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Verfahren und Anordnung für optoelektronische Muster-
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und/oder Lageerkennungsreräte.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Qualitätsverbesserung
von Mustererkennungsgeräten und Meßgeräten bzw. Meßanordnung zur Lageabweichung,
um von einem in einer Ebene angeordneten Gegenstand (Istbild), insbesondere von
einem Halbleiterplättchen, in Bezug auf eine in der Gegenstands ebene vorgegebene
Sollposition mit einem Abbildungssystem, insbesondere einer Abbildungsoptik, eine
reelle Abbildung des Gegenstandes oder eines Teiles des Gegenstandes in mindestens
eine zur Gegenstandsebene konjugierte Bildebene zu erzeugen, in denen ferner ein
(oder mehrere) linienförmiges oder ein flächenhaftes Bildaufnahmebauteil (Sensor)
mit einer angeschlossenen Auswertelogik, insbesondere eine Stell-und Regellogik,
vorhanden ist.
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In der Halbleitertechnik werden die Verbindungen zwischen den Anschlußpads
eines Halbleiterplättchens und den äußeren Zuleitungen des Gehäuses (Systemträger)
häufig
durch dünne Zwischendrähte hergestellt. Hierzu werden die
Halbleiterplättchen auf eine geeignete Unterlage, beispielsweise ein Systemträgerband,
aufgebracht und die dünnen Zwischendrähte auf den Anschlußpads und entsprechenden
Stellen der Unterlage befestigt. Bei der Kontaktierung der Zwischendrähte, die meist
durch Thermokompression oder Ultraschallschweißen vorgenommen wird, müssen das Halbleiterplättchen
und das Kontaktiergerät sehr genau zueinander ausgerichtet werden. Dieses Ausrichten
bereitet aufgrund der geforderten engen Toleranzen erhebliche Schwierigkeiten.
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Die Messung von Lageabweichungen ist erst durchführbar, wenn ein Muster
erkannt ist. Die folgenden Ausführungen beziehen sich daher nicht nur auf Geräte
der Lageerkennung, sondern auch auf Geräte, die ganz allgemein zur Mustererkennung
dienen.
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Für die berührungslose Muster- und/oder Lageerkennung sind bisher
verschiedene Geräte bekannt, die mit geeigneten Sensoren Licht, Infrarotstrahlung
oder andere elektromagnetische Wellen aufnehmen. Zur Bildaufnahme werden meist Bildaufnahmeröhren
(z. B. Vidikon) oder Anordnungen von fotoempfindlichen Elementen in Zeilen-oder
Matrixform verwendet. Oft wird das Objekt mit durchfallender Strahlung auf dem Bildwandler
abgebildet, um einen guten Kontrast zwischen Objekt und Umgebung zu erhalten. Neben
Sensoren zur Aufnahme von Strahlung sind auch Sensoren zur Aufnahme von Elektronenstrahlen
anwendbar.
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Dagegen ist bei vielen Anwendungen nur Auflicht möglich.
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Diese Beleuchtungsart hat aber mehrere Nachteile. In vielen Fällen
hat das Bild nur einen geringen Kontrast.
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Außerdem kann dieser Kontrast zeitlich stark schwanken.
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Als Beispiel seien langzeitabhängige Rauhigkeitsschwan
kungen
der ObJektoberfläche genannt. Auch durch Störung gen, wie z. B. Schmutz oder Kratzer
auf der Oberfläche, können die markanten Geometrien im Bild stark fehlerbehaftet
sein. Besonders bei sehr kleinen Objekten, wie z. B. in der Halbleiterfertigung,
ergibt sich bei Auflicht meist nur eine ungünstige Bildqualität.
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Diese oft unvermeidbaren Nachteile verhindern einen vollautomatischen
Betrieb des Gerätes. Meist muß die Beleuchtungsintensität bei stärkeren Kontraständerungen
von Hand nachjustiert oder die Einstellung der Auswertelogik neu vorgenommen werden.
