DE3636192C1 - Vorrichtung zur Erfassung des Abbildes von Oberflaechenbereichen laufender Warenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung sowie zur Darstellung und/oder Speicherung bzw. Weiter­ verarbeitung des Abbildes von Oberflächenbereichen lau­ fender Warenbahnen mit einem aus zweidimensional ange­ ordneten lichtempfindlichen Sensorelementen bestehenden optoelektronischen Bildsensor, sowie mit einem die Ober­ flächen der Warenbahn auf dem Bildsensor abbildenden op­ tischen System.

Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 35 07 569, die das Lesen von auf der Waren­ bahn angebrachten Markierungen bzw. Codierungen ermög­ licht. Derartige Vorrichtungen weisen jedoch insbes. bei schnell laufenden Warenbahnen den Nachteil auf, daß zur Erzielung scharfer Abbildungen entweder mit sehr kurzen Belichtungszeiten gearbeitet werden muß oder aber eine Nachführung der in der Regel von dem Bildsensor und dem abbildenden optischen System gebildeten Aufnahmekamera notwendig ist. Eine Verkürzung der Belichtungszeit hat aber den Nachteil, daß die Warenbahn außerordentlich stark beleuchtet werden muß, während eine Nachführung der Kamera nicht nur mechanisch aufwendig ist oder beispiels­ weise den Einsatz eines Drehspiegels erfordert, sondern darüber hinaus nur bedingt die Möglichkeit einer Anpas­ sung an wechselnde Warenbahngeschwindigkeiten bietet.

Aus der DE-OS 32 43 486 ist bereits eine elektrophotogra­ fische Kamera bekannt, bei der Bewegungseinflüsse durch Bewegungen des Kameragehäuses während der Bildaufnahme kompensiert werden sollen. Dazu sind Beschleunigungsfüh­ leranordnungen vorgesehen, die nach entsprechender Sig­ nalaufbereitung ein Zeilen- und Spaltensignal liefern, das angibt, um wie viele Zeilen und Spalten das aus dem Abtastspeicher ausgelesene Bild versetzt in einen Hilfs­ speicher einzuschreiben ist, um eine Kompensation der Kamerabewegung zu erreichen. Dies setzt jedoch voraus, daß die Sensormatrix während des Aufnahmevorgangs mehr­ fach ausgelesen werden kann. Somit lassen sich nur rela­ tiv langsame Bewegungsabläufe kompensieren.

Die DE-AS 24 26 753 sowie die US-PS 43 82 267 beschreiben einen integrierenden Bildbewegungskompensator in Form einer integrierten Halbleiterschaltung, bei der durch eine Vielzahl von Kontaktbahnen elektrische Potential­ mulden erzeugt und in Längsrichtung des Schaltkreises verschoben werden können. Dadurch werden die in den Po­ tentionalmulden eingefangenen, durch Photonen erzeugten Ladungsträger ebenfalls verschoben. Bei geeigneter Syn­ chronisation bewegen sich die Potentialmulden und mit ihnen die Ladungsträger mit gleicher Geschwindigkeit wie ein bewegtes, auf die photoempfindliche Oberfläche pro­ jiziertes Bild, so daß Bewegungsunschärfen vermieden wer­ den.

