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DE2628358A1 - Pattern recognition using electrical signals - has actual and required patterns arranged to transfer comparative data to summation logic unit - Google Patents

Pattern recognition using electrical signals - has actual and required patterns arranged to transfer comparative data to summation logic unit

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Publication number
DE2628358A1
DE2628358A1 DE19762628358 DE2628358A DE2628358A1 DE 2628358 A1 DE2628358 A1 DE 2628358A1 DE 19762628358 DE19762628358 DE 19762628358 DE 2628358 A DE2628358 A DE 2628358A DE 2628358 A1 DE2628358 A1 DE 2628358A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pattern
memory
actual
comparison
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19762628358
Other languages
German (de)
Inventor
Paul Dipl Ing Koellensperger
Peter Dipl Ing Rummel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DE19762628358 priority Critical patent/DE2628358A1/en
Publication of DE2628358A1 publication Critical patent/DE2628358A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/20Control of position or direction using feedback using a digital comparing device
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/70Arrangements for image or video recognition or understanding using pattern recognition or machine learning
    • G06V10/74Image or video pattern matching; Proximity measures in feature spaces
    • G06V10/75Organisation of the matching processes, e.g. simultaneous or sequential comparisons of image or video features; Coarse-fine approaches, e.g. multi-scale approaches; using context analysis; Selection of dictionaries
    • G06V10/751Comparing pixel values or logical combinations thereof, or feature values having positional relevance, e.g. template matching
    • G06V10/7515Shifting the patterns to accommodate for positional errors

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Abstract

The pattern recognition system consists of an actual pattern detector (1) with an electrical signal connection (2) leading to the actual pattern register (3). This is used in conjunction required pattern register (4). Both patterns transfer data patterns by links (5, 6) to a comparator (7) which totals the differences and sends them on to a summation unit (8). The system is designed to accommodate integrated circuit chips so that production samples may be compared with a master pattern. The summation circuits used are programmed to operate on the (X, Y) co-ordinate system to identify incorrect arrangements in a 2 dimensional array.

Description

Anordnung zum automatischen Erkennen eines Musters,Arrangement for automatic recognition of a pattern,

insbesondere zur Lageerkennung eines Bildmusters Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatischen Erkennen eines Musters, insbesondere zur Lageerkennung eines Bilamusters durch Vergleich des Istmusters mit einem vorgebs baren Sollmuster.in particular for detecting the position of an image pattern. The invention relates to an arrangement for the automatic recognition of a pattern, in particular for position recognition a bilamuster by comparing the actual pattern with a predeterminable target pattern.

Derartige Anordnungen zum Vergleich eines Istmusters mit einem vorgebbaren Sollmuster werden insbesondere für die Steuerung von Manipulatoren und Positionierern benötigt.Such arrangements for comparing an actual pattern with a predeterminable one Target patterns are used in particular for controlling manipulators and positioners needed.

Hierbei muß aus einer Vielzahl von Mustern unterschiedlicher Form und Größe ein Muster mit einer vorgegebenen Form automatisch aufgefunden und beispielsweise in einer Bearbeitungsmaschine in eine genau vorgegebene Position gebracht werden.This must be from a variety of patterns of different shapes and size a pattern with a predetermined shape is automatically found and for example be brought into a precisely predetermined position in a processing machine.

Insbesondere bei miniaturisierten elektronischen Bauteilen wie BED-Chi-s oder Transistoren werden an die Genauigkeit und die Geschwindigkeit des Erkennens äußerst hohe Anforderungen gestellt, die bislang noch nicht befriedigend gelöst werden konnten. Das eindeutige Erkennen eines Musters durch eine einfache Kantenvermessung von Hell/Dunkel-8bergängen ist vielfach nicht möglich. Zu den optischen Problemen, wie Kontrast, Verzeichnung, Unschärfe durch Höhenabweichung und Kippung des Meßobjektes kommt bei den LED-Chips noch eine durch den Fertigungsablauf bedingte Störung des Istmusters hinzu.Especially with miniaturized electronic components such as BED-Chi-s or transistors are used to improve the accuracy and speed of detection extremely high demands are made, which have not yet been satisfactorily solved could become. The clear recognition of a pattern through a simple edge measurement of light / dark transitions often not possible. To the optical Problems such as contrast, distortion, blurring due to height deviation and tilting of the object to be measured, there is also one caused by the production process in the case of the LED chips Disturbance of the actual pattern.

So können die zu ermittelnden Kontaktierflächen durch die vorhergegangene Funktionsprüfung optisch erheblich gestört erscheinen. Zusätzliche Reflexionen, die z.B. durch Staub, Leitkleber oder Schleifspuren nervorgerufen werden, bringen eine weitere Erschwerung der Mustererkennung mit sich.In this way, the contact surfaces to be determined can be replaced by the previous one Functional test appear visually significantly disturbed. Additional reflections, which are caused e.g. by dust, conductive adhesive or grinding marks further complicating pattern recognition.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum automatischen Erkennen eines Musters zu schaffen, welche hinsichtlich der Genauigkeit und der Geschwindigkeit des Erkennens auch den für die Kontaktierung von LED-Chips gestellten Anforderungen genügt.The invention is therefore based on the object of providing an arrangement for to create automatic recognition of a pattern, which in terms of accuracy and the speed of recognition also for the contacting of LED chips is sufficient.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art gelöst durch einen Istmuster-Detektor zur Ausgabe einer elektrischen Signalfolge, deren taktweise aufeinanderfolgenden elektrischen Signale Rasterpunkten eines Istmuster-Rasters zugeordnet sind, einen an den Ausgang des Istmusters-Detektors angeschlossenen Istwert-Vergleichsspeicher zum taktweisen Durchschieben der elektrischen Signalfolge, einen Sollwert-Vergleichsspeicher zur Speicherung von vorgebbaren Sollmusterwerten, dessen Speicherplätze entsprechenden Speicherplätzen des Istwert-Vergleichsspeichers zugeordnet sind, eine zwischen Istwert-Vergleichsspeicher und Sollwert-Vergleichsspeicher geschaltete Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung mit mindestens einem Ausgang für übereinstimmende Musterwerte und durch ein Summierwerk, das an den Ausgang der Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung angeschlossen ist.This task is carried out with an arrangement of the type mentioned at the beginning solved by an actual pattern detector for outputting an electrical signal sequence, whose cycle-wise successive electrical signals are grid points of an actual pattern grid are assigned, an actual value comparison memory connected to the output of the actual pattern detector a setpoint comparison memory for clockwise pushing through of the electrical signal sequence for the storage of predeterminable target pattern values, their storage locations corresponding Storage locations of the actual value comparison memory are assigned, one between actual value comparison memory and nominal value comparison memory connected actual pattern / nominal pattern comparison arrangement with at least one output for matching sample values and through a summing unit, which is connected to the output of the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement.

Neben dem automatischen Erkennen von Bildmustern für die Positionierung, Klassifizierung, Qualitätskontrolle und dgl. kann die erfindungsgemäße Anordnung auch für das automatische Erkennen anderer Muster, wie z.B. akustischer Muster, eingesetzt werden. Durch die räumliche Verschiebung der vom Istmuster-Detektor ausgegebenen elektrischen Signalfolge um jeweils einen Rasterpunkt wird die Übereinstimmung der einzelnen Signale mit den entsprechenden Signalen des gespeicherten Sollmusters im Echtzeit-Betrieb festgestellt, indem man nach jedem Verschiebeimpuls die Summe aller übereinstimmenden Musterwerte bildet.In addition to the automatic recognition of image patterns for positioning, The arrangement according to the invention can classify, quality control and the like also for the automatic recognition of other patterns, such as acoustic patterns, used will. Due to the spatial shift of the actual pattern detector The electrical signal sequence output by one raster point at a time is the correspondence of the individual signals with the corresponding signals of the stored target pattern determined in real-time operation by adding the sum after each shift pulse of all matching sample values.

