KR101601367B1 - 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법 및 광 패턴 - Google Patents

물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법 및 광 패턴 Download PDF

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비트로닉 독터 엔지니어 슈타인 빌트페어아르바이퉁스시스테메 게엠베하
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Abstract

물체(2)의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법으로서, 이 방법은 다음의 방법 단계들:
광원(5)에 의해 상기 물체(2) 상에 횡축(X)의 방향으로 연장하여 연속적인 코딩된 픽처 요소들(11, 17)의 형태로 광 패턴(12)을 투영하는 단계 - 상기 픽처 요소들(11, 17) 각각은 적어도 하나의 코딩 특징을 갖고, 상기 픽처 요소들(11, 17)은 함께 코드 워드(7, 16)를 정의하며, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들(11)의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 상기 코드 워드(7, 16) 내에 정확히 한 번 존재하는 개별 부분 코드 워드들(8, 13, 14, 15)을 정의하고, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들(11, 17)을 포함하며, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축(X)의 방향으로 특정 기준 위치에 할당됨 - ,
상기 광원(5)에 대해 오프셋 배열된 픽처 센서(3)에 의해 상기 광 패턴(12)을 캡처하는 단계,
상기 픽처 요소 그룹들의 상기 횡축(X) 방향에서의 위치들을 결정하는 단계, 및
상기 픽처 요소 그룹들의 상기 결정된 위치와 상기 각각의 기준 위치를 비교하여 상기 물체(2)의 상기 높이를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 픽처 요소들(11, 17)은 개별 광 포인트들이고,
상기 코딩 특징은 상기 개별 픽처 요소들(11, 17)의 상기 시퀀스의 방향에서의 상기 광 패턴(12)의 연장에 대해 횡 방향에서의 상기 광 포인트들의 위치이고, 상기 광 포인트들은 상기 광 패턴(12)의 상기 연장을 따라 여러 개의 라인으로 배열된다.

Description

물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법 및 광 패턴{METHOD AND LIGHT PATTERN FOR MEASURING THE HEIGHT OR THE HEIGHT PROFILE OF AN OBJECT}
본 발명은 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 다음의 단계들: 광원에 의해 상기 물체 상에 횡축의 방향으로 연장하여 연속적인 코딩된 픽처 요소들의 형태로 광 패턴을 투영하는 단계 - 상기 픽처 요소들 각각은 적어도 하나의 코딩 특징을 갖고, 상기 픽처 요소들은 함께 코드 워드를 정의하며, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 상기 코드 워드 내에 정확히 한 번 존재하는 개별 부분 코드 워드들을 정의하고, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들을 포함하며, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축의 방향으로 특정 기준 위치에 할당됨 - ; 상기 광원에 대해 오프셋 배열된 픽처 센서에 의해 상기 광 패턴을 캡처하는 단계; 상기 픽처 요소 그룹들의 상기 횡축 방향에서의 위치들을 결정하는 단계; 및 상기 픽처 요소 그룹들의 상기 결정된 위치와 상기 각각의 기준 위치를 비교하여 상기 물체의 상기 높이를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법에서 사용하기 위한 광 패턴에 관한 것으로, 상기 광 패턴은 횡축의 방향으로 연장하여, 적어도 하나의 코딩 특징을 각각 갖고 코드 워드를 함께 정의하는, 연속적인 코딩된 픽처 요소들을 갖고, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 개별 부분 코드 워드들을 정의하고, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축의 방향으로 특정 기준 위치에 할당되고, 2개의 바로 인접하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들을 포함한다.
