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Verfahren und Anordnungen zum Kennzeichnen und
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Erkennen von Gegenständen Technisches Gebiet Die Erfindung geht aus
von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Auf verschiedenen Gebieten ist es erforderlich, zuvor gekennzeichnete
Gegenstände zu erkennen. So werden beispielsweise Transportbehälter mit einer individualisierenden
Kennzeichnung versehen, aus welcher u. a. der Eigentümer und der Zeitpunkt der Inbetriebnahme
zu ersehen ist. In der Getränkeindustrie kann somit der Weg des Leergutes verfolgt
werden.
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Ferner wird in Industriebetrieben eine Erkennung und entsprechende
Steuerung von Werkstücken benötigt.
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Derartige Tätigkeiten von Menschen durchführen zu lassen, ist häufig
nicht sicher genug. Bei derart eintönigen Arbeiten läßt erfahrungsgemäß die Aufmerksamkeit
der jeweiligen Person erheblich nach. Außer-
dem verursachen derartige
Tätigkeiten durch Menschen erhebliche Kosten.
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Stand der Technik Es sind daher bereits viele Verfahren und Einrichtungen
zum Erkennen von Gegenständen bekannt geworden, die auf dem maschinellen Erkennen
von Codierungen beruhen.
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Darunter haben optische Abtastverfahren den Vorteil, den Abstand zwischen
Leseeinheit und dem zu erkennenden Gegenstand variieren zu können.
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Andererseits ergeben sich Probleme, wenn die Lage der Codierung in
bezug auf den optischen Sensor nicht genau einer vorgegebenen Lage entspricht oder
im rauhen industriellen Einsatz die Codierung durch mechanische Einwirkung oder
Verschmutzung partiell verändert wird.
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Aus diesen Gründen sind bis heute Klarschrift-Codierungen im industriellen
Materialfluß wenig bekannt, mit Ausnahme von Lesegeräten zum Lesen von Postleitzahlen
auf Briefen und Etiketten.
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Die bekannten Korrelationsverfahren zur Zeichenerkennung sind zu empfindlich
gegenüber Fehlpositionierungen, insbesondere Drehlagenunterschieden, sowie Beeinträchtigungen
der Zeichenform, wie sie im Industriebetrieb nicht ausgeschlossen werden können.
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Dazu kommt, daß die bekannten Methoden zur Klarschrifterfassung einen
großen technischen Aufwand bedingen.
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Deshalb kommen in industrieellen Prozessen vorwiegend Barcodes zum
Einsatz, wobei die Position der Codierung mit Hilfe der charakteristischen Abfolge
der Striche gefunden werden kann und auch eine gewisse Toleranz gegenüber Beschädigungen
vorhanden ist, oder es werden recht grobe Codierungen in Form von Löchern oder erhabenen
Balken verwendet, welche jedoch vom Menschen nur schwer interpretierbar sind.
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Die Verwendung von Orientierungszeichen ist in der Bildverarbeitung
an sich bekannt. Bei bekannten Verfahren (DE 32 05 189 Al) sind jedoch spezielle
Orientierungszeichen vorgesehen, welche auf Grund ihrer besonderen Form bei der
Auswertung als solche erkannt werden. Dieser Vorgang kann jedoch durch Fehler der
Orientierungszeichen, beispielsweise durch mechanische Beschädigungen, gestört sein,
so daß die Orientierungszeichen nicht erkannt werden. Dieses stört den gesamten
Erkennungsvorgang besonders, da die Erkennung der Orientierungszeichen am Anfang
des gesamten Ablaufs steht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind keine besonders
gestalteten Orientierungszeichen erforderlich. Es können z. B. kleine Rechtecke,
Balken oder kreisscheibenförmige Punkte oder andere geometrische Formen sein. Auch
Ausbrüche, teilweise Abdeckungen oder Fehlstellen der Zeichen oder der Orientierungszeichen
beeinträchtigen die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens innerhalb weiter Toleranzen
nicht.
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Darstellung der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß eine sowohl menschen- als auch
maschinenlesbare Codierung mit einer geringen Fehlerrate erkannt wird und daß Abweichungen
der Lage der Codierung sowie beliebige Drehlagen mit verhältnismäßig geringem technischen
Aufwand erfaßt werden und damit den Erkennungsvorgang nicht beeinträchtigen. Weiter
bietet es den Vorteil, daß die Codezeichen und Orientierungszeichen auch bei teilweiser
Beschädigung noch sicher gelesen werden können.
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Insbesondere können nunmehr vom Menschen leicht lesbare Klarschriftzeichen
auch dauerhaft auf Werkstükke und Behälter, usw. aufgebracht werden, indem die Eigenschaft
der segmentierten Darstellung ausgenutzt wird, wie in den Ansprüchen dargelegt,
und diese Zeichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ZU-gleich maschinell gelesen
werden.
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Auf dem Gebiet der Bildverarbeitung wird im allgemeinen unter dem
Begriff "Maske" ein Bildausschnitt verstanden, welcher zur Selektion von relevanten
und nichtrelevanten Teilen des Bildes dient. Eine Maske kann verschiedene Formen
einnehmen und unter anderem kreisscheibenförmig oder rechteckförmig sein. Bei der
Auswertung von Signalen in Echtzeit, welche mittels einer Videokamera erzeugt werden,
wird eine Maske beispielsweise durch Impulse dargestellt, welche innerhalb vorgegebener
Zeilen jeweils für einen vorgegebenen Teil der Zeile auftreten. Derartige Impulse
werden zusammen mit dem in ein Binärsignal umge-
wandelten Videosisnal
einer Koinzidenzschaltung zugeführt. Am Ausgang der Koinzidenzschaltung stehen dann
nur diejenigen Signale zur Verfügung, welche den in der Maske befindlichen Teilen
des zu erkennenden Zeichens entsprechen.
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Bei der Durchführung von entsprechenden Verfahren mit Hilfe der Computertechnik
wird man zweckmäßigerweise innerhalb eines zuvor abgespeicherten Kamerabildes den
einzelnen Bildelementen (Bildpunkten, Pixels) Adressen zuordnen und nur bei denjenigen
Adressen den Bildinhalt auf das Vorhandensein von Zeichen überprüfen, welche als
Maske gespeichert sind. Dabei ist es für den gewünschten Effekt im allgemeinen unerheblich,
ob jede einzelne zu einer Maske gehörende Adresse oder lediglich einige Werte sowie
ein dazugehöriger mathematischer Algorithmus gespeichert wird. So können beispielsweise
für eine rechteckförmige Maske die Eckpunkte gespeichert werden und bei der Anwendung
der Maske nur Punkte überprüft werden, deren Koordinaten zwischen den Eckpunkten
liegen oder bei einer kreisscheibenförmigen Maske werden der Mittelpunkt und der
Radius gespeichert.