Dieser Vorgang wird bis zum letzten Rasterpunkt des Rasterfeldes wiederholt, so daß die bei einem der Verschiebeimpulse auftretende maximale Anzahl an übereinstimmenden Musterwerter ein Maß für den Grad der Ähnlichkeit zwischen Istmuster und Sollmuster ergibt.This process is repeated up to the last grid point of the grid field, so that the maximum number of matching Pattern evaluator a measure of the degree of similarity between the actual pattern and the target pattern results.

Bei einem Vergleich eines Istmusters f2 (x, g) an der Stelle x2, y2 mit einem vorgegebenen Sollmuster f¢ (x, y) an der Stelle x1, y1 kann die genannte Art der Verarbeitung der elektrischen Signale mathematisch aus einer von der Verschiebung #, # des Istmusters abhängigen Funktion Y ~\ ) dF abgeleitet werden, wobei ! = x2 - x1 und X = y2 - y1 ist.When comparing an actual pattern f2 (x, g) at the point x2, y2 with a specified target pattern f ¢ (x, y) at the point x1, y1, the aforementioned type of processing of the electrical signals can be mathematically derived from one of the displacement # , # of the actual pattern dependent function Y ~ \) dF can be derived, where! = x2 - x1 and X = y2 - y1.

Diese Funktion bildet ein Minimum, wenn die darin enthaltenen Kreuzkorrelati onsfunktion ein Maximum bildet. Die Größe des absoluten Minimums der Funktion V (t ,) <) gibt ein Maß für die Ähnlichkeit zwischen dem Sollmuster £1(x,y) und dem Istmuster f2(x,y), während die Lage f , V des Minimums die Verschiebung zwischen f1(x,y) und f2(x,y) angibt.This function forms a minimum if the cross correlation function contained therein forms a maximum. The size of the absolute minimum of the function V (t,) <) gives a measure of the similarity between the target pattern £ 1 (x, y) and the actual pattern f2 (x, y), while the position f, V of the minimum determines the shift between f1 (x, y) and f2 (x, y).

Das geschilderte Korrelationsprinzip ermöglicht eine sehr hohe Genauigkeit bei dem Erkennen von Mustern. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich durch die Echtzeitverarbeitung der elektrischen Signale und die damit verbundene äußerst geringe Verarbeitungszeit.The correlation principle described enables a very high level of accuracy in recognizing patterns. Another advantage of the arrangement according to the invention results from the real-time processing of the electrical signals and the resulting associated extremely short processing time.

Vorzugsweise sind zusätzlich ein Speicher zur Speicherung der bisher größten im Summierwerk ermittelten Summe übereinstimmender Musterwerte und eine an das Summierwerk und den Speicher angeschlossene Naximumabfrage zum Vergleich der bei aufeinanderfolgenden Verschiebe impulsen des Istwert-Vergleichsspeichers ermittelten Summen übereinstimmender Musterwerte vorgesehen.Preferably there is also a memory for storing the previously largest sum of matching sample values determined in the summing unit and one maximum query connected to the summing unit and the memory for comparison of the successive shift pulses of the actual value comparison memory determined sums of matching sample values provided.

Hierdurch kann zwischen jedem Verschiebeimpuls die Summe der übereinstimmenden Mustc--rwerte mit der gespeicherten Summe verglichen und das absolute Maximum der Übereinstimmung der Rasterpunkte des Istmusters mit dem Sollinuster aufgefunden werden.As a result, the sum of the corresponding Sample values are compared with the stored sum and the absolute maximum of the Correspondence of the grid points of the actual pattern with the nominal pattern found will.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Summierwerk mit einem Schwellwertschalter zum Vergleich der ermittelten Summe übereinstimmender Musterwerte mit einem vorgebbaren Ähnliehkeits-Schwellwert verbunden. Der vorgebbare Ähnlichkeits-Schwellwert definiert eine hinreichende Ähnlichkeit zwischen Istmuster und Sollmuster und ermöglicht somit ein hohes Maß an Flexibilität bei den verschiedenen Anwendungsfällen der Mustererkennung.In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention is the totalizer with a threshold switch for comparing the determined Sum of matching sample values with a predeterminable similarity threshold value tied together. The specifiable similarity threshold defines a sufficient similarity between the actual pattern and the target pattern and thus enables a high degree of flexibility in the various application cases of pattern recognition.

Der Istwert-Vergleichsspeicher und der Sollwert-Vergleichsspeicher können parallel auslesbar sein, wobei ihre einander zugeordneten Ausgänge durch Vergleichslogiken miteinander verbunden sind. Nach jedem Verschiebeimpuls für das Durchschieben der elektrischen Signalfolge kann bei dieser parallelen Vergleichsanordnung der Grad der Übereinstimmung der zu vergleichenden Muste;nverte gleichzeitig, d.h. äußerst rasch erfaßt werden.The actual value comparison memory and the setpoint comparison memory can be read out in parallel, with their associated outputs through Comparison logics are interconnected. After each shift pulse for the Pushing through the electrical signal sequence can in this parallel comparison arrangement the degree of agreement of the samples to be compared; invert simultaneously, i.e. can be recorded extremely quickly.

Der Istwert-Vergleichsspeicher und der Sollwert-Vergleichsspeicher können auch seriell auslesbar sein, wobei ihre Ausgänge durch eine Vergleichslogik miteinander verbunden sind.The actual value comparison memory and the setpoint comparison memory can also be read out serially, with their outputs using a comparison logic are connected to each other.

Nach jedem Verschiebe impuls für das Durchschieben der elektrischen Signalfolge kreisen die zu vergleichenden Signale in dem Schieberegister und dem Sollwert-Vergleichsspeicher jeweils einmal mit hoher Frequenz. Zur aufeinanderfolgenden Ermittlung des Grades der Übereinstimmung der zu vergleichenden Musterwerte wird dann nur eine Vergleichslogik benötigt.After each shift, impulse for pushing through the electrical Signal sequence circle the signals to be compared in the shift register and the Setpoint comparison memory once each with high frequency. For consecutive detection the degree of agreement of the to be compared Sample values then only a comparison logic is required.

Der Istwert-Vergleichsspeicher, die Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung und der Sollwert-Vergleichsspeicher können auch zu in Reihe geschalteten, seriellen Vergleichseinheiten zusammengefaßt sein, wobei die Ausgänge der Zwischenzähler parallel an ein Summierwerk geführt sind. Diese seriellparallele Mischform kann mit geringerem Aufwand als die rein parallele Vergleichsanordnung realisiert werden und führt zu kürzeren Verarbeitungszeiten als bei der rein seriellen Vergleichsanordnung.The actual value comparison memory, the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement and the setpoint comparison memory can also be connected in series, serial Comparison units be combined, with the outputs of the intermediate counter in parallel are led to a summing unit. This serial-parallel mixed form can be used with less Effort can be realized than the purely parallel comparison arrangement and leads to shorter processing times than with the purely serial comparison arrangement.

Vorzugsweise ist der Istwert-Vergleichsspeicher ein Schieberegister. Derartige Standard-Logikbausteine sind für das Durchschieben der elektrischen Signalfolge besonders geeignet.The actual value comparison memory is preferably a shift register. Such standard logic modules are for pushing through the electrical signal sequence particularly suitable.

Das Summierwerk kann aus mehreren nach Art einer Kaskadenschaltung angeordneten Addierern bestehen. Bei derartigen Anordnungen sind die Additionszeiten äußerst kurz.The summing unit can consist of several in the manner of a cascade connection arranged adders exist. In such arrangements, the addition times are very short.

Die gemäß der Erfindung gebildete Anordnung soll insbesondere zum Erkennen eines Bildmusters geeignet sein. Bei einer derartigen Anwendung ist der Istmuster-Detektor vorzugsweise ein nach Zeilenraster abtastender Bildwandler. Ist zusätzlich ein vom Bildpunkttakt des Bildwandlers gesteuerter Bildpunktzähler vorgesehen, so kann vom Stand dieses Bildpunktzählers zum Zeitpunkt, an dem das absolute Ähnlichkeitsmaximum auftritt, die räumliche Verschiebung zwischen dem Istmuster und dem Sollmuster abgeleitet werden. Die so ermittelten Koordinaten können dann für die Positionierung des Werkstückes oder eines Werkzeuges herangezogen werden.The arrangement formed according to the invention is intended in particular for Recognition of an image pattern be suitable. In such an application, the The actual pattern detector is preferably an image converter that scans according to a line raster. is In addition, a pixel counter controlled by the pixel clock of the image converter is provided, from the status of this pixel counter at the point in time at which the absolute maximum similarity occurs, the spatial shift between the actual pattern and the target pattern is derived will. The coordinates determined in this way can then be used for positioning the workpiece or a tool.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail.