Durch besondere Vorbehandlungen am ObJekt wird versucht, Kratzer und Staub auf der
Oberfläche zu vermeiden und die optischen Eigenschaften des ObJektes weitgehend
konstant zu halten. Dies ist aber nicht bei allen Objekten möglich, da viele Einflußgrößen
in der Vorbearbeitung nicht absolut konstant zu halten sind.
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Durch kurzfristige oder-langfristige Änderungen der ObJektoberflEcheneigenschatten
kann sich die Bildhelligkeit oder der Bildkontrast stark verändern. Das Videosignal
des Bildaufnahmegeräteteiles weist dann entsprechend starke Pegelschwankungen auf.
Bei Kameras mit Bildaufnahmerohren (FS-Kameras) und auch bei Kameras mit Halbleitersensoren
sind Schaltungen bekannt, mit denen selbsttätig die Pegelschwankungen ausgeregelt
werden können. Der Regelvorgang bei diesen Kameras ist aber zu langsam und nicht
anwendbar für schnelle Vorgänge, wie sie z. B. bei Automatisierungsaufgaben vorliegen.
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In der Patentanmeldung P 28 10 533 wurde bereits vorgeschlagen, die
eingangs beschriebene Anordnung mit optischen und elektronischen gerätespezifischen
Maßnahmen so zu verbessern, daß sie einen automatischen Einsatz von optoelektronischen
Muster- und/oder Lageerkennungsge-
räten bei üblicher Vorbehandlung
und üblichen Oberflächen der ObJekte ermöglichen. Bei dieser Anordnung verstärkt
die Auswertelogik die analogen Spannungspegel, die von den Bildaufnahmebauteilen
abgegeben werden, zunächst mit einer schnellen Amplitudenregelung, so daß der Maximalpegel
immer einen konstanten Wert erreicht und anschließend einem fest einstellbaren Spannungspegel
des Schwellwertschalters zugeordnet werden kann. Diese Anordnung ist aber nicht
immer verwendbar, wenn die Kontrastschwankungen auch noch von Schwankungen der Grundhelligkeit
überlagert sind.
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Gemäß der Erfindung besteht das eingangs definierte Verfahren und
die Anordnung darin, daß mit einer adaptiven Regelschaltung der Grundpegel des Istbildes
vom Sensorsignal in Suchschritten durch relative Verschiebung der Lage des Schwellwertes
zum Istbildsignal solange verändert wird, bis bei der Jeweiligen Mustererkennung
beim Vergleich von Soll- und Istbild die bewertete Ähnlichkeit einen festgesetzten,
aber variablen Mindestbetrag überschreitet. Bei dem Verfahren nach der Erfindung
wird der Grundpegel des Istbildes mit einer Regelspannung in Suchschritten solange
verändert, bis das erwartete Muster im Istbild mit der erforderlichen Sicherheit,
z. B. durch Heraustrennen des Nutzsignals aus dem Spektrum Istbild, erkannt werden
kann. Jede Nichterkennung des Musters verursacht also einen neuen Suchvorgang, wobei
der Ablauf der Suchschritte (z. B. Abtasten mit höheren und niedrigeren Grundpegeln
ausgehend von der Anfangseinstellung mit zunehmendem Abstand) durch ein Programm
festgelegt ist. Der Programm-Suchalgorithmus kann dabei Je nach Bedarf geändert
werden. Das Verfahren nach der Erfindung ist immer dann einsetzbar, wenn die maximale
Regel- und Erkennzeit mehrere Zeilen- oder Bilddurchläufe betragen kann.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die adaptive
Regelschaltung sehr universell einsetzbar ist. Nicht nur Schwankungen des Kontrastes,
sondern auch die relative Lage des Kontrastes können derart kompensiert werden,
daß ein auswertbares Schwarz-Weiß-Signal entsteht. Ein weiterer Vorteil der adaptiven
Regelschaltung besteht auch darin, daß sie einfach zu bedienen ist. Außerdem dienen
nur wenige Bauteile der analogen Signalverarbeitung. Die meisten Funktionen der
adaptiven Regelschaltung können als digitale Logik aufgebaut sein, wodurch mit einfachen,
billigen marktverfügbaren Bauteilen eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erreicht
werden kann.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das vom Sensor kommende
analoge Signal einem Komparator zugeführt, dem gleichzeitig noch eine stufenweise
veränder bare Regelspannung als Schwellwert zugeleitet wird, so daß zumindest bei
einem der Suchschritte in dem digitalen Ausgangs signal des Komparators das gesuchte
Muster vorhanden ist und eine nachfolgende Mustererkennungsschaltung das Signal
als "erkannt" bewertet. Vorteilhaft ist dabei die einfache Anordnung mit nur einem
Analogbauteil (Komparator), wodurch das Sensorsignal relativ gering mit Fehlern
durch das Analogbauteil belastet wird.
