DE102006015314B3

DE102006015314B3 - Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines Objekts, insbesondere eines im Wesentlichen quaderförmigen Pakets

Info

Publication number: DE102006015314B3
Application number: DE200610015314
Authority: DE
Inventors: Gisbert Dr. Berger; Frank Gerstenberg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: WO2007113166A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines mit seiner Grundfläche auf einer Auflage (3) liegenden Objekts (1), insbesondere eines Pakets, mit einer oberhalb der Aufstandsfläche (4) angeordneten Beleuchtungsquelle (6), die die gesamte Aufstandsfläche (4) von oben beleuchtet, mit einer oberhalb des Objekts (1) angeordneten Bildkamera (8), die in der Kamerabildebene (10a) ein Abbild (10) der Aufstandsfläche (4) mit den die Aufstandsfläche (4) begrenzenden Kanten (9) erzeugt, wobei anhand des Abbilds (10) mit Hilfe der Objekthöhe die Ausdehnung des Objekts (1) bestimmt wird. Um die Ausdehnung eines Objekts mit relativ geringem technischen Aufwand zu bestimmen, wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine in Objektrichtung ausgerichtete Beleuchtungsquelle (6) und die in Objektrichtung ausgerichtete Bildkamera (8) voneinander beabstandet und derart neben der Außenkontur des Objekts (1) und damit seitlich neben der Aufstandsfläche (4) angeordnet sind, dass das Abbild (10) des Objekts (1) jeweils zumindest eine der Objekthöhe entsprechende Seitenkante (11a) einer Seitenfläche (5) zeigt, und dass die Objekthöhe anhand dieser Seitenkante (11a) bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines Objekts, insbesondere eines im Wesentlichen quaderförmigen Pakets, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einrichtungen und Verfahren zur Bestimmung der Ausdehnung von Paketen sind allgemein bekannt. So ist es bekannt, die Ausdehnung einer Paketsendung manuell auszumessen.

Aus EP 0647479 A2 ist eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Die dort beschriebene Einrichtung wird u. a. dazu verwendet, das Volumen eines Postpakets zu messen. Oberhalb des zu messenden Pakets sind mehrere Kameras installiert. Das Paket wird mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt, und aus der Geschwindigkeit und den Kamerabildern wird die Grundfläche berechnet. Um die Höhe zu bestimmen, wird ein Ultraschall-Sensor eingesetzt, der Ausdehnungen mit einer Genauigkeit von 1 cm misst.

In WO 03/087712 A1 wird vorgeschlagen, oberhalb eines zu messenden Gegenstands vier Kameras zu installieren. Diese tasten den Gegenstand aus vier Blickrichtungen ab. Die Bilder von allen vier Kameras werden miteinander verglichen, um das Volumen des Gegenstands zu ermitteln.

Aus DE 1920547 A ist ein Verfahren bekannt, um die Breite eines Produkts zu messen. Zwei Kameras, die oberhalb des Produkts angeordnet sind, tasten das Produkt aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen ab. Aus den Bildern von den beiden Kameras wird die Breite des Gegenstands berechnet.

In DE 3942932 A1 wird eine Vorrichtung beschrieben, die Beschriftungen von Paketen liest. Oberhalb des Pakets sind meh rere Kameras installiert, die die Oberfläche des Pakets abtasten.

Weiter sind lasergestützte Scannersysteme bekannt, welche zur Bestimmung der Ausdehnung eines beleuchteten Objekts von diesem mittels einer Kamera unterschiedlicher Ansichten aufnehmen und scannen. Dabei befinden sich die Lichtquelle und die Kamera bei jeder Ansicht annähernd an demselben Ort in etwa mittig über der auszumessenden Seite, damit nur diese beleuchtet und von der Kamera abgebildet wird.

Ein Nachteil der bekannten Lösungen besteht darin, dass diese technisch relativ aufwendig sind, indem mindestens zwei Kameras zum Einsatz kommen oder mindestens zwei Ansichten von einer einzigen Kamera aufgenommen werden müssen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bereitzustellen, die mit geringerem technischen Aufwand als die bekannten Einrichtungen auskommt.

Die Lösung der Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben; die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen.