Bildsensoren der hier erläuterten Art sind als solche bekannt (vgl. z. B. "Ladungsverschiebeelemente" in Funkschau 1980, Heft 15, S. 61 ff., Heft 16, S. 73 ff. und Heft 17, S. 85 ff. sowie Datenblatt der Fa. Thomson-CSF zum CCD-Sensor TH 7852). Der Bildschiebetakt dient dort aber ausschließlich zum Ausle­ sen des Bildes und ist daher durch die Randbedingungen der weiteren Bildübertragung bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei ruhendem Bildaufnahmesystem auch bei geringerer Beleuch­ tungsstärke eine ausreichende Belichtungszeit zur Verfü­ gung steht, daß eine Anpassung an unterschiedliche Waren­ bahngeschwindigkeiten ohne weiteres möglich ist und daß auch bei schnell wechselnden Warenbahngeschwindigkeiten stets ein konturenscharfes Abbild der Warenbahnoberflä­ che aufgezeichnet wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Bildsensor zum Auslesen der Bildinformation ein aus den Sensorelementen zugeordneten und mit diesen in Ver­ bindung stehenden Registerelementen gebildetes Schiebe­ register aufweist, in dem der Helligkeitswerte repräsen­ tierende Informationsinhalt der einzelnen Sensorelemente in Zeilen- oder Spaltenrichtung des Bildsensors zum je­ weils benachbarten Sensorelement und schließlich zu einem in Schieberichtung endseitig angeordneten Ausgangsre­ gister weitergeschoben wird, wobei auch während bzw. zwi­ schen den Bildschiebetakten zum Weiterschieben der Bild­ information im Bildsensor laufend der Informationsinhalt der Sensorelemente zu den ihnen zugeordneten Registerelementen übertragen wird, und daß der den Bildschiebetakt erzeugende Taktgenerator von einer Synchronisiereinheit so geregelt wird, daß die Ge­ schwindigkeit der im Bildsensor weitergeschobenen Bildinfor­ mation nach Richtung und Betrag gleich der Geschwindigkeit des Bildes der auf dem Bildsensor abgebildeten Warenbahn ist.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im we­ sentlichen darin, daß der Bildsensor mit dem abbildenden op­ tischen System feststehend angeordnet sein kann, so daß keine mechanisch aufwendigen Mitführsysteme benötigt werden, daß aber dennoch eine ausreichend lange Belichtungszeit zur Ver­ fügung steht, da das im Bildsensor sich aufbauende Bild der Warenbahn synchron und deckungsgleich mit dem Abbild der Wa­ renbahn längs des Bildsensors verläuft.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Sychronisiereinheit eine Kontrastmeßstufe auf, die in dem vom Bildsensor abgegebenen Bildsignal die auftre­ tende, ein Maß für die Bildschärfe darstellende Flankensteil­ heit sowohl senkrecht als auch parallel zur Laufrichtung der Warenbahn ermittelt und daraus Bildkontrastsignale erzeugt, die einer speichernden Vergleicherschaltung zugeführt werden, die bei in Laufrichtung der Warenbahn geringerem Bildkontrast als quer dazu eine Änderung der Taktfrequenz veranlaßt und anschließend die bei geänderter Taktfrequenz auftreten­ den Bildkontrastsignale mit den zuvor ermittelten ver­ gleicht, worauf bei einer in Folge der Taktfrequenzände­ rung aufgetretenen, einem höheren Bildkontrast entspre­ chenden Vergrößerung des Bildkontrastsignals in Lauf­ richtung der Warenbahn eine weitere Frequenzänderung des Taktgenerators in gleicher Richtung veranlaßt und entsprechend bei einer Verkleinerung des Bildkontrast­ signals eine Frequenzänderung in entgegengesetzter Richtung vorgenommen wird. Auf diese Weise ist es mög­ lich, die Geschwindigkeit der Warenbahn nicht nur be­ rührungslos zu messen, sondern darüber hinaus den Bild­ schiebetakt auch bei sich ändernden Geschwindigkeiten der Warenbahn stets so anzupassen, daß die im Bildsen­ sor weitergeschobene Bildinformation synchron zu dem Abbild der Warenbahn auf dem Bildsensor verläuft.

