DE4418217C2

DE4418217C2 - Formerkennungsverfahren

Info

Publication number: DE4418217C2
Application number: DE4418217A
Authority: DE
Inventors: Ryosuke Mitaka; Yoshimasa Fujiwara; Hiroyuki Ikebuchi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2014-05-26
Also published as: CN1106155A; CA2123530C; CN1080908C; FR2705809B1; JPH0793541A; FR2705809A1; US5546476A; JP2942454B2; DE4418217A1; CA2123530A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Formerkennungsverfahren zur Erkennung einer gegenständlichen Form, die durch eine in einer zweidimensionalen Ebene vorliegende Punktreihe reprä sentiert ist, durch einen Vergleich mit einem eine Standard größe bildenden Formmuster.

Ein derartiges Formerkennungsverfahren ist aus Bild und Ton 41 (1988) 6, S. 165-170 und aus L.G. Shapiro, "Inexact Pattern Matching in ESP3", IEEE Proceedings of the Inter national joint conference on Pattern recognition; Coronado, USA, 8.-11. November 1976, S. 759-763 bekannt.

Allgemein ist es bei der Ausbildung einer Eckverbindung mit zwei Eisenplatten oder vergleichbaren Plattenteilen, die zu sammengeschweißt werden, erforderlich, jede Stufe oder jeden Spalt zwischen den Verbindungskanten der beiden Plattenteile auszumessen, und es wurde vorgeschlagen, eine Bildverarbei tung zu verwenden, bei der bei der Durchführung einer sol chen Größen- und Lagemessung eine optische Scherung vorge sehen ist, während es zur Ausnutzung der optischen Scherung für diesen Zweck erforderlich ist, eine Liniendarstellung zu erkennen, die eine Teilform entlang einer gegenständlichen Oberfläche repräsentiert, die durch die optische Scherung erhalten wird.

Für das Verfahren zur Erkennung der Form der Liniendarstel lung wurde ein solches Musteranpassungsverfahren vorgeschla gen, wie es in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1-161487 offenbart ist, und bei dem ein Formmuster, das sol che Daten der Liniendarstellung beschreibt, die als eine Kombination von Segmenten wie Lagen der Segmente, deren Län ge, deren Gradient bezüglich einer Bezugslinie, der Grad an Parallelität zwischen den jeweiligen Segmenten usw. inner halb der zweidimensionalen Ebene repräsentiert ist, als die Standardgröße verwendet wird, wobei das Merkmal des Seg ments, das von der in der Liniendarstellung gegebenen gegen ständlichen Form extrahiert wurde, mit dem Merkmal des Seg ments verglichen wird, das in dem Formmuster für jedes Seg ment beschrieben wurde, und die aneinander angepaßten Seg mente aufeinanderfolgend erfaßt werden.

Bei diesem Verfahren wird ein gegenseitiger Vergleich der Segmente durch eine binäre Entscheidung durchgeführt, wonach eine Abweichung bei dem Merkmal innerhalb einer festgesetz ten Toleranz liegt oder nicht. Bei dieser Art von Vergleichs verfahren ist es jedoch erforderlich, die Toleranz so klein wie möglich festzulegen, um eine hohe Erkennungsgenauigkeit sicherzustellen, und hier tritt das Problem auf, daß das Verfahren kaum in dem Fall anwendbar ist, bei dem das Merk mal der gegenständlichen Form eine relativ hohe Schwankung mit sich bringt.

Als eine Maßnahme zur Lösung des obigen Problems wurde in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 3-172978 ein Verfahren vorgeschlagen, um durch ein Vergrößern und Verringern des Formmusters während eines wiederholten Ver gleichs der gegenständlichen Form mit dem Formmuster zu ent scheiden, ob die gegenständliche Form mit dem Formmuster zusammenpaßt oder nicht.

Ferner ergeben sich beispielsweise aus den US-Patenten Nr. 3 979 722, 4 015 239 und 5 065 439 die Formerkennung betref fende Erfindungen, diese verbleiben jedoch auf demselben technischen Stand wie die vorhergehenden bekannten Verfah ren, und die gleichen Probleme bestehen auch weiterhin.

Bei dem Verfahren, bei dem der Vergleich des Formmusters mit der gegenständlichen Form ausgeführt wird, während das Muster vergrößert und verkleinert wird, tritt andererseits ein Problem in dem Fall auf, daß die Schwankung bei dem Merkmal bei dem Verfahren beträchtlich ist, bei dem die optische Scherung angewandt wird, bei der Eingangsdaten der gegenständlichen Form zeitlich aufeinanderfolgend geliefert werden, so daß die Vergleichsfrequenz zwischen der gegen ständlichen Form und dem Formmuster ansteigt, was dazu führt, daß schließlich die erforderliche Verarbeitungszeit zunimmt. Ferner bringt dieser Typ von Verfahren das Problem mit sich, daß es in einem Fall, wo die gegenständliche Form Teilschwankungen aufweist, nicht anwendbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Formerkennungsverfahren zu schaffen, bei dem die Beurteilung der Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Form muster verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 3 bis 20 zu entnehmen.

Da die Erfindung somit ausgelegt ist, die gegenständliche Form in der Punktreihe und das Formmuster in dem Satz einer begrenzten Anzahl der Knotenpunkte und der Linienelemente darzustellen, den Standardwert und die den Standardwert implizierende Toleranz bezüglich des Merkmals der jeweiligen Linienelemente festzusetzen und den Grad an Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Formmuster auf der Basis der Abweichung von dem Standardwert und hinsichtlich der Beziehung zu der Toleranz in bezug auf die gegenständliche Form zu bestimmen, ist festzustellen, daß jegliche Schwan kungskomponente bei dem Merkmal der gegenständlichen Form, die in einem gewissen Ausmaß Schwankungen ausgesetzt ist, aufgenommen werden kann, solange der Grad an Übereinstimmung als hoch innerhalb der gesetzten Toleranz bewertet wird.

Einzelheiten von Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische erläuternde Ansicht einer Vorrich tung zur Durchführung des Formerkennungsverfahrens;

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Ausführungs form des Formerkennungsverfahrens;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Konzepts einer Deformationsgröße bei der Ausführungsform der Fig. 2;

Fig. 4 ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Anpassungsverfahrens bei der Ausführungsform der Fig. 2;

Fig. 5 ein Flußdiagramm des Anpassungsverfahrens bei der Ausführungsform der Fig. 2;

Fig. 6a bis 6d Diagramme, die ein Verfahren zur Erzielung der Punktreihe mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung darstellen;

Fig. 7a bis 7d Diagramme, die das Konzept eines Polygonallinien- Annäherungsverfahrens bei der Ausführungsform der Fig. 2 zeigen;

Fig. 8 ein Diagramm, das ein Beispiel der Punktreihe bei der Ausführungsform der Fig. 2 zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, das ein Beispiel des bei der Ausfüh rungsform der Fig. 2 verwendeten Formmusters zeigt;

Fig. 10a und 10b Diagramme zur Erläuterung einer Hough-Transforma tion, die bei einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 11 ein Diagramm, das ein Beispiel des Formmusters zeigt, das bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 12a und 12b Diagramme zur Erläuterung eines Interpolationsver fahrens für die Punktreihe bei einer weiteren Aus führungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 13a bis 13c Diagramme zur Darstellung des Konzepts von Verfah rensschritten bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 14 ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte bei der Ausführungsform der Fig. 13a bis 13c zeigt;

Fig. 15a bis 15c Diagramme zur Darstellung des Konzepts der Verfah rensschritte bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte bei der Ausführungsform der Fig. 15a bis 15c zeigt;

Fig. 17 ein Diagramm, das das Formmuster zeigt, das bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 18 ein Diagramm, das ein Beispiel der weiteren Ausfüh rungsform der Fig. 17 zeigt;

Fig. 19a und 19b Diagramme zur Erläuterung des Konzepts der Deforma tionsgröße bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 20 eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Anwendungsbeispiels einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 21a und 21b Diagramme zur Erläuterung des Konzepts von Verfah rensschritten bei der Ausführungsform der Fig. 20;

Fig. 22 ein Diagramm zur Erläuterung der Ausführungsform der Fig. 20;

Fig. 23 ein Flußdiagramm zur Darstellung von Verfahrens schritten bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 24 ein Diagramm zur Erläuterung des Konzepts eines Verfahrensergebnisses einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 25a bis 25d Diagramme zur Darstellung des Konzepts von Verfah rensschritten bei der Ausführungsform der Fig. 24;

Fig. 26 ein Flußdiagramm, das die ganzen Verfahrensschritte bei der Ausführungsform der Fig. 24 zeigt;

Fig. 27 ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte bei einem Hauptteil der Ausführungsform der Fig. 24 zeigt;

Fig. 28 ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte auch bei dem Hauptteil der Ausführungsform der Fig. 24 zeigt;

Fig. 29a und 29b Diagramme zur Erläuterung einer weiteren Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 30a bis 30e Ansichten zur Erläuterung einer weiteren Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 31 und Fig. 32a und 32b Diagramme zur Erläuterung des Konzepts von Verfah rensschritten bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 33 ein Flußdiagramm, das die Verfahrensschritte bei der Ausführungsform der Fig. 31, 32a und 32b zeigt;

Fig. 34a bis 34c Diagramme zur Erläuterung einer weiteren Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 35 und 36 Diagramme, die Anwendungsbeispiele der Ausführungs form der Fig. 1 bis 9 zeigen;

Fig. 37 ein Flußdiagramm, das Verfahrensschritte einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 38 ein Diagramm, das ein Beispiel des Formmusters zeigt, das bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 39a und 39b Diagramme, die das Konzept von Verfahrensschritten bei der Ausführungsform der Fig. 38 zeigen;

Fig. 40 ein Diagramm, das ein Beispiel des Formmusters bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 41 ein Diagramm, das das Konzept von Verfahrensschrit ten bei der Ausführungsform der Fig. 40 zeigt; und

Fig. 42 ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Form musters bei der Ausführungsform der Fig. 40 zeigt.

Bei einer der verschiedenen Ausführungsformen gemäß der Er findung wird, wie bei einer Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 9 festzustellen ist, eine Messung durch die optische Scherung bezüglich einer Teilform einer Eckverbindung angegeben, bei der zwei Plattenteile Kante an Kante im wesentlichen recht winklig aneinandergefügt werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten optischen Scherung wird spaltförmiges Licht von einer Licht quelle 12 auf einen Gegenstand 11 in Form einer solchen, oben dargestellten Eckverbindung an seinem gebogenen Teil, wie in Fig. 1 gezeigt, projiziert, und es wird ein Bild von projizierten Lichtmustern des spaltförmigen Lichts durch ein solches Aufnahmemittel 13 wie eine CCD-Kamera in einer Rich tung aufgenommen, die von der verschieden ist, in der das spaltförmige Licht projiziert wurde, und das von dem Bild aufnahmemittel 13 erfaßte Bild wird einem solchen Verfahren oder einer solchen Verarbeitung unterworfen, wie weiter un ten beschrieben wird, daß eine Reihe von Punkten entspre chend der Form des hergenommenen Gegenstands 11 erhalten wird. Das heißt, daß Stellen jeweiliger Meßpunkte auf einer Schnittlinie des spaltförmigen Lichts bezüglich einer durch den gebogenen Teil des Gegenstands 11 verlaufenden Schnitt ebene durch Koordinaten in einer zweidimensionalen Ebene re präsentiert sind.