전술한 방법 및 전술한 광 패턴은 WO 2004/083778 A1을 통해 공지되어 있다. 여기서, 방법은 물체의 표면 프로파일을 스캐닝하는 데 사용된다. DE 10 2007 057 771 A1을 통해, 방법 및 장치가 공지되어 있으며, 이들은 운반 시스템들 상에서 패키지들을 운반하는 패키지 분류 설비들에서의 패키지들의 볼륨 결정에 주로 사용된다. 운반 시스템은 차례로 구동되는 하나 이상의 컨베이어 벨트 또는 여러 개의 컨베이어 롤러를 포함할 수 있으며, 이들 위에서 측정될 패키지들이 운반된다. 물체 또는 패키지의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 장치는 이 예에서 고정 배열되며, 예를 들어, 컨베이어 벨트 또는 컨베이어 롤러들에 걸치는 브리지를 포함할 수 있고, 이 브리지는 운반 방향에 대해 횡으로 배열되며, 그 위에는 장치의 개별 컴포넌트들이 설치된다. 장치는 운반 시스템의 운반 방향에 대해 횡으로 배열되는 선형 픽처 센서를 더 포함한다. 더구나, 적어도 하나의 광원이 제공되며, 이는 선형 픽처 센서와 동일 선 상에 있고, 그에 대해 측방으로 오프셋 배열된다. 광원은 운반 시스템의 폭 및 이동 표면에 걸치는 독특한(distinct) 패턴화된 광 시퀀스를 생성한다. 이 광 시퀀스는 반사되어 선형 픽처 센서에 의해 기록된다. 따라서, 광 시퀀스는 처음에 운반 방향에 대해 횡으로 컨베이어 벨트 상에 투영된다. 선형 픽처 센서는 광원에 대해 측방으로 오프셋된 위치로부터 이 광 시퀀스를 캡처한다. 패키지들은 컨베이어 벨트에 의해 광 시퀀스를 통해 이동된다. 여기서, 선형 픽처 센서의 오프셋 배열로 인해, 패키지에 의해 반사되는 광 시퀀스의 부분의 오프셋이 광 시퀀스의 세로 연장의 방향으로, 즉, 운반 방향에 대해 횡으로 생성된다. 패키지에 의해 반사되는 광 시퀀스의 부분의 이러한 오프셋 또는 이러한 변위는 패키지의 높이에 비례하며, 따라서 광 시퀀스의 이동된 부분의 폭, 운반 속도, 및 오프셋의 크기에 의해, 패키지의 볼륨이 도출될 수 있다.
광 시퀀스는 회절 렌즈(회절 광학 요소(diffractive optical element; DOE))를 포함하는 레이저 조명 장치에 의해 생성되는 공간적인 독특한 바 배열(spatial distinct bar arrangement)이다. 공간적인 독특한 바 배열은 조명된 긴 바들 및 조명된 짧은 바들의 행(row)을 포함한다. 이들은 짧은 빈 공간들 및 긴 빈 공간들에 의해 서로 분리된다. 따라서, 바 배열은 바 코드와 비교될 수 있다. 바 배열은 199개의 코드 워드를 포함하며, 하나의 코드 워드는 6개의 요소에 의해 결정된다. 요소는 조명된 바 또는 빈(조명되지 않은) 공간이다. 코드 워드들은 순차적으로 차례로 배열된다. 독특한 패턴은 78개의 워드에 의해 결정되며, 컨베이어 벨트의 폭에 걸쳐 세 번 반복된다. 따라서, 3개의 독특한 패턴 중 하나 내에서, 각각의 개별 코드 워드가 결정되고 식별될 수 있으며, 이어서 컨베이어 벨트의 폭에 걸쳐 코드 워드의 위치도 알려진다. 따라서, 코드 워드가 오프셋될 때, 오프셋의 크기 및 그에 따라 패키지의 높이가 결정될 수 있다.
문제는 긴 조명된 바와 짧은 조명된 바를 구별하고, 길고 빈(조명되지 않은) 공간과 짧고 빈(조명되지 않은) 공간을 구별해야 한다는 것이다. 이것은 상이한 표면들, 예를 들어, 밝은 표면과 어두운 표면을 갖는 패키지들이 분류될 때 실제로 문제들을 유발할 수 있다. 밝은 표면들은 어두운 표면들보다 광 패턴을 더 강하게 반사하여, 과다한 발광이 발생한다. 과다한 발광은 그에 따라 과다 조명된 바가 예를 들어 어두운 표면에 의해 반사되는 정상 조명된 바보다 선형 픽처 센서에 의해 캡처되는 픽처 상에서 더 길게 보이는 것을 특징으로 한다. 더구나, 2개의 과다 조명된 바가 서로 옆에 배열될 때, 빈 공간은 더 좁게 보일 수 있다. 이러한 현상들은 코드 워드의 잘못된 결정 또는 비결정(no determination)을 유발할 수 있다.
