WO2000027549A1 - Vorrichtung zur bildaufnahme von paketoberflächen - Google Patents

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Peter Stamm
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Siemens Production And Logistics Systems Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C3/00—Sorting according to destination
    • B07C3/10—Apparatus characterised by the means used for detection ofthe destination
    • B07C3/14—Apparatus characterised by the means used for detection ofthe destination using light-responsive detecting means

Definitions

  • the invention relates to a device for recording images of package surfaces according to the preamble of claim 1.
  • Parcels are automatically sorted and distributed according to the distribution information on the surface, in most cases the recipient addresses, in appropriate facilities.
  • the parcels are transported on a transport device at a relatively high speed of approx. 2m / sec. very small distances between the packages past the image recording device, which makes the recorded images available to an OCR reader. Since the height of the packages fluctuates greatly, the optical system of the image recording device must be adapted to the different distances between the camera and the package surfaces in very short time intervals, so that the images to be evaluated have no quality fluctuations.
  • the image sharpness was therefore automatically adapted to the different distances between the package surface and the image recording device.
  • the distance was determined using a height sensor known per se, e.g. one
  • High packets have a large resolution and low packets a small resolution. This results in a smaller scan width for high packets and a larger scan width for low packets.
  • the image recording device which looks obliquely onto the package surface in the transport direction, is firmly coupled to an illumination device, this results in an undesirable shadow formation in the case of alternately high and low packages with short distances between the packages.
  • the object of the invention specified in claim 1 is therefore to provide a device for image recording of packet surfaces for recognizing the distribution information, such as recipient names and addresses, located on the packet surface, which ensures a consistently high resolution for packets of different heights.
  • two lighting devices transverse to the transport direction and laterally to be arranged from the packages so that they radiate obliquely onto the packages.
  • the light cross-sections, the light distribution and the beam direction are selected so that the package surface captured by the camera with the distribution information at different package heights is always illuminated in a shadow-free manner, in contrast to the prior art.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of the device for recording images perpendicular to the transport direction of the packets
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the device for recording images in the transport direction of the packages
  • the packages are transported on tilting trays 2, conveyor belts are also possible in the direction indicated by the arrow at a speed of> 1.7 m / s.
  • the distances between the packages 1 can be 150 mm and smaller.
  • they pass two sensors 3 for package height measurement mounted above them, for example ultrasonic sensors.
  • a side light curtain can also be used.
  • the packets 1 arrive in the recording area of a camera 4 mounted above the packets with a zoom lens 5 and auto focus.
  • the camera 4 has a CCD diode line that scans the package surface during transport.
  • the zoom lens 5 is driven by a fast linear motor 6 which is controlled by a control device 7, to which the sensors 3 for measuring the package height are also connected.
  • the linear motor 6 is controlled by the control device 7 in such a way that the imaging scale is always the same with high resolution, regardless of the packet height.
  • a control device 7 connected upstream. bound light barrier that reports the occupancy of the tilting trays 2 with packages 1.
  • two lighting devices 8 are mounted laterally above the packages 1, which illuminate the packages 1 at an angle. The direction of light, the luminous area and the light distribution of the lighting devices 8 are selected such that the package surface detected by the camera 4 with the distribution information at the different package heights is always illuminated in a shadow-free and uniform manner.