Es zeigt Figur 1 den prinzipiellen Aufbau einer Anordnung zum Erkennen beliebiger Muster in vereinfachter Darstellung, Figur 2 die Darstellung einer Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung für binäre Muster, Figur 3 die Auswertung der von einem Bildwandler gelieferten Signalfolge nach dem beschriebenen Korrelationsprinzip in schematischer Darstellung, Figur 4 das Funktionsprinzip zur Auffindung des Korrelationsmaximums am Beispiel eines speziellen Bildmusters, Figur 5 das Blockschaltbild einer Anordnung zur automatiscllen Lageerkennung eines Werkstückes, Figur 6 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform des Korrelators der Figur 5, Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für das Summierwerk der Figur 6, Figur 8 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des Korrelators der Figur 5 und Figur 9 das Schaltbild einer dritten Ausführungsform des Korrelators der Figur 5.It shows Figure 1 shows the basic structure of an arrangement for recognizing any pattern in a simplified representation, FIG. 2 the representation an actual pattern / nominal pattern comparison arrangement for binary patterns, FIG. 3 the evaluation the signal sequence supplied by an image converter according to the correlation principle described in a schematic representation, FIG. 4 the functional principle for finding the correlation maximum using the example of a special image pattern, FIG. 5 shows the block diagram of an arrangement for automatic position recognition of a workpiece, FIG. 6 shows the circuit diagram of a first embodiment of the correlator of Figure 5, Figure 7 an embodiment for the summing unit of FIG. 6, FIG. 8 the circuit diagram of a second embodiment of the correlator of FIG. 5 and FIG. 9 shows the circuit diagram of a third embodiment of the correlator of FIG. 5.

Figur 1 zeigt einen Istmuster-Detektor 1 welcher ein beliebiges Istmuster abtastet und die erfaßten Rasterpunkte eines Istmuster-Rasters in eine elektrische Signalfolge 2 umsetzt.FIG. 1 shows an actual pattern detector 1 which can be any actual pattern scans and converts the detected grid points of an actual pattern grid into an electrical Signal sequence 2 implements.

Diese elektrische Signalfolge 2 wird einem als Istwert-Vergleichsspeicher dienenden Schieberegister 3 zugeleitet und in einem durch die Abtastfrequenz des Istmuster-Detektors 1 vorgegebenem Verschiebetakt durchgeschoben. Das mit dem Istmuster zu vergleichende Sollmuster ist in einem Sollwert-Vergleichsspeicher 4 programmiert. Zum Vergleich zwischen Istmuster und Sollmuster ist jeder Datenausgang 5 des Schieberegisters 3 einem entsprechenden Datenausgang 6 des Sollwert-Vergleichsspeichers 4 zugeordnet. Die Bit-Muoter des Schieberegisters 3 und des Sollwert-Vergleichsspeiohers 4 werden mit jedem Verschiebeimpuls so gegeneinander verschoben, daß nach jedem Verschiebe impuls alle einander zugeordneten Speicherstelleninhalte in einer Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 7 erfaßt und die jeweilige Summe der einzelnen Vergleichsergebnisse in einem daran angeschlossenen Summierwerk 8 ermittelt werden kann. Die größte im Summierwerk 8 ermittelte Summe innerhalb eines vollständigen Durchlaufs sämtlicher Rasterpunkte des Istmuster-Rasters stellt die beste Übereinstimmung zwischen Istmuster und Sollmuster dar. Ein Ausfahrungsbeispiel der Istmusger/Sollmuster-Vergleichsanordnung 7 für binäre Muster ist in Figur 2 vereinfacht dargestellt. Die einander zugeordneten Datenausgänge 5 und 6 sind an die Eingänge eines Vergleichs-Gatters 9 geführt, dessen Ausgang 0 die Ubereinstimmung angibt oder nicht angibt. Bei dem dargestellten Exklusiv-NOR-Gatter mit den Eingängen A und B und dem Ausgang X ergibt sich folgende Wahrheitstabelle: A B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Die Übereinstimmung einander zugeordneter Speicherstelleninhalte kann jedoch auch durch andere Verknüpfungsglieder bewertet werden. So wird bei UND-Gattern die Summe übereinstimmender Musterwerte einer Wertigkeit, beispielsweise beleuchteter Bildpunkte, als Korrelationsmaximum ermittelt. Andererseits kann auch bei Exklusiv-OD»lv-Gattern oder NAND-Gattern das Minimum nicht übereinstimmender Musterwerte ausgewertet werden.This electrical signal sequence 2 is fed to a shift register 3 serving as an actual value comparison memory and shifted through at a shifting cycle predetermined by the sampling frequency of the actual pattern detector 1. The nominal pattern to be compared with the actual pattern is programmed in a nominal value comparison memory 4. For the comparison between the actual pattern and the nominal pattern, each data output 5 of the shift register 3 is assigned to a corresponding data output 6 of the nominal value comparison memory 4. The Bit-Muoter of the shift register 3 and the nominal value comparison memory 4 are shifted against each other with each shift pulse so that after each shift pulse all memory location contents assigned to one another are recorded in an actual / target pattern comparison arrangement 7 and the respective sum of the individual comparison results in a connected one Summing unit 8 can be determined. The largest sum determined in the summing unit 8 within a complete cycle of all the raster points of the actual pattern raster represents the best correspondence between the actual pattern and the target pattern. The data outputs 5 and 6 assigned to one another are fed to the inputs of a comparison gate 9, the output 0 of which indicates the agreement or does not indicate the agreement. The following truth table results for the exclusive NOR gate shown with inputs A and B and output X: AWAY 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 The correspondence of memory location contents assigned to one another can, however, also be evaluated by other logic elements. In the case of AND gates, for example, the sum of matching sample values of a valency, for example illuminated pixels, is determined as the correlation maximum. On the other hand, the minimum of non-matching sample values can also be evaluated in the case of exclusive OD »lv gates or NAND gates.

Für mehrwertige Soll- und Istmuster können verschiedenartige Vergleichsfunktionen in einem adressierbaren Festwertspeicher progranmiert werden, wobei die Datenausgänge 5 und 6 an die Adreßleitungen des Festwertspeichers geführt sind und aus den an den Datenausgängen anstehenden Informationen die Adresse für das im Festwertspeicher programmierte Vergleichs- ergebnis gebildet wird. Vorzugsweise kann die Funktion x = (A - B)2 in den Festwertspeicher programmiert werden, wobei A = a1 . 2 + a1 . 21 + + am . 2m B = b . 20 + b1 . 21 + + bn . 2 ai = (o,l) und b; = (o,1) ist.Different types of comparison functions can be used for multi-valued target and actual patterns be programmed in an addressable read-only memory, with the data outputs 5 and 6 are led to the address lines of the read-only memory and from the to the information pending at the data outputs the address for the in the read-only memory programmed comparison result is formed. Preferably the function x = (A - B) 2 can be programmed into the read-only memory, whereby A = a1. 2 + a1. 21 + + am. 2m B = b. 20 + b1. 21 + + bn. 2 ai = (o, l) and b; = (o, 1).