Die Lösung sieht vor, dass die mindestens eine in Objektrichtung ausgerichtete Beleuchtungsquelle und die in Objektrichtung ausgerichtete Bildkamera voneinander beabstandet und derart neben der Außenkontur des Objekts und damit seitlich neben der Aufstandsfläche angeordnet sind, dass das Abbild des Objekts jeweils zumindest eine der Objekthöhe entsprechende Seitenkante einer Seitenfläche zeigt, und dass die Objekthöhe anhand dieser Seitenkante bestimmt wird. Die Einrichtung und das Verfahren arbeiten also mit nur einer Kamera und im einfachsten Falle mit nur einer Lichtquelle. Insbesondere befinden sich die Kamera und die Lichtquelle an unterschiedlichen Orten und sind so zueinander ausgerichtet angeordnet, dass immer mehr als eine einzige Fläche eines Objekts sichtbar ist. Die Bestimmung der Ausdehnung erfolgt anhand der Konturen der Aufstandsfläche und anhand der Konturen zumindest einer Seitenfläche bzw. ihrer Seitenkante.

Im allgemeinen Fall, wo mehr als eine Seitenfläche im Abbild sichtbar ist, ist die der Objekthöhe entsprechende Seitenkante die sichtbare Trennlinie zweier unmittelbar aneinander angrenzender Seitenflächen

Von Vorteil ist es, wenn verschiedenfarbige voneinander beabstandete Beleuchtungsquellen verwendet werden und die Bildkamera als Farbbildkamera ausgebildet ist, so dass die der Objekthöhe entsprechende Seitenkante zweier unmittelbar aneinander angrenzender Seitenflächen die Trennlinie zweier farblich unterschiedlicher Flächen im farbigen Abbild ist.

Um die Seitenkanten besser sichtbar zu machen, wird vorgeschlagen, dass zur Kontrastverbesserung eine Bildbinarisierung benutzt wird.

Die Genauigkeit der Ausdehnungsbestimmung lässt sich verbessern, wenn die Auflagefläche selbst farbig ausgebildet ist.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Erfassungsgenauigkeit ergibt sich, wenn die Auflagefläche mit Mustern, insbesondere ein Schachbrettmuster, versehen ist.

Zur weiteren Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit wird vorgeschlagen, dass die Kamerabildebene und die Auflagenfläche schiefwinklig zueinander angeordnet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines quaderförmigen Pakets mittels einer Bildkamera und
2 das von der Bildkamera erzeugte Abbild des Pakets.
1 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines Objekts 1, das mit seiner Grundfläche 2 auf einer Auflage 3 liegt und bei dem es sich um ein quaderförmiges Paket handelt. Neben (von oben gesehen) oder besser außerhalb der Grundfläche 2 weist das Objekt 1 eine Aufstandsfläche 4 und mehrere Seitenflächen 5a, 5b, 5c (5c s. 2) auf, von denen in 1 lediglich zwei Seitenflächen 5a, 5b zu sehen sind. Oberhalb der Aufstandsfläche 4 ist eine Beleuchtungsquelle 6 angeordnet, welche in Richtung des Objekts 1 ausgerichtet ist und die gesamte Aufstandsfläche 4 von oben beleuchtet (schematisch dargestellt durch die Pfeile 7). Ebenfalls oberhalb des Objekts 1 und damit oberhalb der Aufstandsfläche 4 ist eine Kamera 8 angeordnet, die in der zugehörigen Kamerabildebene 10a ein Abbild 10 (s. 2) der Aufstandsfläche 4 mit den die Aufstandsfläche 4 begrenzenden Kanten 9 erzeugt (schematisch dargestellt durch die Pfeile 9a). Wie die Figur zeigt, ist die Bildkamera 8 ebenfalls in Objektrichtung ausgerichtet. Sie befindet sich – von oben auf die Aufstandsfläche 4 gesehen – neben der Aufstandsfläche 4 und damit neben oder außerhalb der Außenkontur des Objekts 1. Dasselbe gilt für die Beleuchtungsquelle 6, wobei die Beleuchtungsquelle 6 und die Bildkamera 8 zusätzlich entsprechend voneinander beabstandet angeordnet sind. Der Abstand zwischen der Beleuchtungsquelle 6 und der Bildkamera 8 ist hier so gewählt, dass das Abbild 10 zusätzlich zur Aufstandsfläche 4 zumindest eine der Seitenkante 11a entsprechende Linie 11 zeigt. Nicht gezeigt ist, dass die Auflagefläche 3 und die Bildebene 10a der Bildkamera 8 schiefwinklig zueinander angeordnet sind.
In 2 ist das Abbild 10 des Objekts 1 dargestellt. In diesem sind neben der Aufstandsfläche 4 noch zwei Seitenflächen 5a und 5c zu sehen. Die Objekthöhe, das ist die der Länge der dazugehörigen Seitenkante 11a, entspricht im Abbild 10 der sichtbaren Trennlinie 11 zwischen den beiden unmittelbar aneinander angrenzenden Seitenflächen 5a, 5c. Aufgrund der Anordnung der Beleuchtungsquelle 6 gemäß 1 erscheint die Seitenfläche 5c im Abbild 10 heller als die Seitenfläche 5a, woraus sich eine gut sichtbare Trennlinie 11 ergibt, was in 2 allerdings nicht dargestellt ist.
Anhand dieser Trennlinie 11 lässt sich die Objekthöhe des Objekts 1 berechnen.
Im Abbild 10 ist die Aufstandsfläche 4 unter einem der Kameraanordnung entsprechenden Winkel abgebildet. Dasselbe gilt für die Seitenflächen 5a, 5c, wobei dieser Winkel bekannt ist. Zur Ermittlung der Objekthöhe wird die Strecke BC herangezogen, d.h. die Entfernung vom unteren Bildrand bis zum Fußpunkt 12. Bei einer entsprechenden Eichung der Bildkamera 8 ist der Maßstab (Pixel je Längeneinheit) des Abbilds 10 und damit die Strecke BC bekannt ist. Anhand der Strecke BC wird die Länge der Strecke AB bestimmt. Aus der Länge der Strecke AB und dem Winkel 13, der von den Strecken AB und BA' eingeschlossen wird, lässt sich schließlich die Länge der Strecke A'B berechnen.
Der Einfachheit halber ist die Darstellung in 2 eine Abbildung in Parallelprojektion, während eine Bildkamera 8 immer ein Abbild in Zentralprojektion liefert. Beide Abbilder 10 lassen sich allerdings ineinander umrechnen; die Zentralprojektion würde im Abbild 10 zu zusätzlichen Verzerrungen führen.
Von Vorteil ist es, wenn verschiedenfarbige voneinander beabstandete Beleuchtungsquellen 6 verwendet werden und die Bildkamera 8 selektiv als Farbbildkamera arbeitet. Auf diese Weise ist die Trennlinie 11 die Trennlinie zwischen zwei unmittelbar aneinander angrenzenden farblich unterschiedlichen Flächen in einem farbigen Abbild 10.
Die Verwendung einer Bildbinarisierung ermöglicht es, den Kontrast weiter zu verbessern.
Auch kann es von Vorteil sein, die Auflagefläche farbig auszugestalten, insbesondere mit Mustern zu versehen, wobei sich ein Schachbrettmuster besonders eignet.

