DE2637844A1 - Verfahren und anordnung zur getrennten auswertung von bildinhalten nach zwei koordinatenrichtungen der bewegung - Google Patents

Verfahren und anordnung zur getrennten auswertung von bildinhalten nach zwei koordinatenrichtungen der bewegung

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DE2637844A1 DE19762637844 DE2637844A DE2637844A1 DE 2637844 A1 DE2637844 A1 DE 2637844A1 DE 19762637844 DE19762637844 DE 19762637844 DE 2637844 A DE2637844 A DE 2637844A DE 2637844 A1 DE2637844 A1 DE 2637844A1
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Description

Verfahren und Anordnung zur getrennten Auswertung von Bildinhalten nach zwei Koordinatenrichtungen der
I.
Bewegung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur getrennten Auswertung von Bildinhalten nach zwei Koordinatenrichtungen der Bewe gung.
Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, mit denen die Bewegung von Objekten, die keine systematischen, die Lichtphase oder -amplitude beeinflussende Markierungen besitzen, auf optoelektronischem Wege erfaßt und nachgewiesen werden kann.
Wenn die Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Beobachtungsrichtung erfolgt, muß der Bildinhalt des Objektes nach x- und y- Koordinaten der Bewegung zerlegt werden, um die Bewegungsrichtung in der Bewegungsebene festlegen zu können. Im einfachsten Fall kann dazu entsprechend der US-PS 3.677-647 für jede Koordinatenrichtung eine eigene Bildaufnahme- und Signalauswerteinrichtung vorgesehen werden. Das ist gerätemäßig sehr aufwendig.
Die in der DT-OS 22 37 564 beschriebene Anordnung sieht nur noch eine gemeinsame Bildaufnahmeeinrichtung vor und besitzt zur Koordinatentrennung ein spezielles Ortsfrequenzfilter, dem ein dazu ausgerichtetes, nach zwei Koordinatenrichtungen
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Patentabteilung
beugendes Korrelationsgitter nachgeordnet ist. In einer anderen Ausgestaltung sind dem Ortsfrequenzfilter bildumlenkende Mittel zugeordnet, die die den Koordinatenrichtungen zugeordnete Bildinhalte in unterschiedliche Richtungen lenken, in denen diese mit Hilfe von getrennten, eindimensional geteilten Korrelationsgittern analysiert werden.
.1
Bei der erstgenannten Anordnung mit dem zweikoordinatigen Korrelationsgitter sind alle optischen Bauelemente nur einfach vorhanden. Bei der Signalauswertung können sich jedoch Schwierigkeiten durch ein Übersprechen der einzelnen Informationskanäle ergeben. Die zweitgenannte Anordnung mit den bildumlenkenden Mitteln überwindet zwar diese Schwierigkeiten in der Signalauswertung, benötigt dafür aber ein zusätzliches Korrelationsgitter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, durch das die Bildinhalte, aus denen die Richtungsinformationen über die Bewegung eines Objekte gewonnen werden, in einfacher Weise getrennt voneinander ausgewertet werden können, ohne daß der Bauteileaufwand für Bildaufnahme und Bi«J/Skorrelation gegenüber einer eindimensionalen Analyse erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bild eines Objekts über einen Strahlenteiler in zwei Bilder aufgespalten wird und daß diese beiden Bilder mit Hilfe von Umlenkspiegeln nebeneinanderliegend auf ein gemeinsames, in x- und/oder y- Richtung periodisches Korrelationsgitter in der Weise abgebildet werden, daß beide Bilder relativ zueinander um 90 gedreht sind.und daß mittels eines foto— elektrischen Empfängersystems die beiden durch das Korrelationsgitter hindurchtretenden Lichtflüsse in die gewünschte
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Meßgröße darstellende elektrische Signale umgewandelt werden. Besondere Vorteile ergeben sich, wenn orthogonale Komponenten des Objekts mit verschiedenem Abbildungsmaßstab auf das Korrelationsgitter abgebildet werden.
Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß im Abbildungsstrahlengang einer ein
ι Ο
Bild eines Objekts aufnehmenden Optik eine unter 45 zur optischen Achse des Systems stehende Strahlenteilerflache angeordnet ist, der jeweils eine unter 45 zum durchgelassenen und gespiegelten Strahlenbündel s"Öiende Spiegelfläche derart nachgeordnet ist, daß die optischen Achsen der an der Teilerfläche aufgespaltenen Strahlenbündel zueinander parallel sind und daß den Spiegelflächen ein in x- und/oder y- Richtung periodisches Korrelationsgitter in einer den beiden Strahlenbündeln gemeinsamen Zwischenbildebene der Abbildungsoptik nachgeordnet ist und diesem Korre}.ationsgitter ein wenigstens einen Empfänger enthaltendes fotoelektrisches Empfängersystem zugeordnet ist, dessen Ausgangssignale die gewünschte Meßgröße darstellen. In einer speziellen Ausführungsform können die Strahlenteilerflache und die Spiegelfläche durch eine Prismenkombination gebildet werden, die wirkungsmäßig aus vier gleichschenklich rechtwinkligen Prismen in der Weise zusammengesetzt ist, daß zwei dieser Prismen mit ihren Basisflachen aneinander liegen und die Strahlenteilerflache einschließen und die beiden anderen Prismen jeweils mit einer Kathetenfläche an aneinanderstossenden Kathetenflächen der beiden ersten Prismen so angesetzt sind, daß ihre freien Kathetenflächen zumindest nahezu in einer Ebene liegen. Besondere Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn die Abbildungsoptik als anamorphotisches System ausgebildet ist oder wenn in mindestens einem der die Prismenkombination verlassenden Strahlenbündel eine zusätzliche, den Abbildungsmaßstab beeinflussende Optik angeordnet
35 ist.
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Patentabteilung
Die nach dem neuen Verfahren oder in den Anordnungen anfallenden Signale können auch zur Entfernungsmessung verwendet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Es wird nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Im einzelnen zeigt
Fig 1 : schematisch den Aufbau in räumlicher Darstellung
und
Fig 2 : eine Aufsicht auf die Prismenkombination.
In Fig 1 wird ein Objekt 10, dessen Bewegung in der durch die x-y- Koordinaten aufgespannten Ebene zu erfassen ist, über eine Abbildungsoptik 11 durch eine Prismenkombination 13 hindurch in eine Ebene 1k abgebildet.
Wesentliche Bestandteile der Prismenkombination 13 sind eine Strahlenteiler lache 15 und zwei Spiegelflächen 16,17. Im Ausführungsbeispiel nach Fig 1 besteht die Prismenkombination 13 aus vier gleiche*, rechtwinklig gleichschenkligen Prismen 18,19,20,21 mit quadratischen Kathetenflächen. Die Prismen 18,19 sind mit ihren Basisflächen aneinandergesetzt und schließen die Strahlenteilerflache 15 ein. Die Spiegelflächen 16,17 werden von den Basisflächen der Prismen 20,21 gebildet, die jeweils mit einer Kathetenfläche an aneinandergrenzende Kathetenflächen der Prismen 18,19 gesetzt sind. Die beiden anderen Katlftenflachen der Prismen 20,21 liegen in einer Ebene oder zumindest in parallelen Ebenen.
Selbstverständlich können die Prismen 19,20 und 18,21 jeweils auch als ein einstückiges Bauteil ausgeführt werden. Die Zusammensetzung aus·vier Einzelprianen bietet jedoch den Vorteil, daß die Prismen 20,21 noch geringfügig um die Achse des in sie eintretenden AbbildungsStrahlenbündeIs gedreht werden können, um so Fertigungstoleranzen ausgleichen und
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Patentabteilung
die Achsen der die Prismenkombination verlassenden Abbildungsstrahlenbündel parallel zueinander ausrichten zu können.
Der Strahlengang in der Prismenkombination 13 ist in Figur 2 noch einmal in einer Aufsicht dargestellt. Die Bewegungskoraponenten des Objekts 10 sind durch Pfeile (x,y) angedeutet. Aus der eingezeichneten Lage der Pfeile in zwei Bildfenstern 22,23 ist die bilddrehende Wirkung der Spiegelflächen in der Prismenkombination 13 erkenn-0 bar.