Die von dem Bildaufnahmemittel 13 (Fig. 6a) aufgenommene Ab bildung Q₁ des Kontrastbildes wird einmal in einem Rahmen speicher 21 gespeichert, und das auf diese Weise gespeicher te Bild Q₁ wird in ein Binärcodierungs-Verarbeitungsmittel 22 eingegeben, wo die Zusammenfassung jeweiliger Bildelemen te in geeigneter Weise mit einem Schwellenwert verglichen und binär codiert wird und eine solche binäre Abbildung Q₂ erhalten wird, wie sie in Fig. 6b gezeigt ist. Dann wird die Rauschkomponente in diesem binären Bild Q₂ durch ein Rausch beseitigungsmittel 23 beseitigt. Da eine mit dem binären Bild Q₂ erhaltene Liniendarstellung I₂ normalerweise eine Breite von mehreren Bildelementen aufweist, wird ein Kern als Mittellinie der Liniendarstellung I₂ in dem binären Bild Q₂ bei einem Kernextraktionsmittel 24 extrahiert, und es wird ein solches Linienbild Q₃ erhalten, wie es durch Daten einer Liniendarstellung I₃ mit einer Breite von einem Bild element, wie in Fig. 6c gezeigt, gebildet ist. Die Linien darstellung I₃ ist eine Reihe von Bildelementen mit der Breite eines Bildelements, und ein Punktreihenformer 25 er möglicht es, eine Punktreihe zu erhalten, die die Form bei dem gebogenen Teil des Gegenstands 11 wiedergibt. Bei dem Punktreihenformer 25 werden Positionsdaten der Punktreihe dadurch erhalten, daß sequentiell Positionskoordinaten der jeweiligen Bildelemente der Liniendarstellung I₃ von der linken Seite des Bildschirms in seiner Horizontalrichtung angeordnet werden. Während hier die ganzen Bildelemente der Liniendarstellung I₃ als Punktreihe bezeichnet werden, ist es möglich, die Positionskoordinaten hinsichtlich eines Fortschreitens einer Mehrzahl von Bildelementen in der Hori zontalrichtung des Schirmes zu erhalten oder einen repräsen tierenden Wert für eine Mehrzahl von Bildelementen als die Positionskoordinaten zu betrachten, und zwar in einem Fall, wo die Auflösung herabgesetzt sein kann. Auf diese Weise ist es möglich, auf der Basis der Liniendarstellung I₃ eine solche Punktreihe S zu erhalten, wie sie in Fig. 6d gezeigt ist. Diese Punktreihe S ist eine sequentielle Anordnung der Bildelemente entlang der Abszisse der Abbildung, und sie wird für die Verarbeitung verwendet, nachdem sie in dem Speicher gespeichert wurde.

Während die auf die vorhergehende Weise erhaltene Punktreihe S als die gegenständliche Form betrachtet wird, die mit dem Formmuster verglichen wird, wobei der Vergleich in Form der Punktreihe S als solcher bei der Durchführung des Anpas sungsverfahrens zeitaufwendig ist, ist die besondere Reihe der Punktreihe S durch die polygonalen Linien anzunähern. Es wurden viele Verfahren zur Annäherung der Punktreihe S an die polygonalen Linien vorgeschlagen, wobei hier jedoch ein als Linienzeichnungsverfahren (tracing process) bekanntes Verfahren verwendet wird. Das heißt, daß, wie in Fig. 7 ge zeigt, angenommen wird, daß die jeweiligen Punkte P_j (j=0, 1, . . ., n), die in der den Gegenstand der Polygonallinien annäherung bildenden Punktreihe S enthalten sind, von der linken Seite aus sequentiell angeordnet sind, wobei ein Startpunkt P₀ als ein Endpunkt P_j1 betrachtet wird, während ein anderer in der Punktreihe S enthaltener Punkt P_j als der andere Endpunkt P_j2 betrachtet wird, und wobei ein die beiden Endpunkte P_j1 und P_j2 verbindender Abschnitt <P_j1P_j2< bestimmt wird. Wird dieser Abschnitt <P_j1P_j2< zwischen zwei Tangentiallinien λ_1,j2-1 und λ_2,j2-1 gehalten, die durch den Endpunkt P_j1 verlaufen, unter vielen Tangentiallinien eines Kreises C_i2-1 mit einem Radius ε und mit gerade einem fortschreitenden Punkt P_j2-1 des Endpunktes P_j2, so ist der Abstand zwischen dem Punkt P_j2-1 und dem Abschnitt <Pj1P_j2< geringer als ε. Daher ist der eine Endpunkt P_j1 fest, wobei der andere Endpunkt P_j2 jedoch in der Folge der Reihe va riiert wird und wobei entschieden wird, ob der Abstand zwi schen dem Punkt P_j2-1 und dem Abschnitt <P_j1P_j2< unter ε liegt oder nicht. Auf diese Weise wird der längste Abschnitt <P_j1P_j2< der Strecke zwischen dem Punkt P_j2-1 und dem Abschnitt <P_j1P_j2< unterhalb ε ausgewählt. Das heißt, bei dem Beispiel der Fig. 7 ist die Bedingung erfüllt, daß der Abstand zwischen dem Punkt P_j2-1 und dem Abschnitt <P_j1P_j2< unterhalb von ε liegt, beginnend von J1=0, J2=2 bis zu J2=8, wie in Fig. 7b, diese Bedingung ist jedoch bei J2=9 nicht mehr erfüllt, so daß ein Abschnitt <P₀P₈< als der längste Abschnitt betrachtet wird.

Als nächstes wird der letzte Endpunkt P_j2 (P₈ beim obigen Beispiel), der die obige Bedingung erfüllt, als der feste Endpunkt P_j1 betrachtet, und mit denselben Schritten wird der längste Abschnitt <PjP_j2< der Strecke zwischen dem Punkt P_j2-1 und dem Abschnitt <P_j1P_j2< unterhalb von ε erhalten. Das heißt, bei dem Beispiel der Fig. 7 wird das vorhergehen de Verfahren wiederholt, beginnend von J1=8, J2=10, wie in Fig. 7c. Auf diese Weise wird das Verfahren einer Auswahl des Abschnitts <Pj1P_j2< durchgeführt, bis der Endpunkt P_j2 den Endpunkt P_n erreicht und es schließlich möglich ist, die Punktreihe S mit den polygonalen Linien, die die jeweiligen Abschnitte <P_j1P_j2< verbinden, anzunähern, wie in Fig. 7d gezeigt.

Mit einer auf diese Weise durch Annähern der Punktreihe S durch die polygonalen Linien auf die oben beschriebene Weise erhaltenen Figur ist es möglich, das Merkmal der Teilform des Gegenstands 11 durch die Lagen der gebogenen Stellen und die Linienelemente (gerade und gekrümmte Linien) darzustel len, die die jeweiligen Biegepunkte miteinander verbinden, und im Gegensatz zu dem Fall, daß die Punktreihe S von einer solchen Form wie in Fig. 8 mit dem Formmuster verglichen wird, wird die Möglichkeit geschaffen, die Anzahl von Daten beträchtlich zu verringern und das Anpassungsverfahren schneller zu machen.

Da bei der vorliegenden Erfindung die Teilform des Gegen stands 11 im wesentlichen M-förmig sein wird, kann eine sol che Form, wie in Fig. 9 gezeigt, die durch vier Linienele mente (Abschnitte) S₀ bis S₃ dargestellt ist, die zwischen fünf Knotenpunkten p₀ bis p₄ eine Verbindung schaffen, als das Formmuster verwendet werden.

Es werden für das Merkmal des Formmusters die Länge l_k (k=0 bis 3) der jeweiligen Linienelemente s₀ bis s₃ sowie der Gradient θ_k (k=0 bis 3) der jeweiligen Linienelemente so bis s₃ bezüglich der Abszisse der zweidimensionalen Ebene (Bild) und ferner bezüglich des jeweiligen Merkmals die Toleranz [l_mink, l_maxk] sowie [θ_mink, θ_maxk] und die Standardwerte l_stk und θ_stk festgesetzt (k=0 bis 3). Wie sich aus der Definition ergibt, wird die folgende Beziehung erfüllt:

l_mink < l_stk < l_maxk

θ_mink < θ_stk < θ_maxk

Bezüglich der Toleranz [l_mink, l_maxk] und [θ_mink, θ_maxk] sind sie hier in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit einer Schwankung der Größe der von dem Gegenstand 11 erhal tenen Liniendarstellung festgesetzt.

Da die gegenständliche Form für die Teilform des Gegenstands 1 durch die Polygonallinienannäherung erhalten wird, wird eine Muster- oder Formanpassung mit dem zuvor (Anpassungs verfahren) definierten Formmuster durchgeführt. Bei dem An passungsverfahren wird zunächst die gleiche Anzahl von den Knotenpunkten wie den Knotenpunkten p₀ bis p₄ des Form musters für den Vergleich von der gegenständlichen Form aus gewählt (es wird hier angenommen, daß die gegenständliche Form eine größere Anzahl von den Knotenpunkten besitzt als von Knotenpunkten p₀ bis p₄ des Formmusters), die Länge des Abschnitts in dem Fall, daß die jeweiligen ausgewählten Kno tenpunkte und ihr Gradient bezüglich der Abszisse (Bezugs linie) der zweidimensionalen Ebene (Bild) erhalten werden. Ferner wird hinsichtlich sämtlicher Knotenpunkte der gegen ständlichen Form deren Abstand ε_j bezüglich des nächsten, das Formmuster bildenden Abschnitts erhalten, und ein Mittel wert ihres Abstands ist als Komponente ε_p einer möglichen Deformation definiert. In Fig. 3 sind der Abstand ε_j und das Konzept der Abschnittslänge l_k und deren Gradient θ_k bei dem Formmuster dargestellt. Durch doppelte Kreise bezeichnete Bildelemente zeigen die Knotenpunkte p₀ bis p₄, die sich zwischen dem Formmuster und der gegenständlichen Form über lappen, während die vier durch vier kleine rechteckige Mar ken bezeichneten Bildelemente die Knotenpunkte zeigen, die durch das Verfahren einer Polygonallinienannäherung der Fig. 7a bis 7d erhalten wurden, das bezüglich der gegenständli chen Form durchgeführt wurde. Die Komponente ε_p einer mögli chen Deformation wird durch eine folgende Formel repräsen tiert, wenn die Anzahl der Punkte P_i, die in der Punktreihe S der gegenständlichen Form enthalten sind (die Anzahl der Knotenpunkte in dem Fall, wenn sie der Polygonallinienannä herung unterworfen werden), gleich n gemacht wird:

Als nächstes werden die Länge und der Gradient der jeweili gen Abschnitte der gegenständlichen Form mit der Toleranz verglichen, die bezüglich des Formmusters festgesetzt wurde, so daß dann, wenn sie außerhalb der Toleranz liegen, beide Summen E1 und Eθ mit der Länge, die gleich einer Längen deformationskomponente Dl_k gemacht wurde, und dem Gra dienten erhalten werden, der gleich einer Winkeldeforma tionskomponenten Ds_k gemacht wurde (k ist die Anzahl der Abschnitte in dem Formmuster). Das heißt, die Längendeforma tionskomponente Dl_k und die Winkeldeformationskomponente Ds_k werden durch die entsprechenden folgenden Formeln darge stellt:

Überdies werden die Summen E1 und Eθ der Längendeforma tionskomponente Dl_k bzw. der Winkeldeformationskomponente Ds_k durch die entsprechenden folgenden Formeln dargestellt:

E1 = Σ(Dl_k), Eθ = Σ(Ds_k)

Hier ist der Bereich von k im Fall des in Fig. 9 gezeigten Formmusters hinsichtlich der Anzahl der Abschnitte 0 bis 3.

