DE4130387A1 - Hochaufloesendes teilehandhabungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung einer Gegenstandsorientierung in einem Gegenstandshandhabungssystem, und insbesondere auf ein hochauflösendes Gegenstandshandhabungssystem, wo die Gegenstandsbewegung entlang einer Förder­ einrichtung einige Inch pro Sekunde sein kann. In dem US-Patent 47 84 493 von Turcheck et al. werden eine Apparatur und ein Verfahren offengelegt zum Erken­ nen eines Gegenstandes und seiner Orientierung auf einer Fördereinrichtung. Um die Orientierung eines Arbeitsgegenstandes zu bestimmen, wird eine Anzahl mögli­ cher Orientierungen in einem Speicher aufgezeichnet. Die für jede Orientierung in dem Speicher gespeicherten Daten werden mit abgetasteten Daten eines Arbeits­ gegenstandes verglichen. Eine Orientierung des Arbeitsgegenstandes wird bestimmt durch Abgleichen der verglichenen Daten.

Um die Auflösung zu erhöhen, werden mehr Datenpunkte benötigt, was traditionell eine teurere Bearbeitung sowohl für die Speichergröße und die Verarbeitungszeit bedeutet. Die zur Durchfuhrung einer derartigen Gegenstandsorientierungsbestim­ mung benötigte Zeit beschränkt die Anzahl der Gegenstande, die in einer Zeitein­ heit verarbeitet werden können.

Es ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, die Verarbeitungszeit zur Bestim­ mung der Gegenstandsorientierung zu verringern durch Verwenden nur eines Anteiles von Hochauflösungsdaten, die den Gegenstand betreffen. Bei jeder ver­ tikalen Abtastung eines sich horizontal bewegenden Gegenstandes kann eine Bestimmung des Kantenpunktes an dem Profil abgebildet werden durch eine lineare Anordnung von ladungsgekoppelten (CCD) Einheiten, die zumindest einige hundert Bildelemente pro Inch bereitstellen. Diese Bildelement- bzw. Pixelinformation wird zu einem Zählwert verringert für jeden Kantenpunkt auf dem Gegenstandsprofil einer vertikalen Abtastscheibe bzw. eines -abschnitts. Der Zählwert wird verarbeitet anstatt der gesamten von den verschiedenen Bildelementen zur Verfügung stehen­ den Information.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung von ausgewählten Abtastscheiben an kritischen Orten entlang der Länge des Gegen­ standes, um eine Gegenstandsorientierung zu bestimmen. Durch Vergleichen von Zählwerten bei nur ungefähr 2% der möglichen Abtastscheiben wird eine große Verringerung bei der Menge von benötigtem Speicher und der Zeit zur Datenver­ arbeitung durchgeführt.

Als ein weiteres Merkmal werden weniger als alle der Hochauflösungs-Datenpunkte für jede vertikale Abtastscheibe auf der Gegenstandsgeometrie basierend automa­ tisch ausgewählt. Die automatische Auswahl basiert auf maximalen Differenzen zwischen unterschiedlichen Orientierungen und wird während einem Einrichtver­ fahren durchgeführt. Die Speichergröße des Mikroprozessors und die zum ver­ arbeitet der ausgewählten Daten benötigte Zeit wird signifikant verringert.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines ersten Fördersystems zum Trennen und Orientieren von Teilen, zusammen mit einer neu­ artigen Inspektionskamera und einen Informationsprozessor;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Kamerasensors und verwandter funktionaler Schaltkreise zum Erfassen und Speichern von Gegen­ stands-Schattenriß-Information;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer sich bewegenden Oberfläche einer Fördereinrichtung, welche einen Schuß Munition trägt;

Fig. 4 ist eine Gruppe von Wellenformen bzw. Signalverläufen, welche bei Abtastposition 120 aufgenommen wurden, wie durch Linie 4-4 von Fig. 3 dargestellt;

Fig. 5 ist eine Gruppe von Wellenformen, welche bei Abtastposition 800 aufgenommen wurden, wie durch Linie 5-5 von Fig. 3 dargestellt; und

Fig. 6 ist ein Diagramm einer passenden Schaltkreisanordnung für Hard­ ware, die die Gegenstandsbildinformationsdaten bzw. -nachrichten­ daten verdichten kann.

Fig. 7 ist eine Bildansicht eines zweiten Fördersystems mit einer Gegen­ standsablenkvorrichtung, zusammen mit der neuen Inspektions­ kamera, einem Informationsprozessor und einem System zum Be­ stimmen von Abtastscheibenfenstern;

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum automatischen Erzeu­ gen von Abtastscheibenfenstern bei nur einigen wenigen Orten entlang der Objekt- oder Gegenstandslänge, welche ausreichend sind, eine Identifizierung der Orientierung zu ermöglichen;

Fig. 9 sind Seitenansichten von vier möglichen Orientierungen des Ge­ genstandes, dessen Orientierung identifiziert werden soll;

Fig. 10 ist eine Bildansicht eines vibrierenden Schalenfördersystems, wel­ ches für die Verwendung bei dem hochauflösenden Gegenstands­ handhabungssystem angepaßt ist; und

Fig. 11 ist eine Bildansicht eines Schwerkraftrutschen-Förderungs-Gegen­ standshandhabungssystems.

Die vorliegende Erfindung ist angepaßt zur Verwendung bei Fördereinrichtungen, welche eine Serie von gleichen Gegenständen auf repetitiver Basis weiterbewegen zur automatisierten Inspektion oder Zusammenbau. Die Erfindung dient als Ersatz für menschliche Inspektion der Gegenstandsorientierung auf der Oberfläche der Fördereinrichtung und ist angepaßt, eine Darstellung von Daten bereitzustellen, welche eine Teilgröße betreffen, die eine hohe Auflösung bis zu bzw. bis hinab zu 0,0005 Inch haben kann.

In der illustrierten Fördereinrichtung 10 der Fig. 1 ruhen Gegenstände 12, 14, 16 auf einer Oberfläche 18, die sich in einer Gegenuhrzeigerrichtung bewegt, während eine geneigte zentrale Scheibe mit einer langsameren Geschwindigkeit rotiert, um Gegenstände in durch Abstände getrennte Positionen entlang der Oberfläche 18 der Fördereinrichtung auf eine bekannte Art und Weise zu laden. Die Gegenstände 12, 14, 16, welche vereinzelt wurden, laufen zwischen einem Kamerasensor 22 und einer Lichtquelle 24 vorbei, wonach sie sich stromabwärts bewegen zu einem konventionellen Detektor 26 und einer Ablenkvorrichtung 28, welche eine Reorien­ tierung und/oder Ablehnung von Gegenständen unpassender Orientierung oder Größe ermöglicht. Die Ablenkvorrichtung kann vom generellen Typ einschließlich jenem sein, welcher im US-Patent 46 19 356 von Dean et al. offengelegt ist.

In Übereinstimmung mit einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Kamerasensor 22 nicht vom Rasterabtasttyp, sondern besteht statt dessen aus einer linearen Anordnung von ladungsgekoppelten Bauteile-(CCD)-Einheiten. Die CCD Einheiten werden so ausgerichtet, daß sie transversal zu der Richtung der Gegen­ standsbewegung sind. Die lineare Anordnung von CCD Einheiten kann daher im Falle einer horizontalen Fördereinrichtung im wesentlichen vertikal sein. Die CCD Einheiten werden ausgerichtet in einer einzigen Säule bzw. Spalte, welche ein Bildelement breit ist und zumindest ungefähr 1000 Bildelemente hoch. Die Höhe der CCD Einheitensäule muß ausreichend sein, um sich über das in Frage kom­ mende Merkmal des Gegenstandes 12, 14, 16 auf der Fördereinrichtung 18 zu erstrecken. Für viele kleine Gegenstände, wie z. B. Bolzen, Schraubendrehergriffe, Munition kleinen Kalibers und dergleichen kann eine maximale Variation des in Frage kommenden Merkmals innerhalb einer Ausdehnung von einem Inch liegen.

