DE3207452A1

DE3207452A1 - Anordnung zum ermitteln der position eines gegenstandes

Info

Publication number: DE3207452A1
Application number: DE19823207452
Authority: DE
Inventors: Ichiro Brookfield Conn. Masaki
Original assignee: Unimation Inc 06810 Danbury Conn; Unimation Inc
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1981-03-02
Filing date: 1982-03-02
Publication date: 1982-12-30

Description

Anordnung zum Ermitteln der Position eines Gegenstandes
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ermitteln der Position eines Gegenstandes, genauer gesagt der geometrischen Verhältnisse zwischen zwei oder mehr aneinandergrenzenden Gegenständen. Sie dient insbesondere dazu, eine Grenzlinie zwischen zwei oder mehr miteinander zu verschweißenden Werkstücken mittels eines zweidimensionalen hbbildungssensors, wie z.D. einer Fernsehkamera, festzustellen.
Es ist bekannt, zum Feststellen der Grenze zwischen aneinanderschließenden zu verschweißenden Werkstücken mit Hilfe eines zweidimensionalen Abbildungssensors das "Lichtaufspaltungsverfahren" (light shearing method) und die "Linienapproximierung" (line approximation) zu verwenden. Bei dem Lichtaufspaltungsverfahren wird ein Lichtspalt über die Grenzlinie der aneinanderschließenden Werkstücke hinweg auf die zu verschweißenden Werkstücke projiziert und der zweidimensionale Abbildungssensor ermittelt die betreffende Abbildung, die entsprechend den jeweiligen geometrischen Eigenschaften der Grenzlinie deformiert ist. Auf diese Weise liefert das von dem Abbildungssensor erhaltenc Signal die geometrischen Eigenschaften der betreffenden Grenzlinie bzw.
Schweißnaht. Im Falle einer Hohlnaht, wie z.B. in Fig. 1 angegeben, kann die Grenzlinie mittels einer Lichtspaltabbildung ermittelt werden, die über die Grenzlinie hinweg projiziert und nach Art einer geraden und gekrümmten Linie (in the straight-and-bent line) deformiert wird. Dabei stellt sich die Grenzlinie als die Deformation der Lichtspaltabbildung dar.
Die Linienapproximierung findet Verwendung für die automatisuche Feststellung einer Grenzlinie zwischen zwei oder mehr miteinander zu verschweißenden Werkstücken. Bei ihr liefert ein zweidimensionaler Abbildungssensor ein Signal entsprechend Lichtmustern auf der Grenzlinie, die mathematisch verarbeitet werden, um mathematische Ausdrücke für die Grenzlinie zu ergeben. Findet dieses Verfahren in Verbindung mit dem LichtauSspaltullgsverfahren Verwendung, so werden zwei miteinander ein V-förmiges Lichtmuster (Fig. 2) ergebende Linien so behandelt, daß man zwei mathamatische Näherungen für die beiden geraden Linien erhält. Danach wird aus den betreffenden Funktionen der Schnittpunkt der beiden Linien errechnet.
Die Gewinnung der Näherungsfunktionen für die beiden einander schneidenden Linien erfordert jedoch einen großen Rechenau,-wand. Auf diese Weise läßt sich ohne untragbar teuere Datenverarbeitungsmittel nicht die für einen Schweißvorgang erforderliche Geschwindigkeit erzielen. Im Falle einer Überlappungsschweißung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Kombination des Lichtaufspaltungsverfahrens und der Linienapproximierung zudem untauglich für die Ermittlung der mit einer Schweißnaht zu versehenden Grenzlinie, da an Stelle einer V-förmigen Linienabbildung gemäß Fig. 4 zwei gcgeneinander parallel versetzte Linien erhalten werden, die es nicht erlauben, einen Schnittpunkt dieser Linien zu ermitteln.
In neuerer Zeit sind verschiedenartige Lichtbogen-Schweißroboter zum aufeinanderfolgenden automatischen Scheißen einer Folge von Werkstücken bekanntgeworden. Dabei wird zunächst ein Musterwerkstück in eine vorbestimmte Position in bezug auf einen gegebenen Punkt auf einer Bezugslinie gebracht und die Spitze der Schweißpistole manuell den zu schweißenden Grenzlinien auf dem Musterwerkstück entlangbewegt, ohne bereits eine Schweißnaht herzustellen. Dabei wird die Bewegung der Schweißpistolenspitze, welche diese während des nachfolgenden Schweißvorganges zu vollführen hat, gespeichert. Daraufhin erfolgt ein tatsächlicher Schweißvorgang, bei dem die Schweißpistolenspitze entsprechend den gespeicherten Beweguiigsdaten automatisch bewegt wird. Bei diesem automatischen Schweißvorgang jedoch verhindert bereits eine geringe Positionsabweichung des Werkstücks von dem Bezugspunkt bzw. der Bezugslinie, daß die Schweißpistolenspitze präzise der zu schweißenden Begrenzungslinie auf dem Werkstück folgt. Zur Lösung dieses Problems kann daran gedacht werden, irgendwelche Abçeichungen des Werlrstücks von der Standardposition durch einen zweidimensionalen Abbildungssensor in Verbindung mit einem Abbildungsprozessor zu ermitteln, um entsprechend die programmierte Bewegung der Schweißpistole zu korrigieren. Für die Ermittlung der Positionsabweichung könnte wiederum das vorerwähnte Lichtaufspaltungsverfahren in Verbindung mit der Linienapproximierung Verwendung inden. Indessen ist dies unbefriedigend, da es im Falle einer Überlappungsschweißung, wie gesagt, versagt.
Aus der US-PS 3 766 355 ist die optische Ermittlung einer durch einen strahlenden Schweißstrah 1 hergestellten Schweißstelle wie auch die optische Ermittlung einer Schweißverbindung bekannt. Der Schweißverbindung sdetektor enthält eine Einrichtung 73 zur Erzeugung einer Abbildung des Werkstücks mit der Schweißstelle, welche ein für die relative Position der Schweißstelle in der Abbildungsebene bezeichnendes Signal liefert. Dieses Signal findet als Bezugssignal für die Ermittlung der relativen Position der Schweißstelle Verwendung.
Eine zufriedenstellende Methode zur Ermittlung irgendwelcher Positionsabweichungen eines Werkstücks von einer Standardposition mittels eines zweidimensionalen Abbildungssensors besteht darin, die Abbildung einer Begrenzung, wie sie aus dem Abbildungssensor erhalten wird, in eine binärkodierte Abbildung zu verwandeln und diese mit einer binärkodierten Bezugsabbildung zu vergleichen. Bei der praktischen Ausführung dieser Methode könnte von der ??Überein5timmung5ermitt lung" (correlation detection) Gebrauch gemacht werden, wie sie für den Vergleich oder die Analyse von Wellenformen Verwendung findet. Bei dieser Übereinstimmungsermittlung wird eine Originalinformation in einer mathematischen Form (domain) dargestellt oder in eine mathematische Form gebracht, die sich von der Koordinatenform der ursprünglichen Information durch eine Fourier-Transformation oder dergl.
unterscheidet. Der hier verwendete Ausdruck "Originalinformation" bezeichnet eine Information oder Daten, wie sie von einem zweidimensionalen oder eindimensionalen Abbildungssensor erhalten werden, noch bevor sie irgendeiner Verarbeitung unterworfen waren. Welche Art von Verarbeitung auch immer stattfindet, stets wird sie von einer Darstellung der Originalinformation in einer mathematischen Ebene begleitet, die sich von derjenigen der Originalinformation unterscheidet. Typischerweise begleitet die Verarbeitung eine inhomogene und/oder homogene Darstellung. Die inhomogene Darstellung bedeutet, daß die Originalinformation in eine mathematische Ebene verbracht wird, von der mindestens eine Koordinatenachse eine auf keiner der Koordinaten achsen der ursprünglichen Information erscheinende mathematische Größe bezeichnet, wohingegen die homogene Darstellung bedeutet, daß die Originalinformation in eine mathematische Ebene mit den gleichen Koordinatenachsen wie denjenigen der ursprünglichen Information versetzt wird.
Nimmt man an, daß als der zweidimensionale Abbildungssensor eine Fernsehkamera verwendet wird, so wird die Originalinformation in eine Koordinatenbene mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer analogen Helligkeitsachse (lightness axis) gebracht. Die vertikalen und horizontalen Positionen und die helligkeit eines jeden Bildelements werden als Koordinatenwerte nacheinander (named in the order) eingegeben.
Wird die Originalinformation einer Fourier-Transformation unterworfen, so befindet sich die transformierte Information in einer mathematischen Ebene mit einer reellen Achse, einer imaginären Achse und einer TIelligkeitsachse. Dies kann als inhomogene Darstellung bezeichnet werden, da die imaginäre Ifomponente in der Original information nicht auftritt.
Wird der analoge IIelliSkei.tswert eines jeden Bildelements in einen binären Helligkeitswert umgewandelt, so daß die Originalinformation auf eine mathematische Ebene mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer binären Helligkeitsachse gebracht werden kann, so läßt sich von einer homogenen Darstellung sprechen, da der binäre Helligkeitswert ebenso wie der analoge Helligkeitswert der Originalinformation auf einer reellen Zahlenachse dargestellt werden kann. Eei der homogenen Darstellung handelt es sich im Gegensatz zu der Analog-Binär-Umwandlung um eine Paralleltransformation der Abbildung, eine Drehung der Abbildung, eine Störungsunterdrückung der Abbildllng und die herleitung eines Grundmusters aus der Abbildung.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Abweichungsermittlungssystems entsprechend der Übereinstimmungsermittlung unter Verwendung einer Fourier-Transformation. Das dargestellte System benutzt das Lichtaufspaltungsverfahren zur Feststellung irgendeiner Positionsabweichung eines Gegenstandes von einer Bezugsposition. Zunachst wird ein Bezugsgegenstand, wie z.B. ein zu schweißendes Musterwerkstück, in eine vorbestimmte Bezugsposition gebracht. Darauf projiziert man einen Lichtspalt auf eine Begrenzungslinie bzw. designierte Schweißnaht und tastet die daraus erhaltene deformiertc Abbildung mittels eines zweidimensionalen Abbildungssensors ab, der eine entsprechende Abbildungsinformation mit einer Helligkeitsinformation liefert, die daraufhin in eine binäre Helligkeitsinformation umgewandelt wird. Die teilweise umgewandelte Abbildungsinformation wird als Bezugsinformation über eine Aufzeichnungseinrichtung 10 in einem Speicher 12 gespeichert. - Das zu schweißende Werkstück, die Lichtmus terprojektionseinrichtung, der zweidimensionale Abbildungssensor und der Analog-Binär-Umsetzer sind in Fig. 5 der Übersichtlichkeit halber weggelassen. - So wird die Abbildungsinformation in dem Speicher 12 in diskreter Form gespeichert, um die Bezugsinformation f (x, y) zu bilden (die llelligkeitsinformation ist hier der Einfachheit halber wiederum weggelassen), und jede diskrete Information für ein jedes Element wird mittels einer Leseeinrichtung 14 geleisen und einer Fourier-Transformationseinrichtung 16 übermittelt.
Die Fourier-Transformationseinrichtung 16 verwandelt die aufgenommene Information f (x, y) in eine Fourier-transformierte Information F (u, v), die wiederum an eine Modifizeirungseinrichtung 18 weitergeleitet wird. Die Information f (x, y) und die transformierte Information F (u, v) stehen in folgender Beziehung wobei x, y, u und v - 0, 1, 2 .... N-2, N-l sind.
Die ?Iodifizierungseinrichtung 13 vollführt eine Operation an der Information F(u, v), die das gleiche bewirkt, als ob eine Paralleltransformation-Rotation (parallel transformation rotation) der Information f(x, y) in der X-Y-Ebene vor der Umsetzung in die U-V-Ebene erfolgt wäre. Speziell hat die an der transormierten Information F(u, v) durchgeführte Operation für die Information f(x, y) folgende Bedeutung: wobei x- = r cos o , y n r sin o u = w cos 9 , v = w sin # ist.
Beim Berechnen der Beziehung zwischen der Bezugsinformation und der Information für ein zu bearbeitendes Werkzeug für den Fall, daß dessen Position gegenüber der Bezugsposition eine kleine Winkelabweichung aufweist, genügt es, daß die Paralleltransfoiniati on der Information unabhängig von der Winkel lage (rotational relation) zwischen den beiden Informationen erfolgt. Dann entfällt diejenige Operation an der Information F(u, v), die im Effekt der Verdrehung (rotational operation) der Information f(x, y) entspricht. Wenn in diesem Fall die Information eines zu bearbeitenden Werkstücks und die Bezugsinformation voneinander im Sinn einer Drehbewegung etwas abweichen, wird kein tatsächlicher Maximalwert des Übereinstimmungsgrades aus der Paralleltransformation allein erhalten werden. Dann ist es vorteilhaft, eine der beiden Informationen einem Prozeß zu unterziehen, der einer Ausweitung der beiden einander schneidenden Linien.
des Lichtmusters gemäß Fig. 6A entspricht. Eine entsprechende Aufwei tungseinr ichtung kann in die Aufzei cheneinri ch -tung 10 oder die Leseeinrichtung 14 integriert sein. Falls die Linien des Lichtmusters indessen zu breit erscheinen, um einen klar feststellbaren Maximalwert des Übereinstimmungsgrades zu ergeben, ist keine zuver lässige Feststellung möglich. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine der beiden Informationen einem Prozeß zu unterwerfen, der auf eine Vorengung einer jeden der beiden einander schneidenden Linien des Lichtmusters gemäß Fig. 613 hinausläuft.
Die die Position eines Werkstücks betreffende Information wird in gleicher Weise gesammelt, wie die Bezugsinformation.
Genauer gesagt wird auf das zu schweißende Werkstück ein Schlitzmustor projiziert, und die daraus entstehende Abbildung, die mit der Positionsabweichung des Werkstücks von der Bezugsposition variiert, wird mittels des zweidimensionalen Abbildungssensors abgetastet. Nach teilweiser Umwandlung in eine binäre InFormation wird die Abbildungsinformation aus dem Abbildungssensor über eine Aufzeicheneinrichtung 20 in einem Speicher 22 in Gestalt einer diskreten Abbildungsinformation g(x, y) gespeichert. Die Information g(x, y) yiird von einer Leseeinrichtung 24 gelesen und einer Fouricr-Transformations-Einrichtung 26 zugeführt, durch wel chc sie in eine transformierte Information G(u, v) umgewandelt wird: wobei x, y, u und v = 0, 1, 2 .... N-2, N-1 sinci.
Eine Umwandlungseinrichtung 28 zur Umwandlung in konjugiertkomplexe Zahlen verwandelt die Information G(u, v) in eine andersartige Information G*(u, v), die zu der Information G(u, v) im konjugiert-komplexen Zahlenverhältnis steht.
Eine Multipliziereinrichtung 30 multipliziert die Bezugsinformation F(u, v) mit der Positionsinformation G*(u, v), um daraus die Beziehung C zu gewinnen: C = F(u, v) G*(u, v) bzw. in der X-Y-Ebene: C = f(x, y) C g(x, y) wobei C der Korrelationsoperator ist.
Zum Bestimmen des Betrages der Abweichung zwischen den beiden Informationen f(x, y) und g(x, y) ist es erforderlich, alle möglichen verschiedenen Zahlen für s0 und yO in den folgenden mathematischen Ausdruck einzusetzen und daraus die je nigen Zahlen für ,;0 und t0 zu ermitteln, die den maximalen Übereinstimmungsgrad ergeben: C = f(x - x0, y - y0) C g(x, y) Zur Ausführung dieses arithmetischen Eins etzungs-Lösungsverfahrens in der U-V-Ebene findet eine Maximalwertberechnungseinrichtung 32 Verwendung, welche diejenigen Werte von xO und y0 ermittelt, die den Maximalwert nach der folgenden Gleichung liefern: C(x0, y0) = F(u, v)exp[-j2#(ux0+vy0)/N] G*(u, v) Aus dem Ausgangssignal der Maximalwertberechnungseinrichtung 32 läßt sich die Position des Werkstückes gegenüber der Bezugsposition erkennen. Die Figur zeigt des weiteren eine Einrichtung 34 zum wahlweisen Festhalten und Übermitteln der Information für die zu schweißende Begrenzungslinie in der Bezugsinformation, eine Einrichtung 36 zum Festhalten und Übermitteln der Information für die Position und Stellung des zweidimensionalen Abbildungssensors in bezug auf eine gegebene Bezugsposition und -stellung sowie eine von den Signalen der Einrichtungen 18, 32, 34 und 36 gesteuerte Einrichtung 33 zur Bestimmung des Betrages der Abweichung der zu schweißenden Begrenzungslinie auf dem Werkstück gegenüber einer Bezugsposition für diese Begrenzungslinie.
Die vorausgehend beschriebene Korrelationsermittlung unter Verwendung einer Fourier-Transformation gewährleistet eine sehr hohc Genauigkeit. Nachteilig ist jedoch, daß sie ein zu hohes Maß an Rechenarbeit erfordert, um selbst mit Hilfe einer schnellarbeitenden Fourier-Transformationseinrichtung eine gleichlauf ende (real time) Berechnung ZU ermöglichen.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugiundo, eine -Anordnung zur Ermittlung von Positionsabweichungen eines Gegenstandes gegenüber einer Bezugsposition derart auszubilden, daß sie mit verhältnismäßig geringem Aufwand unter befriedigender Präzision mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit arbeitet.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Erfindungsgemäß wi rd eine Positionsabweichung eines Gegenstandes von einer Bezugsposition mit hilfe eines Abbildungssensors ermittelt, indem eino Bezugsabbildungsinformation sowie von dem Gegenstand mit Hilfe des Abbildungssensors eine Abbildungsinformation gewonnen werden, eine dieser beiden Informationen einer Paralleltransformation und/oder Rotation unterworfen wird, um den Grad der Übereinstimmung zwischen den beiden Informationen zu ermitteln, und wiederholt der Übereinstimmungsgrad für einen jeden Paralleltransformations- bzw. Rotatlonsschritt abgefragt wird, um auf diese Weise den maximal möglichen Übereinstimmungsgrad festzustellen, bei welchem die Izosits onsabveichung des Gegenstandes gegenüber der Bezugsposition festgestellt wird.
Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung an. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die etwaige Positionsabweichung eines jeden einer Folge von Werkstücken gegenüber einer Bezugsposition mit Hilfe eines Abbildungssensors ermittelt.