Wurden die Komponente Ep einer möglichen Deformation und die Summen E1 und Eθ der Längendeformationskomponente Dl_k bzw. der Winkeldeformationskomponente Ds_k erhalten, so wird eine gewichtete Summe der jeweiligen Komponenten Ep, E1 und Eθ als eine Deformationsgröße E_total erhalten, die durch die folgende Formel dargestellt werden kann, wobei die jeweili gen Gewichtskoeffizienten bezüglich der Komponenten Ep, E1 bzw. Eθ zu Wp, W1 und Wθ gemacht werden:

E_total = Wp × Ep + W1 × E1 + Wθ × Eθ

Das Auswahlverfahren für die Knotenpunkte, bei dem die oben definierte Deformationsgröße E_total bezüglich aller Kombi nationen des Auswahlverfahrens für die Knotenpunkte von der gegenständlichen Form erhalten wird und die Deformations größe E_total auf das Minimum gebracht ist (danach soll der Minimalwert der Deformationsgröße E_total als minimale Deformationsgröße bezeichnet werden), wird zu der optimalen Auswahl gemacht. In Fig. 2 sind die vorhergehenden Ver gleichsschritte gezeigt.

Da bei der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform das Anpassungsverfahren durch eine Berechnung der Deforma tionsgröße bezüglich möglicher Kombinationen zur Auswahl der gleichen Anzahl der Knotenpunkte wie der der Formmuster un ter den gegenständlichen Formen ausgeführt wird, ist es mög lich, z. B. einen Fall zu erkennen, bei dem, wie in Fig. 35 gezeigt, die Punktreihe S durch Halter H zum Halten der zu verschweißenden und gegenüber dem Bildaufnahmemittel 13 auf zunehmenden Plattenteile dazu gebracht wird, unnötige In formationen zu enthalten, oder einen Fall, bei dem, wie in Fig. 36 gezeigt, in der Punktreihe S aufgrund eines angren zend an eine Schweißlinie geöffneten Lochs eine Diskonti nuität G ausgebildet ist, und eine beabsichtigte Form kann leicht für die Erkennung extrahiert werden.

Das durch das vorhergehende Anpassungsverfahren erhaltene Ergebnis wird zum Gegenstand der Formerkennung gemacht. Nun wird angenommen, daß das Ergebnis des Anpassungsverfahrens eine solche Form angenommen hat, die durch Knotenpunkte B_p0 bis B_p4 und Abschnitte dargestellt ist, die zwischen diesen Knotenpunkten B_p0 bis B_p4 Verbindungen herstellen. In Fig. 4 ist die Teilform des Gegenstands 11 als dem Ergebnis des Anpassungsverfahrens überlagert dargestellt. Hier sind die Lagebeziehungen usw. zweier Plattenteile M₁ und M₂ nach einem Bilden der Eckverbindung mit den zusammengeschweißten Teilen zu messen, und es wird angenommen, daß die Platten dicke t der Plattenteile M₁ und M₂ bekannt waren. Im vor liegenden Fall kann jeder Spalt in der Verbindung in Fig. 4 als eine Differenz zwischen einer Größe A und der Platten teildicke t erhalten werden, während jede bei der Verbindung auftretende gestufte Differenz als eine Größe B erzielt und die Lage der Verbindung als Koordinaten eines Punktes C in Fig. 4 erhalten werden können. Kurzum kann die Form der Ver bindung in einer solchen Abfolge gemessen werden, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.

Während bei der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2 die gegenständliche Form durch die Polygonallinienannäherung der Punktreihe S, die die Eingabegegenstandsform ist, kom primiert wurde, ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung eine andere Anordnung vorgesehen, um die gegen ständliche Form durch die Ausführung einer Hough-Transfor mation bezüglich der Punktreihe S zu erhalten. Das heißt, es werden gerade Linien L_i (i=0 bis 5) auf eine solche Punkt reihe S, wie in Fig. 10a gezeigt, durch die Hough-Transfor mation angewandt, und Schnittpunkte der jeweiligen geraden Linien L_i und der Endpunkte der Punktreihe S werden als Knotenpunkte B_ki (i=0 bis 6) verwendet, während andere Schnittpunkte der Linien L_i, die nicht in einem Bereich nahe der Punktreihe S liegen, gelöscht und die verwendeten Kno tenpunkte B_ki auf höchstens zwei für jede gerade Linie L_i begrenzt werden, so daß kein unnötiger Knotenpunkt erzielt werden muß.

Hier war das Verfahren einer Anwendung der geraden Linie durch die Hough-Transformation allgemein bekannt, und es wird kurz erläutert. Das heißt, es war bekannt, daß eine Hough-Kurve in einem polaren Raum (Parameterraum), der durch das Ausführen der Hough-Transformation bezüglich eines jeden Punktes der Punktreihe S erhalten wurde, einen Schnittpunkt besitzt, wenn jeder Punkt auf jeder geraden Linie vorliegt. Wird ein Punkt erhalten, der als der Schnittpunkt der Hough- Kurve betrachtet werden kann, so soll dieser Punkt die gerade Linie L_i repräsentieren, die die im wesentlichen auf einer geraden Linie vorliegende Punktlinie S repräsentiert, und das Anlegen der geraden Linien L_i an die Punktreihe S kann erfolgen, indem die Schnittpunkte der Hough-Kurve erzielt werden. Wurden die Knotenpunkte B_ki erhalten, so ist die gleiche Operation bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs form anwendbar, indem Linienelemente s_i erzielt werden, die sequentiell die Knotenpunkte B_ki miteinander verbinden. Das heißt, es ist auch möglich, die Datenmenge der Punktreihe S selbst dann zu komprimieren, wenn die Hough-Transformation verwendet wird. Die weiteren Merkmale dieser Ausführungsform sind die gleichen wie bei der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2.

Während bei der obigen Ausführungsform die jeweiligen Kno tenpunkte p_k des Formmusters nur durch die Abschnitte ver bunden sind, wird bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung gleichzeitig ein Teil einer Ellipse als Li nienelement verwendet, das eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten herstellt. Das heißt, während das Formmuster bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform (siehe auch Fig. 2) die die Knotenpunkte P₀-p₁-p₂-p₃-P₄ verbindenden polygonalen Linien enthält, wird bei der vorliegenden Aus führungsform eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten p₁ und p₂ mit einem Linienelement s₁ hergestellt, das Teil einer Ellipse (Teilellipse) mit einer Haupt- und einer Ne benachse ist, die Verlängerungen von Abschnitten s₀ und s₂ sind.

In diesem Fall ist für den Teil zwischen den beiden Knoten punkten p₁ und p₂ die Länge des Linienelements durch den Hauptradius l₂ und den Nebenradius l₁′ definiert, und der Gradient des Linienelements ist durch einen Gradienten θ₁ der Hauptachse bezüglich der Abszisse definiert. Für die Flachheit der Ellipse (= Nebenradius/Hauptradius) werden ein Standardwert und eine Toleranz festgesetzt. Andere Anordnun gen sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 9 (siehe auch Fig. 2).

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein Verarbeitungsverfahren für einen Fall vorgesehen, bei dem die als Bild des Gegenstands 11 erhaltene Punktreihe S eine solche Diskontinuität DS und eine Datenlücke VC mit sich bringt, in welchem Fall eine Interpolation durchgeführt wird, um eine Kontinuität in der Punktreihe S wie in Fig. 12b zu erzielen, und zwar vor der Erzielung der gegenständ lichen Form durch die Polygonallinienannäherung der Punkt reihe S (in Fig. 12b sind die interpolierten Teile mit CP bezeichnet). Die Interpolation ist ein Verfahren der Her stellung einer Verbindung zwischen Endpunkten bei dem Dis kontinuitätsteil mit einer geraden Linie, und eine solche durchgeführte Interpolation ermöglicht es, die gegenständ liche Form durch die Polygonallinienannäherung in der glei chen Folge wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 zu erhal ten. Weitere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei den Ausführungsformen der Fig. 2.

Während bei der Ausführungsform der Fig. 2 das Linienzeich nungsverfahren (tracing process) verwendet wird, um die Po lygonallinienannäherung bezüglich der gegenständlichen Form durchzuführen, besteht hier die Möglichkeit, daß in einem Fall, bei dem die gegenständliche Form eine Schwankung mit sich bringt, die Anzahl der bezüglich der gegenständlichen Form erhaltenen Knotenpunkte B_pi geringer als die der Kno tenpunkte p₁ des Formmusters ist, wobei das Problem auf tritt, daß das Anpassungsverfahren nicht durchgeführt werden kann, wenn die Anzahl der für die gegenständliche Form er haltenen Knotenpunkte B_pi nicht mit der Anzahl der Knoten punkte p₁ des Formmusters übereinstimmt.

Demgemäß macht sich eine weitere Ausführungsform der Erfin dung eine Maßnahme zu eigen, wonach in dem Fall, daß die An zahl der Knotenpunkte B_pi (i=0 bis 4), die als Ergebnis der Polygonallinienannäherung, wie in Fig. 13a gezeigt, erhalten wurden, geringer als die Anzahl der Knotenpunkte p₁ des Formmusters ist, die Anordnung so getroffen ist, daß der Ab stand der Punktreihe S zwischen zwei benachbarten Knoten punkten B_pi und B_pi+1 bezüglich eines Linienelements BS_i, das die beiden Knotenpunkte B_pi und B_pi+1 verbindet, und einem Punkt C_pi als maximaler Abstand εi als ein anstehender Knotenpunkt erhalten wird. Nach Erhalt des anstehenden Kno tenpunkts C_pi bezüglich der jeweiligen Linienelemente BS_i werden die anstehenden Knotenpunkte C_pi der unzureichenden Anzahl als die Knotenpunkte B_pi der gegenständlichen Form sequentiell von dem mit dem größeren maximalen Abstand ε_i verwendet, und es werden, wie in Fig. 13c gezeigt, die Kno tenpunkte B_pi (i=0 bis 5) der Zahl über den Knotenpunkten P_i bestimmt.

