專利名稱：用于控制印刷技術(shù)的機(jī)器的工作過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制印刷技術(shù)機(jī)器的工作過程的方法，在該方法中，用拍攝圖像的裝置獲得運(yùn)動(dòng)著的物體的位置信號(hào)，在該方法中處理這些位置信號(hào)，以如期望的那樣影響工作過程。
本發(fā)明使得紙加工機(jī)器的自動(dòng)化成為可能，在此確定的狀態(tài)參數(shù)，其以3D-場(chǎng)景存在，采用照相機(jī)和圖像處理裝置探測(cè)。狀態(tài)參數(shù)的探測(cè)可以通過機(jī)器操作者的視覺進(jìn)行。在此，人的視覺系統(tǒng)以其空間感覺能力來幫助這種探測(cè)，特別是通過立體觀察。機(jī)器操作者可以用他的頭相繼占據(jù)不同的位置，以得到全面的3D-印象。
背景技術(shù)：
由DE 43 21 179 A1獲知，為了監(jiān)視印刷機(jī)器的紙運(yùn)行過程而應(yīng)用照相機(jī)，其生成印刷圖像和印刷材料的二維圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)這些圖像數(shù)據(jù)可以確定一些部分圖像互相之間的相對(duì)位置、印刷圖像對(duì)印刷材料邊緣的位置和印刷材料相對(duì)于輸送裝置的構(gòu)件的位置。
在根據(jù)DE 42 02 723 A1的用來調(diào)整印刷機(jī)器的方法中，根據(jù)照相機(jī)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)功能的實(shí)施。照相機(jī)信號(hào)含有機(jī)器構(gòu)件的存在和位置的信息。
在DE 103 01 636 A1中描述了一種用來獲知紙堆或頁(yè)張的特征的裝置，在該裝置中采用照相機(jī)和采用圖像信息處理單元同時(shí)探測(cè)紙堆的二個(gè)邊緣。
在所有上述的方法中，總是要用光源和照相機(jī)，以確定物體的二維位置和大小。2D-圖像的處理由于只有較少的信息含量而是不夠充分的。
另外還已知，借助于測(cè)量照相機(jī)從至少二個(gè)方位拍攝一個(gè)物體如一個(gè)建筑物或一個(gè)風(fēng)景。由圖像座標(biāo)可以詳細(xì)地確定3D-物體座標(biāo)。在用照相機(jī)攝影測(cè)量拍攝時(shí)，可以獲得和處理來自物體的陰影投影的信息。
在根據(jù)DE 196 36 354 A1的方法中，通過使用用于照射物體的可調(diào)節(jié)的光學(xué)器材而使得3D-測(cè)量成為可能。用第一光源將模型投影到要測(cè)量的表面上。當(dāng)投影角與照相機(jī)的攝影角不同時(shí)，那么可以由在圖像變換器上的模型的圖像計(jì)算出3D-信息。用第二光源交替著地完全照亮所述表面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，給出一種用來控制印刷技術(shù)機(jī)器的工作過程的方法，其用較少的費(fèi)用和成本，只采用一個(gè)照相機(jī)而獲得3D-場(chǎng)景的參數(shù)，根據(jù)所述參數(shù)而控制工作過程。
按照本發(fā)明，提出了一種用于控制印刷技術(shù)機(jī)器的工作過程的方法，在該方法中用拍攝圖像的裝置獲得運(yùn)動(dòng)著的物體的位置信號(hào)，在該方法中處理這些位置信號(hào)，以如期望的那樣影響工作過程。其中，在前面的學(xué)習(xí)階段中用不同的地點(diǎn)固定的光源從不同的方向相繼地照射處于未運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的物體和其周圍，在此每個(gè)照射的場(chǎng)景用圖像拍攝裝置獲得描繪物體和其周圍的圖像信號(hào)，在此處理這些圖像信號(hào)和確定和儲(chǔ)存對(duì)于每個(gè)光源的物體邊緣和物體陰影之間的單義的對(duì)應(yīng)，在工作階段中運(yùn)動(dòng)的物體和其周圍用多個(gè)光源同時(shí)照射，在此用圖像拍攝裝置獲得描繪物體和其周圍的圖像信號(hào)，并且由在學(xué)習(xí)階段儲(chǔ)存的信息和在工作階段連續(xù)獲得的圖像信號(hào)確定物體在空間中的位置。
根據(jù)本發(fā)明首先以不同的光源相繼地照射靜止?fàn)顟B(tài)下的機(jī)器的3D-場(chǎng)景和用一個(gè)照相機(jī)拍攝各自所屬的圖像。這些光源有利地這樣選擇，即它們?cè)诠庾V上和/或在它們的方向特性曲線上是明顯不同的和是設(shè)置在不同地點(diǎn)的。在圖像中可看見的屬于3D-場(chǎng)景的物體的邊緣和陰影單義地對(duì)應(yīng)于一個(gè)光源和該光源的位置。在這階段這個(gè)對(duì)應(yīng)被一個(gè)圖像處理系統(tǒng)學(xué)習(xí)記住。