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So ist es beispielsweise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich,
mit an sich üblichen Transportmitteln, wie beispielsweise Rollenbahnen und Kreisförderern,
die Gegenstände an die Einrichtung zum Erkennen heranzuführen und trotz der Ungenauigkeiten
dieser Einrichtungen die Gegenstände mit geringer Fehlerrate zu erkennen.
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Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß zur Erkennung von rotationssymmet r i s c hen Gegenständen vor der Erzeugung
der Masken für die Orientierungszeichen eine erste Maske für den auf dem Gegenstand
gekennzeichneten Mittelpunkt und eine zweite Maske für ein Drehlagenzeichen des
Gegenstandes erzeugt werden. Die erste Maske wird dann erforderlich, wenn der Gegenstand
große Lagetoleranzen aufweist. Ist die Dreh lage der rotationssymmetrischen Gegenstände
bei der Zuführung zur Erkennungseinrichtung unbestimmt, so wird in vorteilhafter
Weise die zweite Maske kreisringförmig sein. Bei einer annähernden Vorgabe der Drehlage
kann jedoch auch eine die voraussichtliche Lage des Drehlagenzeichens umfassende
rechteck- oder kreisscheibenförmige Maske erzeugt werden.
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Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann besonders
vorteilhaft zur Erfassung von Kegs und Fässern bei Betrieben der Getränkeindustrie,
insbesondere bei Brauereien, angewendet werden. Dabei erhält jedes Keg eine vom
Menschen lesbare Codierung, die u. a. eine Nummer für den Abfüllbetrieb und das
Keg selbst enthält. Im Abfüllbetrieb kann dann bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens über eine Datenverarbeitungsanlage bei Ein- und Ausgang der Kegs eine
Zuordnung der Ziel- bzw. Ursprungsadresse erfolgen, so daß Keg-Verluste einzelnen
Kunden zugeordnet werden können. Weiterhin können beim Eingang der Kegs diejenigen
ausgesondert werden, die einer Sicherheitsprüfung unter zog ei, werden müssen.
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Es sind zwar Verfahren zur Codierung von Kegs und Fässern bekannt,
die einen Lochcode am Umfang des Standringes des Kegs oder auf einem Metall-Etikett
auf der Oberseite des Kegs verwenden, der von optischen Sensoren gelesen wird. Der
Nachteil dieses Verfahrens ist, daß das Keg zum Lesen gedreht werden muß bzw. der
Code nicht menschenlesbar ist.
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Gemän einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird vor der Erzeugung
der Masken für die Orientierung 5-zeichen der Flächenschwerpunkt des die Codierung
umfassenden Codefeldes ermittelt. Diese Weiterbildung ist in denjenigen Fällen anwendbar,
bei welchen außer der Codierung und den Orientierungszeichen keine anderen optischen
Zeichen zum Auffinden des Codefeldes auf den Gegenständen angebracht und sichtbar
sind. Der Flächenschwerpunkt wird dabei je nach der statistischen Verteilung der
Einzelzeichen geringfügig variieren. Diese Variation liegt jedoch innerhalb von
Toleranzen, die kleiner sind als der Spielraum zwischen den Orientierungszeichen
und den Masken für die Orientierungszeichen. Dadurch bleibt eie anschließende Erfassung
der Orientierungszeichen möglich.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird davon ausgegangen, daß die Transporteinrichtung die Gegenstände zwar nicht
so genau an die Erkennungseinrichtung heranführt, daß ein Erkennen der Codierung
möglich ist, jedoch genau genug, damit die Orientierungszeichen innerhalb vorgegebener
Masken zu liegen kommen.
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Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß nach der Ermittlung des Flächenschwerpunktes eine kreisringförmige Maske
für die Orientierungszeichen erzeugt wird, wobei der Mittelpunkt der Maske durch
den Flächenschwerpunkt gebildet wird. Damit wird eine Erfassung der Orientierungszeichen
und damit des Codefeldes sowie der Lage der einzelnen Codezeichen auch dann ermöglicht,
wenn die Dreh lage des Codefeldes nicht vorher festgelegt ist.
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Eine besondere Ausgestaltung dieser Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Orientierungszeichen mit unterschiedlichen Abständen vom Flächenschwerpunkt
angeordnet sind und daß mehrere Masken für die Orientierungszeichen mit unterschiedlichen
Abständen vom Flächenschwerpunkt erzeugt werden, wobei mindestens die erste Maske
kreisringförmig und konzentrisch zum Flächenschwerpunkt ist.
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Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
Verfahrens möglich. Ferner sind in den Unteransprüchen Anordnungen zur Durchführung
des er f indungsgemäßen Verfahrens angegeben.
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Kurze Beschreibung der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, Fig. 2 und Fig. 3 eine Anordnung zur Erkennung von Kegs, Fig. 4 die
Oberseite eines Kegs mit einer erfindungsgemäßen Codierung, Fig. 5 eine erfindungsgemäße
Codierung, Fig. 6 eine schematische Darstellung der Abtastung eines Zeichens mit
einer Maske, Fig. 7 numerische Schriftzeichen zur Verwendung beim erfindung s gemäßen
Verfahren, Fig. 8 eine radial und exzentrische angeordnete Codierung für zylindrische
Gegenstände, Fig. 9 ein zentrisch angeordnetes Codierfeld mit Orientierungszeichen
für zylindrische Gegenstände, Fig. 10 eine exzentrische Anordnung eines Codierfeldes
mit Orientierungszeichen für zylindrische Gegenstände mit zwei möglichen Positionen
für Drehlage-Orientierung, Fig. 11 und Fig. 12 eine Einrichtung zur Erkennung von
Flaschen, Fig. 13 und Fig. 14 eine Anordnung von Code-Zeichen mit erhabener Aufbringung
der Zeichen, Fig. 15 und Fig. 16 eine Einrichtung zur Erkennung von Flaschenkästen,
Fig. 17, Fig. 18 und Fig. 19 Anordnungen von Codierungen auf Kegs, Fig. 20, Fig.
21 und Fig. 22 verschiedene Codierungen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden können, und Fiy. 23 eine Plakette mit einer Codierung, Orientierungszeichen
und einem weiteren Orientierugszeichen.
