter entfernten Objekt, d. h. auf der Rückwand 4' größer ist als auf dem näheren Objekt 4 — obwohl der Querschnitt und die Größe des Strahlenbündel unabhängig von der vom Bündel durchlaufenen Entfernung konstant ist — wie aus F i g. 1 hervorgeht — wird für das weiter entfernte Objekt, d. h. von der Rückwand ein in F i g. 4 dargestelltes Bild erhalten, wogegen das näher am Bildaufnahmegerät 2 liegende Objekt 4 zu einem in F i g. 2 dargestellten Bild führt. Beim Vergleich dieser Bilder ist zu ersehen, daß der in der virtuellen Ebene liegende Bereich 5b', der dem beleuchteten Bereich 5a' auf dem weiter entfernten Objekt 4' entspricht, kleiner ist als der in der virtuellen Ebene liegende Bereich 5b, der dem beleuchteten Bereich 5a des näher liegenden Objekts 4 entspricht. Dies ist ein augenfälliger Hinweis auf c¹ ie Tatsache, daß die Länge L zwischen dem Bildaufnahmegerät 2 und dem Objekt 4 (oder dem Objekt 4', oder ganz allgemein dem Bereich, der vom Darallelen Lichtbündel beleuchtet wird) direkt aus dem

5 6

Durchmesser d der höheren Intensität in der virtuellen umrandeten Register, d. h. der Register der fünf Zeilen

Ebene oder aus dem Abstand χ von der optischen Achse und fünf Spalten (5x5 Register) auszulesen.

bestimmt werden kann. Betrachtet man den Zusammenhang zwischen dem im

Nachfolgend soll ein praktisches Ausführungsbeispiel Schieberegister 8 von F i g. 6 gespeicherten Inhalt und

der dritten Einrichtung zum Suchen oder Feststellen des 5 den Bildelementen auf der Bildfläche von F i g. 5, so läßt

Bereichs mit einem kreisförmigen Muster und einer sich folgendes sagen.

höheren Intensität in den Bildsignalen, wie sie in den Das Bildelement, das mit einem kleinen Kreis

F i g. 2 oder 4 dargestellt sind, erläutert werden. gekennzeichnet ist und das dem Abtastaugenblick

Bekanntermaßen wird das Fernsehbildsignal durch entspricht, wird in einem Register gespeichert, das

wiederholtes Verschieben der Horizontalabtastung in io direkt mit dem Ausgang der Tastschaltung 7 verbunden

vertikaler Richtung, d. h. mit dem sogenannten Stan- ist, so daß die Bildelemente, die mit schwarzen Punkten

dard-Femsehabtast-Verfahren erzeugt, so daß die und Kreisen gekennzeichnet sind, in den auslesbaren

Lichtintensität in ein zeitbezogenes Spannungssignal Registern von fünf Zeilen und fünf Spalten gespeichert

übergeführt oder umgewandelt wird. werden, die in F i g. 6 strichpunktiert umrandet sind. Auf

Beispielsweise wird die oberste gestrichelte Linie in 15 diese Weise speichert das Schieberegister 8 in F i g. 6 als

der in F i g. 5 dargestellten Bildfläche als erstes in der Ganzes die Bildelemente, die bei der Abtastung der

mit χ bezeichneten Pachtung abgetastet, dann werden Zeilen, welche in F i g. 5 durch ausgezogene Linien

die zweite gestrichelte Linie in der x-Richtung und die dargestellt sind, erhalten werden,

darunter liegenden gestrichelten Linien in derselben Bei der Abtastung wird der von dem Register in der in

Richtung nacheinander abgetastet. 20 Fig. 6 dargestellten strichpunktierten Umrandung

F i g. 6 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der lesbare Bereich in F i g. 5 von links nach rechts oder von

Bildverarbeitungseinrichtung, die bei der in F i g. 1 oben nach unten verschoben, so daß der Bereich der

dargestellten Lagebestimmungseinrichtung vorgesehen fünf Zeilen und fünf Spalten allmählich über die gesamte

sind. Eine Schwellenwertschaltung 6 setzt das zeitbezo- Bildfläche wandert, wenn die Abtastung über die

gene oder zeitliche Signal, welches von der Fernsehka- 25 gesamte Bildfläche hinweg durchgeführt wird,

mera bereitgestellt wird, in ein Binärsignal derart um, Das im Bildsignal enthaltene kreisförmige Muster

daß die Spannung, die eine vorgegebene, einer wird also sicher festgestellt, wenn aufgrund der

bestimmten Lichtintensität entsprechende Schwellwert- Auswertung entschieden wird ob die Bildelemente der

spannung übersteigt, als 1 (eins) codiert wird. Oder Register der fünf Zeilen und fünf Spalten ein

genauer ausgeführt, wird in diesem Binärsignal der 30 kreisförmiges Muster bilden, das aus mehreren Einsen

Bereich des Bildsignals, der dem beleuchteten Bereich besteht.

auf dem Objekt entspricht, mit 1 (eins) codiert, während Die F i g. 7 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele für

die meisten Teile des übrigen Bereiches als Null gezählt Schaltungsstufen, um zu entscheiden oder zu unterschei-

werden. den, ob die Bildelemente in den fünf Zeilen und fünf

Die Binärsignale werden dann jeweils in einem 35 Spalten ein kreisförmiges Muster bilden, das aus Einsen

konstanten Zeitraum in einer Abtastschaltung 7 besteht

abgetastet, so daß Daten oder Abtastwerte, erhalten In F i g. 7 sind die Register 9 der auslesbaren fünf

werden, die die zu verarbeitende Information aufweisen. Zeilen und fünf Spalten unter den in F i g. 6 dargestellten

Die Bildinformation wird dann aufgeteilt und in zwei Registern 8 mit dem Bezugszeichen 9' bezeichnet Es sei

Richtungen χ und y getrennt, wie dies in Fig.5 40 angenommen, daß ein kreisförmiges Muster durch

dargestellt ist. Jeder Abtastpunkt wird nachfolgend als Einsen bei den mittleren fünf Bildelementen und durch

»Bildelement« bezeichnet Nullen bei den anderen Bildelementen gebildet wird.

Es sei hier angenommen, daß die Tastperiode Die Anordnung wird so gewählt daß ein Ausgangssi-

167 Nanosekunden beträgt (dies entspricht einer Tast- gnal »1« am Anschluß Q auftritt wenn alle Inhalte der

frequenz von 6 MHz), und daß ein Horizontal-Syn- 45 mittleren fünf Register^ eine Eins aufweisen, wogegen

chronsignal und ein Vertikal-Synchronsignal aller 382 am anderen Anschluß Q ein Ausgangssignal »1« auftritt

Tastungen bzw. aller 262 Horizontal-Synchronsignalen wenn alle Inhalte der übrigen Register Null sind. Die

bereitgestellt wird, wobei dies der Abtastung beim Ausgangssignale der 25 Register werden ciann einem

Standard-Fernsehabtast-Verfahren, was bei der Fern- UND-Glied 10 über die Anschlüsse Q und Q zugeleitet

sehkamera benutzt wird, entspricht um ein Bildsignal 50 so daß am Anschluß 10Λ des UND-Gliedes 10 nur dann

mit 320 Bildelementen in horizontaler Richtung (d. h. in ein Signal »1« auftreten kann, wenn das kreisförmige

x-Richtung) und 240 Bildelementen in vertikaler Objektmuster mit den Inhalten der 25 Register überein-

Richtung (& h. in y- Richtung) zu schaffen. stimmt

Das Ausgangssignal der Tastschaltung 7 wird dann Das UND-Glied 10 stellt das Ausgangssignal »0«

einem Schieberegister 8 zugeleitet, das die Schiebeope- 55 bereit, wenn wenigstens eine der 25 Bildelement-Infor-

ration in Richtung des angedeuteten Pfeils bei jeder mationen sich von der Information unterscheidet, die

Tastperiode durchführt Jedes Quadrat in F i g. 6 erforderlich ist, um das kreisförmige Objektmuster zu

entspricht einem Register mit einem Bit Die Quadrate bilden. Daher ist es tatsächlich möglich, daß die in F i g. 7

sind in mehrere Zeilen unterteilt angeordnet, die jeweils dargestellte Schaltung fehlerhaft arbeiten kann, nämlich

382 Quadrate enthalten. Eine Zeile kann also die bei eo dann, wenn sich die Inhalte der Register zufällig oder

einer Abtastung erhaltenen Informationen übertragen. unbeabsichtigt umkehren, was durch verschiedene

Um die Zeichnung vereinfachen zu können, wurde Faktoren verursacht werden kann,

hier angenommen, daß das Bild des vom parallelen Fig.8 zeigt eine modifizierte Schaltung, um den

Lichtstrahl belichteten Bereichs von Bildelementen mit zuvor erläuterten Nachteil der Schaltung gemäß F i g. 7

fünf Zeilen und fünf Spalten bedeckt ist Daher ist es 65 zu vermeiden. Der Anschluß Q stellt die Informationen

erforderlich, fünf Register mehr als die Zahl der in vier der Register, die dem kreisförmigen Objektmuster

Zeilen enthaltenen Register (d. h. 382 χ 4+5 Register) entsprechen, bereit und der Anschluß Q übermittelt die p

vorzusehen und den Inhalt der strichpunkt-Iiniert Ausgangssignale der Register, die einer »0« des f|

kreisförmigen Musters entsprechen. Mit jedem Anschluß ist eine Schaltung U verbunden, die hauptsächlich aus einem Widerstand besteht und als eine Gruppe von Stromquellen für den Masseanschluß dient, wenn das Ausgangssignal am Anschluß 1 (eins) ist. Mit einem Widerstand 12 sind dann maximal 25 derart ausgebildete Stromquellen verbunden. Daher wird ein elektrischer Strom, der dem Übereinstimmungsgrad zwischen dem in den Register 9 enthaltenen Inhalt mit dem kreisförmigen Objektmuster entspricht, erzeugt und ι ο fließt durch den Widerstand 12, so daß über den beiden Anschlüssen des Widerstands 12 eine entsprechende Spannung auftritt Eine Spannungsquelle 13 stellt eine Schwellwertspannung bereit, um die am Widerstand 12 erzeugte Spannung auszuwerten oder zu bewerten. Ein Differenzverstärker mit einem ausreichend großen Verstärkungsgrad wird mit der Differenz zwischen der von der Spannungsquelle 13 bereitgestellten Schwellenwertspannung und der am Widerstand 12 anliegenden Spannung beaufschlagt, so daß das Ausgangssignal »1« (eins) an den Anschlüssen t4A und 14ß auftritt, wenn der Grad der Übereinstimmung als annehmbar angesehen werden kann, wogegen ein Ausgangssignal »0« (Null) erhalten wird, wenn der Grad der Übereinstimmung als nicht annehmbar und nicht ausreichend beurteilt wird.