Ebenso besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die Synchronisiereinheit einen die Geschwindigkeit der Warenbahn direkt oder indirekt etwa an einer Umlenk­ walze messenden Geschwindigkeitsaufnehmer aufweist, dessen Ausgangssignal einer Signalaufbereitungsstufe zugeführt wird, die ein vom Abbildungsmaßstab des op­ tischen System sowie dem Zeilen- bzw. Spaltenabstand der Sensorelemente abhängig einstellbares und den Takt­ generator ansteuerndes Ausgangssignal erzeugt. Dabei kann der Geschwindigkeitsaufnehmer von einem Tachoge­ nerator gebildet sein und die Signalaufbereitungsstufe eine Linearisierungsschaltung sowie einen Spannungsfre­ quenzwandler aufweisen, dessen Ausgangsimpulse den Takt­ generator ansteuern. Der Geschwindigkeitsaufnehmer kann ebenso von einem inkrementalen Weggeber gebildet sein, dessen der Warenbahngeschwindigkeit proportionale Impuls­ frequenz in einem Rechenwerk der Signalaufbereitungsstu­ fe in die Ansteuerfrequenz für den Taktgenertor umge­ setzt wird.

Bei sehr geringen Warenbahngeschwindigkeiten wird die Bildinformation nur langsam durch den Bildsensor wei­ tergeschoben. Dies führt dazu, daß in den Sensorelemen­ ten verhältnismäßig große Dunkelsignale auftreten, die sich der eigentlichen Bildinformation überlagern und somit den Signal-Rausch-Abstand verschlechtern. Für die­ se Betriebsweise empfiehlt es sich, daß die Synchroni­ siereinheit einen Frequenzdiskriminator aufweist, der bei Unterschreiten einer minimalen Ansteuerfrequenz des Takt­ generators eine Steuerschaltung aktiviert, die jeweils nach einer Anzahl n von Bildschiebetakten, die kleiner als die Spalten- bzw. Zeilenzahl z des Bildsensors in Schieberichtung ist, das zur Warenbahn synchrone Weiter­ schieben der Bildinformation beendet und anschließend mit einer gegenüber dem Bildschiebetakt hohen Auslese­ taktfrequenz die Bildinformation zum Auslesen ins Aus­ gangsregister schiebt. Dies bedeutet, daß die bereits ausreichend belichteten Bildzeilen schnell durch den Bildsensor geschoben werden, so daß sie auf dem weite­ ren Verschiebeweg nahezu keine Dunkelsignale mehr auf­ nehmen können. Um dann während des Auslesens ein "Nachbelich­ ten" der interessierenden Bildzeichen durch andere Warenbahn­ bereiche zu vermeiden, empfiehlt es sich, daß der Bildsensor ein zwischen dem Schieberegister und dem Ausgangsregister angeordnetes Speicherregister aufweist, dessen Informations­ inhalt durch auf den Bildsensor auffallendes Licht nicht be­ einflußt wird und daß die Bildinformation in das Speicherre­ gister mit einer Auslesetaktfrequenz weitergeschoben wird, die gleich der maximal möglichen Bildschiebetaktfrequenz ist. Dadurch wird das Bild so schnell in das Speicherregister ge­ schoben, daß nahezu keine Nachbelichtung erfolgt, aus dem es dann entsprechend der maximalen Auslesefrequenz über das Aus­ gangsregister ausgelesen werden kann. Das Speicherregister kann dabei entweder als eigenes Register oder auch von einem gegen Licht­ einfall abgedeckten Bereich der Sensor- bzw. Registerelemente gebildet sein. Dabei genügt es, wenn die Steuerschaltung zum Auslesen nur der zeitlich vollständig belichteten Zeilen bzw. Spalten jeweils z-n Impulse der Auslesetaktfrequenz erzeugt. Um bis zum Start einer neuen Belichtungsphase ein Ansammeln von Dunkelsignalen in den Sensorelementen zu vermeiden, empfiehlt es sich, daß die Steuerschaltung nach dem Auslesen des Bildsen­ sors so lange Impulse der Auslesetaktfrequenz erzeugt, bis die nächste noch nicht abgetastete Zeile das n-te Zeilenelement erreicht hat.

