DE2513655B2

DE2513655B2 - Device for the control of automatic handling systems by means of a television camera

Info

Publication number: DE2513655B2
Application number: DE19752513655
Authority: DE
Inventors: Juergen 6900 Heidelberg Bretschi
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1975-03-27
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2513655C3; DE2513655A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Für die sich heute im praktischen Einsatz befindenden Handhabungsgeräte fehler, eigene Erkennungseinrichtungen. Dies bedingt, daß in einer Vielzahl von Fällen die Hilfe des Menschen benötigt wird, um Werkstücke in ihrer Lage zu erkennen (Klassifikation), in ihrer Lage auszurichten, ihre Lage zu finden und dem Handhabungssystem geordnet anzubieten. Die technische Lösung dieser Aufgaben beseitigt das häufig einzige Automatisierungshindernis bei der Montage und Ferti- ^b5 gung mit Handhabungsgeräten und befreit den Menschen von monotonen Arbeiten.For the handling devices in practical use today, errors, separate detection devices. This means that human help is required in a large number of cases in order to recognize workpieces in their position (classification), to align them in their position, to find their position and to offer them to the handling system in an orderly manner. The technical solution of these tasks often eliminates the only obstacle automation in assembly and manufacturing ^b5 supply with handling devices and frees man from monotonous work.

It is common in high volume production that

genannten Aufgaben mit rein mechanischen Ordnungseinrichtungen (z. B. Förderer) zu lösen. Die benutzten werkstückspezifischen Ordnungselemente müssen bei einem Werkstückwechsel unter hohem Entwicklungsoder Justieraufwand ausgestauscht werden. Dies ist bei der Klein- und Mittelserie unwirtschaftlich. Weiterhin gibt es Werkstücke, die nicht mechanisch zu ordnen sind, so daß für diese Arbeiten der Einsatz des Menschen unumgänglich istto solve the tasks mentioned with purely mechanical organizational devices (e.g. conveyors). The used Workpiece-specific order elements must be exchanged when a workpiece is changed, which involves a great deal of development or adjustment. This is at the small and medium series uneconomical. There are also workpieces that cannot be sorted mechanically so that human involvement is essential for this work

In der Patentanmeldung P 24 261993 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die vereinzelten Werkstücke auf einem Förderband liegend gegen einen Anschlag geführt werden. Hierdurch ist nur eine begrenzte Anzahl von diskreten Lageklassen der Werkstücke möglich. Die Klassifikation und Positionsbestimmung erfolgt mit Hilfe eines inkohärentoptischen Korrektors als Sensorsystem. Der Aufbau dieses Korrektors bedingt mechanisch bewegte Teile wie Schwingspiegel oder rotierende Scheibe. Die Umstellung auf- andere Werkstücke erfolgt durch ein Auswechseln der rotierenden Scheibe, auf der die einzelnen Lageklassen fotografisch gespeichert sind. In die für die elektronische Programmierung des Handhabungssystems ohnehin notwendige Lernphase (teach-in) läßt sich dieses fotografische Verfahren im Gegensatz zu elektronischen Möglichkeiten nicht integrieren.In the patent application P 24 261993 a Method described in which the separated workpieces lying on a conveyor belt against a Stop are guided. As a result, only a limited number of discrete position classes is available Work pieces possible. The classification and position determination takes place with the help of an incoherent optical Corrector as a sensor system. The structure of this corrector requires mechanically moving parts such as Oscillating mirror or rotating disk. The changeover to other workpieces is carried out by a Replacing the rotating disc on which the individual position classes are stored photographically. In the learning phase (teach-in), which is necessary anyway for the electronic programming of the handling system In contrast to electronic possibilities, this photographic process cannot be integrated.

Neben der mechanischen Ordnungseinrichtungen und den optischen Korrektoren gibt es die Klasse der »Intelligenten Roboter«, die mit Fernsehsystemen arbeiten. Die bisherigen Entwicklungen auf diesem Gebiet sind nicht für eine Anwendung bei industriellen Handhabungssystemen ausgelegt Hier steht vor allem der Einsatz in einer gefährlichen Umwelt (Meeres- und Weltraumforschung, Katastropheneinsatz bei radioaktiver Verseuchung u.a.) im Vordergrund. Sämtliche »Intelligenten Roboter« werden wegen der komplexen Aufgabenstellung von aufwendigen und teueren Rechnersystemen gesteuertIn addition to the mechanical ordering devices and the optical correctors, there is the class of "Intelligent Robots" that work with television systems. The previous developments on this Area are not designed for use in industrial handling systems the use in a dangerous environment (marine and space research, disaster use in radioactive Contamination, etc.) in the foreground. All "intelligent robots" are because of the complex Task controlled by complex and expensive computer systems