在隨后的機(jī)器工作中，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的物體用多個(gè)光源同時(shí)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行照射和用所述照相機(jī)連續(xù)地拍攝圖像。現(xiàn)在所拍攝的圖像含有以前學(xué)習(xí)記下的參數(shù)的疊加。基于在場(chǎng)景中的物體的不同的陰影投影而可以計(jì)算出物體的實(shí)際真實(shí)地點(diǎn)。
可以應(yīng)用具有有色光的、具有不可見的IR-或UV-光線的光源和/或具有偏振光的光源。此外由入射光的類型可獲得附加的選擇性的信息。特別地，光的入射可以是漫射的、定向的、平行的或起波形的。用作為照相機(jī)的是多通道的照相機(jī)，如RGB-彩色照相機(jī)，具有特殊通道，特別是IR-通道的彩色照相機(jī)和/或具有偏振濾光鏡的照相機(jī)。光源和照相機(jī)的設(shè)置相應(yīng)于場(chǎng)景和所要識(shí)別的物體。
在學(xué)習(xí)階段的方法步驟可以一次性地為了系統(tǒng)的安裝而實(shí)施或在進(jìn)行著的工作中循環(huán)重復(fù)，其方式是使用已知大小和設(shè)置的參照物體。
有利的是，使用光源，它們?cè)诠庾V輻射方面是不同的。
有利的是，使用光源，它們?cè)诳臻g的光線傳播的性能方面是不同的。
有利的是，使用光源，它們?cè)诎l(fā)出的光的偏振方向上是不同的。
有利的是，使用具有光譜靈敏度的圖像拍攝裝置。
有利的是，使用對(duì)確定的偏振方向的光具有靈敏度的圖像拍攝裝置。
本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在僅僅一幅圖像中含有期望的信息。為了獲得一個(gè)物體的3D-信息，只需要一個(gè)照相機(jī)。在只有一個(gè)攝像時(shí)也可應(yīng)用到快速運(yùn)動(dòng)的過程中。


下面根據(jù)實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
附圖示出圖1在一個(gè)印刷機(jī)中在頁(yè)張輸送時(shí)用來實(shí)施本方法的配置的示意圖，和圖2用來實(shí)施本方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了在一個(gè)印刷機(jī)中在輸送頁(yè)張1時(shí)的場(chǎng)景。頁(yè)張1在印刷時(shí)用輸送裝置無接觸地以方向3運(yùn)動(dòng)通過頁(yè)張導(dǎo)向板2。沿著輸送路徑在頁(yè)張1之上設(shè)置有二個(gè)光源4，5，它們的光照亮一個(gè)頁(yè)張角6和它的周圍。這些光源4，5是固定設(shè)置在不同的地點(diǎn)和產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光束7，8。為了拍攝場(chǎng)景的圖像，彩色照相機(jī)9固定地設(shè)置在不同于光源4，5的地方。
下面根據(jù)圖2描述本方法的實(shí)施。這些方法步驟分成一個(gè)學(xué)習(xí)階段10和一個(gè)工作階段11，他們?cè)趫D2中各自以虛線框框出。
在學(xué)習(xí)階段10中為了學(xué)習(xí)記錄將一個(gè)頁(yè)張1放置于頁(yè)張導(dǎo)向板2上方的一個(gè)位置，其相應(yīng)于在印刷機(jī)器工作時(shí)的一個(gè)所期望的位置。不運(yùn)動(dòng)的頁(yè)張1在步驟12中在頁(yè)張角6處受到光源4的光束7照射。在位于頁(yè)張1下面的頁(yè)張導(dǎo)向板上生成具有頁(yè)張邊緣14，15的輪廓的陰影13。在另一步驟16中用彩色照相機(jī)9拍攝一個(gè)圖像和在步驟17中儲(chǔ)存陰影13的圖像作為參照。之后在步驟18中關(guān)閉光源4和打開光源5。光束8在頁(yè)張導(dǎo)向板2上生成頁(yè)張角6的另一個(gè)投影19。在下個(gè)步驟20中再用彩色照相機(jī)9拍攝一個(gè)圖像和在步驟21中儲(chǔ)存投影19的圖像作為參照。從而結(jié)束學(xué)習(xí)階段10。