Die vorhergehenden Schritte werden wie in Fig. 14 gezeigt zusammengefaßt. Danach werden nach einer Initialisierung der Schritte (zum Zurücksetzen von i auf 0) benachbarte Paare der Knotenpunkte B_pi und B_pi+1, die durch die Polygonal linienannäherung erhalten wurden, jeweils sequentiell mit jedem der Linienelemente (Abschnitte) BS_i verbunden, und es wird der anstehende Knotenpunkt C_pi mit dem maximalen Ab stand ε_i von dem Linienelement BS_i unter der Punktreihe S zwischen beiden Endknotenpunkten B_pi und B_pi+1 des Lini enelements BS_i aufgesucht. Damit werden die anstehenden Knotenpunkte C_pi bezüglich aller Linienelemente BS_i dadurch erhalten, daß die obigen Schritte wiederholt werden, bis i gleich der Zahl der Knotenpunkte B_pi minus 2 wird, und eine erforderliche Anzahl von den anstehenden Knotenpunkten C_pi wird in der Reihenfolge der Größe des maximalen Abstands ε_i von den anstehenden Knotenpunkten C_pi, die zu den Knoten punkten B_pi zu addieren sind, ausgewählt.

Mit der Verwendung der vorhergehenden Schritte ist es möglich, die Anzahl der Knotenpunkte B_pi auf ein Maximum (2N-1) zu erhöhen, wenn die Anzahl der ursprünglich erhalte nen Knotenpunkte B_pi N ist. Ist darüber hinaus die Anzahl der Knotenpunkte B_pi, die auf diese Weise durch die anste henden Knotenpunkte C_pi erhöht wurde, immer noch hinsicht lich der Anzahl der Knotenpunkte p_i des Formmusters unzu reichend, so kann die Anzahl der Knotenpunkte B_pi dadurch erhöht werden, daß von neuem die obigen Schritte bezüglich der Knotenpunkte B_pi einschließlich der anstehenden Kno tenpunkte C_pi angewandt werden. Weitere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein Beispiel einer Maßnahme für den Fall gezeigt, daß die Anzahl der von der gegenständlichen Form erhaltenen Knoten punkte B_ki bezüglich der Knotenpunkte p_i ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 13 unzureichend ist, und die Anord nung ist so getroffen, daß die Knotenpunkte B_ki von der gegenständlichen Form durch die Hough-Transformation durch die Schritte bei der Ausführungsform der Fig. 10 erhalten werden. Bei der Erzielung der Knotenpunkte B_ki durch die Hough-Transformation werden gerade Linien L_i erhalten, die von Punkten entsprechend den Schnittpunkten der Hough-Kurve in dem konvertierten Raum (Polarkoordinatenraum) abhängig sind, und die Schnittpunkte der Linien L₁ mit den Endpunkten der Punktreihe S werden als die Knotenpunkte B_ki verwendet, wie in Fig. 15a gezeigt, so daß die Knotenpunkte B_ki nicht stets mit den in der Punktreihe S enthaltenen Punkten über einstimmen. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden da her anstelle einer Verwendung der Schnittpunkte zwischen den geraden Linien L_i als die Knotenpunkte B_ki unter den in der Punktreihe S enthaltenen Punkten P_i die am nächsten bei den Schnittpunkten der geraden Linien L_i gelegenen Punkte als die Knotenpunkte B_pi verwendet. Die folgenden Schritte sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 13, bei der die in der Punktreihe S enthaltenen Punkte mit dem maximalen Abstand Ei bezüglich des Linienelements BS_i, das die benachbarten Knotenpunkte B_pi und B_pi+1 verbindet, gleich den anstehenden Knotenpunkten CP_i gemacht werden, wobei einige von ihnen in der Zahl, mit der die Knotenpunkte bezüglich der Zahl der Knotenpunkte p_i des Formmusters un zureichend sind, in der Reihenfolge der Größe des maximalen Abstands ε_i ausgewählt und zu den Knotenpunkten B_ki hinzuaddiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Knotenpunkte B_ki des Formmusters so zu bestimmen, daß sie mehr als die Zahl der Knotenpunkte p_i des Formmusters wie in Fig. 15c werden.

Eine Zusammenfassung der obigen Schritte ist in Fig. 16 dargestellt, wonach sich ein Unterschied gegenüber der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform (siehe auch Fig. 13) aus dem Schritt der Erzielung des Punktes P_i ergibt, der in der Punktreihe S angrenzend an die Schnittpunkte der geraden Linien L_i enthalten ist, die vor der Initialisierung durch die Hough-Transformation erhalten wurden, wobei der Punkt P_i als der anfängliche Knotenpunkt B_pi verwendet wird. Andere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Aus führungsform der Fig. 10.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Ausführung der Anpassungsverarbeitung einer Kombination der Formmuster bezüglich einer im Hinblick auf die gegenständliche Form vergleichsweise einfacheren Form vorgesehen, bei der der Vergleich mit den Formmustern bezüglich jedes Teils der gegenständlichen Form erfolgt. Demnach verbindet, wie in Fig. 17 gezeigt, ein Abschnitt S₂ Blöcke Bl₀ und Bl₁ der Formmuster. In diesem Fall wird der Abschnitt S₂ auf die gleiche Weise wie andere Abschnitte behandelt, und der Standardwert sowie die Toleranz werden bezüglich der Länge und des Gradienten festgelegt. Durch ein Festlegen des Formmusters in der oben beschriebenen Weise ist es möglich, das Anpassungsverfahren bezüglich der gegen ständlichen Form mit den beiden verwendeten Formmustern durchzuführen. Andere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Während bei der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2 die Längendeformationskomponente Dl_k und die Winkeldefor mationskomponente Ds_k so festgesetzt werden, daß sie 0 sind, solange die Länge l_k und der Gradient θ_k beim Erzielen der Längendeformationskomponente Dl_k und der Winkeldeformation Ds_k durch den Vergleich der gegenständlichen Form mit dem Formmuster innerhalb der Toleranz liegen, wie in Fig. 19a gezeigt, ist die Anordnung, wie in Fig. 19b, so getroffen, daß ein zu einer Abweichung von dem Standardwert propor tionaler Wert gegeben ist, solange die Komponenten innerhalb der Toleranz, jedoch außerhalb des Standardwerts liegen. Das heißt, die Längendeformationskomponente Dl_k und die Win keldeformationskomponente Ds_k dienen der Bereitstellung von Werten, die proportional zu dem Standardwert sind, unabhän gig davon, ob sie innerhalb oder außerhalb der Toleranz lie gen, während der Proportionalitätsfaktor so festgesetzt ist, daß er enger innerhalb der Toleranz als außerhalb der Tole ranz liegt. Durch die Bereitstellung des Wertes in Überein stimmung mit der Abweichung von dem Standardwert selbst in nerhalb der Toleranz ist es möglich, die Abweichung von dem Standardwert genauer als bei der Ausführungsform der Fig. 2 zu bestimmen. Die anderen Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Bei der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2 wird eine Toleranz bezüglich des Formmusters so festgesetzt, daß das Formmuster darauf festgelegt werden kann, eine deformierbare Form zu sein. Und selbst dann, wenn die gegenständliche Form stark abweicht, in dem Fall, daß solche Knotenpunkte die Deformationsgröße E_total nach der Durchführung des Anpas sungsverfahrens auf das Minimum bringen, liegt stets eine Kombination der Knotenpunkte vor, die E_total auf ein Minimum herabsetzen, und das Formmuster wird mit der gegenständli chen Form übereinstimmen. In diesem Fall wird die Schwankung des Formmusters jedoch groß, wodurch der Wert von E_total größer wird. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung wurde daher erkannt, daß die minimale Deforma tionsgröße das Ausmaß der Abweichung der gegenständlichen Form von dem Formmuster angibt, wobei die Anordnung so ge troffen ist, daß die minimale Deformationsgröße als ein In dex für den Grad an Übereinstimmung zwischen der gegenständ lichen Form und dem Formmuster verwendet wird. Das heißt, es wird ein Schwellenwert bezüglich der minimalen Deformations größe festgesetzt, und es ist zu entscheiden, daß der Grad an Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Form muster gering ist, solange die minimale Deformationsgröße den Schwellenwert überschreitet.

Es wird angenommen, daß, wie in Fig. 20 gezeigt, der Gegen stand 11 z. B. eine Eckverbindung ist, die durch Verschweißen zweier Plattenteile M₁ und M₂ gebildet wird, und daß die Punktreihe S und die von der Punktreihe S erhaltenen Knoten punkte B_pi in dem Fall, daß Teillinien durch die optische Scherung bei Stellen punktierter Linien a und b gebildet werden, wie in der Fig. 21a bzw. 21b gezeigt, gegeben sind. Hier erfordert die gegenständliche Form der Fig. 21b auf einen Vergleich mit einem solchen Formmuster wie in Fig. 9 hin nahezu nichts von der Deformation des Formmusters, wo hingegen die gegenständliche Form der Fig. 21a eine beträcht liche Deformation des Formmusters verlangt. Das heißt, die gegenständliche Form der Fig. 21a wird im Gegensatz zu der gegenständlichen Form der Fig. 21b hinsichtlich der minima len Deformationsgröße äußerst groß. In einem Fall, wo die Eckverbindung der Fig. 20 vertikal von der oberen Seite zur unteren Seite bei den Teillinien durch die optische Scherung abgetastet wird und der anfängliche Punkt der Eckverbindung zu erfassen ist, besteht damit die Möglichkeit, einen Schwel lenwert Es bezüglich der minimalen Deformationsgröße so fest zusetzen, daß die anfängliche Lage der Eckverbindung zu der Zeit beurteilt wird, wenn die minimale Deformationsgröße geringer als der Schwellenwert Es wird. Hier entsprechen Lagen von a in Fig. 22 den Lagen von a und b in Fig. 20. Wird der Schwellenwert Es auf einen hohen Wert festgesetzt, so kann eine näher bei der Lage von a in Fig. 20 gelegene Lage als der Ausgangspunkt der Eckverbindung erfaßt werden, und falls dieser auf einen niedrigen Wert festgesetzt wird, kann eine von der Lage a der Fig. 20 entfernte Lage als der Ausgangspunkt der Eckverbindung erfaßt werden. Bei dem Schwellenwert Es ist daher ein Wert zu bestimmen, der es er möglicht, daß der Ausgangspunkt der Eckverbindung in geeig neter Weise auf der Basis des Versuchsergebnisses erfaßt werden kann. Die anderen Anordnungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Während die Verwendung einer solchen minimalen Deformations größe wie bei der Ausführungsform der Fig. 20 es ermöglicht, den Grad an Übereinstimmung allgemein zwischen der gegen ständlichen Form und dem Formmuster zu bestimmen, wird die Deformationsgröße E_total als eine gewichtete Summe der Kom ponenten der drei Typen erhalten, und hier besteht die Mög lichkeit, daß irgendeine lokale Formabweichung nicht auf ge naue Weise ermittelt werden kann.

Daher macht man es sich bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung zunutze, daß, wie im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 bezüglich der Ausführungsform der Fig. 2 beschrieben wurde, die Abmessungsverhältnisse des Gegen stands 11 als Ergebnis des Vergleichs der Knotenpunkte kp_i des Formmusters mit den Knotenpunkten B_pi der gegenständ lichen Form erhalten werden, wobei die Anordnung so getrof fen ist, daß der Grad an Übereinstimmung zwischen dem Form muster und der gegenständlichen Form dadurch bestimmt wird, daß zumindest ein Teil der Zahlenwerte, die die Lagebezie hung des Gegenstands 11 als eine Bewertungsgröße angeben, mit einer vorbestimmten Bewertungsstandardgröße verglichen wird.