Das gleiche gilt auch für die heute bekannten, mit Fernsehkameras gesteuerten Handhabungssysteme (z. B. OS 24 09 478). Diese Systeme sind zwar für den Einsatz an industriellen Handhabungssystemen konzipiert, benötigen aber ebenfalls speicherintensive Digitalrechner zur Durchführung des Erkennungsvorganges. Als typisches Beispiel sei eine programmierbare Montagemaschine genannt (Heginbothan, W.B. et al, The Nottingham Sirch Assembly Robot, Paper R 9 1st Conference on Industrial Robot Technology, 1973).The same also applies to the handling systems controlled by television cameras known today (e.g. OS 24 09 478). These systems are designed for use on industrial handling systems, but also require memory-intensive digital computers to carry out the recognition process. A programmable assembly machine is a typical example (Heginbothan, W.B. et al, The Nottingham Sirch Assembly Robot, Paper R 9 1st Conference on Industrial Robot Technology, 1973).

Hier wird beim Erkennungsvorgang die gesamte Außenstruktur des Werkstückes verarbeitet. Hierzu ist ein großer Rechenaufwand und demgemäß ein aufwendiger Rechner notwendig.The entire external structure of the workpiece is processed here during the detection process. This is a large computational effort and accordingly a complex computer is necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln die Lageart, Orientierung und Position eines Objektes, z. B. eines Werkstückes oder Werkzeuges zu bestimmen, den Erkennungsvorgang zu vereinfachen und den apparativen Aufwand zu vermindern. The invention is based on the object of using simple means the type of location, orientation and Position of an object, e.g. B. to determine a workpiece or tool, the recognition process simplify and reduce the expenditure on equipment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by a device according to the characterizing part of Claim 1 solved. Further advantageous refinements are given in the subclaims.

Als Beispiel für solche signifikanten Merkmale sind zu nennen: Winkel von Kanten, Abmessungen der Außenkontur, Abmessungen besonderer Aussparungen, Differenzen von Aussparungen bzw. Innenkonturen und Außenkonturen, Flächen und das Vorhandensein oder nicht Vorhandensein von werksiückerfassenden Fern-As an example of such significant features are to be mentioned: angles of edges, dimensions of the Outer contour, dimensions of special recesses, differences in recesses or inner contours and Outer contours, surfaces and the presence or absence of factory-capturing remote

sehzeilen. Es kann sich dabei sowohl um Werkstücke handeln, die auf einem Förderband liegend gegen einen Anschlag geführt werden, so daß entsprechend der Anmeldung P 24 261993 diskrete Lagekla'isen gebildet werden, die durch das Verfahren klassefiziert und in ihrer Position vermessen werden, so daß der Greifer des Handhabungssystems entsprechend einem zugeordneten Greifprogramm gesteuert werden kann. Das Verfahren ist jedoch nicht nur auf Werkstücke beschränkt die auf einem Forderband liegend gegen ι ο einen Anschlag gefahren werden. Es können in gleicher Weise Relativpostionen von Werkstücken oder Werkzeugen ermittelt werden, wobei gleichzeitig in der vorher geschilderten Weise eine Werkstückerkennung durchgeführt werden kann. Aufgaben dieser Art treten is vor allem bei automatischen Fügevorgängen auf, an die sich dann ein weiterer Bearbeitungsschritt, z.B. das Zusammenschweißen der Teile, anschließt Hierbei ist es möglich, mit zwei Fernsehkameras dreidimensionale Lagekoordinaten zu vermessen.lines of sight. It can be both workpieces act that are performed lying on a conveyor belt against a stop, so that according to the Registration P 24 261993 formed discrete position clasps which are classified by the process and in their position are measured so that the gripper of the Handling system can be controlled according to an assigned gripping program. That However, the method is not only limited to workpieces lying on a conveyor belt against ι ο a stop can be driven. Relative positions of workpieces or tools can be used in the same way can be determined, with a workpiece detection at the same time in the manner described above can be carried out. Tasks of this kind are performed especially with automatic joining processes, which are then followed by a further processing step, e.g. the Welding the parts together, connecting Here it is possible to measure three-dimensional position coordinates with two television cameras.