Die zuvor erläuterte Schaltung von F i g. 8 dient der Beurteilung des Grads der Übereinstimmung zwischen dem Inhalt der Register 9 und den kreisförmigen Objektmustern. Fig.9 zeigt eine Schaltung, die beurteilt, ob die Abmessung bzw. die Größe des kreisförmigen, in dem Register 9 gespeicherten Musters innerhalb eines vorgegebenen Größenbereiches liegt In Fig.9 wird mit dem Bezugszeichen 9a der gleiche Gegenstand bezeichnet, der in Fig.8 mit dem Bezugszeichen 9' versehen ist. Die Übereinstimmungs-Beurteilungsschaltung ISa enthält die Elemente 11, 12, 13 und 14 von F i g. 8. Das kreisförmige Muster 96 ist etwas größer als das kreisförmige Muster 9a, das kreisförmige Muster 9c ist jedoch noch größer als das kreisförmige Muster 9b. Die Übereinstimmungs-Beurteilungsschaltungen 156 und 15c entsprechen der Schaltung 15a mit Ausnahme, daß sie andere Schwellwertspannungen aufweisen.

Die Übereinstimmungs-Beurteilungsschaltungen 15a bis 15c sind so ausgebildet, daß sie den Binärwert »1« als Ausgangssignal bereitstellen, wenn sie im eingeschalteten oder leitenden Zustand sind. Die Ausgangssignale werden an ein ODER-Glied 16 gelegt Am Anschluß 16Λ tritt daher ein Ausgangssignal mit dem Binärwert so »1« auf, wenn wenigstens eines der Ausgangssignale der Übereinstimmungs-Beurteilungsschaltungen eine binäre »1« aufweist, was bedeutet, daß das kreisförmige, in den Registern 9 gespeicherte Muster eine Größe aufweist, die in einem vorgegebenen Größenbereich liegt

Die Register 9a, 9b und 9c brauchen nicht aus drei getrennten, einzelnen Registergruppen gebildet zu sein, sie können vielmehr in einer Gruppe von Registern 9 mit drei unterschiedlichen Verdrahtungs- oder Anschlußarten zur Bereitstellung der jeweiligen Ausgangssignale bestehen.

In Fig.6 ist eine Schaltungsstufe 17 eine Beurteilungsschaltung, die den Schaltungen der F i g. 7,8 und 9 entspricht und den Obereinstimmungsgrad des Inhalts der Register 9 und des kreisförmigen Objektmusters bewertet, wobei das Ergebnis dieser Bewertung eines der Ausgangssignale der in Fig.6 dargestellten

Schaltung bildet.

Ein Tastimpulsgenerator 18 erzeugt Impulse beispielsweise mit einer Frequenz von 6 MHz. Die Impulse werden der Tastschaltung 7 zum Tasten, dem Schieberegister 8 zum zeitlichen Steuern der Verschiebung und einem Zähler 19 bereitgestellt. Der Zähler 19 bestimmt die Abtaststelle zu dem Zeitpunkt oder Augenblick auf der x-Achse, d. h. auf der Abszisse.

Das Ausgangssignal des Zählers 19 wird einem digitalen Vergleicher 20 bereitgestellt, der den Inhalt oder Zählerstand des Zählers auf »0« (Null) rücksetzen kann, wenn der Zählerstand den Wert 382 erreicht, so daß dem Bildaufnahmegerät 2 ein Horizontal-Synchronsignal und einem weiteren Zähler 21 ein Impuls bereitgestellt wird.

Der weitere Zähler 21 legt die Lage der Abtastung zu jedem Zeitpunkt oder Augenblick auf der >'-Achse, d. h. auf der Ordinate, fest. Das Ausgangssignal des Zählers 21 gelangt zu einem weiteren digitalen Vergleicher 22, der den Zählerstand des Zählers 21 auf »0« (Null) jedesmal dann rücksetzt, wenn eine bestimmte Zahl erreicht ist. Gleichzeitig mit dem Rücksetzen des Zählers 21 wird dem Bildaufnahmegerät 2 ein Vertikal-Synchronsignal bereitgestellt.

Die Zählerstände der Zähler 19 und 21 werden dann Verknüpfungsgliedern 23 bzw. 24 zugeleitet und stellen die Abtastlage im x-y-Koordinatensystem dar, wenn das Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung 17 »1« (eins) ist

In F i g. 6 sind die Leitungen, über die Informationen mit mehreren Bits übertragen werden, durch Doppellinien dargestellt

Die Verknüpfungsglieder 23 und 24 bestehen jeweils aus einer entsprechenden Anzahl von Verknüpfungsgliedern gemäß der Bit-Zahl.

Wie zuvor bereits beschrieben, weist die Erkennungseinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines parallelen Lichtbündels mit einem vorgegebenen Querschnitt, eine Einrichtung zum Aufnehmen des Bildes eines Objektes, auf den das Strahlenbündel auffällt, sowie eine elektronische Schaltung auf, um bei dem Querschnitt des Musters in einer Bildfläche entsprechende Muster festzustellen, wobei sowohl das Vorliegen des Objektes als auch dessen drei-dimensionale Lage erkannt wird.

Die Ausgangssignale des Verknüpfungsgliedes 23 bzw. des Verknüpfungsgliedes 24 stellen jeweils die Bildlage auf der x- bzw. y-Achse des Koordinatensystems dar, wobei die Ausgangssignale ihrerseits dann den Abstand χ ergeben, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist Der Abstand L kann aus dem auf diese Weise erhaltenen Abstand χ ermittelt werden. Wenn die Beurteilungsschaitung 17 feststellt, daS ein bestimmtes Muster vorliegt, kann die Länge t/in F i g. 3 aus der Bit-Zahl, die in binäre Einsen im Register 9 umgewandelt wurden, bestimmt werden. Dann wird der Abstand L aus dem Abstand d ermittelt Die Lage des Objektes wird in einem drei-dimensionalen Koordinatensystem bestimmt Diese Informationen sind wesentliche und grundsätzliche Informationen zum Erkennen der Lage und der Form des Objektes. Wie nachfolgend erläutert, erhält man weitere, ins einzelne gehende Informationen über das Objekt durch Wiederholung des zuvor beschriebenen Vorganges bei Beleuchtung anderer Stellen.

Wenn die Beleuchtungsstelle stationär gehalten wird, ist nur eine begrenzte Information über das Objekt erhältlich, da nur eine Stelle des Objektes beleuchtet

|; wird, sofern das Objekt selbst nicht bewegt wird. Die

S:H Aussage über das Objekt wird daher noch vielfältiger

und klarer, wenn der Vorgang mit weiteren, unter-.■ i schiedlichen Beleuchtungsstellen wiederholt wird.

p- Fig. 10 zeigt eine Beleuchtungseinrichtung, bei der

I·■.'} die Richtung verändert werden kann, in der das

;· j parallele Strahlenbündel verläuft, so daß verschiedene

$; beleuchtete Stellen auf dem Objekt geschaffen werden.

:■ ■ Das durch gestrichelte Linien dargestellte, parallele

p Strahlenbündel wird erhalten, wenn eine Lichtquelle 25

!' im Brennpunkt einer Sammellinse oder einer konvexen

[;; Linse 26 angeordnet ist. Die Bezugszeichen 27 und 28

i| bezeichnen einen Spiegel bzw. einen Motor, der sich in

Il der Drehrichtung des angedeuteten Pfeiles dreht. Wenn

M der Motor 28 den Spiegel 27 dreht, bewegt sich das

Ii parallele Strahlenbündel auf einer Ebene, die senkrecht

ψ zur Achse der Antrieoswelle des Motors 28 liegt, und

das parallele Strahlenbündel geht durch den Mittel-

f§ punkt des Spiegels 27.

"ι F i g. 11 zeigt die Beleuchtung auf dem Objekt 4 und

Ii auf der Rückwand 4', wie dies anhand der F i g. 1

erläutert wurde und nun durch die Beleuchtungseinrichtung 29 ermöglicht wird, die mit dem in Fig. 10 dargestellten Abtastmechanismus ausgerüstet ist Wenn der Spiegel 27 vom Motor 28 gedreht wird, verschiebt sich der beleuchtete Bereich auf dem Objekt in der durch den gestrichelten Pfeil angezeigten Weise. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, kann die Richtung, in der das vom Spiegel reflektierte Strahlenbündel verläuft, in der Zeichnung nach oben und nach unten verändert werden, wenn der Winkel verändert wird, der durch den Spiegel 27 und das Strahlenbündel, das von einer aus einer Lichtquelle 25 und der konvexen Linse 26 bestehenden Strahlungsquelle Γ gebildet wird. Um den genannten Zweck zu erreichen, wird das parallele Strahlenbündel in eine durch gestrichelte Linien dargestellte Stelle geschwenkt, wenn die Beleuchtungsquelle Γ in die Richtung des strichpunktierten Pfeiles bewegt wird. Derselbe Effekt kann auch dadurch erzielt werden, daß nur der Winkel des Spiegels 27 bezüglich der Achse der Welle des Motors 28 verändert wird, wobei die Lage und die Orientierung der Beleuchtungsquelle Γ nicht verändert werden, wie in F i g. 1 dargestellt ist Infolgedessen bewegt sich der Lichtfleck oder der beleuchtete Bereich auf dem Objekt 4 auf den gestrichelten Linien in F i g. 11, wenn die Abtastrichtung verändert wird. Die Änderung der Abtastrichtung kann von Hand vorgenommen werden, obgleich auch eine automatische, zwei-dimensionale Abtastung entsprechend dem Standard-Fernsehabtast-Verfahren verwendet werden kann.

Mit der in F i g. 11 dargestellten Anordnung kann das Bildaufnahmegerät 2 beispielsweise Bilder aufnehmen, wie dies in F i g. 12 dargestellt ist

In Fig. 12 sind die Bilder der Rückwand 4' auf der linken Seite des senkrechten, gestrichelten Linie dargestellt und die Bilder des Objekts 4 sind auf der rechten Seite der gestrichelten linie dargestellt

Die Kreise geben das Muster oder das Profil des beleuchteten Bereichs bei jeder geänderten Bewegung während der Abtastung wieder. Wie bereits zuvor beschrieben, ist der dem belichteten Bereich entsprechende Bereich im Hinblick auf das Gesamtbild relativ klein, wenn das beleuchtete Objekt weit von der Fernsehkamera 2 angeordnet ist, wie dies bei der Rückwand 4' der Fall ist Dagegen ist die Größe des Musters oder des Profiles relativ groß, wenn das beleuchtete Objekt relativ nahe bei der Kamera 2 angeordnet ist, wie dies für das Objekt 4 der Fall ist. Diese Tatsache kann vorteilhaft in der nachfolgend beschriebenen Weise ausgenutzt werden.

Wenn der Abstand zwischen der Fernsehkamera 2 und dem Objekt 4 bekannt ist kann die Größe des Bildes, das dem beleuchteten Bereich auf dem Objekt 4 entspricht, ermittelt werden. Dann wird die Größe des kreisförmigen Musters, das von den Schaltungen in den F i g. 7 bis 9 zur Extraktion der kreisförmigen Muster

ίο gebildet wird, so ausgewählt, daß es mit der zuvor erwähnten Bildgröße des belichteten Bereichs übereinstimmt Gleichzeitig wird der Bereich der zu extrahierenden Größen relativ eng ausgewählt Dann werden auf dem in F i g. 12 dargestellten Bild nur die Kreise auf der rechten Seite der senkrechten, gestrichelten Linie erfaßt. Die Lagen dieser Kreise oder genauer gesagt, die Lagen der Mittelpunkte dieser Kreise im Koordinatensystem zeigen den Bereich an, in dem der Gegenstand liegt Diese Information betrifft die Form und die Lage des Objektes. Daher lassen sich detaillierte Informationen bezüglich der Form und der Lage des Objektes durch Wiederholen des Vorgangs bei verschiedenen Stellen erreichen, auf die das Strahlenbündel auffällt wobei der Vorgang jeweils das Ricliten des parallelen Strahlenbündels auf ein Objekt das Feststellen eines Musters entsprechend dem Querschnitt des parallelen Strahlenbündels sowie der Größe innerhalb des vorgegebenen Bereiches, und das Feststellen der Lage des ermittelten Musters im Koordinatensystem umfaßt Die auf diese Weise gewonnene Information bezüglich der Lage ist für die automatische Unterscheidung eines bestimmten Objektes durch seine Form vorhanden und kann bei einer automatischen Behandlung oder Erkennung des Objektes insbesondere dann herangezogen werden, wenn damit die die Lage betreffende Information verbunden ist wodurch das Verfahren an die Bedürfnisse der verschiedenen Fertigungsverfahren und Vorgänge der Behandlung, der Herstellung oder der Verarbeitung der Gegenstände sehr gut angepaßt werden kann.