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Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild
einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei nimmt eine
elektronische Kamera 1 das Bild des zu erkennenden Gegenstandes bzw. der interessierenden
Teile davon auf. Die Kamera 1 kann eine herkömmliche Videokamera mit einer Aufnahmeröhre
oder mit einem Halbleiter-Flächensensor oder auch eine sogenannte Zeilenkamera sein.
Die Ausgangssignale der Kamera 1 werden zu einem Kamerainterface 2 geleitet, welches
die Videosignale zur weiteren Bearbeitung vorbereitet. Diese erfolgt in erster Linie
durch eine Binärisierung der Videosignale, um aus der Vielzahl der von der Kamera
aufgenommenen Grauwerte ein binäres Signal zu erhalten, welches nur zwei Zustände
einnehmen kann in Abhängigkeit vom Vorliegen von zu erkennenden Zeichen. Die bei
der Binärisierung verwendete Schwelle ist je nach Kontrast des aufgenommenen Bildes
einstellbar. Diese Techniken sind an sich bekannt und brauchen im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden. Auch die Wiedergabe
des Videosignals oder des binären Videosignals mit Hilfe eines Monitors 3 ist bekannt
sowie die überlagerte Darstellung beider Signale.
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Das Kamera interface 2 ist nun einerseits über einen Adreß-, Daten-
und St eue rbus 4 und andererseits über einen Videobus 5 mit anderen Baugruppen
der Anordnurlg nach Fig. 1 verbunden. Dabei enthält die Bau-
gruppe
6 einen Echtzeit-Grauwert-Analyzer mit Maskengenerator. Mit Hilfe dieser Baugruppe
wird der Grauwert der mit Hilfe der Kamera 1 abgetasteten speziellen Grauwertbestimmungszeichen
ermittelt und die Binärisierungsschwelle sowie gegebenenfalls eine Belichtungsautomatik
der Kamera 1 entsprechend gesteuert. Ein in der Baugruppe 6 enthaltener Maskengenerator
erzeugt eine Maske, mit welcher man von vornherein die Auswertung auf einstellbare
Bi ldbereiche begrenzen kann. Derartige Schaltungen und Verfahren sind ebenfalls
grundsätzlich bekannt und brauchen im Zusammenhang mit der Erfindung nicht näher
erläutert zu werden.
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Die nächste Baugruppe 7 umfaßt eine Bildverarbeitungseinheit mit verschiedenen
Aufgaben. So können mit der Bildverarbeitungseinheit 7 Flächenmessungen, Schwerpunktsbestimmungen
und Kantendetektionen vorgenommen sowie Masken erzeugt werden.
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Eine Prozessor-Baugruppe enthält einen Mikroprozessor und Programmspeicher
zur Steuerung des Verfahrensablaufs.
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Verschiedene Bildverarbeitungsschritte lassen sich günstiger durchführen,
wenn das aufzunehmende Bild über mehrere Bildperioden zur Verfügung steht. Dieses
kann einerseits dadurch sichergestellt werden, daß der zu erkennende Gegenstand
entsprechend lange vor der Kamera 1 festgehalten wird oder - falls dieses nicht
möglich oder nicht sinnvoll ist - das einmal aufgenommene Bild in einem Bildspeicher
9 abgelegt wird.
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Fig. 2 stellt schematisch eine Anordnung zum Erkennen von Kegs 11
dar, welche auf einer Rollenbahn 12 durch das Sichtfeld 13 einer Kamera 1 durchgeführt
werden. Fig. 3 stellt die gleiche Anordnung als Draufsicht dar. Die Kamera 1 ist
an einen Bildverarbeitungsrechner 14, wie in Fig. 1 dargestellt wurde, angeschlossen.
Eine ringförmige Leuchte 15 beleuchtet das Sichtfeld 13 der Kamera 1. Auf der oberen
Fläche der Kegs 11 sind Codierungen 16 angebracht, welche mit Hilfe der Kamera 1
und des Bildverarbeitungsrechners 14 gelesen werden. Eine Lichtschranke 18 löst
das kurzzeitige Festhalten des Kegs in einer Dreipunkt-Positioniereinheit, bestehend
aus einem beweglichen Anpreß-Zylinder 91 und zwei feststehenden Rollen-Widerlagern
92, 93, und damit den Start des Ablaufs des Erkennungsverfahrens aus. Eine fest
angeordnete Grauwertskala 17 oder eine einheitlich eingefärbte Grauwertfläche kann
vom Bildverarbeitungsrechner ebenfalls ausgewertet werden, um bei der Bewertung
der Codierung 16 ein Bezugsnormal für die Beleuchtungsstärke zu haben.
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Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Kegoberseite sowie der
Grauwertskala 17. Mit Hilfe der Rollenbahn 12 und der Positioniereinheit 91, 92,
93 erfolgt eine derart genaue Positionierung des Kegs, daß der Mittelpunkt des Kegs
21 lediglich um einige Millimeter von der Soll-Lage abweicht.
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Gegebenenfalls kann zu einer noch genaueren Mittelpunktbestimmung
vor der Auswertung der Orientierungszeichen auch das Bild des Edelstahl-Fittings
zu einer ersten Lageerkennung herangezogen werden, indem das schwarze Ventilgummi
20 als Orientierungszeichen benutzt wird oder - bei Verwendung einer
Abdeckhaube
auf dem Fitting - eine ähnliche Markierung oder ein Punkt mittig auf der Abdeckhaube
angebracht werden, und diese zu einer ersten Lageerkennung herangezogen werden.
Innerhalb des Bildverarbeitungsrechners wird hierzu eine kreisscheibenförmige Maske
erzeugt, welche konzentrisch zur Soll-Lage des Kegmittelpunktes 21 ist.
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Der Radius der Maske ist größer als der äußere Durchmesser des schwarzen
Ventilgummis bzw. der Markierung auf der Abdeckhaube, jedoch kleiner als der Durchmesser
des Fittings 22. Dadurch ist sichergestellt, daß in der Maske nur das Ventilgummi
bzw.
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die Markierung als dunkler Bereich vor der ansonsten hellen Oberfläche
des Fittings bzw. der Schutzkappe erscheint. Eine Berechnung des Schwerpunktes des
dunklen Bereiches ergibt die exakte Lage des Keg-Mittelpunktes.
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Zur Erkennung des Kegs ist auf dessen Oberseite ein Codierfeld 23
angeordnet, welches eine in Zusammenhang mit Fig. 5 näher erläuterte Codierung trägt.
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Neben dem Codierfeld 23 sind zwei Orientierungszeichen 24, 25 angeordnet.