Genauer gesagt wird ein erstes oder Muster-Werkstück in eine vorbestimmte Position in bezug auf einen gegebenen Bezugspunkt oder eine gegebene Bezugslinie gebracht und mittels des zweidimensionalen Abbildungssensors, wie z.B. einer Fern sehkamera, abgetastet, um eine eine Mehrzahl von Informationsbits enthaltende Bezugsinformation zu erhalten. Die Bezugsinformation wird, in eine entsprechende Binär-Information umgewandelt, gespeichert. Ebenso wird ein nachfolgendes Werkstück mittels des Abbildungssensors abgetastet, um eine mehrere Informationsbits aufweisende Information zu erhalten, die in eine entsprechende Binär-Information umgewandelt wird. Eine der beiden Informationen wird einer Paralleltransformation und/oder Rotation unterworfen (die nach Fig. 5 durch die Fourier-Transformation bedingte inhomogene Darstellung entfällt). Eine der so behandelten Informationen wird Bit für Bit mit der anderen Information verglichen, die in ihrer ursprünglichen Form verbleib. Darauf werden die übereinstimmenden Bits in entsprechenden Signalpositionen beider Informationen ermittelt und gezählt. Die Zählung wiederholt sich für einen jeden Paralleltransformations- bzw.
Rotationsschritt, wobei etwaige Positions&oweichungen des betreffenden Werkstücks festgestellt werden.
Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung finden als zweidimensionaler Abbildungssensor eine Fernsehkamera und in Verbindung damit zwei Gruppen von Informationen Verwendung, deren jede eine Mehrzahl von Schwarz-Weiß-Bildelementen enthält. Die binäre Bezugsabbildungsinformation wird einer Paralleltransformation und/oder Rotation unterwerfen und daraufhin mit der binären Information aus dem zu untersuchenden Werkstück verglichen, um festzustellen, wieviele Bildelemente in entsprechenden Koordinatenpositionen sich im gleichen optischen Zustand (schwarz; oder weiß) befinden. Das Zählen der einander entsprechenden Bildelemente erfolgt für einen jeden Paralleltransformations-bzw Rotationsschritt, und jede Zahl wird gespeicllert. Dann wird die maximale Zahl ermittelt, um festzustellen, aus welcher Parallel transformation bzw. Rotation diese maximale Zahl hervorging. Der Anderungsbetrag der so bestimmten Paralleltransformation bzw. Rotation gibt den Betrag der Abweichung des Werkstücks von der Bezugsposition an, während die der Abweichungsrichtung entgegengesetzte Richtung der Richtung der Werkstückabweichung von der Bezugsposition entspricht. Eine zugehörige Scrvosteuerung spricht auf den Betrag und :lic Richtung der so ermittelten Abweichung an, um der Schweißpistole eines Schweißroboters die korrekte nosition und Bewegung entlang der zu schweißenden Begrenzungslinie an dem Werkstück zu vermitteln.
Wie bereits festgestellt, ist eine inhomogene Darstellung entbehrlich, weshalb die erfindungsgemäße Anordnung billiger ist und hinreichend rasch anspricht, um zur unmittelbaren Steuerung eines Schweißroboters Verwendung zu finden, mit den Werkstücke in rascher Folge nacheinander geschweißt werden.
Weitere Einzelheiten werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht zweier aneinandergrenzender miteinander zu verscilweißender Werkstücke, auf die entsprechend dem Lichtaufspaltungsveriahren ein Schlitzmuster projiziert wird, Fig. 2 das auf den Werkstücken nach Fig. 1 abgebildete Schlitzmuster in Draufsicht, Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung zweier einander überlappender Werkstücke mit einem nach dem Lichtaufspaltungsverfahren darauf projizierten Schlitzmuster, Fig. 4 die Abbildung des betreffenden Schlitzmusters auf den Werkstücken nach Fig. 3, Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Anordnung zur Ermittlung von Positionsabweichungen unter Verwendung einer Fourier-Transformation, Fig. 6 ein Schema, welches eine Aufweitung bzf. eine Verengung des abgebildeten Schlitzmusters zeigt, Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Ausführung des Positionserkennungssystems für eine unmittelbare Foststel lung des Übereinstimmungsgrades nach der Erfindung, Fig. 8 ein Schema des Bezugsabbildungsrahmens und des Abbildungsrahmens des betreffenden Werkstücks, Fig. 9A, Fig. 9B und Fig. 9C jeweils ein Blockschaltbild eines logischen Schalter kreises für die Berechnung des Übereinstimmungsgrades, Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Robotersystems in Verbindung mit dem System nach Fig. 7, Fig. 11 ein Schema eines bestimmten Beispiels eines tatsächliehen Abbildungsrahmens in Zusammenhang mit Der Erörtcrung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 12 ein Schema eines bestimmten Beispiels eines Bezugsabbildungsrahmens für die Erörterung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 13 ein Schema, welches die Arbeitsweise des zweiten Aus führungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung der Abbilciungsrahmon nach den Figuren 11 und 12 begrifflich darstellt, Fig. 14 ein Blockschaltbild, welches eine zweite Ausfüiirungs form des Positionserkennungssystems nach der Erfindung zeigt, Fig. 15 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild eines Teils des Positionserkennungssystems nach Fig. 14, Fig. 16 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild eines anderen Teils des Positionserkennungssystems nach Fig. 14, welches Einzelheiten des Maximalwertdetektors zeigt, Fig. 17 ein mehr ins einzelne gehende Blockschaltbild eines weiteren Teils des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 welches Einzelheiten des Mittelwertdetektors zeigt, Fig. 13 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild eines Teils des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 mit zusätzlichen Einrichtungen zur Ermöglichung des Betriebs in einem sog. Doppelverschiebungsmode und Fig. 19 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild des Positionserkennungssystems nach Fig. 7 oder 14 mit zusätzlichen Einrichtungen zur Ermöglichung von Hel-1 igkei ts erkennungsoper at ionen (pixel che cking operations).
Vor Eintritt in die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung sei hier zunächst das Prinzip der Erfindung anhand desjenigen Falles erläutert, bei dem der Übereinstimmungsgrad zwischen der binärkodierten helligkeit eines Bildelements der Abbildung eines untersuchten Gegenstandes und die binärkodierte Helligkeit eines Bildelements einer Bezugsabbildung im X-Y-Koordinatensystem ermittelt wird. Es sei angenommen, daß die Helligkeitsinformation Ia(x, y) die Helligkeit eines Bildelements in der Position ,; auf der X-Achse und der Position y auf der Y-Achse in der binären Abbildungsinformation des betrachteten Gegenstandes ist, während die Helligkeitsinformation It(x + Sx, y + Sy) die Helligkeit eines Bildelements in der Position x + Sx auf der X-Achse und y + Sy auf der Y-Achse in der binären Bezugsabbildungsinformation ist, des weiteren, daß C(x, y, Sx, Sy) den Übereinstimmungsgrad zwischen den oben erwähnten beiden Bildelementen ist. Dann kann C bestimmt werden, wie nachfelgend angegeben.
Zunächst sei angemerlit, daß für den Erhalt des Übereinstimmungsgrades ein Größenvergleich zwischen einem Informationsbit in einer Information und einem Informationsbit in einer anderen Information erfolgt, das bezüglich seiner Koordinatenposition dem betreffenden Informationsbit der ersten Information entspricht. Betrachtet man nun weiter das oben erwä..hnte Beispiel, so unterscheidet sich die binäre Abbildungsinformation des betrachteten Gegenstandes von der binaren Bezugsabbildungsinformation, und das ersterwähnte Bildelement (x, y) der binären Abbildungsinformation des Gegenstandes entspricht bezüglich der Position stets dem zweitgenannten Bildelement (x + Sx, y + Sy) der binärem Bezugsabbildungsinformation mit der konstanten Differenz 5= auf der X-Achse und Sy auf der Y-Achse. Die binäre Abbildungsinformation des Gegenstandes wird mit der Bezugsabbildungsinformation durch einer logische Operation zwischen jedem Paar einander in der Position entsprechender Bildelemente der beiden Informationen verglichen, um damit den Übereinstimmungsgrad C(x, y, Sx, Sy) zu ergeben.
Beispiel I der Definition von C : In der Gleichung C(x, y, Sx, Sy) = It(x + y, Sx + Sy) C Ia(x, y) wird im Falle daß It(x + y, Sx + Sy) = 1 und Ia(x, y) =1 ist, C(x, y, Sx, Sy) = 1, im Falle daß It(x + y, Sx + Sy) = 1 und Ia(x, y) = 0 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, im Falle daß It(x + S;, y + Sy) = O und Ia(x, y) = 3 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, und im Falle daß It(= + Sx, y + Sy) = O und Ia(x, y) = 0 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0.
Bei der obigen Definition gibt "1" an, daß das betreffende Bildelement ein heller Punkt ist, während "0" angibt, daß das Bildelement ein dunkler Punkt ist. Dementsprechend ergibt sich aus der Definition des Beispiels I, wenn die beiden miteinander verglichenen Bildelemente helle Punkte sind, der Übereinstimmungsgrad 1 bzw., wenn nur eines der Bildelemente ein heller Punkt oder auch, wenn beide Bildelemente ein dunkler Punkt sind, der Übereinstimmungsgrad 0. Mit andF ren Worten: Der Übereinstimmungsgrad bestinn-t sich nach der Definition des Beispiels I nur auf der Basis heller Punkte.
Beispiel II: In der Gleichung C(x, y, Sx, Sy) = It(x + y, Sx + Sy) C Ia(x, y) wird im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 1 und Ia(x, y) = 1 ist, C(x, y, Sx, Sy) = 1, im Falle daß It(x + S:c, y + Sy) G 1 undIa(x, y) = 9 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 0 und Ia(x, y) = 1 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, und im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 0 und Ia(x, y) = O ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 1.
Nach dieser Definition bestimmt sich der Übereinstimmungsgrad auf der Basis von hellen und dunklen Punkten. indessen ist es auch möglich, den Übereinstimmungsgrad auf der Basis von Dunklen Punkten allein zu ermitteln. In diesem Falle definiert sich der Übereinstimmungsoperator wie folgt: Beispiel III: In der Gleichung C(x, y, Sx, Sy) = It(x + Sx, y + Sy) C Ia(x,y) wird im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 1 und Ia(x, y) = 1 ist, C(x, y, Sx, Sy) = 0, im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 1 und Ia(x, y) = 0 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, im Falle daß It(x + Sx, y + Sy) = 0 und Ia(x, y) = 1 ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 0, und im Falle daß It(x + Sx, y + Sy)) = 0 und Ia(x, y) = O ist, wird C(x, y, Sx, Sy) = 1.
Alle Ausdrücke in der obigen Definition lassen sich in der folgenden allgemeinen Weise ausdrücken: C(x, y, Sx, Sy) = V1,m, wobei It(x + Sx, y + Sy) = L1 und Ia(x, y) = Lm ist.
L1 ist die Helligkeit des Bildelements (x + Sx, y + Sy) in der Bezugsabbildungsinformation, und Lm ist die Helligkeit des Bildelements (x, y) in der Gegenstandsabbildungsinformation.
Nach dem obigen allgemeinen Ausdruck läßt sich der Übereinstimmungsgrad nicht nur bezüglich der binären Heiligkeitsinformation, sondern auch bezüglich ternäres, quaternärer und quinärer Helligkeitsinformationen oder solcher noch höherer Ordnung bestimmen.
Bei den drei vorerwähnten Definitionsarten gibt der Übereinstimmungsgrad Cf(x, y, Sx, Sy) die Übereinstimmung zwischen einem jeden Paar in ihrer Position einander entsprechender Bildelemente an. Demzufolge läßt sich der Übereinstimmungsgrad Cf zwischen zwei kompletten Abbildungsrahmen wie folgt ausdrücken: wobei Nx die Anzahl der Bildelemente auf der X-Achse, Ny die Anzahl der Bildelemente auf der Y-Achse und W(x, y, Sx, Sy) eine Gewichtsfunktion ist.
Nimmt man an, daß die Gewichtsfunktion W(x, y, Sx, Sy) stets 1 ist, so läßt sich der obige Ausdruck wie folgt vereinfachen: Nach dieser Gleichung stellt sich der Übereinstimmungsgrad Cf zwischen zwei kompletten Abbildungsrahmen als die reine Summe der Übereinstimmungsgrade C zwischen allen in ihrer Position einander entsprechenden Bildelementen dar.
Fi. 7 ist ein Blockdiagram eines Positionserkennungssysterrs nach der Erfindung, welches die Gleichung (1) für den Erhalt des Übereinstimmungsgrades verwendet. Dieses System enthält einen zweidimensionalen Abbildungssensor in Gestalt einer industriellen Fernsehkamera 50 zur Aufnahme eines Bezugsgegenstandes, wie z.B. eines Musterwerkstücks in einer Bezugsposition, wie auch eines zu bearbeitenden Gegenstandes bzw. Werkstück, das gegenüber dem Musterwerkstück eine Abweichung in der Position oder im Format auf weisen kann.
Das Musterwerkstück und das zu bearbeitende Werkstück werden nach dem eingangs genannten Lichtaufspaltungsverfahren belichtet. Das Ausgangssignal der Fernsehkamera 50 wird auf einen Umsetzer 52 gegeben, in dem die betreffende Abbildungsinformation in eine binäre Abbildungsinformation für ein Jedes Bildelement umgewandelt wird. Stellt die Bernsehkamera 50 fest, daß das Bezugswerkstück in die- Bezugsposition gebracht wurde, so wird das Ausgangssignal des Umsetzers 52 als binäre BezuL;sabllilclunsinf ormat- on über einen Schalter 54 au-|- au eine Aufzeichnungseinrichtung 5G gegeben, mit der sie in einen Speicher, hier in Gestalt eines Magnetbandspeichers 58, aufgezeichnet wird. Nimmt die Fernsehkamera 50 andererseits ein zu bearbeitendes Werkstück auf, so wird das Ausgangssignal des Umsetzers 52 als binäre Gegenstands-bzw. Werkstückabbildungsinformation über den Schalter 54 auf eine andere Aufzeicheneinrichtung, 70, gegeben, mit der sie in einen anderen Speicher, hier in Gestalt eines Halbleiterspeichers 72, eingeschrieben wird. Der Magnetbandspeicher kann darüber hinaus zusätzliche Informationen aufnehmen, wie etwa solche bezüglich der Zentrierung. des Werkstücks und der relativen Position der Fernsehkamera gegenüber einem Bezugspunkt oder einer Bezugslinie.
Wird die Position des zu bearbeitenden Werkstücks aufgenommen, so wird mit Hilfe einer Leseeinrichtung 60 die Eezugsinformation eines Abbildungsrahmens aus dem Magnetbandspeicher 53 herausgelesen und mit Hilfe einer Aufzeicheneinrichtung 62 in einen Halbleiterspeicher 64 übertragen.
Wird beispielsweise an. verschiedenen Stellen eines jeden Werkstücks eine Schweißung durchgeführt, so wird der IIalbleiter speicher 64 auf den neuesten Stand gebracht und die Bezugsinformation des nachfolgenden Abbildungsrahmens aus dem Magnetbandspeicher 58 gelesen und gespeichert, beispielsweise für eine jede Schweißstelle des Werkstücks.
Die in dem Halbleiterspeicher 64 gespeicherte Bezugsinfornaation wird von einer Leseeinrichtung GG gelesen und in ein 7-stufiges Scheiberegister 68 mit einem Eingang und sieben Ausgängen gegeben, an denen die in Serienform gelesene Bezugsinformation nun in Parallelform erscheint. Die sieben Ausgänge des Schieberegisters 68 sind jeweils mit einem ersten Eingang von sieben zugeordneten Recheneinrichtungen 78 verbunden.
Wie gesagt empfängt die Aufzeicheneinrichtung 60 aus der Fernsehkamera 50 die Abbildungsinformation des zu bearbeitenden Werkstücks und schreibt die Information eines Abbildungsrahmens in den Halbleiterspeicher 72 ein. Diese dort gespeicherte Information wird von einer Leseeinrichtung 74 gelesen und in ein Scheiberegister 76 mit einem Eingang und einem Ausgang übertragen, dessen Ausgang cul oini zweiten Eingang einer jeden der sieben Recheneinrichtungen 75 liegt.
Um die Genauigkeit cter Ermittlung einer etwaigen Abweichung des Werkstücks von der Bezugsposition zu verbessern, verwendet das in Fig. 7 gezeigte System einen kleinformatigen Bezugsabbildungsrahmen, der einem Abbildungsrahmen normaler Größe :E-ür das zu untersuchende Werkstück überlagert wird.
Im Laufe der Ermittlung werden die X- und Y-Koordinaten in der Bezugsabbildungsinformation schrittweise parallel verschoben, um denjenigen Verschiebungsbetrag des Paralleltransformation zu ermitteln, der zu einer maximalen Übereinstimmung führt. Nimmt man an, daß der Abbildungsrahmen in normaler Größe 100 «= 100 Bildelemente umfaßt und daß die beiden Rahmen normaler Größe, welche die Bezugsabbildungsinformation bzw. die Werkstückabbildungsinformation enthalten, aufeinandergelegt werden, so erfahren diese Rahmen durch die schrittweise Verschiebung eine gegenseitige Versetzung, durch die Randpartien sich nicht mehr überdecken.
Diese Randpartien, deren Größe sich mit der schrittweisen Verschiebung anders, führen zu einer Verringerung der Genauigkeit, mit der sich eine Abweichung der Werkstückposition feststellen läßt, und der entstehende Fehler vergrößert sich mit der Größe der Randpartien. Dies läßt sich verhindern, indem man die Größe der Randpartien ungeachtet der schrittweisen Verschiebungen konstant zu halten sucht. Um dies zu erreichen, wird der Rahmen der Bezugsabbildungsinformation um vorbestimmte Maximalwerte von 5 und Sy auf der X- bzw. der Y-Achse verkleinert, so daß die sich bei allen schrittweisen Verschiebungen ergebenden Randpartien konstant bleiben und es erlauben, alle sich ergebenden Übereinstimmungsgrade auf der gleichen Basis zu vergleichen.
Es sei nun angenommen, daß der original große Abbildungsrahmen 100 x 100 Bildelemente enthält und daß die vorbestimmten Maximalwerte von Sx und Sy jeweils #20 Bildelemente sind. Dann besitzt der verkleinerte Abbildungsrahmen für die Bezugsabbildungsinformation die Größe (100 - 40) .; (100 - 40) Bildelemente.
In dem Aus führung sbeispiel der Fig. 7 enthält der originalgroße Abbildungsrahmen für die Werkstückabbildungsinformation 100 x 100 Bildelemente, und die vorbestimmten Maximalwerte von Sx und Sy sind Jeweils # 3 Bildelemente. In diesem Fall besitzt der verkleinerte Abbildungsrahmen für die Bezugsabbildungsinformation die Größe (100 - 6) x (100 - 6) Bildelemente. Wird dieser verkleinerte Abbildungsrahmen auf den original großen Abbildungsrahmen für die Abbildungsinformation aus dem zu bearbeitenden Werkstück aufgelegt, so verbleiben konstant große Randpartien mit 1164 Bildelementen, und die Übereinstimmungsgrade für die schrittweisen Verschiebungen können miteinander auf der gleichen Basis von 8836 Bildelementen verglichen werden. Auf diese Weise läßt sich der sonst durch variierende Randpartien entstehende Fehler ausschalten.
