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DE202007002260U1 - Optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Optoelektronische Vorrichtung Download PDF

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DE202007002260U1
DE202007002260U1 DE202007002260U DE202007002260U DE202007002260U1 DE 202007002260 U1 DE202007002260 U1 DE 202007002260U1 DE 202007002260 U DE202007002260 U DE 202007002260U DE 202007002260 U DE202007002260 U DE 202007002260U DE 202007002260 U1 DE202007002260 U1 DE 202007002260U1
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Abstract

Optoelektronische Vorrichtung (1) mit einer Kamera (5), mehreren, dieser in unterschiedlichen Positionen zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) und mit einer Auswerteeinheit (11), wobei zur Detektion von Objekten (6) in der Auswerteeinheit (11) wenigstens ein Differenzbild aus zwei Bildern gebildet wird, welche bei Aktivierung unterschiedlicher Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) in der Kamera (5) generiert werden, und wobei Objektmerkmale und/oder Objektkoordinaten aus den im Differenzbild ermittelten Schatten von Objekten (6) abgeleitet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung.
  • Optoelektronische Vorrichtungen der in Rede stehenden Art stellen bildverarbeitende Systeme dar und weisen zur Aufnahme von Bildern eine Kamera auf. Zur Objektdetektion kann weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der zu erfassenden Objekte vorgesehen sein.
  • Bekannte optoelektronische Vorrichtungen dieser Art sind als sogenannte Schnittbildsensoren ausgebildet. Mit der Beleuchtungseinrichtung wird ein bestimmtes Linienmuster generiert. Zunächst wird dann der zu erfassende objektfreie Bereich mit der Kamera registriert. Dann wird der Bereich mit der Kamera registriert, wenn sich ein Objekt in diesem Bereich befindet. Zur Objektdetektion wird dann dieses Bild mit dem Bild des objektfreien Raumes verglichen. Dabei wird der Versatz der Linienmuster, der durch das Objekt bewirkt wird, registriert und in einer Auswerteeinheit ausgewertet.
  • Nachteilig bei derartigen optoelektronischen Vorrichtungen ist, dass die Generierung geeignetes Linienmustermittel zur Strukturierung des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts voraussetzt, was den konstruktiven Aufwand der optoelektronischen Vorrichtung erhöht. Weiterhin ist nachteilig, dass die Linienmuster je nach Objektform und Objektlage nur auf einen Teil der Objektoberfläche projiziert werden können, so dass eine zuverlässige und vollständige Objektdetektion nicht möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer bei möglichst gerin gem konstruktivem Aufwand eine zuverlässige und genaue Detektion von Objekten ermöglicht wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung umfasst eine Kamera, mehrere, dieser in unterschiedlichen Positionen zugeordnete Beleuchtungseinrichtungen und eine Auswerteeinheit. Zur Detektion von Objekten in der Auswerteeinheit wird wenigstens ein Differenzbild aus zwei Bildern gebildet, welche bei Aktivierung unterschiedlicher Beleuchtungseinrichtungen in der Kamera generiert werden. Aus den im Differenzbild ermittelten Schatten von Objekten werden Objektmerkmale und/oder Objektkoordinaten abgeleitet.
  • Durch die erfindungsgemäße Detektion der Schatten von Objekten können detaillierte Informationen über deren Formen und Lagen im Raum gewonnen werden.
  • Wesentlich hierbei ist, dass für diese Schattenanalyse jeweils Differenzbilder von zwei Bildern generiert werden, die in der Kamera für verschiedene aktive Beleuchtungseinrichtungen gewonnen werden. Da bei der Aufnahme einzelner Bilder jeweils unterschiedliche und in unterschiedlichen Positionen zur Kamera liegende Beleuchtungseinrichtungen aktiviert werden, wird eine nach dem Triangulationsprinzip arbeitende optoelektronische Vorrichtung erhalten. Durch die Auswertung der Schatten im Differenzbild können somit nicht nur Objektumrisse bestimmt werden, sondern auch die Positionen, das heißt die Lagen und Orientierungen von Objekten, bestimmt werden.
  • Die Kamera selbst besteht aus einer matrixförmigen Anordnung von Empfangselementen. Das Differenzbild zweier Bilder wird dabei durch die Bildung der Differenzen der als Grenzwerte vorliegenden Empfangssignale der Empfangselemente der beiden Bilder gewonnen.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen können im einfachsten Fall als Punktlichtquellen ausgebildet sein. Alternativ können zeilenförmige Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt werden. Generell ist die Anordnung der Beleuchtungseinrichtungen relativ zur Kamera an die jeweilige Applikation angepasst.
  • Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße optoelektronische Vorrichtung zur Detektion von Objekten in einem rechteckigen Behälter angepasst. Die Kamera und die Beleuchtungseinrichtungen befinden sich oberhalb des an der Oberseite offenen Behälters. Im einfachsten Fall sind die Beleuchtungseinrichtungen in Form von Punktlichtquellen oberhalb diagonal gegenüberliegenden Ecken des Behälters angeordnet. Besonders vorteilhaft ist oberhalb jeder Seitenwand des Behälters eine parallel zu dieser verlaufende zeilenförmige Beleuchtungseinrichtung vorgesehen. Durch Aktivierung jeweils zweier gegenüberliegender Beleuchtungseinrichtungen wird jeweils ein Differenzbild gebildet. Zur Erhöhung der Nachweisgenauigkeit wird vorteilhaft die Summe beider Differenzbilder gebildet. Mit der optoelektronischen Vorrichtung können nicht nur die Lagen, das heißt Positionen von Objekten im Behälter erfasst werden, sondern auch gegebenenfalls Spalten zwischen den einzelnen Objekten. Durch die erfindungsgemäße Schattenbildanalyse können dabei auch sehr enge Spalten erfasst werden.
  • Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1: Blockschaltbild der optoelektronischen Vorrichtung.
  • 2: Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung an einem Kommissionsplatz mit einem Behälter.
  • 3: Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung bei einer ersten Behälterbelüftung mit Beleuchtung von rechts.
  • 4: Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung bei einer zweiten Behälterbefüllung mit Beleuchtung von rechts.
  • 5: Schattenbilder für die Anordnung gemäß 4.
  • 6: Anordnung der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 4 mit Beleuchtung von links.
  • 7: Schattenbilder für die Anordnung gemäß 6.
  • 8: Schattenbild für das Differenzbild der Einzelbilder gemäß 5 und 7.
  • 9a: Additives Schattenbild für die Behälteranordnung gemäß 4 und 6.
  • 9b: Erster Ausschnitt aus dem Schattenbild gemäß 9a.
  • 9c: Zweiter Ausschnitt aus dem Schattenbild gemäß 9a.
  • 10: Prinzipdarstellung zur Detektion kleiner Objekte in einem Behälter mit der optoelektronischen Vorrichtung gemäß 1.
  • 11: Diagramm zur Berechnung von Objekthöhen von Objekten in einem Behälter.
  • 12: Strahlengang für die Anordnung gemäß 2 bei leerem Behälter.
  • 13: Strahlengang für die Anordnung gemäß 2 bei einem im Behälter angeordneten Objekt.
  • 14a: Anordnung gemäß 3 mit Beleuchtung mit einem Barcodemuster.
  • 14b: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 14 ohne Behälter.
  • 14c: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 14 mit leerem Behälter.
  • 14d: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 14 mit befülltem Behälter.
  • 15a: Anordnung gemäß 3 mit sinusförmig variierender Beleuchtung.
  • 15b: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 15 ohne Behälter.
  • 15c: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 15 mit leerem Behälter.
  • 15d: In der Kamera registriertes Beleuchtungsmuster für die Anordnung gemäß 15 mit befülltem Behälter.
  • 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen Vorrichtung 1. Die optoelektronische Vorrichtung 1 weist eine vorgegebene Anzahl von Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d auf. Die von den Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d emittierten Sendelichtstrahlen 3 dienen zur Beleuchtung einer Objektszene 10. Die von der Objektszene 10 als Emp fangslichtstrahlen 4 zurückreflektierten Sendelichtstrahlen 3 werden in einer Kamera 5 registriert. Die Kamera 5 weist eine matrixförmige Anordnung von Empfangselementen auf. Bevorzugt ist die Kamera 5 als CMOS- oder CCD-Sensor ausgebildet. Die Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d liegen in unterschiedlichen Positionen zur Kamera 5 und werden von einer Auswerteeinheit 11, die von einem auf einem Mikroprozessor implementierten Bildverarbeitungseinheit gebildet ist, einzeln aktiviert. Die Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d können im einfachsten Fall von Punktlichtquellen wie Leuchtdioden oder Laserdioden gebildet sein. Im vorliegenden Fall sind zeilenförmige Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d, bestehend aus einer Reihenanordnung einzelner Punktlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, vorgesehen. Im vorliegenden Fall weist die optoelektronische Vorrichtung 1 vier identische Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d auf. Die Auswertung der in der Kamera 5 registrieren Bilder der Objektszene 10 erfolgt in der Auswerteeinheit 11. Die dabei gewonnen Objektinformationen werden über eine Schnittstelle 9 ausgegeben.