Figur 3 zeigt die Auswertung der von einem Bildwandler gelieferten binären Signalfolge nach dem Korrelationsprinzip in schematischer Darstellung. Das Istmuster wird durch einen Bildwandler mit 6 x 6 Bildpunkten erfaßt. In dem dargestellten Zeilenraster mit den Bildpunkten BpO bis Sp35 stellen die beleuchteten in der Zeichnung schwarz ausgefüllt dargestellten Bildpunkte das aufzufindende Muster dar. Der Koordinatenursprung ist in den Bildpunkt BpO gelegt. Die von dem Bildwandler gelieferte elektrische Signalfolge, welche durch die vertikal angeordnete Folge der Bildpunkte BpO bis 3p35 figürlich dargestellt ist, wird einem Istwert-Vergleichsspeicher 11 zugeführt und um jeweils einen Verschiebetakt weitergeschoben. Als Istwert-Vergleichsspeicher 11 ist beispielsweise ein Schieberegister geeignet. Das Sollmuster, mit welchem das Istmuster zu vergleichen ist, umfaßt einen durch die strichpunktierte Linie 12 begrenzten Programmierbereich mit insgesamt neun Speicherstellen SsO bis Ss8. Diese Speicherstellen entsprechen dem Sollwert-Vergleichsspeicher 13, wobei die entsprechenden Speicherplätze durch die vertikal angeordnete Reihe der Speicherstellen SsO bis Ss8 dargestellt sind. Jeder Speicherstelle des Sollwert-Vergleichsspeichers 13 ist eine entsprechende Speicherstelle des Istwert-Vergleichsspeichers 11 zugeordnet, wie es durch die Pfeile 14 und 15 angedeutet ist. Übereinstimmende Speicherstellen werden nach jedem Verschiebeimpuls durch eine Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 16 erfaßt und ihre jeweilige Summe durch einen daran angeschlossenen Zähler 17 ermittelt. Ist der Zählerstand des Zählers 17 größer als der Zählerstand eines vorausgegangenen Schiebetaktes, so wird er in einen Speicher 18 übernommen. Hierzu wird nach jedem Schiebetakt der Zählerstand des Zählers 17 mit dem im Speicher 18 gespeicherten Zählerstand durch eine Maximumabfrage 19 verglichen. Die auf diese Weise nach einem vollständigen Bilddurchlauf gefundene größte Summe übereinstimmender Speicherstelleninhalte, wird durch einen mit der Maximumabfrage 19 verbundenen Schwellwertschalter 20 daraufhin überprüft, ob sie einen vorgegebenen Ähnlichkeits-Schwellwert erreicht oder überschreitet. Ist dies der Fall, so erfolgt über die Maximumabfrage 19 die Freigabe eines Koordinaten-Speichers 21, welcher die Koordinaten-Zustellgrößen 22 zum richtigen Positionieren des Objekts oder eines Werkzeuges ausgibt. Die Ermittlung der Koordinaten erfolgt durch einen Bildpunktzähler 23, welcher die Anzahl der bis zum Auftreten des absoluten Eorrelationsmaximums, die durch den Istwert-Vergleichsspeicher 11 geschobenen Signale bzw. die Bildpunkte erfaßt und der Rasterteilung entsprechend in x, y- Koordinaten aufteilt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Fall wird das absolute Korrelationsmaximum zu z 229 = 9 ermittelt, d.h. nach 29 Verschiebetakten VT stimmen 9 einander zugeordnete Speicherstellen des Istwert-Vergleichsspeichers 11 und des Sollwert-Vergleichsspeichers 13 überein. Nach 29 Verschiebetakten werden bei dem 6 x 6 Zeilenraster des Bildwandlers die Koordinaten zu x = 5R und y = 4R ermittelt, wobei R das Rastermaß des Zeilenrasters ist.FIG. 3 shows the evaluation of the data supplied by an image converter binary signal sequence according to the correlation principle in a schematic representation. That The actual pattern is captured by an image converter with 6 x 6 pixels. In the illustrated Line grids with the pixels BpO to Sp35 represent the illuminated ones in the drawing Image points shown filled in black represent the pattern to be found. The origin of the coordinates is placed in the pixel BpO. The electrical supplied by the imager Signal sequence, which by the vertically arranged sequence of the pixels BpO to 3p35 is shown figuratively, is fed to an actual value comparison memory 11 and pushed forward by one shifting cycle each time. As actual value comparison memory 11, for example, a shift register is suitable. The target pattern with which the actual pattern is to be compared includes one indicated by the dot-dash line 12 limited programming area with a total of nine memory locations Ss0 to Ss8. These memory locations correspond to the nominal value comparison memory 13, the corresponding memory locations through the vertically arranged row of memory locations Ss0 to Ss8 are shown. Each memory location of the setpoint comparison memory 13 is assigned a corresponding memory location of the actual value comparison memory 11, as indicated by arrows 14 and 15. Matching locations are checked after each shift pulse by an actual pattern / target pattern comparison arrangement 16 and their respective sum is determined by a counter 17 connected to it. If the count of the counter 17 is greater than the count of a previous one Shift clock, it is transferred to a memory 18. This is done after each Shift clock of the counter reading of the counter 17 with that stored in the memory 18 Counter reading compared by a maximum query 19. That way after a largest sum of matching memory location contents found during full scrolling, is thereupon by a threshold switch 20 connected to the maximum query 19 checks whether it reaches or exceeds a predefined similarity threshold value. If this is the case, a coordinate memory is released via the maximum query 19 21, which the coordinate feed quantities 22 for correct positioning of the object or a tool. The coordinates are determined by a Pixel counter 23, which counts the number of times before the occurrence of the absolute correlation maximum, the signals or the pixels shifted through the actual value comparison memory 11 detected and divided according to the grid division in x, y coordinates. In which In the case shown in the drawing, the absolute correlation maximum becomes z 229 = 9 determined, i.e. after 29 shift clocks VT, 9 memory locations assigned to one another are correct of the actual value comparison memory 11 and the setpoint comparison memory 13 match. After 29 shift cycles, the Coordinates for x = 5R and y = 4R determined, where R is the grid dimension of the line grid is.

In Figur 4 ist ein vorgegebenes Sollmuster durch die strichpunktierte Linie 25 und ein Progranunierbereich, welcher in ein Rasterfeld mit 5 Zeilen und 6 Spalten aufgeteSt'ist, durch die strichpunktierte Linie 26 dargestellt. Das durch einen Bildwandler erfaßte Istmuster ist durch schraffierte Flächen dargestellt, wobei das Istmuster 27 an der Stelle des Eorre- lationsmaximums und das Istmuster 28 in einer zum Korrelationsmaximum um einen Rasterpunkt verschobenen Lage eingezeichnet ist. Das Istmuster 29 stellt eine vom Bildwandler erfaßte Steurung dar, welche in Teilbereichen mit dem Sollmuster 25 übereinstimmt. Die über die aneinandergereihten Zeilen des Rasterfeldes aufgetragenen digitalen Signalfolgen sind jeweils mit f1 für das Sollmuster 25, mit f2 (27) für das Istmuster 27, mit f2 (28) für das Istmuster 28 und mit f2 (29) für das gestörte Istmuster 29 bezeichnet. Ein Vergleich des Verlaufs dieser digitalen Signalfolgen ergibt, daß die Summe der übereinstimmenden Bildpunkte beim Istmuster 27 ELÜ = 30, beim Istmuster 28 zÜ = 20 und bei dem gestörten Istmuster 29 E 8 = 27 beträgt. Mit der Summe der übereinstimmenden Bildpunkte E2 = 30 wurde also ein eindeutiges Korrelationsmaximum aufgefunden. Trotz der Störung bei f2 (29) liegt das Korrelationsmaximum E 0 = 27 an der gleichen Stelle wie bei f2 (27).In Figure 4, a predetermined target pattern is indicated by the dash-dotted line Line 25 and a programming area, which is divided into a grid field with 5 lines and 6 columns are shown by the dash-dotted line 26. That through The actual pattern captured by an image converter is shown by hatched areas, where the actual pattern 27 at the place of the Eorre- lation maximum and the actual pattern 28 shifted by one raster point to the correlation maximum Location is shown. The actual pattern 29 represents a control detected by the image converter which corresponds to the nominal pattern 25 in partial areas. The ones about the lined up Lines of the grid field plotted digital signal sequences are each with f1 for the target pattern 25, with f2 (27) for the actual pattern 27, with f2 (28) for the actual pattern 28 and designated by f2 (29) for the disturbed actual pattern 29. A comparison of the course these digital signal sequences result in the sum of the corresponding pixels for the actual pattern 27 ELÜ = 30, for the actual pattern 28 zÜ = 20 and for the disturbed actual pattern 29 E 8 = 27. With the sum of the matching pixels E2 = 30 thus found a clear correlation maximum. Despite the disturbance at f2 (29) the correlation maximum E 0 = 27 lies at the same point as at f2 (27).