Für gewisse Anwendungen müssen erzielte Schattenrißbilddaten eine Auflösung von 0,0025 Inch haben. Die Anzahl von CCD Einheiten in der Ein-Inchsäule kann in geschickter Weise um etwa 2000 und vorteilig bei 2048 liegen. Eine noch kleinere Auflösung von ungefähr 0,0005 Inch kann erreicht werden durch die Verwendung von ungefähr 3000 oder 4000 Bildelementen in einer Ein-Inchsäule. Eine lineare Anordnung von CCD Einheiten kann kommerziell erhalten werden von Texas Instruments TC-103-1. Die für einen sachgerechten CCD Betrieb notwendige Antriebsschaltung und Zeitabstimmungs- bzw. Timingdiagramme zum Bereitstellen einer sequentiellen Abtastung des analogen Spannungssignals sind kommerziell erhältlich. Die Abtastrate muß genügend Zeit bereitstellen, um jede Bildelementla­ dung vollständig zu übertragen und nicht zu gestatten, das Ladung in einem Bildelement akkumuliert zwischen dem Rücksetzen und der nächsten Abtastung, zu welchem Zeitpunkt an jede der CCD Erfassungseinheiten eine momentane Span­ nung angelegt wird. Für eine Anordnung mit 2048 CCD Einheiten haben wir herausgefunden, daß eine Abtastung in ungefähr 330 Mikrosekunden durchgeführt werden kann und daß Zeitraum bzw. Perioden zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen variabel sein können, und zwar bis zu ungefähr 7 Inch pro Sekunde, während eine Auflösung von 0,0025 Inch aufrechterhalten wird.

In dem System der vorliegenden Erfindung befindet sich die Lichtquelle 24 auf der anderen Seite der Oberfläche der Fördereinrichtung 18, so daß sie den CCD Einheiten gegenüberliegt. Wenn ein Gegenstand 12, 14, 16 sich zwischen der Lichtquelle 24 und dem Kamerasensor 22 vorbeibewegt, bildet sich ein Schatten auf einigen gewissen Bildelementflächen, während nicht blockierte Bildelemente durch das Licht voll beleuchtet werden. Durch Verwendung einer kollimierten Lichtquelle, welche durch eine Linse betrieben wird mit einer Form und Größe, die der der linearen Anordnung von CCD Einheiten entspricht, wobei ein Kamera­ sensor gebildet wird, kann ein präziser Punkt auf der Oberkantenoberfläche des Gegenstandes mit großer Genauigkeit optisch bestimmt werden. Es ist weniger wahrscheinlich, daß Schwankungen der Umgebungslichtbedingungen mit dem Betrieb des Kamerasensor interferieren, wenn eine kollimierte Lichtquelle verwendet wird.

Wenn der Gegenstand einen Punkt auf der Unterkantenoberfläche hat, welche über der Oberfläche der Fördereinrichtung positioniert ist, wird ein Lichtstrahl an angemessen positionierten Bildelementen in der gleichen linearen Anordnung erfaßt, und zwar in einem Punkt auf der unteren Oberfläche, welche gegenüber dem erfaßten Punkt auf der oberen Gegenstandsoberfläche liegt. Auf ähnliche Weise wird eine Öffnung in dem Gegenstand, welcher zwischen der kollimierten Licht­ quelle 24 und dem Kamerasensor 22 ausgerichtet ist, Übergänge in den benach­ barten Bildelementen erzeugen, um eine Manifestierung der Randkantenpunkte der Öffnung in aufeinanderfolgenden Positionen bereitzustellen, während sich der Gegenstand an dem Kamerasensor vorbeibewegt.

Aufeinanderfolgende Belichtungen des Kamerasensors 22 an jedem Gegenstand 12, 14 oder 16, wenn er sich entlang des Förderpfades 18 bewegt, ergibt fünf aufein­ anderfolgende Dateneingaben, welche sequentiell verarbeitet und kollektiv ver­ wendet werden können, um als eine Anzeige einen Schattenriß des Gegenstands bereitzustellen, bevor der Gegenstand die Ablenkstation 28 erreicht. Die Gegen­ standsgeschwindigkeit auf der Fördereinrichtung kann überwacht und Signale erzeugt werden, entsprechend einer Objekt-oder Gegenstandsverschiebung entlang des Förderpfades, um es zu gestatten, Gegenstandsform-"Lern"-Verfahren auszuführen mit einer Geschwindigkeit, die sich von der Betriebsgeschwindigkeit unterscheidet. Aufeinanderfolgende Abtastungen können bei bis zu 300 Mikrosekunden kurzen Intervallen bereitgestellt werden mit einer linearen Anordnung von 2048 Bild­ elementen, die durch einen 10 MHz Takt angetrieben wird. Fördergeschwindigkeiten von bis zu 7 Inch pro Sekunde können akzeptabel sein, ohne die spezifizierte Auflösungsgenauigkeit zu überschreiten, und kann durch einen Drehpositionsauflöser überwacht werden, der ein digitales Eingabesignal erzeugt, welches von dem Mikroprozessor als ein Gegenstandsverschiebungsdetektor 29 verwendet werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die Installation, wie in Fig. 1 gezeigt, kann auch eine Systemsteuerung 30 und einen Steuerungskasten 32 beinhalten, welche sich gewöhnlich neben der Förder­ einrichtung befinden, und auch in einem einzelnen Gehäuse sein können.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2, wird ein funktionelles Blockdiagramm des Kamera­ sensors 22 illustriert. Die vertikale Säule von CCD Einheiten 34, welche in dem illustrierten Ausführungsbeispiel aus einer linearen Anordnung von 2048 Bildelemen­ ten bestehen, ist angeschlossen, um Takt-oder Zeitabstimmungssignale von dem Taktgeber -und Synchschaltkreis 35 zu erhalten. Der Taktgegerschaltkreis 35 bein­ haltet einen Oszillator, der mit einer Frequenz von mindestens ungefähr 1 MHz läuft, und 10 MHz in dem illustrierten Beispiel, um eine Bildelementabtastung in ungefähr 200 Mikrosekunden bereitzustellen und 100 Mikrosekunden oder mehr für Rücksetzbetrieb. Die kommerziell verfügbaren CCD Einheiten sind in der Lage, bei Taktfrequenzen von bis zu 40 MHz zu laufen. Dadurch wird eine Bildelement­ abtastung während ungefähr einer 300-Mikrosekunden-Probenabtastung nach dem Aufbereiten verwendet, um ein Analoginformationssignal zu erzeugen, welches einen Übergang enthält, der sich auf die genaue Position eines Kantenpunktes auf einem Gegenstand oder Teil bezieht, welches gerade gefördert wird. Um Schwankungen in der Fördergeschwindigkeit zuzulassen, folgt der tatsächliche Beginn einer ver­ tikalen Scheibenabtastung dem Empfang eines Hauptrücksetzimpulses (Fig. 4 und 5) vom einer Mikroprozessoreinheit 54 auf einer Zuleitung 55, wie in Fig. 2 gezeigt.

Von der Säule von CCD-Einheiten 34, von denen jede als ein Bildelement arbeitet, ist ein Ausgabesignal auf einer Zuleitung 36 in der Form einer Analogsi­ gnalspannung (siehe Fig. 4 und 5), welche sequentiell erhaltene Spannungen einer ersten Amplitude für beschattete Bildelemente und einer zweiten niedrigen Am­ plitude für diejenigen Bildelemente enthält, die Licht von der Lichtquelle 24 erhalten. Die Analoginformation ist ein serieller Bitstrom einheitlicher Länge und wird seriell bei der Taktrate an den Spannungsfolger übertragen, welcher als ein Isolationsschaltkreis 38 dient und an einen Schwarzproben und Halteschaltkreis 40, welcher ein Spannungspegelbezugssignal erzeugt, und zwar von Bildelementen, die vom Empfangen von Licht abgehalten sind. Dies stellt ein Bezugssignal bereit, welches das Analogsignal bei einem gesteuerten Gleichspannungspegel hält und als eine Eingabe für Schaltungen verwendet werden kann, die mit einem Analog- Digital-Wandlungsschaltkreis 42 in Verbindung stehen.