  • Als Objektinformationen werden Objektmerkmale wie Objektumrisse sowie Objektkoordinaten als Informationen über die Größen und Lagen von Objekten gewonnen.
  • Die Gewinnung der Objektinformationen erfolgt in Form einer Schattenanalyse der Objekte. Zur Ermittlung derartiger Schatten von Gegenständen wird ein Differenzbild zweier Bilder gebildet, die bei unterschiedlichen aktivierenden Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d in der Kamera 5 gewonnen werden. Mit dem Begriff Schatten ist im Folgenden immer der Sichtschatten der Kamera 5 gemeint. Das Differenzbild wird dadurch erhalten, dass in der Auswerteeinheit 11 die Differenzen der als Grauwerte vorliegenden Empfangssignale der Empfangselemente der beiden Bilder berechnet werden. Aus diesem Differenzbild werden die Schatten der Gegenstände ermittelt, wobei hierzu in bekannter Weise eine Grauwertanpassung und Kontrasterhöhung in der Auswerteeinheit 11 durchgeführt werden.
  • Der Schatten eines Gegenstands ist dabei generell von Beleuchtungsschatten 12 gebildet, das heißt Zonen, in welche durch Abschattung von Gegenständen kein Sendelicht der jeweiligen Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d gelangt. Weiterhin sind die Schatten auch von Sichtfeldschatten der Kamera 5 gebildet, das heißt Zonen des Lichtfelds der Kamera 5, die durch Gegenstände abgeschattet sind.
  • Wesentlich ist, dass ein Differenzbild immer aus zwei Bildern generiert wird, die bei unterschiedlichen aktivierten Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d erhalten werden, um durch Bedruckung oder dergleichen entstehende Kontraste zu eliminieren. Durch die unterschiedlichen Positionen der Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d zur Kamera wird somit eine nach dem Triangulationsprinzip arbeitende Vorrichtung erhalten, das heißt durch Auswertung der Schattenstrukturen werden Informationen über die Lagen der Gegenstände erhalten.
  • Zur Erhöhung der Nachweissicherheit der optoelektronischen Vorrichtung 1 werden vorteilhaft die Summen unterschiedlicher Differenzbilder gebildet. Durch die unterschiedlichen Anordnungen der Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d zur Kamera 5 können so Objektkonturen vollständig erfasst werden.
  • In 2 ist eine bevorzugte Anwendung der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1 dargestellt.
  • 2 zeigt einen Kommissionierplatz mit einem Behälter 7, der mit Transportgütern bestückt ist, die in rechteckigen Verpackungen, im Folgenden als Objekte 6 bezeichnet, in Lagen gestapelt sind. Ein Transportband bewegt den Behälter 7 in z-Richtung bis zur Kommissionierstation, wo der Behälter 7 in Ruheposition bleibt. Über dieser Ruheposition befindet sich die optoelektronische Vorrichtung 1 mit der Kamera 5 und den Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d. Nacheinander wird der Behälter 7 mit den Objekten 6 durch die Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d beleuchtet und dabei jeweils ein Bild mit der Kamera 5 aufgenommen. Bei jedem Bild liefert mindestens eine Objektkante einen Schatten. Durch Subtraktion von jeweils zwei Bildern, das heißt Generieren eines Differenzbildes werden die Schatten von anderen Objektstrukturen, wie zum Beispiel einer Bedruckung, unterschieden. Durch Addition unterschiedener Differenzbilder kann der Umriss des Objektes 6 ermittelt und aus der Schattenbreite die Objekthöhe ermittelt werden. Nach der Bildaufnahme und Berechnung der Raumkoordination schwenkt ein Kommissionierroboter 8 zwischen der optoelektronischen Vorrichtung 1 und dem Behälter 7 ein und hebt das durch die optoelektronische Vorrichtung 1 ermittelte Objekt 6 an. Danach kann eine weitere Be- oder Entladung durch andere Objekte 6 in oder aus den Freiräumen des Behälters 7 erfolgen.