더구나, 픽처 센서들은 초점 심도를 가지며, 이는 선예도(depth of sharpness)의 영역들의 에지에서 오초점(out of focus)을 유발할 수 있다. 오초점은 또한, 조명된 바가 실제보다 넓게 재생되고, 이에 따라 2개의 표현된 또는 재생된 조명된 바 사이의 조명되지 않은 빈 공간들이 더 좁게 보이는 현상을 유발한다.
더구나, 원칙적으로, 완전한 코드 워드가 판독 또는 결정되어야 한다. 차례로 순차 배열되고 6개의 요소로 각각 구성된 코드 워드들에서, 다수의 개별 요소가 판독되어야 한다. 예를 들어, 판독이 코드 워드의 제2 요소에서만 시작될 때, 제1 코드 워드의 나머지 요소들이 판독되어야 하고, 다음 코드 워드의 모든 요소들, 즉, 완전한 코드 워드에 이르기까지, 이 예에서는, 제2 코드가 인식된다.
본 발명은 에러 레이트를 줄이는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법에 의해 달성되는 것으로, 상기 방법은 다음의 방법 단계들: 광원에 의해 상기 물체 상에 횡축의 방향으로 연장하여 연속적인 코딩된 픽처 요소들의 형태로 광 패턴을 투영하는 단계 - 상기 픽처 요소들 각각은 적어도 하나의 코딩 특징을 갖고, 상기 픽처 요소들은 함께 코드 워드를 정의하며, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 상기 코드 워드 내에 정확히 한 번 존재하는 개별 부분 코드 워드들을 정의하고, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들을 포함하며, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축의 방향으로 특정 기준 위치에 할당됨 - ; 상기 광원에 대해 오프셋 배열된 픽처 센서에 의해 상기 광 패턴을 캡처하는 단계; 상기 픽처 요소 그룹들의 상기 횡축 방향에서의 위치들을 결정하는 단계; 및 상기 픽처 요소 그룹들의 상기 결정된 위치와 상기 각각의 기준 위치를 비교하여 상기 물체의 상기 높이를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 픽처 요소들은 개별 광 포인트들이고, 상기 코딩 특징은 상기 개별 픽처 요소들의 상기 시퀀스의 방향에서의 상기 광 패턴의 연장에 대해 횡 방향에서의 상기 광 포인트들의 위치이고, 상기 광 포인트들은 상기 광 패턴의 상기 연장을 따라 여러 개의 라인으로 배열된다.
따라서, 전체 광 패턴은 그의 전체 연장에 걸쳐 코드 워드를 형성하며, 임의의 서로 후속하는 픽처 요소들은 개별 부분 코드 워드를 각각 정의하는 픽처 요소 그룹들을 형성한다. 이 예에서, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들을 포함한다. 부분 코드 워드들은 그에 따라 오버랩되며, 차례로 순차 배열되지 않는다. 픽처 요소 그룹은, 예를 들어, 서로 바로 다음에 배열된 5개의 픽처 요소로 구성될 수 있다. 이러한 5개의 픽처 요소는, 예를 들어, 광 패턴의 제1 내지 제5 위치에 있는 픽처 요소들을 포함할 수 있다. 그러면, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은, 예를 들어, 제2 내지 제6 위치에 있는 5개의 픽처 요소를 포함한다. 이것은, 이 예에서, 부분 코드 워드의 결정을 위해, 항상 부분 코드 워드를 정의하는 수의 픽처 요소들만이 판독되어야 한다는 것을 의미하는데, 이는 광 패턴의 각각의 임의의 위치에서, 부분 코드 워드를 생성하는, 5개의 임의의 픽처 요소들이 판독될 수 있기 때문이다. 단지, 이 경우에, 전술한 예에서, 픽처 요소 그룹들은 서로 직접 이어지는 것이 아니라, 예를 들어, 2개의 픽처 요소에 걸쳐 오프셋 배열되는데, 즉, 제2 픽처 요소 그룹은 제3 내지 제7 위치의 픽처 요소들을 포함하며, 따라서 부분 코드 워드를 식별할 수 있기 위해 더 많은 픽처 요소가 판독되어야 한다.
