DE3301494A1

DE3301494A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen von flaechenmustern an unterschiedlichen objekten

Info

Publication number: DE3301494A1
Application number: DE19833301494
Authority: DE
Inventors: Harald Dr.-Ing. Kauer; Ludwig Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Pietzsch; Jürgen Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Rößler; Detlef Dr.-Ing. Senger
Original assignee: Individual
Current assignee: PIETZSCH AG 7505 ETTLINGEN DE
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1983-01-18
Publication date: 1984-07-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Flächenmustern
an unterschiedlichen Objekten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Flächenmustern von unterschiedlichen Objekten , wie unterschiedlichen Zeitschriften oder anderen Druckerzeugnissen mittels optischer Sensoren, wobei Ist-Flächenmuster aufgenommen und jeweils mit einem gespeicherten Soll-Flächenmuster in Echtzeit verglichen werden.
Beim Kommissionieren und Remissionieren von Zeitschriften, Zeitungen oder ähnlichen Druckerzeugnissen ist es wünschenswert, schnell und einfach.die beispielsweise auf einem Förderband angeförderten Zeitschriften oder dgl. je nach ihrem Titel zu erkennen.. Insbesondere beim Remissionieren werden in wahlloser Folge hintereinander unterschiedliche Zeitschriften angeliefert, die von Hand in Fächer von Regalen zu Rückleitung an die jeweiligen Verlage sortiert werden müssen.
Es ist bereits ein Erkennungsverfahren vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 32 32 179.1), bei welchem Grauwertinformationen. eines Flächenmusters auf einem Objekt zeilenweise ermittelt werden. Das richtige Objekt läßt sich dabei nur mit einem großen Aufwand an Rechnung, d.h.
Software, identifizieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß der Software-Aufwand ganz erheblich reduziert und trotz dieser Vereinfachung ein schnelle Vergleich ermöglicht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein charakteristischer optischer Wert des Ist-Flächenmusters in mindestens einer Vorzugsrichtung des Objektes zeilenweise aufgenommen und mit entsprechenden gespeicherten Werten sämtlicher vorher aufgenommener Soll-Flächenmuster Zeile für Zeile vergleichen wird und daß ein Erkennen bei demjenigen Flächenmuster angezeigt wird, welches insgesamt bezüglich aller zeilenweise aufgenommenen Vergleiche die geringste Abweichung unterhalb einer vorbestimmten Schwelle zwischen dem Ist- und allen Soll-Flächenmustern aufweist.
Bei der Erfindung ist der Software-Aufwand erheblich reduziert, indem die charakteristischen gespeicherten Werte praktisch aller Objekte seqllentiell oder parallel mit dem jeweils aufgenommenen optischen Wert verglichen werden, für jedes Objekt die Summe aus den Einzelvergleichsergebnissen gebildet und diejenige Summe ausgewählt wird, welche insgesamt die geringste Abweichung zwischen den Ist- und dem Soll-Flächenmustern aufweist.
Vorteilhaft wird zum Vergleichen jeweils.die Differenz zwischen den charakteristischen gemessenen und gespeicherten optischen Werten gebildet, die Ergebnisse sämtlicher Differenzen werden je Objekt aufsummiert, und es wird jeweils die minimale Summe als erkanntes Objekt ausgewählt.
Es ist vorteilhaft, wenn als charakteristischer optischer Wert für jede erfaßte Zeile der mittlere Grauwert ausgewählt wird, welcher durch Integration der Grauwertamplitude ermittelt wird (deutsche Patentanmeldung P 32 32 279.1).
Eine Vorrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch mindestens einen optoelektronischen Zeilensensor für die zeilenweise Grauwertaufnahme eines Flächenmusters auf einem Objekt, einen Speicher, in dem die Grauwerte sämtlicher vorkommender Objekte zeilenweise gespeichert sind, einen Vergleicher zum Vergleichen der gespeicherten Grauwerte sämtlicher Objekte mit dem durch den Zeilensensor erfaßten Grauwert Zeile für Zeile mittels Differenzbildung einen Summierbaustein zum Auf summieren sämtlicher, je Objekt gewonnener Differenzen und einen Baustein zur Ermittlung der kleinsten Summe aller vom Summierbaustein übermittelten Summensignale.
Zweckmäßig kann hierbei eine Sensoranordnung mit mehreren Zeilensensoren in einer solchen Anzahl vorgesehen sein, daß die größte vorkommende Objektlänge von der Sensoranordnung überstrichen wird.Dies ermöglicht eine zeitgleiche Gesamtaufnahme jedes vorkommenden Objektes.