Zur weiteren Verarbeitung der so gewonnenen Bilder der Waren­ bahnoberfläche kann das am Ausgangsregister des Bildsensors ausgelesene Videosignal digitalisiert und in einen Bildspeicher abgelegt werden, dessen Inhalt als Standbild auf einem Video­ monitor darstellbar ist und/oder in einer Überwachungseinrich­ tung ausgewertet wird.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Bildsensors und der ihn an­ steuernden Komponenten.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung dient zur Erfassung sowie zur Darstellung und/oder Speicherung des Abbildes von Oberflächenbereichen laufender Waren­ bahnen 1. Eine solche Vorrichtung kann etwa dazu dienen, auf der Warenbahn angebrachte, im einzelnen nicht dar­ gestellte Markierungen oder Codierungen zu lesen oder aber auch Beschädigungen der Oberfläche zu erkennen. Je nach Aufgabenstellung kann dabei noch eine Weiter­ verarbeitung der ermittelten Bilder erfolgen, wenn bei­ spielsweise eine auf der Warenbahn angebrachte Codierung gelesen, erkannt und ausgewertet werden muß.

Die Vorrichtung besteht dazu im einzelnen aus einem aus zweidimensional angeordneten lichtempfindlichen Sensor­ elementen bestehenden optoelektronischen Bildsensor 2, auf den die Oberfläche der Warenbahn 1 durch ein optisches System 3, z. B. ein Kameraobjektiv, abgebildet wird. Um bei den üblicherweise hohen Warenbahngeschwindigkei­ ten scharfe Abbilder der Oberfläche zu erhalten, muß entweder die Belichtungszeit sehr kurz gewählt werden, was hohe Beleuchtungsstärken im Aufnahmebereich erfordert, oder aber eine Mitführung der Kamera, gegebenenfalls auch unter Verwendung von Drehspiegeln erfolgen. Dies er­ laubt zwar größere Belichtungszeiten, ist aber mecha­ nisch aufwendig und im übrigen störanfällig.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher ein Bildsensor 2 verwendet, der zum Auslesen der Bildinfor­ mation ein aus den in Fig. 2 allgemein mit 4 bezeich­ neten Sensorelementen zugeordneten und mit diesen in Verbin­ dung stehenden, mit 5 gekennzeichneten Registerelementen ge­ bildetes Schieberegister aufweist, in dem der Helligkeits­ werte repräsentierende Informationsinhalt der einzelnen Sen­ sorelemente 4 in Zeilen- oder Spaltenrichtung des Bildsensors 2 zum jeweils benachbarten Sensorelement 4 und schließlich zu einem in Schieberichtung endseitig angeordneten Ausgangsre­ gister 6 weitergeschoben wird. Dieses Ausgangsregister 6 schiebt dann die Bildinformation quer zur durch den Pfeil 7 angedeuteten Bildschieberichtung in eine Ausgangsstufe 8, an der das Videosignal dann in üblicher Weise zur Verfügung steht. Weiter ermöglicht der Bildsensor 2, daß auch während bzw. zwi­ schen den Bildschiebetakten zum Weiterschieben der Bildinfor­ mation im Bildsensor, die dem Bildsensor 2 über die Leitung 9 zugeführt werden, laufend der Informationsinhalt der Sensor­ elemente 4 zu den ihnen zugeordneten, räumlich darunter ange­ ordneten Registerelementen 5 übertragen wird. Im einzelnen ist dabei das Sensorelement von dem die durch das Licht ge­ nerierten Ladungsträgerpaare trennenden p-n Übergang gebil­ det, während die Registerelemente Ladungsspeicher für die Ladungsträger aus den Sensorelementen darstellen, die durch entsprechende spannungsbeaufschlagte