Wie leicht einzusehen, kann die schrittweise Verschiebung so oft wiederholt werden wie dies die Anzahl der Bildelemente in dem vorbestimmten Betrag angibt, um den der Bezugsabbildungsrahmen verkleinert wurde. Würde der vorbestimmte Betrag auf # 25 Bildelemente in der X- und der Y-Richtung festgelegt, so könnte sich die schrittweise Verschiebung 2G01 Mal wiederholen, und dementsprechend große wäre der Zeitaufwand für die Ermittlung des maximalen Übereinstimmungsgrades mit dem Ergebnis, daß ein angeschlossener Schweißroboter nur mit sehr geringer Geschwindigkeit arbeiten könnte, so fern nicht die Rechengeschwindigkeit entsprechend gesteigert werden kann.
In dem Beispiel der Fig. 7 wurde der genannte maximale Betrag, wie gesagt, auf # 3 Bildelemente in der X- und der Y-Richtung festgelegt. Aus diesem Grunde braucht die schrittweise Verschiebung und damit die Berechnung des Übereinstimmungsgrades sich nur 49 mal zu wiederholen.
Um die Länge der Rechenzeit noch weiter zu verringern, sind ebensoviele Recheneinrichtungen 78 vorgesehen, wie schrittweise Verschiebungen entlang der X-Achse erfolgen, +1 Rechen einrichtung, d.h. im betrachteten Beispiel 7 Recheneinrichtungen, und das Schieberegister 68 hat ebensoviele Stufen.
Das Ausgangssignal einer jeden Stufe des Schieberegisters 68 wird auf den ersten Eingang der zugeordneten Recheneinrichtung 78 gegeben. Andererseits wird auch die Werkstückabbildungsinformation auf ein 7-stufiges Schieberegister, 76, gegeben, von dem jedoch der Ausgang der vierten Stufe mit dem zweiten Eingang einer jeden Recheneinrichtung 78 verbunden ist. Auf diese Weise werden die Übereinstimmungsgrade für alle schrittweisen Verschiebungen entlang der X-Achse gleichzeitig berechnet. Mit dieser Anordnung läßt sich der für die Berechnung der 49 Übereinstimmungsgrade erforderliche Zeitaufwand auf ein Siebtel verringern, indem die Bezugsabbildungsinformation aus dem Speicher 64 jeweils 7 mal für jeden der verschiedenen Ausgangspunkte gelesen wird, die sich von dem vorausgehenden um den Betrag für ein Bildelement auf der Y-Achse unterscheiden, und gleichzeitig die Werkstückabbildungsinformation aus dem Speicher 72 7 mal gelesen wird.
Die Ausgangssignale der sieben Recheneinrichtungen 78 für die Berechnung des Übereinstimmungsgrades werden einem Rechner 80 zugeführt, der die 49 erhaltenen Übereinstimmungsgrade vorübergehend speichert, um daraus den maximalen Übereillstimmungsgrad zu ermitteln und diejenigen Verschiebungsbeträge Sx und Sy auszugeben, die zu diesem maximalen Übereinstimmungsgrad führen. Die Größen -Sx und -Sy, die im Betrag den Größen Sx und Sy gleichen, jedoch umgekehrt gerichtet sind, bezeichnen die Abweichung des betrachteten Werkstücks aus der Bezugsposition.
Die Figuren 9A, 93 und 9C zeigen Schaltungsbeispiele für die Recheneinrichtung 78, womit sich der Übereinstimmungsgrad auf der Basis der Definitionen nach den Beispielen I, II und III ermitteln läßt. Die Recheneinrichtung (Fig. 9A), welche nach der Definition des Beispiels I arbeitet, enthält ein UND-Gatter mit zwei Eingängen mit einem darauffolgenden Zähler. Die Recheneinrichtung (Fig. 9B), welche nach der Definition des Beispiels II arbeitet, enthält zwei Inverter, ein ODEi-Gatter und einen Zähler in der gezeigten Anordnung. Die Recheneinrichtung (Fig. 9C) für die Berechnung nach Beispiel III enthält zwei Inverter, ein UND-Gatter und einen Zähler in einer Anordnung wie gezeigt. Der bei einer jeden Ausführung auf tretende Zähler zahlt die Übereinstimmungsgrade für sämtliche in gleicher Position befindliche Bildelemente der beiden miteinander verglichenen Abbildungsrahmen.
Um den Bezugsabbildungsrahmen gegenüber dem Werkstückabbildungsrahmen zu drehen, enthält das System nach Fig. 7 zwischen der Aufzeicheneinrichtung 62 und dem Halbleiterspeicher 64 eine Rotationseinrichtung 82, die den Bezugsabbildungsrahmen aus der Aufzeicheneinrichtung 62 um eine vorbestimmte Anzahl Winkel grade gedreht t erscheinei läßt und die so crhaltene Bezugsabbildungsinformation in den Halbleiterspeicher 64 gibt.
Nach Fig. 7 wird die durch den Schalter 54 hindurchgegebene Bezugsabbildungsinformation nicht unmittelbar in den Halbleiterspeicher 64 gegeben, sondern zunächst in dem Magnetbandspeicher 58 gespeichert. Zur Durchführung einer kontinuierlichen Schweißung an verschiedenen Stellen eines Werkstücks ist es erforderlich, eine große Menge von Bezugsabbildungsinformationen zu speichern. Aus diesem Grunde ist der Magnetbandspeicher 53 billiger als ein entsprechend großer Halbleiterspeicher, was sich auf die Gesamtkosten des Systems auswirkt. Indessen ist die Lesegeschwindigkeit für den Magnetbandspeicher niedrig. So wird denn eine große Menge von Bezugsabbildungsinformationen in dem Magnetbandspeicher 53 gespeichert und davon jeweils die Information eines Abbildungsrahmens herausgelesen und vorübergehend in dem Halbleiterspeicher G4 gespeichert, der die für das System erforderliche Lesegeschwindigkeit zuläßt. Braucht nur ein Bezugsabbildungsrahmen gespeichert zu werden, so genügt der Halbleiterspeicher 64. Sollte auch die Aufzeichengeschwindigkeit des Magnetbandspeichers 58 nicht der Datenübertragungsgeschwindigkeit für die binäre Bezugsabbildungsinformation aus dem Umsetzer 52 genügen, so muß ein entsprechender Pufferspeicher auch zwischen dem Schalter 54 und der Aufzeicheneinrichtung 56 vorgesehen werden.
In diesem Falle kann die Bezugsabbildungsinformation der Aufzeicheneinrichtung 56 über einem der Halbleiterspeicher 62 und 70 zugeührt werden.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines Lichtbogenschweißroboters in Verbindung mit dem System nach Fig. 7. Hiernach wird ein manipulatorarm 90 mit einer Schweißpistole über eine Robotersteuerung 92 gesteuert, die Befehle von einer Systemsteuerung 94 empfängt. An dem Manipulatorarm 90 befindet sich des weiteren ein Kopfstück 96 mit der Fernsehkammera 50 für die Aufnahme des Werkstücks. Das Kopfstück 96 ist mit einem Hauptteil 98 verbunden, der alle übringen Teile des Systems nach Fig. 'i enthält. Der Hauptteil 93 liefert ein den Betrag und die Richtung der Werkstückabweichung angebendes Signal an die Systemsteuerung 94, die es dieser erlaubt, die Schweißpistolenspitze korrekt entlang dem zu schweißenden Werkstück zu bewegen. Da alle Teile dieses Systems mit Ausnahme des Übereinstimmungsermittlungssystems bekannt sind, bedarf es für das Vorständnis der Auswirkungen der Kombination beider Systeme keiner ausführlichen Beschreibung.
Wie bereits beschrieben, ermöglicht es die unmittelbare Korrelationserkennung nach der Erfindung, eine Abweichung eines Werkstücks in be:ug auf Position, Stellung unci/oder Form automatisch und mit hoher Geschwindigkeit festzustellen.
Wenn z.B. zweierlei Werkstücke kontinuierlich mit einer Förverband bewegt werden, ist es möglich, die zweierlei Werkstücke nach ihrer Art zu unterscheiden durch Bereitstellung zwei er Sätze von Bezugsabbildungsinformationen, je einen für eine jede Werkstückart, und Vergleichen der jeweils erhaltenen Werkstückabbildungsinformation mit den beiden Bezugsabbildungsinformationen. Wird eine Serie von Werkstücken gleicher Art befördert die dabei kopfoben oder kopfunten liegen. können, so ist es möglich zu erkennen, welche Stellung ein jedes untersuchte Werkstück gerade einnimmt, indem wiederum zwei Sätze von Bezugsabbildungsinformationen entsprechend den beiden möglichen Stellungen der Werkstücke bereitgestellt werden, mit denen die jeweils anfallende Werkstückabbildungsinformation dann verglichen wird.
Im übringen kann anstelle der Bezugsabbildungsinformation aus dem Abbildungssensor auch eine Bezugsabbildungsinformation auf der Basis manueller Berechnungen eingegeben werden.
Sodann kann für die Information über Gegenstände, die dazu dienen soll, den Übereinstimmungsgrad zwischen Gegenständen festzustellen, nicht nur eine aus dem Lichtaufspaltungsverfahren Gewonnene Information, sondern auch die binäre Abbildungsinformation verwendet werden, die von einer Fernsehkamera bei Gesamtaus leuchtung des betreffenden Gegenstandes erhalten wird. Schließlich kann die Information auch aus einem Moire-Streifenmuster oder einem akustischen Spektrum bestehen. ES ist also festzustellen, daß man bei der Erfindung nicht auf eine bestimmte Informationsart festgelegt ist.
Nachfolgend sei nun anhand der Figuren 11 bis 14 eine andere Ausführungsform der Erfindung betrachtet. Die Arbeitsweise des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 wird hier beispiel haft unter Verwendung eines Abbildungsrahmens für das jeweils zu untersuchende Werkstück mit 100 x 100 Bildelementen (Fig. 11) und einem Bezugsabbildungsrahmen von 50 x 50 Bildelementen (Fig. 12) beschrieben.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, weist der betreffende Abbildungsrahmen die Bildelemente in 100 Spalten und 100 Zeilen auf, so daß sich jedem Bildelement eine bestimmte Spalten- und Zeilennummer zuordnen läßt. Die Spalten- und Zeilennummern beziehen sich auf den Mittelpunkt des Rahmens, so daß links und rechts der Y-Achse jeweils 50 Spalten sowie entsprechend oberhalb und unterhalb der X-Achse jeweils 50 Zeilen auf treten. Ebenso sind die Bildelemente des Bezugsabbildungsrahmens nach Fig. 92 in 50 Spalten und 50 Zeilen angeordnet, von denen jeweils 25 linkes und rechts der Y-Achse bzw. oberhalb und unterhalb der X-Achse auftreten.
Das Positionserkennungssystem nach Fig. 14 berechnet in einem bestimmten Beispiel den Übereinstimmungsgrad zwischen der Bezugsabbildung und der Abbildung des zu untersuchenden Gegenstandes bei 2601 verschiedenen, jedoch einander zugeordneten Positionen entsprechend den sch ri ttwei sen Verschiebungen nach Fig. 13.
Das System nach Fig. 14 vollführt die ICorrelationsberechnungen für die verschiedenen Positionen des Bezugsabbildungsrahmens für eine jede 50 x 50 -Anordnung von Bildelementen des Gegenstandsabbildungsrahmens und dementsprechend für 2601 Verschiebungspositionen entsprechend Fig. 13. Beispielsweise gibt die oberste Zeile von Fig. 13 die 51 Verschiebungspositi onen des Bezugsabbildungsrahmens von der Spalte -25 bis zur Spalte +25 an, wobei der Bezugsabbildungs rahmen gegenüber dem Mittelpunkt um 25 Zeilen nach oben verschoben ist. Die mittlere Zeile von Fig. 13 zeigt die Verschiebungspositionen von der Spalte -25 bis zur Spalte +25, wobei sich der Bezugsabbildungsrahmen in der O-Position in Bezug auf die Y-Achse des Gegenstandsabbildungsrahmens beim det. Die unterste Zeile von Fig. 13 bezeichnet die Verschiebungspositionen von der Spalte -25 bis zur Spalte +25, wobei der Bezugsabbildungsrahmen um 25 Zeilen nach unten verschoben ist. So geben die neun in Fig. 13 eingezeichneten Positionen nur einige markante der insgesamt 2601 Verschiebungspositionen des Bezugsabbildungsrahmens gegenüber dem Gegenstandsabbildungsrahmen an.
Der Übereinstimmungsgrad für eine jede der 2601 Verschiebungspositionen liefert Bildelement für Bildelement die Korrelation zwischen den binären Intensitätsdaten eines je den Elements der Bezugsabbildung und eines jeden sich damit dekkenden Elements der Gegenstandsabbildung. In Übereinstimmung mit dem Prinzip der unmittelbaren Positionserkennung nach der Erfindung liest das Positionserkennungssystem nach Fig. 14 die gesamten Bezugsabbildungsdaten und die Daten des betreffenden überdeckten 100 Spalten x 50 Zeilen-Teils der Gegenstandsabbildung einmal bei einem jeden der 51 Schritte, wobei jeder dieser 51 Schritte eine. schrittweise Verschiebung der Bezugsabbildung gegenüber dem Gegenstandsabbildungsrahmen bezeichnet.
Das Positionserkennungssystem nach Fig. 14 enthält ein Kamerasystem mit einer Schnittstellenstufe, generell mit 100 bezeichnet, das über seinen Ausgang 102 ein binäres Hell-/ Dunkel-Intensitätssignal entweder an einen ersten Bezugsabbildungs-Halbleiterspeicher 104 oder einen zweiten Bezugsabbildungs-Halbleiterspeicher 106 oder an einen Gegenstandsabbildungs-Halbleiterspeicher 108 liefert. Des weiteren liefert das Kamerasystem 100 über einen Ausgang 110 ein X/Y-Abtastsignal an eine Bezugsabbildungs-Aufzeichen-/Lesesteuerung 112, an eine Gegenstandsabbildungs-Aufzeichensteuerung 114 und an eine Gegenstandsabbildungs-Lesesteuerung 116. Die Bezugsabbildungsdaten können zwischen dem ersten und dem zweiten Bezugsabbildungsspeicher 104 bzw. 106 sowie einem Magnetbandspeicher 118 übertragen werden. Eine Abbildungsverschiebungssteuerung 120 steuert die Arbeitsweise der Gegenstandsabbildungs-Lesesteuerung 116 und der Bezugsabbildungs-Aufzeichen-/Lesesteuerung 112. Die Arbeitsweise dieser Elemente ist im wesentlichen die gleiche, wie vorausgehend anhand von Fig. 7 beschrieben, wobei die Bezugsabbildungsdaten entweder unmittelbar oder mittelbar in den Magnetbandspeicher 118 eingegeben und die Gegenstandsabbildungsdaten für aufeinanderfolgende Werkstücke in dem Gegenstandsabbildungs-Halbleiterspeicher 108 gespeichert werden.
Die Datenausgänge der beiden Halbleiterspeicher 104 und 106 stehen mit dem Dateneingang eines Schieberegisters 122 für die Dateneingabe in Serien- und die Datenausgabe in Parelielform in Verbindung, das 51 Stufen und dementsprechend 51 Ausgänge aufweist. So werden also die binären Intensitätsdaten eines jeden Bildelements entweder aus dem Speicher 104 oder dem Speicher 106 in Serienform herausgelesen und sodann durch das Schieberegister 122 in Parallelform gebracht. Der Datenausgang des Gegenstandsabbildungs-Halbleiterspeichers 108 ist jeweils mit einem ersten Eingang von 51 UND-Gattern, in ihrer Gesamtheit mit 124 bezeichnet, verbunden. Der zweite Eingang der UND-Gatter 124 liegt jeweils an einem der 51 Ausgänge des Schieberegisters 122, Die Ausgänge der UND-Gatter 124 sind mit dem Zähleingang jeweils eines von 51 Zählern verbunden, die einen Bestandteil eines Korrelationsrechners 126 bilden. Die Zähler in dem Korrelationsrechner 126 sind mit den fortlaufenden Nummern 1 - 51 entsprechend den 51 Ausgängen des Schieberegisters 122 bezeichnet. Die Ausgänge der 51 Zähler stehen mit einem Maximalwertdetektor 128 in Verbindung, der einen Horizontalverschiebungsausgang 130 und einen Vertikalverschiebungsausgang 132 aufweist.
Der Maximalwertdetektor 128 liefert eine Binär größe entsprechend dem am Ausgang 130 erscheinenden Horizontalverschiebungswert und dem am Ausgang 132 erscheinenden Vertikalverschiebungswert über die gesamten 2601 schrittweisen Verschiebungen der Bezugsabbildung gegenüber der Gegenstandsabbildung, aus denen der maximale Übereinstimniungsgrad gewonnen wird. Der am Ausgang 130 erscheinende Horizontalverschiebungswert gibt die Anzahl der Spalten an, um die die Bezugsabbildung bei den 2601 Verschiebungen für die Gewinnung des maximalen Übereinstimmungsgrades seitens der 51 Zähler des Korrelationsrechners 12G gerade verschoben ist. Entsprechend bezeichnet der ani Ausgang 132 erscheinende Vertikalverschiebungswert die Anzahl der Zeilen, um die die Bezugsabbildung bei der Ermittlung des maximalen Übereinstimmungsgrades durch die Zähler des Korrelationsrechners 126 verschoben ist.
Wie später noch genauer beschrieben werden wird, entspricht der beste Horizontalverschiebungswert der Zählernummer bei dem betreffenden Schritt, die zu dem maximalen Übereinstimmungsgrad führt, und der Vertikalverschiebungswert entspricht der Schrittnummer von den 51 Schriften, bei welcher einer der 51 Zähler den maximalen Übereinstimmungsgrad liefert.
Bei einer Ausführungsform des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 gelangen die Horizontalverschiebungsdaten vom Ausgang 130 und die Vertikalverschiebungsdaten vom Ausgang 132 unmittelbar zu der Systemsteuerung 94 aus Fig. 10 als die Grössen Sx und Sy entsprechend der Horizontalverschiebung in Spalten und der Vertikalverschiebung in Zeilen, welche die Bezugsabbildung erfährt, um den maximalen Übereinstimmungsgrad zu erzielen. So verwendet also die Systemsteuerung 9z, wie vorausgehend beschrieben, die Größen -Sx und -Sy für die korrekte Berechnung der gewünschten Position des Manipulatorarmes 90, um die Schweißpistolenspitze ordnungsgemäß entlang dem Werkstück führen zu können.
Bei Anwendung des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 in Fällen, wo die Umgebung des Werkstücks ein hohes Maß von optischen und/oder elektrischen Störsignalen enthält, die geeignet sind, die Abbildungsdaten oder logischen Operationen des Systems zu beeinträchtigen, oder wo optische Störerscheinungen von der Werkstückoberfläche zu erwarten sind, enthält das System der Fig. 14 des weiteren noch einen Mittelwertdetektor 134.
Das betreffende System nimmt nun eine vorbestimmte Anzahl Gegenstandsabbildungen des jeweiligen Werkstücks auf, und der Maximalwertdetektor 123 liefert an seinen Ausgängen 130 und 132 Horizontal- und Vertikalverschiebungswerte für eine jede dieser Gegenstandsabbildungen. Der Mittelwertdetektor 134 berechnet den jeweiligen Mittelwert aus den IIorizontal-und den Vertikalverschiebungsdaten für die vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Abbildungen und liefert über seinen Ausgang 136 ein Signal an die Systemsteuerung 94, welches den Mittelwert der Horizontalverschiebung und den Mittelwert der Vertikalverschiebung für die betreffende Anzahl Abbildungen und entsprechender Korre lations erkennung operationen angibt.
Zur Illustration der Arbeitsweise des Positionserkennungssystems aus Fig. 14 sind die folgenden Tabellen A, B und C nützlich, die erkennen lassen, wie die Korrelationsdaten als Funktion der Zeit in den Korrelationsrechner 12G mit den 51 Zählern gelangen. DanIberhinaus sei in diesem Zusammenhang die Figuren 11 bis 13 verwiesen.