Ein weiteres Orientierungszeichen 26 ist zwischen dem Keg-Mittelpunkt und dem Codierfeld
23 angeordnet. Die Zeichen können hell vor dunklem Hintergrund oder dunkel vor hellem
Hintergrund ausgeführt sein.
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Da die Kegs bezüglich ihrer Dreh lage nicht festgelegt sind, wird
zunächst die Dreh lage ermittelt. Dazu wird eine kreisringförmige Maske 27 erzeugt.
Bildteile, welche innerhalb der Maske 27 liegen, werden als Drehlagen-Orientierungszeichen
26 erkannt, wenn sie eine Reihe von zusammenhängenden Pixeln aufwei-
sen,
die zum Untergrund kontrastieren, und deren Anzahl der Breite des Drehlagen-Orientierungszeichens
entspricht. Für die Drehlagen-Erkennung selbst kann z. B. ein stell enbewe rtende
s Verfahren wie folgt verwendet werden: Hierbei wird die Winkellage jedes Kreispixels
in eine Tabelle abgelegt, beginnend mit dem ersten Pixel und endend mit dem letzten
Pixel des Vollkreises. Dann werden die Pixel des Kreises nacheinander abgetastet.
Wird die obengenannte Pixelreihe erfaßt, dann wird das mittlere oder die beiden
mittleren dieser Pixel aus der Reihe als kennzeichnend für die Dreh lage bewertet,
indem die zugehörige Winkel lage aus der Tabelle ausgelesen wird. Die Genauiykeit
der Drehlagen-Erkennung ist jedoch aufgrund vorhandener Toleranzen beschränkt.
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Nachdem jedoch die Drehlage und der Mittelpunkt des Kegs zumindest
ungefähr feststeht, wird in dem Bildverarbeitungsrechner 14 die vermutete Lage der
Orientierungszeichen 24 und 25 errechnet. Um jedoch die genaue Lage zu ermitteln,
werden um die vermuteten Positionen zwei Masken 30, 31 erzeugt, deren Durchmesser
genügend groß ist, um Ungenauigkeiten bei den bisherigen Verfahrensschritten ausgleichen
zu können. Die Masken 30 und 31 sollten jedoch auch nicht zu groß sein, damit beispielsweise
das Codierfeld 23 bei entsprechenden Drehlagen nicht in die Maske fällt und somit
zu einer Fehlmessung führt. In der Praxis hat sich ein Radius der Maske 30 bzw.
31 bewährt, welcher der Hälfte des Abstandes zwischen dem Mittelpunkt des Orientierungszeichens
24, 25 und dem Codierfeld 23 entspricht.
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Anschließend wird der Flächenschwerpunkt der Orientierungszeichen
24 und 25 gemäß bekannten Verfahren der Bildverarbeitung ermittelt. Da die Orientierungszeichen
24 und 25 eine vorbestimmte Lage gegenüber dem Codierfeld 23 aufweisen, ist somit
auch die exakte Lage des Codierfeldes 23 festgestellt.
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Die weiteren Verfahrensschritte werden unter Bezugnahme auf Fig. 5
erläutert. Das Codierfeld 23 umfaßt z. 8. vier Schriftzeichen 33, 34, 35, 36, welche
mit Hilfe einer Auswahl aus sieben Segmenten dargestellt sind. Dadurch sind die
Schriftzeichen sowohl menschenlesbar als auch für eine sichere Erkennung durch den
Bildverarbeitungsrechner ausgelegt. Gegenüber der Darstellung in Fig. 4 sind in
Fig. 5 die Orientierungszeichen 24, 25 länglich und somit an die Art der Segmente
der Schriftzeichen angepaßt.
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Mit einer rechteckförmigen Maske 37 ist angedeutet, daß anstelle der
runden Maske nach Fig. 4 auch rechteckige verwendet werden können. Mit Hilfe weiterer
Masken, welche nacheinander an den Positionen der vorhandenen und nichtvorhandenen
Segmente erzeugt werden, wird festgestellt, welche Segmente vorhanden sind. Die
somit erhaltene Information wird schließlich zu Signalen, die in an sich bekannter
Weise Schriftzeichen kennzeichnen, beispielswPise nach dem ASCII-Code, umgewandelt.
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Die im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 5 beschriebenen Verfahrensschritte
sind als Programm im Bildverarbeitungsrechner 14 abgelegt. Dieses Programm kann
je nach verwendeten Rechnern und weiteren Einzelheiten im Rahmen des Fachmännischen
unterschiedlich gestaltet sein. Deshalb sind bei der folgenden Aufzählung die wichtigsten
Programmschritte verbal
wiedergegeben.
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* Warten auf ein Lichtschrankensignal zur Registrierung der Anwesenheit
des jeweils nächsten Kegs in der Station. Das Anwendungsbeispiel bezieht sich auf
ein Code-Feld mit einer 10-ziffrigen Siebensegmentzahl.
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* Bildaufnahme und Maskenbildung für die Grauwertanalyse in einer
konstanten Abtastmaske; die Maske umschließt eine Grauwertreferenzfläche die am
Rande des Bildfeldes fest installiert ist.
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Grauwertsummenbi ldung und Adaption der Binarisierungsschwelle an
die gemessene Grauwertsumme zum Ausgleich von Beleuchtungsschwankungen.
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* Bildaufnahme mit Echtzeit-Speicherung des Binärbildes.
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* Erfassung der Drehlage (Groberkennung) an Hand des Drehlagen-Orientierungszeichens
(26).
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* Berechnung der vermuteten Mittelpunkte Mol', M2 der Fein-Orientierungszeichen
(24, 25).
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* Bestimmung des Flächenschwerpunktes innerhalb zweier als Kreisscheiben
mit Mittelpunkten M', M2 und mit einem Radius r ausgebildeten Masken, wobei r etwa
der halben Distanz zwischen dem Mittelpunkt der Fein-Orientierungszeichen und dem
Codefeld entspricht. Die erhaltenen Flächenschwerpunkte entsprechen den tatsächlichen
Mittelpunkten M1, M2 der Fein-Orientierungszeichen (24, 25).
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* Errechnung der Segment-Mittelpunkte MS der 70 Segmente aus der Lageinformation
von M1 und M2 mittels Koordinatentransformation.
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* Schnelle Abtastung der Segmente mittels Kreisscheibenmaske mit Durchmesser
D und Mittelpunkt MS, wobei D etwa der anderthalbfachen Breite eines Segmentes entspricht
(überlappende Abtastung).