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Eine weitere Ausgestaltung nach der Erfindung besteht darin, daß in
einem Addierer das von dem Sensor ankommende analoge Signal mit der stufenweisen,
veränderbaren Regelspannung addiert wird und daß in einem anschließenden Komparator
mit einem fest eingestellten Schwellwert das Istbild digitalisiert und das Ausgangssignal
des Komparators der Mustererkennung zugeführt wird, wobei bei der Bewertung des
Istbildes als "nicht erkannt" dieses Ergebnis einer Anordnung zugeleitet wird, die
die Regelspannung nach einem logischen Ablauf um Jeweils einen
Programmschritt
ändert, bis das Istbild als "erkannt oder "nicht erkennbar" erkannt wird. Hierbei
müssen die Pegelwerte vom Sensorsignal im positiven Bereich liegen und die Spannungswerte
der Regelspannung im negativen Bereich oder umgekehrt. Diese Weiterbildung hat den
Vorteil, daß mit dem zusätzlich zum Komparator verwendeten analogen Addierer auf
bekannte Art das Eingangssignal, z. B. durch Verstärkung, beeinflußt werden kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung dieses Verfahrens wird das von dem
Sensor ankommende analoge Signal zuerst einem Signalverstärker zugeführt, in dem
die Verstärkung verändert und die relative Lage des Signals zu einem Bezugspegel
(Offset) eingestellt (normiert) wird. Dadurch erreicht man, daß das von dem Sensor
kommende Signal und das sich stufenweise ändernde Regelsignal unabhängig voneinander
beeinflußt werden können.
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Zusätzlich kann durch die Einstellung des Signalverstärkeres (Verstärkung,
Offset) erreicht werden, daß der mögliche Bereich aller Suchschritte dem gesamten.
Pegelbereich des Sensorsignals bzw. nur einem bestimmten Teil des Sensorsignals,
der mit Sicherheit das gesuchte Muster enthält, relativ zugeordnet wird. Damit wird
erreicht, daß der bestimmte Teil des Sensorsignals, der mit Sicherheit das gesuchte
Muster (Kontrast) enthält, mit weniger Suchschritten als für den gesamten Pegelbereich
bzw. bei gleichbleibender maximaler Schrittanzahl mit einer feineren Unterteilung
abgesucht wird.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß die Regelspannung aus einem Rechenwerk in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart,
z. B. Festwert, letzter Bestwert (aus letzter erfolgreicher Erkennung) oder externer
Eingabewert gewonnen wird, wobei dieser letzte Wert mit einer externen Logik ermittelt
wird
(z. B. transversaler Mittelwert).
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Variationsmöglichkeit
des Suchalgorithmus, wodurch je nach Bedarf die kürzest mögliche Suchzeit erzielt
werden kann. So kann bei sporadischen Ausreißern des Kontrastes das Suchprogramm
ab einem Festwert beginnen. Hingegen bei langzeitlich driftenden Abweichungen wird
der letzte Bestwert abgespeichert und bei einem neuerlichen Suchlauf ab diesem Wert
mit der Suchroutine begonnen, was zur Folge hat, daß hier meist nur ein bis zwei
Suchschritte notwendig sind.
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Außerdem besteht die Möglichkeit, mittels eines externen Speichers
oder Rechners einen transversalen Mittelwert (für Langzeitdrift) zu errechnen, wobei
jeweils der letzte Bestwert im Externspeicher eingeschrieben und det neu daraus
entstandene Mittelwert als Basis für einen neuen Suchlauf - falls erforderlich -
dient.