Elektroden als "Potential­ töpfe" ausgebildet sind. Dies bedeutet, daß die von den Sensor­ elementen 4 aufgenommene Bildinformation kontinuierlich in die zugeordneten Registerelemente 5 überführt wird, so daß bei ruhendem Objekt und im Bildsensor 2 weitergeschobener Bildinformation ein verwischtes Bild aufgezeichnet würde. Bewegt sich dagegen das zu erfassende Bild geradlinig über die Oberfläche des Bildsensors 2 in dessen Schieberichtung 7 und ist der Bildschiebetakt so gewählt, daß die im Bildsen­ sor 2 weitergeschobene Bildinformation nach Richtung und Be­ trag gleich der Geschwindigkeit des Bildes des auf dem Bildsensor 2 abgebildeten Objekts ist, so ergibt sich wie bei Verwendung eines Drehspiegels eine wesentliche Erhöhung der Belichtungszeit, ohne daß es aber des Einsatzes mechanisch bewegter Teile bedürfte. Der den Bildschiebetakt erzeugende Taktgenerator 10 wird da­ zu von einer allgemein mit 11 bezeichneten Synchroni­ siereinheit entsprechend geregelt, die für den synchronen Lauf zwischen dem zu erfassenden und dem bereits - teil­ weise - gespeicherten Bild sorgt.

In einer ersten Ausführungsform kann die Synchronisier­ einheit 11 eine Kontrastmeßstufe 12 aufweisen, die in dem vom Bildsensor 2 abgegebenen Bild- bzw. Videosignal die auftretende, ein Maß für die Bildschärfe darstellende Flankensteilheit sowohl senkrecht als auch parallel zur durch den Pfeil 13 angedeuteten Laufrichtung der Waren­ bahn 1 ermittelt und daraus Bildkontrastsignale erzeugt. Da quer zur Warenbahn 1 keine Relativbewegung erfolgt, ergibt das in dieser Richtung ermittelte Bildkontrast­ signal einen Wert für den maximal erreichbaren Kontrast. Weicht das in Laufrichtung 13 der Warenbahn 1 ermittel­ te Bildkontrastsignal davon signifikant ab, so spricht dies für eine "Verschmierung" des Bildes aufgrund unter­ schiedlicher Geschwindigkeiten des aufzunehmenden bzw. des teilweise schon gespeicherten, weitergeschobenen Bildes. In Folge dessen veranlaßt die Synchronisier­ einheit 11 eine Änderung der Taktfrequenz und ermit­ telt anschließend in der eben beschriebenen Weise die bei geänderter Taktfrequenz auftretenden Bildkontrast­ signale. In einer Vergleicherstufe 14 werden daraufhin die neuen Bildkonstrastsignale mit den zuvor ermittel­ ten verglichen, um festzustellen, ob eine Erhöhung - durch gegenseitige Annäherung der beiden Geschwindig­ keiten - oder aber eine Verringerung des Bildkon­ trastes aufgetreten ist. Bei einer einem höheren Bild­ kontrast entsprechenden Vergrößerung des Bildkontrast­ signals in Laufrichtung 13 der Warenbahn 1 wird darauf eine weitere Frequenzänderung des Taktgenerators 10 in gleicher Richtung veranlaßt, während entsprechend bei einer Verkleinerung des Bildkontrastsignals eine Frequenzänderung in entgegengesetzter Richtung vorge­ nommen wird. Auf diese Weise wird die Taktfrequenz selbst bei sich ändernder Warenbahngeschwindigkeit laufend nachgeregelt, so daß stets scharfe Abbilder der Waren­ bahnoberfläche aufgezeichnet werden. Der besondere Vorteil einer solchen Synchronisiereinheit 11 besteht darin, daß die Geschwindigkeit der Warenbahn 1 nicht gemessen werden muß und daher auch der jeweils gewähl­ te Abbildungsmaßstab des optischen Systems 3 unberück­ sichtigt bleiben kann.