Figur 5 zeigt das Blockschaltbild einer Anordnung zur automatischen Lageerkennung eines Werkstückes. Die Erfassung des Werkstückes erfolgt über eine Dioden-Matrixkamera 30 mit 50 x 50 Bildpunkten. Das von der Dioden-Matrtxkamera 30 ausgegebene Videosignal 31 wird in einem Analog-Digital-Wandler 32 in eine digitale Signalfolge 33 umgewandelt, welche an den Eingang eines 50 x 18 Bit umfassenden Schieberegisters 34, welches als Istwert-Vergleichsspeicher dient, geführt ist.Figure 5 shows the block diagram of an arrangement for automatic Position detection of a workpiece. The workpiece is recorded via a Diode matrix camera 30 with 50 x 50 pixels. The one from the diode Matrtx camera 30 output video signal 31 is in an analog-to-digital converter 32 into a digital Signal sequence 33 converted to the input of a 50 x 18 bit comprehensive Shift register 34, which serves as an actual value comparison memory, is performed.

Das Durchschieben der digitalen Signalfolge 33 durch das Schieberegister 34 erfolgt mit der von der Dioden-Matrixkamera 30 vorgegebenen Bildpunktfrequenz 1 von 100 kHz. Von dem Schieberegister 34 besitzen 18 x 18 Speicherstellen einen durch den Pfeil 35 angedeuteten Datenausgang. Das aufzufindende Muster ist als Sollmuster in einem Sollwert-Vergleichsspeicher 36 programmiert, bei welchem ebenfalls 18 x 18 Speicherstellen einen durch den Pfeil 37 angedeuteten Datenausgang besitzen.Shifting the digital signal sequence 33 through the shift register 34 takes place with the pixel frequency specified by the diode matrix camera 30 1 of 100 kHz. 18 x 18 storage locations of the shift register 34 have one data output indicated by arrow 35. The pattern to be found is a nominal pattern programmed in a target value comparison memory 36, in which also 18 x 18 memory locations have a data output indicated by arrow 37.

Hierbei ist jeweils ein Datenausgang des Schieberegisters 34 einem Datenausgang des Sollwert-Vergleichsspeichers 36 zuge- ordnet. Die Bit-Muster des Schieberegisters 34 und des Sollwert-Vergleichs speichers 36 we-rden durch den Bildpunkttakt T1 so gegeneinander verschoben, daß nach jedem Verschiebeimpuls T1 alle einander zugeordneten und übereinstimmenden Speicherstelleninhalte in einer Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 38 ermittelt und beispielsweise mit einer Frequenz von 20 14Hz auf ein Summierwerk 79 gegeben werden. Das Schieberegister 34, der Sollwert-Vergleichsspeicher 36, die Istmuster/ Sollmuster-Vergleichsanordnung 38 und das Summierwerk 39 bilden einen Korrelator 100, wobei der großte Zählerstand des Sumruierwerkes 39 das absolute Korrelationsmaximum darstellt. Zur Ermittlung des Korrelationsmaximums dient eine Maximumaberage 40 und ein 8 Bit-Speicher 41. Der nach einem Bildpunkttakt ermittelte Zählerstand des Summierwerkes 39 wird mit dem im Speicher 41 gespeicherten größten Zählerstand vorangegangener Bildpunkttakte durch die Maximumabfrage verglichen, wie es durch die Pfeile 42 und 43 dargestellt ist. Ist der neu ermittelte Zählerstand des Summierwerkes 39 größer als der im Speicher 41 gespeicherte Zählerstand, so erfolgt über die Freigabe 44 die Übertragung 45 des neuen Zählerstandes auf den Speicher 41. Auf diese Weise gibt der Speicher 41 nach jedem vollständigen Bilddurchlauf die größte Zahl der übereinstimmenden Speicherstelleninhalte an. Ein Schwellwertschalter 46 prüft das absolute Maximum der Übereinstimmungen und setzt durch einen Ahnlichkeits-Schwellwert die minimal geforderte Ähnlichkeit zwischen Istmuster und Sollmuster fest. Wird diese minimale Ähnlichkeit erreicht, so erfolgt die Freigabe 47 einer Koordinaten-Ausgabe 48. Zur Ermittlung der Koordinaten wird in einem vom Bildpunkttakt T1 angesteuerten Bildpunktzähler 49 die Anzahl der mit 50 Bildpunkten voll durchgelaufenen Bildzeilen und die Anzahl der Bildpunkte der jeweils noch nicht voll durchgelaufenen Bildzeile ermittelt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem das Korrelationsmaximum erreicht wird. Die Anzahl der Bildzeilen und Bildpunkte ergibt die laufenden Bildpunktkoordinaten, welche in der Koordinaten-Ausgabe 48 abgespeichert werden, sofern ein Korrelationsmaximum und der vorgegebene Ahnlichkeits-Schwellwert erreicht sind. Mit jedem neuen Maximalwert werden die in der Koordinatenausgabe 48 gespeicherten Koordinaten durch die dem neuen Maximum zugeordneten Bildpunktkoordinaten überschrieben, so daß nach einem vollständigen Bilddurchlauf die dem absoluten Maximum zugeordneten Koordinaten gespeichert sind. Die an der als 14 Bit-Speicher ausgeführten Koordinaten-Ausgabe 48 anliegenden Koordinatengrößen 50 sind digitale Koordinaten-Zustellgrößen zum Positionieren des Werkstückes in Bezug auf ein Werkzeug oder zum Positionieren eines Werkzeuges in Bezug auf das Werkstück dienen. Die Steuerung der automatischen Lage erkennung des Werkstückes erfolgt durch eine Ablaufsteuerung 51, wobei der Start durch den Pfeil 52 angedeutet ist. An die Ablaufsteuerung 51 sind der Bildpunkttakt T1 und der Bildtakt 23 der Dioden-Matrixkamera 30 geführt, während sie ihrerseits zur Steuerung des Schieberegisters 34 und des Bildpunktzählers 49 den Takt 1 freigibt.In this case, one data output of the shift register 34 is in each case one Data output of the setpoint comparison memory 36 assigned arranges. The bit patterns of the shift register 34 and the setpoint comparison memory 36 are shifted against each other by the pixel clock T1 in such a way that after each shift pulse T1 all associated and matching memory location contents in one Determined actual pattern / nominal pattern comparison arrangement 38 and, for example, with a Frequency of 20 14 Hz can be given to a summing unit 79. The shift register 34, the nominal value comparison memory 36, the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement 38 and the summing unit 39 form a correlator 100, the highest count of the Sumruierwerkes 39 represents the absolute correlation maximum. For investigation a maximum table 40 and an 8-bit memory 41 serve for the correlation maximum. The counter reading of the summing unit 39 determined after a pixel clock is also included the largest count of previous pixel clocks stored in memory 41 compared by the maximum query, as shown by the arrows 42 and 43 is. If the newly determined counter reading of the summing unit 39 is greater than that in the memory 41, the transfer 45 takes place via the enable 44 of the new count on the memory 41. In this way, the memory 41 the largest number of matching memory location contents after each complete image cycle at. A threshold switch 46 checks the absolute maximum of the matches and sets the minimum required similarity using a similarity threshold between the actual pattern and the target pattern. If this minimal similarity is achieved, in this way the release 47 of a coordinate output 48 takes place. To determine the coordinates is in a controlled by the pixel clock T1 pixel counter 49 the number of with 50 pixels fully run through the image lines and the number of pixels of the image line that has not yet been fully passed through, up to the point in time at which the correlation maximum is reached. The number of image lines and pixels results in the current pixel coordinates, which are in the coordinate output 48 are stored, provided a correlation maximum and the specified similarity threshold value are achieved. With each new maximum value those in the coordinate output 48 stored coordinates by the pixel coordinates assigned to the new maximum overwritten, so that after a complete scrolling through the image the absolute maximum assigned coordinates are stored. The on the implemented as 14 bit memory Coordinate output 48 adjacent coordinate quantities 50 are digital coordinate delivery quantities for positioning the workpiece in relation to a tool or for positioning of a tool in relation to the workpiece. The control of the automatic Detection of the position of the workpiece is carried out by a sequence control 51, the Start is indicated by arrow 52. The pixel clock is sent to the sequence control 51 T1 and the image clock 23 of the diode matrix camera 30 out, while they in turn to control the shift register 34 and the pixel counter 49 enables the clock 1.