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Sowohl bei der Betriebsart nFestwert", als auch bei der Betriebsart
Bestwert könnte eine Überschreitung des zulässigen maximalen oder minimalen Zahlenwertes
erfolgen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß beim Überschreiten
des zulässigen Bereichs der Regelspannung an der Ober- oder Untergrenze der Suchvorgang
auf bzw. ab der entgegengesetzten Grenze fortgeführt wird. Dies geschieht beispielsweise
durch eine Hardware-Anordnung. Auf diese Weise wird ebenfalls die Suchzeit reduziert.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
der Ausführungsbeispiele und den Patentansprechen.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur
1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, Figur 1a den Ausschnitt eines brauchbaren Bildes (guter Kontrast) am
Beispiel eines Halbleiterchips, Figur 1b ein Beispiel eines Sensorsignals, Figur
2 eine erweiterte Schaltungsanordnung zur Durchführung der Erfindung mit Addierer
und Komparator, Figur 3 die Regelschaltung nach der Erfindung mit Signalverstärker,
Addierer, Komparator und einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Regelspannung,
Figur 4 einen möglichen Verlauf der Suchschritte und Figur 5 die mögliche Anordnung
einer Gesamtanlage mit adaptiver Regelung.
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In der Figur 1 ist ein Komparator A3, z. B. ein Operationsverstärker,
dargestellt, an den sich eine Musterauswerteschaltung ItAS anschließt. Dem Komparator
wird ein Sensorsignal 1 und eine veränderbare Regelspannung 2 zugeführt.
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Das vom Komparator abgehende digitale Signal 3 wird in der Musterauswerteschaltang
MAS verwertet, die ein Signal "erkannt" bzw. nicht erkannt" abgibt. Die Musterauswerteschaltung
besteht beispielsweise aus einem Korrelator, der einen Soll- und Istbildvergleich
durchführt.
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An dieser Stelle kann z. B. eine Anordnung mit dem Baustein TDC 1004
J (Firma TRW) Verwendung finden.
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In der Figur 1a bedeutet G den Bereich des Gesichtsfeldes des Sensors.
Innerhalb des Gesichtsfeldes befindet sich
das gesuchte ObJekt
B. Die einzelnen Flächen sind entsprechend den Helligkeitswerten mit den Bezeichnungen
H = hell und D = dunkel versehen. Die Helligkeitsver teilung der Linie LI ist in
Figur 1b wiedergegeben.
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In der Figur Ib ist ein Sensorsignal 1 in einem Koordinatensystem
in Abhängigkeit von einer Schwellwertspa"nunt eingetragen. Mit E ist der Kontrast
und mit No die relative Lage des Kontrastes bezeichnet. In Abhängigkeit dazu ist
darunter das digitale Signal 3 des gesuchten Musters M wiedergegeben.
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Figur 2 zeigt in Erweiterung der Figur 1 einen Addierer A2 und eine
Anordnung L, mit der stufenweise die Regelspannung 2 geändert wird. Diese Regelspannung
2 wird im Gegensatz zur Schaltungsanordnung nach Figur 1 dem Addierer A2 zugeführt.
Nach der Addition des Sensorsignals 1 mit der Regelspannung 2 wird das Ausgangssignal
4 im Komparator A3 mit einem feststehenden Schwellwert 5 verglichen. Dieser Spannungswert
5 kann einstellbar sein. In der Figur 2 ist dafür ein Potentiometer P3 mit den beiden
Spannungsanschlüssen P, N vorgesehen. Das Ausgangssignal 3 des Komparators wird
der Mustererkennung MAS zugeführt. Mit 6 ist eine RUckführungsleitung bezeichnet,
über die das Ergebnis der Mustererkennung MAS (Signal "erkannt" oder "nicht er-Erkannt")
der Anordnung L zugeführt wird. Ein möglicher Aufbau dieser Anordnung L ist in der
Figur 3 wiedergegeben.
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In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Im oberen Teil dieser Figur ist links
ein Signalverstärker Al, z. B. in Form eines Operationsverstärkers, gezeichnet.