Zur Durchführung des Verfahrens werden die zu erkennenden Objekte entweder im Durchlicht — oder im Auf licht betrachtetTo carry out the method, the objects to be recognized are either in transmitted light - or viewed in the light

Ein wesentlicher Vorteil der Einrichtung Sensorsystem) ist es, daß für das Erfassen der vorher genannten Merkmale nur Zählvorgänge benötigt werden, wobei wegen der Beschränkung auf wenige Merkmale auch nur wenige Zählergebnisse anfallen. Zählergebnisse sind mit Hilfe der Digitalelektronik leicht zu realisieren, die geringe Anzahl der zu verarbeitenden Zählergebnhse bedeutet eine Datenreduktion und damit eine Abnahme des benötigten Speicherplatzes.A major advantage of the device sensor system) is that for the detection of the aforementioned Features only counting operations are required, and because of the restriction to a few features there are only a few counting results. Count results are Easy to realize with the help of digital electronics, the small number of counter results to be processed means a data reduction and thus a decrease in the required storage space.

Bei der Durchführung des Erkennungsvorganges (Klassifikation) werden die gespeicherten aktuellen Zählerstände mit vorgegebenen Sollwerten verglichen (elektronische Korrelation) und auf die Klasse mit maximaler Übereinstimmung entschieden.When the recognition process (classification) is carried out, the stored current Counter readings are compared with specified target values (electronic correlation) and on the class with maximum agreement.

Bei der Durchführung der Positionsbestimmung beinhaltet die Zeitdifferenz zwischen dem Zeilenanfang oder einem beliebigen anderen Anfangszeitpunkt und dem Eintreffen eines oder mehrerer Fernsehzeilen auf das Werkstück oder Werkzeug bei bekannter Zeilenabtastgeschwindigkeit die Information der Werkstückoder Werkzeuglage.When performing the position determination, includes the time difference between the start of the line or any other starting time and the arrival of one or more television lines the workpiece or tool at a known line scan speed the information about the workpiece or tool position.

Ein zusätzlicher mit der Erfindung erzielbarer Vorteil ist die Unempfindlichkeit des Sensorsystems gegenüber Störeinflüssen der Fernsehkamera Durch den Verzicht auf die für den vorliegenden Anwendungsfall unnötige Detailerkennung und die Anzahl signifikanter Merkmale mit relativ großen geometrischen Abmessungen sind Linearitäts- und Zeilenfehler der Fernsehkamera sowie die begrenzte Auflösung bedeutungslos.An additional advantage that can be achieved with the invention is the insensitivity of the sensor system to interference from the television camera on the detail recognition and the number of significant features, which are unnecessary for the present application with relatively large geometrical dimensions are linearity and line errors of the television camera as well the limited resolution meaningless.

Ein weiteres wesentliches Kennzeichen des Sensorsystems ist die leichte Programmierbarkeit Gleichzeitig mit der gewünschten Flexibilität von Handhabungssystemen für den Einsatz bei verschiedenen Werkstücken und Handhabungsvorgängen müssen auch die mustererkennenden Sensorsysteme programmierbar sein. Bei der Vielzahl der möglichen Werkstücke und Handhabungsvorgänge ist bei einer universellen Verwendbar- eo keit des Sensorsystems eine leichte Anpassung an die jeweilige Aufgabenstellung anstrebenswert. Die Programmierung des Sensorsystems ist dadurch möglich, daß bei einer Kombination aus fest vorgegebenen Zählschaltungen, Speichern und logischen Baugruppen alle unveränderlichen Funktionen fest verdrahtet sind. Die Zeilenauswahl, die Wahl der durch einen Zählvorgang je nach ausgewählten Merkmal zu erfassenden Meßgröße und die logische Entscheidungsstufe wird in bekannter Weise zum Beispiel über Kreuzschienenverteiler mit Diodensteckern programmiert Hierzu ist ein Teil der für den Meß- und Erkennungsvorgang notwendigen Auswerteschaltung für alle Objekte gleich und dementsprechend fest verdrahtet Ein Teil der Schaltung ist jedoch durch variable Steckverbindungen flexibel gestaltet, so daß eine objektabhängige Programmierung mittels Steckverbindungen möglich ist Another essential feature of the sensor system is that it is easy to program at the same time with the desired flexibility of handling systems for use with different workpieces and handling processes, the pattern-recognizing sensor systems must also be programmable. at the multitude of possible workpieces and handling processes is universally usable eo The ability of the sensor system to easily adapt to the task at hand is desirable. The programming of the sensor system is possible that with a combination of fixed Counting circuits, memories and logic assemblies are all immutable functions that are hard-wired. The line selection, the choice of which to be recorded by a counting process depending on the selected feature The measured variable and the logical decision stage are made in a known manner, for example using a crossbar distributor programmed with diode plugs For this purpose, part of the measurement and detection process is included necessary evaluation circuit for all objects the same and accordingly hard-wired Part of the However, the circuit is designed to be flexible thanks to variable plug connections, so that object-dependent programming is possible using plug connections