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Bildung der Pixelsumme innerhalb jeder Kreisscheibenmaske. (Die Pixeladressen
der Kreisscheibenmasken werden durch Indizierung der Mittelpunktadresse des jeweiligen
Segmentes mit einer fest abgespeicherten Kreisscheibentabelle gewonnen).
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* Abspeicherung aller Pixelsummen S i, j, wobei i = Index für die
Ziffer i (i = 1...10), j = Index für die Segment-Nr (j = 1...7).
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* Bildung von 10 Flag-Bytes FB i mit jeweils 7 signifikanten Bits
j, wobei: Bit j des Bytes i ist gleich 1 falls S i,j größer Sg Bit j des Bytes i
ist gleich 0 falls S i,j kleiner/gleich Sg, wobei Sg einem Grenzwert für die Pixelsumme
S i, j in der Größenordnung etwa eines Viertels der Pixelsumme einer Segmentfläche
entspricht.
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Bit 8 des Bytes i ist stets 0.
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* Vergleich der erhaltenen Flag-Bytes mit 10 Referenz-Bytes für die
Ziffern ZO.Z9.
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Bei positivem Vergleich wird aus der Referenzliste das zugeordnete
ASCII-Zeichen entnommen und in eine
Ausgabetabelle geschrieben
in der Reihenfolge ZO...Z9.
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* Ausgabe der ASCII-Zeichen über eine serielle Schnittstelle.
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In Fig. 6 sind zwei Schriftzeichen 41, 42 dargestellt, wobei ein Segment
43 des Schriftzeichens 42 mit einer Maske 44 abgetastet wird. Die Maske 44 ist kreisscheibenförmig
und überdeckt den wesentlichen Teil des Segments 43. Durch die im obenaufgeführten
Programm durchgeführte Bildung der Pixelsumme und die Prüfung, ob die Pixelsumme
über einem vorgegebenen Grenzwert liegt, werden Ungenauigkeiten bezüglich der Lage
der Maske 44 zum Segment 43 oder des Segments 43 selbst (zu breit oder zu schmal)
ausgeglichen.
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In Fig. 6 ist ferner dargestellt, daß zur besseren Lesbarkeit der
Zeichen durch den Menschen die ein Zeichen bildenden Segmente auch untereinander
verbunden bzw. zu vollständigen Zeichen ergänzt werden können. Die in Fig. 6 schraffiert
dargestellten Flächen 45 werden bei der Auswertung durch den Bildverarbeitungsrechner
14 nicht erfaßt.
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In Fig. 7 sind der Vollständigkeit halber alle zehn numerischen Schriftzeichen
dargestellt.
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Sollte es aus fertigungstechnischen oder anderen Gründen günstiger
sein, kann das Codierfeld auch kreisringförmig ausgestaltet sein, wie es in Fig.
8 dargestellt ist. Dabei können einem Zeichen 51 Orientierungszeichen 52, 53 zugeordnet
sein.
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Bei derjenigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche
im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 5 erläutert wurde, kann der Mittelpunkt des
Kegs mit relativ hoher Genauigkeit innerhalb des Sichtfeldes der Kamera positioniert
werden. Sollte sich bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein solcher
Punkt nicht ergeben, so kann eine andere Ausführungsform des Verfahrens angewendet
werden, welche im Zusammenhang mit Fig. 9 näher erläutert wird. Dabei wird vorausgesetzt,
daß der zu erkennende Gegenstand derart in das Gesichtsfeld der Kamera gebracht
werden kann, daß außer den in Fig. 9 dargestellten Zeichen keine weiteren Zeichen
im Kamerabild erscheinen.
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Ein Codierfeld 55 enthält beispielsweise zwei Schriftzeichen 56 und
57. Ferner sind zwei Orientierungszeichen 59 und 61 vorgesehen. Nachdem der Gegenstand
in das Blickfeld der Kamera gebracht ist, wird vom Bildverarbeitungsrechner unter
Berücksichtigung aller in Fig. 9 dargestellten Zeichen der ungefähre Flächenschwerpunkt
62 ermittelt. Um diesen Punkt wird eine kreisringförmige Maske 63 erzeugt, deren
mittlerer Radius dem Abstand zwischen dem Flächenschwerpunkt und der Mitte des Orientierungszeichens
59 entspricht. Somit kann die Position des Orientierungszeichens 59 und damit auch
die ungefähre Drehlage des Codierfeldes 55 festgestellt werden. Durch weitere, z.
B. kreisscheibenförmige Masken 58, 60, kann die genaue Lage der Orientierungszeichen
59 und 61 bestimmt werden, woraus dann wiederum auf die genaue Lage des Codierfeldes
55 und der Schriftzeichen 56 und 57 geschlossen werden kann.
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Sollte die Dreh lage jedoch ungefähr bekannt sein, so können nach
der Ermittlung des Flächenschwerpunktes 62 auch Masken für die Orientierungszeichen,
wie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben, ermittelt werden.
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Fig. 10 stellt eine Alternative zur Anordnung der Orientierungszeichen
nach Fig. 4 dar. Das Codierfeld 23 ist wie bei Fig. 4 auf einem gedachten Kreisring
50 um die Rotationsachse 21 des Werkstücks oder Transportmittels angeordnet. Die
Orientierungszeichen 52 und 53 sind auf demselben Radius 54 angeordnet und dienen
sowohl als Drehlagen-Orientierungszeichen als auch zur Ermittlung der genauen Lage
des Codierfeldes 23.
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Im Zusammenhang mit den Figuren 11 und 12 wird eine weitere Anordnung
des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei sollen Zeichen 69, welche in Flaschenböden
eingeprägt sind, erkannt werden. Dazu werden die Flaschen 64 auf einer Rollenbahn
65 durch das Sichtfeld der Kamera 1 geführt. Eine Beleuchtungseinrichtung 66 beleuchtet
die Flaschen von unten. Die Beleuchtungseinrichtung 66 kann blitzartig arbeiten,
was bei kontinuierlicher Bewegung der Flaschen 64 zu einem Bild beiträgt, welches
frei von Bewegungsunschärfen ist. Zur Auswertung kann das entsprechende Bildsignal
wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, gespeichert werden. Die Rollen 67 und
68 der Rollenbahn 65 geben einen Durchtritt für das Licht frei. Der Erkennungsvorgang
kann so ablaufen, wie es im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben wurde.
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Bei Gegenständen, die einer rauhen Behandlung ausgesetzt sind, sind
spezielle Vorkehrungen zu treffen, damit die Codierung dauerhaft ist und einen genügend
großen Kontrast aufweist. Häufig sind deshalb bedruckte Aufkleber nicht geeignet.