In bezug auf den Fall, daß das Schweißen beispielsweise mit der Form der erkannten Eckverbindung durchzuführen ist, wer den die Abmessungen A und B, die durch die Schritte der Fig. 5 erhalten wurden und in Fig. 4 gezeigt sind, bestimmt, und, wenn die Toleranz, innerhalb der das Verschweißen für diese Abmessungen A und B ohne irgendein nachteiliges Ergebnis durchgeführt werden kann, sich als Ergebnis von Versuchen sich wie folgt herausgestellt hat:

A_min < A < A_max

B_min < B< B_max

kann die Bewertung des Grades an Übereinstimmung der ge genständlichen Form durch die Abmessungen A und B erfolgen, wobei die obige Toleranz zu einer Bewertungsstandardgröße gemacht wird. Gemäß diesem Verfahren ist es möglich, eine genaue Bewertung selbst für eine lokale Formabweichung vor zunehmen, und das Verfahren ist insbesondere für die Beur teilung zweckmäßig, ob eine solche praktische Tätigkeit wie das Schweißen durchgeführt werden kann oder nicht. Das heißt, es ist möglich, zu bestimmen, daß das Schweißen in dem Fall untersagt ist, daß die Abmessungen A und B von der Toleranz abweichen.

Die obigen Schritte können wie in Fig. 23 zusammengefaßt werden. Das heißt, die gegenständliche Form wird zunächst mit dem Formmuster verglichen, und die Abmessungen A und B, die die Bewertungsgrößen sein sollen, werden auf der Basis des Vergleichsergebnisses erhalten. Als nächstes werden die Abmessungen A und B dahingehend bewertet, ob sie innerhalb der Toleranz liegen oder nicht, und es wird entschieden, daß die gegenständliche Form und das Formmuster nicht überein stimmen, wenn die Abmessungen A und B bereits von irgend einer der oberen und unteren Grenzen der Toleranz abweichen. Die anderen Anordnungen sind die gleichen wie bei der Aus führungsform der Fig. 2.

Da bei dem Verfahren der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 2 die Deformationsgröße E_total bezüglich sämtlicher Kombinationen zu erzielen ist, um die gleiche Anzahl der Knotenpunkte wie jene des Formmusters bezüglich der gegen ständlichen Form auszuwählen, kommt es vor, daß die erfor derliche Verarbeitungszeit in einem Fall ansteigt, wo die Anzahl der in der gegenständlichen Form enthaltenen Knoten punkte groß ist. Demgemäß wird bei einer weiteren Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung ein dynamisches Programmieren als Maßnahme zur Begrenzung des Anstiegs der Verarbeitungs zeit verwendet. Das heißt, anstelle einer Optimierung sämt licher Knotenpunkte zu einer Zeit wie bei der Ausführungs form der Fig. 2 erfolgt die Optimierung schrittweise, um zu versuchen, den Berechnungsaufwand zu verringern. Jetzt ist der Vergleich, wie in Fig. 24, mit dem dynamischen Program mieren bezüglich der Knotenpunkte P₀ bis P₄ des Formmusters und der Knotenpunkte B_p0 bis B_p8 der gegenständlichen Form durchzuführen.

Hier ist der Wert von E_total, der der Index des Grades an Übereinstimmung in der Form sein soll, eine Summe von Bewer tungsfunktionswerten, die bezüglich jedes Abschnitts des Formmusters erhalten wurden, und der Wert der Bewertungs funktion bezüglich eines bestimmten Abschnitts wird unabhän gig von der Anpassung anderer Abschnitte bestimmt (eine sol che Charakteristik der Bewertungsfunktion wird als Markov- Charakteristik betrachtet, und sie ist eine Voraussetzung zur Anwendung der dynamischen Programmierung), so daß es möglich ist, sequentiell jeden Abschnitt mit der verwendeten dynamischen Programmierung zu optimieren.

Hinsichtlich der folgenden Verarbeitungsschritte wird zu nächst die Anpassung bezüglich des Abschnitts zwischen den Knotenpunkten P₀ und P₁ überprüft. Das heißt, daß, wie in Fig. 25a gezeigt, in den jeweiligen Fällen, in denen die Knotenpunkte B_p1 bis B_p5 mit dem Knotenpunkt P₁ in Über einstimmung gebracht werden, nur eine der möglichen Auswah len von P₀ getroffen wird, die es ermöglicht, daß ein Ab schnitt dem Formmuster am nächsten kommt (dieses Verfahren wird durch die Bewertungsfunktion bewertet). Wurde z. B. der Knotenpunkt B_p5 mit P₁ in Fig. 25a in Übereinstimmung gebracht, so ist der mit P₀ in Übereinstimmung zu bringende Knotenpunkt irgendeiner der Knotenpunkte B_p0 bis B_p4 und einer, der die Bewertungsfunktion minimiert, d. h. es wird B_p1 ausgewählt. Auch bezüglich der anderen Punkte B_p1 bis B_p4 wird nur einer der Knotenpunkte, die mit P₀ zusammen fallen können, ausgewählt, der die Bewertungsfunktion mini miert. Als nächstes wird auch bezüglich P₂ der Knotenpunkt, der die Bewertungsfunktion minimiert, von möglichen Wahlen der mit P₁ zusammenfallenden Knotenpunkte einer nach dem anderen bezüglich eines jeden mit P₂ zusammenfallenden Kno tenpunkts B_p2 bis B_p6 ausgewählt. Das heißt, das Verfahren zur Auswahl nur eines mit P_i-1 zusammenfallenden Knoten punkts bezüglich jedes mit P_i (1i4) erfolgt sequentiell, so daß eine solche Auswahl, die nicht die theoretische Opti mierung wie die darstellen kann, die in Fig. 25a die Knoten punkte B_p2 bis B_p4 an P₀ bis P₁ heranbringt, ausgeschlossen wird, und es kann auf effiziente Weise eine Kombination der Knotenpunkte B_p0-B_p3-B_p5-B_p7-B_p8 erhalten werden, die den höchsten Grad an Übereinstimmung mit den Knotenpunk ten P₀ bis P₅ des in den Fig. 24 und 25d gezeigten Form musters aufweist.

Die Bewertung des Grades an Übereinstimmung zwischen den Knotenpunkten P₀ bis P₅ und den Knotenpunkten B_p0 bis B_p8 erfolgt der Reihe nach, wie beschrieben, um einen ersten Abschnitt (Abschnitt P₀P₁) und dann eine Kombination des ersten Abschnitts mit einem zweiten Abschnitt (Abschnitt P₁P₂) zu optimieren, und es werden ein Durchschnittswert des Abstands, eine Längendeformationskomponente und eine Winkel deformationskomponente der Abschnitte der gegenständlichen Form und des Formmusters erhalten, und es wird die gewichte te Summe als die Deformationsgröße erhalten. Die Knotenpunk te B_p0 bis B_p8, die die Deformationsgröße zu dem Minimum machen, werden als die gesuchten Knotenpunkte errichtet. Die Fig. 27 und 28 zeigen die Optimierung des ersten Abschnitts und der Kombination der ersten und zweiten Abschnitte. Mit der Durchführung des vorhergehenden Anpassungsverfahrens ist es möglich, den Rechenaufwand erheblich zu verringern und eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung durchzuführen. Die weiteren Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Aus führungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Maßnahme zur Verringerung des Rechenaufwands bei dem Anpassungsverfahren durch Festsetzen eines Schwellenwerts bezüglich der Deformationsgröße vorgesehen. Das heißt, daß zu der Zeit, zu der die Deformationsgröße, die bei dem An passungsverfahren der Ausführungsform der Fig. 2 erhalten wurde, oder die in den Schritten des Anpassungsverfahrens der Ausführungsform der Fig. 25 angewachsene Deformations größe einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, entschieden wird, daß eine Kombination der von der gegen ständlichen Form ausgewählten Knotenpunkte keine Kombination ist, die mit den Knotenpunkten des Formmusters überein stimmt, die laufende Berechnung gestoppt und eine Berechnung des nächsten Knotenpunkts ausgeführt wird. Da die Operation auf diese Weise bezüglich der Kombination der Knotenpunkte gestoppt wird, die während der Operation der Deformations größe als nicht geeignet befunden wurden, wird der Rechen aufwand verringert, und das Verfahren kann beschleunigt werden.

Hier wird der Schwellenwert bezüglich der Deformationsgröße auf einen Wert festgesetzt, der im Hinblick auf eine Vertei lung der Deformationsgröße so klein wie möglich ist, die durch vorhergehende Verfahren bezüglich einer Mehrzahl der gegenständlichen Formen erhalten wurde. Ferner kann in einem Fall, in dem eine Kombination, die eine Deformationsgröße liefert, die kleiner als der festgesetzte Schwellenwert ist, eine solche Deformationsgröße als der Schwellenwert bei dem Anpassungsverfahren verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, einen begrenzten Bereich für die Länge und den Gra dienten des Formmusters so festzulegen, daß dann, wenn die Länge und der Gradient, die von der gegenständlichen Form im Verlauf der Berechnung der Deformationsgröße auf eine Aus wahl der Knotenpunkte von der gegenständlichen Form hin er halten wurde, über den begrenzten Bereich hinausgehen, die Berechnung unterbrochen wird und die Berechnung der Deforma tionsgröße bezüglich der nächsten ausgewählten Knotenpunkte durchgeführt werden kann. Weitere Anordnungen sind die glei chen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Maßnahme vorgesehen, wonach die Kenntnisse bezüglich des Formmusters zur Veringerung des Rechenaufwandes bei dem An passungsverfahren verwendet werden. Wenn derartige Kenntnis se bezüglich des z. B. in Fig. 9 gezeigten Formmusters vor liegen, wonach (1) "die Knotenpunkte p₀ und p₄ beiden Seitenenden von Daten entsprechen", (2) "der Knotenpunkt p₃ die höchste Lage einnimmt" und (3) "der Knotenpunkt p₀ stets eine niedrigere Lage als der Knotenpunkt p₁" einnimmt, so ist es möglich, die Anzahl der Kombinationen beim Auswählen der Knotenpunkte von der gegenständlichen Form entsprechend den Knotenpunkten des Formmusters zu verringern. Mit den oben verwendeten Kenntnissen (1) und (2) ist es möglich, solche Knotenpunkte wie B_p0, B_p3 und B_p4 wie in Fig. 29a auszuwählen. Wird die Kenntnis (3) verwendet, so ist es fer ner möglich, einen Auswahlbereich des Knotenpunkts B_p2 be züglich des Knotenpunkts B_p1 in Fig. 29b kleiner zu machen. Weitere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Aus führungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein bevorzugtes Verfahren zum Festsetzen des Standardwerts und der Toleranz bei dem Formmuster herangezogen, bei dem Ergeb nisse einer Mehrzahl von vorhergehenden Anpassungen verwen det werden, der Durchschnittswert der Länge und des Gradien ten der jeweiligen Abschnitte als der Standardwert verwendet wird und der Standardwert ± (vorbestimmter Wert × Standard abweichung) zur Toleranz gemacht wird. Indem der Standard wert und die Toleranz auf der Basis der vorhergehenden An passungsergebnisse auf diese Weise festgesetzt werden, ist es möglich, ein hervorragendes Formmuster festzulegen. Wei tere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Ausfüh rungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Maßnahme getroffen, um zunächst eine allgemeine Form des Gegenstands 11 und danach eine lokale, detaillierte Form zu erkennen, wobei beim Ausführen des Annäherungsverfahrens be züglich der ganzen Form des Gegenstands 11 die ganze Form dadurch erkannt wird, daß die durch eine grobe Annäherung erhaltene gegenständliche Form mit dem Formmuster verglichen wird, das die ganze Form repräsentiert, und ferner die lo kale, detaillierte Form erkannt wird, indem die durch eine präzise Annäherung bezüglich eines erforderlichen Teils er haltene gegenständliche Form mit einem lokalen Formmuster verglichen wird.