In gleicher Weise ist die Programmierung über Microprocessoren oder Ablaufsteuerungen (MikrocontroUer) möglich, bei denen die Programminstruktionen in leicht austauschbaren Festwertspeichern festgelegt sind.In the same way, programming via microprocessors or sequence controls (microcontrollers) possible for which the program instructions are set in easily exchangeable read-only memories.

Die Eingabe der für die Klassifikation benötigten Sollwerte kann auf zweierlei Weise erfolgen. Es ist zum einen möglich, die Sollwerte aus den jeweiligen Werkstückdaten zu bestimmen und fest in die Speicher einzugeben. Es ist ebenso möglich, die Sollwerte durch einen direkten Bildschirm-Bediener-Dialog einzugeben. Dieser Vorgang entspricht dem der eigentlichen Programmierung (teach-in) der Handhabungssysterne. Hierbei werden der Fernsehkamera je nach Handhabungsaufgabe nacheinander die verschiedenen Objekte oder Objektlagen angeboten. Mit Hilfe eines Monitorbildes, bei dem eine verschiebbar angeordnete Zeile z. B. durch eine Dunkeltastung dieser Zeile gekennzeichnet ist, bringt der Bediener die gekennzeichnete Zeile an die gewünschte signifikante Stelle des Objektes. Auf Knopfdruck werden die sich als Zählergebnisse in dieser Zeile ergebenden Abschnitte der Schwarz-Weiß-Strekken eines z. B. im Durchlicht erscheinenden Objektes in die Sollwertspeicher eingegeben. Dies wird für jede mögliche Lageklasse wiederholtThe setpoints required for the classification can be entered in two ways. It is for One is possible to determine the setpoints from the respective workpiece data and store them permanently in the memory to enter. It is also possible to use the setpoints enter a direct screen operator dialog. This process corresponds to the actual one Programming (teach-in) the handling systems. Here are the television camera depending on the handling task the various objects or object locations are offered one after the other. With the help of a monitor image, in which a displaceably arranged line z. B. marked by a blanking of this line is, the operator brings the marked line to the desired significant position of the object. on At the push of a button, the sections of the black-and-white stretches that result as counting results in this line are displayed one z. B. entered in the object appearing in transmitted light in the setpoint memory. This will be for everyone possible location class repeated

Die Ablaufsteuerung des Erkennungsvorganges und die logischen Entscheidungen übernimmt ein Microprocessor, der in vielen Fällen eine reine Ablaufsteuerung (Mikrocontroller) sein kann. Hierbei wird in bekannter Weise die gesamte Programminformation in einem Festwertspeicher gespeichert Je nach Aufgabe wird dieser Speicher mit den Programminformationen ausgetauscht Durch die Datenreduktion ist der Speicherplatz für Befehle und Daten gering.The sequence control of the recognition process and the logical decisions are taken over by a microprocessor, which in many cases can be a pure process control (microcontroller). This is known in Way, the entire program information is stored in a read-only memory, depending on the task this memory is exchanged with the program information Low memory space for commands and data.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Werkstückklassifizierung und ein Ausführungsbeispiel für eine Relativpositionierung von Werkstücken ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment for workpiece classification and an exemplary embodiment for relative positioning of workpieces is shown in the drawing and described in more detail below. It shows

F i g. 1 die an einem Beispiel durchgeführte Datenreduktion durch die Beschränkung auf einige wenige Fernsehzeilen an signifikanten Werkstückstellen bei der Aufgabe der Werkstückklassifikation und Positionsbestimmung. F i g. 1 the data reduction carried out using an example by limiting it to a few Television lines at significant workpiece locations when the task of workpiece classification and position determination.

F i g. 2 ein Beispiel für die Anwendung des Verfahrens bei der Relativpositionierung von Werkstücken.F i g. 2 shows an example of the application of the method for the relative positioning of workpieces.