Claims

Einrichtung zur Bestimmung der Ausdehnung eines mit seiner Grundfläche auf einer Auflage (3) liegenden Objekts (1), insbesondere eines im Wesentlichen quaderförmigen Pakets, das außerhalb seiner Grundfläche eine Aufstandsfläche (4) und mehrere Seitenflächen (5) aufweist, mit einer oberhalb der Aufstandsfläche (4) angeordneten Beleuchtungsquelle (6), die in Objektrichtung ausgerichtet ist und die gesamte Aufstandsfläche (4) von oben beleuchtet, mit einer oberhalb des Objekts (1) angeordneten Bildkamera (8), die in der Kamerabildebene (10a) ein Abbild (10) der Aufstandsfläche (4) mit den die Aufstandsfläche (4) begrenzenden Kanten (9) erzeugt, wobei anhand des Abbilds (10) die Längen der Kanten (9) der Aufstandsfläche (4), daraus der Flächeninhalt der Aufstandsfläche (4) und anhand des Flächeninhalts mit Hilfe der Objekthöhe die Ausdehnung des Objekts (1) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine in Objektrichtung ausgerichtete Beleuchtungsquelle (6) und die in Objektrichtung ausgerichtete Bildkamera (8) voneinander beabstandet und derart neben der Außenkontur des Objekts (1) und damit seitlich neben der Aufstandsfläche (4) angeordnet sind, dass das Abbild (10) des Objekts (1) jeweils zumindest eine der Objekthöhe entsprechende Seitenkante (11a) einer Seitenfläche (5) zeigt, und dass die Objekthöhe anhand dieser Seitenkante (11a) bestimmt wird.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Objekthöhe entsprechende Seitenkante (11a) die sichtbare Trennlinie (11) zweier unmittelbar aneinander angrenzender Seitenflächen (5) ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedenfarbige voneinander beabstandete Beleuchtungsquellen (6) verwendet werden und die Bildkamera (8) als Farbbildkamera ausgebildet ist, so dass die der Objekthöhe entsprechende Seitenkante (11a) zweier unmittelbar aneinander angrenzender Seitenflächen (5) die Trennlinie (11) zweier farblich unterschiedlicher Flächen (5) im farbigen Abbild (10) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnett, dass zur Kontrastverbesserung eine Bildbinarisierung benutzt wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) farbig ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) mit Mustern, insbesondere einem Schachbrettmuster, versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (3) und die Bildebene (10a) der Bildkamera (8) schiefwinklig zueinander angeordnet sind.