Das Ausgabesignal auf Zuleitung 44 wird an einen Anschluß 80 des Übergangsde­ tektors und eines Datenverdichtungsschaltkreises 48 angelegt, welcher in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wird. Auf Zuleitung 46 wird ein Taktsignal von dem Taktgeber- und Synchronschaltkreis 35 angelegt, um eine Synchronisation zwischen der Datenverdichtungseinheit 48 und der Abtasteinrichtung aufrechtzuerhalten, welche ein Teil der CCD Anordnung 34 ist.

Die Ausgabesignale von der Datenverdichtungsvorrichtung 48 auf Zuleitungen sind in der Form einer einzigen Binärzahl für jeden Übergang von dem Analog/Digital­ wandlerschaltkreis und werden an den Speicher 52 angelegt, der als ein Puffer dient, um alle Daten für einen bestimmten Gegenstand 12, 14 oder 16 auf der Oberfläche der Fördereinrichtung zu sammeln, und zwar nach dem FIFO (first in, first out)-Prinzip. Die Mikroprozessoreinheit 54, die irgendein passender kommer­ ziell erhältlicher Typ sein kann, kann mit dem Verarbeiten der Ausgabesignale beginnen, sobald der Speicher 52 beginnt, gültige Gegenstandsdaten zu erhalten.

Der Kamerasensor 22 wird dadurch synchronisiert mit einem Zähler in dem Datenverdichter 48 mittels des Taktgeber- und Synchronschaltkreises 35, um Abtast­ scheibeninformation bereitzustellen. Der Speicher 52 zum Datenpuffern kann eine 64 K oder noch kleinere Kapazität für Gegenstände des oben genannten Typs haben. Wie oben hervorgehoben wurde, haben kommerziell ab Lager erhältliche Komponenten die Fähigkeit, bis zu einer Datenrate von 10 MHz hinauf zuverlässig zu arbeiten, wodurch ein kostengünstiges Hardwareprodukt bereitgestellt wird.

Mit Bezugnahme auf Fig. 3 wird ein Schuß Munition gezeigt, der eine zylinderför­ mige Patrone oder ein Gehäuse 56 hat, das auf der Oberfläche 18 einer Förder­ einrichtung getragen wird, und ein Projektil 58. Fig. 4 enthält eine Gruppe von Wellenformen, die entlang der Linie 4-4 von Fig. 3 genommen wurde, und Fig. 5 enthält eine Gruppe ähnlicher Wellenformen, welche entlang der Linie 5-5 von Fig. 3 genommen wurden. Die Wellenzüge der Fig. 4 wurden in einer Position genom­ men, welche einem Abtastscheibenfenster 120 entspricht, während die Wellenformen der Fig. 5 an dem Abtastscheibenfenster 800 genommen wurden.

In Fig. 4 beginnt die Wellenform des verstärkten Analogsignals zur Zeit Null in einem Schwarzzustand wegen der Fördereinrichtung 18. Bei Bildelement 30, welches einem Zählstand 30 in einem Zähler entspricht, wird Licht erfaßt, wobei ein negativ werdender digitaler Impuls und ein positiv werdender Kantendetektorimpuls 60 beginnt. Bei einem Bildelement 100 bewirkt der untere Kantenpunkt auf dem Schattenriß des Projektils 58, daß Licht blockiert wird, und ein weiterer Kantende­ tektorimpuls 62 erzeugt wird. Bei Bildelement 500 wird das Licht wieder erfaßt, wodurch verursacht wird, daß ein drittes Kantendetektorsignal 64 erzeugt wird. Letztendlich erzeugt der Abtaster bzw. Scanner an dem oberen Bildelement 2048 der linearen Anordnung kein Signal mehr, und ein Abtastungsende-Übergangs- Detektorimpuls wird erzeugt.

Ein konventioneller Binärzähler, der in der Lage ist, bis hinauf zu mindestens 2048 bei der Taktfrequenz zu zählen, wird mit der Abtastung der 2048 Bildelemente in dem Kamerasensor synchronisiert, wie in der unteren Wellenform bzw. dem Signalverlauf von Fig. 4 angezeigt. Der Takt wird rückgesetzt, um bei Null zu beginnen, wenn die Abtastung beginnt, so daß Zählwerte von 30, 100, 500 und 2048 in dem Speicher 52 der Fig. 2 gespeichert werden, wie durch die Zeit des Auftretens der Kantendetektorimpulse 60, 62, 64 und 66 bestimmt.

Fig. 5 zeigt die entsprechende Wellenform, welche bei der Abtastung 800 auftritt. Da der tiefste Punkt auf dem zylindrischen Gehäuse 56 auf der Oberfläche 18 der Fördereinrichtung ruht, sind die untersten 1499 Bildelemente in der linearen Anordnung dunkel, und der erste Übergang tritt auf bei Bildelement 1500, welches mit dem oberen Kantenpunkt des Patronengehäuses 56 ausgerichtet ist bei der Abtastscheibenposition 800.

Der Kantendetektorimpuls 68 wird erzeugt als Antwort auf den Übergang bei Bildelement 1500 und verursacht, daß der Zählwert von 1500 durch den Speicher 52 zu seinen Ausgabeanschlüssen fällt. Ein ähnlicher Kantendetektorimpuls 70 tritt bei Zählwert 2048 auf. Daraufhin wird ein Hauptrücksetzimpuls erzeugt, entweder periodisch, in welchem Fall eine konstante Fördergeschwindigkeit benötigt wird, oder durch eine Gegenstandsversatzüberwachung bzw. einen Gegenstandsversatz­ monitor, so daß die gleiche Anzahl von Abtastscheiben erzeugt wird für jeden identischen Arbeitsgegenstand. Die Zähler werden auf einen Nullzählwert zurückge­ setzt durch ein Zählerrücksetzsignal, welches mit dem Beginnen der nächsten Abtastung der Bildelemente synchronisiert ist.

Fig. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zum Umwandeln der digitalen Signale von Fig. 4 und 5 in Zählwerte, die der Mikroprozessoreinheit (MPU) 54 zugeführt werden. Das Digitalsignal von Fig. 4 wird in der Form eines hereinkom­ menden seriellen Binärbits angelegt an einen Anschluß 80 eines Netzwerkes, welches negative und positive Kanten erfaßt, und Änderungen in dem binären Zustand, und für jede positive oder negative Kante einen 50 ns Impuls auf Zulei­ tung 82 ausgibt. Bei einer 10 MHz Taktfrequenz werden die abgetasteten Informa­ tionsdaten und Taktzählwerte um 100 ns getrennt. Der 50 ns Impuls wird ver­ wendet, um die Speichereinheit 52 (Fig. 2), welche FIFO-Register 84 enthält, durch ein Gatter anzusteuern, wie in Fig. 6 gezeigt. Die drei Binärzählerregister 86, die mit Taktsignalen auf Zuleitung 46 arbeiten, werden durch ein Zähler­ rücksetzsignal auf Zuleitung 88 rückgesetzt. Der Zählwert auf Zuleitungen 50 wird dauernd den FIFO Registern 84 angeboten. Den Zählwerten wird es jedoch nur dann gestattet, durch die FIFO Register 84 hindurchzufallen, wenn ein Kanten­ detektorimpuls auf Zuleitung 82 anwesend ist. In diesem Beispiel werden die Zählwerte von 30, 100, 150 und 2048 gespeichert.