Eine Möglichkeit für eine dauerhafte Codierung ist in den Figuren 13 und 14 dargestellt.
Dabei sind die Segmente der Schriftzeichen durch eine erhabene Ausbildung der Oberfläche
des Gegenstandes dargestellt. Derartige erhabene Markierungen können bei aus Kunststoff
gespritzten Gegenständen leicht hergestellt werden.
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Die Lichtquelle 71 ist derart angeordnet, daß die erhabenen Zeichen
72 Schatten 73 werfen, so daß zwischen den beleuchteten Flächen, die nicht von angrenzenden
Segmenten gegenüber der Lichtquelle abgeschattet werden, und den von anwesenden
Segmenten beschatteten Flächen ein ausreichender Kontrast entsteht.
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Eine weitere Möglichkeit zur Gewährleistung eines hohen Kontrasts
besteht darin, die Codierung als Durchbrüche in Wandungen der Gegenstände auszuführen.
Die Figuren 15 und 16 zeigen eine Vorrichtung zur Erkennung von Flaschenkästen 75,
welche auf einer Rollenbahn 76 in das Blickfeld einer schräggestellten Kamera 77
geführt werden. Die Kamera blickt durch die als Durchbrüche ausgeführte Codierung
78 auf eine beleuchtete oder selbstleuchtende Fläche 79. Die durch die Schrägstellung
der Kamera 77 entstandene Verzerrung der Codierung kann ohne weiteres durch entsprechende
Programmierung des Bildverarbeitungsrechners 14 (Fig. 1) ausgeglichen werden.
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Die Figuren 17 bis 19 zeigen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung
der Codierung auf einem Ganzmetall-Keg. Während bei der Anordnung nach Fig. 17 die
Codierung auf einer in der Mitte der Unterseite angeordneten runden Fläche 81 vorgesehen
ist, wird gemäß Fig. 18 und 19, welche jeweils die gleiche Anordnung in zwei verschiedenen
Ansichten darstellen, eine Metallronde 82 um die Einfüllinuffe herum auf die Oberseite
der Kegblase 84 geschweißt. Die Ronde wird vorteilhafterweise ebenfalls mit der
Einfüllmuffe verschweißt, so daß sich zwischen Kegblase und Ronde ein geschlossener
Zwischenraum 83 ergibt. In der Oberseite der Ronde, die vorteilhafterweise eben
und waagerecht ausgeführt ist, werden Codezeichen und Orientierungszeichen mittels
eines Stanzvorganges eingebracht. Für den nötigen Kontrast sorgt eine Kunststoff-Ausschäumung
des Raumes zwischen Blase und Ronde, vorzugsweise mit schwarzem Polyurethan, so
daß sich die eingestanzten Zeichen dunkel gegen die helle Metalloberfläche der Ronde
abheben.
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Anstelle der Ronde können auch rechterkige Plaketten oder Blechformteile
verwendet werden, welche auf einem definierten, gedachten Kreisring um die Kegrollachse
angeordnet sind und zwar derart, daß die Längsseiten der Plakette bzw. des Formteils
tangential zu gedachten Kreisringen um die Kegrollachse verlaufen.
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Da die Oberfläche der Kegblase zweidimensional gekrümmt ist, sind
zur Anpassung und Befestigung der Plakette bzw. des Kastens drei Methoden anwendL!ar:
1. Die Plakette wird ebenfalls - beispielsweise durch einen Pressvorgang vor oder
nach der Codierung - zweidimensional verformt, und paßt sich der Ober-
fläche
des Kegs an. Dann müssen die resultierenden perspektivischen Verzerrungen des Plakettenbildes
unter Umständen vom Bildverarbeitungsrechner ausgeglichen werden.
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2. Die Anpassung der Plakette geschieht durch eine dicke Kleber- oder
Kunststoffschicht und die Plakettenoberfläche bleibt eben. Vorzugsweise wird die
Plakette somit kleber- oder kunststoffunterfüttert, daß ihre Oberfläche waagerecht
liegt.
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3. Das Blechformteil ist als unten offener Blechkasten ausgeformt,
wobei die Seitenwände an ihren freien Unterkanten so gestaltet sind, daß sie sich
der Kegoberfläche anpassen und daß sie mit ihr verschweißt werden können. Die Kastenoberseite,
welche die Codeinformation trägt, sollte waagerecht zu liegen kommen. Der Kasten
kann entsprechend der in den Figuren 18 und 19 dargestellten Ronde ausgeschäumt
werden.
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Zur nachträglichen Anbringung ist es vorteilhafter, daß das Blechformteil
mit einer gabelförmigen Verlängerung versehen ist, die sich um die Muffe legt und
mit ihr verschweißt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ergibt sich in Zusammenhang mit der Codierung von kunststoff-ummantelten Gegenständen
wie den bekannten polyurethanumschäumten Bierfässern oder Kegs.
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Die segmentierte Ausführung der Codezeichen und der Orientierungszeichen
gestattet es, die Zeichen als Balken oder Zylinder mit einigen Millimeter Höhe in
Form von geometrischen Inselbereichen in den PU-Mantel einzubetten, so daß sie von
Kunststoff umgeben
sind und ihre Oberfläche mit dem Kegmantel eine
ebene Fläche bildet. Auf diese Weise wird eine nur schwer lösbare Einheit von Gegenstand
und Codierung erreicht. Zugleich können die Segmente leicht z. B.
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mittels eines Handhabeautomaten programmgesteuert in das PU eingebracht
werden.
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Für das Einbringen der Segmente in eine Plakette ist bereits eine
Methode bekannt, bei der die Plakette als weißes Spritzgußteil ausgeführt ist, und
bei der die Ziffernsegmente im Urzustand alle anwesend sind, jedoch mit Sollbruchstellen
versehen sind. Ein programmyesteuerter Ausstoßer entfernt dann die jeweils nicht
gewünschten Segmente, um eine bestimmte Ziffer zu erzeugen. Die erfindungsgemäßen
Orientierungszeichen sind ebenfalls fest auf der Plakette angebracht. Beim Umschäumen
des Kegs wird die Plakette mit eingeschäumt, wobei die nicht entfernten Segmente
und die Orientierungszeichen mit der Faßoberfläche eine ebene Oberfläche bilden.
Die Stellen, an denen Segmente entfernt wurden, werden vom PU-Schaum überdeckt.