Tabelle A - Teil 1 (Schritt Nr. 1)

Zeit

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Tabelle A - Teil 2 (Schritt Nr.1)

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Tabelle A - Teil 3 (Schritt Nr.1)

Zeit

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Tabelle B - Teil 1 (Schritt Nr.2)

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Tabelle B - Teil 2 (Schritt Nr.2)

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Zeit

101. 102. 103. 199. 200.

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Tabelle B - Teil 3 (Schritt Nr.2)

Zeit

P von 4()O1. 4902. 4903. 4999. 5000.

a Zustand Zustan - 1 Zustand

Speicher 108 P(-50, -1) P(-49, -i) P(-48, -1) - - - - - P(+?9, -1) r<+so> -1)

Nr. 1 P(-25, -25) P(-2tt, -23) P(-23 -25) - - -

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Tabelle C - Teil 1 (Schritt Nr. 51)

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Tabelle C - Teil 2 (Schritt Nr.51)

Zeit

Eingabe von 101. 102. 103. 199. 200.

Zustand Zustand Zustand Zustand Zustand

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co H f ° 1 ^ j

a é h | I b |

a ZZI l@sF3aloqeFEas UOA @3u26t

Die Tabelle A gibt die Arbeitsweise des Positionserkennungssystems nach Fig. 14 während eines ersten Arbeitsschrittes an, welcher der ersten Zeile aus Fig. 13 entspricht und bei dem die binären Intensitätsdaten der Bezugsabbildung, die dabei um 25 Zeilen nach oben verschoben ist, von Spalte -25 zu Spalte +25 verschoben wird und die Bezugsabbildeungsdaten mit denjenigen des überdeckten Teils der Gegenstandsabbildung verglichen werden. Während die Tabelle A in Zustandsteile 1 - 100> 101 - 200 und 4901 - 5000 gegliedert ist, versteht es sich, daß die Teile der Tabelle A der Klarheit und Übersichtlichkeit halber so angeordnet werden könnten, daß die einzelnen Tcilc horizontal nebeneinander zu liegen kommen, wobei dann die Zustandsnummern in einer Zeile erscheinen.