Einfacher ist eine Ausführung, bei welcher ein einziger Zeilensensor vorgesehen ist, der getaktet wird und relativ zu dem das Objekt bewegt wird. Hierbei erfolgt die Aufnahme eines Objektes zeitlich nacheinander Zeile für Zeile. Abgesehen von diesem Unterschied in der Sensorausbildung unterscheiden sich die nachgeschalteten Bausteine der Vorrichtung nicht.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zum Erkennen von Objekten gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei rechts neben dieser Draufsicht ein Diagramm mit für die einzelnen Zeilenfelder charakteristischen Grauwerten über der Objektlänge dargestellt ist; Fig. 3 eine Matrix, anhand deren die Auswertung erläutert ist; Fig. 4 eine Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung in Form eines .Fluß-Diagrammes und Fig. 5 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 4.
In Fig. 1 und 2 ist mit der Bezugszahl 70 ein Förderband bezeichnet, welches in der mit dem Pfeil 71 in Fig. 2 bezeichneten Richtung beweglich ist und Objekte in Form unterschiedlicher Zeitschriften trägt. Eines dieser Objekte ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt und mit der Bezugszahl 72 bezeichnet. Zur Erkennung des in Fig. 2 angedeuteten Titels 73 der Zeitschrift ist gemäß Fig. 1 ein einzeiliger Sensor 74 oder eine Sensoranordnung mit mehreren, die größte Zeitschriften- bzw. Objektlänge überdeckenden Sensorzeilen 74 vorgesehen, die mit ihren Einzelsensoren über ein Lrsensystem 75 auf das Förderband dessen Gesamtbreite überdeckend so strahlt, daß jeweils ein Feld 76 (s. Fig. 2) abgedeckt wird. Ist ein mehrzeiliger Sensor vorgesehen, so hat er soviele Zeilen, daß die größte in Richtung parallel zum Förderband 70 gemessene Objektlänge von der Sensoranordnung überdeckt ist. In Fig. 2 und 3 sind jeweils nur fünf Sensorzeilen angedeutet. Bei praktischen Ausführungen können beispielsweise 32 oder mehr Sensorzeilen vorgesehen sein.
Während mit einer Sensoranordnung eine zeitgleiche Momentaufnahme des gesamten Objektes möglich ist, wird bei Vorsehen einer'einzigen Sensorzeile 74 eine Taktung vorgenommen, so daß sich ebenfalls eine zeilenweise Aufzeichnung des Objektes ergibt, hier jedoch sequentiell,d.h. in zeitlicher Reihenfolge. Hierzu ist eine Relativbewegung zwi- schen der Sensorzeile 74 und dem Förderband 70 unabdingbar.
Gemäß dem Diagramm in der rechten Hälfte der Fig. 2 werden für jeden Zeilenstreifen einzelne Grauwerte G1, G2...
aufgenommen, und zwar ebensoviele Grauwertetwie Zeilenstreifen vorhanden sind (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel fünf Zeilenstreifen). Daraus ergibt sich die in dem Diagramm gezeigte Grauwertverteilung G für das erfaßte Objekt.
entsprechende Grauwerte G sind für sämtliche vorkommenden Objekte bzw. Zeitschriften, beispielsweise insgesamt 128 unterschiedliche Zeitschriften, gespeichert.
Zur Veranschaulichung des Erkennungsvorgangs sei nun auf Fig. 3 verwiesen. Die vorkommenden Objekte sind dort mit römischen Ziffern I,II,III,.bis N bezeichnet. Wie in Fig.2 sind die Zeilenstreifen mit 1 bis 5 bezeichnet. Für jedes Objekt sind die einzelnen Grauwerb G1 bis G5 bzw. Gn (n = Zeilenanzahl) im Teach-in-Verfahren anhand von Objektmu;-stern gespeichert. Sämtliche zeilenweise erfaßten Ist-Grauwerte G1 bis Gn werden nun durch Differenzbildung mit den gespeicherten entsprechenden Grauwerten sämtlicher Objekte verglichen, d.h. es werden die Ausdrücke AG1I, AGlII usw. gebildet.
Die Grauwertdifferenzen sämtlicher Zeilen werden für jedes Objekt zu den Summen SI, SII usw. bis SN aufsummiert. Aus diesen Summenausdrücken wird diejenige Summe herausgesucht, welche am kleinsten und kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Das so gefundene Objekt wird dann als erkannt behandelt.
Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Vorrichtung zum Durchführen des anhand der Fig. 2 und 3 erläuterten Erkennungsverfahren.