각각의 픽처 요소 그룹은 특정 기준 위치에 할당된다. 이 방법이 컨베이어 벨트 상의 패키지들의 볼륨 결정을 위해 사용될 때, 기준 위치는 운반 방향에 대해 횡으로의 컨베이어 벨트 상의 각각의 픽처 요소 그룹의 위치를 결정한다. 이제, 패키지가 광 패턴을 통해 이동되는 경우, 패키지 표면에 의해 반사되는 픽처 요소 그룹들은 픽처 센서에 의해 캡처되는 재생에서 운반 방향에 대해 횡으로 이동되며, 기준 위치가 알려짐에 따라, 변위의 크기에 의해, 패키지의 높이가 도출될 수 있다. 이 예에서, 컨베이어 벨트는 공간 기준 위치와 관련된 기준 표면을 형성한다.
픽처 요소들의 코딩 특징은 상이할 수 있다. 예를 들어, 이것은 광 패턴의 연장에 대해 횡으로의 픽처 요소의 위치일 수 있으며, 패키지 볼륨 결정의 경우에, 이것은 운반 방향에서의 픽처 요소의 위치일 것이다. 따라서, 운반 방향에 대해 횡으로의 축에 대한 픽처 요소들은 운반 방향에서 상이한 위치들에 정렬될 수 있다. 게다가, 바람직하게는, 픽처 요소들은 포인트들이다. 그러나, 코딩 특징은 또한 광 패턴의 연장에 대해 횡으로의 방향에서의 픽처 요소의 길이 또는 픽처 요소들의 광의 파 길이일 수 있다.
바람직하게는, 픽처 요소들은 전술한 바와 같이 광 포인트들이며, 이들은 서로 거리를 두고 배열되고, 따라서 오버랩되지 않으며, 모두가 동일한 크기 및 형상을 갖는다.
광 패턴의 연장에 대해 횡으로의, 즉, 컨베이어 벨트의 운반 방향에서의 상이한 위치들에 있는 광 포인트들의 배열에서, 광 포인트들은 광 패턴의 연장을 따라 여러 개의 라인으로, 바람직하게는 4개의 라인으로 배열될 수 있다. 광 패턴은 광 패턴의 연장의 방향으로 열들(columns)을 더 형성하며, 이들은 서로 옆에 배열되고, 운반 방향으로 정렬된다. 각각의 열에 대해, 정확히 하나의 광 포인트가 제공된다.
더구나, 상기 목적은 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법에서 사용하기 위한 광 패턴에 의해 도달되는 것으로, 상기 광 패턴은 횡축의 방향으로 연장하여, 적어도 하나의 코딩 특징을 각각 갖고 코드 워드를 함께 정의하는 연속적인 코딩된 픽처 요소들을 갖고, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 개별 부분 코드 워드들을 정의하고, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축의 방향으로 특정 기준 위치에 할당되고, 2개의 바로 인접하는 픽처 요소 그룹은 부분적으로 동일한 픽처 요소들을 포함한다. 상기 픽처 요소들은 개별 광 포인트들이고, 상기 코딩 특징은 상기 개별 픽처 요소들의 상기 시퀀스의 방향에서의 상기 광 패턴의 연장에 대해 횡 방향에서의 상기 광 포인트들의 위치이고, 상기 광 포인트들은 상기 광 패턴의 상기 연장을 따라 여러 개의 라인, 바람직하게는 4개의 라인으로 배열된다.
아래에서, 본 발명은 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.