Die Synchronisiereinheit 11 kann jedoch alternativ oder zusätzlich auch einen die Geschwindigkeit der Waren­ bahn 1 direkt oder indirekt etwa an einer Umlenkwalze 15 messenden Geschwindigkeitsaufnehmer 16 aufweisen, dessen Ausgangssignal einer Signalaufbereitungsstufe 17 zugeführt wird. Diese erzeugt ein vom Abbildungs­ maßstab des optischen Systems 3 sowie dem Zeilen- bzw. Spaltenabstand des Sensorelements 2 abhängig einstell­ bares und den Taktgenerator ansteuerndes Ausgangssignal. Der Geschwindigkeitsaufnehmer 16 kann im einzelnen von einem Tachogenerator gebildet sein, wobei dann die Signalaufbereitungsstufe 17 zunächst eine Linearisie­ rungsschaltung aufweisen sollte, soweit der Tachogene­ rator kein mit der Warenbahngeschwindigkeit lineares Spannungssignal erzeugt, sowie beispielsweise einen Span­ nungs-Frequenz-Wandler 18, der das der Warenbahngeschwin­ digkeit proportionale Spannungssignal nach einer gegebe­ nenfalls noch erforderlichen Normierung in den Taktge­ nerator 10 ansteuernde Ausgangsimpulse umsetzt. Der Ge­ schwindigkeitsaufnehmer kann jedoch ebenso von einem inkrementalen Weggeber gebildet sein, dessen der Waren­ bahngeschwindigkeit bereits proportionale Impulsfrequenz ebenfalls wiederum zur Normierung in einem Rechenwerk der Signalaufbereitungsstufe 17 in die Ansteuerfrequenz für den Taktgenerator 10 umgesetzt wird. Dieses Rechenwerk, das den Spannungs-Frequenz-Wandler 18 in Fig. 1 ersetzen würde, kann beispielsweise von einem auch den übrigen Meßablauf steuernden Mikroprozessor gebildet sein. Im übrigen besteht im Rahmen der Erfindung auch die Mög­ lichkeit, daß über den Geschwindigkeitsaufnehmer 16 eine Grobregelung und über das Bildkontrastsignal eine Feinregelung des Bildschiebetaktes vorgenommen wird.

Bei geringen Warenbahngeschwindigkeiten wird auch die Bildinformation entsprechend langsam durch den Bildsen­ sor 2 geschoben, so daß sich am Bild verhältnismäßig hohe Dunkelsignale überlagern können, die den Signal- Rausch-Abstand verschlechtern. Um dies zu vermeiden, kann die Synchronisiereinheit einen im einzelnen nicht darge­ stellten Frequenzdiskriminator aufweisen, der bei Unter­ schreiten einer minimalen Ansteuerfrequenz des Taktgenera­ tors eine Steuerschaltung aktiviert, die jeweils nach einer Anzahl n von Bildschiebetakten das zur Warenbahn synchrone Weiterschieben der Bildinformation beendet. Dabei ist die Anzahl n der Bildschiebetakte kleiner als die Spalten- bzw. Zeilenzahl z des Bildsensors in Schieberichtung. Im Anschluß daran wird mit einer gegenüber dem Bildschiebetakt hohen Auslesetaktfrequenz die Bildinformation zum Auslesen zeilen- bzw. spaltenweise zunächst in ein nicht näher dargestelltes Speicherregister, in welchem keine "Nachbelichtungen" des Speicherinhalts erfolgen können und dann mit niedrigerer Frequenz ins Ausgangsregister 6 geschoben. Die Anzahl n der Bildschiebetakte wird dabei so gewählt, daß eine aus­ reichende Belichtungszeit zur Verfügung steht, Dunkelsig­ nale aber noch nicht in nennenswertem Umfang die Bildin­ formation stören. Um nur die zeitlich vollständig belich­ teten Zeilen bzw. Spalten des Bildsensors 2 auszulesen ist es ausreichend, wenn die Steuerschaltung jeweils nur z-n Impulse der Auslesetaktfrequenz erzeugt. Um im Anschluß an das Auslesen ein Ansammeln von Dunkelsignalen in den Sensorelementen bzw. Registerelementen zu vermeiden, kann die Steuerschaltung zunächst so lang Impulse der Auslese­ taktfrequenz erzeugen, bis die nächste noch nicht abge­ tastete Zeile das n-te Zeilenelement erreicht hat. Dadurch werden in den aufzeichnungsfreien Zwischenräumen die sich ansammelnden Dunkelsignale aus dem Bildsensor ausgelesen und als ungültige Information verworfen.