Ein Mehrzeilensensor 80 gibt über A/D-Wandler 81, deren Anzahl der Sensorzeilenanzahl entspricht, an Register 82 das Ist-Flächenmuster des Objekts 72 repräsentierendesignak ab. Diese Register wirken auf einen Differenzbildungsbausteih 83, der von einem Speicher 84 für Grauwerte beaufschlag ist Die Art der Speicherung, nämlich zeilenweise Speicherung nacheinander für eine Zeile sämtlicher Objekte , ist in Fig. 4 angedeutet. Die Differenz wird im Baustein 83 dadurch gebildet, daß durchdas Register Zeile für Zeile die gespeicherten Werte durchgeschoben und mit den erfaßten Ist-Grauwerten verglichen werden.
Die Ausgangssignale des Differenzbildungsbausteines werden einem Summenbildungsbaustein 85 zugeführt, der die Summe aus sämtlichen, zu einem Objekt gehörenden Differenzen bildet. Die vom Baustein 85 korrnendenSumeensignaie werden einem Baustein 86 zur Minimumermittlung zugeführt, welche nach Feststellen der minimalen Summe das erkannte Objekt bei 87 ausgibt. Eine Ablaufsteuerung 88, insbesondere Adreßfortschaltung für die Speicherbausteine, wirkt gemäß den gestrich elt eingezeichneten Pfeilen auf die einzelnen Bausteine in üblicher Weise ein. Die gesamte Baugruppe ist auf einer Karte beispielsweise im Format 160 x 100 mm untergebracht. Acht solcher Karten reichen für 1024 Objekte aus.
Die Abwandlung nach Fig. 5 unterscheidet sich einzig und allein dadurch, daß ein Einzeilensensor 80' vorgesehen ist, der über einen einzigen A/D-Wandler 88L auf ein Register 82' wirkt. Im übrigen sind die gleichen Bausteine wie in Fig. 4 verwendet.
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Claims

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Flächenmustern an unterschiedlichen Objekten Ansprüche 1. Verfahren zum Erkennen von Flächenmustern an unterschiedlichen Objekten, wie unterschiedlichen Zeitschriften oder anderen Druckerzeugnissen mittels optischer Sensoren, wobei Ist-Flächenmuster aufgenommen und jeweils mit einem gespeicherten Soll-Flächenmuster in Echtzeit verglichen werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein charakteristischer optischer Wert des Ist-Flächenmusters in mindestens einer Vorzugsrichtung des Objektes zeilenweise aufgenommen und mit -entsprechenden gespeicherten Werten sämtlicher vorher aufgenommener Soll-Flächenmuster .Zeile für Zeile verglichen wird und daß ein Erkennen bei demjenigen Flächenmuster angezeigt wird, welches insgesamt bezüglich aller zeilenweise vorgenommenen Vergleiche die geringste: Abweichung unterhalb einer vorbestimmten Schwelle zwischen dem Ist-und allen Soll-Flächenmustern aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß zum Vergleichen jeweils die Differenz zwischen den charakteristischen gemessenen und gespeicherten optischen Werten gebildet wird, die Ergebnisse sämtlicher Vergleiche je Objekt auf summiert werden und jeweils die minimale Summe als erkanntes Objekt ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß als charakteristischer optischer Wert für jede erfaßte Zeile der mittlere Grauwert durch Integration der Grauwertamplitude ermittelt wird.
4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t durch a) mindestens einen optoelektronischen Zeilensensor (80;80') für die zeilenweise Grauwertaufnahme eines Flächenmusters auf einem Objekt t b) einen Speicher ( 84), in dem die Grauwerte sämtlicher vorkommender Objekte zeilenweise gespeichert sind, c) einen Vergleicher (83 ) zum Vergleichen der gespeicherten Grauwerte sämtlicher Objekte mit dem durch den Zeilensensor (80;80')erfaßten Grauwert Zeile für Zeile mittels Differenzbildung, d) einen Summierbaustein (85 ) zum Aufsummieren sämtlicher, je Objekt gewonnener Differenzen und e) einen Baustein (86) zur Ermittlung der kleinsten Summe aller vom Summierbaustein übermittelten Summensignale.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß eine Sensoranordnung mit mehreren Zeilensensoren (80 ) in einer solchen Anzahl vorgesehen sind, daß die größte vorkommende Objektlänge von der Sensoranordnung überstrichen wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein einziger Zeilensensor (80') vorgesehen ist, der getaktet wird und relativ zu dem das Objekt (72) bewegt wird.