WO2013072020A2 - Vorrichtung und verfahren für eine halbautomatische prüfstation vorzugsweise in einer kommissionieranlage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren für eine halbautomatische prüfstation vorzugsweise in einer kommissionieranlage Download PDF

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WO2013072020A2
WO2013072020A2 PCT/EP2012/004587 EP2012004587W WO2013072020A2 WO 2013072020 A2 WO2013072020 A2 WO 2013072020A2 EP 2012004587 W EP2012004587 W EP 2012004587W WO 2013072020 A2 WO2013072020 A2 WO 2013072020A2
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marking
data
identification device
light
detection
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PCT/EP2012/004587
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Inventor
Peter Stelzer
Franz Mathi
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Knapp Ag
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Publication date
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Publication of WO2013072020A3 publication Critical patent/WO2013072020A3/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C7/00—Sorting by hand only e.g. of mail
    • B07C7/005—Computer assisted manual sorting, e.g. for mail
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C2501/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material to be sorted
    • B07C2501/0045—Return vending of articles, e.g. bottles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C2501/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material to be sorted
    • B07C2501/0054—Sorting of waste or refuse

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method according to the preamble of claim 10 for optosensory detection, computer-aided identification and highlighting or marking objects by optical means.
  • the invention is assigned to the fields of automation technology and partly to metrology and, in particular, deals with an automation-supporting device for a semi-automatic test station.
  • Devices of this type are used in the order picking of goods, in the goods control (quality assurance), in packaging or repackaging, in the mail order, in the merchandise management, and many other applications, especially where similar looking objects difficult with the Eye alone are distinguishable.
  • the utility model AT 010520 U2 describes a device and a method for visual support of picking operations, comprising an optical detection device and a display device.
  • Augmented reality functions are used e.g. in a camera image hint information such as arrows and the like are displayed.
  • Such devices are also used in spectacles, thereby bringing additional information of the virtual world into the field of view or video image of the real world.
  • Other aids have come in the literature as pick-to-light techniques, where light signaling devices on cabinets or trays assist the user in decision support in selecting an object from a material store.
  • a disadvantage of systems with data glasses or video glasses is that they do not like to be worn because of the limitation of the field of view, due to the weight of such glasses or vanity or the necessary care to always have clear view.
  • monitor-based recognition systems it is again troublesome to once again identify a product, which is preferably highlighted by recognition software on the monitor, on the real work area, where the emphasis is then missing. In this case, the comparison of nominal data on a model
  • BEST ⁇ TiGO ⁇ GSKOPSe With actual data on the real work surface, a higher probability that the user seizes a wrong object despite the monitor decision aid. In addition, the speed for performing such selections is limited.
  • pick-to-light devices one is limited to very few objects. For example, if a magazine has five signatures on five trays, there is a risk that wrong products will be sorted in a bin because video analysis is missing.
  • the object of the invention is to eliminate the aforementioned disadvantages for the user of the above known methods by a simple identification device for a semi-automatic test station, which allows to quickly identify one or more objects from a set of objects to be differentiated technically.
  • the user should be informed immediately about the right object. It should be able to detect false or incorrectly located objects faster, or to quickly probe the right objects from false or faulty objects from a crowd. It should be possible to sort different products with a similar appearance more quickly than before manually.
  • the aids should be of an optical nature, in order to avoid the risk of injury during use, such as by machines.
  • An augmented reality-near solution is sought, which is technically simple and inexpensive.
  • an adaptability for a variety of applications should be possible.
  • a rapid reconfiguration or reprogramming of the system components should be easily adjustable for each new application situation via simple interfaces or Einlind-possibilities. Also, scalability is an issue of the invention, the device must be able to grow with the growing challenges of the tasks.
  • the identification device is equipped with different components.
  • at least one first detection device is required for detecting at least an object or an object feature using optical and photo-sensory means.
  • an evaluation device for computer-aided evaluation of the optosensory detected objects or object features is provided by comparing the acquired data or the data evaluated by means of image comparison and / or character recognition algorithms with respect to stored desired data. For example, barcodes or alphanumeric characters can be recognized and compared with records in memory.
  • it is also possible to determine an optical property by means of suitable image analysis programs. Possible properties are dimensional dimensions, such as lengths or widths.
  • a certain shape such as round, square, hexagonal, octagonal, oval or heart-shaped, or a certain color, such as red, yellow, blue, or certain brightness or spectral values of the reflection components of white light are other possible properties.
  • a property can be determined absolutely, or a ratio z. B. length to width or a contrast.
  • the stored data records can advantageously be created by a learning algorithm, for which purpose the device presented here can be useful.
  • the detected and evaluated information with stored comparison values including a certain tolerance bandwidth can be compared and evaluated by a computer program. This image data processing is not new per se but is required for the proposed identification device.
  • a marking device for directly highlighting or marking at least one object or object feature as a function of the result of the object or feature comparison evaluation is integrated in the system.
  • the object to be marked lies on a document of defined size within an operative work area.
  • a user of the Identizif istsvoriques places objects on the pad, or gets them via not described devices supplied to the pad.
  • the marking device for marking has optical means which can project light with at least one specific property from the group of intensity, shape and wavelength on parts of the working area or on the objects located thereon. In the process, these parts of the work area are selectively selected by means of a control device, which is controlled by the evaluation device for computer-aided evaluation.
  • At least one first detection device or one second detection device is provided to allocate data, which is optically sensed by calibration, to the actual position data correctly and then, as a result, to the computer-aided determination of the position and orientation in the work area use.