Bei sehr hoher Warenbahngeschwindigkeiten kann der Fall eintreten, daß das Ausgangsregister 6 zwischen zwei Bildschiebetakten nicht mehr ausgelesen werden kann. Unter diesen Betriebsbedingungen ist es dann nicht mehr möglich, ein vollständiges Abbild der zu beobachtenden Warenbahn 1 zu liefern. Dann können nur noch etwa auf ein auslösendes Kommando hin einzelne Bilder aufgenommen werden, wobei die Auslesetaktfre­ quenz in diesem Fall kleiner als die Bildschiebetakt­ frequenz ist und von der maximal möglichen Schiebege­ schwindigkeit des Ausgangsregisters bestimmt wird.

Das am Ausgangsregister des Bildsensors ausgelesene Videosignal kann anschließend in in der Zeichnung nur angedeuteter Weise digitalisiert und in einem Bild­ speicher 19 nach entsprechender Verstärkung bei 20 abgelegt werden, dessen Inhalt als Standbild auf einem Video­ monitor 21 darstellbar ist und gegebenenfalls in einer nicht dargestellten Überwachungseinrichtung ausgewer­ tet werden kann, wenn beispielsweise auf der Warenbahn angebrachte Codierungen gelesen werden sollen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Erfassung sowie zur Darstellung und/ oder Speicherung bzw. Weiterverarbeitung des Abbil­ des von Oberflächenbereichen laufender Warenbahnen mit einem aus zweidimensional angeordneten licht­ empfindlichen Sensorelementen bestehenden opto­ elektronischen Bildsensor, sowie mit einem die Ober­ fläche der Warenbahn auf den Bildsensor abbildenden optischen System, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor (2) zum Auslesen der Bildinformation ein aus den Sensorelementen (4) zugeordneten und mit die­ sen in Verbindung stehenden Registerelementen (5) gebildetes Schieberegister aufweist, in dem der Hel­ ligkeitswerte repräsentierende Informationsinhalt der einzelnen Sensorelemente (4) in Zeilen- oder Spaltenrichtung des Bildsensors (2) zum jeweils be­ nachbarten Sensorelement (4) und schließlich zu einem in Schieberichtung endseitig angeordneten Aus­ gangsregister (6) weitergeschoben wird, wobei auch während bzw. zwischen den Bildschiebetakten zum Wei­ terschieben der Bildinformation im Bildsensor (2) lau­ fend der Informationsinhalt der Sensorelemente (4) zu den ihnen zugeordneten Registerelementen (5) übertra­ gen wird, und daß der den Bildschiebetakt erzeugende Taktgenerator (10) von einer Synchronisiereinheit (11) so geregelt wird, daß die Geschwindigkeit der im Bildsensor (2) weitergeschobenen Bildinformation nach Richtung und Betrag gleich der Geschwindigkeit des Bildes der auf den Bildsensor (2) abgebildeten Warenbahn (1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (11) eine Kontrastmeß­ stufe (12) aufweist, die in dem vom Bildsensor (2) abgegebenen Bildsignal die auftretende, ein Maß für die Bildschärfe darstellende Flankensteilheit sowohl senkrecht als auch parallel zur Laufrichtung (13) der Warenbahn (1) ermittelt und daraus Bild­ kontrastsignale erzeugt, die einer speichernden Vergleicherschaltung (14) zugeführt werden, die bei in Laufrichtung (13) der Warenbahn (1) geringerem Bildkontrast als quer dazu eine Änderung der Takt­ frequenz veranlaßt und anschließend die bei geänder­ ter Taktfrequenz auftretenden Bildkontrastsignale mit den zuvor ermittelten