Die in dem in die Prismenkombination eintretenden Strahlenbündel senkrecht zur Zeichenebene stehende y-Komponente liegt nach Durchtritt durch die Strahlenteilerflache 15 und Spiegelung an der Spiegelfläche 17 im Bildfenster in der Ebene 14 in Richtung des eintretenden Strahlenbündels. Die x-Komponente wird bei der Umlenkung an der Strahlenteilerflache 15 um 90 gedreht und liegt nach der Spiegelung an der Spiegelfläche 16 parallel zur y-Komponente im Bildfenster 22 in der Ebene 14.
Bei einer Bewegung des Objekts 10 in x-Richtung wandert der y-Pfeil im Bildfenster 23 ebenfalls in x-Richtung. Gleichzeitig wandert der x-Pfeil im Bildfenster 22 lediglich in Pfeilrichtung. Bei einer Bewegung des Objekts in y-Richtung wandert dagegen der y-Pfeil im Bildfenster 23 in seiner Pfeilrichtung und der x-Pfeil im Bildfenster 22 senkrecht zur Pfeilrichtung.
Legt man jetzt, wie in Fig 1 dargestellt, in die Ebene ein Korrelationsgitter 24, dessen Teilungsrichtung parallel zu den voll eingezeichneten Pfeilrichtungen in den Bildfenstern 22 und 23 verläuft, so wird der durch das Gitter 24 im Bereich der Bildfenster 22,23 hindurchgehende
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Lichtfluß entsprechend der Bewegung des Objekts 10 in x- und y-Richtung moduliert. Über eine Optik 25 gelangt der modulierte Lichtfluß auf zwei fotoelektrische Empfänger 26,27. Aus den Signalen dieser Empfänger wird in bekannter ¥eise die Information über die Bewegung des Objekts 10 abgeleitet. Insbesondere können bei Ausgestaltung des Korrelationsgitters 24 als Prismengitter jedem Bildfenster 22,23 zwei fotoelektrische Empfänger zugeoiiiet sein;(vergl. DT-OS 22 09 667).
Bei entsprechender räumlicher Trennung der Bildfenster 22,23 kann es auch zweckmäßig sein,anstelle der darge- . stellten gemeinsamen Optik 25 für jeden der durch die Bildfenster hindurchtretenden Strahlengänge eine eigene Optik vorzusehen.
Wird die Optik 11 als anamorphotisches System ausgebildet, das die Abbildung des Objekts 10 in x- und y-Richtung in definierter Weise verzerrt, so kann dadurch die Ortsfrequenzverteilung in den auszuwertenden Bildern der Ortsfrequenz des Korrelationsgitters 2k angepaßt werden. Da- durch ergibt sich ein signaltechnisch besser auswertbarer Modulationsgrad der auf die fotoelektrischen Empfänger 26,27 gelangenden Lichtflüsse. Derselbe Effekt kann selbstverständlich auch dadurch erreicht werden, daß in mindestens eines der die Prismenkombination 13 verlassenden Strahlenbündel eine zusätzliche, den Abbildungsmaßstab beeinflussende Optik eingeschaltet wird.
Es ist unmittelbar erkennbar, daß dieselben Überlegungen, die für die in den Bildfenstern 22,23 voll eingezeichneten Bewegungskomponenten angestellt wurden, in analoger Weise auch für die jeweils zu ihnen orthogonalen Komponenten (gestrichelt eingezeichnet) gelten, wenn eine zur dargestellten Teilungsrichtung des Korrelationsgitters 2h orthogonale Teilungsrichtung gewählt wird.
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Eine Verbesserung der Signalauswertung durch Trägerfrequenzmodulation läßt sich ebenfalls in bekannter Weise dadurch erreichen, daß das Korrelationsgitter 2k senkrecht zu seiner Teilungsrichtung schwingend angeordnet wird. Die beschriebene Anordnung läßt sich insbesondere bei schwingendem Korrelationsgitter 2k auch zur Entfernungsmessung verwenden, beispielsweise entsprechend der DT-PS 2.330.9'+0. Dabei liefern allerdings die durch die I}ildfenster 22,23 hindurchgehenden modulierten Lichtflüsse dieselbe Information.