Da die vom parallelen Strahlenbündel auf das Objekt geworfene Lichtintensität unabhängig vom Abstand zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Objekt konstant ist kann die Erkennung auch für Gegenstände wirkungsvoll vorgenommen werden, die von der Beleuchtungseinrichtung relativ weit entfernt sind. Da eine Lichtintensität die größer ist als die von Tageslicht oder von einer Sonneneinstrahlung hervorgerufene Intensität auf dem Objekt mit einer relativ kleinen elektrischen Leistung oder Energie erhalten werden kann, ist die erfindungsgemäße Erkennungseinrichtung sogar auch für die Erkennung unter freiem Himmel einsetzbar.

Auch wenn die Beleuchtung nicht stark genug ist um das Umgebungslicht beispielsweise das Sonnenlicht oder eine Sonneneinstrahlung, zu überstrahlen, können solche kleinen Intensitätsunterschiede zwischen dem Bereich, auf den das parallele Lichtbündel fällt und den übrigen Bereichen ermöglichen, daß die Verarbeitungseinrichtung das Muster entsprechend dem Querschnitt des parallelen Strahlenbündels extrahieren und eine Erkennung vorteilhaft durchführen kann.

Nachfolgend soll ein Beispiel für Einrichtungen beschrieben werden, mit denen eine sichere und

es zuverlässige Erkennung des Vorhandenseins, der Form und der Lage eines Objektes durchgeführt werden kann.

Diese Einrichtungen bestehen aus einer ersten

Einrichtung, die ein Bildsignal aus einer Lichtinforma-

tion erzeugt, die von einem Raum kommt, in dem sich ein Objekt befindet, wobei das Bildsignal aus einem Binärsignal entsprechend der Dunkel- und Hellinformation besteht, einer zweiten Einrichtung zum Extrahieren eines speziellen Musters aus dem Bildsignal und zur Bestimmung der Lage des Musters in einem Koordinatensystem, und einer dritten Einrichtung zur Beurteilung der Differenz zwischen irgendeiner Anzahl von Lagen im Koordinatensystem, die durch die Arbeitsweise der ersten und zweiten Einrichtung erhalten werden und irgendeiner Anzahl von Lagen im Koordinatensystem, da:» zuvor auf dieselbe Weise erhalten wurde.

Die Lagebestimmungseinrichtung kann erforderlichenfalls eine vierte Einrichtung zum Verschieben des Bereichs für die dritte Einrichtung entsprechend einem zuvor bekannten Bewegungszustand des speziellen Musters aufweisen.

Die Lagebestimmungseinrichtung kann weiterhin eine fünfte Einrichtung zum Verschieben des Bereichs für den Arbeitsvorgang der dritten Einrichtung entsprechend einer Bewegung des sich bewegenden speziellen Musters umfassen, wobei die Bewegung von der Lage des Musters im Koordinatensystem auf Grund einer vorausgegangenen Arbeitsweise der ersten, zweiten und dritten Einrichtung auftritt.

Die Lagebestimmungseinrichtungen können weiterhin, wenn dies notwendig erscheint, eine sechste Einrichtung umfassen, die die erste, zweite und dritte Einrichtung steuert oder ein- und ausschaltet, wenn es vorher bekannt ist, daß das sich bewegende spezielle Muster nicht im Bildsignal enthalten ist

Die erste Einrichtung kann aus einem Bildaufnahmegerät mit einer speziellen Funktion bestehen und eine Schwellenwertschaltung umfassen, um das Bildsignal in der Weise in ein binäres Signal umzusetzen, daß ein helles Signal mit einer einen Schwellenwert übersteigenden Intensität als »1« bewertet und ein dunkles Signal mit einer unter dem Schwellenwert liegenden Intensität als »0« gewertet wird, wobei diese Schwellenwertschaltung weiterhin das Signal während einer Zeiteinheit, & h. während der Abstandseinheit für das Bildsignal, trennen kann.

Wenn eine Kamera einen Bereich an Halbleiter-Bildaufnahmeelementen aufweist, ist nur die Schwellenwertschaltung zum Umsetzen des Bildsignals in ein binäres Signal erforderlich, da die Kamera selbst die Trennung des Signals für eine Abstandseinheit durchführen kann.

Die zweite Einrichtung dient dazu, wenigstens einen Teil der getrennten binären Signale in einem bestimmtem Raumbereich zu halten und zu beurteilen, ob der Zustand des Signalbereichs ein bestimmtes Muster darstellt, und zusätzlich die Lage des Bereiches festzustellen, wenn das spezielle Muster vorliegt Daher können die Elemente 8,9,17 und 19 bis 24 in F i g. 6 die zweite Einrichtung bilden.

Die dritte Einrichtung hat folgende Aufgaben. Es sei angenommen, daß die Zahl der speziellen Muster, die vom Bildsignal umfaßt werden, welches erhalten wird, wenn die erste und zweite Einrichtung während des Men-Zeitraumes arbeiten, ki ist und seine Lage durch Koordinaten wie (XiJ, YiJ), Q = 1,2... ki) ausgedrückt wird. Die dritte Einrichtung bestimmt die Lage (XnJ, YnJ) Q= 1,2, ... Jen), wenn die erste und die zweite Einrichtung während des n-ten Zeitraumes betrieben werden und identifiziert diese Lage mit einer Lage (Xn- \J,Yn- IJ)Q= \,2...kn- 1), die zur Zeit der (n — l)ten-Operation erhalten worden ist, so daß die dritte Einrichtung beurteilt, ob zwischen diesen Lagen ein Unterschied besteht.

Es sei jedoch bemerkt, daß die zuvor genannten Lagen innerhalb eines Bereiches liegen müssen, der speziell vorgegeben wird.

Gleichzeitig sei darauf hingewiesen, daß die Übereinstimmung von XnJ'mit Xn — Ij"und die Übereinstimmung von VnJ'mit Yn- IJ"nicht für die Übereinstimmung der zwei Lagen erforderlich ist. Die Forderung ist

to nämlich die, daß der Abstand zwischen den zwei Lagen (XnJ', YnJ') und (Xn- IJ", Yn- \J") innerhalb eines bestimmten Abstandsbereiches ε liegt Oder anders ausgedrückt, die zwei Lagen werden dann als übereinstimmend betrachtet bzw. beurteilt, wenn folgende Gleichung befriedigend wird:

i/ (XnJ'-Xn - \J"l· + (YnJ'- Yn - \J"? < ε.

Oder einfacher ausgedrückt, werden die beiden Lagen als miteinander übereinstimmend angesehen, wenn die folgenden beiden Gleichungen befriedigend werden:

(XnJ'-Xn - \J") < ε
(YnJ'-Yn- \J")<t.

Die dritte Einrichtung dient also der Identifizierung der Lagen, die beim η-ten Vorgang und beim (n- l)ten Vorgang erhalten werden. Es können einige Lagen auftreten, die keine entsprechenden zu identifizierenden Lagen haben. Diese Lagen sind beispielsweise:

(Xn-\J\,Yn-\J\) (1)

(Xn- 1J3, Yn- 1J3) (2)

(XnJ 5, YnJS) (3)

(Xn, j 6, Yn, j 6). (4)

Von den zuvor aufgelisteten Lagen oder Positionen sind die Lagen (1) und (2) diejenigen Lagen, die zum Zeitpunkt der (n— l)ten Operation vorhanden sind, jedoch zum Zeitpunkt der /?-ten Operation nicht erfaßt werden. Daher haben sich die speziellen Muster, die sicher in den Lagen (1) und (2) im Koordinatensystem vorlagen, zum Zeitpunkt der η-ten Operation bewegt oder sind zum Zeitpunkt der n-ten Operation nicht mehr vorhanden. Im Gegensatz dazu, sind die Lagen (3) und

(4) diejenigen Lagen, die nicht zum Zeitpunkt der (n— l)ten Operation vorliegen, jedoch zum Zeitpunkt der /j-ten Operation auftreten. Die speziellen Muster dieser Lagen (3) und (4) werden also als solche Muster betrachtet die in diese Lagen bewegt worden sind oder neu erzeugt wurden.

Angenommen, die Distanz, die von einem sich bewegenden Objekt während eines Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Operationen zurückgelegt wurde, sowie die Bewegungsrichtung des Objektes seien vorher bekannt, beispielsweise angenommen, das Objekt bewege sich in X-Richtung mit einem Abstand von 3 und in der Y-Richtung mit einem Abstand von —2, so kann das Muster an der Lage oder der Position (3) als Muster beurteilt oder bewertet werden, welches zum Zeitpunkt der (n-l)ten Operation sich in der Lage (1) befand und im nächsten Operationszeitpunkt, d. h. bei der n-ten Operation in die Lage (3) verschoben worden ist, wenn die nachfolgend angegebenen Gleichungen gleichzeitig befriedigt sind.

(XnJ5-(Xn - \J\ + 3)) < ε
(YnJS-(Yn - !Jl - 2)) < ε.

Schließlich werden die Muster in den Lagen bzw. an

don Positionen (4), (2) als neu erzeugte bzw. gelöschte, spezielle Muster beurteilt, wogegen das Muster an der Lage oder in der Position (3) als das spezielle Muster gewertet wird, welches aus der Lage oder der Position (1) herausbewegt wurdi.

Die identifizierten Muster werden als spezielle Muster angesehen, die während des Zeitraumes zwischen der λ-ten und der (n— l)ten Operation fest bzw. stationär gehalten worden sind.