Bezüglich einer solchen Punktreihe S wie in Fig. 30a wird eine grobe Annäherung durchgeführt, und ihr Anpassungsver fahren erfolgt mit einem solchen, allgemein M-förmigen Formmuster, wie dies in Fig. 30b gezeigt ist. Dann erfolgt, wie in Fig. 30c gezeigt, eine genaue Annäherung der gegen ständlichen Form bezüglich der Punktreihe S zwischen den Knotenpunkten p₀ und p₂ des Formmusters, und das Anpas sungsverfahren ist mittels des Formmusters von einer solchen Form wie in Fig. 30d durchzuführen. Mit einem solchen Ver fahren ist es möglich, eine solche detaillierte Form zu er kennen, wie sie in Fig. 30e dargestellt ist.

Durch die Verwendung eines solchen schrittweisen Verarbei tungsverfahrens können die Kosten für die Verarbeitung im Vergleich zur Erkennung einer detaillierten Form bezüglich der ganzen Form des Gegenstands 11 verringert werden, wäh rend es möglich ist, die detaillierte Form bei jedem erfor derlichen Teil zu erkennen. Weitere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Während bei der obigen Ausführungsform der Fig. 30 die schrittweise Verarbeitung angewandt wird, besteht die Möglichkeit, daß die Schritte bei der Ausführungsform der Fig. 30 in Abhängigkeit von der gegenständlichen Form nicht verwendbar sind. Damit werden bezüglich zumindest eines unter den Knotenpunkten B_pi, die auf eine Weise wie in Fig. 31 erhalten wurden, die in einem vorbestimmten Bereich angrenzend an den Knotenpunkt B_pi in der Punktreihe S vor liegenden Punkte aufeinanderfolgend wie in Fig. 32a gezeigt ausgewählt, um zu den jeweiligen anstehenden Knotenpunkten C_pi gemacht zu werden, und es werden die jeweiligen mini malen Deformationsgrößen zu der Zeit erhalten, wenn die je weiligen anstehenden Knotenpunkte C_pi als die Knotenpunkte verwendet werden. Wenn ein anstehender Knotenpunkt, dessen minimale Deformationsgröße die kleinste ist, auf diese Weise aufgefunden wird, so wird dieser anstehende Knotenpunkt C_pi als ein Knotenpunkt B_pi′ anstelle des Knotenpunkts B_pi verwendet, um das Anpassungsverfahren bezüglich des Form musters auszuführen.

Da bei den Knotenpunkten B_pi, die durch eine solche Poly gonallinienannäherung durch ein solches Linienzeichnungsver fahren wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 erhalten wur den, die Tendenz einer Abweichung in der Linienzeichnungs richtung bezüglich der wirklichen Winkellage besteht, nimmt der in Fig. 31 gezeigte Knotenpunkt B_pl eine Lage ein, die in der Linienzeichnungsrichtung (nach rechts) von der wirk lichen Lage abweicht. Somit wird, nachdem das Anpassungsver fahren mit dem erhaltenen Knotenpunkt B_pl einmal durchge führt wurde, eine vorbestimmte Anzahl von Punkten in der Punktreihe S in einer Anordnung auf der gegenüberliegenden Seite (linke Seite) zu der Linienzeichnungsrichtung bei einer Betrachtung vom Knotenpunkt B_pl aus als die anste henden Knotenpunkte C_pi ausgewählt, und die Deformations größe E_total ist zu der Zeit zu berechnen, zu der die ge genständliche Form als B_p0-C_pi-B_p2-B_p3-B_p4 mit dem Formmuster verglichen wird. Durch diese Operation wird dann, wenn der anstehende Knotenpunkt C_pi vorliegt, dessen De formationsgröße E_total kleiner wird als in dem Fall, in dem der Knotenpunkt B_pl ausgewählt ist, dieser anstehende Kno tenpunkt C_pi als neuer Knotenpunkt B_pi′ verwendet, und der anstehende Knotenpunkt C_pi, dessen Deformationsgröße E_total die kleinste ist, wird als der Knotenpunkt B_pi′ verwendet. Durch ein solches Verfahren ist es möglich, Knotenpunkte B_pi für die gegenständliche Form genauer auszuwählen. Die beson deren Schritte können wie in Fig. 33 zusammengefaßt werden. Andere Anordnungen sind die gleichen wie bei der Ausfüh rungsform der Fig. 2.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Maßnahme für ein individuelles Erkennen einer Mehrzahl der Objekte 11 hinsichtlich unterschiedlicher Formen vorge sehen, bei der, wie in Fig. 34b, eine Mehrzahl von Typen des Formmusters für den Vergleich mit der gegenständlichen, von den Gegenständen 11 erhaltenen Form bereitgestellt wird, wo bei von diesen Formmustern ein Formmuster ausgewählt wird, das die minimale Deformationsgröße aufweist, und es besteht die Möglichkeit, das optimale Formmuster selbst dann in der geeigneten Weise zu erhalten, wenn die Mehrzahl von Erken nungsgegenständen gemischt vorliegt.

So sind in Fig. 34b die Formmuster dargestellt als A für ei nen Überlappungsstoß, als B für die Eckverbindung, als C für einen stumpfen Stoß und als D für einen T-Stoß, und die in Fig. 34a gezeigte Punktreihe S wird dem Anpassungsverfahren bezüglich der jeweiligen Formmuster unterworfen. Hier wird das Formmuster ausgewählt, dessen Deformationsgröße das Mi nimum darstellt, wie es zwischen den Formmustern der vier unterschiedlichen Typen und der Punktreihe S erhalten wird, und es besteht die Möglichkeit, die Erkennung mit dem oder den optimalen Formmustern durchzuführen. Somit wird, wie in Fig. 34c gezeigt, das Formmuster B für die Eckverbindung ausgewählt, wie in Fig. 34c zu sehen ist, und der Typ der Verbindung kann durch eine Information unterschieden werden, nach der eines der Formmuster ausgewählt wurde. Folglich kann eine solche Anwendung erfolgen, daß ein einziger Schweißroboter das Schweißen einer Mehrzahl von unterschied lichen Typen bewältigen kann. Andere Anordnungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Bei der im Zusammenhang mit Fig. 34 beschriebenen Ausfüh rungsform besteht die Wahrscheinlichkeit, daß die erforder liche Verarbeitungszeit aufgrund der Verwendung einer Mehr zahl von Typen des Formmusters für die einzelne gegenständ liche Form verlängert wird. Daher ist bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung eine Maßnahme vorgese hen, nach der die Rangfolge für die jeweiligen Formmuster festgesetzt wird, das Anpassungsverfahren gemäß der Rangord nung der Formmuster bezüglich der gegenständlichen Form durchgeführt wird, die Auswahl des Formmusters zu der Zeit gestoppt wird, zu der die laufende Deformationsgröße E_total unter den zuvor festgesetzten Schwellenwert abgefallen ist, und das Formmuster zu dieser Zeit gleich einem für den Ver gleich mit der gegenständlichen Form gemacht wird.

Besitzt die auftretende Frequenz der vier in Fig. 34 gezeig ten Formmuster eine Höhe z. B. in der Reihenfolge von A, B, C und D, so werden die jeweiligen Formmuster in dieser Reihen folge mit der in Fig. 34a gezeigten gegenständlichen Form verglichen, und zur Zeit des Vergleichs wird ein Schwellen wert für die Deformationsgröße festgesetzt, und die für je des Formmuster erhaltene minimale Deformationsgröße wird mit dem Schwellenwert verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleichs ergebnis wird das Anpassungsverfahren mit dem Formmuster durchgeführt, das die minimale Deformationsgröße aufweist, um unter dem Schwellenwert zu liegen, wobei es als das opti male Formmuster verwendet wird, während in einem Fall, bei dem die minimale Deformationsgröße im Vergleich mit allen Formmustern nicht unterhalb dem Schwellenwert liegt, das zu letzt ausgewählte Formmuster verwendet wird.

Bei dem Beispiel der Fig. 34 ist die minimale Deformations größe die kleinste, wenn das Formmuster von B verwendet wird, so daß dann, wenn der Schwellenwert auf einen Wert ge setzt ist, der etwas größer als ein angehender Wert der mi nimalen Deformationsgröße bezüglich des Formmusters von B ist, die Möglichkeit besteht, das Formmuster B ohne die Aus wahl anderer Formmuster zu verwenden. In diesem Fall ist es weder erforderlich, das Anpassungsverfahren durchzuführen, noch die minimale Deformationsgröße bezüglich der Formmuster C und D zu erhalten, und die erforderliche Verarbeitungszeit wird verkürzt.

Die vorliegende Ausführungsform ist in einem solchen Fall besonders effizient, bei dem die Formmuster deutlich unter schiedlich sind. Ferner wird in einem solchen Fall, bei dem die gegenständliche Form zeitlich aufeinanderfolgend einge geben wird und die Wahrscheinlichkeit einer Erzeugung der gegenständlichen Form entsprechend den jeweiligen Typen des Formmusters gegeben ist, die Rangfolge der Formmuster an gesichts der Ergebnisse der vorangegangenen Vergleiche be stimmt, worauf die erforderliche Auswahlzahl für die jewei ligen Formmuster verringert und eine Verkürzung der Verar beitungszeit erzielt werden kann. Andere Anordnungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Während bei den jeweiligen vorhergehenden Ausführungsformen der Vergleich zwischen der gegenständlichen Form und dem Formmuster in der zweidimensionalen Ebene erfolgt, ist bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung eine erweiterte Maßnahme vorgesehen, bei der der Vergleich zwi schen der gegenständlichen Form und dem Formmuster im drei dimensionalen Raum erfolgt. So wird die Ausdehnung auf den dreidimensionalen Raum grundsätzlich dadurch erreicht, daß der Typ des zu vergleichenden Merkmals erweitert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in Fig. 38 gezeigt, ist eine Bezugsebene R (XY-Ebene in der Zeichnung) in dem dreidimensionalen Raum festgelegt, und Gradienten θ_k (k=0 bis 2) bezüglich der Y-Achse von Projektionen auf der Bezugsfläche R von jeweiligen Abschnitten s_k (k=0 bis 2), die eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten p_k (k=0 bis 3) schaffen, Gradienten Φ_k (k=0 bis 2) der jeweiligen Abschnitte s_k bezüglich der Bezugs ebene R und die Länge l_k (k=0 bis 2) der jeweiligen Abschnitte s_k (k=0 bis 2) werden als die Merkmale verwendet. Ferner werden in der gleichen Weise wie das Merkmal in der zweidimensionalen Ebene die Toleranzen [l_mink, l_maxk], [θ_mink, θ_maxk] und [Φ_mink, Φ_maxk] sowie die Standardwerte l_stk, θ_stk und ϕ_stk festgesetzt. Es bedarf keiner weiteren Erläuterungen, daß die Standardwerte l_stk, θ_stk und Φ_stk die folgenden Beziehungen erfüllen:

l_mink < l_stk < l_maxk

θ_mink < θ_stk < θ_maxk

Φ_mink < Φ_stk < Φ_maxk

Durch das Erweitern des Typs des Merkmals in der vorherge henden Weise wird die Möglichkeit geschaffen, den Vergleich zwischen der gegenständlichen Form und dem Formmuster bezüg lich der Punktreihe S durchzuführen, die im dreidimensiona len Raum vorliegt. Hier ist es möglich, als die Maßnahme zur Erfassung der dreidimensionalen Information bezüglich der Punktreihe S anders als bei der optischen Scherung wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 eine Stereotelevision anzu wenden, durch die die dreidimensionale Information auf der Basis von Parallaxen zwischen einer Mehrzahl der Bildauf nahmemittel 13 erhalten wird. Mit einem solchen im dreidi mensionalen Raum zugelassenen Vergleich ist es möglich, z. B. einen Eckabschnitt des Gegenstands 11 von rechtwinkliger Parallelepiped-Form zu erkennen, bei einer solchen Punkt reihe S, wie in Fig. 39a gezeigt, bezüglich des Gegenstands 11 von rechtwinkliger Parallelepiped-Form oder von einer Säulenform. Durch ein wie in Fig. 39b vorgesehenes Festlegen einer Ecke des Gegenstands 11 von rechteckiger Parallel epiped-Form als das Formmuster zur Bildung eines Knotenpunkts p₀, der anderen drei zur oberen Ecke benachbarten Ecken zur Bildung von Knotenpunkten p₁ bis p₃ und der drei Abschnitte, die den Knotenpunkt p₀ mit den anderen Knotenpunkten p₁ bis p₃ verbinden, zur Bildung von Linienelementen s₀ bis s₂, ist es möglich, den Eckabschnitt entsprechend dem Knotenpunkt p₀ zu erkennen.

Selbst in einem solchen Fall des wie bei der vorliegenden Ausführungsform im dreidimensionalen Raum durchgeführten Vergleichs ist es möglich, die Teilellipse als ein Linien element s_k auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 11 zu verwenden, während die Hauptachse und die Flachheit verwendet werden können als die Länge l_k des Linienelements und als der Gradient θ_k der Projektion des Linienelements s_k auf der Bezugsebene R und der Gradient Φ_k des Linienelements s_k bezüglich der Bezugs ebene R, wobei der Gradient einer Projektion der Haupt- oder Nebenachse auf der Bezugs ebene R und ein Gradient der Haupt- oder Nebenachse bezüglich der Bezugsebene R verwendet werden können. Andere Anordnungen sind die gleichen wie bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Während bei den jeweiligen vorhergehenden Ausführungsformen angenommen wurde, daß die Koordinaten in den Bildern der gegenständlichen Form und des Formmusters im wesentlichen übereinstimmen, ist die gegenständliche Form einer Parallel verschiebung oder einer Drehung bezüglich des Formmusters in Abhängigkeit von der Lage des Gegenstands 11 zu unterwerfen. Im Fall der Parallelverschiebung ändern sich die Länge l_k und der Gradient θ_k des Linienelements s_k nicht, und die gegenständliche Form kann mit dem Formmuster nur durch die Parallelverschiebung verglichen werden, während im Fall der Drehung keinerlei Drehgröße einer Bezugslinie angegeben und der Gradient θ_k des Linienelements nicht erhalten werden kann. Wird die gegenständliche Form bezüglich des Form musters gedreht, so kommt es demnach vor, daß der Vergleich zwischen der gegenständlichen Form und dem Formmuster selbst dann schwierig ist, wenn das vorhergehende Merkmal verwendet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung ist eine Maßnahme zur Beseitigung eines solchen Problems vorge sehen, wonach, wie in Fig. 40 gezeigt, ein durch zwei der benachbarten Linienelemente s_k definierter Winkel Φ_k (k=0 bis 2) als das Merkmal verwendet wird. Da sich dieser Winkel Φ_k selbst dann nicht ändert, wenn die gegenständliche Form der Drehung ausgesetzt wird, ist es möglich, die gegenständ liche Form mit dem Formmuster zu vergleichen. Hier sind für das Merkmal die Toleranz [l_mink, l_maxk] und [Φ_mink, Φ_maxk] sowie die Standardwerte l_stk und Φ_stk in der folgenden Beziehung vorgegeben:

l_mink < l_stk < l_maxk

Φ_mink < Φ_stk < Φ_maxk

Indem als das Merkmal die Länge l_k des Linienelements s_k und der Winkel Φ_k als die relative Lagebeziehung verwendet wer den, ist jegliche Bezugslinie unnötig, und jegliche Ein schränkung aufgrund der Richtwirkung der gegenständlichen Form kann beseitigt werden. Das heißt, der Vergleich ist wie in Fig. 41 selbst dann möglich, wenn die gegenständliche Form bezüglich des Formmusters gedreht ist. Hier kann der Winkel Φ_k als eine Differenz beim Gradienten θ_k des Paares der Linienelemente s_k erhalten werden. Das heißt, der Winkel Φ_k bezüglich des Paares der Linienelemente s_i und s_j kann zu Φ_k = |θ_i-θ_j| gemacht werden. In diesem Fall ist die Richtwirkung erforderlich, um den Gradienten θ_k festzulegen, und es ist zweckmäßig, z. B. die Bezugslinie und die paral lele Linie auf der rechten Seite des Knotenpunkts p_k bei der Erzielung des Gradienten θ_k bezüglich des Linienelements s_k herzunehmen, um den Gradienten θ_k nur in einer Richtung im Uhrzeigersinn von dieser parallelen Linie herzunehmen und einen Code zu liefern, so daß der Gradient θ_k in der Rich tung im Uhrzeigersinn positiv, in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn jedoch negativ wird.

Die technische Idee dieser Ausführungsform ist auf einen solchen Vergleich im dreidimensionalen Raum, wie bei der Ausführungsform der Fig. 38 beschrieben, anwendbar, wobei im Zusammenhang mit dieser Idee das Formmuster anstatt durch den Gradienten θ_k der projizierten geraden Linie der je weiligen Linienelemente s_k auf der Bezugsebene (XY-Ebene) durch den Winkel Φ_k dargestellt wird, der durch zwei ein ander benachbarte gerade Linien auf den beiden Seiten des Knotenpunkts p₀ definiert ist, und anstatt durch den Gra dienten Φ_k der jeweiligen Linienelemente s_k bezüglich der Bezugs ebene R durch eine Differenz δ_k beim Gradienten Φ_k zwischen jedem Paar der Linienelemente s_k. Das heißt, die Differenz δ_k hinsichtlich des Gradienten Φ_i und Φ_j der beiden Linienelemente s_i und s_j kann als δ_k=Φ_i und Φ_j erhalten werden mit der Ausnahme, daß bei der Erzielung der Differenz δ_k der Gradient Φ_k mit einem negativen Code versehen ist, wenn das Linienelement s_k auf der negativen Seite bezüglich der Bezugsebene R liegt. Bei einem in Fig. 42 gezeigten Beispiel ist z. B. das die Knotenpunkte p₀ und p₃ verbindende Linienelement s₃ auf der negativen Seite bezüglich der Bezugsebene R angeordnet, und sein Gradient Φ₃ ist vom negativen Code, so daß dann, wenn die Differenz δ₃ von dem Gradienten Φ₁ des auf der positiven Seite bezüglich der Bezugsebene R angeordneten Linienelements s₁ erhalten wird, die folgende Beziehung zu erfüllen ist:

δ₃ = |Φ₃-Φ₁| = Φ₁ + | Φ3 |

Für das jeweilige Merkmal werden die Toleranz [l_mink, l_maxk], [Φ_mink, Φ_maxk] und [δ_mink, δ_maxk] und die Standardwerte l_stk, Φ_stk und δ_stk festgesetzt, wobei diese Standardwerte in der gleichen Weise wie bei anderen Aus führungsformen in der folgenden Beziehung vorliegen:

l_mink < l_stk < l_maxk

Φ_mink < Φ_stk < Φ_maxk

δ_mink < δ_stk < δ_maxk

Andere Anordnungen sind die gleichen wie jene bei der Aus führungsform der Fig. 2. Bei den Schritten der vorliegenden Ausführungsform ist es andererseits in einem Fall, wo die Drehung der gegenständlichen Form erfaßt werden muß (wo die Drehung als nicht gut oder anormal erfaßt werden muß, usw.) nicht gestattet, das Verfahren der vorliegenden Ausführungs form zu verwenden, und es ist dann erforderlich, das Form muster zu verwenden, bei dem der Gradient θ_k und Φ_k vorgesehen ist. Daher ist es durch eine Verwendung der Dif ferenzen Φ_k und δ_k der Gradienten θ_k und Φ_k möglich, als die Daten sowohl die Gradienten θ_k und Φ_k und deren Differenzen Φ_k und δ_k zu erhalten, und es ist möglich, den Vergleich der gegenständlichen Form mit dem Formmuster durch eine Auswahl der Daten in Abhängigkeit davon durchzuführen, ob die Erfas sung der Drehung erforderlich ist oder nicht.

Claims

1. Formerkennungsverfahren zur Erkennung einer gegenständ lichen Form durch einen Vergleich mit einem geometrischen Formmuster, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Darstellen des Formmusters der gegenständlichen Form, die durch eine Punktreihe (S) in einer zweidimensionalen Ebene gegeben ist, als ein Satz einer begrenzten Anzahl von Kno tenpunkten (p_k) und Linienelementen (s_k), die nacheinander eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten schaffen,
Festsetzen eines Standardwerts (l_stk, θ_stk) und einer diesen Standardwert implizierenden Toleranz ([l_mink, l_maxk], [θ_mink, θ_maxk]) bezüglich eines Merkmals eines jeden Linienelements (s_k) und
Bestimmen des Grades an Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Formmuster auf der Basis irgendeiner Abweichung von dem Standardwert (l_stk, θ_stk) und der Beziehung zu der Toleranz ([l_mink, l_maxk), [θ_mink, θ_maxk]) der Punktreihe der gegenständlichen Form, wobei die Linienelemente (s_k) eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten (B_pk) schaffen, die aus allen Kombinationen ausgewählt werden, um aus der ge genständlichen Form die gleiche Anzahl der Knotenpunkte (B_pk) wie jene (p_k) des Formmusters auszuwählen, ein Durch schnittswert des Abstands aller Punkte auf der gegenständ lichen Form zu dem Formmuster als eine mögliche Deforma tionskomponente (E_p) erhalten wird, eine Summe von Über schreitungen in Länge und Gradient bezüglich einer vorbe stimmten Bezugslinie der Linienelemente (s_k) bezüglich der Toleranz als eine Längendeformationskomponente (El) und eine Winkeldeformationskomponente (EH) erhalten wird, und eine gewichtete Summe der möglichen, Längen- und Winkeldeforma tionskomponenten (Ep, El, EH) als eine Deformationsgröße (E_total) erhalten wird und die Knotenpunkte (B_pk), die so ausgewählt wurden, daß die Deformationsgröße (E_total) das Minimum wird, als die Knotenpunkte betrachtet werden, die mit jenen in dem Formmuster zusammenfallen.