Der erste Arbeitsschritt enthält 5000 Zustände und entsprechende zeitliche Verschiebungen im Ausgangssignal des Schieberegisters 122, während derer die gesamte Bezugsabbildung Bildelement für Bildelement serienförmig gelesen wird, während der obere Teil der Gegenstandsabbildung zwischen den Punkten P (-50, +50), P (+50, +50), P (-50, +1) und P (+50, +1 +1) gelesen wird. Jede Spalte der Tabelle A entspricht somit den Vergleichsbeziehungen aus den UND-Gattern 124 swischen den dargestellten Eingangssignalen aus dem Gegenstandsabbildungs-Halbleiterspeicher 10@ und den entsprechenden Ausgängen der 51 Stufen des Scliieberegisters 122. Die Ergebnisse dieser Vergleichsbeziehungen ergeben die Ausgangssignal e der UlTD-Gatter 124 an die 51 Zähler des Korrelationsrechners 12G.
Die oberste Zeile eines jeden Teils der Tabelle A unmittelbar unter der Zeile mit den Zustandslluml-lerll gibt die Daten an, die während eines je den Zustands aus dem Speicher 108 gelesen werden. Die darunterliegenden Zeilen der Tabelle A bezeichnen die Ausgangsignale der 51 Schieberegisterstufen während des ersten der in der Tabelle A aufgeführten Schritte. Die Daten der 5000 Bildelemente aus der oberen Hälfte der Gegenstandsabbildung werden bei je dem der 5000 Zustände und von Zeile zu Zeile Element für Element serienförmig aus dem Speicher 10S gelesen. Die erste Zeile unmittelbar unter derjenigen der Daten aus dem Speicher 108 in Tabelle A gibt das Ausgangssignal der ersten Schieberegisterstufe an und entspricht somit den Bezugsabbildungsdaten, die aus dem Bezugsabbildungs-Halbleiterspeicher 104 in die erste Schieberegisterstufe gelesen werden. Die übrigen Zeilen entsprechen den Daten vom Ausgang der Schieberegisterstufen 2 bis 51 entsprechend den Verschiebungen bei jedem der 5000 Zustände.
Demzufolge geben die erste und die zweite Zeile eines jeden Teils der Tabelle A die von dem ersten UND-Gatter 124 bewirkte Korrelation und die dem Zähler Nr. 1 des Korrelationsrechners 126 übermittelten Ergebnisse an.
Genauer gesagt werden beim ersten Zustand die Punkte P (-50, +50) der Gegenstandsabbildung und der Punkt P (-25, +25) der Bezugsabbildung in dem ersten UND-Gatter verglichen. Auf diese Weise geben die 5000 Zustände des in Tabelle A angegebenen Schrittes Nr. 1 die Summierung der Korrelationen von Bildelementen an, wie sie vom Zähler Nr. 1 des Korrelationsrechners 126 entsprechend der Gesamtkorrelation zwischen entsprechenden Bildelementen der Bezugsabbildung und des überdeckten Bereichs der Gegenstandsabbildung erhalten und durch die Bildpunkte P (-50, +50), P (-1, +50), P (-50, +1) und P (- +1) definiert werden. Dies entspricht der in Fig. 13 in der oberen linken Ecke angegebenen Korrelation, die mit Zähler Nr. 1" und "Schritt Nr. 1" bezeichnet ist.
Aus Tabelle A ersieht man, daß während der Operation des Positionserkennungssystems aus Fig. 14 zwischen den Zuständen 51 und 100, 151 und 200, ... 4951 und 5000 keine Bezugsabbildungsdaten in das Schieberegister 122 eingegeben werden.
Dies entspricht denjenigen Zustandszeiten, bei denen eine vollständige Zeile der Bezugsabbildung und die Bildelementdaten für eine Zeile des Gegenstandsabbildungsrahmens zwischen den Spalten +1 und +50 gelesen würde. Indessen sei zu den Eintragungen in Tabelle A angemerkt, daß, obgleich keine neuen Daten aus der Bezugsabbildung eingelesen wurden, Korrelationen dennoch hergestellt und dem Korrelationsrechner 126 mitgeteilt werden aufgrund des Inhalts und der Schiebevorgänge in den übrigen Schieberegisterstufen.
Tabelle B gibt die Arbeitsweise des Positionserkennungssystems aus Fig. 14 während des Schritts Nr. 2 an. Die 5000 Zustände bezeichnen die Korrelationen zwischen den Daten in den ersten beiden Zeilen unterhalb der Zeile mit den Zustandsnummern, Bildelement für Bildelement zwischen dem Teil der Gegenstandsabbildung mit den Endpunkten P (-50, +49), P (-1, +49), P (-50, -1) und P (-1, -1) und der Bezugsabbildung, wie sie durch den Zähler Nr. 1 erhalten wird. So gibt Schritt Nr. 2 die Korrelation zwischen der Gegenstandsabbildung und der Bezugsabbildung an, wenn diese um 25 Zeilen nach oben bzw. eine Zeile gegenüber dem ersten Schritt nach unten verschoben ist. Der in das betreffende WiD-Gatter der UND-Gatter-Anordnung 124 beim Schritt Nr. 2 zu Vergleichszwecken eingelesene Teil der Gegenstandsabbildung wird durch die Endpunkte P (-50, +49), P (+50, +49), P (-50, -1) und P (+50, -1) definiert.
Dementsprechend bringt ein jeder der übrigen Schritte Nr. 3 bis Nr. 51 der orrelationsoperation eine Verschiebung der Bezugsabbildung um jeweils eine Zeile und eine entsprechende Verschiebung des Startpunkts der gelesenen Gegenstandsabbildung mit sich, die den betreffenden überdeckten Bereich der Gegenstandsabbildung gemäß Fig. 13 angibt. Entsprechend gehören zu dem Slsten Arbeitsschritt der Tabelle C die Korrelationsfaktorberechnungen entsprechend der untersten Zeile in Fig. 13, wobei die Bezugsabbildung gegenüber dem Zentrum der Gegenstandsabbildung um 25 Zeilen nach unten verschoben ist.
Betrachtet man nun Fig. 15, welche den genaueren Aufbau und die Arbeitsweise des Positionserkennungssystems aus Fig. 14 für den Erhalt der Bezugsabbildungsdaten und der Gegenstandsabbildungsdaten in korrekter Verbindung mit der UND-Gatter-Anordnung 124 erkennen lässt, so stellt man anhand der Tabellen A, E und C fest, daß der Bezugsabbildungs-Halbleiterspeicher 104 über einen Spaltenadressendateneingang 140 und einen Zeilenadressendateneingang 142 adressiert wird, um an seinem Ausgang 146 die binären Bildelement-Helligkeitsdaten in Serienform erscheinen zu lassen.
Die Spaltenadressendaten werden an den Eingang 140 von einem Spaltenadressenzähler 148 geliefert, der Ausgangssignale im Bereich von -25 bis +75 zu erzeugen vermag. Die Zeilenadressendaten am Eingang 142 stammen von einem Zeilenadressenzähler 150, der ein Ausgangssignal im Bereich von +25 bis -75 liefert.
Die Spaltenadressendaten werden des weiteren auf den Eingang eines Vergleichers 152 gegeben. Der zweite Eingang dieses Vergleichers erhält ein Breitenbezugssignal im Wert von +25. Am Ausgang 154 des Vergleichers 152 erscheint ein Signal jedesmal dann, venn die Spaltenadressendaten den Wert +25 annehmen.
Dieses Ausgangssignal wird in eine Verzögerungsstufe 156 gegeben, deren Ausgang 158 mit dem Zähleingang des Zeilenadressenzählers 150 verbunden ist.
Jedesmal beim Erscheinen eines Zählsignals am Ausgang 158 zählt der Zeilenadressenzähler 150 um eine Zeile rückwärts, so daß das Signal an Eingang 142 des Speichers 104 sich allsich von +25 auf -25 verringert. Auf diese Weise wird der Inhalt des Speichers 104 über die gesamte Bezugsabbildung hin Zeile für Zeile abgetastet. Am Ausgang 146 des Speichers 104 erscheint cin Ausgangssignal während solcher Zeiten, in dcnen sich die Spaltenadressendaten an Eingang 140 im Bereich zwischen +26 und +75 bewegen, entsprechend den fehlenden Bezugsabbildungssignalen, wie sie aus den Tabellen A bis C her iorgehen.
Ein Impulsgenerator 160 liefert an seinem Ausgang 161 ein Taktsignal über ein UND-Gatter 162 an den Zähleingang 164 des Spaltenadressenzählers 148 derart, daß aufeinanderfolgende Impulse an dem Zähleingang 164 das Ausgangssignal des Zählers von -95 bis +75 fortschreiten lassen. So entsprechen die Ausgangssignale des Impulsgenerators 160 den verschiedenen Zustandszeiten von 1 bis 5000 eines jeden Arbeitsschrittes.
Die Bildelementdaten am Ausgang 146 des Speichers 104 gelangen an einen Eingang eines UND-Gatters 166. Das Ausgangssignal des UND-Gattes 166 wird aui" den Dateneingang des Schieberegisters 122 gegeben. Der zweite Eingang 165 des UND-Gatters 166 liegt am Ausgang einer Halte-/Inverter-Stufe 170. Der Eingang der Halte-/Inverter-Stufe 170 liegt am Ausgang 15S der Verzögerungsstufe 156. Das Signal am Eingang 168 des UND-Gatters 166 stellt sicher, daß an Schieberegister 122 für die Zustände, deren Nummer mit 51 bis 00 endet entsprechend der Zeit, in welcher die nach dem Lesen der Bezugsabbildung verbleibenden Teile der Gegenstandsabbildung gelesen werden, kein Ausgangssignal erscheint. Somit sperrt das Signal an Eingang 16@ das UND-Gatter 166 vermittels der Verzögerungsstufe 156, wenn der Vergleicher 152 ein Ausgangssignal liefert, das einem Zählwert des Spaltenadressenzählers 148 von +25 oder mehr entspricht.
Das Taktsignal vom Ausgang 1G1 des Taktgenerators 160 wird des weiteren auf den Takteingang des Schieberegisters 122 gegeben. In dem gezeigten Beispiel bewirkt dieses Taktsignal eine Schiebeoperation des Schieberegisters 122 bei der positiven Flanke eines Taktimpulses, und der Spaltenadressenzahler 143. schreitet ort zu zählen bei der negativen Flanke eines jeden Taktimpulses.
Sodann liefert der Impulsgenerator 160 die gleichen Takt impulse über ein UND-Gatter 172 an einen Gegenstandsabbildungs-Spaltenzähler 174. Am Ausgang 176 desselben erscheint ein Signal im Bereich von -50 bis +50 als Spaltenadressendaten für den Gegenszandsabbildungs-Halbleiterspeicher 103. Des weiteren erhält der Speicher 108 über den Ausgang 173 eines Addieres 180 Spaltenadressendaten. Ein erster Eingang des Addierers 180 erhält über den Ausgang 1U2 eines Gegenstandsabbildungs-Zeilenzählers 134 ein Signal im Bereich von -25 bis +25. Der Talit- oder Zähleingang 136 des Zählers 134 ist mit dem Ausgang einer Verzögerungsstufe 188 verbunden, die mit dem Ausgang 190 eines Vergleichers 192 in Verbindung steht. Der vergleicher 192 erhält ein erstes Eingangssignal vo;n Ausgang 17G des Gegenstandsabbildungs-Spaltenzählers 174 und ein zweites Eingangssignal in Gestalt eines Breitenbezugssignals im Wert +50.
Der Vergleich er 192 liefert an seinem Ausgang 190 ein Signal jedesmal dann, wenn das s Spaltenadressensignal von dem Gegenstandsabbildungs-Spaltenzähler 174 gleich oder größer als das Bezugssignal +50 ist. Damit schreitet der Zähler 174 gesteuert von dem Impulsgenerator 160 von -50 bis +50 fort entsprechend einer kompletten Zeile einer Gegenstandsabbi ldungsinformacion, während der Gegenstandsabbildungs-Zeilenzähler 134 um einen Zählwert entsprechend einer Zeile zurückzählt.
So vermindert sich der Zählwert des Zählers 184 jedesmal dann, wenn eine komplette Gegenstandsabbildungs-Zeile gelesen wurde, um zu der nächsten Gegenstandsabbildungs-Zeile überzugehen. Die Verzögerungsstufe 188 liefert des weiteren über ihren Ausgang 194 ein Löschsignal nach jedem Lesen einer kompletten Gegenstandsabbildungs-Zeile. Dieses Löschsignal wird auf den Gegenstandsabbildungs-Spaltenzähler 174, den Spaltenadressenzähler 148 und die Halte-/Inverter-Stufe 170 gegeben, um diese Elemente nach jedem Lesen einer kompletten Gegenstandsabbildungs-Zeile zu löschen. Auf diese Weise tritt an dem UND-Gatter 166 kein Ausgangssignal aul, nachdem der Spaltenadressenzähler 148 den Wert -25 erreicht hat, ehe nicht das Löschungssignal vom Ausgang 194 erschienen ist.
Der Bereich des Gegenstandsabbildungs-Zeilenzählers 1@4 reicht von +'5 bis -25, da nur 50 Zeilen der Gegenstandsabbildung von der Bezugsabbildung überdeckt werden, und so kann die Korrelationsinformation bei jedem Arbeitsschritt nur über 50 Zeilen der Gegenstandsabbildung hinweg erhalten werden.
Mithin dienen der Spaltenadressenzähler 143 und der Zeilenadressenzähler 150 dazu, die Bezugsabbildungsdaten zu lesen, und werden dementsprechend zu Beginn eines je den Schritts gelöscht. Der Gegenstandsabbildungs-Spaltenzähler 174 und der Gegenstandsabbildungs-Zeilenzähler 184 steuern das Lesen der Gegenstandsabbildungsdaten; auch sie worden zu Beginn eines jeden Schritts gelöscht.
Dic Ausgangsdaten des Zeilenadressenzählers 150 werden des weiteren einem Eingang eines Vergleichers 196 übermittelt.
Am zweiten Eingang des Vergleichers 196 liegt ein Bezugssignal im Wert von -25 an. Das Signal ari Ausgang 19@ des Vergleichers wechselt jedesmal, wenn das Ausgangssignal des Zählers 150 den Wert -25 erreicht. Der Ausgang 193 ist mit einer Verzögerungsstufe 200 verbunden, der daraus an seinem Ausgang 202 ein Schrittende-Signal bildet. Dieses Schrittende-Signal wird auf den Takt- oder Zähleingang eines Schrittzählers 204 gegeben. Das Ende des Schrittende-Signals von Ausgang 202 dient auch als Löschsignal zum Löschen des Gegenstandsabbildungs-Zeilenzählers 184 und des Zeilenadresenzählers 150.
Der Schrittzähler 204 liefert an seinem Ausgang 20G Zähldaten im Bereich von +25 bis -25, was einer Verschiebung der Bezugsabbildung von der Spalte +25 bis zurSpalte -25 gemäß Fig. 13 und dementsprechend den Schritten 1 bis 51 der Operation entspricht. Der Ausgang 203 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 180 und mit einem Eingang eines Vergleichers 20 verbunden. Der zweite Eingang des Vergleichers 20 empfängt ein Bezugssignal für die maximale vertikale Verschiebung im Wert von -25.
Das Signal am Ausgang 210 des Vergleichers 208 ändert seinen Zustand jedesmal, wenn das Ausgangssignal des Schrittzählers 204 den Wert -25 entsprechend dem Listen Schritt erreicht, was die Vollendung der IÇorrelationsberechnung für eine jede der über die Gegenstandsabbildung verschobenen Bezugsabbildungen bedeutet. Der Ausgang 210 des Vergleichers 208 liegt an einer Verzögerungsstufe 212, an deren Ausgang 214 ein Löschsignal für den Schrittzähler 204 erscheint. So wird nach Vollendung der 51 Arbeitsschritte der Schrittzähler 204 gelöscht, um bei der nächsten Korrelationsoperation wieder bei +25 zu beginnen.
So liefert der Addierer 180 zu Beginn des ersten Schritts ein Signal im Wert von +50 an den Eingang 178 des Speichers 108, indem er das Signal im Wert von +25 vom Ausgang 182 des Zählers 184 mit dem Signal im Wert von +25 vom Ausgang des Zählers 204 kombiniert. Während dieses ganzen Schrittes bleibt das Ausgangssignal des Schrittzählers 204 konstant bei +25, während das Ausgangssignal des Zählers 134 sich von +25 bis -25 vermindert, so daß sich am Eingang 17S des Speichers 103 ein Adressensignal im Bereich von +50 bis +1 ergibt. Während des zweiten Schrittes erscheint am Ausgang 206 des Zählers 204 ein Ausgangssignal im Wert von +2d, und dementsprechend erscheint am Eingang 178 des Speichers 103 ein Adressensignal im Bereich zwischen -Z49 und -1.
Indem der Schrittzähler 204 während der 51 Schritte rückwärts zählt, hat sein Ausgangssignal beim Slsten Schritt den Wert -25, und entsprechend bewegt sich das Zeilenadressensignal am Eingang 173 des Speichers 108 im Bereich von -1 bis -50.
Für das grundlegende Verständnis der Beziehung zwischen Zeilen- und Spaltennummern der Bezugs- und der Gegenstandsabbildung sowie der gegenseitigen Verschiebung dieser Abbildungen gemäß Fig. 13 wurden die Elemente nach Fig. 15 vorausgehend für einen Bereich zwischen +25 und -95 erörtert.
Jedoch kann für die praktische Verwirklichung ein Arbeitsbereich zwischen +50 und 0 entsprechend +25 bis -25 erwünscht sein. Deshalb sind die Bezugs- und die Gegenstandsabbildung in Form von positiven und negativen Zeilen- und Spaltennummern definiert ohne die Zeilen- oder Spaltennummer 0, d.h. einen Übergang von -1 nach +1um den Bezugspunkt. Entsprechend kann beim ersten bis Listen Schritt der Schrittzähler 204 beispielsweise im Bereich von +50 bis 0 und ebenso der Gegenstandsabbildungs-Zeilenzähler im Bereich von +50 bis 0 arbeiten. Des weiteren sei angemerkt, daß, wenn von *25 Bereichen die Rede ist, beispielsweise das Adressensignal am Eingang 178 des Speichers 108 nicht der tatsächlichen Zeilennummer der Gegenstandsabbildung entspricht. Dementsprechend können die Speicher 104 und 108 durch aufeinanderfolgende binäre Adressenzahlen entsprechend einer Kombination der Zeilen- und Spaltenadressen ebenso wie durch verschiedenartige Binärzahlen adressiert werden je nachdem, wie dies in der Praxis erwünscht sein mag.
Beispielsweise können die Bildpunkte einer Zeile +50 zwischen den Spalten -50 und +50 der Gegenstandsabbildung durch die Zahlen 10050 bis 10150 bzw. diejenigen in Zeile 49 mit Zahlen zwischen 9949 und 10049 bezeichnet werden. Dementsprechend kann die Gegenstandsabbildung der einfacheren logischen Verarbeitung halber mit den Spalten 1 bis 100 und den Zeilen 1 bis 100 und die Bezugsabbildung mit den Spalten 1 bis 50 und den Zeilen 1 bis 50 belegt werden. In diesem Falle liefert der Schrittzähler 204 während des ersten Schrittes ein Ausgangssignal im Wert von 50, während der Gegenstandsabbildungs-Zeilenzähler 184 von 50 bis 1 rückwärts zählt, so daß sich am Eingang 178 des Speichers 108 eine Adresse im Bereich von 100 bis 50 entsprechend den 50 obersten Zeilen der Gegenstandsabbildung ergibt. Während des zweiten Schrittes liefert der Zähler 204 ein Ausgangssignal im Wert von 49, womit sich das Adressensignal am Eingang 178 des Speichers 108 im Bereich von 99 bis 50 bewegt.
Während des Slsten Schrittes beträgt der Zählerstand des Zählers 204 0,wodurch sich am Eingang 178 des Speichers 108 ein Adressensignal im Bereich von 50 bis 1 entsprechend den letzten 50 Zeilen der Gegenstandsabbildung ergibt.
Der zweite Eingang der UND-Gatter 162 und 172 erhält ein Aufsteuersignal von einem Ausgang 216 des Maximalwertdetektors 128, wie nachfolgend noch genauer in Verbindung mit Fig. 16 beschrieben wird. Dieses Aufsteuersignal dient dazu, die Anordnung nach Fig. 15 bei jedem Schritt in den Stand zu setzen, Daten in das Schieberegister 122 und die UND-Gatter 124 einzulesen. Am Ende eines jeden Schrittes stellt der Naximalwertdetektor 128 fest, welcher der 51 Zähler des Korrelationsrechners 126 den höchsten Zählerstand aufweist entsprechend der Verschiebung, die zu der maximalen Übereinstimmung führt. Während der von dem Maximalwertdetektor 128 am Ende eines jeden Schrittes benötigten Rechenzeit wird das Herauslesen von Daten und die Verschiebung im Schieberegister 122 mit Hilfe des Signals 216 unterbrochen.
In Fig. 16 ist der Aufbau des Maximalwertdetektors 128 genauer gezeigt. Hiernach dient eine Abtaststufe 220 dazu, die Ausgänge der 51 Zähler des Korrelationsrechners 126 über eine Leitung 224 mit einem Datenregister 222 zu verbinden. Die Abtaststufe 220 könnte aus einem Schalter bestehen, jedoch verdient natürlich eine RontalStlose Ausführung mittels logischer Schaltkreise den Vorzug. Die Abtaststufe 220 wird von einem Talitsignal gesteuert, das vom Ausgang 226 eines UND-Gatters 228 mit zwei Eingängen stammt. Ein Eingang des UtS-Gatters 228 ist mit dem Ausgang 230 eines Abtasttaktgenerators 232 verbunden, während der andere Eingang des USED-Gatters über eine Leitung 234 ein Abtastoperationssignal empfängt, von dem nachfolgend noch die Rede sein wird.
Der Ausgang 236 des Datenregisters 222, das auch mit "Register A1> bezeichnet ist, ist mit einem Eingang A eines Vergleichers 238 verbunden. Ein zweiter Eingang, 2, des Vergleichers 233 steht mit dem Ausgang 2»0 eines Registers 242 in Verbindung, das auch als "Register B" bezeichnet ist. Das am Ausgang 244 des Vergleichers 23S erscheinende Signal ändert seinen Zustand jedesmal, wenn das Signal am Eingang A größer als dasjenige am Eingang B des Vergleichers ist. Dieses Ausgangssignal gelangt als Operationssignal an den Steuereingang eines Datengatters 246, an dessen Dateneingang der Datenausgang 236 des Registers 222 anliegt. Es sei angemerkt, daß hier Datenleitungen stets nur mit einer einzigen Linie angegeben sind, obgleich sie regelmäßig aus einer Mehrzahl einzelner binärer Datenleitungen bestehen.
Hat das Operationssignal am Ausgang 244 einen positiven Wert, so daß am Eingang A des Vergleichers 23S ein größeres Signal erscheint als am Eingang B, so wird das Datengatter 246 aufgesteuert, um den Inhalt des Registers 222 über eine Datenleitung 248 in das Register 242 überzuführen.
Während der Abtasttaktgenerator 232 es der Abtaststufe 222 gestattet, die 51 Zählerausgänge abzutasten, wird der Inhalt des Registers 222 (Register A) in das Register 242 (Register B) übertragen. So ist am Ende des Abtastzyklusses eines jeden Arbeitsschrittes, nachdem die Abtaststufe 220 die 51 Zähler abgetastet hat, das Register 242 mit dem maximalen Übereinstinnungsgrad in Form einer Binärzahl geladen, die dem höchsten Zählerstand aus den 51 Zählern entspricht. Die Nummer des betreffenden Zählers wird in einem Halteregister 250 gespeichert.
Die in dem IIalteregister 250 zu speichernde Zählernummer wird über ein Datengatter 252 eingegeben, dessen Operationseingang an dem Ausgang 244 des Vergleicllers 238 liegt. Der Dateneingang des Gatters 252 ist mit dem Ausgang 254 eines Zählers 256 verbunden, in dem die Nummer des gegenwärtig abgetasteten Zählers der 51 Zähler erscheint. Ein Takteingang 258 des Zählers 256 ist mit dem Ausgang eines UND-Gatters 260 verbunden, dessen einer Eingang mit dem Ausgang 230 des Taktgenerators 232 in Verbindung steht. Der zweite Eingang des UND-Gatters 260 steht mit der Leitung 234 in Verbindung. Wird die Abtaststufe 220 in den Stand versetzt, die 51 Zähler aZzutasten, so erhöht sich der Zählwert im Zähler 25G mit jedem Übergang zu dem nächsten abgetasteten Zähler. Der Zähler 256 arbeitet im Bereich von -25 bis +25 entsprechend den Zählern 1 bis 51, so daß das al Ausgang 254 des Zählers 256 erscheinende Signal den Horizontalverschiebungen von Spalte zu Spalte entspricht.
