DE3205189A1

DE3205189A1 - Anordnung zur erkennung eines orientierungszeichens

Info

Publication number: DE3205189A1
Application number: DE19823205189
Authority: DE
Inventors: Peter Frederik 6900 Heidelberg Hewkin
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1982-02-13
Filing date: 1982-02-13
Publication date: 1983-08-25
Also published as: DE3205189C2

Description

Anordnung zur Erkennung eines Orientierungszeichens
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erkennung eines Orientierungszeichens und liegt auf dem Gebiet der opto-elektronischen Musterkennung und findet beispielsweise Anwendung als Hilfsmittel bei der automatischen Code-Lesung beim Sortieren von Paketen.
Aus der EP-A-27 594 ist ein Verfahren zum Identifizieren von Gegenständen bekannt, bei dem die in beliebiger Position erscheinenden Gegenstände optoelektronisch und zeilensequentiell abgetastet werden. In drei Verfahrensschritten werden sodann die Gegenstände mit den aufgebrachten Strichen, Rastern, Balkencodes, Etiketten mit Klarschriftzeichen usw. in ihrer Drehlage erkannt. Dies geschieht durch Abtasten und Zählen der Hell-Dunkel-Übergänge (Kontrastlinienmuster - PIC) der Gegenstände und Vergleich mit einem Referenzgegenstand.
Nachteilig ist hierbei die Ungenauigkeit bei Parallelität von Abtastrichtung und PIC-Muster. Ein aufwendiges Rasterablenksystem bzw. zwei in unterschiedlichen Lagen auf dem Abtastfeld (Etikett) angebrachten PIC-Muster werden benötigt, um einen Punkt in dem Abtastfeld eindeutig zu bestimmen. Nachteilig ist weiter, daß ein konstanter Abstand zwischen der Abtasteinrichtung und dem Gegenstand nötig ist. Gegenstände unterschiedlicher bzw. unbekannter Höhe, beispielsweise Pakete mit aufgedrucktem Balkencode, können nicht mehr fehlerfrei erkannt werden.
Aufgabe d.er Erfindung war es deshalb, eine Anordnung zu finden, mit der eine schnelle und sichere Bestimmung über das Vorhandensein und die Lage eines Orientierungszeichens erfolgt.
Erfindungsgemäß wird dies durch das Kennzeichen des Patentanspruchs erzielt.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die große Störsicherheit der Erkennung auch bei schlecht gedruckten Orientierungszeichen und unsauberem Hintergrund, wodurch die Verarbeitungssicherheit erheblich gesteigert werden kann. Von besonderem Vorteil ist dabei die Verwendung eines aus konzentrischen Kreisen bestehenden Orientierungszeichens mit bekannten Radien und kreisrunder Zentrumsfläche, wodurch das Zeichen drehlageunabhängig ist.
Vorteilhaft ist weiter, daß der Abstand zwischen Abtasteinrichtung und Gegenstand keine Rolle für die Erkennung spielt. Die Anordnung bietet weiterhin die Möglichkeit, die Erkennung gleichzeitig mit der zeilensequentiellen Bildaufnahme eines gesuchten Etiketts auf einem Paket durchzuführen. Nach Aufnahme jeder Zeile und deren Abspeicherung werden die benötigten Erkennungsvorgänge vor Aufnahme der nächsten Zeile implementiert. Dies erleichtert den Einsatz von herkömmlichen, preiswerten Zeilenkameras und ermöglicht das frühstmögliche Melden eines gefundenen Orientierungszeichens.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Auf einem nicht gezeigten Förderband werden Pakete transportiert, auf denen jeweils ein Orientierungszeichen angeordnet ist. Das Vorhandensein und die Lage dieses Orientierungszeichens sollen erkannt werden. Zu diesem Zweck ist über dem Förderband eine optische Bildaufnahmevorrichtung angeordnet. Mit Hilfe einer Aufnahmekamera 1 werden vier unterschiedliche Tests durchgeführt, um das Vorhandensein und die Lage des Orientierungszeichens zu erkennen. Zu diesem Zweck sind in einem Musterspeicher Referenz- bzw. Musterparameter abgelegt, die den entsprechenden Parametern des zu erkennenden Orientierungszeichens sehr ähnlich sind.
Im ersten Test wird eine Zeile in x-Richtung von der Kamera 1 abgetastet, digitalisiert und im Bildspeicher 2 abgelegt. Die in einem x-Musterspeicher 3 gespeicherten Daten des Referenzzeichens werden mit den erfaßten Daten aus dem Bildspeicher 2 in einem Komparator 4 verglichen.