2. Formerkennungsverfahren zur Erkennung einer gegenständ lichen Form durch einen Vergleich mit einem geometrischen Formmuster, wobei das Verfahren die folgenden Schritte ent hält:
Darstellen des Formmusters der gegenständlichen Form, die durch eine Punktreihe (S) in einer zweidimensionalen Ebene gegeben ist, als ein Satz einer begrenzten Anzahl von Kno tenpunkten (p_k) und Linienelementen (s_k), die nacheinander eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten schaffen,
Festsetzen eines Standardwerts (l_stk, H_stk) und einer diesen Standardwert implizierenden Toleranz ([l_mink, l_maxk), [H_mink, H_maxk]) bezüglich eines Merkmals eines jeden Linienelements (s_k) und
Bestimmen des Grades an Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Formmuster auf der Basis irgendeiner Abweichung von dem Standardwert (l_stk, H_stk) und der Beziehung zu der Toleranz ([l_mink, l_maxk], [H_mink, H_maxk]) der Punktreihe der gegenständlichen Form, wobei die Linienelemente (s_k) eine Verbindung zwischen den Knotenpunkten (B_pk) schaffen, die aus allen Kombinationen ausgewählt werden, um aus der gegen ständlichen Form die gleiche Anzahl der Knotenpunkte (B_pk) wie jene (p_k) des Formmusters auszuwählen, ein Durchschnitts wert des Abstands aller Punkte auf der gegenständlichen Form zu dem Formmuster als eine mögliche Deformationskomponente (E_p) erhalten wird, eine Summe von Überschreitungen in Länge und Gradient bezüglich einer vorbestimmten Bezugslinie der Linienelemente (s_k) bezüglich der Toleranz, multipliziert mit einer ersten Proportionalitätskonstanten, und eines Wertes irgendeiner Abweichung des Merkmals von dem Standardwert innerhalb der Toleranz, multipliziert mit einer zweiten Proportionalitätskonstanten, als eine Längendeformationskomponente (El) und eine Winkel deformationskomponente (EH) erhalten wird, die erste Pro portionalitätskonstante so festgesetzt wird, daß sie größer als die zweite Proportionalitätskonstante ist, eine gewich tete Summe der möglichen, Längen- und Winkeldeformations komponenten (Ep, El, EH) als eine Deformationsgröße (E_total) erhalten wird und die Knotenpunkte (B_pk), die so ausgewählt wurden, daß die Deformationsgröße (E_total) das Minimum annimmt, als die Knotenpunkte betrachtet werden, die mit jenen in dem Formmuster übereinstimmen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Punktreihe (S) der gegenständlichen Form einer Polygonallinienannähe rung unterworfen wird und gebogene Verbindungen polygonaler Linien der Annäherung als die Knotenpunkte (B_pk) für den Vergleich mit dem Formmuster verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Punktreihe (S) der gegenständlichen Form einer Polygonallinienannähe rung unterworfen wird, gebogene Verbindungen (P_jk) polygo naler Linien der Annäherung als die Knotenpunkte (B_pk) für den Vergleich mit dem Formmuster verwendet werden, ein weiterer Knotenpunkt der gegenständlichen Form innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Nähe eines Knotenpunkts der gegenständlichen Form entsprechend zumindest einem Knotenpunkt unter den für den Vergleich verwendeten Knoten punkten (B_pk) der gegenständlichen Form zu einem anstehenden Knotenpunkt (C_pk) gemacht wird und der anstehende Knoten punkt, dessen Deformationsgröße (E_total) das Minimum dar stellt, als der Knotenpunkt (B_pk) der gegenständlichen Form anstelle des ursprünglichen Knotenpunkts (C_pk) verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Punktreihe (S) der gegenständlichen Form einer Hough-Transformation unterworfen wird, an die Punktreihe anzupassende Segmente (B_ki-B_ki) durch eine Hough-Kurve entsprechend den durch die Hough-Transformation erhaltenen Punkte extrahiert werden und der Vergleich mit dem Formmuster durch Knotenpunkte (B_ki) durchgeführt wird, die durch Schnittpunkte der Segmente und Endpunkte der Punktreihe erstellt wurden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Punktreihe (S) der gegenständlichen Form einer Polygonallinienannäherung unter worfen wird, anstehende Knotenpunkte C_pi) extrahiert werden, wenn die Anzahl der Knotenpunkte (B_pi) zu der Zeit geringer als die Anzahl der Knotenpunkte (p_k) in dem Formmuster ist, zu der gebogene Verbindungen der jeweiligen polygonalen Linien für die Annäherung als die Knotenpunkte (B_pi) extra hiert werden, die anstehenden Knotenpunkte (C_pi) jeweils als der Punkt in der Punktreihe zwischen zwei benachbarten Kno tenpunkten extrahiert werden, der den maximalen Abstand (e_i) von dem Segment (B_si) zwischen den beiden Knotenpunkten auf weist, und die extrahierten anstehenden Knotenpunkte (C_pi) einer Auswahl in der Reihenfolge der Größe des Abstands durch die Zahl entsprechend einer Abweichung der Knoten punkte (B_pi) der gegenständlichen Form von den Knotenpunkten (p_k) des Formmusters unterworfen werden, wobei die auf diese Weise ausgewählten anstehenden Knotenpunkte (C_pi) zu den Knotenpunkten der gegenständlichen Form hinzuaddiert wer den.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Punktreihe (S) der gegenständlichen Form einer Hough-Transformation unterworfen wird, um an die Punktreihe anzupassende Segmente (B_ki-B_ki) durch eine Hough-Kurve entsprechend den jeweiligen Punkten zu extrahieren, die durch die Umwandlung erhalten wurden, anstehende Knotenpunkte (C_pi) extrahiert werden, wenn die Anzahl der Knotenpunkte zu der Zeit geringer als die Anzahl der Knotenpunkte (p_i) in dem Formmuster ist, wenn Schnitt punkte der erhaltenen Segmente (B_si) und Endpunkte der Punktreihe als die Knotenpunkte (B_ki) extrahiert werden, die anstehenden Knotenpunkte (C_pi) jeweils als der Punkt in der Punktreihe zwischen zwei benachbarten Knotenpunkten extra hiert werden, der den maximalen Abstand (e_i) von dem Segment zwischen den beiden Knotenpunkten aufweist, und die extra hierten anstehenden Knotenpunkte (C_pi) einer Auswahl in der Reihenfolge der Größe des Abstands (e_i) durch die Zahl entsprechend einer Abweichung der Knotenpunkte der gegen ständlichen Form von den Knotenpunkten (p_i) des Formmusters unterworfen werden, wobei die auf diese Weise ausgewählten anstehenden Knotenpunkte zu den Knotenpunkten (B_ki) der gegenständlichen Form hinzuaddiert werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vergleich der gegenständlichen Form mit dem Formmuster durchgeführt wird, nachdem eine Interpolation (CP) bezüglich einer Lücke (VC) in der Punktreihe der gegenständlichen Form durchge führt wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Mehrzahl von Formmustern bezüglich der gegenständlichen Form in Blöcken (B_lk) für jeden Teil festgelegt wird, wobei die Toleranz ([l_mink, l_maxk], [H_mink, H_maxk]) des Merkmals bezüglich Segmenten (s_k) festgesetzt wird, die eine Ver bindung zwischen Endpunkten der jeweiligen Formmuster schaffen, und die charakteristische Deformationskomponente nur zur Erzielung der Deformationsgröße (E_total) bezüglich der Segmente verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Formerken nung mit der Toleranz ([l_mink, l_maxk], [H_mink, H_maxk]) des Merkmals für das Formmuster wiederholt wird, das automatisch auf der Basis der vorhergehenden Vergleichsergebnisse geän dert wurde.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vergleich der gegenständlichen Form mit dem Formmuster durch ein dyna misches Programmieren durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Schwellen wert bezüglich der Deformationsgröße so festgesetzt wird, daß dann, wenn die Deformationsgröße (E_total) den Schwellen wert im Verlauf einer Berechnung der Deformationsgröße beim Auswählen der Knotenpunkte (B_pk) von der gegenständlichen Form überschreitet, diese Berechnung der Deformationsgröße gestoppt wird und die Deformationsgröße für die nächste Aus wahl berechnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem im Verlauf der Be rechnung der Deformationsgröße die zuvor während dieser Berechnung minimale Deformationsgröße als der Schwellenwert verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Knoten punkte von der Knotenreihe der gegenständlichen Form in Kenntnis wenigstens eines Knotenpunkts des Formmusters ausgewählt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein begrenzter Bereich für das Merkmal des Formmusters so festgelegt wird, daß dann, wenn die Deformationsgröße (E_total) über diesen begrenzten Bereich im Verlauf einer Berechnung der Defor mationsgröße bei der Auswahl der Knotenpunkte (B_pk) von der gegenständlichen Form hinausgeht, diese Berechnung der Deformationsgröße gestoppt wird und die Deformationsgröße für die nächste Auswahl berechnet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Vergleich der ganzen Form der gegenständlichen Form mit dem Formmuster durchgeführt wird, wobei der Vergleich mit dem Formmuster bezüglich eines gewünschten Teils der gegenständlichen Form durchgeführt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Schwellen wert bezüglich des minimalen Werts der Deformationsgröße so festgesetzt wird, daß dann, wenn der minimale Wert der De formationsgröße (E_total) größer als der Schwellenwert ist, der Grad an Übereinstimmung der gegenständlichen Form mit dem Formmuster als gering eingestuft wird.

18. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Grad an Übereinstimmung der gegenständlichen Form bezüglich des Formmusters durch einen Vergleich einer Lagebeziehung von zumindest zwei der Knotenpunkte (B_pi) der gegenständlichen Form mit einer zuvor festgesetzten Bewertungsstandardgröße (A_min, A_max; B_min, B_max) beurteilt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Mehrzahl der Formmuster von voneinander verschiedenen Formen fest gelegt wird, die Formmuster jeweils mit der gegenständlichen Form verglichen werden und das Formmuster, dessen Deforma tionsgröße (E_total) das Minimum darstellt, unter den jewei ligen Formmustern als das Formmuster ausgewählt wird, das mit der gegenständlichen Form übereinstimmt.

20. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Mehrzahl der Formmuster von voneinander verschiedenen Formen fest gelegt wird, die jeweiligen Formmuster mit der gegenständ lichen Form in der zuvor festgelegten Reihenfolge verglichen werden und das erste der jeweiligen Formmuster, dessen De formationsgröße (E_total) unter einem zuvor festgelegten Schwellenwert liegt, als das Formmuster ausgewählt wird, das mit der gegenständlichen Form übereinstimmt.