Wird aber, wie vorstehend beschrieben, dafür gesorgt, daß der Abbildungsmaßstab für die beiden Komponenten des Objekts verschieden ist, dann können beide modulierten Lichtflüsse auch zur Entfernungsmessung nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 25 1β 209.6 beschriebenen Verfahren ausgewertet werden.
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ΊΟ
L e e r s e
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Claims (1)

  1. Patentabteilung 263 / Q 4 H
    Patentansprüche
    1)Verfahren zur getrennten Auswertung von Bildinhalten nach zwei Koordinatenrichtungen der Bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild eines Objekts (io) über einen Strahlenteiler (15) in zwei Bilder aufgespalten wird und daß diese beiden Bilder mit Hilfe von Umlenkspiegeln (16,17) nebeneinanderliegend auf ein gemeinsames, in x- und/oder y-Richtung periodisches Korrelationsgitter (24) in der Weise abgebildet werden, daß beide Bilder relativ zueinander um 90 gedreht sind, und daß mittels eines fotoelektrischen Empfängersy stems (26,27) die beiden durch Korrelationsgitter (24) hindurchtretenden Lichtflüsse in die gewünschte Meßgröße darstellende elektrische Signale umgewandelt werden.
    2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß orthogonale Komponenten des Objekts (1O) mit verschiedenem Abbildungsmaßstab auf das Korrelationsgitter (24) abgebildet werden.
    3) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abbildungsstrahlengang einer ein Bild eines Objekts (1O) aufnehmenden Optik (11) eine unter 45 zur optischen Achse des Systems stehende Strahlenteilerflache (15) angeordnet ist, der jeweils eine unter 45 zum durchgelassenen und gespiegelten Strahlenbündel stehende Spiegelfläche (16,17) derart nachgeordnet ist, daß die optischen Achsen der an der Teilerfläche (15) aufgespaltenen Strahlenbündel zueinander parallel sind und daß den Spiegelflächen (i6,17) ein in x- und/oder y-Richtung periodisches Korrelationsgitter (24) in einer den beiden Strahlenbündeln gemeinsamen Zwischenbildebene (1k)
    809809/0019
    ORIGINAL INSPECTED
    'atentobteilung 1 2 Q 3 / 0 4
    der Abbildungsoptik nachgeordnet ist.und diesem Korrelationsgitter {2k) ein wenigstens einen Empfänger enthaltendes fotoelektrisches Empfängersystem (26,27) zugeordnet ist, dessen Ausgangssignale die gewünschte Meßgröße darstellen.
    k) Anordnung nach Anpruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenteilerflache (15) und die Spiegelflächen (16, 17) durch eine Prismenkombination (13) gebildet werden, die wirkungsmäßig aus vier gleichschenklig rechtwinkligen Prismen (18,19«20,21) in der Feise zusammengesetzt ist, daß zwei dieser Prismen (18,19) mit ihren Basisflächen aneinander liegen und die Strahlenteilerflache (15) einschließen und die beiden anderen Prismen (20,21) jeweils mit einer Käthetenflache an aneinanderstoßenden Kathetenflächen der beiden ersten Prismen (18,19) so angesetzt sind, daß ihre freien Kathetenflächen zumindest nahezu in einer Ebene liegen.
    5) Anordnung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufnehmende Optik (11) als anamorphotisches System ausgebildet ist.
    6) Anordnung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der die Prismenkombination (13) verlassenden Strahlenbündel eine zusätzliche, den Abbildungsmaßstab beeinflussende Optik angeordnet ist.
    7) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung der anfallenden Signale zur Entfernungsmessung.
    8) Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung der anfallenden Signale zur Entfernungsmessung.
    809809/00 13
DE2637844A 1976-08-23 1976-08-23 Verfahren und Anordnung zur getrennten Auswertung von Bildinhalten nach zwei Koordinatenrichtungen der Bewegung Expired DE2637844C2 (de)

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