In der vierten Einrichtung werden die zu identifizierenden Lagen oder Positionen auf die Lagen oder Positionen begrenzt, die von einem vorgegebenen Koordinatenbereich umfaßt werden, wie dies bereits zuvor erwähnt wurde. Dies ist deshalb der Fall, weil sich die Zahl der speziellen Muster mit einer solchen Begrenzung in geeigneter Weise reduziert, so daß die Identifizierung in einem kleineren Maßstab vorgenommen werden kann, wodurch die Zeit für die Signalverarbeitung auf vorteilhafte Weise verringert und eine kleinere Signalverarbeitungsschaltung zur Durchführung einer zufriedenstellenden Signalverarbeitung verwendet werden kann. Normalerweise können bei den speziellen Systemen die Lagen, an denen das spezielle Muster neu erzeugt, verschoben oder gelöscht wird, sowie die Richtung einer solchen Änderung mit einer gewissen Genauigkeit vorhergesagt werden, so daß die Begrenzung des bestimmten Bereichs zur Identifikation kein wesentliches Problem darstellt

Angenommen die Zahl der extrahierten speziellen Muster beträgt m, so kann die Zahl der Verarbeitungen bzw. Verarbeitungsschritte ohne weiteres m² erreichen. Angenommen, die Zahl der extrahierten, speziellen Muster sei 100, wenn die gesamte Bildfläche in Betracht gezogen wird, dann ist die Zahl der erforderlichen Verarbeitungsvorgänge ungünstigerweise etwa 10 000. Wenn jedoch ein bestimmter Bereich festgelegt wird, um nur m' Muster zu umfassen, so sind auch nur m'²-Verarbeitungsvorgänge erforderlich. Da die Fläche des Bereichs unabhängig vom Bildfeld der ersten Einrichtung festgelegt werden kann, ist es möglich, einen kleinen Bereich auszuwählen, so daß nur eine kleine Zahl m', üblicherweise 2 oder 3, umfaßt ist, wodurch die Verarbeitung auf einen befriedigenden kleinen Umfang reduziert werden kann.

Wie im Falle der zuletzt beschriebenen Ausführungsform, ist der Effekt, der durch die Bereichsbegrenzung erzielt wird, insbesondere dann groß, wenn die Lagen, Stellungen und Richtungsänderungen, beispielsweise die Erzeugung, die Verschiebung und das Verschwinden vorher bekannt sind oder gut vorausgesagt werden können. Wenn viele gleiche Muster, die untereinander ähnlich bzw. gleich sind, sich jedoch von den speziellen spezifischen Mustern unterscheiden, vorhanden sind, ist es sehr schwierig, die Verschiebung oder Bewegung solcher Muster in Betracht zu ziehen. Diese recht schwierige Arbeit kann durch Begrenzen des Bereichs für die Identifizierung umgangen werden.

Die vierte Einrichtung dient der schrittweisen Verschiebung der Zone für die Identifikation, wobei die Richtung und die Geschwindigkeit des bewegten Objektes — wenn diese Größen vorher bekannt sind — während der Wiederholung der Arbeitsgänge oder Operationen der ersten, zweiten und dritten Einrichtung in Betracht gezogen werden.

Die vierte Einrichtung ermöglicht daher eine leichtere Nachführung des speziellen Musters. Angenommen, das spezielle Muster verschiebt sich in ^-Richtung um +3 und in der y-Richtung um —2 während eines Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Operationszyklen, wie dies beim vorangegangenen Beispiel der Fall war, so wird das sich bewegende Muster sicher von dem Bereich umfaßt, wenn der Bereich selbst in derselben Richtung um denselben Abstand, d. h. daß +3 in der x- Richtung und um —2 in der y-Richtung verschoben wird. Darüber hinaus kann der kleinere Bereich sicher das sich bewegende spezifische Muster umfassen, je genauer die

ίο Verschiebung des spezifischen Musters vorher gesagt werden kann, so daß die zuvor genannte Zahl m' wesentlich kleiner gemacht werden kann.

Verschiedene Informationsformen können bezüglich der Bewegung des spezifischen Musters verwendet

is werden. In einigen Fällen kann die Lage des Musters zu einem bestimmten Augenblick bekannt sein, wogegen in anderen Fällen die Lage und die Geschwindigkeit einer Bewegung oder Verschiebung vorgegeben sein können. Auch eine Beschleunigung zu einem bestimmten Augenblick kann zur Bestimmung der Lage des sich bewegenden Musters herangezogen werden. Der Identifikationsbereich kann in jedem Falle leicht gewählt werden. Im Falle jedoch, daß beispielsweise die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des spezifischen Musters bekannt sind, ist es erforderlich, eine zusätzliche Einrichtung zu verwenden, um die Lage des Musters in einem bestimmten Moment festzustellen. Natürlich können die erste und die zweite Einrichtung, die die Aufgabe haben, die Lage des spezifischen Musters festzulegen, als Einrichtungen verwendet werden, um die Lage des sich bewegenden Musters zu ermitteln.

Da die vierte Einrichtung zu der Art und Weise der Bewegung des spezifischen Musters in Beziehung steht, kann die Einrichtung untauglich und nicht praktisch sein, wenn die Art und Weise der Bewegung sich ändert oder nicht richtig erfaßt wird. Um dies zu vermeiden, hat die fünfte Einrichtung die folgende Funktion.

Die fünfte Einrichtung ist dazu vorgesehen, eine gute

Spur- bzw. Nachführung des sich bewegenden spezifischen Musters auch dann zu ermöglichen, wenn die Art und Weise der Verschiebung nicht ausreichend bekannt ist, um automatisch den Identifikationsbereich und andere Daten, die für den nächsten Operationszyklus erwartet werden, aus der Lage und der Art und Weise der Bewegung des spezifischen Musters zu berechnen, wobei die Lage und die Art und Weis«; der Bewegung des spezifischen Musters aus dem vorangegangenen Arbeitsablauf der ersten, zweiten und dritten Einrich tung abgeleitet wird.

Um den Identifikationsbereich optimal für den fn+l)ten Zyklus des Verarbeitungsvorgangs festzulegen, und zwar unter der Annahme, daß festgestellt worden ist, daß das Muster mit der Lage (XnJ', YnJ') beim n-ten Verarbeitungsvorgang und das Muster mit der Lage (Xn - \J", Yn - \J") als die gleichen spezifischen Muster identifiziert worden sind, kann die Verschiebung des spezifischen Musters während des Zeitintervalls zwischen dem (n-l)ten und dem n-ten Operationszyklus zu der Koordinatenlage des spezifischen Musters beim η-ten Operationszyklus zuaddiert werden. Daher kann die optimale Lage (X'n + 1, Y'n + 1) des Zentrums des Identifikationsbereiches durch folgende Gleichungen ausgedrückt werden:

X'n + 1 = 2 XnJ'-Xn - \J" Y'n + 1 = 2 YnJ'- Yn - \J"

Die Koordinatenlage (X'n + 1, Y'n + 1) wird noch

15

besser, wenn die Lagen der Muster der Arbeitszyklen oder Operationszyklen, die dem (n— l)ten Arbeitszyklus vorausgehen, berücksichtigt werden.

Angenommen, die Lage des spezifischen Musters zum Zeitpunkt des (n—2)ten Operationsschrittes weise die s Koordinatenwerte (Xn-Ij'", Yn-Ij'") auf. der Operationszeitraum sei At und der Zeitpunkt der n-ten Operation sei 10, so ist die mittlere Geschwindigkeit des sich bewegenden Musters gegeben durch

(Xnj'-Xn - \j"IAt, Ynj'- Yn - \j"/At),

und die mittlere Beschleunigung vom Zeitpunkt tO —2Atzum Zeitpunkt 10durch

(Xnj'-2Xn- \j" +Xn- 2j'"/Afi, Ynj' -2Yn- Ij" +Yn- 2j"7At²).

Darüber hinaus kann eine Änderung der Winkel der Bewegungsrichtung während der Zeitpunkte fO und rO + A t erhalten werden.

Die Lagefeststellung wird noch unabhängiger von _M einer geringen Schwankung oder Änderung der Art und Weise der Bewegung des spezifischen Musters, wenn die Koordinatenlagen mehrerer vorausgegangener Arbeitszyklen oder Operationszyklen in Betracht gezogen werden, um die mittlere Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung des spezifischen Musters zu erhalten.

Die sechste Einrichtung ist dafür vorgesehen, einen ersten Schritt für die erste und zweite Einrichtung auszuführen, wenn vorher bekannt ist, daß das sich bewegende spezifische Muster nicht vom Bildsignal umfaßt ist, um ein im Bildsignal enthaltenes spezifisches Muster zu extrahieren und die Koordinatenlage des spezifischen Musters zu speichern, und die sechste Einrichtung führt einen zweiten Schritt zum Betätigen bzw. Einschalten der ersten, zweiten und dritten Einrichtung aus, wenn die Möglichkeit nicht besteht, daß das sich bewegende spezifische Muster vom Bildsignal umfaßt sein kann, um das Muster für die Identifikation des spezifischen Musters mit der während des ersten Schrittes gespeicherten Lageinformation zu extrahieren.

Die sechste Einrichtung schafft wirkungsvoll eine Auswahl des spezifischen Musters, das neu in den Identifikationsbereich geschoben oder bewegt worden ist Dadurch wird nicht nur die Unterscheidung des stationären spezifischen Musters vom sich bewegenden spezifischen Muster, sondern auch eine Auswahl des gewünschten spezifischen Musters aus den verschiedenen ähnlichen, jedoch unterschiedlichen Mustern erzielt, wie dies im weiteren beschrieben werden wird.

Es sei angenommen, es ist eine Beleuchtungseinrichtung zum Abstrahlen eines Strahlenbündels mit einem kreisförmigen Querschnitt vorhanden, und das von der zweiten Einrichtung zu extrahierende Muster ist kreisförmig. Wenn die erste und zweite Einrichtung mit der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung betätigt werden, enthält das Bildsignal nicht das kreisförmige Muster, das andernfalls durch den durch die Beleuchtung verursachten Lichtfleck erzeugt worden wäre, obwohl ähnliche Muster, die durch eine andere Lichtquelle verursacht wird, aufgenommen werden können.

Danach werden die erste, zweite und dritte Einrichtung durch Einschalten der Beleuchtungseinrichtung in Funktion gesetzt. Dann umfaßt das von der ersten Einrichtung erhaltene Bildsignal notwendigerweise das von der Beleuchtungseinrichtung verursachte, spezifische, kreisförmige Muster. Dieses Muster wird von der zweiten Einrichtung extrahiert, und die dritte Einrichtung wählt nur dieses spezifische kreisförmige Muster aus den anderen Mustern aus. Das ausgewählte Muster entspricht eindeutig dem Bereich, der von dem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Strahlungsbündel beleuchtet wird und führt zu einer Information über das Vorhandensein und die Lage eines Objektes.

Das zuvor beschriebene Konzept wird anhand der Fig. 13a bis 13c im Zusammenhang mit einer praktischen Ausführungsform nachfolgend erläutert

Fig. 13a zeigt ein Bild mit dem spezifischen Muster, Fig. 13b zeigt einen Bereich zum Identifizieren des spezifischen Musters gemäß Fig. 13a, und Fig. 13c zeigt die Vertikal-Synchronsignale für den Abtastvorgang einer Fernsehkamera zur Aufnahme des in Fig. 13a dargestellten Bildes, wobei nacheinander von der linken Seite her bei der Abtastung begonnen wird.

Diese Muster, die dem spezifischen Objektmuster ähnlich, jedoch zu dem spezifischen Objektmuster unterschiedlich sind, welches auf der Bildfläche 31a unter der Voraussetzung auftritt daß das spezifische Muster nicht auf der Bildfläche 31a auftritt sind mit den Bezugszeichen 40, 41 und 42 versehen. Während des ersten Abtastzyklus Tl wird die Fläche von einem in der Fläche 31 b dargestellten Bereich 50 ganz abgetastet und es kann eine herkömmliche zwei-dimensionale Musteranpassung bzw. Muster-Überlagerung vorgenommen werden, um die Lagen der Mittelpunkte der Muster 40,41 und 42 zu bestimmen und diese Lagen zu speichern. Wenn das Blickfeld der Fernsehkamera zur Fläche 32a weiterrückt, kommt ein sich bewegendes, spezifisches Muster 43 ins Bildfeld. Nachdem der Verarbeitungsvorgang durch den Bereich 50 abgeschlossen ist, wird die Identifikation im Bereich 51 auf der Bildfläche 326 für jedes Feld vorgenommen, bis das spezifische Muster dabei erfaßt wird (dieser Arbeitsvorgang wird als »erster Vorgang« oder »Wartevorgang« bezeichnet).