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Eine erfindungsgemäße Art der Erzeugung und Anbringung der Codezeichen
und der Orientierungszeichen betrifft die Einbringung der Zeichen in eine besonders
geformte Plakette beispielsweise mittels eines Stanzvorganges und die Eins c häumung
der Plakette in den PU-Mantel.
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Die folgende Erläuterung bezieht sich auf Fig. 23.
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Hierbei wird eine Metall- oder Kunststoffplakette 94 verwendet, die
aus einer ebenen Platte des betreffenden Materials ausgestanzt werden kann oder
als Formteil ausgeführt ist.
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Die Plakette hat die Form eines Rechtecks oder Ovals, das an einer
Seite ein Drehlagen-Orientierungszeichen in Form einer rechteckigen Ausbuchtung
95 besitzt.
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Die Fein-Orientierungszeichen 96, 97 sowie die Ziffernsegmente 98
werden beispielsweise in einem abtragenden Verfahren, z. B. durch Stanzen erzeugt,
so daß sie als Löcher in der Plakette 94 erscheinen.
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Bei der Umschäumung des Fasses wird die Plakette so mit eingeschäumt,
daß sie mit der Oberfläche des geschäumten Kunststoffes eine ebene und glatte Fläche
bildet, und daß die in die Plakette 94 eingebrachten Löcher 96, 97, 98 mit dem geschäumten
Kunststoff ausgefüllt sind. Hierzu wird die Plakette in eine positionierende Aufnahme
der Schäumform vor dem Schäumprozeß eingelegt. Sie kann jedoch auch bereits beim
Metallverarbeitungsprozeß der Faßherstellung als MetallFormteil z. B. auf die Metalloberfläche
aufgeschweißt sein, so daß sich eine bessere Verankerung mit dem Faß selbst ergibt.
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Zur Erzeugung eines höchstmöglichen Kontrastes ist die Plakette 94
z. B. in weißem Kunststoff oder in poliertem Edelstahl ausgeführt, wenn die Kunststoffummantelung
des Gegenstandes - wie bei ummantelten Kegs üblich - dunkelbraun oder schwarz ist
(in Fig.
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23 schraffiert dargestellt).
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Eine Besonderheit für die Bildverarbeitung ergibt sich, wenn mehrere
der beschriebenen Kennzeichnungen bei den Fässern einer Brauerei verwendet werden
und ein Lesegerät alle vorkommenden Arten der Kennzeichnungen auswerten soll.
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Die geometrische Ausbildung und Zuordnung der Orientierungszeichen
und Codezeichen und die Zahl und Geometrie der Codezeichen werden dabei als identisch
vorausgesetzt.
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Dann sind von der Art des Erscheinungsbildes zu unterscheiden: Fall
A: Alle Zeichen erscheinen hell vor dunklem Untergrund (z. B. weiße Zeichen aus
Kunststoff im schwarz umschäumten Faß).
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Fall B: Alle Zeichen erscheinen dunkel vor hellem Hintergrund Cz.
B. Stanzen der Zeichen in eine hell erscheinende Metallronde mit anschließender
Unterschäumung der Ronde mit schwarzem PU).
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Fall C: Das Drehlagen-Orientierungszeichen erscheint hell, die anderen
Zeichen erscheinen dunkel vor jeweils konträrem Untergrund (Ausführung gemäß Fig.
23).
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß
vor der eigentlichen Code-Erkennung der Bildverarbeitungsrechner eine kreisscheibenförmige
Maske bildet, welche die Faßoberfläche möglichst großflächig überdeckt. Innerhalb
der Maske wird die Summe der weißen Bildpunkte im Binärbild oder die Grauwertsumme
gebildet und daraus die Information abgeleitet, ob es sich um ein Metallkeg oder
um ein umschäumtes Keg handelt.
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Handelt es sich um ein Metallkeg, so werden die folgenden Bildverarbeitungsvorgänge
in invertierten Binärbildern durchgeführt, in denen alle hellen Bildstellen als
dunkel und alle dunklen Bildstellen als hell dargestellt werden.
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Dadurch wird eine unterschieds lose Verwendung der bereits beschriebenen
Algorithmen auch bei dunklen Zeichen vor hellem Hintergrund ermöglicht.
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Handelt es sich um ein (schwarz) umschäumtes Keg, so wird die Drehlagen-Erkennung
im nicht-invertierten Binärbild durchgeführt.
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Nach der Ermittlung der Dreh lage gemäß den beschriebenen Abläufen
bildet der Bildverarbeitungsrechner eine Maske, die das gesamte Codefeld umfaßt,
und errechnet die Summe der weißen Bildpunkte im Binärbild oder die Grauwertsumme.
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Mittels der erhaltenen Werte können Fall A und C unterschieden werden,
da je nach Hintergrund-Helligkeit erhebliche Differenzen vorliegen werden.
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Wird der Fall C registriert, so wird das Binärbild invertiert. Im
Fall A wird das Binärbild nicht invertiert. Danach werden die bereits beschriebenen
Abläufe durchgeführt.
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Die am Beispiel eines Kegs und eines Flaschenkastens erläuterten Anordnungen
für eine Codierung sind auch für andere Transportmittel und Werkstücke geeignet.
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So können beispielsweise Autokarosserien an einer später nicht sichtbaren
Stelle mit einer solchen Kennzeichnung in Form von einer gelochten Metallpla-
kette
versehen werden und die Fertigungsstraße einschließlich der Lackierstationen durchlaufen.
Dabei wird auch nach einer Lackierung der Lack die von den Zeichen gebildeten Löcher
nicht ganz verdecken, so daß die Codierung auch dann, z. B. im Gegenlicht lesbar
bleibt. Zum Unterschied zu bekannten Lochcodierungen ist mit der erfindungsgemäßen
Codierung auch eine Lesbarkeit durch den Menschen gewährleistet.
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Die Figuren 20 bis 22 zeigen weitere vorteilhafte Gestaltungen der
Codierungen. So ist beispielsweise in Fig. 20 eine Codierung der Schriftzeichen
nach einer 3xS-Punktmatrix dargestellt. Diese Darstellung kann beispielsweise vorteilhaft
zur Codierung von elektronischen Leiterplatten verwendet werden. Dazu werden die
entsprechenden Punkte als Löcher in die Leiterplatten gebohrt und können im Gegenlicht
sowohl von einem Menschen als auch von einer Kamera mit einem Bi ldverarbeitungsrechner
gelesen werden.