Wenn ein Zählwert durch die FIFO Register 84 hindurchfällt, gibt das FIFO ein Ausgabebereitschaftssignal an MPU 54 auf Zuleitung 92 aus. Wenn die MPU ein Ausgabebereitschaftssignal sieht, gibt sie auf Zuleitung 94 ein Ausschubssignal an die FIFO Register 84 aus, welches den Zählwert sofort an die MPU 90 abgibt. Die Daten an diesem Punkt sind dann kodierte Gegenstandsbildinformation. Dieser Quittungsbetrieb bzw. dieses Handshaking setzt sich durch den gesamten Abtastzy­ klus fort und sequentiell durch alle Abtastungen eines Gegenstandes.

Wie aus dem vorhergehenden klar wird, werden für die Abtastung 120 nur vier Zählwerte verarbeitet und gespeichert anstelle von 2048 Bit an Abtastinformation. Andere Abtastungen, wie z. B. Abtastung 800 können nur zwei Zählwerte haben, die verarbeitet werden. Die Anzahl der Abtastungen für ein Objekt oder ein Gegenstand von 3 Inch kann circa 1000 sein. Diese Zahl kann verringert werden, wo weniger Auflösung in der horizontalen Richtung akzeptabel ist, wodurch die Verarbeitungszeit weiter reduziert wird. Diese Datenverdichtung erhöht die Ver­ arbeitungsgeschwindigkeit und verringert die Anforderung an Speichergröße, ohne die Auflösung des Schattenrißbildes zu opfern.

Ein horizontales, riemenartiges Fördersystem ist in Fig. 7 gezeigt, welches von einem mechanischen Gesichtspunkt ähnlich ist wie das Gegenstands- oder Objekt­ erkennungs- und Orientierungssystem, welches in US-Patent Nr. 47 84 493 von Türcheck et al. offengelegt isi, aber welches dahingehend modifiziert wurde, daß das hochauflösende Abbildungssystem eingebaut ist, welches in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 6 beschrieben ist. Die generelle Umgebung der Reorientierungsvorrichtung ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. Das Reorientierungs- System kann generell einen von einem Rahmen gestützten kontinuierlichen Riemen 112 aufweisen, der durch eine Antriebswalze 114 und eine Leerlaufwalze 116 angetrieben wird. Arbeitsstücke, wie z. B. 118, 120 und 122 sind ähnliche Teile mit drei unterschiedlichen Orientierungen. Die einfachste Form einer Reorientierungs­ vorrichtung ist in dieser Figur gezeigt, wobei es sich um eine durch einen Schrittmotor angetriebene einachsige (Y-Achse) Orientierungsvorrichtung handelt mit einer unteren Kammer 126, die um 180^o rotiert werden kann. Andere Orientie­ rungsvorrichtungen einschließlich Mehrpositionen-Reorientierungsvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und können mit der vorliegenden Erfindung vor­ teilhaft benutzt werden.

Neben dem kontinuierlichen Riemen 112 ist an einer seiner Kanten ein Zaun 128, der entlang der Länge des Riemens verläuft, aber einige Unterbrechungen darin hat. Auf der Eingangsseite der Reorientierungseinrichtung 124 ist eine erste Unterbrechung in dem Zaun, die einen Erkennungssensor 130 beherbergt, der eine 1000·1 Anordnung von vertikal gestapelten CCD Einheiten sein kann, die, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, an eine Videosteuerungsvorrichtung oder einen Mikroprozessoreingabekanal 132 angeschlossen ist. Die lineare Anordnung von Sensoren kann eine Säule von CCD Einheiten aufweisen, welche eine Bildelement­ dichte zwischen ungefähr 1000 und 4000 Bildelementen pro Inch und vorzugsweise etwa 2000 Bildelemente pro Inch bereitstellen, wobei ein hochauflösender Sensor bereitgestellt wird. Die CCD Einheiten werden bei einer Frequenz zwischen ungefähr 1 MHz und 40 MHz abgetastet und bevorzugterweise bei ungefähr 10 MHz abgetastet, um ein Analogsignal zu erzeugen, welches digitalisiert wird und in einen Zählwert umgewandelt wird, wie in Verbindung mit Fig. 2 bis 6 be­ schrieben. Hardwareverdichtung von an dem Mikroprozessor angelegten Daten gestattet es, eine verbesserte Bildauflösung zu erzielen, während die Verarbeitungs­ zeit und Anforderungen an die Speichergröße verringert werden.

Die zweite Unterbrechung im Zaun 128 ist angerichtet, um einen ersten optischen Infrarotdurchgangsstrahlschalter zu beherbergen, der sich aus einem Empfänger 136 und einer Lichtquelle 138 zusammensetzt.

Unmittelbar vor dem Eingangskanal der Orientierungseinrichtung 124 kann wahlwei­ se an einer dritten Unterbrechung in dem Zaun 128 eine zweite optische Infrarot- Durchgangsstrahl-Schaltereinrichtung positioniert sein mit einem Empfänger 140 und einer Lichtquelle 142.

Sofort vor dem Eingangskanal der Orientierungseinrichtung 124 kann bei einer dritten Unterbrechung des Zaunes 128 wahlweise eine zweite optische Infrarot­ Durchgangsstrahl-Schaltereinrichtung mit einem Empfänger 40 und einer Lichtquelle 142 positioniert sein.

Der Erkennungssensor kommuniziert über eine Zuführungsleitung 148 mit einer Videosteuerung 144, welche ihrerseits mit einer Orientierungssteuerung 146 kom­ muniziert.

Die Videosteuerung 144 ist fest verdrahtet an die Arbeitsgegenstandssensoren 130, während die Orientierungssteuerung 146 mit den Gegenstandserkennungssensoren 136 und 140 sowie der Reorientierungsvorrichtung 124 verdrahtet ist. Ein auf die Bewegung des Förderriemens bezogenes Signal wird durch die Zuleitung 158 der Orientierungssteuerung 146 zugeführt. Eine Steuerung und Überwachung der Riemengeschwindigkeit kann durch einen Drehgeber 162 durchgeführt werden, welcher über Zuleitung 160 an die Videosteuerung 144 angeschlossen ist, da eine Überwachung der Riemengeschwindigkeit wichtig ist, um Schwankungen der Be­ triebsgeschwindigkeiten zu gestatten, ohne daß das Gegenstandsprofil nur wegen Änderungen der Fördergeschwindigkeit neu gelernt werden muß.

Die identischen Arbeitsstücke 118, 120 und 122, die zum Erklären der Patentbe­ schreibung ausgewählt wurden, sind in Fig. 7 und 9 gezeigt und weisen einen Plastikgegenstand mit einer Länge von ungefähr 3 Inch auf, der mit einer stumpfen Endoberfläche ausgestattet ist, die entweder an dem Hinterende ist, wie bei 118 in Fig. 1 gezeigt, um die Orientierung A bereitzustellen, oder an dem vorderen Ende, wie es der Fall ist für den Arbeitsgegenstand 120, um Orientierung B bereitzustellen. Der Arbeitsgegenstand 122 ist gezeigt mit einer dritten Orientierung C. Bis zu sieben Orientierungen können durch das unten beschriebene Programm bestimmt werden.

Beim Betrieb können die sich entlang des Pfades oder des Förderbandes 112 bewegenden Arbeitsgegenstände 118, 120 und 122 auf Konformität mit einem ge­ wünschten und akzeptablen Arbeitsstück inspiziert werden. Bei einer derartigen In­ spektion ist es notwendig, eine Gegenstandsorientierung zu identifizieren und solche Positionsänderungen durchzuführen, die nötig sind, damit alle Arbeitsgegenstände die Auslaßseite der Reorientierungsvorrichtung 24 mit der selben Orientierung verlassen.

Dem in der programmierbaren Videosteuerungsvorrichtung 44 beherbergten Speicher wird eine Vielzahl von bis zu sieben möglichen Orientierungen eines Arbeitsgegen­ standes "gelehrt", und zwar in einem Einstellverfahren, das dem Produktionsablauf vorausgeht. Die vorliegende Erfindung ist speziell angepaßt zum Verringern der benötigten Zeit, zum Durchführen der Bestimmung der tatsächlichen Orientierung der Arbeitsstücke, oder Gegenstandsidentifizierung, je nach Fall.