F i g. 3 die Draufsicht der Anordnung zur Relativpositionierung von Werkstücken.F i g. 3 shows the plan view of the arrangement for the relative positioning of workpieces.

F i g. 4 a block diagram of the sensor system.

Zur Durchführung des Verfahrens zur Werkstückklassifikation und Positionsbestimmung wird das in F i g. 1 beispielsweise als Winkel ausgeführte Werkstück in bekannter Weise gegen einen Anschlag 1 geführt Hierdurch ergeben sich die dargestellten sechs stabilen Anlauflagen Li-L₆. Bei der Erfassung dieses Bildes mit Hilfe einer senkrecht zur Bildebene stehenden Fernsehkamera ist eine Bildauflösung von 625 Zeilen pro Bildausschnitt möglich. Von diesen 625 möglichen Zeilen sind entsprechend F i g. 1 die vier nicht äquidistanten Zeilen Z<—Zs herausgegriffen. Wie imTo carry out the method for workpiece classification and position determination, the method shown in FIG. 1, for example, a workpiece designed as an angle is guided in a known manner against a stop 1. This results in the six stable stop positions Li-L _{6 shown} . When capturing this image with the aid of a television camera that is perpendicular to the image plane, an image resolution of 625 lines per image section is possible. Of these 625 possible lines, FIG. 1 the four non-equidistant lines Z <-Zs are selected. Like in

folgenden gezeigt wird, genügen diese vier Zeilen zu einer vollständigen Beschreibung der möglichen Lageklassen Li-Le. Dies bedeutet eine wesentliche Aufwands- und Datenreduktion und führt demgemäß zu einer Vereinfachung des Sensorsystems.shown below, these four lines are sufficient a full description of the possible Li-Le location classes. This means a significant expense and data reduction and accordingly leads to a simplification of the sensor system.

Man erkennt aus F i g. 1, daß nur die Zeilen Z\ und Z₂ die Werkstücklagen L\ und L₂ erfassen. Im Videosignal der Fernsehkamera bewirkt das Vorhandensein eines Gegenstandes bei der betreffenden Abtastzeile eine deutliche Pegeländerung. Das Vorhandensein einer solchen Pegeländerung in einer Zeile wird gespeichertIt can be seen from FIG. 1, only the lines Z \ and _Z2 the workpiece layers L \ and _L2 detect. In the video signal of the television camera, the presence of an object causes a significant change in level in the relevant scan line. The presence of such a level change in a line is stored

Die Entscheidung welche der beiden möglichen Lagen Li oder L₂ vorliegt, wird bei der zweiten Fernsehzeile Z₂ getroffen. Bei gemeinsamen Loslaufen aller Fernsehzeilen von einer Anfangsmarke 2 (F i g. 1) trifft bezogen auf diesen Anfangspunkt bei der Lage L\ die Zeile Z₂ früher auf das Werkstück als die Zeile Zi. Bei der Lage L₂ ist dies umgekehrt Durch Erfassung der Auftreffzeitpunkte der Zeilen Z\ und Z₂ auf das Werkstück mittels vom Videosignal getriggerten Zählern kann auf die Lage Li oder L₂ entschieden werden. In gleicher Weise ist es möglich, aus den unterschiedlichen Steigungswinkeln der Werkstückkanten die restlichen Lageklassen L₃-Ls zu bestimmen. Für den Erkennungsvorgang wurden dabei im vorliegenden Beispiel von den früher genannten Merkmalen nur die Winkel von Werkstückkanten und das Vorhandensein oder NichtVorhandensein von werkstückerfassenden Fernsehzeilen ausgenutztThe decision as to which of the two possible layers Li or L ₂ is present is made for the second television line Z ₂ . When all television lines start together from a starting mark 2 (FIG. 1), based on this starting point at position L \, line Z ₂ hits the workpiece earlier than line Zi. With position L ₂ , this is the other way around Points in time of the lines Z 1 and Z ₂ impacting the workpiece by means of counters triggered by the video signal can be used to decide _{on the position Li or L 2.} In the same way, it is possible to determine _{the remaining position classes L 3 -Ls from the different angles of inclination of the workpiece edges.} In the present example, of the features mentioned earlier, only the angles of workpiece edges and the presence or absence of workpiece-detecting television lines were used for the recognition process

In gleicher Weise ist es möglich, durch das Verwenden anderer Merkmale den Erkennungsvorgang durchzuführen. So kann die Lage Li und Li von der Lage L₅ und L₈ dadurch unterschieden werden, daß durch den Zählvorgang die unterschiedlichen Breiten der Außenkonturen oder das Vorhandensein einer Aussparung des Werkstückes bei der Lage L₅ und L₆ in Zeile Z₃ ermittelt werden.In the same way, it is possible to carry out the recognition process by using other features. Thus, the position Li and Li can be distinguished from the position L ₅ and L ₈ in that the counting process determines the different widths of the outer contours or the presence of a recess in the workpiece in the position L ₅ and L ₆ in line Z ₃ .