Landscapes

  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Structure And Mechanism Of Cameras (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildaufnahme von Paketoberflächen, die Verteilinformationen enthalten, mit einer senkrecht zur aufzunehmenden Paketoberfläche ausgerichteten Kamera (4), enthaltend einen CCD-Sensor und ein Aufnahmeobjektiv (5), mit mindestens einem Sensor (3) zur Messung der Pakethöhen und einer Steuereinrichtung (7) zur Erzeugung von Stellsignalen für die Kamera (4) in Abhängigkeit von der gemessenen Pakethöhe und mit einem Transportmittel zum kontinuierlichen Transport der Pakete an der Kamera vorbei. Erfindungsgemäß weist die Kamera (4) zur Gewährleistung einer gleichbleibend hohen Auflösung für Pakete unterschiedlicher Höhen als Aufnahmeobjektiv (5) ein Zoom-Objektiv mit Autofokus sowie mit schnellem Zoom-Verstellantrieb (6) auf. Der schnelle Zoom-Verstellantrieb (6) ist von der Steuereinrichtung (7) so ansteuerbar, daß der Abbildungsmaßstab unabhängig von der vorher gemessenen Höhe der die Verteilinformationen enthaltenden Paketoberfläche stets gleich ist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Bildaufnahme von Paketoberflächen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildaufnahme von Paketoberflächen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Pakete werden nach den auf der Oberfläche befindlichen Verteilinformationen, in den häufigsten Fällen den Empfän- geradressen, in entsprechenden Einrichtungen automatisch sortiert und verteilt. Dabei werden die Pakete auf einer Transportvorrichtung mit relativ hoher Geschwindigkeit von ca. 2m/sec bei z.T. sehr kleinen Abständen zwischen den Paketen an der Vorrichtung zur Bildaufnahme vorbeigeführt, die die aufgenommenen Bilder einem OCR-Leser zur Verfügung stellt. Da die Höhe der Pakete stark schwankt, muß in sehr kurzen Zeitabständen das optische System der Bildaufnahmevorrichtung den unterschiedlichen Abständen zwischen Kamera und Paketoberflächen angepaßt werden, damit die auszuwertenden Bilder keine Qualitätsschwankungen aufweisen.
Bei den bekannten Lösungen wurde deshalb die Bildschärfe den unterschiedlichen Abständen zwischen Paketoberfläche und Bildaufnahmevorrichtung automatisch angepaßt. Dazu wurde der Abstand mit einem an sich bekannten Höhensensor, z.B. einem
Lasersensor oder einer Lichtschrankenzeile, gemessen. Auf der Basis des gemessenen Abstandes wurde dann entweder in einem einstellbaren Objektiv einer senkrecht über dem Paket befindlichen Bildaufnahmeeinrichtung die Bildschärfe durch Linsen- Verschiebung entsprechend angepaßt (EP-A-0796 671) oder der Bildebenempfänger, z.B. ein CCD-Zeilensensor, wurde in Richtung der optischen Achse gegenüber dem Objektiv verschoben, um ein scharfes Bild zu erzeugen. Dabei strahlt die meist im Scanner integrierte Beleuchtung schräg auf das Paket, und zwar schräg in Transportrichtung. Damit sind folgende Nachteile verbunden:
Je nach Pakethöhe ergeben sich unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe und damit verschiedene Auflösungen im Bild. Hohe Pakete haben eine große und niedrige Pakete eine kleine Auflösung. Daraus folgt eine kleinere Abtastbreite bei hohen Paketen und eine größere Abtastbreite bei niedrigen Paketen.
Ist die in Transportrichtung schräg auf die Paketoberfläche blickende Bildaufnahmevorrichtung mit einer Beleuch- tungseinrichtung fest gekoppelt, so ist eine unerwünschte Schattenbildung bei abwechselnd hohen und niedrigen Paketen mit kurzen Abständen zwischen den Paketen die Folge.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bildaufnahme von Paketoberflächen für eine Erkennung der auf der Paketoberfläche befindlichen Verteilinformationen, wie Empfängernamen und - adressen, zu schaffen, die eine gleichbleibend hohe Auflösung für Pakete unterschiedlicher Höhe sicherstellt.
Die Verwendung einer Kamera mit einem sehr schnellen Zoom- Objektiv und Autofocus, die Messung der Pakethöhe und die Steuerung des Zoom-Objektivs so, daß sich unabhängig von der Pakethöhe stets der gleiche Abbildungsmaßstab der Paketober- fläche ergibt, garantiert für die nachfolgende Auswertung der Verteilinformationen, z.B. das Lesen der Empfängeradresse in einem OCR-Leser, stets gleichbleibende Bedingungen hinsichtlich der Auflösung.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Nach Anspruch 2 ist es vorteilhaft, die Zoom-Verstellung aufwandsarm und schnell mit einem Linearmotor anzutreiben.