Figur 6 zeigt das Schaltbild einer ersten Ausführungsform des Korrelators 100 der Figur 5. Der darestellte Korrelator umfaßt ein seriell ein- und parallel auslesbares Schubregister 340, einen Sollwert-Vergleichsspeicher 360, eine Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 380 und ein Sumnierwerk 390. Der Vergleich der Speicherstelleninhalte des Schieberegisters 340 mit den Speicherstelleninhalten des Sollwert-Vergleichsspeichers 360 erfolgt rein parallel. Hierzu wird die vom Analog/Digital-Wandler 32 der Figur 5 ausgegebene digitale Signalfolge 33 mit dem Bildpunkttakt T1 durch das n Stufen umfassende Schieberegister 340 geschoben. Die n parallelen Ausgänge des Schieberegisters 340 sind an jeweils einen Eingang eines Exklusiv-NOR-Gatters der aus n Exklusiv-NOR-Gattern bestehenden Istmuster/Sollnuster-Vergleichsanordnung 380 geführt, wobei die Zuordnung durch die Buchstaben a, b, c, d, y und z angegeben ist. Die anderen Eingänge der Exklusiv-NOR-Gatter sind mit jeweils einem Dastenausgang des ebenfalls n Stufen umfassenden Sollwert-Vergleichsspeichers 360 verbunden. Während der Sollwert-Vergleichsspeicher 360 in der Zeichnung als Schalterfeld dargestellt ist, können auch beliebige andere Speicherarten, insbesondere Festwertspeicher Verwendung finden. Die Ausgänge der Exklusiv-NOR-Gatter sind an das Summierwerk 390 gefuhrt, an dessen Ausgang nach jedem Verschiebeimpuls T1 die Summe der übereinstimmenden Speicherstelleninhalte als Binärzahl angegeben wird.FIG. 6 shows the circuit diagram of a first embodiment of the correlator 100 of FIG. 5. The illustrated correlator comprises a serial and parallel readable thrust register 340, a target value comparison memory 360, an actual pattern / target pattern comparison arrangement 380 and a summing unit 390. The comparison of the storage location contents of the shift register 340 with the memory location contents of the setpoint comparison memory 360 takes place purely parallel. For this purpose, the output from the analog / digital converter 32 of FIG. 5 is used digital signal sequence 33 with the pixel clock T1 through the shift register comprising n stages 340 pushed. The n parallel outputs of shift register 340 are on, respectively an input of an exclusive NOR gate of the n exclusive NOR gates Actual pattern / nominal pattern comparison arrangement 380 performed, with the assignment being carried out the letters a, b, c, d, y and z are indicated. The other inputs of the exclusive NOR gates are each with a data output of the setpoint comparison memory, which also has n levels 360 connected. While the setpoint comparison memory 360 in the Drawing is shown as a switch field, any other memory types, in particular read-only memories are used. The outputs of the exclusive NOR gates are led to the summing unit 390, at its output after each shift pulse T1 the sum of the matching memory location contents is given as a binary number will.

In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel für das Summierwerk 390 der Figur 6 dargestellt, wobei die Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 380 der Figur 6 zur besseren Übersicht teilweise mit abgebildet ist. Das dargestellte Summierwerk ist für einen Korrelator mit n = 15 Stufen ausgelegt und besteht aus vier 1-Bit-Addierern 60, zwei 2-Bit-Addierern 61 und einem 3-Bit-Addierer 62, welche nach Art einer Kaskadenschaltung angeordnet sind. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind lediglich zwei der insgesamt vier 1-Bit-Addierer 60 abgebildet.In FIG. 7, an exemplary embodiment for the summing unit 390 is shown FIG. 6, the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement 380 of Figure 6 is partially shown for a better overview. The totaling unit shown is designed for a correlator with n = 15 stages and consists of four 1-bit adders 60, two 2-bit adders 61 and a 3-bit adder 62, which in the manner of a cascade connection are arranged. To simplify the graphic representation are only two of the total of four 1-bit adders 60 are shown.

Figur 8 zeigt das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des Korrelators 100 der Figur 5. Der dargestellte Korrelator umfaßt ein seriell ein- und auslesbares Schieberegister 341, einen Sollwert-Vergleichsspeicher 361, eine Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung 381 und ein Summierwerk 391. Der Vergleich der Speicherstelleninhalte des Schieberegisters 341 mit den Speicherstelleninhalten des Sollwert-Vergleichsspeichers 361 erfolgt rein seriell. Hierzu wird die vom Analog/Digital-Wandler 32 der Figur 5 ausgegebene digitale Signalfolge 33 an den Eingang 63 des Schieberegisters 341 geführt und mit dem an der Schiebeimpulsleitung 64 anliegenden Bildpunkttakt 1 durchgeschoben. Der Eingang 63 und der Ausgang 65 des Schieberegisters 341 sind miteinander verknüpft, so daß die jeweils gespeicherten Informationen nach jedem Verschiebeimpuls T1 einmal kreisen können, wie es durch den Pfeil 66 angedeutet ist. Für dieses Kreisen der Informationen ist eine zweite Schiebeimpulsleitung 67 vorgesehen, welche durch einen Takt T2 angesteuert ist. In gleicher Weise ist bei dem als seriall ein- und auslesbares Schieberegister ausgebildeten Sollwert-Vergleichsspeicher 36t der Ausgang 69 mit dem Eingang 68 verknüpft, über den beispielsweise aus einem programmierbaren Festwertspeicher 70 ein abgespeicherter Sollwert eingegeben werden kann. Damit das Kreisen der Informationen in den Schieberegistern 341 und 361 synchron mit dem Takt T2 erfolgen kann, sind ihre Schiebeimpulsleitungen 67 bw. 72 zusammengeschlossen.FIG. 8 shows the circuit diagram of a second embodiment of the correlator 100 of FIG. 5. The correlator shown includes a serial read-in and read-out Shift register 341, a nominal value comparison memory 361, an actual pattern / nominal pattern comparison arrangement 381 and a summing unit 391. The comparison of the storage location contents of the shift register 341 with the memory location contents of the setpoint comparison memory 361 takes place purely serial. For this purpose, the output from the analog / digital converter 32 of FIG. 5 is used digital signal sequence 33 led to the input 63 of the shift register 341 and with the pixel clock 1 applied to the shift pulse line 64 is pushed through. Of the Input 63 and output 65 of shift register 341 are linked to one another, so that the information stored in each case after each shift pulse T1 once can circle, as indicated by arrow 66. For this circling the Information is a second shift pulse line 67 is provided, which by a Clock T2 is controlled. In the same way is as seriall a- and readable shift register designed target value comparison memory 36t of Output 69 linked to input 68, for example from a programmable Read-only memory 70 a stored nominal value can be entered. So that Circling the information in shift registers 341 and 361 in synchronism with the clock T2 can take place, their shift pulse lines 67 are bw. 72 merged.