Für den Erkennungsvorgang (Klassifikation) werden die gespeicherten aktuellen Zählerstände mit vorgegebenen Sollwerten verglichen (elektronische Korrelation) und auf die Klasse mit maximaler Übereinstimmung entschieden.For the identification process (classification), the stored current meter readings are also specified Target values compared (electronic correlation) and assigned to the class with maximum agreement decided.

Die Positionsvermessung des Werkstückes erfolgt aus der Zeitdauer (Zählvorgang), die beispielsweise die Zeile Z₃, die alle Werkstücklagen L\—L\ erfaßt vom Anfangspunk: 2 bis zum Werkstück benötigtThe position of the workpiece is measured from the period of time (counting process) which, for example _{, requires line Z 3} , which records all workpiece positions L \ -L \ from starting point: 2 to the workpiece

Nun sind Werkstücklage und Werkstückposition bekannt so daß mit diesen Daten der Greifer des Handhabungssystems entsprechend der für jede Lageklasse vorprogrammierten Greifbewegung gesteuert werden kann.The workpiece position and workpiece position are now known so that the gripper of the Handling system controlled according to the gripping movement preprogrammed for each position class can be.

Die für jedes Werkstück vorzunehmende Programmierung des Steuersystems kann zum einen bei einer vorher festgelegten Zeilenauswahl aus den geometrischen Abmessungen erfolgen. Im vorliegenden Beispiel sind das beispielsweise die Wegdifferenzen der einzelnen Zeilen oder die Breite der Außenkonturen. Desgleichen ist es möglich, mittels eines Monitorbildes in einem Bildschirm-Bediener-Dialog für jede Werkstücklage mittels einer durch Dunkeltastung gekennzeichneten und verschieblichen Monitorzeile die signifikanten Stellen des Werkstückes abzutasten und direkt die vom Videosignal getriggerten Schwarz-Weiß-Bereiche der jeweiligen Zeile als Sollwerte zu speichern.The programming of the control system to be carried out for each workpiece can be done on the one hand with a predefined line selection can be made from the geometric dimensions. In this example are, for example, the path differences of the individual lines or the width of the outer contours. It is also possible to use a monitor image in a screen operator dialog for each workpiece position the significant ones by means of a shiftable monitor line marked by blanking To scan positions of the workpiece and directly the black and white areas triggered by the video signal of the respective line as setpoints.

Als weiteres Beispiel für die Anwendbarkeit des Verfahrens bei nicht vorliegenden diskreten Lageklassen ist in Fig.2 die Relativpositionierung von Werkstücken näher ausgeführt.As a further example for the applicability of the method when there are no discrete position classes is in Fig.2 the relative positioning of Workpieces detailed.

Das Werkstück 3 wird beispielsweise über ein Förderband 4 auf eine Haltevorrichtung 5, beispielsweise eine magnetische oder mit Vakuum arbeitende Vorrichtung, aufgesetzt Die Aufsetzlage des Werkstükkes kann beliebig sein. Im oder auf dem Werkstück befindet sich ein signifikantes Merkmal Im Beispiel ist dies eine rechteckige Werkstückaussparung 6. Wird das Werkstück im Durchlicht betrachtet, so erscheint diese Aussparung als heller Fleck auf dem dunklen Werk-ο stück. Es muß sich hierbei keineswegs um Aussparungen handeln, die an dieser Stelle lichtdurchlässig ist. In gleicher Weise kann es auch eine lichtundurchlässige Vertiefung oder eine Erhöhung sein. Im Werkstück befindet sich eine in der Seitenansicht nicht sichtbare öffnung 7. In diese öffnung soll ein ganz bestimmtes Werkstück 8 von einer Zubringeeinrichtung 9 eingefügt werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkstück 3 von einer Zeile Zi einer Fernsehkamera abgetastet wird. Diese Fernsehzeile ist so positioniert, daß sie die signifikante Aussparung 6 erfaßt Durch Drehen der Halterung 5 durch das Handhabungssystem bis zur maximalen von der Fernsehzeile erfaßten und bekannten Abmessung der Innenkontur 6 ist die Lage bis auf eine Parallelverschiebung senkrecht zur Zeichenebene erfaßtThe workpiece 3 is for example on a conveyor belt 4 on a holding device 5, for example a magnetic device or a device that works with a vacuum can be anything. A significant feature is located in or on the workpiece this is a rectangular workpiece recess 6. If the workpiece is viewed in transmitted light, this appears Recess as a light spot on the dark workpiece. It does not have to be cutouts act, which is translucent at this point. In the same way it can also be opaque Be a depression or an elevation. In the workpiece there is one that is not visible in the side view Opening 7. A very specific one should go into this opening Workpiece 8 can be inserted by a feeder device 9. This problem is solved in that the Workpiece 3 is scanned by a line Zi of a television camera. This television line is positioned so that it engages the significant recess 6 by rotating the holder 5 through the handling system the position is up to the maximum known dimension of the inner contour 6 detected by the television line except for a parallel shift detected perpendicular to the plane of the drawing