Wie in dem ′493 Patent erklärt, ist die Kapazität für Datenspeicherung in der Videosteuerungsvorrichtung 44 ausreichend, um Informationen zu speichern, die die Kantenpunkte eines Gegenstandes betrifft, welcher die Abtastvorrichtung bzw. den Scanner 30 passiert. Die gewöhnliche Erkennungsvorrichtung arbeitet in einem Schattenrißmodus, so daß nur Profilinformationsdaten benötigt werden. Jede Ab­ tastung stellt eine Schnittscheibe des Gegenstandes dar und produziert zumindest einen Kantenpunkt auf dem Profil. Die Anzahl der Schnittscheiben pro Gegenstand kann z. B. 1000 sein, je nach der Fördergeschwindigkeit, der Gegenstandslänge und Mikroprozessorprogrammierung.

Um in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu arbeiten, wird ein Gegenstand mit akzeptablen Dimensionen an der Anordnung bzw. dem Array 130 vorbei durch die Fördereinrichtung zugeführt, und zwar in einer ersten Orientierung A. Diese Information wird in einem "Lern"-Modus gespeichert. Typischerweise wird dieses Verfahren zumindest einmal wiederholt, und wahlweise bis zu zehn Mal, um eine Einhüllende von Werten oder Durchschnittswerten für die erste Orientierung zu erhalten.

Als nächstes wird dem System beigebracht, eine zweite Orientierung B desselben Gegenstandes durch dasselbe Verfahren zu erkennen.

Zusätzliche Orientierungen C, D ... desselben Gegenstandes bis zu einer Gesamt­ zahl von sieben unterschiedlichen Orientierungen können durch das System des vorigen Patentes ′493 verarbeitet werden. Wenn sämtliche benötigten Orientierungen gelehrt werden, d. h. in dem Videosteuerungsspeicher 44 gespeichert werden, wird das System weitergeführt von dem "Lern"-Modus zu dem "Fenstererzeugungs"- Modus, bevor es weitergeht zu einem "Operations"-Modus, der ein wiederholtes Zuführen von Arbeitsgegenständen gestattet. Da die Förderbandgeschwindigkeit sorgfältig gesteuert wird, können, sobald die Gegenstandsförderkante erfaßt worden ist, Informationsdaten für entsprechende durch sukzessive Schnittabtastung erhaltene Punkte identifiziert werden, und zwar durch zwischen 1 und 1000 in dem illustrier­ ten Beispiel durchnumerierte Schnittscheiben. Die Kantenpunktdaten werden verglichen, um zu bestimmen, welche der Orientierungsdaten mit den Arbeitsgegen­ standsdaten übereinstimmen.

Da die zum Verarbeiten der Kantenpunktdateninformation benötigte Zeit ein Faktor war, der die Geschwindigkeit begrenzt, mit der die Fördereinrichtung 12 arbeiten kann, wurden in der Vergangenheit verschiedene Anstrengungen gemacht. Die Verarbeitungszeit zu verringern, um eine schnellere Klassifizierung von Gegenständen durch den Computer zu gestatten. Ein früherer Lösungsansatz war, daß man eine Bedienperson die in Betracht kommenden Bereiche von Hand einstellen läßt, mit einer Tastatur, einer Maus, oder dergleichen. Durch die vorliegende Erfindung ortet der Computer automatisch Bereiche maximaler Differenz zwischen den gespeicherten Gegenstandsinformationsdaten und den kollektiven Gegenstands­ informationsdaten, ohne daß die Beteiligung einer Bedienperson benötigt wird.

Es wird auf Fig. 8 verwiesen, welche ein Flußdiagramm zeigt zum Erzeugen der Fenster, die den numerierten Schnittabtastungen für einen bestimmten Gegenstand entsprechen, dessen Orientierung zu bestimmen ist.

Das in Fig. 8 gezeigte Verfahren wird in Verbindung mit einem Gegenstand beschrieben, der vier Orientierungen haben kann, welche getrennt festgestellt werden müssen. Das Programm ist in der Lage, bis zu sieben Orientierungen, wie oben beschrieben, zu erfassen. Die vier Orientierungen A, B, C und D sind in Fig. 9 gezeigt. Vor dem Starten des Programms werden die Orientierungen genauso gespeichert, wie in dem vorigen Patent ′493 beschrieben.

Unter Verwendung des Programmes von Fig. 8 werden die Abtastscheiben 2 bis 999 identifiziert, wo maximale Abweichung zwischen den Randkanten auftritt, die sich in den verschiedenen Orientierungen darbieten. Der Gegenstand hat eine willkürliche Länge von 1000 Abtastscheiben, die entlang der X-Achse orientiert sind. Die Gegenstandshöhe wird willkürlich auf 400 Einheiten entlang der Y-Achse bestimmt. Die Dicke der Teile des Gegenstandes wird als 100 Einheiten entlang der Y-Achse gemessen angenommen.

Weiterhin unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird der Prozeß initialisiert durch Ein­ stellen eines ersten Schleifenzählers A auf Null bei Schritt 202. Bei Schritt 204 wird der Zähler inkrementiert und an das Register angeschlossen, wo die Daten der Orientierung von A gespeichert sind. Bei Schritt 206 und 208 werden die Vorderkanten- und die Hinterkanten-Abtastscheiben gespeichert, entsprechend den X-Achsenpositionen 1 und 1000 in Fig. 9. Dies entspricht Abtastscheiben 1 und 1000, wenn man annimmt, daß ein 3-Inch-Gegenstand 1000mal sequentiell abgeta­ stet wird, wenn er den Sensor 30 von Fig. 7 passiert. In diesem Ausführungsbei­ spiel werden die Abtastscheiben 1 und 1000 immer gespeichert. Bei Schritt 210 in Fig. 8 wird gespeicherte Information der Orientierung A abgerufen.

Bei Schritt 212 wird ein zweiter Schleifenzähler 13 auf Null gesetzt und bei Schritt 214 inkrementiert zu einer Position mit einer Iteration unter Bezug auf Daten der Orientierung A, welche bei Schritt 210 gesammelt wurden. Eine Iteration vergleicht gelernte Daten der Orientierung A mit gelernten Daten der Orientierung A, indem sie mit einer Abtastscheibe 2 von sowohl Daten der Orientierung A als auch der Orientierung A beginnt. Die Anzahl der Unterschiede in diesen Bildelementdaten bei Abtastscheibe 2 für die Orientierung A wird bestimmt und wird als eine Trefferzahl bezeichnet. Dasselbe Verfahren wird weiter verfolgt für Abtastscheiben 3 bis 999. Insgesamt werden 998 Trefferzahlen bei Schritt 216 bestimmt.

Bei Schritt 218 sollte die entsprechend bestimmte Trefferzahl Null sein. Dennoch kann ein Wert von kleiner als zehn als eine maximale Trefferzahl identifiziert werden, und seine Abtastscheibennummer wird als ein Fenster gespeichert. Wäh­ rend ein Lesen von nur einem Fenster theoretisch ausreichend ist, um zu bestim­ men, daß eine Stück- bzw. Teileorientierung mit einer gespeicherten bekannten Orientierung nicht übereinstimmt, können in der Praxis mehrere Scheibennummern, z. B. bis zu ungefähr 20, gespeichert werden, wo die Trefferzahlen die größten sind, um die Wahrscheinlichkeit einer Mehrdeutigkeit in den Ergebnissen zu reduzieren. Diese Bestimmung wird bei Schritt 226 durchgeführt.