Der Istmuster/Sollmuster-Vergleich erfolgt durch ein Exklusiv-NOR-Gatter, welches die Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung bildet und mit seinen Eingängen an die Ausgänge 65 bzw. 69 der Schieberegister 341 bzw. 361 angeschlossen ist. Sind beim Kreisen der Informationen die jeweils in den letzten Stufen der Schieberegister 341 und 361 vorhandenen Speicherstelleninhalte gleich, so öffnet sich das Exklusiv-NOR-Gatter und gibt ein entsprechendes Signal an das Summierwerk 391. Bei einem einmaligen Kreisen der Informationen zeigt das Summierwerk 391 somit nach jedem Verschiebeimpuls T1 die Summe der übereinstimmenden Speicherstelleninhalte an. Für einen raschen Vergleich sollte die Frequenz des Taktes T1 möglichst hoch sein. Bei n-stufigen Schieberegistern 341 bzw. 361 gilt die Forderung 22 > 21 . n.The actual / target pattern comparison is carried out by an exclusive NOR gate, which forms the actual / target pattern comparison arrangement and with its inputs is connected to the outputs 65 and 69 of the shift register 341 and 361, respectively. Are when circling the information in each case in the last stages of the shift register 341 and 361 are identical to the existing memory location contents, the exclusive NOR gate opens and gives a corresponding signal to the summing unit 391. In the case of a one-off The summing unit 391 thus shows circles of information after each shift pulse T1 shows the sum of the matching memory location contents. For a quick one In comparison, the frequency of the clock T1 should be as high as possible. With n-level Requirement 22> 21 applies to shift registers 341 or 361. n.

Figur 9 zeigt das Schaltbild einer dritten Ausführungsform des Korrelators 100 der Figur 5. Der dargestellte Korrelator ist für einen den 50 x 50 Bildpunkten der Dioden-I4atrixkamera 30 der Figur 5 entsprechenden Fangbereich ausgelegt, wobei der Programmierbereich 16 x 18 Bildpunkte, d.h. 18 Zeilen mit jeweils 16 Bildpunkten umfaßt. Der Programmierbereich ist in drei Gruppen unterteilt, wobei der Gruppe 1 die Zeilen 1 bis 6, der Gruppe 2 die Zeilen 7 bis 12 und der Gruppe 3 die Zeilen 13 bis 18 zugeordnet sind. Die vom Analog/Digital-Wandler 32 der Figur 5 ausgegebene digitale Signalfolge 33 wird mit dem Bildpunkttakt 1 durch ein Schieberegister geschoben, welches aus achtzehn seriell ein- und auslesbaren 16 Bit Istliext-Schieberegistern 75 und achtzehn seriell ein-und auslesbaren 34 Bit Istwert-Schieberegistern 76 zusammen- gesetzt ist. Die 16 Bit Istwert-Schieberegister 75 und die 34 Bit Istwert-Schieberegister 76 sind in alternierender Folge in Reihe geschaltet, wobei jedes der 16 Bit Istwert-Schieberegister 75 einer 16 Bildpunkte umfassenden Zeile des Programmierbereiches und jedes der 34 Bit Istwert-Schieberegister 76 den übrigen 34 in einer Zeile der Dioden-Matrixkamera liegenden Bildpunkten zugeordnet ist. Die 34 Bit Istwert-Schieberegister 75 erfassen also nicht den Programmierbereich und sind daher als Leer-Register ohne Anschlüsse für einen Vergleich ausgebildet. Der Sollwert-verga iclisspeicher besteht aus insgesamt achtzehn seriell ein- und auslesbaren 16 Bit Sollwert-Schieberegistern 77, von welchen jeweils sechs hintereinander in Reihe geschaltet einer der Gruppen 1 bis 3 des Programmierbereiches zugeordnet sind. Dementsprechend erfolgt das Einlesen der Informationen über einen programmierbaren Festwertspeicher 78, welcher einen Ausgang 79 für die Gruppe 1, einen Ausgang 80 für die Gruppe 2 und einen Ausgang 81 für die Gruppe 3 besitzt. Einander zugeordnete 16 Bit Istwert-Schieberegister 75 und 16 Bit Sollwert-Schieberegister 77 bilden jeweils zusammen mit einem Exklusiv-NOR-Gatter 82 und einem Zähler 83 serielle Vergleichseinheiten 84, welche in gleicher Weise wie die in Figur 8 dargestellte serielle Vergleichseinheit aufgebaut sind. Die Ausgänge 85 der Zähler 83 sind parallel an ein Summierwerk 86 geführt, welches beispielsweise in gleicher Weise wie das in Figur 7 dargestellte Summierwerk aufgebaut sein kann. Der 9 Bit-Ausgang 87 des Summierwerkes 86 gibt nach jedem Bildpunkttakt T1 die Summe sämtlicher übereinstimmender Musterwerte als Binärzahl an. Der Istmuster/ Sollmuster-Vergleich erfolgt also für die einzelnen Zeilen des Programmierbereiches seriell und im übrigen parallel. Diese seriell-parallele Mischform des Vergleichs der Istmusterwerte mit den Sollmusterwerten wird für die in Figur 5 dargestellte Anordnung zur automatischen Lageerennung eines Werkstückes bevorzugt, da sie bei geringem Aufwand eine Sageerkennung in äußerst kurzer Zeit ermöglicht, wobei die Schieberegister 75 durch entsprechend angeordnete und adressierbare Schreib- Lesespeicher, vorzugsweise Halbleiterspeicher, die Schieberegister 76 durch ebensolche oder durch adressierbare Festwertspeicher ersetzt werden können. Ist letzteres der Fall, entfällt der Festwertspeicher 78.FIG. 9 shows the circuit diagram of a third embodiment of the correlator 100 of FIG. 5. The correlator shown is for one of the 50 × 50 pixels of the diode matrix camera 30 of FIG the programming area 16 x 18 pixels, i.e. 18 lines with 16 pixels each includes. The programming area is divided into three groups, with the group 1 lines 1 to 6, group 2 lines 7 to 12 and group 3 lines 13 to 18 are assigned. The output from the analog / digital converter 32 of FIG digital signal sequence 33 is shifted with the pixel clock 1 through a shift register, which consists of eighteen 16-bit actual shift registers that can be read in and out serially 75 and eighteen 34 bit actual value shift registers 76 which can be read in and read out serially. set is. The 16 bit actual value shift register 75 and the 34 bit actual value shift register 76 are connected in series in an alternating sequence, with each of the 16-bit actual value shift registers 75 of a 16-pixel line of the programming area and each of the 34 bit actual value shift register 76 the remaining 34 in a row of the diode matrix camera is assigned to lying pixels. The 34 bit actual value shift register 75 capture thus not the programming area and are therefore as empty registers without connections trained for comparison. The setpoint forgetting memory consists of a total of eighteen 16-bit setpoint shift registers 77 which can be read in and out serially, of which six in each case connected in series one of the groups 1 to 3 of the programming area assigned. Accordingly, the information is read in via a programmable read-only memory 78, which has an output 79 for group 1, an output 80 for group 2 and an output 81 for group 3. 16-bit actual value shift register 75 and 16-bit setpoint shift register assigned to one another 77 together with an exclusive NOR gate 82 and a counter 83 each form serial comparison units 84 which, in the same way as that shown in FIG serial comparison unit are constructed. The outputs 85 of the counters 83 are parallel to a summing unit 86, which, for example, in the same way as the Summing mechanism shown in FIG. 7 can be constructed. The 9 bit output 87 of the Summing unit 86 gives after each pixel clock T1 the sum of all matching Sample values as a binary number. The actual pattern / target pattern comparison is therefore carried out for the individual lines of the programming area serially and otherwise in parallel. These serial-parallel mixed form of the comparison of the actual sample values with the nominal sample values is for the arrangement shown in Figure 5 for automatic position detection of a Workpiece preferred, as it is extremely easy to recognize a saga allows a short time, the shift register 75 by appropriately arranged and addressable writing Read memory, preferably semiconductor memory, the shift registers 76 by the same or by addressable read-only memories can be replaced. If the latter is the case, the read-only memory 78 is omitted.