Handelt es sich beispielsweise bei dem signifikanten Merkmal um eine lichtundurchlässige Aussparung oder eine Erhebung, so nutzt man als Sollwert für die Drehung des Werkstückes das Intensitätsmaximum desFor example, if the significant feature is an opaque recess or a survey, the maximum intensity of the is used as the target value for the rotation of the workpiece

Video signal at the glancing angle.

In F i g. 3 ist zur Verdeutlichung die Draufsicht der Anordnung mit dem Werkstück 3 und der Fernsehkamera 10 dargestellt Die Kamera 10 erfaßt in beschriebener Weise die sich gegen eine von der Rückseite durch eine Lampe 11 beleuchtete Mattscheibe 12 hell vom Werkstück 3 abhebende Aussparung 6.In Fig. 3 is a plan view of the arrangement with the workpiece 3 and the television camera is to illustrate shown 10, the camera 10 detects in the described manner which is bright contrasting against an illuminated from the back by a lamp 11 focusing screen 12 from the workpiece 3 recess. 6

Tritt nach der Ausrichtung des Werkstückes durch die beschriebene Drehung noch ein Freiheitsgrad durch eine mögliche Parallelverschiebung in y-Richtung auf, so läßt sich diese mit einer senkrecht zur ersten Fernsehkamera 1(5 angeordneten zweiten Kamera 13 durch eine einzige Zeile erfassen, die die Außenkonturen des Werkstückes abtastet
Wegen der starren und bekannten Relativposition zwischen der Marke 6 und der Werkstücköffnung 7 (F i g. 2) ist es nun möglich, die Zubringeeinrichtung 9 so zu steuern, daß das Werkstück 8 in die öffnung eingefügt werden kann. Hierbei ist es möglich, durch eine zweite Zeile Z₂ der ersten Fernsehkamera 10 dasIf, after the alignment of the workpiece due to the described rotation, there is still a degree of freedom due to a possible parallel shift in the y-direction, this can be captured with a second camera 13 arranged perpendicular to the first television camera 1 (5) by a single line that shows the outer contours of the The workpiece
Because of the rigid and known relative position between the mark 6 and the workpiece opening 7 (FIG. 2) it is now possible to control the feed device 9 so that the workpiece 8 can be inserted into the opening. Here it is possible to use a second line Z _{2 of} the first television camera 10

so zugebrachte Werkstück in gleicher Weise zu klassifizieren und in der Lage auszurichten. So ist es beispielsweise auch möglich, je nach der Art des Werkstückes 8 verschiedene Manipulationen vorzunehmen, beispielsweise in verschiedene öffnungen desTo classify and align the workpiece that has been brought in in the same way. That's the way it is For example, it is also possible to carry out 8 different manipulations depending on the type of workpiece, for example in different openings of the

Workpiece 3 to be used.