AuBer dem von einem Sensor kommenden Signal 1 wird diesem Signalverstärker Al eine
Offsetspannung über die
Leitung 7 zugeführt. Zur Beschaltung dieses
Bausteins gehört auch eine Einstellmöglichkeit 8 der Verstärkung.
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Mit einem Widerstand Pl kann z. B. die Verstärkung und mit einem Widerstand
P2 die Offsetspannung eingestellt werden. Auf den Signalverstärker folgt der Addierer
A2 und der Komparator A3. Der Ausgang des Komparators führt zur Musterauswerteschaltung
MAS. Am Anschluß MP kann für Meßzwecke das beeinflußte analoge Sensorsignal abgegriffen
werden. Das Ergebnissignal der Schaltung MAS wird Uber die Leitung 6 der adaptiven
Regelung wieder zugeführt.
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Im unteren Teil der Figur 3 der durch eine gestrichelte Linie abgeteilt
ist, ist die Anordnung L zur Erzeugung der Regelspannung mit der Ablaufsteuerung
festgehalten.
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Zur Eingabe bei den verschiedenen Betriebsarten dienen Schalter C,
D und E. An die Schalter C, D und der externen Eingabeschnittstelle Ex schließt
sich ein Multiplexer Mu und ein Speicher A an. Auf den Speicher A folgt eine Recheneinheit
Alu (Arithmetic-Logical-Unit), die ihre Werte an einen Digital-Analog-Wandler DAC
weitergibt. Auch die Eingabewerte von der Schaltereinheit E gelangen über einen
Suchlaufzähler PZ und einen programmierten Halbleiterspeicher PROM in die Recheneinheit
Alu. Zwischen dem Ausgang der Recheneinheit und dem Multiplexer ist ein weiterer
Speicher B vorgesehen. Außer der Rückführungsleitung 6 führen noch Steuersignale
S zur Logik Lo, deren Ausgänge zur ablaufrichtigen Steuerung auf die genannten Baugruppen
führen.
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Die Logik Lo umfaßt Verknüpfungsbedingungen für Start-Stop des Suchlauf
und gibt die Steuersignale S an die genannten Baugruppen ab und nimmt ferner Signale
zur weiteren Verarbeitung auf. Der Schaltungsteil Lo ist z. B.
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in TTL-Technik zu realisieren.
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Die Hauptfnnktion der in der Figur 3 dargestellten Schaltungsanordnung
besteht darin, die Lage des Schwellwertes am Komparator A3 relativ zu den analogen
Pegelwerten (Sensorsignal) von dem Sensor mit einem Bildaufnahmebauteil (Zeile oder
Matrix) stufenweise zu verschieben. Im ausgeführten Beispiel sind 16 Stufen oder
relative Lagen möglich. Eine höhere oder niedrigere An zahl von Stufen ist aber
auch denkbar.
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Mit dem Signalverstärker Al kann das Sensorsignal 1 beeinflußt werden.
Die Verstärkung kann mit dem Widerstand Pl und die relative Lage des Sensorsignals
zum O-Volt-Pegel durch Addition einer Festspannung (Qffset) am Widerstand P2 eingestellt
werden.
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Am Addierer A2 wird das veränderte Sensorsignal 9 von Al mit der Regel
spannung 2 vom Digitnl-Analog-Wandler DAC-gemischt. Die Regelspannung 2 bleibt innerhalb
eines Einzel-Auswertedurchlaufes, der die Dauer eines Zeilen-oder Bilddurchlaufes
hat, konstant. Der Digital-Analog-Wandler wird digital derart angesteuert, daß verschiedene
Spannungswerte als Regel spannung ausgegeben werden können.
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Die Polarität der Regelspannung 2 und des Sensorsignals 1 ist immer
gegensinnig zu wählen.
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Das Ausgangssignal 4 vom Addierer A2 gelangt zum Komparator A3 und
wird hier mit einem fest auf O-Volt eingestellten Schwellwert 5 verglichen. Am Ausgang
des Komparators A3 liegt dann das Sensorsignal als Schwarz-Weiß-Signal (digitalisiert)
vor und kann nun einer digitalen Auswerteschaltung MAS zugeführt werden.