Daten der Orientierung A werden dann auf die gleiche Art und Weise mit Daten der Orientierung B verglichen, und eine neue maximale Differenz bei einem neuen Scheibenabtastort wird erzeugt. Diese Scheibenabtastnummer wird als ein zweites Fenster gespeichert. Ein anderes Signal an Zuleitung 224 inkrementiert den Schlei­ fenzähler B bei Schritt 214, um Daten der Orientierung C zu empfangen, wonach die Scheibennummer für ein drittes Fenster erzeugt wird. Der Schleifenzähler B bei Schritt 214 wird weiterhin inkrementiert, bis B gleich der Anzahl der gespeicherten Orientierungen ist.

Bei Schritt 226 wird bestimmt, ob eine ausreichende Anzahl von Fenstern erzeugt worden ist. Falls nicht, wird dasselbe Verfahren wiederholt. Falls "ja", schreitet das Verfahren mit Schritt 230 fort, um zu bestimmen, ob Zähler A gleich der Gesamt­ nummer der Orientierungen ist, welche gelernt worden sind. In diesem Beispiel muß gespeicherte Information, die den Orientierungen B, C und D entspricht, mit den gesamten gelernten Orientierungsdaten verglichen werden, bevor das Programm vervollständigt wird. Zu dieser Zeit werden die Orientierungen A, B, C und D jeweils individuell verglichen worden sein mit gespeicherten Orientierungsdaten für dieselben Orientierungen A, B, C und D. Am Ende des Einrichteverfahrens werden zumindest zwölf Abtastscheibennummern als Fenster identifiziert, da jede der vier Gegenstandsorientierungen drei maximale Differenzen haben wird, welche jeweils drei Fenster erzeugen. Einige der Fenster erscheinen bei der gleichen Abtast­ scheibe.

Wie in Fig. 9 gezeigt, werden Fenster durch das Programm von Fig. 8 erstellt ohne eine Auswahl durch eine Bedienperson bei Zählständen 99, 199, 799 und 899. Diese sind die wichtigen Fenster zur Gegenstandsorientierungsbestimmung in dem speziellen Beispiel, welches hier beschrieben wird. Wenn die Fenster einmal identifiziert worden sind, hat es sich als nützlich herausgestellt, jedes Fenster zu expandieren, um eine Weite von drei oder fünf Abtastscheiben zu haben, welche um die Abtastscheibe zentriert sind. Somit kompensiert ein Aufweiten eines Fensters mögliche Datenversetzungen, welche in einigen Systemen auftreten können aufgrund von mechanischer Abnutzung und anderen Veränderungen, welche wäh­ rend einem durchgehenden Betrieb über mehrere Wochen auftreten.

Nachdem die Fenster in einer Einstelloperation erzeugt sind, werden Arbeitsgegen­ stände an der Abtastvorrichtung 130 vorbeigeführt, um Kantenpunkte an dem Gegenstandsprofil zu identifizieren. Ein Vergleich arbeitet im Echtzeitverfahren, um eine Gegenstandsorientierung im Echtzeitverfahren während einem Intervall zu bestimmen, das dem Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Arbeitsgegenständen auf der Fördereinrichtung entspricht.

Wenn ein Arbeitsgegenstand an dem Sensor 130 von Fig. 7 vorbeibewegt wird, welcher eine Orientierung A hat, wie in Fig. 9 gezeigt, wird ein Vergleich zwi­ schen den Arbeitsgegenstandsprofildaten und jeder der erlernten Orientierungen A, B, C und D durchgeführt, und zwar bei den durch das Programm von Fig. 8 vorhergehend ausgewählten Fenstern. Ein Vergleichen der Arbeitsgegenstandprofil­ daten der Orientierung A mit gespeicherten Daten der Orientierung A ergibt eine totale Trefferzahl von Null. Ein ähnlicher Vergleich derselben Arbeitsgegenstands­ daten mit den gespeicherten Daten der Orientierung B ergibt eine Trefferzahl von 300 bei jedem der vier Fenster 99, 199, 799 und 899, wodurch eine totale Treffer­ zahl von 1200 erzeugt wird. Derselbe Vergleich mit den gespeicherten Daten der Orientierung C ergibt eine totale Trefferzahl von 400, und mit den Daten der Orientierung D ergibt er eine totale Trefferzahl von 1000.

Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß unabhängig davon, welche Orientierung der Arbeits­ gegenstand annimmt, eine gespeicherte Orientierungsübereinstimmung mit einer Trefferzahl bei oder in der Nähe von Null erhalten wird und die Orientierung des Arbeitsgegenstandes dadurch erkannt wird. Wo jedes Fenster eine Weite von drei oder fünf Abtastscheiben hat, nimmt die Trefferzahl für Orientierungs-Nichtüber­ einstimmung zu, während sie im wesentlichen für die tatsächliche Orientierung bei Null bleibt. Die Ergebnisse, welche erhalten werden mit einem Vergleich von nur vier oder bis zu ca. 20 Fenstern entlang eines Gegenstandes der Länge von drei Inch, können mit weniger Speicher und weniger Zeit erzielt werden, als wenn die gesamte Abtastscheibeninformation verarbeitet wird, während gleichzeitig die Leistungsfähigkeit völlig zuverlässig ist.

Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden mit jedem passenden Typ von Objekt- oder Gegenstandszuführvorrichtung. Um eine Orientierung und Teilegröße zu identifizieren, müssen die Gegenstände vor der Abtastvorrichtung im Gänse­ marsch bzw. in einer einzigen Reihe erscheinen, da sich überlappende Teile zu dem Vorrat zurückgeführt werden. Fig. 10 ist eine schematische Ansicht eines Rüttelspeisers 301, der ein für sich bekannter Typ einer Zuführvorrichtung ist, und welcher in einem hochauflösenden Teile- oder Gegenstandshandhabungssystem verwendet werden kann, welches die vorliegende Erfindung verkörpert. Die Rüttel­ speiser-Zuführvorrichtung 301 ist mit einer Lichtquelle 302 und einem hochauflösen­ den Kamerasensor 303 gezeigt. Ein Positionsschalter 305 und eine Reorientierungs- oder Ablenkungsvorrichtung 304 befinden sich stromabwärts von dem Kamerasensor 303. Eine Videosystemsteuerung 306 und Gesamtsystemsteuerung 307 sind enthalten.

Zu untersuchende Gegenstände werden in die Mitte der Schale 301 gelegt, und die schwingungsartige Bewegung der Zuführvorrichtung verursacht, daß sich die Gegenstände entlang eines Pfades neben der Schalenlaufschiene vereinzelt bewegen, um sich zwischen der Lichtquelle 302 und den, Sensor 303 auf eine bekannte Art hindurchzubewegen. Ein elektronisches Bild des Gegenstandes wird bei der Video- Steuerung 306 gebildet, wo Entscheidungen getroffen werden, die sich auf den Zustand eines Gegenstandes oder seine Orientierung beziehen. Ein angemessenes Steuerungssignal wird zu der Reorientierungs/Ablenkungsvorrichtung 304 zu einem durch den Schalter 304 bestimmten Zeitpunkt gesendet.

Fig. 11 zeigt eine weitere Gegenstandsfördereinrichtung, die mit dem hochauflösen­ den Gegenstandshandhabungssystem entsprechend der Erfindung verwendet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Rutsche 310 mit einem Gegen­ standseinlaß 309 und einem Gegenstandsauslaß 335 verwendet. Gegenstände treten in vereinzeltem Zustand bei 309 ein. Die Steigung der Rutsche ist so gewählt, daß sich die Teile unter dem Einfluß der Schwerkraft auf der Rutsche nach unten bewegen, um sich zwischen der Lichtquelle 311 und dem Kamerasensor 315 hindurchzubewegen. Ein elektronisches Bild wird erzeugt durch Unterbrechen des Lichtpfades zwischen der Lichtquelle unter einer zeitabgestimmten Beziehung mit der Hinabbewegung des Gegenstandes auf der Rutsche 310. Die Gegenstands­ orientierung wird erfühlt, die Information innerhalb der Steuervorrichtung 340 verarbeitet, und ein Signal wird erzeugt, welches eine angemessene Antwort durch die Reorientierungs/Ablenkungsvorrichtung 325 erzeugen wird. Ein nicht passender Gegenstand kann bei 330 abgelehnt werden oder bei 335 in einer bekannten Orientierung vorbeigeführt werden.