Mit dem Bezugszeichen 43 ist in der Bildfläche 32a das durch diese Identifikation ermittelte, sich bewegende spezifische Muster versehen. Wenn das spezifische Muster 43 festgestellt wird, geht dieser Arbeitsvorgang in einem zweiten Arbeitsvorgang (den sogenannten Nachführ- oder Spurführungs-Vorgang) über, bei dem die Identifizierung in einem in der Bildfläche 330 liegenden Bereich 52 durchgeführt wird, um ein in der Bildfläche 33i> überdeckt wird, festzustellen. Die Koordinatenlage des Bereiches 52 kann leicht aus der Abtastperiode des Fernseh-Bildfeldes erhalten werden, vorausgesetzt daß die Zeit, in der der Bereich 52 über das Feld läuft, vorher festgelegt ist

Das spezifische Muster 45 in der Bildfläche 34a ist das im Bereich 52 des Feldes 346 festgestellte spezifische Muster. Im Feld 35a tritt kein sich bewegendes spezifisches Muster auf. Daher wird auch vom Nachführungsbereich 52 im Feld 35/> kein spezifisches Muster erfaßt, was vom Feld 34a her erwartet wurde. Dann wird der Arbeitsvorgang in einem dritten Vorgang geändert, bei dem die Identifizierung in einem proportional aufgeweiteten, vergrößerten Nachführbereich 53 vorgenommen wird. Dieser dritte Vorgang; kann auch als »Ausweitungsvorgang« bezeichne!: werden. Wie beim Feld 36ft zu ersehen ist, kann dieser Aufweitungsvorgang mit dem Nachführungs- oder Abtastbereich 53 das spezifische Muster nicht ermitteln. Dann wird der Bereich weiter auf den Bereich 54 im

Feld 376 durch einen weiteren, weiter auf den Bereich 54 im Feld 37b durch einen weiteren, dritten Vorgang aufgeweitet In diesem Augenblick kann das spezifische Muster wieder festgestellt werden, das im Feld 37a mit dem Bezugszeichen 46 versehen isL Wenn das s spezifische Muster, das als das zu verfolgende Muster angesehen wird, festgestellt wird, wird die Arbeitsweise wieder in den zweiten Arbeitsvorgang geändert, wobei der Bereich 52 jedoch die im Feld 386 dargestellte Lage einnimmt, wobei dieser Bereich das spezifische Muster 47 feststellen kann, wie dies im Feld 38a dargestellt ist

Auf diese Weise werden zunächst ähnliche, jedoch unterschiedliche Muster unter Voraussetzung, daß sich das spezifische Muster im Feld nicht bewegt, testgestellt und gespeichert Dann wird ein Wartevorgang mit einem relativ breiten Identifizierungsbereich durchgeführt, bis das sich bewegende spezifische Muster aus dem Feld verschwindet oder ins Feld kommt Wenn einmal das spezifische Muster in dem Bereich festgestellt worden ist, wird eine Verfolgung mit dem zweiten Vorgang solange durchgeführt, wie das spezifische Muster sich im Feld bewegt Wenn das spezifische Muster verschwindet oder aus dem Feld hinauswandert wird der Bereich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit allmählich aufgeweitet um die Verfolgung mit dem dritten Vorgang vorzunehmen, bis das spezifische Muster vom vergrößerten Bereich wieder eingefangen wurde, und danach wird die Verfolgung mittels des zweiten Arbeitsvorgangs mit kleinerem Bereich vorgenommen.

Das sich bewegende Muster wird in der zuvor beschriebenen Weise extrahiert und die Lagen 43/4 bis 47A der Mittelpunkte der spezifischen Muster an jedem Zeitpunkt der Detektion werden bestimmt wie dies im Feld 39a dargestellt ist. Fig. 14 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung der Erkennung eines Objektes durch Verfolgen desselben. In Fig. 14 sind ein Bildaufnahmegerät in Form einer Fernsehkamera 60, ein Beleuchtungsgerät 61 und ein Motor 62 zum Drehen des Beleuchtungsgerätes dargestellt. Ein paralleles Strahlenbündel ist mit dem Bezugszeichen 6iA versehen.

Eine Verarbeitungseinrichtung 63 umfaßt die Nachführ- bzw. Verfolgungseinrichtung und weist einen Ausgang 63/4 auf. Die zu erkennenden, kastenförmigen Objekte sind mit den Bezugszeichen 64 und 65 versehen. Das Strahlenbündel 61/t erzeugt auf dem Objekt einen Fleck mit einem spezifischen Muster 66. Die Fernsehkamera 60 besitzt ein Bildfeld 67. Über die Signalleitung 68 gelangt das Bildsignal von der Kamera 60 zur se Verarbeitungseinrichtung 63, und über die Signalleitung 69 gelangt die Winkellage der Motorwelle zur Verarbeitungseinrichtung 63. Das vom Strahlenbündel 61/\ erzeugte spezifische Muster ist bei dem dargestellten Beispiel kreisförmig und tastet das Objekt in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung ab, wenn der Motor 62 eingeschaltet ist Die Lage und die Form des Objektes werden durch den geometrischen Ort des spezifischen Musters 66, das von der Oberfläche des Objektes reflektiert wird, In der nachfolgend beschriebenen Weise erhalten.

Zunächst werden diejenigen Muster, die dem spezifischen Muster ähnlich sind, sich jedoch von diesen unterscheiden, festgestellt und registriert bzw. gespeichert, wenn die Beleuchtungseinrichtung nicht arbeitet oder wenn der Lichtstrahl auf eine Stelle außerhalb des Feldes 67 fällt. Dann wird das parallele Strahlenbündel auffallen gelassen, und der erste Arbeitsvorgang bzw. die erste Arbeitsweise wird in einem breiten Identifizie rungsbereich, der eine Fläche überdeckt an der das spezifische Muster zu erwarten ist, durchgeführt Wenn das spezifische Muster einmal erkannt worden ist wird der zweite Arbeitsvorgang mit einem kleineren Identifikationsbereich durchgeführt, der die Fläche, an der das spezielle Muster zum nachfolgenden Zeitpunkt zu erwarten ist überdeckt Die Nachführung bzw. die Verfolgung wird so lange fortgesetzt wie das spezifische Muster zum jeweiligen Arbeitszeitpunkt festgestellt wird. Wenn während des zweiten Arbeitsvorgangs das spezifische Muster außer Sicht gerät beginnt der dritte Arbeitsvorgang, d. h. der Aufweitungsvorgang, der eine Verfolgung oder Nachführung mit einem aufgeweiteten bzw. vergrößerten Identifizierungsbereich durchführt Dieser dritte Arbeitsvorgang vergrößert diesen Bereich mit einer konstanten Geschwindigkeit bei jedem aufeinanderfolgenden Arbeitszyklus, bis das spezifische Muster wieder extrahiert oder aufgefunden worden ist Wenn das spezifische Muster wieder infolge der Nachführung durch das dritte Arbeitsverfahren wieder festgestellt wird, wird die Arbeitsweise wieder auf die zweite Arbeitsweise zurückgebracht und derselbe Verfahrensvorgang wiederholt sich dann. Es sei bemerkt daß nur die Koordinatenlagen des sich bewegenden spezifischen Musters durch den ersten, zweiten und dritten Arbeitsvorgang ermittelt werden.

Mit der beschriebenen Nachführung und Ermittlung des spezifischen Musters ergeben sich die Koordinatenlagen 43Λ bis 47/4 des Mittelpunktes der festgestellten spezifischen Muster 43 bis 47, wie dies in Fig. 13a im Feld 39a dargestellt ist Die Koordinatenlagen 43 bis 47 stehen mit der Lage und der Form des an der Stelle liegenden Objektes im Zusammenhang, das vom parallelen Strahlenbündel bestrahlt wird, und geben wenigstens an, daß ein oder mehrere Objekte an den den Stellen 43/4 bis 47Λ entsprechenden Bereichen vorliegen. Die zuvor erläuterten Vorgänge führen auch zu einer stark verbesserten Unterscheidung oder Diskriminierung des Objektmusters gegenüber ähnlichen Mustern, so daß eine genauere und wirkungsvollere Nachführung möglich ist und dadurch die Erkennungseinrichtung für Anwendungen in der Fertigungstechnik und in der Industrie äußerst vorteilhaft ist

Wie aus Fig. 13c hervorgeht, wird die zuvor beschriebene Nachführung während des Abtastzeitraumes Ti bis T8 durchgeführt wobei die Änderungen der Arbeitsweise und die Berechnung des voraussagbaren Bereichs während der Rücklaufzeit TV bis 7"8' vorgenommen werden.

Fig. 15 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Schaltung für die wesentlichen Teile der in F i g. 14 dargestellten Verarbeitungseinrichtung 63. Fig. 15 zeigt Speicherstufen 70 und 71, Absolutwert-Subtraktionsstufen 72 und 73, Vergleicher 74 und 75, ein Stapelregister 76, einen Coder 77, eine Stufe 78 zur Erzeugung eines vorausgesagten Bereiches, digitiale Schaltglieder 79 bis 85 bzw. 86 zur binären logischen UND- bzw. ODER-Verknüpfung mit zwei oder drei Eingängen für die m Bits f*-Adressen-Bitzahl) und η Bits fy-Adressen-Bitzahl), Signalleitungen 87 und 88 zum Bereitstellen von Signalen, wenn die Informationen im Register 76 bzw. im Speicher 71 gespeichert sind, eine Signalleitung 89 für eine vorgegebene Zeitsteuerung, eine Signalleitung 90 für den Coder 77, eine Signalleitung 91 für die Informationsübertragung, daß eine Verbindung mit dem spezifischen Muster im Anfangszu-

stand erreicht wurde, eine Signalleitung 92, die eine Information über das Zustandekommen einer Verbindung mit dem spezifischen Muster während des ersten, zweiten und dritten Arbeitsvorgangs überträgt, eine Signalleitung 93, die die Lage des zugeordneten spezifischen Musters in x- und j^Koordinatenwerten überträgt, eine Leitung 94, an der ein den Hintergrund abtrennender Schwellenwert auftritt, sine Leitung 95, an der ein Schwellenwert für die Abtrennung auftritt, eine Leitung 96, über die die Koordinaten des Objektes ausgegeben werden, und die der in F i g. 14 dargestellten SignalleituAg 63/4 entspricht, sowie eine Leitung 97, über die der vorhergesagte Bereich ausgegeben wird.