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Abhängig vom Anwendungsfall kann die Lage No und damit die Lage des
Kontrastes K (Figur Ib) des gesuchten
Musters M verschiedene Teile
des Pegelbereichs oder den ganzen Pegelbereich des Sensorsignals 1 überstreichen.
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Mit den Widerständen P7 und P2 am Signalverstärker Al kann die adaptive
Regelschaltung im Analogteil derart optimiert werden.
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Wenn der Kontrast K über den gesamten Pegelbereich des Sensorsignals
verteilt liegen kann, s.o müssen der maximale Pegel des Sensorsignals und der Regelspannung
etwa ähnlich groß sein (Fall I), z. B.: Regelspannung 0 Volt bis + 3,75 Volt Sensorsignal
(nach A1) 0 Volt bis - 4,0 Volt Ist die relative Lage No des Kontrastes grundsätzlich
nur in etwa halbem Pegel des Sensorsignals zu finden, dann kann mit dem Widerstand
Pl die Verstärkung etwa verdoppelt werden (Fall II), z. B.: Regelspannung O Volt
bis + 3,75 Volt Sensorsignal (nach A1) 0 Volt bis - 7,5 Volt.
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Mit dem Widerstand P2 kann außerdem die Lage des Regelspannungsbereiches
über den gesamten Bereich des Videopegelbereiches relativ verschoben werden. Diese
Einstellmöglichkeiten mit den Widerständen Pl und P2 haben den Vorteil, daß bei
festgelegter Maximalanzahl der Regelspannungswerte diese Werte (das heißt Spannungsschritte,
z. B. Fall II) relativ zu dem Sensorsignal kleiner sind als beim Fall I. Im Fall
II können also geringere Kontraste K als im Fall I erkannt werden.
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Für Abgleichzwecke hat der beschriebene Schaltungsaufbau wesentliche
Vorteile. An nur einem Meßausgang MP können nun alle Parameter der Schaltung kontrolliert
werden. Als Meßgerät kann dazu z. B. ein Oszillograph Verwendung finden.
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Von dem Digitalteil L der flexiblen Regelschaltung wird
ein
Rechenergebnis erzeugt, das den Digital-Analog-Wandler DAC zur Erzeugung der Regelspannung
2 (Figur 3) ansteuert. Je nach Anwendungsfall kann die Reihenfolge der einzelnen
Spannungswerte (Suchlauf) beliebig gewählt werden.
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Der Beginnwert des Suchlaufes kann auf drei Arten erzeugt werden.
Unter Beginnwert ist der Anfangswert eines Suchlaufes zu verstehen, z. B. in der
Figur 4 der Wert AS 0.
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Wie aus Figur 3 hervorgeht, kann der Beginnwert mit der Schalterreihe
C als Festwert eingegeben werden. Dieser Wert wird über den Multiplexer Mu in den
Speicher A gegeben und bleibt während eines Suchlauf konstant.
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Hat ein Suchlauf zu einer Muster- und/oder Lageerkennunt mit dem Ergebnis
erkannt" geführt, so kann bei Betriebsart Restwert.der letzte Wert des Suchlauf
vofl Eingang des Digital-Analog-Wandlers DAC über den Speicher B und den Multiplexer
in den Speicher A als neuen Beginnwert für den nachfolgenden Suchlauf abgespeichert
werden.
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Als dritte Möglichkeit kann der Beginnwert ähnlich der Festwerteingabe
über eine Digitalschnittstelle Ex, z. B.
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von einer anderen Logik, in die adaptive Regelschaltung eingegeben
werden.
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Der Beginnwert im Speicher A wird in der Recheneinheit Alu mit Werten
aus einem Programmablaufteil verknüpft.
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Im Beispiel der adaptiven Regelschaltung wird von einem einstellbaren
Suchlaufzähler PZ (Anzahl der SuchläuSe z. B. 1 bis 16) ein programmierter Halbleiterspeicher
PROM adressiert. In diesem Halbleiterspeicher sind die Relativwerte des Suchlaufes
festgelegt, wie sie z. B.