Das am Ausgang 254 erscheinende Zählerausgangssignal gelangt des weiteren an einen Eingang eines Vergleichers 262. Der zweite Eingang des Vergleichers 2G2 steht mit einer Bezugssignal-Eingabeeinrichtung 264 in VcrDindung, die auf +25 eingestellt ist. Ist das Zahlerausgangssignal +25, so liefert der Vergleicher 262 über den Ausgang 263 einer Verzögerungsstufe 266 ein Zustandsänderungssignal an den Setzeingang einer bistabilen Kippschaltung 270. Am Q-Datenausgang der Kippschaltung 270 (Ausgang 216) erscheint ein Operations- oder Aufsteuersignal für die UND-Gatter 162 und 172 aus Fig. 15. Dieses Operationssignal gelangt des weiteren über einen Inverter 272 auf die Leitung 234. So wird, wenn der Zähler 256 den Zählwert +25 erreicht, die Kippschaltung 270 gesetzt, um die Abtastung seitens der Abtaststufe 220 zu unterbrechen, da dann alle 51 Zähler abgetastet und ihre Inhalte miteinander verglichen wurden, womit der betreffende Arbeitsschritt beendet ist.
So werden am Ende eines jeden Arbeitsschrittes die Zählerstände der 51 Zähler des Korrelationsrechners 126 abgefragt und der maximale Zählerstand in das Register 2a2 übertragen. Des weiteren erscheint am Ende eines jeden Schrittes das Löschungssignal vom Ausgang 202 aus Fig. 15 an der bistabilen Kippschaltung 270, um diese rückzustellen und für eine erneute Abtastoperation bereitzustellen. Ist dies geschehen, so begibt der nächste Arbeitsschritt. Dies setzt sich fort, bis alle 51 Arbeitsschritte samt zugehörigen Abtastintervallen beendet und die maximalen Übereinstimmungsdaten in dem Register 242 gespeichert sind.
Das aln Ende eines jeden Abtastintervalls am Ausgang 268 erscheinende Signal wird ferner auf einen Halteschaltkreis 274 gegeben, an dessen Ausgang 27G ein auf den Zähleingang eines Schrittzählers 278 gegebenes Abtastbeendigungssignal ersclleint. Der Zähler 27S arbeitet im Bereich von -25 bis +25 entsprechend der vertikalen Verschiebung von Zeile zu Zeile ci jedem Schritt der Operation. Des weiteren gelangt das Abtastbeendigungssignal vom Ausgang 276 an die Operationseingänge zweier Datellgatter 230 und 202. Der Dateneingang des Gatters 282 steht mit dem Ausgang des Zählers 250 in Verbindung, in dem für jeden Schritt die Nummer desjenigen der 51 Zähler gespeichert ist, der den maximalen Zählwert enthält.
Der Ausgang des Datengatters 282 ist mit einer Datenregister-Ausgangsstufe 24 verbunden, deren Ausgang den Ausgang 130 des Maximalwertdetektors 123 bildet, an dem die Nummer derjenigen Horizontalverschiebung erscheint, die für samtliche Arbeitsschritte den maximalen Übereinstimmungsgrad ergibt. Der Dateneingang des Datengatters 230 steht mit dem Ausgang 286 des Registers 242 in Verbindung, und das Ausgangssignal des Gatters 230 gelangt an den Dateneingang eines Registers 2SS, das auch als "Register C" bezeichnet wird.
So stellen die am Ende eines jeden Schrittes in das Register 283 eingegebenen Daten den maximalen Übereinstimmungsgrad aus allen vorausgegangenen Schritten und am Ende des ersten Schrittes den maximalen Übereinstimmungsgrad aller 51 Schritte dar. Der Ausgang des Registers 233 ist mit einem Dateneingang "C'l eines Vergleichers 290 verbunden, dessen anderer Dateneingang, t'B" mit dem Ausgang eines Registers 292 in Verbindung steht, das auch als "Register D" bezeichnet wird. Der Ausgang 294 des Vergleichers 290 liegt an dem Operationseingang eines Datengatters 96, dessen Dateneingang gleichfalls mit dem Ausgang des Registers 233 verbunden ist. Der Ausgang des Datengatters 29G steht mit dem Dateneingang des Registers 292 in Verbindung. Das Ausgangssignal des Vergleich ers 290 bewirkt über das Datengatter 296 eine Übertragung des Inhalts des Registers 233 (Register C) in das Register 292 (Register D) jedesmal, wenn der Inhalt des Registers 233 größer ist als derjenige des Registers 292.
Der Inhalt des Registers 233 stellt den gegenwärtigen maximalen Übereinstimmungsgrad dar, der sich aus den während der vorausgelienden Schritte abgetasteten Zählern ergibt. Somit bildet der Inhalt des Registers 292 am Ende von 51 Schritten den maximalen Übereinstimmungsgrad all dieser 51 Schritte.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 290 wird des weiteren auf den Operationseingang eines Datengatters 298 gegeben, dessen Dateneingang das Ausgangssignal des Schrittzählers 27S empfängt. Der Ausgang des Datengatters 298 steht mit dem Eingang einer Ausgangsstufe für die Vertikalverschiebungsdaten in Verbindung, deren Ausgang den Ausgang 132 des Naximalwertdetektors 128 (Fig. 14) bildet. Jedesmal wenn der Vergleicher 290 die Übertragung des Inhalts des Registers 288 in das Register 292 ermöglicht, wird das Datengatter 298 aufgesteuert, um an die Ausgangsstufe 300 die Schrittnummer entsprechend der Vertikalverschiebung nach Zeilen zu übermitteln.
ei einer anderen Ausführungsform des Naximalwertdetektors 128 entfallen die Register 283 und 292 sowie der Vergleicher 290.
Auch in diesem Fall wird die Vertikalverschiebung nach Zeilen am Ausgang 132 von dem Datengatter 298 verhalten, jedoch ist der Operationseingang des Datengatters 298 mit dem Ausgang 244 des Vergleichers 233 verbunden. Die Horizontalverschiebung am Ausgang 130 wird in der beschriebenen Weise erhalten.
Die geänderte Ausführungsform ergibt eine verringerte Rechenzeit, während jedoch die Ausführung nach Fig. 16 die Arbeitsweise funktionsgerechter, Schritt für Schritt, darzustcllen vermag.
Fig. 17 zeigt den Mittelwertdetektor 134 aus Fig. 14 im Der tail. Nach der Ausführungsform von Fig. 17 werden jeweils 5 Gegenstandsabbildungen aufgenommen und unter Ablauf der vo'ausgehend beschriebenen 51 Arbeitsschritte mit der Bezugsabbildung verglichen. Ein Mittelwertdetektor 134 nach Fig. 17 findet Verwendung für das Vertikalverschiebungssignal vom Ausgang 132 und ein weiterer für das Horizontalverschiebungssignal vom Ausgang 130 des Maximalwertdetektors. Es sei nun angenommen, daß der Mittelwertdetektor aus Fig. 17 für das Vertikalverschiebungssignal vom Ausgang 132 zuständig ist.
Im Anfangszustand ist der Inhalt eines jeden der fünf Register 302, 304, 306, 303 und 310, die auch als Register 1 - 5 bezeichnet werden, 0.
Die Abtastanordnung 312 gibt ein Operationssignal vom Eingang 314 nacheinander auf eine jede von fünf Leitungen 316, 318, 320, 322 und 324. Zu Beginn liegt das Operationssignal an der Leitung 316 an. Es sei nun angenommen, daß das Vertikalverschiebungssignal vom Ausgang 132 des Maximalwertdetektors für den Vergleich mit fünf aufeinanderfolgenden Gegenstandsabbildungen die Werte +5, +3, +4, +1 und +2 annimmt. Nach dem ersten Vergleich mittels des Maximalwertdetektors wird nun das Eingangssignal mit dem Wert +5 durch die Vergleicher 326 und 328 zugleich mit dem Inhalt der Register 308 und 310 vergleichen. In diesem Beispiel ist das UND-Gatter 330 gesperrt, da das Ausgangssignal des Vergleichers 326 negativ ist. Auf diese Weise wird der Inhalt des Registers Nummer 4 vermittcls des Datengatters 332 in das Register Nummer 5 übertragen.
Dann geht die Abtastanordnung 312 zu der Leitung 318 über.
Hier nun wird der Inhalt des Registers Nummer 3 in das Register Nummer 4 übertragen. Bei Schaltung des Operationssignals vom Eingang 314 auf die Leitungen 320 und 322 wird der Inhalt des Registers Nummer 2 in das Register Nummer @ bzw. der Inhalt des Registers Nummer 1 in das Register Nummer 2 übertragen. Beim Aufsehalton des Operationssignals auf die Leitung 324 gelangt das Signal mit dem Wert +5 in das Register Nummer 1.
So steuert die Abtastanor,dnung 312 nacheinander die Leitungen 316 bis 324 an, während am Ende des ersten Vorgleichsvorganges das Eingangssignal +5 anliegt.
Das gleiche geschieht beim nachsten Vergleich, bei dem das Eingangssignal den Wert +3 hat. Ist das Operationssignal vom Eingang 314 auf die Leitung 316 geschaltet, so wird der Inhalt des Registers Nummer 4 in das Register Nummer 5 übertragen, bei Aufschaltung des Operationssignals auf die Leitungen 318 und 320 gelangt der Inhalt des Registers Nummer 3 in das Register Nummer 4 bzw. der Inhalt des Registers Nummer 2 in das Register Nummer 3. Bei Aufgabe des Operationssignals auf die Leitung 322 wird das Eingangssignal mit dem Wert +3 in das Register Nummer 2 eingegeben. In diesem Fall findet bei Aufschalten des Operationssignals auf die Leitung 324 eine Datenübertragung mehr statt, und das Datengatter 334 bleibt gesperrt, da der Vergleicher 336 ein negatives Ausgangssignal liefert, nachdem der Zahlenwert + nicht größer oder gleich dem Zahlenwert +5 aus dem Register Nummer 1 ist. Mithin enthält am Ende des zweiten Vergleichsvorganges das Register Nummer 1 den Wert +5 und das Register Nummer 2 den Wert +3, während die drei übrigen Register den Wert 0 enthalten.
Nach dem dritten Vergleichsvorgang, bei dem am Ausgang 132 des Maximalwertdetektors der Wert +& ersclleint, schaltet die Abtastanordnung 312 wiederum das Operationssignal hintereinander auf die Leitungen 316 bis 324 auf. Bei Aufschaltung auf die Leitung 316 gelangt der Inhalt des Registers Nummer a in das Register Nummer 5 und bei Auf schaltung auf die Leitung 31S der Inhalt des Registers Nummer 3 in das Register Nummer 4. Bei Aufschaltung auf die Leitung 320 wird das Signal +3 aus dem Register Nummer 2 in das Register Nummer 3 übergeführt, da am Vergleicher 333 ein positives Ausgangssignal erscneint, nachdem das Eingangssignal mit dem Wert +4 größer ist als der Zahlenwert +3, der vorher in dem Register Nummer 2 gespeichert war.
Bei Aufschaltung des Operationssignals auf die Leitung 322 wird der Zahlenwert +4 über das Datengatter 3t0 in das Regiser Nummer 2 eingegeben, da der Zahlenwert +5 aus dem Register Nummer 1 größer ist als das Eingangssignal +4> was am Vergleicher 336 zu einem positiven Ausgangssignal führt. Des weiteren liefert der Vergleicher 333 an das Datengatter 340 ein positives Ausgangssignal, da das Eingangssignal +4 grösser ist als der vorausgehend in dem Register Nummer 2 enthaltene Wert +3. Bei Aufschaltung des Operationssignals auf die Leitung 324 bleibt der Inhalt des Registers Nummer 1 unverändert, da der Vergleicher 336 an das datengatter 334 kein positives Signal liefert, weil +4 kleiner ist als +5, und damit das Datengatter 334 gesperrt bleibt.
Somit sind am Ende des dritten Vergleichsvorranges und der dritten Operation der Abtastanordnung 312 die Register wie folgt gesetzt: Register Nummer 1: +5, Register Nummer 2: +4, Register Nummer 3: +3, Register Nummer 4: 0 und Register Nummer 5: 0.
Nach dem vierten Vergleichsvorgang erscheint am Ausgang 132 des Maximalwertdetektors das Signal +1, und nach Tätigwerden der Abtastanordnung 312 enthalten die Register Nummer 1 bis 5 die Werte +5, +4, +3, +1 und 0. Nach dem fünften Vergleich, wonach am Ausgang 132 derWert +2 ansteht, wird der Wert +1 aus dem Register Nummer 4 in das Register Nummer 5 übertragen.
Ferner gelangt der Wert +2 vom Ausgang 132 bei auf die Leitung 31@ aufgeschaltetem Operationssignal in das Register Nummer 4, da der Vergleicher 326 feststellt, daß +2 größer ist als +1 und entsprechend das Datengatter 332 auf steuert.
Auf diese Weise befindet sich in dem Register Nummer 3 der.
Mittelwert der Daten, der dann als Signal für die vertikale Verschiebung nach Zeilen über den Ausgang 136 (Fig. 14) zu der Systemsteuerung 94 (Fig. 10) gelangt. Mithin liefert der Mittelwertdetektor 134 den Mittelwert der am Ausgang g 132 des Maximalwertdetektors erscheinenden Daten aus fünf aufeinanderfolgenden Vergleichsvorgängen über das Register Nummer 3.
Fig. 18 zeigt eine andere Ausführungsform des Positionserkennungssystems nach den Figuren 14 und 15, welche einen Doppelverschiebungshetlicb zulässt. D.h. die Anordnung nach Fig. 18 tritt an die Stcllc derer von Fig. 15. Sofern es sich um übereinstimmende Elemente handelt sind in Fig. 18 die gleichen Bezugszahlen verwendet. Bei dem Doppelverschiebungsbetrieb wird zur Verbesserung des Wirkungsgrades die Vertikalverschiebung in einem ersten sog. Näherungsverschiebungsmode jeweils 5-zeilenweise mit jedem Schritt anstatt zeilenweise vorgenommen. Dieser erste Verschiebungsmodeliefert einen näherungsweisen Vertikalverschiebungswert für den maximalen Übereinstimmungsgrad mit einer Genauigkeit von + 5 Zeilen. Nach Ermittlung dieses näherungsweisen Vertikalverschiebungswertes erfolgt in einem zweiten Verschiebungsmodedie schrittweise Verschiebung und Korreltionsberechnung unter zeilenweiser Vertikalverschiebung im Bereich von + 5 Zeilen um den näherungsweisen Vertikaverschiebungswert aus dem ersten Verschiebungsmode.
Dementsprechend ist ein UND-Gatter 342 mit drei Eingängen vorgesehen, an dessen einem Eingang das Schrittende-Signal vom Ausgang 202 anliegt. Der Ausgang des UND-Gatters 342 ist mit dem Zähleingang des Schrittzählers 204 verbunden. Ein'Impulsgenerator 344 liefert an seinem Ausgang 346 ein Impulssignal, das einem Eingang eines UND-Gatters 348 mit zwei Eingängen zugeführt wird. Der zweite Eingang des UND-Gatters 343 erhält das Schrittendesignal vom Ausgang 202. Der Ausgang des UND-Gatters 348 ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 342 verbunden ebenso wie mit dem Zähleingang eines Zählers 350.
Der Ausgang 352 des Zählers 350 liegt am Eingang A eines Vergleichers 354. Der Eingang B des Zählers 354 ist über eine Leitung 356 mit einem Zweipositions-Schalter 358 verbunden.
In einer ersten Position verbindet der Schalter 358 den Eingang B über den Kontakt 360 mit einer Bezugssignalquelle für den Wert +5, in der zweiten Position über den Kontakt 3G2 mit einer Bezugssignalquelle für den Wert +1. Der Ausgang 364 des Vergleichers 354 liegt am dritten Eingang des UND-Gatters 342.
Der Ausgang 364 des Vergleichers 35 liefert ein positives Signal, wenn das Signal an Eingang B des Vergleichers größer ist als dasjenige am Eingang A. So ist das Ausgangssignal des Vergleichers, nachdem 5 Impulse in den Zähler 350 eingegeben und durch das Gatter 342 in den Schrittzähler 204 übertragen nrurden, negativ, womit das Gatter 342 daran gehindert wird, weitere Impulse an den Schrittzähler 204 zu übertragen. Der Ausgang 198 des Vergleichers 196 liefert ein Löschignal an den Zähler 350. Das Schrittendesignal vom Ausgang 202 liefert über eine Verzögerungsstufe 36d' ein Löschsignal an den Vergleicher 196. Während der Zeit, in der das Schrittendesignal vom Ausgang 202 positiv ist, werden 5 Impulse vom Impulsgenerator 344 durch das UND-Gatter 342 in den Schrittzähler 20 geleitet. Wird der Vergleicher 196 zurücIcgestellt, so löscht sein Ausgangssignal den Zähler 350 für die nächste Verschiebung um 5 Zeilen.
So wird die Bezugsabbildung für jeden Korrelationsschritt um 5 Zeilen gegenüber der Gegenstandsabbildung verschoben. Dementsprechend nimmt das Signal am Ausgang 206 des Zählers 204 nach jedem Schritt um 5 Zeilen ab. Mit dem Addierer 1U0 ist neben dem Ausgang 20G des Schrittzählers 204 und dem Ausgang 1S2 des Gegenstandsabbildungs-Zeilenzählers 134 noch über eine Leitung 366 ein Schalter 365 verwunden, der bei dem ersten Verschiebungsmode für die Verschiebung um jeweils 5 Zeilen eine Verbindung zu einer Bezugssignalquelle mit dem Wert 0 herstellt.
Beim zweiten Verschiebungsmode stellt der Schalter 363 über die Leitung 370 eine Verbindung mit einer Dezugssignalquelle für die vertikale Verschiebung im Wert von -20 her. Ein Bezugssignaleingang 372 des Vergleichers 203 wird über einen Schalter 374 in dem ersten Verschiebungsmodemit einer Bezugssignalquelle im Wert von -25 und im zweiten Verschiebungsmode mit einer solchen im Wert von +15 verbunden.
So liefert beim ersten Verschiebungsmode der Zeilenadressenausgang 173 des Addierers 130 Signale entsprechend einer Verschiebung von jeweils fünf Zeilen, um Vergleiche mit der verschobenen Bezugsabbildung in Schritten A, B, C, D, E, F, G, II, I, J und K durchzuführen, die vorausgehend bei der Anordnung nach Fig. 15 bei den Schritten 1, 6, 11, 16, 21, 26, 31, 3G, 41, 46 und 51 erfolgt sind. Wie gesagt ergibt der erste Verschiebungsmo den ungefähren Verschiebungswert für den maximalen Übereinstimmungsgrad in 11 Schritten anstatt 51 Schritten mit dem Erfolg einer Einsparung an Rechenzeit.
Befinden sich die Schalter 358, 368 und 374 in der Position für den ersten Verschiebungsmode entsprechend Verschiebungen von jeweils 5 Zeilen pro Arbeitsschritt, so wird durch den Naximalwertdetektor 128 am Ausgang 130 ein Signal für die Horizontalverschiebung und am Ausgang 132 ein Signal für die Vertikalverschiebung geliefert, nach 11 Schritten, wenn das Ausgangssignal des Zählers 204 -25 liefert, wird der Zähler zurtickgestellt, indem der Vergleicher 203 über die Verzögerungsstufe 212 das Löschsignal liefert. Dann wird zum zweiten Verschiebungsmode übergegangen, wobei nun zeilenweise Vertikalverschiebungen in dem vorausgehend, im ersten Verschiebungsmode ermittelten Bereich von + 5 Zeilen erfolgen.
Wenn der erste Verschiebungsmode am Ausgang 132 beispielsweise einen maximalen Übereinstimmungsgrad für die Zeile -10 erbracht hat, so beträgt das über die Leitung 366 an den Addierer 132 gelieferte Eingangssignal -10 +(-90) = -30. Damit beginnt das Zeilenadressensignal am Ausgang 178 des Addierers 180 bei -5 und schreitet fort bis -15. Die Korrelationsberechnungen enden, wenn der Zähler 204 den Zählwert -15 erreicht, da der Vergleicher 208 dann an seinem Ausgang 210 ein positives Signal liefert, indem am zweiten Eingang des Vergleichers 372 bei dem zweiten Verschiebungsmode das Signal +15 anliegt. Es ergibt also der erste Verschiebungsmode mit Verschiebungen um Jeweils 5 Zeilen pro Schritt einen näherungsweisen Übereinstimmungsgrad und der zweite Verschiebungsmode innerhalb des Bereiches von - 5 Zeilen um den näherungsweisen maximalen Übereinstimmungsgrad den korrekten maximalen Übereins timmungsgrad.
Betrachtet man nun Fig. 19 und nimmt man an, daß es sich als Alternative für Anwendungen, wo optische Störungen zu erwarten sind, um die Ermittlung heller Bildelemente handelt, so ist es wünschenswert, die aus der Fernsehkamera 50 erhaltene Gegenstandsabbildung danach zu untersuchen, ob eine brauchbare Abbildung vorliegt, um unerwünschte Korrelationsberechnungen zu verhindern, die zu fehlerhaften Verschiebungsdaten führen würden.
Zu diesem Zweck ist mit dem Datenausgang der Fernsehkamera 50 ein Zähler 370' verbunden, der die Anzahl der hellen Bildelemente in der Gegenstandsabbildung zählt. Das Ausgangssignal des Zählers 3701 wird auf einen Eingang eines Vergleichers 372' gegeben, dessen zweitor Eingang über eine Leitung 374' ein Bezugssignal entsprechend der maximalen Zahl heller Bildelemente empfängt, die in der Gegenstandsabbildung möglich sind einschließlich einer Zahl ungültiger Bildelemente aufgrund von optischen Störungen. Gibt es beispielsweise 500 mögliche helle Bildelemente für ein bestimmtes Bildmuster, so kann das Bezugssignal auf GOO eingestellt werden, was das Auftreten von 100 Bildelementen aufgrund optischer Störungen zulässt, bevor die Entscheidung vergeht, mit der Korrelationsberechnung nicht fortzufahren. Die Zahl GOO wird nun als Bezugssignal für den Vergleicher 372 ' verwendet, wenn eine Analyse ergibt, daß 100 zusätzliche Bild elemente auf grund optischer Störungen nicht notwendigerweise zu einer ungültigen Korrelationsberechnung führen. Der Vergleicher 372' liefert an seinem Ausgang 37G ein positives Signal, wenn die Anzahl der hellen Bildelemente in dem Zähler 370 ' geringer als 600 ist, womit ein UND-Gatter 373 auf gesteuert wird.
Hat die Systemsteuerung 94 die Speicherung einer Gegenstandsabbildung beendet und liefert sie daraufhin über die Leitung 380 ein Berechnungsstartsignal, welches es dem Positionserkennungssystem ermöglicht, seine Korrelationsberechnungen zu beginnen, so liefert das UND-Gatter 37S ein Operationsssignal an einen Eingang zweier Datengatter 332 und 384. Der zweite Eingang der beiden Gatter 382 und 384 steht mit dem Ausgang des Gegenstandsabbildungs-Tialbleiterspeichers 108 bzw. dem Ausgang des Bezugsabbildungs-Halbleiterspeichers 104 in Verbindung. Der Ausgang des Gatters 332 liefert ein Eingangssignal an die UND-Gatter-Anordung l24, während der Ausgang des Gatters 354 die Bezugsdaten an das Schieberegister 122 liefert.
Wenn nun die Gegenstandsabbildung weniger als die vorgegebene Begrenzungszahl helle Bildelemente aufweist, können die Korrelationsberechnungen stattfinden und die Daten von den Speichern 104 und 105 in das Positionserkennungssystem gelangen.
Wird die vorgegebene Grenzzahl überschritten, ist dies nicht der Fall.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: Anordnung zum Ermitteln von Positionsabweichungen eines Gegenstandes gegenüber einer Bezugsposition, g e -k e n n z e i c h n e t durch eine Speichereinrichtung (z.B. 64 bzw. 104) zum Speichern für eine Bezugs abbildung des Gegenstandes in einer Bezugsposition bezeichnender Daten, eine Speichereinrichtung (z.B. 50, 64 bzw. 50, 108) zum Ansamtneln von für eine Abbildung des Gegenstandes bezeichnenden Daten, eine von den in der Bezugsabbildungsspeichereinrichtung und der Gegenstandsabbildungsspeichereinrichtung gespeicherten Daten gesteuerte Vergleichseinrichtung (z.B.