Dem Komparator 4 ist eine Entscheidungslogik 5 nachgeschaltet. Stimmen die gespeicherten mit den abgetasteten Daten überein, wird der nächste Erkennungstest vorgenommen. Stimmen die Daten nicht berein, wird der erste Testvorgang mit der nächsten Zeile fortgesetzt. In diesem ersten Test wird die Plausibilitätsprüfung in x-Richtung für das Vorhandensein des Durchmes-sers eines Orientierungszeichens vorgenommen.
Im zweiten Test wird eine Plausibilitätsprüfung in y-Richtung für das Vorhandensein des halben Durchmessers eines Orientierungszeichens vorgenommen. Zu diesem Zweck ist der Entscheidungslogik 5 ein weiterer Komparator 6 nachgeschaltet. In diesem Komparator 6 werden die von der Kamera 1 im Bildspeicher 2 abgespeicherten Daten in y-Richtung mit den Daten des Referenzzeichens aus einem y-Musterspeicher 7 verglichen. Aus dem ersten Test wird die x-Koordinate des Orientierungszeichen-Mittelpunktes berechnet. Der Test in der y-Richtung startet bei dieser x-Koordinate in der eben aufgenommenen Zeile und läuft bei gleicher x-Koordinate durch die vorher im Bildspeicher abgelegten Zeilen. Damit ist ein Halbbild des unbekannten Orientierungszeichens erkannt. In einer nachgeschalteten Entscheidungslogik 8 wird bei Ubereinstimmung der senkrechten Daten von Referenz- und unbekanntem Zeichen eine nachgeschaltete Mittelpunktsberechnung vorgenommen und bei Nichtübereinstimmung die nächste Zeile abgetastet.
Der Entscheidunglogik 8 ist ein Rechen- und Speicherglied 9 nachgeschaltet. Hier werden in einem dritten Test aus den erkannten x- und y-Koordinaten des (halben) Orientierungszeichens die Mittelpunktskoordinaten und der Radius berechnet. Gleichzeitig wird in Anlehnung an das Referenzzeichen, ausgehend von dem halben erkannten Orientierungszeichen, berechnet, bei welcher abgetasteten Zeile das gesamte unbekannte Zeichen zu Ende sein müßte. Die Berechnung dieser Zeile erfolgt in dem Rechen- und Speicherglied 9 und wird in einem nachgeschalteten Fifo-Schieberegister 10 abgelegt. In einem weiteren Komparator 11 wird verglichen, ob die im Fifo 10 gespeicherte Zeilennummer, die das Zeilenende des Zeichens beinhaltet, mit der aktuellen, gerade von der Kamera aufgenommenen Zeilennummer übereinstimmt. Bei Nichtübereinstimmung wird in einer Entscheidungslogik 12 die nächste Zeile der Kamera 1 bzw. des Bildspeichers 2 und bei Übereinstimmung der vierte Test begonnen.
Der Entscheidungslogik 12 ist ein Speicherglied 13 nachgeschaltet, in dem eine kreisförmige Abtastung des Kreisringes des Orientierungszeichens vorgenommen wird.
Hierdurch wird eine Aussage über die Lage und Vollkommenheit des Kreisringes gemacht und damit die endgültige Bestimmung des Zeichens erzielt. Im Speicherglied 13 werden die abgetasteten Schwarzwerte des Kreisringes gezählt und mit den entsprechenden Werten des Referenzzeichens verglichen. Die im O-Muster 14 gespeicherten Schwarzwerte werden im Komparator 15 mit den abgetasteten Werten verglichen, so daß in der nachgeschalteten Entscheidungslogik 16 bei Nichtübereinstimmung ein weiterer Verarbeitungsgang eingeleitet bzw. bei Ubereinstimmung das eindeutig identifizierte Zeichen ausgegeben wird.
Damit ist das Orientierungszeichen in seinen x-y-Koordinaten und seiner Form erkannt. Dies reicht für viele einfache Erkennungsmöglichkeiten aus. Soll dagegen die Drehlage, also die Lage des Zeichens zu anderen Zeichen oder Gegenständen in einem Abtastfeld erkannt werden, sind zusätzliche Informationen erforderlich. Dazu sind beispielsweise um den Kreisring des Orientierungszeichens zwei radiale Balken mit bekanntem Abstand zueinander angeordnet. Möglich wäre aber auch nur ein Balken.
In einer nicht dargestellten Speicher- und Logikschaltung wird um den jetzt bekannten Mittelpunkt des Orientierungszeichens ein Kreis mit festgelegtem Radius geschlagen, der den oder die Balken berührt. In einer Speicherschaltung werden die Lage der Berührungspunkte bestimmt und mit einem gespeicherten Wert eines bekannt ten Musters verglichen. Durch Verdrehen (Verschieben) des Orientierungszeichenabtastkrelses in eine bestimmte Richtung wird erreicht, daß sich die Lage der Berührungspunkte ändert und endlich den Wert des bekannten Musters erreicht. Damit ist die Drehlage des Orientierungszeichens in einem Abtastfeld gefunden. Derartige Verfahren zur Drehlageerkennung sind bekannt aus DE-OS 27 48 604 und DE-AS 25 18 077.