  • a marking device for marking or highlighting an image projector can be used, which is mounted at a distance above or obliquely above the surface. If the image projector is in a different position, the base can also be reached as a projection surface by deflecting mirrors. Any reflection of the target positions must be taken into account.
  • the marking device for marking or highlighting can also be constructed from at least one light source, which throws a light beam of a certain size, shape, intensity, pattern type and / or color as focused spots on positions of that projection surface, which is given by the dimensions of the substrate.
  • at least one detail of the quality for example the light color (spectral composition) or spot pattern and the target direction of the spot can be determined by the activation device.
  • selection switch for a light source from a group of light sources with different beam alignment or by servomotors for changing the position and / or direction of a directional radiation of the irradiated place can be selected.
  • an electronic surface-mounted camera preferably a CCD or a CMOS camera, preferably with a lens objective is particularly suitable, but also a line scan camera with a movable preferably oscillating or rotating mirror is possible. Also conceivable is the use of a laser scanner or the like for object detection.
  • a lighting device for the objects may be useful, wherein the camera facing side of the object is illuminated.
  • At least one of the first and second detection devices for object detection or object position detection can be advantageously arranged below the support for the objects, since it then does not obstruct the work area and the user's hands are not limited in the field of view of the camera.
  • the underlay should consist of transparent or partially translucent material. Suitable are glass or plastic.
  • the pad can also be designed for this purpose as a grid or network.
  • To connect the individual devices for object detection, data processing and marking or for the control device of the marking device are advantageously cable connections, radio links or optical fiber connections for data transmission.
  • the predetermined stored data also contain object-linked information that goes beyond the optical properties, such as batch number, serial number, article number, expiration date, supplier information.
  • a signaling device for additional acoustic signaling of a defined object or object feature recognition whose signal quality, preferably pitch or modulation, signals different recognition events, this system offers further advantages.
  • the method which is possible as a result is the subject of the invention.
  • This method makes it possible according to the invention to recognize and identify at least one object by means of a detection device and an evaluation device.
  • At least one previously selected and defined object feature preferably a specific barcode of an object to be examined, is either not identified via this or another detection device, or uniquely identified or incorrectly identified.
  • the marking device serves for highlighting and marking by highlighting the object "optically” in qualitatively different ways, advantageously with differently colored light, in particular with green light for "correct object - correctly recognized", possibly red object "with right light” - not correctly recognized "and with blue light for" wrong object - correctly recognized ".
  • Other color assignments are possible as well as the use of certain projection patterns.
  • the identification device thus ingeniously combines known devices such as optical detection systems, image processing systems or optical readers with computerized controlled marking devices such as light spots to provide feedback to a user on real-time automated analysis using a computer give. This is the user is able, faster than before, to handle, in particular to seize, sort and / or select from an object set the correct objects or wrong objects.
  • the example described here shows a possible application of the identification device or the associated method.
  • Various objects or object features are possible.
  • the example is intentionally simple for ease of understanding. In real applications, there are much higher complex situations which, in most cases, can also be supported by the identification device.
  • a set of memory cards is spread on a glass plate.
  • object features 3 ' which are image contents. The image contents are printed on one of the two sides of the cards.
  • the back side of the cards is captured by the image capture device 10 and its features stored as a data set in the form of stored data 2 ⁇ to prevent two backsheets being identified and identified by the identification device 1 as the same pair of cards.
  • a first algorithm within an evaluation device 20 in the form of a computer a first card on the base 2 in the form of a glass plate is identified on the basis of the optosensory acquired data 1 1 by means of a first detection device 10, for example a digital camera, and compares the results of the evaluated data 21 after processing with the stored data 21 '. If the results are equal to the backside information in the data memory, the evaluation of the opto-sensory data is continued on the next detected card on the base 2 made of glass.
  • the camera is mounted for the purpose of card or image capture below the pad 2 and directed to the transparent glass plate. As long as no image, but only backs are detected, the process is repeated.
  • the position and orientation of the card is also optically detected, for example, via the first detection device 10 or the second detection device 10 'in the form of a position detection device.
  • Via a marking device tion 30 in the form of a beam device the card is now illuminated as unknown, for example, with blue light from above, the new image content is stored as a new record. This procedure is repeated for all cards on the glass plate.
  • Each card, the back of which lies down on the glass plate is illuminated from above, for example red. This signals to the user that the red card must be turned over, otherwise it will not be recognized.
  • these two identical or similar maps are selectively illuminated on the basis of the determined position data, for example with green light.
  • a signal may be sounded which may be provided as a request to remove the green light irradiated image pair.
  • the user must remove the detected image pairs each time he beeps. He also has to turn over all blue-illuminated cards so that they come to lie face down.
  • the high-concentration user 4 can gradually remove or collect all image pairs from the glass plate based on the green light marks, and only takes a fraction of the time that would be required for this logistical task without the identification device.
  • the signal tone can be delivered with a time delay by a corresponding acoustic signaling device.
  • the user has the opportunity to take a recognized image pair before the noise emission from the glass plate, and thereby avoid the beep. This makes it possible in addition to distinguish slow users of rapid users in the number of audible messages, with an indirect motivation of the user takes place.
  • FIG. 1 shows a user 4 in front of the base 2 or work surface. On this surface there are two objects 3 with the object features 3 '.
  • a first detection device 10 for detecting objects 2 or object features 3 'and a second detection device 10' for determining the position of the object are arranged above the work area above the work surface .
  • the mounting, guiding and control devices have been omitted for clarity and the connections are only indicated.