Die Lage in x-Rkhtung ergibt sich in beschriebener Weise aus dem Zeitabstand der Fernsehzeilen Zi und Z₂ von der Anfangsmarke 14 (F i g. 2\
In Fig.4 ist ein Blockschaltbild des Sensorsystems dargestellt Das von einer Fernsehkamera 15 erfaßte Bild wird in einer Impulstrennstafe 16 in das Videosignal und die Zeilenimpulse zeriegt Das Videosignal dient zur Ansteuerung einer Triggerstufe 17 für Schwarzweiß-Obergänge des Bildes und zur Ansteuerung einerThe position in x-direction results in the manner described from the time interval between the television lines Zi and Z ₂ from the starting mark 14 ( Fig. 2 \
4 shows a block diagram of the sensor system. The image captured by a television camera 15 is split into the video signal and the line pulses in a pulse separator 16

Triggerstufe 18 für Weißschwarz-Obergänge des abgetasteten Bildes. Diese Stufen steuern über eine Start-Stop-Schaltung 19 die Zählhnpulse, die von einem HF-Oszillator 20 in einen Zähler 21 eingegeben werden.Trigger level 18 for white-black transitions of the scanned image. These stages are controlled by a Start-stop circuit 19, the counting pulses from a RF oscillator 20 can be input into a counter 21.

Die Zählergebnisse werden für jede Zeile bei der angegebenen Stellung des Schalters 22 in den Istwertspeicher 23 eingegeben. Die gewünschte Fernsehzeilen werden nach der Impulstrennstufe 16 über einen Zeilenzähler 24 und einen Zeilendekodierer 25, der zur Auswahl der gewünschten Zeilen dient, in einem Zeilenspeicher 26 gespeichert. Über eine Koinzidenzschaltung 27 werden dem aus der Steuereinheit 28, dem programmierbarem Festwertspeicher 29 und der Ein-Ausgabelogik (Entscheidungsstufe) 30 bestehenden Microprocessor Steuerbefehle zugeführt Dieser Microprocessor steuert seinerseits nach Maßgabe des flexiblen und programmierbaren Festwertspeichers 29The counting results are for each line with the indicated position of the switch 22 in the Actual value memory 23 entered. The desired television lines are after the pulse separator 16 over a line counter 24 and a line decoder 25, which is used to select the desired lines, in one Line memory 26 is stored. Via a coincidence circuit 27, the from the control unit 28, the programmable read-only memory 29 and the input-output logic (decision stage) 30 existing Microprocessor control commands supplied. This microprocessor controls in turn according to the flexible and programmable read-only memory 29

den Meßvorgang und trifft in der Ein-Ausgabelogik durch Vergleich der Inhalte des Istwert- und Sollwertspeichers die Entscheidung auf die Lageklasse. Die Position des Werkstückes ist für eine bestimmte Zeile im Istwertspeicher 23 festgehalten, woraus in einer Schaltung 33 beispielsweise die Position des Schwerpunktes ermittelt werden kann. Zur Programmierung des Sensorsystems wird das Bild der Fernsehkamera 15 auf dem Monitor 31 beobachtet, die gewünschte Zeile mit dem Zeilenzähler 24 eingestellt, und die Sollwerte der Werkstöckabmessungen nach Umschalten des Schalters 22 in den Sollwertspeicher 32 eingegeben.the measuring process and occurs in the input / output logic by comparing the contents of the actual value and setpoint memory the decision on the location class. The position of the workpiece is for a specific line held in the actual value memory 23, from which in a circuit 33, for example, the position of the center of gravity can be determined. The image from the television camera 15 is used to program the sensor system observed on the monitor 31, set the desired line with the line counter 24, and the setpoints the workpiece dimensions are entered into the setpoint memory 32 after the switch 22 has been switched over.

For this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for determining the type of position, Orientation and position of an object, e.g. B. one Workpiece or tool, its support options are known for the control of automatic handling systems by means of scanning of the object with the aid of a television camera, characterized in that in one Programming phase from the object geometry by scanning the object with a few - electronically via selector switch, line counter (24) and line decoder (25) - selected and on the significant digits of the object set lines of the television camera (15) route sections is determined and stored in a memory (23) and in the measuring phase of the to determining object can be determined from the same lines of route sections and these with the route sections determined in the programming phase in the evaluation circuit (28-30) are correlated and thereby the type of location, orientation and position of the object is determined.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the route sections are recorded as counting pulses in a counter (21), the number the counting pulses the distances of the object from a reference mark, angles from object edges or Dimensions of outer or inner contours of the object can be.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the sequence of programming and the measuring phase is controlled by the evaluation circuit (28-30), which is controlled by means of exchangeable read-only memories programmed

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the programming and measuring phase as well as the electronic correlation controlled and carried out by a microprocessor will. to

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the television camera Objects can be detected in transmitted light.

6. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the television camera Objects can be detected in incident light.

7. Device according to claim 6, characterized in that the object position from the occurrence of the Maximum intensity of the video signal at the glancing angle is determined.