도 1은 컨베이어 벨트의 운반 방향에서의 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 광 패턴의 상세이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 사시도이다.
도 1은 패키지들을 분류하기 위한 설비 내의 컨베이어 벨트에 대한 측정 장치를 개략적으로 도시한다. 픽처 평면에 수직인 운반 방향(T)으로 이동되는 컨베이어 벨트(1)가 제공된다. 픽처 평면은 이 예에서 장치의 측정 평면에 대응한다. 컨베이어 벨트(1)는 패키지들(2)이 배치되는 표면(10)을 갖는다. 직사각 단면을 갖는 패키지(2)가 예시된다. 컨베이어 벨트(1) 대신에, 패키지를 운반하기 위한 다른 요소들이, 예를 들어, 구동되는 운반 롤러들로서 제공될 수도 있다. 카메라(3) 형태의 픽처 센서가 컨베이어 벨트(1) 위에 수직으로 배열되며, 대략 그곳에 중심을 갖는다. 카메라(3)는 점선들에 의해 지시되는 관찰 범위(4)를 갖는다. 카메라(3)의 관찰 범위(4)는 운반 방향에 수직으로 정렬되는 측정 평면 상에 배열된다.
레이저(5) 형태의 광원이 운반 방향에 대해 횡으로 컨베이어 벨트(1)와 교차하는 횡축(X)에 평행한 방향으로 측방 배열된다. 레이저(5)는 투영 평면(6)에서 광 패턴을 컨베이어 벨트(1)의 표면(10) 상에 투영한다. 투영 평면(6)도 점선들에 의해 지시된다. 투영 평면(6)은 관찰 범위(4)와 동일한 평면에 배열된다. 일반적으로, 레이저(5)가 아닌 다른 광원들도 제공될 수 있다. "평면"이라는 용어는, 예를 들어, 관찰 범위(4)가 운반 방향에 대한 방향으로 또는 픽처 평면에 수직으로 확장되는 솔루션들을 포함한다. 이것은 투영 평면(6)에 대해서도 유효하다. 특히, 아래에 더 설명되는 바와 같이, 광 패턴이 횡축(X)의 방향으로의 하나의 연장을 가질 뿐만 아니라, 운반 방향으로의 연장도 가질 때, 레이저 광선의, 따라서 투영 평면(6)의 운반 방향(T)으로의 확장이 발생한다. 이 경우, 카메라(3)의 관찰 범위는 컨베이어 벨트(1) 상의 포인트를 커버하며, 이는 적어도 광 패턴의 투영의 부분만큼 크거나 그보다 더 크다는 점에 주목해야 한다. 컨베이어 벨트(1) 상의 관찰 범위가 운반 방향(T)으로 투영된 광 패턴보다 클 때, 카메라(3) 및 레이저(5)의 조정에 의해, 관찰 범위(4)와 투영 평면(6)의 정확한 동일 평면 정렬이 필요하지 않게 되는 장점이 얻어지는데, 이는 투영 평면(6)을 향한 관찰 범위(4)의 수직 축(Z) 주위의 작은 각도의 배열에서도, 광 패턴이 관찰 범위(4) 내에 완전히 배열되기 때문이다. 이를 위해, 카메라(3)는 행렬 카메라인 것이 필요하다.
더구나, 컨베이어 벨트(1) 상에 투영된 광 패턴이 개별 픽처 요소들(11)로 구성되는 것이 개략 도시되며, 픽처 요소들(11)은 도 1의 예에서 이진 코딩된다. 따라서, 각각의 픽처 요소(11)는 이진수 0 또는 1이 된다. 모든 픽처 요소들(11)은 함께 컨베이어 벨트(1)의 폭에 걸치는 코드 워드(7)를 형성한다. 코드 워드(7)는 이 예에서 픽처 요소 그룹(8)을 형성하는 4개의 픽처 요소(11)를 갖는 부분 코드 워드들로 구성된다. 예를 들어, 이진 워드 0011을 정의하는 부분 코드 워드(8)가 표기된다. 부분 코드 워드(8)는 코드 워드(7) 내에서 명확하게 그리고 개별적으로 식별될 수 있다. 부분 코드 워드(8)는 코드 워드(7) 내에 정확히 한 번 존재한다. 횡축(X)을 따른 정확한 위치가 부분 코드 워드(8)에 할당되며, 이것은 컨베이어 벨트(1)의 표면(10)에 의해 표현되는 기준 평면을 참조한다. 따라서, 부분 코드 워드(8)가 검출되는 경우, 이것이 기준 평면 상의 어느 위치에 배열되는지가 명확하다.