6S, 76, 78 bzw. 122, 124, 126) zum Vergleichen der Bezugsabbildungsdaten und der Gegenstandsabbildungsdaten bei einer vorbestimmten Anzahl veränderter Positionen der Bezugs abbildung gegenüber der Gegenstandsabbildung und eine von dieser Vergleichseinrichtung gesteuerte Abweichungsermittlungseinrichtung (z.B. 80 bzw. 128) zum Ermitteln derjenigen der veränderten Positionen, bei welcher eine maximale Übereinstimmung zwischen der Bezugsabbildung und der Gegenstandsabbildung besteht und die damit die Abweichung zwischen der Bezugsposition und der Gegenstandsposition angibt, wobei die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung (z.B.

66, 74 bzw. 112, 116) zum serienmäßigen Herauslesen der Bezugsabbildungsdaten und der Gegenstandsabbildungsdaten Bit für Bit und eine Schieberegisteranordnung (z.B. 68, 76 bzw. 122) mit einer Mehrzahl Stufen zum aufeinanderfolgenden Verschieben der an einem Dateneingang eintreffenden Daten aufweist, die herausgelesenen Abbildungsdaten auf diesen Dateneingang gegeben werden und die Schieberegisteranordnung eine Datenverschiebung beim Auftreten eines jeden der serienweise gelesenen Datenbits an diesem Dateneingang bewirkt, die Vergleichseinrichtung des weiteren eine von den Daten in den Stufen der Schieberegistereinrichtung gesteuerte Übereinstimmungssammeleinrichtung (z.B. 78 bzw. 124, 126) enthält, die einen die serienweise herausgelesenen Gegenstandsabbildungsdaten aufnehmenden Eingang aufweist und einen für den Grad der Übereinstimmung zwischen den verglichenen Bezugs- und Gegenstandsabbildungen bei einer jeden der vorbestimmten veränderten Positionen bezeichnenden Zählwert bildet, und wobei die Abweichungsermittlungseinrichtung einen von der Übereinstimmungssammeleinrichtung gesteuerten Ivlaxi -malwertdetektor (z.B. 128) zum Vergleichen eines jeden der betreffenden Übereinstimmungszählwerte und Liefern von Verschiebungsdaten enthält, die für denjenigen Verschiebungsschritt zwischen der Bezugsabbildung und der Gegenstandsabbildung bezeichnend sind, der zu dem maximalen in der Ubereinstimmungssarnneleinrichtung auf lauf enden Zählwert führt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die veränderten Positionen in einer oder mehreren durch die Koordinatenachsen der Gegenstandsabbildung bestimmten Richtungen schrittweise gegeneinander versetzt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die veränderten Positionen sich durch Drehbewegungsschritte der Bezugsabbildung gegenüber der Gegenstandsabbildung bestimmen.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sowohl die Bezugsabbildungsdaten als auch die Gegenstandsabbildungsdaten in Abbildungsrahmen angeordnet sind, die durch entsprechende vorbestimmte Rahmen mit Dilddatenpunkten in einer vorbestimmten Anzahl von Spalten und Zeilen definiert sind, wobei jeder der Bilddatenpunkte Daten entsprechend der Intensität des betreffenden Bildpunktes enthält.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Datenleseeinrichtung (z.B. 112, 116) eine Einrichtung (z.B. 174, 192, 20S, 184, 204) zum Herauslesen eines vorbestimmten Anteils der Gegenstandsabbildungsdaten in Serienform enthält, der durch denjenigen Anteil der Gegenstandsabbildung definiert ist, der in den einzelnen Positionen der Bezugsabbildung überdeckt wird, und daß dieser Anteil der Gegenstandsabbildungsdaten von der Vergleichseinrichtung in einem vorbestimmten Arbeitsschritt der Anordnung verglichen wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Vergleichseinrichtung die Bezugsabbildungsdaten mit den Gegenstandsabbildungsdaten Bildpunkt für Bildpunkt vergleicht derart, daß jeder Bildpunkt der Bezugsabbildung mit jedem Bildpunkt des vorbestimmten Anteils der Gegenstandsabbildung verglichen wird, welcher dem bei dem betreffenden Arbeitsschritt von der Bezugsabbildung überdeckten Anteil der Gegenstandsabbildung entspricht.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Vergleichseinrichtung durch eine vorbestimmte Anzahl bestimmter Arbeitsschritte hindurch betrieben wird, bei deren jedem die Vergleichseinrichtung die Bezugsabbildung und die davon überdeckten Anteile der Gegenstandsabbildung bei einer vorbestimmten Mehrzahl veränderter Positionen entlang einer ersten Koordinatenachse des Gegenstandsabbildungsrahmens vergleicht, wobei die Bezugsabbildung bei jedem der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte mit einem anderen überdeckenden Anteil der Gegenstandsabbildung verglichen wird, der entlang einer zweiten Koordinatenachse des Gegenstandsabbildullgssralxnens verschoben erscheint.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bezugsabbildungsdaten einen Bezugsabbildungsrahmen von in m Spalten und n Zeilen angeordneten Elementen und die Gegenstandsabbildungsdaten einen Gegenstandsabbildungsrahmen von in M Spalten und N Zeilen angeordneten Elementen angeben, wobei M größer als n und N größer als n ist, daß die Daten eines jeden Rahmens Element für Element herausgelesen und miteinander verglichen werden, daß die Übereinstimmungssamnieleinrichtung (z.B. 124, 126) M - (m+1) Glieder aufweist, daß die Vergleichseinrichtung über N - n definierte Arbeitsschritte hinweg tätig ist, daß die Datenleseeinrichtung die Bezugsabbildungsrahmendaten und die Gegenstandsabbildungsrahmendaten während jedes der betreffenden Arbeitsschritte in Serienfoim Zeile für Zeile liest, wobei jedes Glied der Übereinstimmungssammeleinrichtung nach jedem der Arbeitsschritte einen Übereinstimmungswert für eine andere von insgesamt N - (n+1) veränderten Positionen entsprechend der schrittweisen Verschiebung der Bezugsabbildung über eine Spalte hinweg enthält und jeder der betreffenden Arbeitsschritte die schrittweise Verschiebung der Bezugsabbildung über eine Zeile hinweg angibt.
9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Datenleseeinrichtung (z.B. 66, 74 bzw. 112, 116) des weiteren eine Einrichtung (z.B.