在工作階段11中頁(yè)張1逐個(gè)相繼地輸送通過頁(yè)張導(dǎo)向板2。在步驟22中在一個(gè)頁(yè)張1的移動(dòng)期間總是用光源4，5照亮頁(yè)張角6。通過光束7，8同時(shí)生成陰影13，19。在步驟23中在一個(gè)由頁(yè)張1的輸送路徑導(dǎo)出的時(shí)間點(diǎn)上用彩色照相機(jī)9拍攝圖像。隨后在步驟24中由該圖像獲得和處理在空間中的頁(yè)張的位置的3D-信息。在此在步驟17，21中儲(chǔ)存了的陰影圖像作為預(yù)先信息處理。在下一個(gè)步驟25中檢驗(yàn)3D-信息的可信度。假如是可信的，那么就利用這些3D-信息，以如所期望的影響步驟26的頁(yè)張1的位置?？衫^續(xù)進(jìn)行頁(yè)張1的輸送和用光源4，5的逐漸地照射，其在流程圖中通過到步驟22的返回路徑26表示出。如果3D-信息是不可信的，那么其不用于控制印刷機(jī)器的工作過程，而是這些3D-信息必須重新通過學(xué)習(xí)階段10產(chǎn)生，這通過到步驟12的返回路徑27表示出。
本方法在印刷機(jī)中的頁(yè)張輸送時(shí)的應(yīng)用僅被舉例性地說明。本方法用于根據(jù)3D-信息如在頁(yè)張分開、頁(yè)張輸入和輸出或套準(zhǔn)控制時(shí)控制每個(gè)工作過程。本發(fā)明也可用于加工處理卷筒紙的機(jī)器中。
參考標(biāo)號(hào)1 頁(yè)張2 頁(yè)張導(dǎo)向板3 方向4，5光源6 頁(yè)張角7，8光束9 彩色照相機(jī)10 學(xué)習(xí)階段11 工作階段12 步驟
13陰影14，15頁(yè)張邊緣16-18 步驟19陰影20-25 步驟26，27返回路徑
權(quán)利要求
1.一種用于控制印刷技術(shù)機(jī)器的工作過程的方法，在該方法中用拍攝圖像的裝置獲得運(yùn)動(dòng)著的物體的位置信號(hào)，在該方法中處理這些位置信號(hào)，以如期望的那樣影響工作過程，其特征在于，在前面的學(xué)習(xí)階段(10)中用不同的地點(diǎn)固定的光源(4，5)從不同的方向相繼地照射處于未運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的物體(1)和其周圍，在此每個(gè)照射的場(chǎng)景用圖像拍攝裝置(9)獲得描繪物體(1)和其周圍的圖像信號(hào)，在此處理這些圖像信號(hào)和確定和儲(chǔ)存對(duì)于每個(gè)光源(4，5)的物體邊緣(14，15)和物體陰影(13，17)之間的單義的對(duì)應(yīng)，在工作階段(11)中運(yùn)動(dòng)的物體(1)和其周圍用多個(gè)光源(4，5)同時(shí)照射，在此用圖像拍攝裝置(9)獲得描繪物體(1)和其周圍的圖像信號(hào)，并且由在學(xué)習(xí)階段(10)儲(chǔ)存的信息和在工作階段連續(xù)獲得的圖像信號(hào)確定物體(1)在空間中的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用光源(4，5)，它們?cè)诠庾V輻射(7，8)方面是不同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用光源(4，5)，它們?cè)诳臻g的光傳播(7，8)的性能方面是不同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用光源(4，5)，它們?cè)诎l(fā)出的光(7，8)的偏振方向上是不同的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用具有光譜靈敏度的圖像拍攝裝置(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用對(duì)確定的偏振方向的光(7，8)具有靈敏度的圖像拍攝裝置(9)。
全文摘要
用于控制印刷技術(shù)機(jī)器的工作過程的方法，其中用圖像拍攝裝置獲得運(yùn)動(dòng)的物體的位置信號(hào)，處理該信號(hào)，如期望地影響工作過程，在前面的學(xué)習(xí)階段(10)中用不同固定地點(diǎn)的光源(4，5)以不同的方向相繼地照射處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體和其周圍，在此每個(gè)照射的場(chǎng)景用圖像拍攝裝置獲得描繪物體(1)和其周圍的圖像信號(hào)，在此處理圖像信號(hào)和確定和儲(chǔ)存對(duì)于每個(gè)光源的物體邊緣(14，15)和物體投影之間的單義的對(duì)應(yīng)，在工作階段(11)中運(yùn)動(dòng)的物體和其周圍用多個(gè)光源同時(shí)照射，由在學(xué)習(xí)階段儲(chǔ)存的信息和在工作階段連續(xù)獲得的圖像信號(hào)確定物體的空間位置。本發(fā)明的方法，用較少費(fèi)用和成本，只用一個(gè)照相機(jī)而獲得3D－場(chǎng)景參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)而控制工作過程。
文檔編號(hào)G03B15/00GK1669794SQ200510052770
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者托比亞斯·米勒 申請(qǐng)人:海德堡印刷機(jī)械股份公司