vergleicht, worauf bei einer infolge der Taktfrequenzänderung aufgetrete­ nen, einem höheren Bildkontrast entsprechenden Ver­ größerung des Bildkontrastsignals in Laufrichtung (13) der Warenbahn (1) eine weitere Frequenzänderung des Taktgenerators (10) in gleicher Richtung veranlaßt und entsprechend bei einer Verkleinerung des Bild­ kontrastsignals eine Frequenzänderung in entgegen­ gesetzter Richtung vorgenommen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (11) einen die Geschwin­ digkeit der Warenbahn (1) direkt oder indirekt etwa an einer Umlenkwalze (15) messenden Geschwindigkeits­ aufnehmer (16) aufweist, dessen Ausgangssignal einer Signalaufbereitungsstufe (17) zugeführt wird, die ein vom Abbildungsmaßstab des optischen Systems so­ wie dem Zeilen- bzw. Spaltenabstand der Sensorelemen­ te abhängig einstellbares und den Taktgenerator an­ steuerndes Ausgangssignal erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsaufnehmer (16) von einem Tachogenerator gebildet ist und die Signalaufberei­ tungsstufe (17) eine Linearisierungsschaltung sowie einen Spannungs-Frequenz-Wandler (18) aufweist, des­ sen Ausgangsimpulse den Taktgenerator (10) ansteuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsaufnehmer von einem inkremen­ talen Weggeber gebildet ist, dessen der Warenbahn­ geschwindigkeit proportionale Impulsfrequenz in einem Rechenwerk der Signalaufbereitungsstufe (17) in die Ansteuerfrequenz für den Taktgenerator (10) umge­ setzt wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (11) einen Frequenzdiskriminator aufweist, der bei Unterschrei­ tung einer minimalen Ansteuerfrequenz des Taktgenera­ tors (10) eine Steuerschaltung aktiviert, die jeweils nach einer Anzahl n von Bildschiebetakten, die klei­ ner als die Spalten- bzw. Zeilenzahl z des Bildsen­ sors in Schieberichtung ist, das zur Warenbahn (1) synchrone Weiterschieben der Bildinformation beendet und anschließend mit einer gegenüber dem Bildschiebe­ takt hohen Auslesetaktfrequenz die Bildinformation zum Auslesen ins Ausgangsregister (6) schiebt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsensor ein zwischen dem Schieberegister und dem Ausgangsregister angeordnetes Speicherregister aufweist, dessen Informationsinhalt durch auf den Bild­ sensor auffallendes Licht nicht beeinflußt wird und daß die Bildinformation in das Speicherregister mit einer Auslesetaktfrequenz weitergeschoben wird, die gleich der maximal möglichen Bildschiebetaktfrequenz ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuerschaltung zum Auslesen nur der zeit­ lich vollständig belichteten Zeilen bzw. Spalten je­ weils z-n Impulse der Auslesetaktfrequenz erzeugt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerschaltung nach dem Ausle­ sen des Bildsensors (2) solange Impulse der Auslese­ taktfrequenz erzeugt, bis die nächste noch nicht ab­ getastete Zeile das n-te Zeilenelement erreicht hat.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das am Ausgangsregister (6) des Bild­ sensors (2) ausgelesene Videosignal digitalisiert und in einem Bildspeicher (12) abgelegt wird, dessen In­ halt als Standbild auf einem Videomonitor (21) dar­ stellbar ist und/oder in einer Überwachungseinrich­ tung ausgewertet wird.