Obwohl nur ein einziges Ausführungsbeispiel illustriert worden ist, ist es offensicht­ lich, daß Änderungen und Abänderungen für Fachleute auf diesem Gebiet offen­ sichtlich sind. Alle derartigen Abänderungen und Änderungen, die innerhalb des Bereiches der Ansprüche fallen und deren Äquivalente sollen dadurch abgedeckt werden.

Claims (20)

1. Hochauflösendes Handhabungssystem zur Gegenstandsorientierungsbestimmung durch geometrische Inspektion und Reorientierung oder Ablehnung durch ein Ausgabesignal von einem Mikroprozessor, wobei das System aufweist:

• a) eine Einrichtung zum Befördern vereinzelter Arbeitsgegenstände gleicher Größe und Form in einer Vielzahl möglicher Orientierungen entlang eines Pfades neben einem Gegenstandssensor, der auf Gegenstandsgeometrie anspricht;
• b) wobei der Gegenstandssensor zumindest 1000 Bildelemente in einer linea­ ren Anordnung aufweist, die so angeordnet sind, daß sie je nach Gegen­ standsgeometrie beleuchtet oder beschattet werden;
• c) eine Einrichtung zum Verdichten der Bildelementdaten, um einen Zähl­ wert zu erzeugen für jeden Gegenstandskantenpunkt in einer Abtastscheibe und um in einem Mikroprozessor ein Kantenpunkt-Ortssignal im Echt­ zeitverfahren mit verringertem Speicher und verringerter Verarbeitungszeit zu erzeugen;
• d) eine Einrichtung, die auf eine Gegenstandsposition anspricht, wenn der Gegenstand auf dem Förderpfad fortschreitet zum Erzeugen eines Haupt­ rücksetzimpulses, der eine Abtastung in Gang setzt, welche eine Scheibe erzeugt, wobei ein im wesentlichen konstanter Abstand zwischen benach­ barten Abtastscheiben bereitgestellt wird, selbst wenn die Fördergeschwin­ digkeit schwankt; und
• e) eine Einrichtung zu Ablenken von Gegenständen als Antwort auf das Ausgabesignal von dem Mikroprozessor, welches auf Kantenpunktsignalen von einer Vielzahl von Abtastscheiben beruht.

2. Handhabungssystem nach Anspruch 1, worin die Zuführeinrichtung einen Förderriemen aufweist.

3. Handhabungssystem nach Anspruch 1, worin die Gegenstandszuführeinrichtung eine Zuführvorrichtung des Rüttelspeisertyps aufweist.

4. Handhabungssystem nach Anspruch 1, worin die Zuführeinrichtung eine Schwerkraftrutsche aufweist.

5. Hochauflösendes Handhabungssystem zur Gegenstandsorientierungsbestimmung durch geometrische Inspektion und Reorientierung oder Ablehnung durch ein Ausgabesignal von einem Mikroprozessor, wobei das System aufweist:

• a) eine Einrichtung zum Befördern vereinzelter Arbeitsgegenstände gleicher Größe und Form in einer Vielzahl möglicher Orientierungen entlang eines Pfades neben einem Gegenstandssensor, der auf die Gegenstandsgeometrie anspricht;
• b) wobei der Gegenstandssensor zumindest 1000 Bildelemente in einer linea­ ren Anordnung aufweist, die so orientiert sind, daß sie je nach Gegen­ standsgeometrie beleuchtet oder beschattet werden;
• c) eine Einrichtung zum Verdichten der Bildelementdaten, um einen Zähl­ wert zu erzeugen für jeden Gegenstandskantenpunkt in einer Abtastschei­ be;
• d) eine Einrichtung zum Bestimmen einer Differenz zwischen den Zählwerten von einem gespeicherten Gegenstandsprofil und einem Arbeitsgegenstands­ profil nur an vorbestimmten Abtastscheiben, um eine Trefferzahl herzustel­ len zum Erzeugen eines Ausgabesignals im Echtzeitverfahren mit ver­ ringertem Speicher und verringerter Verarbeitungszeit; und
• e) eine Einrichtung zum Ablenken von Gegenständen in Antwort auf das Ausgabesignal.

6. Hochauflösendes Handhabungssystem zur Gegenstandsorientierungsbestimmung durch geometrische Inspektion und Reorientierung oder Ablehnung durch ein Ausgabesignal von einem Mikroprozessor, wobei das System aufweist:

• a) eine Einrichtung zum Fördern vereinzelter Arbeitsgegenstände gleicher Größe und Form in einer Vielzahl von möglichen Orientierungen entlang eines Pfades neben einem Gegenstandssensor, der auf eine Gegenstands­ geometrie anspricht;
• b) wobei der Gegenstandssensor zumindest 1000 Bildelemente in einer linea­ ren Anordnung aufweist, die so orientiert sind, daß sie je nach Gegen­ standsgeometrie beleuchtet oder beschattet werden;
• c) eine Abtasteinrichtung zum Herstellen eines Analogsignals von den Bild­ elementen während jeder Abtastperiode;
• d) eine Einrichtung, die auf die Gegenstandsposition anspricht, wenn sich der Gegenstand entlang des Gegenstandsförderpfades bewegt, zum Erzeugen eines Hauptrücksetzimpulses, der dazu verwendet wird, jede Abtastung bei äquidistanten Abständen zu initiieren, selbst wenn die Fördergeschwindig­ keit schwanken kann;
• e) eine Analog/Digitalwandlungseinrichtung zum Erzeugen digitaler Daten­ übergänge bei Kantenpunkten des Gegenstandesprofils während jeder Abtastung;
• f) eine Einrichtung zum Erfühlen der Datenübergänge zum Erzeugen er­ lernter Gegenstandsgeometrie-Informationsdaten als ein Teil eines Ein­ richtverfahrens;
• g) einen Speicher zum Speichern der erlernten Gegenstandsdaten;
• h) eine Einrichtung einschließlich eines Mikroprozessors zum Vergleichen erlernter Gegenstandsgeometrie-Informationsdaten von dem Speicher mit entsprechenden Arbeitsgegenstands-Informationsdaten in Echtzeit; und
• i) eine Einrichtung zum Ablenken von Gegenständen in Antwort auf ein Ausgabesignal von der Vergleichseinrichtung.

7. Handhabungssystem nach Anspruch 6, worin die Abtastvorrichtung mit einem Zählschaltkreis synchronisiert ist und ein Zählschaltkreis-Zählwert entsprechend der Zeit des Auftretens einer der digitalen Übergänge dem Mikroprozessor zugeführt wird, und zwar durch einen auf dem FIFO Prinzip beruhendem Pufferspeicher.

8. Handhabungssystem nach Anspruch 6, worin abgetastete Bildelement-Ausgabe- Analogsignaldaten verdichtet werden zu einem einzigen Zählwert, entsprechend einem Kantenpunkt des Gegenstandsprofils, um Mikroprozessorverarbeitungszeit und Speicheranforderungen zu reduzieren.