66 bzw. 112) zum einmaligen Herauslesen der Bezugsabbildungsdaten während eines bestimmten Arbeitsschritts und zum Herauslesen desjenigen Anteils der Gegenstandsabbildungsdaten enthält, der den von der Bezugsabbildung über die vorbestimmte Anzahl veränderter Positionen wShrend eines bestimmten Arbeitsschritts überdeckten Anteilen der Gegenstandsabbildung entspricht,und daß die Übereinstimniungssammeleinrichtung (z.3. 124, 126) gleichzeitig den Übereinstimmungszählwert für eine jede der während des Arbeitsschritts veränderten Positionen sammelt.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie in einer vorbestimmten Anzahl bestimmter Arbeitsschritte arbeitet, von denen jeder einer vorbestimmten Anzahl veränderter Positionen der Bezugsabbildung gegenüber der Gegenstandsabbildung entlang einer ersten Koordinatenachse der Gegenstandsabbildung entspricht, wobei aufeinanderfolgende bestimmte Arbeitsschritte schrittweise veränderten Positionen der Bezugsabbildung gegenüber der Gegenstandsabbildung entlang einer zweiten Koordinatenachse der Gegenstandsabbildung entsprechen.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Maximalwertdetektor (z.B. 128) des weiteren eine Schritterkennungseinrichtung (z.B. 256, 262, 250, 27S) zum Erkennen desjenigen Schrittes aus der Gesamtzahl der bestimmten Arbeitsschritte enthält, der zu maximaler Übereinstimmung führt.
12. Anordnung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Übereinstimmungssammeleinrichtung (z.B. 124, 126) des weiteren eine Anzahl Zähler (z.I3. Zähler Nr. 1 - 51 bzw. 126) entsprechend der Anzahl der bei einem jeden der bestimmten Arbeitsschritte auftretenden veränderten Positionen enthält.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder der betreffenden Zähler einen mit einer zugehörigen der Schieberegisterstufen verbundenen ersten Eingang sowie einen mit dem Gegenstandsabbildungsdateneingang verbundenen zweiten Eingang aufweist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder der betreffenden Zähler den Übereinstinimungszählwert für eine entsprechende aus der vorbestimmten Anzahl veränderter Positionen bildet.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder der betreffenden Zähler tätig wird, sobald die eingegebenen Bezugsabbildungsdaten und die Gegenstandsabbildungsdaten eine vorbestimmte binäre Kombination erkennen lassen.
16. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gegenstandsabbildungs-Aufnahmeeinrichtung (50) eine Mehrzahl Gegenstandsabbildungsdatenrahmen aufnimmt, daß der Maximalwertdetektor (z.B.

128) aufeinanderfolgend Verschiebungsdaten entsprechend denjenigen Verschiebungen bei den einzelnen Gegenstandsabbildungen liefert, die zu dem jeweiligen maximalen Übereinstimmungsgrad führen, und daß ferner ein von dem Maximalwertdetektor gesteuerter Mittelwertdetektor (z.B.

13)vorgesehen ist, der ein derjenigen Verschiebung entsprechendes Ausgangssignal liefert, die dem Mittelwert aus der Gesamtzahl der maximalen Übereinstimmungsgrade für die einzelnen Gegenstandsabbildungen entspricht.
17. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ubereinstimmungssammeleinrichtung(z.B. 124, 126) eine Doppelverschiebungsmode-Steuereinrichtung (z.B. 350, 354, 35S, 364, 370, 342, 348, 34a) zum Betreiben der Anordnung derart enthält, daß sie bei einem ersten Verschiebungsmode mit schrittweisen Verschiebungen von der Größe nt in einer Koordinatenrichtung mit n als einer bestimmten Vielzahl zunächst einen angenäherten maximalen Übereinstimmungsgrad ermittelt, und daß die Doppelveränderungsmode-Steuereinrichtung eine zweite Verschiebungsmode-Steuereinrichtung (z.B. 358, 374) enthält, die in Abhängigkeit von dem in dem Maximalwertdetektor (z.B. 128) gespeicherten angenäherten maximalen Übereinstimmungsgrad die Anordnung in einem zweiten Verschiebungsmode so betreibt, daß sie in einem den angenäherten maximalen Übereinstimmungsgrad umgebenden Bereich mit schrittweisen Verschiebungen von der Größe t arbeitet, um den exakten maximalen Übereinstimmungsgrad zu ermitteln.
18. Anordnung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch eine in Abhangigkeit von den Gegenstandsabbildungsdaten und einem Gültigkeitsbegrenzungssiganl arbeitende Prüfeinrichtung (z.B. 370, 372, 378, 382, 334) zur Feststellung, ob die jeweiligen Gegenstandsabbildungsdaten für die Bestimmung eines maximalen Übereinstimmungsgrades geeignet sind.
19. Anordnung nach Anspruch ls, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Prüfeinrichtung (z.B. 370, 372, 378, 382, 384) eine von der Gegenstandsabbildungsspeichereinrichtung gesteuerte Einrichtung (z.B. 370) zum Ansammeln des Gesamtzählwertes der zu der jeweiligen Gegenstandsabbildung gehörigen Bildpunkte mit einer vorbestimmten binären Intensität sowie eine Vergleichseinrichtung (z.B. 372) zum Vergleichen des Gültigkeitsbegrenzungssignals mit dem angesammelten Zählwert enthält, die eine Einrichtung (z.fl. 378, 382, 384) zum Blockierender Übereinstimmullgsrecllenoperationen, wenn der betreffende Zählwert das Gültigkeitsbegrenzungssignal überschreitet, steuert.