Die im Blockschaltbild der Figur 5 und der zugehörigen Figur 9 dargestellte Anordnung zur automatischen Sageerkennung eines Werkstückes wurde für die Lage erkennung von BED-Chips an Kontaktierautomaten mit sehr gutem Erfolg eingesetzt. Das gesuchte Istaiuster der 400 x 400/um großen LED-Chips ist ihre kreisförmige Kontaktierfläche, welche einen Durchmesser von 100/um besitzt und in Bezug auf ein Bondwerkzeug genau ausgerichtet werden muß. Hierzu wird das über ein Mikroskop vergrößerte Bild des BED-Chips durch die Dioden-Matrixkamera erfaßt. Bei einer Bildpurn1ftfrequenz T1 von 100 3dIz erfolgt ein Bilddurchlauf in 25 ms. Da die Auswerteschaltung auf den Anfang eines Bilddurchlaufes synchronisiert wird, stehen die Koordinaten spätestens nach 50 ms zur Verfügung. Mit Hilfe der ermittelten Koordinaten wird dann entweder der entsprechende LED-Chip oder das Bondwerkzeug in die für die Kontaktierung erforderliche Position gebracht. Die Genauigkeit der Lageerkennung beträgt auch bei gestörten Bildern + 1/2 Rasterpunkte der Dioden-Matrixkamera. Bei einem Bildbereich von 400 x 400/um ergibt das den Wert +/um. Ist die Abweichung zwischen Istmuster und Sollmuster so groß, daß mehrere Maxima der ausgewerteten Korrelationsfunktion dieselbe Amplitude besitzen, werden die Lagekoordinaten des ersten Maximums ausgegeben.The one shown in the block diagram of FIG. 5 and the associated FIG Arrangement for automatic Sage detection of a workpiece was used for position detection used by BED chips on automatic contacting machines with very good success. The searched The main feature of the 400 x 400 / um large LED chips is their circular contact surface, which has a diameter of 100 µm and is accurate with respect to a bonding tool must be aligned. For this purpose, the image of the enlarged via a microscope is used BED chips captured by the diode matrix camera. At a frame rate of T1 from 100 3dIz a scrolling takes place in 25 ms. Since the evaluation circuit is based on the When the beginning of a picture cycle is synchronized, the coordinates are available at the latest available after 50 ms. With the help of the determined coordinates, either the corresponding LED chip or the bonding tool into the one required for contacting Position brought. The accuracy of the position detection is even with disturbed Images + 1/2 grid points of the diode matrix camera. With an image area of 400 x 400 / um gives the value + / um. Is the deviation between the actual sample and the target sample so large that several maxima of the evaluated correlation function have the same amplitude the position coordinates of the first maximum are output.

Wird die durch den Ähnlichkeits-Schwellwert vorgegebene minimale Ähnlichkeit nicht erreicht, so wird das Signal "kein Chip" ausgegeben.This is the minimum similarity specified by the similarity threshold is not reached, the "no chip" signal is output.

10 Patentansprüche 9 Figuren10 claims 9 figures

Claims (10)

Patentansprüche-1., Anordnung zum automatischen Erkennen eines Musters, insbesondere zur Lageerkennung eines Bildmusters durch Vergleich des Istmusters mit einem vorgebbaren Sollmuster g e -k e n n z e i c h n e t durch einen Istmuster-Detektor (1, 30) zur Ausgabe einer elektrischen Signalfolge (2, 31), deren taktweise aufeinanderfolgenden elektrischen Signale Rasterpunkten eines Istmuster-Rasters zugeordnet sind, einen an den Ausgang des Istmuster-Detektors (1, 30) angeschlossenen Istwert-Vergleichsspeicher (3, 34) zum taktweisen T)urchschieben der elektrischen Signale (2, 31), einen Sollwert-Vergleichsspeicher (4, 36) zur Speicherung von vorgebbaren Sollmusterwerten, dessen Speicherplätze entsprechenden Speicherplätzen des Istwert-Vergleichsspeichers (3, 34) zugeordnet sind, eine zwischen Istwert-Vergleichsspeicher (3, 34) und Sollwert-Vergleichsspeicher (4, 36) geschaltete Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung (7, 38) mit mindestens einem A.usgang fir übereinstimmende Musterwerte und durch ein Summierwerk (8, 39), das an den Ausgang der Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung (7, 38) angeschlossen ist. Claims-1., Arrangement for automatic recognition of a pattern, in particular to identify the position of an image pattern by comparing the actual pattern with a predeterminable nominal pattern g e -k e n n n n z e i c h n e t by an actual pattern detector (1, 30) for outputting an electrical signal sequence (2, 31), whose clockwise successive electrical signals are assigned to grid points of an actual pattern grid, a actual value comparison memory connected to the output of the actual pattern detector (1, 30) (3, 34) for clockwise T) pushing through the electrical signals (2, 31), a setpoint comparison memory (4, 36) for storing predeterminable target pattern values and their storage locations corresponding memory locations of the actual value comparison memory (3, 34) assigned are, one between the actual value comparison memory (3, 34) and the setpoint comparison memory (4, 36) switched actual pattern / nominal pattern comparison arrangement (7, 38) with at least an output for matching sample values and a summing unit (8, 39), that is connected to the output of the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement (7, 38) is. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t 2 daß zusätzlich ein Speicher (41) zur Speicherung der bisher größten im Summierwerk (39) ermittelten Summe übereinstimmender Musterwerte und eine an das Summierwerk (39) und den Speicher (41) angeschlossene Maximumabfrage (40) zum Vergleich der bei aufeinanderfolgenden Verschiebeimpülsen des Istwert-Vergleichsspeichers (34) ermittelten Summen übereinstimmende Musterwerte vorgesehen sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t 2 that in addition a memory (41) for storing the largest so far in the summing unit (39) determined sum of matching sample values and one to the totalizer (39) and the memory (41) connected maximum query (40) to compare the with successive shift pulses of the actual value comparison memory (34) determined sums matching sample values are provided. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h ne t , daß das Summierwerk (39) mit einem Schwellwertschalter (46) zum Vergleich der ermittelten Summen übereinstimmender Musterwerte mit einem vorgebbaren Ahnlichkeits-Schwellwert verbunden ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h ne t that the summing unit (39) with a threshold switch (46) for comparison of the determined sums of matching sample values with a predeterminable similarity threshold value connected is. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t ,-daß der Istwert-Vergleichsspeicher (340) und der Sollwert-Vergleichs speicher (360) parallel auslesbar sind und ihre einander zugeordneten Ausgänge durch Vergleichslogiken (380) miteinander verbunden sind.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized g e -k e n n z e i c h n e t, -that the actual value comparison memory (340) and the setpoint comparison memory (360) can be read out in parallel and through their associated outputs Comparison logics (380) are interconnected. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e -k e n n s e i c h n e t , daß der Istwert-Vergleichsspeicher (341) und der Sollwert-Vergleichsspeicher (361) seriell auslesbar sind und ihre Ausgänge (65, 69) durch eine Verglc:ichslogik (381) miteinander verbunden sind.5. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized g e -k e n n s e i c h n e t that the actual value comparison memory (341) and the nominal value comparison memory (361) can be read out serially and their outputs (65, 69) by a comparison logic (381) are connected to each other. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Istwert-Vergleichsspeicher (34), die Istmuster/Sollmuster-Vergleichsanordnung (38) und der Sollmuster-Vergleichsspeicher (36) zu in Reihe geschalteten, seriellen Vergleichseinheiten (84) mit Zwischenzählern (83) zusammengefaßt sind und daß die Ausgänge (85) der Zwischenzähler (83) parallel an ein Summierwerk (86) geführt sind.6. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the actual value comparison memory (34), the actual pattern / nominal pattern comparison arrangement (38) and the nominal pattern comparison memory (36) to series-connected, serial Comparison units (84) are combined with intermediate counters (83) and that the Outputs (85) of the intermediate counter (83) are fed in parallel to a summing unit (86). 7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Istwert-Vergleichs-Speicher (340, 341) ein Schieberegister ist.7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized g e It is not indicated that the actual value comparison memory (340, 341) is a shift register is. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Summierwerk (39, 86) aus mehreren nach Art einer Kaskadenschaltung angeordneten Addierern (60, 61, 62) besteht.8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized g e it is not indicated that the summing unit (39, 86) consists of several in the manner of a Cascade arranged adders (60, 61, 62) consists. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Istmuster-Detektor (30) ein nach Zeilenraster abtastender Bildwandler ist.9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized g e It is not shown that the actual pattern detector (30) is a line raster scanning imager is. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zusätzlich ein vom Bildpunkttakt des Bildwandlers (30) gesteuerter Bildpunktzähler (49) vorgesehen ist.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that, in addition, a pixel counter controlled by the pixel clock of the image converter (30) (49) is provided.
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