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in der Figur 4 wiedergegeben sind.
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Die Figur 4 zeigt in einem Diagramm eine mdgliche Lage
der
Relativwerte RW, wie sie im Speicher PROM enthalten sein können. Bei dem Adressenwert
AS = O (im Diagramm AS) gibt der Speicher PROM den Digitalwert DW = 0 aus. Diesen
Digitalwert addiert der Baustein Alu mit dem Wert, der im Speicher A steht. Ist
im Speicher A der Digitalwert 8 vorhanden, so wird an den Digital-Analog-Wandler
DAC der Digitalwert 8 angelegt, der dann als Analogwert AW = 2,0 Volt (entsprechend
Diagramm) an den Addierer A2 weitergegeben wird. Hierbei wird angenommen, daß der
Baustein DAC so abgeglichen ist, daß die Digital-Analog-Wandlung entsprechend Figur
4 erfolgt. Wenn nun als Ergebnis von der Schaltung MAS auf der Leitung 6 "nicht
erkannt1 erscheint, wird der Baustein PZ um den Wert 1 erhöht, wodurch am Baustein
PROM der Adressenwert AS = 1 anliegt. Nun gibt der Baustein PROM den Wert -1 entsprechend
dem Diagramm an den Teil Alu ab.
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Hier liegt am anderen Eingang noch der Wert 8 vom Speicher M an. Das
Rechenergebnis Wert 7 wandelt der Baustein DAC in die Analogspannung AW mit dem
Wert 1,75 Volt um.
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Wenn bei Jedem derartigen Durchlauf das Signal nicht erkannen aus
Leitung 6 ausgegeben wird, können alle Adressen-Werte AS bis Wert 15 bearbeitet
werden, wodurch der Baustein DAC alle möglichen Spannungswerte zwischen O Volt bis
+ 3,75 Volt (in Abständen von 0,25 Volt) ausgegeben hat.
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Wenn für die Anordnung 16 Suchschritte zugrundeliegen, gilt der Wert
DW O = DW 16 am Alu-Ausgang. Wenn der DW-Wert 0 unterschritten wird, z. B. | + 2
- 4 3 - 2, so ergibt sich durch eine Hardware-Zahlenkorrektur der Wert + 2 - 4 +
16 = + 14, wird der positive Zahlenwert + 15 überschritten,
z.
B. + 12 + 5 = + 17, so ergibt sich durch Hardware-Zahlenkorrektur + 12 + 5 - 16
3 + 1.
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Wenn z. B. eine Anordnung zum automatischen Erkennen eines Musters,
insbesondere zur Lageerkennung eines Bildmusters, nach der DE-OS 26 28 358 als Auswerteschaltung
verwendet wird, dann kann das Signal im Korrelator Ähnlichkeit nicht erreicht" als
Signal "nicht erkannt" an die adaptive Regelschaltung zurückgeführt werden. Dies
ist in der Figur 5 schematisch wiedergegeben. In dieser Figur ist als Sensor schematisch
eine Kamera E dargestellt, deren Ausgangssignale an die adaptive Regelung AR entsprechend
der Figur 3 weitergegeben werden. Daran schließt sich ein Korrelator R und schließlich
die Koordinatenbildung KB an. Mit dieser Gesamtanordnung nach Figur 5 kann man z.
B. eine Lageerkennung mit deX Ergebnissen der Koordinatenwerte X, Y durchführen.
Das Ergebnis der Lageerkennung kann über die Leitungen 11, 12 ausgegeben werden.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß beim Signal erkannt" der Suchlauf
in der adaptiven Regelschaltung AR sofort abgebrochen werden kann. In den seltensten
Fällen wird dann die maximale Anzahl der Suchschritte und damit die maximal zulässige
Dauer der Muster- und/oder Lageerkennung erreicht. Wird ein entsprechend aufgebautes
Gerät für die Automatisierung in der Fertigung eingesetzt, so wird durch die Abkürzung
der Erkennungsdauer die Wirtschaftlichkeit verbessert.
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12 Patentansprüche 5 Figuren