An der Signalleitung 91 liegt beispielsweise ein von der in Fig.6 dargestellten Beurteilungsschaltung 17 bereitgestelltes Signal an, das wiedergibt, daß die Verbindung mit den spezifischen Mustern nur im Anfangszustand erreicht worden ist Das Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung 17 kommt über die Signalleitung 92 immer dann, wenn entweder die erste, die zweite oder die dritte Arbeitsweise durchgeführt wird. An der Signalleitung 93 liegen beispielsweise die Signale, die die Koordinatenlagen des Mittelpunkts der spezifischen Muster angeben, an, wobei diese Signale durch Abziehen eines vorgegebenen Wertes von den Ausgangssignalen der in Fig.6 dargestellten UND-Glieder 23 und 24 erhalten werden.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der in Fig. 15 dargestellten Schaltung erläutert werden.

Zu Anfang, wenn das spezifische Muster außerhalb des Bildfeldes der Fernsehkamera 60 liegt, oder wenn die Beleuchtung des spezifischen Musters noch .\icht begonnen hat, werden die als ähnliche Signale festgestellten Koordinatensignale über das UND-Glied 79 dem Speicher 70 eingegeben, wobei das UND-Glied 79 durch die an der Leitung 91 auftretenden Signale durchgeschaltet werden, die das Vorliegen einer Verbindung dieser Muster wiedergeben. Dieser Arbeitsvorgang wird jedesmal bei Feststellen des ähnlichen Musters im Hin'ergrund durchgeführt, und die Koordinatenwerte dieser Lagen auf der x- und y- Achse werden im Speicher 70 gespeichert

Wenn danach diese ähnlichen Muster auftreten, erzeugt die Bereichserzeugungsstufe 78 ein Signal zur Begrenzung des Identifikationsbereichs in der Weise, wie dies nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird. Die Identifizierungsvorgänge werden beispielsweise mit der in F i g. 6 dargestellten Einrichtung wiederholt, bis ein Muster, welches dem spezifischen Muster ähnlich oder selbst das spezifische Muster sein kann, auftritt, wobei das vom begrenzten Bereich umfaßte Bild für jedes Feld verwendet wird. Wenn das spezifische Muster im Bereich auf dem nächsten Feld auftritt, werden die die Lage betreffenden Informationen des spezifischen Musters ins Register 76 über die Leitung 93 und das UND-Glied 80 eingegeben und dort gespeichert. Es ist möglich, eine solche Anordnung zu treffen, daß der Bereich um einen vorgegebenen Abstand verschoben wird, wenn das spezifische Muster für eine bestimmte Anzahl von Feldern durch die Identifikation nicht festgestellt wird. An der Eingangsleitung 92 des UND-Gliedes 80 tritt ein binäres »1 «-Signal auf, wenn das spezielle Muster während dieses ersten Arbeitsvorgangs und während der nachfolgend noch im einzelnen zu beschreibenden zweiten und dritten Arbeitsvorgänge festgestellt wird. Wenn mehrere spezifische Muster im selben Feld während des ersten Arbeitsvorgangs festgestellt werden, werden sie alle dem Register 76 zugeleitet und dort gespeichert Wie bereits erläutert, werden die die Lage betreffenden Informationen aller spezifischen Muster und aller ähnlichen Muster, die während des ersten Arbeitsvorganges festgestellt wurden, ins Register 76 eingegeben und dort gespeichert Ein Beurteilungs- bzw. Bewertungsvorgang wird dann während des Rücklaufzeitraumes T2' vorgenommen, um zu beurteilen, ob diese Muster nicht die ähnlichen Hintergrundsmuster

ίο sind, und ob diese Lagen innerhalb eines Bereiches liegen, in dem das Auftreten des spezifischen Musters zu erwarten ist Infolgedessen wird eines der Muster ausgewählt Dann wird die Lage, bei der das spezifische Muster erwartungsgemäß im nächsten Feld auftritt, aus der Koordinatenlage des Mittelpunktes des ausgewählten einen Musters vorhergesagt, um dadurch die den Bereich erzeugenden Daten für die zweite Arbeitsweise zu erzeugen. Zu diesem Zwecke werden alle Inhalte des Registers 76 und des Speichers 70 miteinander verglichen, um die im Register 76 gespeicherten Muster auszuwählen, die keine Entsprechung im Inhalt des Speichers 70 aufweisen. Daher werden die Muster, die nicht Muster des Hintergrunds sind, also alle spezifischen Muster, ausgewählt und im Speicher 71 gespeichert wogegen der Inhalt des Registers 76 gelöscht wird.

Der Vergleich und die Speicherung werden in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge durchgeführt Zunächst zieht die Absolutwert-Subtraktionsstufe 72 den Inhalt des Speichers 70 von dem Inhalt des Registers 76 ab. Der sich ergebende Absolutwert wird dann mit einem Schwellenwert, der an der Signalleitung 94 auftritt, im Vergleicher 74 verglichen. Dann tritt an der Steuerleitung des UND-Gliedes 81 eine binäre »1« auf, wenn der Absolutwert kleiner als der Schwellwert ist, so daß das Verknüpfungsglied 81 durchgeschaltet und der Inhalt des Registers 76 ausgegeben wird.

Da auf Grund der vorausgegangenen Informationseingabe in das Register 76 an der Signalleitung ein binäres »1 «-Signal anliegt, wird ein spezifischer Code ausgegeben, wenn an der Leitung 87 eine binäre »1« auftritt und dem Speicher 71 über die Verknüpfungsglieder 82 und 86 zusammen mit den von den Verknüpfungsglied 81 kommenden Lageinformationen zugeleitet Wenn das spezifische Muster also während des ersten Arbeitsvorganges festgestellt wird, wird das den Bereich bestimmende Signal für den nachfolgenden zweiten Arbeitsvorgang erzeugt, wobei die Lage des Mittelpunkts des festgestellten spezifischen Musters berücksichtigt wird. Beim zweiten Arbeitsvorgang gelangen die die Lage betreffenden Informationen, d. h. die Koordinatenwerte, an die Leitung 93, wenn das spezifische Muster in diesem Bereich festgestellt wird, und diese Information wird dem Register 76 über das UND-Glied 80 zugeleitet, die dann darin gespeichert bleibt. Die Stufen 72 und 74 führen einen Vergleich zwischen den Inhalten des Registers 76 und des Speichers 70 während des Rücklaufzeitraumes sofort nach der Abtastung des Feldes in der gleichen Weise wie beim vorausgegangenen Vergleich durch. Das heißt, der Inhalt des Registers 76 wird über das Verknüpfungsglied 81 nur dann bereitgestellt, wenn zwischen den verglichenen Inhalten ein Unterschied vorliegt Im Falle der zweiten Arbeitsweise stellt das Ausgangssignal des Vei !.nüpfungsgliedes 81 die Eingangssignale der Absolutwert-Subtraktionsstufe 73 dar, wogegen das andere Eingangssignal der Stufe 73 von der die Lage betreffenden Information des im vorausgegangenen

Feld festgestellten Musters gebildet wird, wobei dieses . Signal vom Speicher 71 über das UND-Glied 84 zur Stufe 73 gelangt.

Die Stufe 73 führt eine Addition einer vorausgesagten oder erwarteten Verschiebung zu den vom Speicher 71 bereitgestellten Lageinformationen durch und liefert einen Absolutwert aus der Differenz zwischen den sich ergebenden Lageinformationen und den Lageinformationen, die von dem Verknüpfungsglied 81 bereitgestellt werden. Der Vergleicher 75 vergleicht dann den Absolutwert mit dem an der Eingangsleitung 95 anliegenden Wert, wobei dann der sich ergebende Wert dem Coder 77 zugeleitet wird. Wie bereits erläutert, wird also eine Beurteilung durchgeführt, ob die Beziehung zwischen der zuvor festgestellten Lage und der gerade festgestellten Lage die vorgegebene Beziehung ist, wobei am Ausgang des Vergleichers 75 eine binäre »1« auftritt, wenn dieser Zusammenhang richtig ist, und eine binäre »0«, wenn diese Beziehung nicht richtig ist. Der Coder 77 stellt dem Verknüpfungsglied 82 die spezifischen Code in Abhängigkeit davon bereit, ob das Ausgangssignal des Vergleichers 75 eine binäre »1« oder eine binäre »0« ist Gleichzeitig wird das Verknüpfungsglied 82 von dem über die Steuersignalleitung kommenden Signal durchgeschaltet, so daß die gerade festgestellte Koordinatenlage vom Verknüpfungsglied 81 dem Speicher 71 zusammen mit dem spezifischen Code über das Verknüpfungsglied 86 eingegeben wird. Das Verknüpfungsglied 82 wird von dem Signal auf der vom Coder 77 kommenden Steuerleitung durchgeschaltet, wobei am Verknüpfungsglied 82 weiterhin die Ausgangssignale des Gliedes 81 und des Coders 77 anliegen. Der spezifische Code ist ein codierter spezifischer Zusammenhang zwischen der zuvor festgestellten und der gerade festgestellten Lage und wird bei der Beurteilung verwendet, ob die gerade vorliegende Beziehung vernünftig und richtig ist Diese codierte Beziehung wird zusammen mit den Lageinformationen gespeichert, um als Speichermarkierung zu dienen, wenn es erforderlich ist, nur die dem Code entsprechenden Informationen auszulesen. Beim zweiten Arbeitsvorgang wird die zuvor beschriebene Arbeitsweise wiederholt, um die Lageinformationen der spezifischen Muster jedesmal bei der Feststellung zusammen mit dem spezifischen Code einzugeben. Wenn das spezifische Muster während der zweiten Arbeitsweise oder des zweiten Arbeitsvorganges aus dem Bildfeld verlorengeht, wird diese Arbeitsweise in die dritte Arbeitsweise geändert, bei der der Identifikationsbereich für jedes nachfolgende Feld jeweils schrittweise ausgedehnt wird, wobei die Lageinformation des letzten spezifischen Musters bei der zweiten Arbeitsweise in Betracht gezogen wird; und zwar wird diese Bereichsausweitung so lange durchgeführt, bis das spezifische Muster wieder ins Bildfeld fällt. In diesem Falle wird die Identifikation in gleicher Weise wie bei der zweiten Arbeitsweise durch das Bereichssignal durchgeführt, das von der Stufe 78 zur Erzeugung eines vorausgesagten Bereiches an die Signalleitung 97 gelangt Wenn das spezifische Muster während der dritten Arbeitsweise wieder erfaßt wird, geht die Arbeitsweise wieder in die zweite Arbeitsweise über, und der beschriebene Vorgang wiederholt sich, solange das spezifische Muster nicht wieder verlorengeht

Da das Auftreten des Objektes und die Kontinuität mittels des vorhergesagten Bereichs im Feld verfolgt bzw. abgetastet werden, so daß eine sichere Festlegung und Speicherung möglich sind, ist es möglich, die Unterscheidung des spezifischen Musters von der anderen falschen Mustern gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen zu verbessern sowie die Sicherheil bei der Nachführung und Abtastung zu erhöhen. Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden nur die Muster, die eine bestimmte Beziehung zwischen dem zuvor festgestellten spezifischen Muster aufweisen, unter den neu auftretenden spezieller Mustern bewertet, um das spezielle Muster zu erhalten

to Die Anordnung kann auch so gewählt werden, daß das was im vorausgesagten Bereich auftritt, als spezifisches Muster bewertet oder beurteilt wird.