  • the detected data 11 ', 11' of these detection devices are transmitted to the evaluation device 20, which in the exemplary embodiment is a computer stand-alone device, and evaluated accordingly by this computer stand-alone device. so that the data 21 and 24 are determined, which serve for comparison and position assignment.
  • the marking device 30 which is here For example, a projector is, according to directly or by means of a drive device 31 driven or positioned to cause the marking by means of a corresponding light irradiation.
  • two different light cones are marked on two different objects in different colors in a first marking mode G (green light spot) and in a second marking mode B (blue light spot) as an example.
  • First detection device for detecting an object or an object feature 10 'Second detection device for determining the position of the object in the detection area
  • Optical means for optical detection here: lenses / aperture system
  • photosensoric means here: camera modules, sensor array, alternatively eg barcode scanner
  • evaluation device for computer-aided evaluation of the acquired data from the detection device 10
  • G first marking mode e. green light spot

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Identifizierungsvorrichtung (1) nebst Identifizierungsverfahren für eine halbautomatische Prüfstation mit • zumindest einer ersten Erfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen mindestens eines Objektes (3) oder Objektmerkmales (3') mit optischen und photosensorischen Mitteln, • einer Auswertungsvorrichtung (20) zur computerunterstützten Identifikation solcherart erfasster Objektes (3) oder Objektmerkmale (3') anhand des Vergleiches der optisch erfassten Daten (11) mit vorbestimmten, gespeicherten Daten (21') oder gewählte Eigenschaften (22) durch ein Computer-Programm (23), • sowie einer Markierungsvorrichtung (30) zum Hervorheben bzw. Markieren zumindest eines Objektes (3) oder Objektmerkmales (3') mithilfe von optischen Mitteln. Die Identifizierungsvorrichtung (1) dient der Unterstützung bei manuellen Sortierungsvorgängen. Dabei werden unterschiedliche Objekte auf einer lichtdurchlässigen Unterlage (2) beispielsweise von unten über eine Kamera erfasst, mithilfe einer Datenverarbeitungsanlage identifiziert und in Abhängigkeit der ermittelten Identität des Objektes mit einem Projektor optisch z.B. farblich hervorgehoben.

Description

Vorrichtung und Verfahren für eine halbautomatische Prüfstation vorzugsweise in einer Kom- missionieranlage
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Oberbegriff nach Patentanspruch 10 zum optosensorischen Erfassen, computerunterstützten Identifizieren und Hervorheben oder Markieren von Objekten mit optischen Mitteln. Die Erfindung ist den Fachgebieten der Automatisierungstechnik und teilweise der Messtechnik zuzuordnen und behandelt insbesondere eine automationsunterstützende Vorrichtung für eine halbautomatische Prüfstation.
Vorrichtungen dieser Art finden Verwendung bei der Kommissionierung von Waren, in der Warenkontrolle (Qualitätssicherung), in Anlagen zur Verpackungs- oder Um- Verpackung, im Versandhandel, in der Warenwirtschaft, und vielen anderen Anwendungen, insbesondere wo einander ähnlich sehende Objekte nur schwer mit dem Auge alleine unterscheidbar sind.
Zur Unterstützung von Kommissionier- Vorgängen sind in den letzten Jahren eine Vielzahl von neuen Vorrichtungen entwickelt worden. So sind in der Gebrauchsmusterschrift AT 010520 U2 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur visuellen Unterstützung von Kommissio- niervorgängen beschrieben, die eine optische Erfassungsvorrichtung und eine Anzeigevorrichtung aufweist. Über Augmented-Reality-Funktionen werden z.B. in ein Kamerabild Hinweis- Informationen wie Pfeile und dergleichen eingeblendet. Solche Vorrichtungen werden auch in Brillen eingesetzt und bringen dadurch zusätzliche Informationen der virtuellen Welt in das Sichtfeld oder Video-Abbild der realen Welt. Andere Hilfsmittel sind in der Literatur als Pick- to-Light-Techniken eingegangen, wo Lichtsignalisierungsvorrichtungen an Schränken oder Laden den Benutzer eine Entscheidungsunterstützung bei der Auswahl eines Objektes aus einem Materiallager unterstützen. Nachteilig bei Systemen mit Datenbrillen oder Videobrillen ist, dass diese nicht gerne getragen werden, sei es aufgrund der Einschränkung des Sichtfeldes, aufgrund des Gewichtes solcher Brillen oder aus Gründen der Eitelkeit oder der erforderlichen Pflege, um immer klare Sicht zu haben. Bei Monitor-basierten Erkennungssystemen hingegen ist es wiederum lästig, ein Produkt, welches vorzugsweise durch Erkennungssoftware am Monitor entsprechend hervorgehoben dargestellt wird, nochmals am realen Arbeitsbereich zu identifizieren, wo dann die Hervorhebung fehlt. In diesem Fall birgt das Vergleichen von Solldaten auf einem Mo-
BESTÄTiGO^GSKOPSe nitor mit Ist-Daten auf der realen Arbeitsfläche eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass der Nutzer trotz der Monitorentscheidungshilfe ein falsches Objekt ergreift. Zusätzlich ist die Geschwindigkeit zur Durchführung solcher Auswahlvorgänge eingeschränkt.