패키지(2)가 이제 투영 평면(6)을 통해 이동되는 경우, 광 패턴의 개별 픽처 요소들(11)이 패키지(2)의 표면(9)에 의해 반사되어, 카메라(3)에 의해 기록된다. 레이저(5)가 카메라(3)에 대해 측방으로 오프셋 배열됨에 따라, 부분 코드 워드(8)는 이 예에서 카메라(3)에 의해 촬영되는 픽처에서 횡축(X)을 따라 우측으로 측방 이동된다. 부분 코드 워드(8)가 패키지(2)와 수직 오버랩되어 부분적으로만 배열되는 경우에도, 완전한 부분 코드 워드(8)가 패키지(2)의 표면(9)에 의해 반사된다. 이 예에서는, 이와 관련하여 2개의 픽처 요소(11)의 측방 변위가 발생한다. 그러면, 일반적인 삼각 측량법에 의해, 패키지(2)의 표면(9)의 높이가 부분 코드 워드(8)의 변위의 크기에 의해 계산될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 컴퓨터 형태의 픽처 처리 유닛(21)이 데이터 라인들(22)을 통해 카메라(3)에 그리고 필요한 경우에는 레이저(5)에도 접속된다.
도 2는 코드 워드(16)를 정의하는 광 패턴(12)의 바람직한 실시예의 상세를 도시한다. 광 패턴(12)은, 예를 들어, 레이저 및/또는 회절 광학 요소(diffractive optical element; DOE)에 의해 형성될 수 있는 광 포인트들의 형태의 개별 픽처 요소들(17)로 구성된다. 개별 픽처 요소들(17)은 횡축(X) 방향으로, 따라서 운반 방향(T)에 대해 횡으로, 즉 4개의 라인으로 서로 옆에 배열된다. 라인들은 운반 방향(T)에 평행하게 정렬되는 종 방향(Y)으로 차례로 배열된다. 픽처 포인트들(17)은 또한 횡축(X)을 가로질러 서로 옆에 배열되는 열들로 배열되며, 각각의 열 내에는 정확히 하나의 픽처 요소(17)가 제공된다. 각각의 픽처 요소(17)의 위치는 종 방향(Y)에서 또는 라인들 중 하나에서 코딩 특징을 표현하며, 이 코딩 특징에 의해 각각의 개별 픽처 요소(17)가 코딩된다. 따라서, 각각의 픽처 요소(10)에 숫자가 할당될 수 있으며, 도 2에 도시된 가장 아래 라인의 모든 픽처 요소들(17)에 대해 숫자 0이 할당되고, 그 위에 배열된 제2 라인 내의 모두에 숫자 1이 할당되고, 제3 라인 내의 모두에 숫자 2가 할당되며, 제4 라인 내의 모두에 숫자 3이 할당된다. 따라서, 도 2에 광 패턴(12) 아래에 표시된 코드 워드(16)가 생성된다. 코드 워드(16)는 서로 옆에 배열된 5개의 임의의 픽처 요소(17)와 함께 픽처 요소 그룹들 또는 부분 코드 워드들을 형성한다. 가장 좌측에 배열된 제1 부분 코드 워드(13)는 코딩 "11120"을 갖는다. 더 우측에 배열된 픽처 요소는 코딩 "11201"을 갖는 제2 부분 코드 워드(14)를 갖는다. 그에 이어지는 다른 제3 부분 코드 워드(15)는 코딩 "12011"을 갖는다. 이 예에서, 모든 명명된 픽처 요소 그룹들 또는 부분 코드 워드들(13, 14, 15)은 오버랩되는데, 즉, 부분적으로 동일한 픽처 요소들(17)을 갖는다. 따라서, 제1 부분 코드 워드(13)는 제2 부분 코드 워드(14)와 4개의 공통 픽처 요소를 갖는다. 이 예에서는, 부분 코드 워드를 식별하기 위해, 코드 워드(16) 내의 이 부분 코드 워드의 명확한 할당을 수행할 수 있기 위해, 5개의 픽처 요소(7)만 결정되면 된다는 점에서 유리하다.