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Gegenüber den bekannten Lochcodes für Leiterplatten wird eine etwas
größere Fläche benötigt. Die Codierung bietet jedoch den Vorteil, daß alle Buchstaben
des Alphabets darstellbar sind.
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Die Leiterplatte wird vorzugsweise in der Leseeinrichtung mit einer
ihrer Kanten an einer Bezugskante geführt. Die Kamera detektiert die Code löcher
im Gegenlicht, wobei unterhalb der Leiterplatte eine Leuchtfläche angeordnet ist.
Die Kamera ist mit einem Teleobjektiv versehen und in einigem Abstand angeordnet,
um die optische Einschnürung der Codepunkte auf Grund der perspektivischen Ovalisierung
der Kreislöcher am Bildfeldrand gering zu halten.
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Die Leiterplatte kann auch in einem telezentrischen Strahlengang angeordnet
sein. Ist die Kante der Lei-
terplatte nicht mit dem Bohrraster
parallel, so kann die Dreh lage der Leiterplatte an Hand der gebräuchlicherweise
eingearbeiteten Zentrierlöcher mittels bekannter Bildverarbeitungsmethoden grob
bestimmt werden. Zur Bestimmung der Lage des Codierfeldes in Abszissen- und Ordinatenrichtung
dienen je ein Bohrloch oder je eine Bohrreihe am Anfang und Ende des Codefeldes,
die um etwa ein Zeichen vorn Codefeld abgesetzt sind.
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Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht
es, menschenlesbare Zeichen und spezielle für das automatische Erkennen vorgesehener
Zeichen gemeinsam auf einem Prägestock, z. B. für das Erzeugen von Schlagzahlen,
anzuordnen. Ein Beispiel für eine solchermaßen erzeugte Markierung ist in Fig. 21
dargestellt. Bei der Erkennung derartiger Zeichen mit Hilfe des erfindungsgemäßn
Verfahrens wird die Maske, welche die einzelnen Segmente abtastet, lediglich an
den Positionen der maschinenlesbaren Codierung 85 und nicht im Bereich des menschenlesbaren
Zeichens 86 erzeugt. Schließlich ist in Fig. 22 noch ein Beispiel für die Darstellung
eines Zeichens 87 mit Hilfe einer 5x7Punktmatrix dargestellt.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung betrifft die Anbringung und
Auswertung von zusätzlichen Grauwert-Bestimmungszeichen im Codefeld-Bereich.
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Die Grauwert-Bestimmungszeichen dienen dazu, bei schwankenden Druckqualitäten
der Zeichen, geringem Kontrast sowie unterschiedlichen Beleuchtungsstärken eine
optimale Schwelle für die Videosignal-Binärisierung zu finden.
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Dies ist vor allem erforderlich bei kritischen Druckverfahren, die
nur wenig Kontrast zum Untergrund erzeugen, wie z. B. Atzung der Zeichen auf metallischen
Oberflächen oder Laser-Druck auf Metall oder Farbspritzbeschriftung von porösen
Oberflächen. Aber auch wenn der Untergrund usw. variieren kann, ist die Anwendung
des im folgenden dargestellten Verfahrens zu einer sicheren Zeicheiterkennung vorteilhaft.
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Hierbei wird an einem festgelegten Ort in unmittelbarer Nähe der Codezeichen
ein z. B. rechteckiger oder kreisscheibenförmiger Bereich mit dem gleichen Verfahrern
wie die sonstigen Zeichen und vorteilhafterweise gleichzeitig mit diesen lückenlos
beschriftet.
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An einer anderen festgelegten Stelle in unmittelbarer Nähe der Codezeichen
wird ein gleich großer und geometrisch gleicher Bereich - im folgenden "Leerzeichen"
genannt - von jeglicher Beschriftung freigehalten, so daß er die Oberflächenqualität
des unbeschrifteten Codefeld-Untergrundes repräsentiert.
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Das Grauwert-Bestimmungszeichen und das Leerzeichen nehmen vorteilhafterweise
die Größe eines Codezeichen-Platzes ein oder sind noch größer.
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Nachdem die Lageerkennung des Codefeldes mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens - und zwar auf der Grundlage der Binärisierungsschwelle der jeweils vorhergehenden
Codelesung - abgeschlossen ist, ist eine zumindest grobe Lagebestimmung des Grauwert-Bestimmungszeichens
und des Leerzeichens möglich.
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Nun werden innerhalb der beiden Zeichen mittig kreisscheibenförmige
oder rechteckige Masken gelegt, die im Verhältnis zu den Zeichen so klein sind,
daß sie auch bei Ungenauigkeiten der vorangegangenen Lageerfassung stets voll von
den Zeichenkonturen umgeben sind und diese nicht überlappen.
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Innerhalb der Masken wird nun im Baustein 6 die Grauwertsumme der
Pixel gebildet.
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In Abhängigkeit von den ermittelten beiden Grauwertsummen - wobei
die eine den Grauwert der bedruckten und die andere den Grauwert der unbedruckten
Stellen des Codefeldes wiedergibt - wird dann eine Anpassung der Binärisierungsschwelle
derart vorgenommen, daß die Schwelle etwa in die Mitte der beiden ermittelten Grauwerte
gelegt wird.
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Mit dieser angepaßten Schwelle kann dann die Lageerkennung anhand
der Orientierungszeichen wiederholt werden, was in der Regel zu einer höheren Genauigkeit
führen wird, und die Codezeichen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgetastet
werden.
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Bei bestimmten Beschriftungsverfahren, wie z. B. dem Atzen auf Metall
sind sogar große Unterschiede in dem Kontrast von Zeichen zu Zeichen möglich. Deshalb
ist hierfür eine Kontrastbestimmung bei jedem einzelnen Zeichen erforderlich. In
der Regel ist dabei die Position der Zeichen nicht variant, so daß keine Lageerkennung
vorgenommen werden muß. Weiterhin weist der Untergrund einen stets gleichen Helligkeitswert
auf.
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Für diese und ähnliche Anwendungen ist die Anbringung eines Grauwert-Bestimmungszeichens
unmittelbar neben oder oberhalb oder unterhalb jeden Zeichens sinnvoll. Dabei kann
das Grauwert-Bestimmungszeichen relativ klein sein und sogar von der Maske für die
Grauwert-Bestimmung überlappt werden, da der Grauwert des Untergrundes definiert
ist und nach der Grauwert-Summenbildung rechnerisch abgezogen werden kann. Bei dieser
Anordnung muß jedoch gewährleistet sein, daß die Fläche des Grauwert-Bestimmungszeichens
- und nur diese - voll von der Maske erfaßt wird.