Bei Pick-to-Light- Vorrichtungen ist man auf sehr wenige Objekte eingeschränkt. Wenn in einem Magazin beispielsweise fünf Signalisierungen auf fünf Fächern angebracht sind, besteht zudem die Gefahr, dass falsche Produkte in einem Fach einsortiert sind, da eine Videoanalyse fehlt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile für den Benutzer obiger bekannter Verfahren durch eine einfache Identifizierungsvorrichtung für eine halbautomatische Prüfstation zu beseitigen, welche es erlaubt, rasch ein oder mehrere Objekte aus einer Menge von zu unterscheidenden Objekten technisch unterstützt zu identifizieren. Der Benutzer soll sofort auf das richtige Objekt hingewiesen werden. Er soll falsche oder nicht richtig liegende Objekte schneller erfassen können, oder aus einer Menge die richtigen Objekte von falschen oder fehlerhaften Objekten schneller sondieren. Es soll möglich sein, unterschiedliche Produkte mit ähnlichem Aussehen rascher als bisher manuell zu sortieren. Die Hilfsmittel sollen optischer Natur sein, um während der Benutzung die Verletzungsgefahr, wie beispielsweise durch Maschinen, zu vermeiden. Eine Augmented-Reality-nahe Lösung ist gesucht, die technisch einfach und kostengünstig ist. Darüber hinaus soll eine Adaptionsfähigkeit für verschiedenste Anwendungen möglich sein. Eine rasche Neukonfiguration oder Umprogrammierung der Systemkomponenten soll für jede neue Anwendungssituation problemlos über einfache Schnittstellen oder Einlern-Möglichkeiten einstellbar sein. Auch Skalierbarkeit ist ein Thema der Erfindung, die Vorrichtung muss mit den wachsenden Herausforderungen der Aufgaben mitwachsen können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung durch eine Identifizierungsvorrichtung für eine halbautomatische Prüfstation der im Patentanspruch 1 angegebenen Art, vorteilhaft weitergebildet durch die Merkmale nach den Patentansprüchen 2 bis 9, sowie durch ein Verfahren der im Patentanspruch 10 angegebenen Art, vorteilhaft weitergebildet nach Patentanspruch 1 1 , gelöst.
Die Identifizierungsvorrichtung ist mit unterschiedlichen Komponenten ausgestattet. Zunächst benötigt man zumindest eine erste Erfassungsvorrichtung zum Erfassen mindestens eines Objektes oder eines Objektmerkmales mithilfe von optischen und photo-sensorischen Mitteln. Vorgesehen ist zusätzlich eine Auswertungsvorrichtung zur computerunterstützten Auswertung der optosensorisch erfassten Objekte oder Objektmerkmale durch Vergleich der erfassten Daten beziehungsweise der mithilfe von Bildvergleichs- und/oder Zeichenerkennungs- Algorithmen ausgewerteten Daten gegenüber gespeicherten Soll-Daten. Beispielsweise können Barcodes oder alphanumerische Zeichen erkannt und mit Datensätzen im Speicher verglichen werden. Es kann aber auch durch geeignete Bildanalyse-Programme eine optische Eigenschaft ermittelt werden. Mögliche Eigenschaften sind dimensionale Abmessungen, wie die Längen oder die Breiten. Eine bestimmte Form, wie rund, viereckig, sechseckig, achteckig, oval oder herzförmig, oder eine bestimmte Farbe, wie rot, gelb, blau, oder gewisse Helligkeits- oder Spektralwerte der Reflexionsanteile von weißem Licht sind weitere mögliche Eigenschaften. Eine solche Eigenschaft kann absolut bestimmt werden, oder ein Verhältnis z. B. Länge zu Breite oder ein Kontrast sein. Die gespeicherten Datensätze können vorteilhaft durch einen Einlern- Algorithmus erstellt werden, wozu die hier vorgestellte Vorrichtung selbst dienlich sein kann. Bei vordefinierten Eigenschaften, z. B. eine bestimmte Größe, eine bestimmte Form oder ein bestimmter Barcode, können die erfassten und ausgewerteten Informationen mit gespeicherten Vergleichswerten inklusive einer bestimmten Toleranzbandbreite verglichen und durch ein Computerprogramm ausgewertet werden. Diese Bilddatenverarbeitung ist an sich nicht neu, aber für die vorgeschlagene Identifizierungsvorrichtung erforderlich.
Erfindungsgemäß ist eine Markierungsvorrichtung zum direkten Hervorheben bzw. Markieren zumindest eines Objektes oder Objektmerkmales in Abhängigkeit vom Ergebnis der Objekt- oder Merkmals- Vergleichsauswertung im System integriert. Das zu markierende Objekt liegt dazu auf einer Unterlage in definierter Größe innerhalb eines operativen Arbeitsbereiches. Ein Benutzer der Identizifierungsvorrichtung legt Objekte auf die Unterlage, oder bekommt diese über nicht beschriebene Vorrichtungen auf die Unterlage zugeführt. Nun ist es vorteilhaft, dass die Markierungsvorrichtung zur Markierung optische Mittel aufweist, welche Licht mit zumindest einer bestimmten Eigenschaft aus der Gruppe Intensität, Form und Wellenlänge auf Teile des Arbeitsbereiches bzw. auf die darauf befindlichen Objekten projizieren können. Dabei werden diese Teile des Arbeitsbereiches mithilfe einer Ansteuerungsvorrichtung gezielt definiert gewählt, welche durch die Auswertungsvorrichtung zur computergestützten Auswertung angesteuert wird. Dazu werden die Programmierung und die Ergebnisse der automatisierten Analyse der Auswertungsvorrichtung zur computerunterstützten Auswertung herangezogen. Um den Ort für die Markierung eindeutig zuordnen zu können, ist des Weiteren mindestens eine erste Erfassungsvorrichtung oder eine zweite Erfassungsvorrichtung vorgesehen, um mittelbar, vorzugsweise durch Kalibrierung optosensorisch erfasste Daten den Ist-Positionsdaten richtig zuzuordnen und infolge dann für die rechnerunterstützte Ermittlung der Position und Orientierung im Arbeitsbereich zu verwenden.