  • 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Anordnung gemäß 2, wobei im Behälter 7 nur ein Objekt 6 liegt. Wie aus 3 ist nur die Beleuchtungseinrichtung 2c aktiviert. Mit dieser wird der Innenraum des Behälters schräg von oben beleuchtet. Das Sichtfeld 5a der Kamera 5 erfasst die gesamte Behälterfläche. Durch die schräg von oben kommende Beleuchtung mit der Beleuchtungseinrichtung 2c entsteht ein Objektschatten 12 des Objekts 6, welcher zur Objektdetektion ausgenutzt wird. Weiterhin entsteht durch die Abschattung der Sendelichtstrahlen 3 der Beleuchtungseinrichtung 2c durch die linke Behälterwand und durch Abschattung des Sichtfelds 5a der Kamera 5 durch diese Behälterwand ein Behälterüberstandsschatten 14.
  • Die 4 bis 8 veranschaulichen das Prinzip der Objektdetektion für die Anordnung gemäß 2. Dabei zeigen die 4 und 6 jeweils den Behälter 7 mit einer bestimmten Behälterbefüllung, umfassend Objekte 6, 6a, 6b, 6c.
  • Zur Generierung eines ersten Bilds wird, wie in 4 dargestellt, die Beleuchtungseinrichtung 2c aktiviert. In diesem Fall wird für das Objekt 6 ein Objektschatten 12 erhalten. Für die Zwischenräume zwischen den Objekten 6a, 6b, 6c werden Spaltschatten 13a, 13b, 13c erhalten. Zudem wird der Behälterüberstandsschatten 14 erhalten.
  • Zur Generierung eines zweiten Bilds wird, die der Beleuchtungseinrichtung 2a gegenüberliegende Beleuchtungseinrichtung 2c aktiviert (6). Hier werden für die Zwischenräume der Objekte 6a, 6b, 6c die Objektschatten 13a, 13b erhalten. Zudem wird der Behälterüberstandsschatten 14 erhalten (7).
  • Aus den beiden Bildern gemäß den 5 und 7 wird das Differenzbild generiert. Dieses Differenzbild, bei welchem die Schatten außerhalb des Behälters 7 eliminiert werden, ist in 8 dargestellt. Dieses Schattenbild liefert bereits eine genaue Information über die Lagen und Größen der Objekte 6 im Behälter 7.
  • Um komplette Informationen über die Konturen und Lagen der Objekte 6 im Behälter zu erhalten, wird zusätzlich zu dem Differenzbild gemäß 8, bei welchem die Differenz der Einzelbilder bei aktivierten Beleuchtungseinrichtungen 2a, 2c gebildet wurde, ein Differenzbild aus Einzelbildern, bei welchem die Differenz der Einzelbilder bei aktivierten Beleuchtungseinrichtungen 2b, 2d gebildet wird, generiert.
  • Die Summe beider Differenzbilder ist in 9a dargestellt. Die Behälterüberstandsschatten 14 definieren die Lage des Behälters 7, die Objektschatten 12 die Lagen der Objekte 6a, 6b, 6c.
  • Zur Vorbereitung der Erkennung der Spalte zwischen den Objekten 6a, 6b, 6c wird der in 9b markierte Bereich 6' gebildet, der die Objekte 6a, 6b und 6c beinhaltet, jedoch die zugehörigen Schatten 12 sicher ausgrenzt. Dieser Bereich wird in der Bildauswertung so gedreht, dass die Objektkanten orthogonal liegen.
  • 9c zeigt den Bereich 6' der Objekte 6a, 6b und 6c, der spalten- beziehungsweise zeilenweise abgetastet wird. Die Spalte beziehungsweise Zeile mit sehr geringem Grauwert markiert die Spaltschatten 13a und 13b, aus deren Position der Spalt zwischen zwei Objekten 6a, 6b ermittelt wird.
  • 10 zeigt die Anordnung gemäß 2 mit dem Objekt 6 kleinster Abmessung, welches von der optoelektronischen Vorrichtung 1 noch erfassbar ist. Das Objekt 6 mit den Minimalabmessungen befindet sich in der niedrigsten Befüllhöhe in einer Behälterecke. Dabei muss sichergestellt sein, dass der Schatten 14 und der Objektschatten 12 noch unterscheidbar sind. Diese Anordnung bestimmt die Lage der Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d, bei welcher das Objekt 6 mit einer Schattenbildanalyse noch erfassbar ist.
  • Mit der optoelektronischen Vorrichtung 1 gemäß 1 können für die Anordnung gemäß 2 mit der Schattenbildanalyse, die in den 4 bis 9 erläutert ist, die Objekthöhen und damit die Befüllhöhen des Behälters 7 ermittelt werden.