도 3은 물체의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 장치의 일례를 도시한다. 배열이 도 1의 배열과 다른 경우에도, 도 1에 따른 배열의 컴포넌트들에 기능 면에서 대응하는 컴포넌트들에는 동일한 참조 번호들이 부여된다.
장치는 하우징(18)을 포함하며, 그 안에는 카메라(3)가 배열된다. 카메라(3)는 본 표현에서 원근법으로 표시된 관찰 범위(4)를 갖는다. 여기서, 카메라(3)의 관찰 범위(4)는 횡축(X)의 방향으로 확장될 뿐만 아니라, 작은 각도에만 있는 경우에는 종축(Y)의 방향으로, 즉 운반 방향에 평행하게 확장된다는 것도 알 수 있다. 하우징(18) 내에는, 투영 평면(6) 내에 광 패턴을 투영하는 레이저(5)도 배열된다. 투영 평면은 순수하게 수학적으로 고려되어야 하는 것이 아니라, 이 투영 평면은 횡축(X)의 방향은 물론, 종축(Y)의 방향으로도 부채꼴로 확장된다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 종축(Y) 방향에서의 투영 평면(6)의 확장은 관찰 범위(4)의 확장보다 작다. 카메라(3)가 행렬 카메라이고, 운반 방향에서의 광 패턴이 관찰 범위(4)보다 작은 경우, 에러 조정, 즉 카메라(3)의 관찰 범위(4)에 대한 광 패턴의 각도 배열이 순전히 컴퓨터에 의해 보상될 수 있다.
레이저(5)는 처음에 광 패턴을 대략 수직 하향으로 제1 미러(19) 상에 투영하며, 그로부터 광 패턴이 제2 미러(20) 상에 측방으로 횡축(X)의 방향으로 투영되고, 이어서 제2 미러는 광 패턴을 하향으로 컨베이어 벨트 상으로 반사한다. 이 경우, 광 패턴은 레이저(5)로부터 시작하여 횡축(X)의 방향으로 계속 더 확장되며, 하우징(18) 밖으로 출사할 때, 넓은 광 패턴이 제공된다. 하우징(18) 내의 미러들(19, 20)을 통해 굴절이 행해지지 않을 경우, 레이저(5)는 컨베이어 벨트 위에 상당히 높게 배열되어야 할 것이다. 따라서, 도시된 배열에 의해 상당한 구성 공간이 절약된다.