Vorteilhaft kann als Markierungsvorrichtung zur Markierung oder zum Hervorheben ein Bildprojektor eingesetzt werden, der im Abstand oberhalb oder schräg oberhalb der Unterlage angebracht ist. Befindet sich der Bildprojektor an anderer Position, so kann durch Umlenkspiegel ebenfalls als Projektionsfläche die Unterlage erreicht werden. Eine allfällige Spiegelung der Ziel-Positionen ist dabei zu berücksichtigen.
Alternativ kann die Markierungsvorrichtung zur Markierung oder zum Hervorheben auch aus zumindest einer Lichtquelle aufgebaut sein, die einen Lichtstrahl bestimmter Größe, Form, Intensität, Musterart und/oder Farbe als fokussierte Spots auf Positionen jener Projektionsfläche wirft, welche durch die Abmessungen der Unterlage gegeben ist. Dabei ist zumindest ein Detail der Qualität, beispielsweise die Lichtfarbe (spektrale Zusammensetzung) oder Spot- Muster und die Zielrichtung des Spots durch die Ansteuerungsvorrichtung bestimmbar. So kann entweder durch Auswahlschalter für eine Lichtquelle aus einer Gruppe von Lichtquellen mit unterschiedlicher Strahlausrichtung oder durch Stellmotoren zur Lage- und/oder Richtungsänderung eines Richtstrahlers der bestrahlte Ort gewählt werden.
Als Erfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Objektes oder eines Objektmerkmales ist eine elektronische Flächen-Kamera vorzugsweise ein CCD- oder eine CMOS-Kamera vorzugsweise mit Linsen-Objektiv besonders geeignet, aber auch eine Zeilenkamera mit einem beweglichen vorzugsweise oszillierenden oder rotierenden Spiegel ist möglich. Denkbar ist auch der Einsatz eines Laserscanners oder dergleichen zur Objekterfassung.
Für eine Erfassung mit einer Kamera kann eine Beleuchtungsvorrichtung für die Objekte sinnvoll sein, wobei die der Kamera zugewandte Seite des Objektes beleuchtet wird.
Zumindest eine der ersten und zweiten Erfassungsvorrichtungen zur Objekterfassung oder zur Objektlageerfassung kann vorteilhaft unterhalb der Unterlage für die Objekte angeordnet sein, da sie dann nicht den Arbeitsbereich behindert und die Hände des Benutzers nicht in das Sichtfeld der Kamera beschränkt. Dabei sollte die Unterlage aus transparentem oder teil- lichtdurchlässigem Material bestehen. Geeignet sind Glas oder Kunststoff. Die Unterlage kann zu diesem Zweck aber auch als Gitter oder Netz ausgebildet sein.
Zur Verbindung der einzelnen Vorrichtungen zur Objekterfassung, Datenverarbeitung und Markierung bzw. für die Ansteuerungsvorrichtung der Markierungsvorrichtung eignen sich vorteilhaft Kabelverbindungen, Funkverbindungen oder Lichtfaserverbindungen zur Datenübertragung.
Es ist sinnvoll, wenn die vorbestimmten, gespeicherten Daten auch über die optischen Eigenschaften hinausgehende Objekt- verknüpfte Informationen beinhalten, wie beispielsweise Chargennummer, Seriennummer, Artikelnummer, Haltbarkeitsdatum, Lieferanteninformationen.
Ist eine Signalisierungsvorrichtung zur zusätzlichen akustischen Signalisierung einer definierten Objekt- oder Objektmerkmalserkennung vorgesehen, deren Signalqualität, vorzugsweise Tonhöhe oder Modulation, unterschiedliche Erkennungsereignisse signalisiert, bietet dieses System weitere Vorteile.
Neben der Identifizierungsvorrichtung ist auch das dadurch mögliche Verfahren Gegenstand der Erfindung. Dieses Verfahren ermöglicht es erfindungsgemäß, zumindest ein Objekt mithilfe einer Erfassungsvorrichtung und einer Auswertungsvorrichtung zu erkennen und zu identifizieren. Dabei wird zumindest ein zuvor gewähltes und definiertes Objektmerkmal, vorzugsweise ein bestimmter Barcode eines zu untersuchenden Objektes, über diese oder eine weitere Erfassungsvorrichtung entweder nicht identifiziert, oder eindeutig identifiziert oder falsch identifiziert. Dazu dient die Markierungsvorrichtung zum Hervorheben und Markieren, indem das Objekt auf qualitativ unterschiedliche Weise„optisch" markiert wird. Vorteilhaft geschieht dies mit unterschiedlich farbigem Licht, insbesondere mit grünem Licht für„richtiges Objekt - richtig erkannt", mit rotem Licht„möglicherweise richtiges Objekt - nicht richtig erkannt" und mit blauem Licht für„falsches Objekt - richtig erkannt". Andere Farbzuordnungen sind ebenso möglich, wie die Verwendung von bestimmten Projektionsmustern.
Die erfindungsgemäße Identifizierungsvorrichtung kombiniert mithin raffiniert bekannte Vorrichtungen, wie optische Erfassungssysteme, Bildverarbeitungssysteme oder optische Lesevorrichtungen (Laser-Scanner, Abtastsysteme) mit rechnerunterstützt gesteuerten Markierungsvorrichtungen wie Lichtspots, um einem Benutzer ein Feedback nach einer in Echtzeit durchgeführten automatischen Analyse mithilfe einer Recheneinheit (Computer) zu geben. Dadurch ist der Benutzer schneller als bisher in der Lage, aus einer Objektmenge die richtigen Objekte oder falsche Objekte geführt zu behandeln, insbesondere zu ergreifen, zu sortieren und/oder auszuwählen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung näher erläutert, wobei Figur 1 eine Skizze einer erfindungsgemäßen Identifizierungsvorrichtung zeigt.