  • In 11 sind die hierfür relevanten Maße definiert und der Bezug zu den Schatten 12, 13 und 14 hergestellt. Ausgehend von der bekannten Behälterhöhe y_7 wird mit Hilfe des Behälterüberstandsschattens 14 der Abstand y_14 vom Behälterrand bis zur aktuell höchsten Befüllhöhe ermittelt. Aus der Breite x_12 des auf die Grundlinie projizierten Objektschattens 12 wird die Objekthöhe y_6 ermittelt.
  • Zur Eichung der Objekthöhen in Abhängigkeit der Schattenbreiten kann, wie in 12 gezeigt, der Behälterüberstandsschatten 14 bei leerem Behälter 7 aufgenommen werden.
  • Es gilt die Beziehungx14' = y7·xBasis/(y5 – y7)dabei ist
  • x14':
    der auf die Grundfläche projizierte Schatten 14' des leeren Behälters 7,
    y7:
    die Höhe des Behälters 7
    xBasis:
    der Abstand zwischen Kamera 5 und Sender 2
    y5:
    die Höhe der Kamera 5 über der Grundfläche
  • 13 zeigt die Berechnung der Objekthöhe aus der Schattenlänge 12.
  • Es gilt die Beziehungy6 = x12·x14/xBasis dabei ist
  • y6:
    die Höhe des Objektes 6
    x12:
    der auf die Grundfläche projizierte Schatten 12 des Objektes 6,
    x14:
    der auf die Grundfläche projizierte Behälterüberstandsschatten 14,
    xBasis:
    der Abstand zwischen Kamera 5 und Sender 2.
  • Dabei ist die Schattenlänge x12 unabhängig von der Position des Objektes 6 in x-Richtung.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß 3 bis 13 zur Detektion von Objekten 6 im Behälter 7 der Anordnung gemäß 2 wird bevorzugt mit Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d gearbeitet, deren Sendelichtstrahlen 3 eine homogene Beleuchtung erzeugen.
  • Dies ist für eine zuverlässige Erkennung der Objekte 6 jedenfalls solange ausreichend, wie der Behälter 7 nicht vollständig mit Objekten 6 befüllt ist.
  • Ist der Behälter 7 randvoll mit Objekten 6 befüllt, so kann es erforderlich sein, die von den Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d emittierten Sendelichtstrahlen 3 zu strukturieren, das heißt räumlich variierend auszubilden. Beispiele hierfür sind in den 14 und 15 beschrieben. Dabei zeigen die 14a, 15a jeweils die optoelektronische Vorrichtung 1 gemäß 2, bei welcher die Beleuchtungseinrichtung aktiviert ist und räumlich variierende Sendelichtstrahlen 3 emittiert. Die restlichen Beleuchtungseinrichtungen emittieren entsprechende Sendelichtstrahlen 3.
  • Dabei ist die Schattenlänge x12 unabhängig von der Position des Objektes 6 in x-Richtung.
  • 14a zeigt ein Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung 1 mit Beleuchtungseinrichtungen 2a bis 2d, deren Sendelichtstrahlen 3 ein Barcodemuster auf die Grundfläche des Behälters 7 projizieren.
  • 14b zeigt das Muster, das die Kamera 5 sieht, wenn kein Behälter 7 vorhanden ist. Durch den Behälter 7 verändert sich das durch die Kamera 5 aufgenommene Bild wie in 14c dargestellt.
  • Durch das Objekt 6 im Behälter 7 ergibt sich das Bildmuster entsprechend 14d, wobei der Bereich MB6 des Musters, das auf das Objekt 6 fällt, im aufgenommenen Bild um den Betrag dx6 verschoben erscheint. Aus der Verschiebung dx6 kann die Objekthöhe y6 berechnet werden. Aus dem Komprimierungsgrad in x-Richtung im Vergleich zum Muster nach 14c kann direkt die y-Koordinate als Höhe des Objekts 6 über der Grundfläche ermittelt werden.
  • 15a zeigt ein Ausführungsbeispiel der optoelektronischen Vorrichtung 1, bei welcher die Beleuchtung so ausgelegt ist, dass die Lichtintensität in x-Richtung sinusförmig variiert. Durch den Schatten 12 eines Objekts 6 ergibt sich die Verschiebung, beziehungsweise Lücke dx6, aus der die Objekthöhe y6 berechnet werden kann. Im Falle dass das Objekt 6 dicht an der Wand des Behälters 7 anliegt und sich kein Schatten 12 ausbildet, kann die Phasenverschiebung dxp der Lichtintensität zur Ermittlung der Objekthöhe y6 verwendet werden.