Besonders vorteilhaft ist es nach Anspruch 3, zwei Beleuchtungseinrichtungen quer zur Transportrichtung und seitlich von den Paketen anzuordnen, so daß sie schräg auf die Pakete strahlen. Die Leuchtquerschnitte, die Lichtverteilung und die Strahlrichtung ist so gewählt, daß die von der Kamera erfaßte Paketoberfläche mit der Verteilinformation bei verschiedenen Pakethöhen im Gegensatz zum Stand der Technik stets schattenfrei gleichmäßig ausgeleuchtet ist.
Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. . Dabei zeigt
FIG 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung zur Bildaufnahme senkrecht zur Transportrichtung der Pakete FIG 2 eine schematische Seitenansicht der Vorrich- tung zur Bildaufnahme in Transportrichtung der
Pakete
Die Pakete werden auf Kippschalen 2 , Transportbänder sind ebenfalls möglich, in die mit dem Pfeil angegebenen Richtung mit einer Geschwindigkeit von >1,7 m/s transportiert. Die Abstände zwischen den Paketen 1 können 150 mm und kleiner betragen. Als erstes passieren sie zwei über ihnen angebrachte Sensoren 3 zur Pakethöhenmessung, beispielsweise Ultraschallsensoren. Ein seitlicher Lichtvorhang ist ebenfalls einsetz- bar. Danach gelangen die Pakete 1 in den Aufnahmebereich einer mittig über den Paketen angebrachten Kamera 4 mit einem Zoom-Objektiv 5 und Autofokus. Die Kamera 4 besitzt eine CCD- Diodenzeile, die während des Transports die Paketoberfläche scannt. Das Zoom-Objektiv 5 wird von einem schnellen Linear- motor 6 angetrieben, der von einer Steuereinrichtung 7 angesteuert wird, an die auch die Sensoren 3 zur Pakethöhenmessung angeschlossen sind. In Abhängigkeit von den vorher gemessenen Pakethöhen wird -der Linearmotor 6 von der Steuereinrichtung 7 so angesteuert, daß der Abbildungsmaßstab unabhän- gig von der Pakethöhe stets gleich mit hoher Auflösung ist. Zur Aktivierung der Bildaufnahmevorrichtung befindet sich vorgelagert eine ebenfalls mit der Steuereinrichtung 7 ver- bundene Lichtschranke, die die Belegung der Kippschalen 2 mit Paketen 1 meldet. Quer zur Transportrichtung der auf den Kippschalen 2 befindlichen Pakete 1 auf Höhe der Kamera 4 in Transportrichtung betrachtet sind seitlich über den Paketen 1 zwei Beleuchtungseinrichtungen 8 angebracht, die schräg auf die Pakete 1 strahlen. Die Leuchtrichtung, die Leuchtfläche und die Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtungen 8 sind so gewählt, daß die von der Kamera 4 erfaßte Paketoberfläche mit den Verteilinformationen bei den unterschiedlichen Pa- kethöhen stets schattenfrei und gleichmäßig ausgeleuchtet ist .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Bildaufnahme von Paketoberflächen, 'die Verteilinformationen enthalten, mit einer senkrecht zur auf- zunehmenden Paketoberfläche ausgerichteten Kamera (4), enthaltend einen CCD-Sensor und ein Aufnahmeobjektiv (5), mit mindestens einem Sensor (3) zur Messung der Pakethöhen und einer Steuereinrichtung (7) zur Erzeugung von Stellsignalen für die Kamera (4) in Abhängigkeit von. der gemessenen Pa- kethöhe und mit einem Transportmittel zum kontinuierlichen Transport der Pakete an der Kamera vorbei, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kamera (4) als Aufnahmeobjektiv (5) ein Zoom-Objektiv mit schnellem Zoom-Verstell- antrieb (6) aufweist sowie mit einem Autofokus ausgerüstet ist, wobei der schnelle Zoom-Verstellantrieb (6) von der
Steuereinrichtung (7) so ansteuerbar ist, daß der Abbildungsmaßstab unabhängig von der vorher gemessenen Höhe der die Verteilinformation enthaltenden Paketoberfläche stets gleich ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zoom-Verstellantrieb (7) einen Linear-Motor enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei oder mehr Beleuchtungseinrichtungen (8) quer zur Transportrichtung und seitlich vom Transportmittel angeordnet sind und schräg mit solchem Leuchtquerschnitt und solcher Lichtverteilung so auf die Pa- kete (1) strahlen, daß die von der Kamera (4) erfaßte Paketoberfläche bei verschiedenen Pakethöhen stets schattenfrei und gleichmäßig ausgeleuchtet ist.
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