Das hier beschriebene Beispiel zeigt eine mögliche Anwendung der Identifizierungsvorrichtung oder des damit verbundenen Verfahrens. Verschiedenste Objekte oder Objektmerkmale sind möglich. Das Beispiel ist zum einfacheren Verständnis bewusst einfach gewählt. In realen Anwendungen sind wesentlich höhere komplexe Situationen gegeben, die in den meisten Fällen ebenfalls durch die Identifizierungsvorrichtung unterstützt werden können. Angenommen, ein Satz Memory-Karten wird auf einer Glasplatte verteilt. Bei diesem bekannten Kartenspiel ist es Aufgabe, möglichst viele gleiche Bildpaare aus einer Menge von Bildpaaren mit möglichst wenig Greifversuchen zu sammeln. Diese Memory-Karten sind nun die zu identifizierenden Objekte 3 mit bestimmten Objektmerkmalen 3', welche Bildinhalte sind. Die Bildinhalte sind auf einer der beiden Seiten der Karten aufgedruckt. Zu Beginn wird in einem Lernmodus über eine Vorrichtung die Rückseite der Karten über die Bilderfassungsvorrichtung 10 erfasst und ihre Merkmale als Datensatz in Form von gespeicherten Daten 2Γ gespeichert, um zu vermeiden, dass zwei Rückseiten durch die Identifizierungsvorrichtung 1 als gleiches Kartenpaar erkannt und identifiziert werden. Mithilfe eines ersten Algorithmus innerhalb einer Auswertungsvorrichtung 20 in Form eines Computers identifiziert man nun eine erste Karte auf der Unterlage 2 in Form einer Glasplatte anhand der optosensorisch erfassten Daten 1 1 mithilfe einer ersten Erfassungsvorrichtung 10, beispielsweise einer Digitalkamera, und vergleicht die Ergebnisse der ausgewerteten Daten 21 nach der Verarbeitung mit den gespeicherten Daten 21 '. Sind die Ergebnisse gleich den Rückseiten-Informationen im Datenspeicher, so wird mit der Auswertung der opto- sensorischen Daten bei der nächsten erkannten Karte auf der Unterlage 2 aus Glas fortgesetzt. Die Kamera ist zum Zweck der Karten- oder Bilderfassung unterhalb der Unterlage 2 angebracht und auf die transparente Glasplatte gerichtet. Solange kein Bild, sondern nur Rückseiten erfasst werden, wiederholt sich der Vorgang. Die Position und Orientierung der Karte wird ebenfalls optisch zum Beispiel über die erste Erfassungsvorrichtung 10 oder die zweite Erfassungsvorrichtung 10' in Form einer Positionsermittlungsvorrichtung erfasst. Über eine Markierungsvorrich- tung 30 in Form einer Strahlvorrichtung wird nun die Karte als unbekannt beispielsweise mit blauem Licht von oben angestrahlt, wobei der neue Bildinhalt als neuer Datensatz gespeichert wird. Diese Prozedur wird für alle Karten auf der Glasplatte wiederholt. Jede Karte, deren Rückseite nach unten auf der Glasplatte liegt, wird von oben, beispielsweise rot, angestrahlt. Dadurch wird dem Benutzer signalisiert, dass die rote Karte umgedreht werden muss, da sie sonst nicht erkannt wird. Sobald ein gespeichertes Bildmotiv ein zweites Mal erkannt wird, werden diese zwei gleichen oder ähnlichen Karten anhand der ermittelten Positionsdaten gezielt, beispielsweise mit grünem Licht, angestrahlt. Zusätzlich kann ein Signal ertönen, das als Aufforderung zum Entfernen des mit grünem Licht bestrahlten Bildpaares vorgesehen sein kann. Der Benutzer muss bei jedem Signalton die erkannten Bildpaare entfernen. Er muss auch alle blau angestrahlten Karten umdrehen, so dass sie mit der Bildseite nach unten zu liegen kommen. Durch diese Methode kann der Benutzer 4 ohne hohe Konzentration alle Bildpaare nach und nach anhand der grünen Licht-Markierungen von der Glasplatte entfernen oder sammeln, und benötigt dafür nur einen Bruchteil der Zeit, die er für diese logistische Aufgabe ohne die Identifizierungsvorrichtung benötigen würde. Der Signalton kann zeitverzögert durch eine entsprechende akustische Signalisierungsvorrichtung abgegeben werden. In diesem Fall hat der Benutzer die Möglichkeit, ein erkanntes Bildpaar vor der Geräuschabstrahlung von der Glasplatte zu nehmen, und dadurch auch den Signalton vermeiden. Dadurch ist es dann zusätzlich möglich, langsame Benutzer von raschen Benutzern an der Zahl der akustischen Meldungen zu unterscheiden, womit eine indirekte Motivation des Benutzers stattfindet.