  • 15b zeigt den über x variierenden Grauwert, wie er durch die Kamera 5 bei nicht vorhandenem Behälter 7 erfasst wird.
  • 15c zeigt den Einbruch des Grauwertes durch den Schatten 12 mit der Schattenbreite dx6.
  • Zur Ermittlung der Grauwertphasenverschiebung in x-Richtung wird, wie in 15d gezeigt, der Grauwertverlauf von 15b so weit verschoben, bis er sich im Bereich MB6 mit dem aufgenommenen Verlauf von 15c deckt. Die Verschiebung dxp entspricht dann dem Wert dx6, aus dem die Objekthöhe berechnet werden kann.
  • 1
    Optoelektronische Vorrichtung
    2a
    Beleuchtungseinrichtung
    2b
    Beleuchtungseinrichtung
    2c
    Beleuchtungseinrichtung
    2d
    Beleuchtungseinrichtung
    3
    Sendelichtstrahlen
    4
    Empfangslichtstrahlen
    5
    Kamera
    5a
    Sichtfeld
    6
    Objekt
    6a
    Objekt
    6b
    Objekt
    6c
    Objekt
    6'
    Bereich
    7
    Behälter
    8
    Kommissionierroboter
    9
    Schnittstelle
    10
    Objektszene
    11
    Auswerteeinheit
    12
    Objektschatten
    13
    Spaltschatten
    14
    Behälterüberstandsschatten

Claims (18)

  1. Optoelektronische Vorrichtung (1) mit einer Kamera (5), mehreren, dieser in unterschiedlichen Positionen zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) und mit einer Auswerteeinheit (11), wobei zur Detektion von Objekten (6) in der Auswerteeinheit (11) wenigstens ein Differenzbild aus zwei Bildern gebildet wird, welche bei Aktivierung unterschiedlicher Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) in der Kamera (5) generiert werden, und wobei Objektmerkmale und/oder Objektkoordinaten aus den im Differenzbild ermittelten Schatten von Objekten (6) abgeleitet werden.
  2. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) eine matrixförmige Anordnung von Empfangselementen aufweist.
  3. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (5) ein CMOS- oder CCD-Sensor ist.
  4. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Generierung eines Differenzbildes für die beiden Bilder die Differenzen der als Grauwerte vorliegenden Empfangssignale für die einzelnen Empfangselemente der Kamera (5) gebildet werden.
  5. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (11) die Summe meh rerer Differenzbilder gebildet wird, welche mittels unterschiedlicher Paare von Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) generiert sind.
  6. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) jeweils von einer Punktlichtquelle gebildet sind.
  7. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktlichtquellen jeweils von einer Leuchtdiode oder einer Laserdiode gebildet sind.
  8. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) jeweils von einer zeilenförmigen Anordnung von Lichtquellen gebildet sind.
  9. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese oberhalb eines rechteckigen Behälters (7) zur Detektion von in diesem angeordneten Objekten (6) installiert ist.
  10. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb jeder Seitenwand des Behälters (7) eine Beleuchtungseinrichtung (2a bis 2d) installiert ist.
  11. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzbild aus zwei Bildern generiert wird, die bei Aktivierung von gegenüberliegenden Seitenwänden zugeordneten Beleuchtungseinrichtungen (2a bis 2d) erhalten werden.
  12. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei als Punktlichtquellen ausgebildete Beleuchtungseinrich tungen vorgesehen sind, die oberhalb diagonal gegenüberliegender Ecken des Behälters (7) angeordnet sind.
  13. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe eines Objekts (6) aus der Breite des Schattens dieses Objekts (6) bestimmbar ist.
  14. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Umrissen von Schatten die Orientierungen von Objekten (6) bestimmbar sind.
  15. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Höhe eines Objekts (6) und des Umrisses die Objektkoordinaten in einer Ebene ermittelbar sind.
  16. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen von Objekten (6) innerhalb des Behälters (7) bestimmbar sind.
  17. Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Spalten zwischen Objekten (6) bestimmbar sind.
  18. Optoelektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Schatten des Behälters (7) in einem Einlernvorgang einlernbar ist.
DE202007002260U 2007-02-15 2007-02-15 Optoelektronische Vorrichtung Expired - Lifetime DE202007002260U1 (de)

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