Claims

A n s p r u c h Anordnung zur Erkennung eines Orientierungszeichens, dadurch gekennzeichnet, daß einer Aufnahmekamera (1) ein Bildspeicher (2) nachgeschaltet ist, daß ein nachgeschalteter erster Komparator (4) die aktuellen Abtastdaten in x-Richtung aus dem Bildspeicher (2) mit den Daten eines ersten Musterspeichers (3) zeilenweise vergleicht und eine nachgeschaltete erste Entscheidungslogik (5) bei Nichtübereinstimmung die nächste Zeile und bei Übereinstimmung ein zweiter Komparator (6) ansteuert, daß der zweite Komparator (6) die Abtastdaten aus einem zweiten Musterspeicher (7) mit den aktuellen Daten in y-Richtung aus dem Bildspeicher (2) vergleicht und eine nachgeschaltete zweite Entscheidungslogik (8) bei Nichtübereinstimmung die nächste Zeile und bei Ubereinstimmung ein Rechen- und Speicherglied (9) ansteuert, daß das Rechen- und Speicherglied (9) einmal über ein Fifo-Schieberegister (10) und einmal direkt auf einen dritten Komparator (11) geschaltet ist und daß das Ergebnis des dritten Komparators (11) auf eine dritte Entscheidungslogik (12) geführt ist, wodurch bei Nichtübereinstimmung die nächste Zeile und bei Ubereinstimmung ein nachgeschaltetes Speicherglied (13) angesteuert wird, daß in dem Speicherglied (13) die abgetasteten und bereits erkannten Daten des Orientierungszeichens gezählt und mit den gespeicherten Daten eines dritten Musterspeichers (14) in einem Komparator (15) auf Kreisform verglichen werden und daß von einer nachgeschalteten vierten Entscheldungslogik (16) entweder bei Nichtübereinstimmung die nächste Zeile angesteuert wird oder bei Ubereinstimmung das Orientierungszeichen nach Form und Lage erkannt ist.