F i g. 16 zeigt die Art und Weise, in der der Nachführoder Abtastbereich erzeugt wird. Fig. 16a zeigt insbesondere ein Beispiel einer ein-dimensionalen

Bewegung des spezifischen Musters auf dem Feld, und Fig. 16b zeigt ein Beispiel, bei dem das spezifische Muster eine zwei-dimensionale Bewegung durchführt F i g. 16a zeigt die Koordinatenlage 700 des Zentrums

des gerade festgestellten, spezifischen Musters, die Mittelpunktslage 701 des vorhergesagten Bereiches für die nächste Abtastung, den vorhergesagten Bereich 702, den Abstand 703 zwischen dem gerade festgestellten Mittelpunkt und dem vorhergesagten Mittelpunkt, die Abstände 704 bis 707, die den vorhergesagten Bereich vom vorhergesagten Mittelpunkt aus festlegen, sowie die jeweiligen Koordinatenlagen 708 bis 711 der vier Ecken des vorhergesagten Bereichs. Ein in Fig. 16a dargestellter vorhergesagter Bereich 702 wird dann erzeugt wenn sich das spezifische Muster ein-dimensional verschiebt Wenn ein spezifisches Muster im Bereich 702 des nachfolgenden Feldes festgestellt wird, wird das spezifische Muster so beurteilt, als ob es eine bestimmte Kontinuität aufweist Der Abstand 703 ist in geeigneter Weise gewählt, und zwar entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des spezifischen Musters. Wenn also die Geschwindigkeit konstant ist, wird auch ein konstanter Abstand 703, der mit der Geschwindigkeit in Übereinstimmung ist gewählt wobei die vergangene Geschwindigkeit des spezifischen Musters in Betracht gezogen wird, wenn die Geschwindigkeit sich ändert Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der vorhergesagte Bereich der Einfachheit halber rechtekkig dargestellt Es können jedoch auch andere Formen entsprechend der Art und Weise der Bewegung des spezifischen Musters verwendet werden. In Fig. 16b sind die entsprechenden Bereiche und Teile von Fig. 16a mit denselben Bezugszeichen versehen. Mit den Bezugszeichen 908 und 909 sind die Längen zur Festlegung des vorhergesagten Bereichs versehen, die den Längen 704, 705 und 706, 707 in Fig. 16a entsprechen. Die Bezugszeichen 900 bis 903 bezeichnen die Koordinatenlagen der vier Ecken des vorhergesagten Bereichs für die nächste Abtastung, und die Ecken des vorausgegangenen, vorhergesagten Bereichs werden mit dem Bezugszeichen 904 bis 907 bezeichnet Der vorausgesagte Bereich 702 in Fig. 16b erweitert sich um die gerade festgestellte Lage 700, und die in diesem Bereich festgestellten, spezifischen Muster werden so beurteilt als ob sie eine bestimmte Kontinuität aufweisen, was bei der Verfolgung des Objektes ausgenutzt wird.

Es muß nicht noch betont werden, daß der Bereich irgendeine gewünschte Form entsprechend der Bewe gungsart des spezifischen Musters aufweisen kann, wie dies auch bei dem in F i g. 16a dargestellten Beispiel der Fall ist Fig. 17 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel

einer Stufe 78 zur Erzeugung des vorhergesagten Bereichs, wie sie in Fig. 15 dargestellt ist, um beispielsweise den in Fig. 16a dargestellten, vorhergesagten Bereich zu erzeugen. Dazu werden die Eingangsdaten so geändert, daß sie mit der jetzt durchgeführten Arbeitsweise konform sind und beurteilt, um für diejenigen Koordinatenlagen ein binäres »1 «-Signal zu schaffen, bei denen die Identifikation durchgeführt werden muß.

Der Einfachheit halber werden folgende Annahmen gemacht. Der Inhalt des Registers wird mit 76 bezeichnet; wenn alle Inhalte Null sind, wird er mit 75' bezeichnet Das Ergebnis des Vergleichs durch den Vergleicher 75 wird durch 75' (Gleichheit) bzw. 75' (Ungleichheit) dargestellt. Mit 7Γ wird bezeichnet, wenn die Inhalte des Speichers 71 Null sind. Diese Signale werden der Stufe 78 zur Erzeugung des vorhergesagten Bereichs über die Schaltungsstufen 74, 75 und 76 übertragen.

Die Forderung für die erste Arbeitsweise (WTM) ist gegeben durch

WTM = {(76') Λ (7T)V (76') Λ (7T)),

und die Erfordernisse für die zweite und dritte Arbeitsweise (TRM), (SCM) sind gegeben durch:

TRM » (76')Λ (75') _

SCM = (71')Λ {(76') (76')Λ (75'))

Hierbei bedeuten Λ eine logische UND- und ν eine logische ODER-Verknüpfung. Diese Erfordernisse werden durch Eingeben der Elemente in die Schaltungsstufe 78 beurteilt bzw. bewertet.

Fig. 17 zeigt Additionsstufen 100, 103, 104, 523 und 524, Subtraktionsstufen 101 und 102, Flip-Flops 109 und 110, digitale Stufen 500 bis 516 zur logischen UND-Verknüpfung mit zwei Eingängen für p-Bits, Schaltungsstufen 564 bis 571 zur logischen UND-Verknüpfung mit zwei oder drei Eingängen, Schaltungsstufen 517 bis 522 zur logischen ODER-Verknüpfung mit drei Eingängen für p-Bits, Schaltungsstufen 572 und 573 zur logischen ODER-Verknüpfung mit zwei Eingängen, eine Schaltungsstufe 111 zur logischen UND-Verknüpfung mit zwei Eingängen, Signaleingangsleitungen 530 bis 548 für ρ oder q Bits, Signaleingangsleitungen 551 bis 554 für jeweils 1 Bit und Signaleingangsleitungen 549 und 550 zum Eingeben bestimmter Schwellwerte.

Die zuvor genannte Beurteilung öder Auswahl der Arbeitsweise wird folgendermaßen vorgenommen. Das Signal 76' auf der Leitung 87, das vom Register 76 kommt, wird der Signalleitung 552 zugeführt, und das Signal 71' auf der Leitung 88, das vom Speicher 71 kommt, wird auf die Signaüeiiung 553 gegeben.

Das Signal 75' vom Vergleicher 75 liegt an der Signalleitung 554 an. Gleichzeitig wird ein Steuersignal über die Signalleitung 551 übertragen, so daß die logischen Schaltungsstufen 564 bis 573 die Berechnungen durchführen können und ein binäres »1 «-Signal für die erste Arbeitsweise am Verknüpfungsglied 569, für die zweite Arbeitsweise am Verknüpfungsglied 570 und für die dritte Arbeitsweise am Verknüpfungsglied 571 bereitgestellt wird Das Auswahlsignal für die Arbeitsweise schaltet daher die entsprechenden Verknüpfungsglieder unter den Verknüpfungsgliedern 500 bis 516 durch, und die Ausgangssignale dieser entsprechenden Verknüpfungsglieder gelangen über die Verknüpfungsglieder 517 bis 512 an die Schaltungsstufen 100,101,102, 103 und 104. An den Signalleitungen 530 bis 548 liegen jeweils die folgenden Signale an, wenn diese durch die Koordinatenzahl von Fig. 16a wiedergegeben werden. An der Leitung 530 tritt ein Signal 701 x' (die Lage von 701 auf der x-Achse) auf, welches eine bei der ersten Arbeitsweise verwendete Konstante ist. An der Leitung 531 liegt ein Signal 70Ox' an, das bei der zweiten Arbeitsweise verwendet wird. An der Leitung 532 liegt für die dritte Arbeitsweise ein Signal, welches durch 7Ö0V dargestellt wird, was die Lage 700 ist, die im vorausgegangenen Feld auf der x-Koordinatenachse festgestellt wurde. Das Signal 703', das an der Leitung 533 für die erste Arbeitsweise anliegt, wird zu Null gemacht. An der Leitung 534 liegt ein Signal für die zweite Arbeitsweise, das mit 703' bezeichnet wird, und an der Leitung 535 liegt ein Signal für die dritte Arbeitsweise, welches zu Null gemacht ist An den Leitungen 536, 537, 538 und 539 liegen jeweils Signale 706' für die erste Arbeitsweise, 706' für die zweite Arbeitsweise, 706' für die dritte Arbeitsweise bzw. 707' für die erste Arbeitsweise an. An der Leitung 541 tritt ein Signal 701y' für die erste Arbeitsweise auf, wobei dieses Signal die Lage 701 auf der y-Koordinatenachse ist. Die Leitung 542 ist für 700/ für die zweite und dritte Arbeitsweise vorgesehen. An der Leitung 543 liegen die Signale 704' und 705' für die erste Arbeitsweise an. An der Leitung 544 liegen die Signale 704' und 705' für die zweite Arbeitsweise an. An der Leitung 545 tritt ein Signal 707' für die dritte Arbeitsweise auf. An der Leitung 546 liegt ein Signal an, das einen Aufweitungsoder Vergrößerungswert in der Richtung 707 für die dritte Arbeitsweise darstellt An der Leitung 547 liegen die Signale 704' und7Ö5' für die dritte Arbeitsweise, und an der Leitung 548 liegt ein Signal, das eine konstante Vergrößerung oder Aufweitung in der Richtung 704 und 705 für die dritte Arbeitsweise darstellt.

Diese Signale werden von den Koordinatensignalen, welche von dem Verknüpfungsglied 81 geliefert werden, gebildet.

Die Funktionsweise während der zweiten Arbeitsweise soll zur Erläuterung insbesondere anhand der F i g. 16a und 17 beschrieben werden. In F i g. 17 sind die Eingangs-Verknüpfungsglieder 501, 504, 507, 510, 513 und 515 zum Durchlassen der Eingangsdaten zu den Schaltungsstufen 100, 101, 102, 103 und 104 über die Verknüpfungsglieder 517 bis 522 ausgewählt Die Additionsstufe 100 stellt die Summe der an den Signalleitungen 531 und 534 auftretenden Signale bereit Die Additionsstufe 100 führt also eine Addition von 70Ox'bis 703' durch und stellt das sich ergebende Signal 701*' bereit Die Subtraktionsstufe 101 subtrahiert das an der Signalleitung 537 auftretende Signal vom Ausgangssignal der Additionsstufe 100 und stellt die dabei erhaltene Differenz bereit Das Signal 706' wird nämlich in der Substraktionsstufe 701 von dem Signal 7OtJf' abgezogen, und der sich ergebende Wert 71Ox' tritt als Ausgangssignal an der Stufe 101 auf. Die Additionsstufe 103 addiert das Ausgangssignal der Stufe 100 zu dem an der Leitung 540 anliegenden Signal und stellt den Wert 71 ix' als Ausgangssignal bereit Die Subtraktionsstufe 102 subtrahiert das an der Leitung 544 auftretende Signal von dem an der Leitung 542 auftretenden Signal und stellt ein Ausgangssignal 708J^ bereit Die Additionsstufe 104 erzeugt ein Ausgangssignal 71Oy', das die Summe der an den Signalleitungen 542 und 544 auftretenden Signale ist

Unter diesen Voraussetzungen bilden bei der Abtastung des nachfolgenden Feldes der Wert der x-Koordinate und der Wert der j^Koordinate den