9. Handhabungssystem nach Anspruch 6, worin der Mikroprozessor ein automa­ tisches Fenstertechniksystem beinhaltet, das eine erhöhte Verarbeitungsrate zuläßt durch Vergleichen von weniger als allen Abtastungen entlang der Gegenstandslänge, wobei das System aufweist:

• a) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches sich auf das Gegen­ standsprofil eines Bezugsgegenstandes bezieht, in zumindest einer ersten und zweiten unterschiedlichen Orientierung als ein Teil des Einrichtver­ fahrens;
• b) eine Einrichtung zum Vergleichen der Signale, die unterschiedlichen Orientierungen entsprechen zum Erzeugen eines abgetasteten Scheibenposi­ tionssignals bei einer abgetasteten Scheibe, wobei die Gegenstandskanten­ punkte entsprechender abgetasteter Scheiben eine größere Differenz aufweisen, welche die erste Orientierung von der zweiten Orientierung unterscheidet als ein Teil des Einrichtverfahrens;
• c) eine Einrichtung zum Identifizieren und Speichern der abgetasteten Schei­ benposition, wobei die größere Differenz als ein Teil des Einrichtver­ fahrens existiert; und
• d) als ein Teil des Betriebsverfahrens eine Einrichtung zum Bestimmen in Echtzeit der Orientierung eines Arbeitsgegenstandes auf der Fördervor­ richtung, welche die Einrichtung zum Erzeugen eines auf das Arbeits­ gegenstandsprofil bezogenen Signals enthält, eine Einrichtung zum Unter­ suchen des Arbeitsgegenstandsprofilsignals bei der identifizierten Abtast­ scheibenposition und eine Einrichtung, die auf einen Vergleich zwischen dem untersuchten Signal und einem zuvor an der identifizierten Abtast­ scheibenposition gespeicherten Signal anspricht, zum Erzeugen eines Ausgabesignals, welches verwendet wird, um die Gegenstandsablenkungsein­ richtung zu steuern.

10. Handhabungssystem nach Anspruch 6, wobei die Gegenstandsablenkeinrichtung einen Wischer oder ein Gatter aufweist, das durch einen pneumatischen Zylinder oder ein elektrisches Solenoid betätigt wird.

11. Handhabungssystem nach Anspruch 10, wobei die Gegenstandsablenkeinrichtung sich stromabwärts von dem Gegenstandssensor befindet.

12. Handhabungssystem nach Anspruch 11, wobei die Gegenstandsablenkeinrichtung Teile an die Zuführeinrichtung zurück zirkuliert.

13. Handhabungssystem nach Anspruch 11, wobei die Gegenstandsablenkeinrichtung Gegenstände mit unerkennbarer Geometrie von dem System entfernt.

14. Handhabungssystem nach Anspruch 6, wobei die Arbeitsgegenstands-Zuführ­ einrichtung ein Förderband aufweist, und Arbeitsgegenstände in einer bekann­ ten Orientierung werden zu einem externen System entfernt durch einen Index oder Rüttelmechanismus.

15. Handhabungssystem zur Gegenstandsorientierungsbestimmung durch geome­ trische Inspektion und Reorientierung oder Ablehnung durch ein Ausgabesignal von einem Mikroprozessor, wobei das System aufweist:

• a) eine Einrichtung zum Fördern vereinzelter Arbeitsgegenstände gleicher Größe und Form in einer Vielzahl von möglichen Orientierungen entlang eines Pfades neben einem Gegenstandssensor, der auf die Gegenstands­ geometrie anspricht;
• b) wobei der Gegenstandssensor eine Vielzahl von Strahlung erfassenden Vorrichtungen in einer linearen Anordnung aufweist, die so angeordnet sind, daß sie beleuchtet oder beschattet werden je nach Gegenstands­ geometrie und sequentiell aktiviert werden, um eine große Anzahl von durch Abstände getrennten Abtastscheiben zu erzeugen, und zwar bei vorbestimmten Positionen entlang des Gegenstandes, wenn sich der Gegen­ stand entlang des Pfades bewegt;
• c) eine Einrichtung zum Gewähren einer erhöhten der Informationsverarbei­ tungsrate, einschließlich:
  • i) einer Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches sich auf das Gegenstandsprofil eines Bezugsgegenstandes bezieht bei zu­ mindest einer ersten und zweiten unterschiedlichen Orientierung als ein Teil des Einrichtverfahrens;
  • ii) einer Einrichtung einschließlich des Mikroprozessors zum Ver­ gleichen der unterschiedlichen Orientierungen entsprechen den Signalen, um ein abgetastetes Scheibenpositionssignal zu erzeugen bei einer Abtastscheibe, wo die Gegenstandskantenpunkte ent­ sprechender abgetasteter Scheiben eine größere Differenz auf­ weisen, welche die erste Orientierung von der zweiten Orientie­ rung unterscheidet als ein Teil des Einrichtverfahrens; und
  • iii) eine Einrichtung zum Identifizieren und Speichern der abgetaste­ ten Scheibenposition, wo diese größere Differenz existiert als ein Teil des Einrichtverfahrens;
• d) als ein Teil des Betriebsverfahrens eine Einrichtung zum Bestimmen in Echtzeit der Orientierung eines Arbeitsgegenstandes auf der Fördereinrich­ tung, welche die Einrichtung zum Erzeugen eines Signals beinhaltet, das sich auf ein Arbeitsgegenstandsprofil bezieht, eine Einrichtung zum Unter­ suchen des Arbeitsgegenstands-Profilsignals bei dem identifizierten Abtast­ scheibenteil und eine Einrichtung, welche auf einen Vergleich anspricht zwischen dem untersuchten Signal und dem zuvor gespeicherten Signal bei der identifizierten Abtastscheibenposition zum Erzeugen eines Ausgabesi­ gnals; und
• e) eine Einrichtung zum Ablenken der Arbeitsgegenstände, welche sich stromabwärts von dem Gegenstandssensor befinden, welcher in Antwort auf das Ausgabesignal wirkt.

16. Handhabungssystem nach Anspruch 16, wobei der Sensor eine Vielzahl von strahlungserfühlenden Elementen beinhaltet, die in einer linearen Anordnung ausgerichtet sind und so angeordnet, daß sie einer Strahlungsquelle gegenüber­ stehen, so daß unterschiedliche der strahlungserfühlenden Elemente beleuchtet sind, während andere beschattet sind, wodurch nur Kantenpunkte auf einem Gegenstandsprofil erfühlt werden.

17. Handhabungssystem nach Anspruch 16, wobei der Sensor eine vertikal gestapel­ te lineare Anordnung faseroptischer Elemente aufweist, von denen jede an einen entsprechenden Fototransistor angeschlossen ist, und die Transistorausga­ besignale bei den vorbestimmten Abtastscheiben werden verwendet, um einen Gegenstandsorientierungsvergleich mit einer bekannten Gegenstandsorientierung durchzuführen, ohne Vergleichen aller Abtastscheibendaten für jeden Arbeits­ gegenstand.

18. Handhabungssystem nach Anspruch 16, wobei der Sensor eine vertikal gestapel­ te lineare Anordnung von CCD-Einheiten aufweist, und die CCD-Einheitsaus­ gabesignale bei vorbestimmten Abtastscheiben werden verwendet, um Aus­ gabesteuerungssignale zu erzeugen, welche auf einem geometrischen Vergleich beruhen zwischen der Arbeitsgegenstandsorientierung und einer bekannten Gegenstandsorientierung, ohne Vergleichen aller Abtastscheibendaten für jeden Arbeitsgegenstand.

19. Handhabungssystem nach Anspruch 18, weiterhin mit einer Einrichtung zum Abtasten von zumindest ungefähr 1000 CCD-Einheiten für jede sequentielle Abtastung, um ein Analogbild-Informationsdaten-Ausgabesignal zu erzeugen, und eine Einrichtung zum Komprimieren der Analogbild-Informationsdaten, die an den Mikroprozessor angelegt werden, wodurch die Verarbeitungszeit und die Anforderungen an die Speichergröße des Mikroprozessors verringert werden.

20. Handhabungssystem nach Anspruch 19, wobei die Informationsdaten jeder der abgetasteten Scheiben ein Teil eines Ausgabesignals von einer Abtastvorrich­ tung sind, welche mit einem Zählschaltkreis synchronisiert werden, und ein Zählschaltkreis-Zählwert entsprechend der Zeit des Auftretens eines Punktes auf dem Gegenstandsprofil in den Informationsdaten wird dem Mikroprozessor durch einen FIFO-Pufferspeicher zugeführt.