In Figur 1 befindet sich ein Benutzer 4 vor der Unterlage 2 bzw. Arbeitsfläche. Auf dieser Fläche befinden sich zwei Objekte 3 mit den Objektmerkmalen 3'. Vier erste und zweite Erfassungsvorrichtungen 10, 10' sind derart angeordnet, dass sie von verschiedenen Richtungen auf die Arbeitsfläche„blicken". Hier sind zwei erste Erfassungsvorrichtungen 10 unterhalb der Unterlage 2 angeordnet, welche transparent ist. Eine erste Erfassungsvorrichtung 10 zur Erfassung von Objekten 2 oder Objektmerkmalen 3' und eine zweite Erfassungsvorrichtung 10' zur Ermittlung der Position des Objektes sind oberhalb des Arbeitsbereiches oberhalb der Arbeitsfläche angeordnet. Die Montage-, Führungs- und Steuervorrichtungen sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ebenso sind die Verbindungen nur angedeutet. Die Erfassungsvorrichtungen 10, 10' können hier digitale Kameras sein. Die erfassten Daten 1 1, 11 ' dieser Erfassungsvorrichtungen werden an die Auswertungsvorrichtung 20, welche im Ausführungsbeispiel ein Computer-Standgerät ist, übermittelt und entsprechend von diesem Computer-Standgerät ausgewertet, so dass die Daten 21 und 24 ermittelt werden, welche zum Vergleich und der Positionszuordnung dienen. Der Vergleich der ausgewerteten Daten 21 oder der ermittelten Eigenschaften 22 mit Sollwerten 2Γ, 22' erfolgt mithilfe des Computerprogrammes 23 in der Auswertungsvorrichtung 20. Unter Nutzung der Daten 24 der Positionserfassung und der Identifikations- Algorithmen in der Auswertungsvorrichtung 20 wird die Markierungsvorrichtung 30, die hier beispielsweise ein Beamer ist, entsprechend direkt oder mithilfe einer Ansteuerungsvorrichtung 31 angesteuert oder positioniert, um die Markierung mithilfe einer entsprechenden Lichtbestrahlung zu verursachen. Hier sind zwei unterschiedliche Licht-Kegel auf zwei unterschiedliche Objekte in unterschiedlichen Farben in einer erste Markierungsweise G (grüner Lichtspot) und in einer zweiten Markierungsweise B (blauer Lichtspot) als Beispiel markiert.
Bezugszeichenliste
1 Identifiziervorrichtung
10 Erste Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Objektes oder eines Objektmerkmales 10' Zweite Erfassungsvorrichtung zur Ermittlung der Position des Objektes im Erfassungsbereich
11 optosensorisch erfasste Daten der Objekte bzw. der lokalen Position derselben 11'
12 optisches Mittel zur optischen Erfassung (hier: Linsen/Blenden-System)
13 photosensorisches Mittel (hier: Kameramodule, Sensorarray; alternativ z. B. Barcodescanner)
2 Unterlage (Arbeitsfläche unter dem Arbeitsbereich, z. B. Glasplatte)
20 Auswertungsvorrichtung zur computerunterstützten Auswertung der erfassten Daten von der Erfassungsvorrichtung 10
21 ausgewertete Daten aus den Sensordaten
21' gespeicherte Daten (z. B. aus Einlern-Modus)
22 ermittelte Eigenschaften aus den Sensordaten (Größe, Farbe, Helligkeit, Form, etc.)
22' vordefinierte mit Toleranzwerten versehene Vergleichswerte für die Eigenschaften
23 Computer-Programm
24 Positionsdaten (Steuerdaten bzw. kalibrierte Zuordnungsdaten basierend auf Positionsdaten und Identifikationsergebnisse der Computerauswertung 24')
3 Objekt
3' Objektmerkmal
30 Markierungsvorrichtung zum direkten Hervorheben bzw. Markieren
31 Ansteuerungsvorrichtung zur Ansteuerung der Markierungsvorrichtung 30 mithilfe der Daten aus der Auswertungsvorrichtung 20
4 Benutzer
G erste Markierungsweise (z. B. grüner Lichtspot)
B zweite Markierungsweise (z. B. blauer Lichtspot)

Claims

Patentansprüche
1) Identifizierungsvorrichtung (1) für eine halbautomatische Prüfstation, vorzugsweise in einer Kommissionieranlage, mit zumindest einer ersten Erfassungsvorrichtung (10) zum Erfassen mindestens eines Objektes (3) oder Objektmerkmales (3') mithilfe von optischen (12) und photosensorischen Mitteln (13) und mit einer Auswertungsvorrichtung (20) zur computerunterstützten Auswertung solcherart erfasster Objekte (3) oder Objektmerkmale (3') anhand des Vergleiches der opto-sensorisch erfassten Daten (1 1), vorzugsweise mithilfe von Bildvergleichs- und/oder Zeichenerkennungs-Algo- rithmen, ausgewerteten Daten (21), wie vorzugsweise Barcode oder alphanumerische Zeichen, und/oder mithilfe von Algorithmen zur Erfassung zumindest einer optisch ermittelten Eigenschaft (22) aus der Gruppe: Abmessung, Formdetail, Farbe,
Helligkeit - in absoluten oder relativen Werten - einerseits -,
mit vorbestimmten, gespeicherten Daten (2 ), vorzugsweise durch einen Einlern - Algorithmus erstellte Daten, und/oder mit vordefinierten Eigenschaften (22') innerhalb vordefinierter Toleranzbereiche durch ein Computer-Programm (23) - andererseits -,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Identifizierungsvorrichtung (1)
- eine Markierungsvorrichtung (30) zum direkten Hervorheben bzw. Markieren zumindest eines Objektes (3) oder Objektmerkmales (3') in Abhängigkeit vom Ergebnis der Objekt- oder Merkmals- Vergleichsauswertung und
- eine Unterlage (2) mit einen Arbeitsbereich definierenden Abmessungen aufweist, wobei die Markierungsvorrichtung (30) optische Mittel aufweist, welche Licht mit zumindest einer bestimmten Eigenschaft aus der Gruppe Intensität, Form und
Wellenlänge auf Teile des Arbeitsbereiches bzw. auf die darauf befindlichen Objekte projizieren, wobei diese Teile des Arbeitsbereiches durch die Programmierung und durch die Ergebnisse der automatisierten Analyse der Auswertungsvorrichtung (20) zur computerunterstützten Auswertung über eine Ansteuerungsvorrichtung (31) gezielt definiert gewählt und gesteuert werden, und
- wozu mindestens eine erste Erfassungsvorrichtung (10) zur Erfassung mindestens eines Objektes (3) oder eines Objektmerkmales (3') und/oder eine zweite Erfassungsvorrichtung (10') vorgesehen ist, welche mittelbar, vorzugsweise durch Kalibrierung der optosensorisch erfassten Daten mit Ist-Positionsdaten, die Daten für die rechnerunterstützte Ermittlung der Position und Orientierung im Arbeitsbereich liefert.
2) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Markierungsvorrichtung (30) ein Bildprojektor ist, der im Abstand oberhalb oder schräg oberhalb der Unterlage (2) angebracht ist, oder dass ein Spiegel an selbiger Position angebracht ist und der Bildprojektor von anderer Position derart auf diesen Spiegel gerichtet ist, dass die resultierende Projektionsfläche in beiden Fällen die Unterlage (2) ist.
3) Identifizierungs Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Markierungsvorrichtung (30) aus zumindest einer Lichtquelle aufgebaut ist, die einen Lichtstrahl bestimmter Größe, Form, Intensität, Musterart und/oder Farbe als fokussierte Spots auf Positionen der Projektionsfläche wirft, welche durch die
Abmessungen der Unterlage (2) gegeben ist, wobei zumindest ein Detail der Qualität und die Zielrichtung des Spots durch die Ansteuerungsvorrichtung (31) bestimmbar sind, vorzugsweise durch Auswahlschalter für eine Lichtquelle aus einer Gruppe von Lichtquellen mit unterschiedlicher Strahlausrichtung oder durch Stellmotoren zur Lage- und/oder Richtungsänderung eines Richtstrahlers.
4) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Erfassungsvorrichtung (10) zur Erfassung eines Objektes (3) oder eines Objektmerkmales (3') eine elektronische Flächen-Kamera, vorzugsweise ein CCD- oder eine CMOS-Kamera, vorzugsweise mit Linsen-Objektiv, ist, oder eine
Zeilenkamera mit einem beweglichen vorzugsweise oszillierenden oder rotierenden Spiegel oder ein Laserscanner ist.
5) Identifizierungs Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung zumindest jener der ersten Erfassungsvorrichtung (10) zugewandten Seite der Objekte (3) vorhanden ist. 6) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der ersten und zweiten Erfassungsvorrichtungen (10, 10') unterhalb der Unterlage (2) angeordnet ist, wobei die Unterlage aus transparentem oder teil-lichtdurchlässigem Material, vorzugsweise Glas oder Kunststoff, besteht, und/oder als Gitter oder Netz ausgebildet ist.
7) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Vorrichtungen (10, 20, 30 bzw. 31) Kabel Verbindungen,
Funkverbindungen oder Lichtfaserverbindungen zur Datenübertragung vorgesehen sind.
8) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vorbestimmten, gespeicherten Daten (21 ') über die optischen Eigenschaften hinausgehende Objekt- verknüpfte Informationen beinhalten.
9) Identifizierungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Signalisierungsvorrichtung zur zusätzlichen akustischen Signalisierung einer definierten Objekt- oder Objektmerkmals-Erkennung vorgesehen ist, deren
Signalqualität, vorzugsweise Tonhöhe oder Modulation, unterschiedliche
Erkennungsereignisse signalisiert.
10) Verfahren zum optosensorischen Erfassen mindestens eines Objektes (3) oder
Objektmerkmales (3') mithilfe zumindest einer der Vorrichtungen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Objekt (3), das mithilfe der ersten und/oder zweiten
Erfassungsvorrichtung (10,10') und der Auswertungsvorrichtung (20) zwar erkannt, aber wobei zumindest ein zuvor gewähltes und definiertes Objektmerkmal (3'), vorzugsweise ein bestimmter Barcode, des zu untersuchenden Objektes über diese oder eine weitere erste Erfassungsvorrichtung (10) nicht eindeutig identifiziert wird, mithilfe der Markierungsvorrichtung (30) zum Hervorheben und Markieren auf qualitativ unterschiedliche Markierungsweise (G, B) markiert wird. ) Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Objekt (3) mithilfe der Markierungsvorrichtung (30) zum Hervorheben und Markieren auf qualitativ unterschiedliche Markierungsweise (G, B) markiert wird, nämlich
- einerseits gegenüber einem erkannten Objekt (3), dessen zuvor gewähltes und definiertes Objektmerkmal (3') mit der Erfassungsvorrichtung eindeutig identifiziert wird, und
- andererseits nochmals anders gegenüber einem erkannten Objekt mit einem der Auswertungsvorrichtung bekannten, jedoch zuvor nicht gewählten Objektmerkmal, vorzugsweise ein falscher oder ein anderer Barcode, vorzugsweise mit unterschiedlich farbigem Licht, insbesondere mit grünem Licht für„richtiges Objekt - richtig erkannt", mit rotem Licht„möglicherweise richtiges Objekt - nicht richtig erkannt" und mit blauem Licht für„falsches Objekt - richtig erkannt".
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