Abtastpunkt Der Vergleicher 105 vergleicht dann das von der Subtraktionsstufe 101 bereitgestellte Signal mit dem an der Leitung 549 auftretenden Signal und stellt ein binäres »1 «-Signal bereit, wenn diese Signale einander entsprechen, so daß dadurch der Flip-Flop 109 gesetzt wird. Der Vergleicher 106 vergleicht in der Zwischenzeit das Ausgangssignal der Additionsstufe 103 und das an der Leitung 549 auftretende Signal und gibt ein binäres »1 «-Signal ab, wenn die Koordinaten beider Signale oder beider Inhalte miteinander übereinstimmen, wodurch der Flip-Flop 109 rückgesetzt wird. Daher ist das Ausgangssignal des Flip-Flops 109 eine binäre »1« zwischen 710* und 711* von Fig. 16a. Ein entsprechender Vorgang wird auch für die /-Achsenrichtung mittels der Schaltungsstufen 102,104,107,108 ts und 110 durchgeführt, so daß am Flip-Flop 110 zwischen 708/und 710/von F i j,. 16a ein Ausgangssignal mit dem Binärwert »1« bereitgestellt wird. Die Ausgangssignale der Flip-Flops 109 und 110 werden dann einem Verknüpfungsglied 111 zugeleitet, das ein binäres »1«-Signal 211 nur dann erzeugt, wenn an beiden Ausgängen der Flip-Flops der Binärwert »1« auftritt, d. h, wenn die Abtastung im Bereich 702 von F i g. 16a vorgenommen wird. Die Arbeitsweise des ersten Arbeitsvorganges entspricht der zweiten Arbeitsweise bzw. dem zweiten Arbeitsvorgang mit dem Unterschied, daß andere Eingangsdaten verwendet werden, um einen größeren Bereich 51, wie er im Feld 32b von F i g. 13b dargestellt ist, zu erhalten. Der dritte Arbeitsvorgang bzw. die dritte Arbeitsweise wird beinahe in derselben Weise vorgenommen. Zur Durchführung der Aufweitung oder der Vergrößerung werden jedoch die zuvor ermittelte Lage 700* sowie die Werte 703, 710 und 706 unverändert gelassen, und den Werten 707,704 und 705 wird ein konstanter Wert jedesmal bei Änderung des Feldes zuaddiert. Diese Additionen werden von den Schaltungsstufen 523 und 524 vorgenommen. Der Wert 703 auf der Leitung 533 kann auch auf einen vorgegebenen Wert gehalten werden, und der Bereich beim ersten Arbeitsvorgang wird um einen vorgegebenen Abstand verschoben.

Fig. 18 zeigt eine Abwandlung der Schaltungsstufe 78' der in Fig. 17 dargestellten Schaltung und dient der Erzeugung des Bereichs von Fig. 16. Fig. 18 umfaßt Additionsstufen 300, 301 und 308 bis 311, Subtraktionstufen 302 bis 307, Flip-Flops 320 bis 325, UND-Glieder 326 bis 328, ODER-Glieder 329 bis 331, Signal-Eingangsleitungen 200 und 201 für 700x'und 70Oy' von F i g. 16b, Signal-Eingangsleitungen 400 und 401 für 703*' Signaleingangsleitungen 402 und 403 für 703/', Signal-Eingangsleitungen 404 bis 407 für 908', Signal-Eingangsleitungen 408 bis 411 für 909' und Signal-Eingangsleitungen 412 und 413 zum Eingeben der x- und y-Koordinatenwerte für die abgetastete Lage zu jedem Augenblick, sowie einen Signalausgang 420.

Die Signale werden in Schaltungsstufen erzeugt, die denen von Fig. 17 entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, den vorausgesagten Bereich in Plus- und Minus-Richtung sowohl auf der xals auch auf der /-Achse um die gerade festgestellte Lage herum zu erzeugen. Die Schaltungsstufen 300,304, 308, 312 und 313 zur Erzeugung des Bereichs in der Plus-Richtung auf der/-Achse liegen den Schaltungsstufen 302, 305, 309, 314 und 315 zur Erzeugung des Bereichs in der Minus-Richtung auf der x-Achse parallel. Entsprechende Anordnungen liegen auch zur Erzeugung des Bereichs auf der y- Achse vor.

Der Flip-Flop 320 von Fig. 18 erzeugt daher ein binäres »1 «-Signal für den Bereich zwischen 905* und 901* von Fig. 16b, und der Flip-Flop 322 stellt ein binäres »1 «-Signal für den Bereich zwischen 900* und 904* bereit. Der Flip-Flop 321 stellt ein binäres »1 «-Signal für den Bereich zwischen 904* und 905* bereit. Bezüglich der /-Richtung stellt der Flip-Flop 323 ein binäres »1 «-Signal für den Bereich zwischen 90Oy und 904/ und der Flip-Flop 325 ein binäres »1 «-Signal für den Bereich zwischen 906/ und 902/ bereit. Der Flip-Flop 324 gibt ein binäres »1 «-Ausgangssignal für den Bereich zwischen 904/ und 906/ ab.

Die Verknüpfungsglieder 326 und 329 führen die Operation

(32Ox¹) Λ|(323/)ν (324/) ν (325/))

durch, so daß ein Ausgangssignal mit einer binären »1« in dem Bereich vorliegt, der durch die Erstreckung von 905 nach 907, durch die Erstreckung von 901 nach 903, durch die Erstreckung von 900 nach 901 und durch die Erstreckung von 902 nach 903 in F i g. 16b festgelegt ist In entsprechender Weise führen die Verknüpfungsglieder 327 und 330 eine Operation

(321χ';λ{(323/'Μ325/'Λ

durch, so daß ein binäres »!«-Ausgangssignal in dem Bereich erhalten wird, der vorgegeben ist durch die Erstreckungen 900-901, 904-905, 904-906 und 905—907, und so daß ein binäres »1 «-Ausgangssignal in dem Bereich auftritt, der vorgegeben ist durch die Strecken 906 bis 907,902 bis 903,904 bis 906 und 905 bis 907.

Die Verknüpfungsglieder 328 und 329 führen eine Operation durch, derart daß das binäre »!«-Ausgangssignal in einem Bereich erhalten wird, der festgelegt ist durch die Strecken 900-902, 904-906, 900-901 und 902—903. Diese Ausgangssignale werden in der Verknüpfungsstufe 331 einer logischen ODER-Verknüpfung unterworfen, wobei die Verknüpfimgsstufe 331 dann ein Signal bereitstellt, welches ein binäres »1 «-Signal im Bereich 702 von F i g. 16b ist und welches an der Signalleitung 420 auftritt

Bei den beschriebenen Ausführungsformen wurde als spezifisches Muster ein kreisförmiges Muster verwendet Dies muß jedoch nicht notwendigerweise der Fall sein, sondern es können verschiedenste Muster, beispielsweise rechteckige Muster, kreuzförmige Muster oder ovale Muster, verwendet werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprache:

1. Einrichtung zur Lagebestimmung eines einen anderen Remissionsgrad als der Hintergrund aufweisenden Objektes, mit einem Beleuchtungsgerät zur Bestrahlung des Objekts mit licht und einem Bildaufnahmegerät, das das licht, welches von einem das Objekt enthaltenden Bildfeld reflektiert wird, aufnimmt und in eine matrixförmige Anordnung von Bildelementen umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsgerät (1) einen Bereich des Bildfeldes mit einem im wesentlichen parallelen Lichtbündel (6IA) eines definierten Querschnitts bestrahlt, wobei das Beleuchtungsgerät (1) Einrichtungen (62) aufweist, die die Strahlrichtung des Lichtbündels (6tA) ändert, daß eine Abblendschaltung (8,9,17) vorgesehen ist, die aus den matrixförmig angeordneten Bildeleinentsn ein dem Querschnitt des parallelen Lichtbändels entsprechendes Muster durch Vergleich mit einem Bezugsmuster extrahiert, und daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die die räumliche Lage des Objektes, festgelegt durch die Lage in der Bildfeldebene und dem Abstand von einem Bezugshintergrund, aufgrund der Größe und Lage der Muster, die das vom Objekt (4) reflektierte Lichtbündel (6MJbestimmt

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Kontur und der Lage eines Objektes in der Bildfeldebene, die die Lage derjenigen, dem parallelen Lichtbündel (61 A) entsprechenden Muster feststellt, die im aufgenommenen Bild eine Größenänderung aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltungsstufe (6), die das von dem Bildaufnahmegerät (2) bereitgestellte Bildsignal in ein binäres Signal umsetzt, eine Tasteinrichtung (7,18) zum Tasten des binären Signals, ein Register (8,9), das die aufeinanderfolgenden Teile des binären Signals empfängt und diese Teile speichert, eine Beurteilungsschaltung (17), die ein Signalmuster im Register (9) mit dem Bezugsmuster vergleicht, und ein die Übereinstimmung der beiden Muster wiedergebendes Signal erzeugt, Zähler (19, 21), die Signale erzeugen, welche die Lage der im Register (8) gespeicherten Teile koordinatenartig darstellen, und Ausgangsstufen (23,24), die das die verschiedenen Lagen wiedergebende Signal bei Empfang des von der Beurteilungsschaltung (17) kommenden, die Übereinstimmung darstellenden Signales bereitstellt (F ig. 6).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsgerät (1; 25 bis 28; 61, 62) eine Einrichtung (29) zur Erzeugung eines Lichtbündels (6MJl einen Spiegel (27), der das Lichtbündel (6MJi das von der Einrichtung (25) abgestrahlt wird, umlenkt, und eine Einrichtung (28) aufweist, die den Spiegel (27) dreht, so daß die Richtung, in der das Lichtbündel (6IAJ verläuft, geändert wird (F i g. 10,11,14).

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsgerät (1; 25 bis 28; 61, 62) eine Einrichtung (26) aufweist, die die Richtung in der das Bündel paralleler Lichtstrahlen (6MJ aus der Einrichtung (25) austritt, ändert (F ig. 10,11,14).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Bildaufnahmegerät (60) das Bild in einem vorgegebenen Wiederholungszeitraum umsetzt, daß die Ausblendschaltung (8, 9, 17) das bestimmte Muster für jeden Wiederholungszeitraum extrahiert, und daß eine Beurteilungsschaltung (70 bis 86) vorgesehen ist, die den Abstand zwischen der Koordinate des von der Ausblendschaltung (8,9,17) während eines bestimmten Wiederholungszeitraumes extrahierten Musters und der Koordinate des von der Ausblendschaltung (8,9,17) während eines dem bestimmten Wiederholungszeitraum vorangegangenen Zeitraums extrahierten Musters nur innerhalb eines begrenzten Bereiches auf der Bildfläche beurteilt (F ig. 15).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Stufe (78), die den begrenzten Bereich für die Beurteilungsschaltung (70 bis 86) entsprechend der Verschiebung des spezifischen Musters festlegt

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beurteilungsschaltung (70 bis 86) einen ersten Speicher (70), der einen ersten Koordinatenwert speichert, welcher von der Ausblendschaltung (8, 9, 17) während eines ersten Zeitraumes extrahiert wird, der der Bestrahlung durch das vom Beleuchtungsgerät (1; 25 bis 28; 61, 62) bereitgestellte Bündel paralleler Lichtstrahlen (61/4J vorausgeht, einen zweiten Speicher (71), der einen zweiten Koordinatenwert speichert, der von der Ausblendschaltung (8, 9, 17) während eines zweiten Zeitraumes nach der Bestrahlung extrahiert wird, sowie eine Vergleichseinrichtung (72, 74 bzw. 73, 75) aufweist, die die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Koordinatenwert bestimmt (Fig. 15).