1: 컨베이어 벨트
2: 패키지
3: 카메라
4: 관찰 범위
5: 레이저
6: 투영 평면
7: 코드 워드
8: 부분 코드 워드
9: 표면
10: 표면
11: 픽처 요소
12: 광 패턴
13: 제1 부분 코드 워드
14: 제2 부분 코드 워드
15: 제3 부분 코드 워드
16: 코드 워드
17: 픽처 요소
18: 하우징
19: 제1 미러
20: 제2 미러
21: 픽처 처리 유닛
22: 데이터 라인
X: 횡축
Y: 종축
Z: 수직 축
T: 운반 방향

Claims (8)

  1. 물체(2)의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 방법으로서,
    광원(5)에 의해 상기 물체(2) 상에 횡축(X)의 방향으로 연장하여 연속적인 픽처 요소들(11, 17)의 형태로 광 패턴(12)을 투영하는 단계 - 상기 픽처 요소들(11, 17) 각각은 적어도 하나의 코딩 특징을 갖고, 상기 픽처 요소들(11, 17)은 함께 코드 워드(7, 16)를 정의하며, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소들(11)의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 상기 코드 워드(7, 16) 내에 정확히 한 번 존재하는 개별 부분 코드 워드들(8, 13, 14, 15)을 정의하고, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들(11, 17)을 포함하며, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축(X)의 방향으로 특정 기준 위치에 할당됨 - ,
    상기 광원(5)에 대해 오프셋 배열된 픽처 센서(3)에 의해 상기 광 패턴(12)을 캡처하는 단계,
    상기 픽처 요소 그룹들의 상기 횡축(X) 방향에서의 위치들을 결정하는 단계, 및
    상기 픽처 요소 그룹들의 상기 결정된 위치와 상기 각각의 기준 위치를 비교하여 상기 물체(2)의 상기 높이를 결정하는 단계
    를 포함하며,
    상기 픽처 요소들(11, 17)은 개별 광 포인트들이고,
    상기 코딩 특징은 상기 개별 픽처 요소들(11, 17)의 상기 시퀀스의 방향에서의 상기 광 패턴(12)의 연장에 대해 횡 방향에서의 상기 광 포인트들의 위치이고, 상기 광 포인트들은 상기 광 패턴(12)의 상기 연장을 따라 여러 개의 라인으로 배열되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    2개의 이웃하는 픽처 요소 그룹이 하나의 픽처 요소(11, 17)를 제외하고는 동일한 픽처 요소들(11, 17)을 포함하는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 픽처 요소 그룹이 기준 표면(10)과 관련하여 하나의 특정 공간 기준 위치에 할당되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 픽처 요소들(11, 17)은 서로 거리를 두고 배열되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물체(2)는 측정 평면(4)을 통해 운반 방향(T)으로 이동되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광원(5)은 상기 광 패턴(12)을 상기 측정 평면 내에 투영하는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 픽처 센서(3)는 상기 측정 평면 내에 배열되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 방법.
  8. 물체(2)의 높이 또는 높이 프로파일을 측정하기 위한 시스템으로서,
    광원(5)에 의해 상기 물체(2) 상에 횡축(X)의 방향으로 연장하여 연속적인 코딩된 픽처 요소들(11, 17)을 갖는 광 패턴(12)을 투영하기 위한 수단 - 상기 픽처 요소들(11, 17) 각각은 적어도 하나의 코딩 특징을 갖고, 상기 픽처 요소들(11, 17)은 함께 하나의 코드 워드(7, 16)를 정의하며, 사전 결정된 수의 연속적인 픽처 요소(11)의 시퀀스로부터의 픽처 요소 그룹들 각각은 상기 코드 워드(7, 16) 내에 정확히 한 번 존재하는 개별 부분 코드 워드들(8, 13, 14, 15)을 정의하고, 바로 이웃하는 픽처 요소 그룹들은 부분적으로 동일한 픽처 요소들(11, 17)을 포함하며, 각각의 픽처 요소 그룹은 기준 평면에 관하여 상기 횡축(X)의 방향으로 특정 기준 위치에 할당됨 - ,
    상기 광원(5)에 대해 오프셋 배열된 픽처 센서(3)에 의해 상기 광 패턴(12)을 캡처하는 수단,
    상기 픽처 요소 그룹들의 상기 횡축(X) 방향에서의 위치들을 결정하는 수단, 및
    상기 픽처 요소 그룹들의 상기 결정된 위치와 상기 각각의 기준 위치를 비교하여 상기 물체(2)의 상기 높이를 결정하는 수단
    을 포함하며,
    상기 픽처 요소들(11, 17)은 개별 광 포인트들이고,
    상기 코딩 특징은 상기 개별 픽처 요소들(11, 17)의 상기 시퀀스의 방향에서의 상기 광 패턴(12)의 연장에 대해 횡 방향에서의 상기 광 포인트들의 위치이고, 상기 광 포인트들은 상기 광 패턴(12)의 상기 연장을 따라 여러 개의 라인으로 배열되는, 물체의 높이 또는 높이 프로파일 측정 시스템.
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