DE69632635T2

DE69632635T2 - Verfahren und Apparat zur Volumenmessung eines Gegenstandes

Info

Publication number: DE69632635T2
Application number: DE69632635T
Authority: DE
Inventors: Moreno Bengala; Alessandro Golfarelli; Guglielmo Piazzi; Stefano Amorosi
Original assignee: Datalogic SpA
Current assignee: Datalogic SpA
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2017-01-01
Also published as: US6442503B1; EP0851206B9; ATE268464T1; EP0851206A1; JPH10206123A; EP0851206B1; ES2222474T3; US6061645A; DE69632635D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein optisches Verfahren, mit dem zu einem Gegenstand in Bezug stehende Informationen erhalten werden können, und eine Vorrichtung zur Implementierung des Verfahrens.
Ein in vielen Industriezweigen und im Handel auftretendes Problem ist die Bestimmung des Volumens eines Gegenstandes. Insbesondere erfordert das Liefern und Verschicken von Gütern die Messung des Volumens von Paketen auf automatisierte Weise, um über Informationseinheiten zu verfügen, die sowohl für die Verwaltung von Lagerräumen in Lagerhäusern als auch von Transportmitteln nützlich sind.
In Lagerhäusern und in Transportmitteln werden Gegenstände im allgemeinen gemäß ihrem Gewicht und einer oder mehrerer linearer Abmessungen, die als die signifikantesten angesehen werden, behandelt. Diese Art der Behandlung ist jedoch nur näherungsweise und mit Sicherheit nicht vollkommen zufriedenstellend.
In der WO-A-92 16818 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der linearen Abmessungen des dreidimensionalen räumlichen Volumens von Gegenständen offenbart. Die Vorrichtung umfaßt auch einen optischen Codeleser, mit dem der einem Gegenstand zugeordnete optische Code gelesen werden kann. Die Länge, Breite und Höhe der Gegenstände werden unter Verwendung einer Kombination eines Lichtvorhangs und eines Ultraschallentfernungssensors bestimmt.
In der DE-A-33 03 109 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen gewichtsmäßigen Identifizierung von Produkten, Abtastung eines Strichcodes, optischen Messung der Größe und/oder Abtastung der Form mit Ultraschall offenbart.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von zu einem Gegenstand in Beziehung stehender Information gemäß Anspruch 1.
Bevorzugte Ausführungsformen einer Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2–10 dargelegt. Andere Beispiele einer Implementierung sind nachfolgend dargelegt.
Optischer Code bedeutet im vorliegenden Fall graphische Sequenzen, wobei Informationselemente in einer codierten lesbaren Form von geeigneten Leseinstrumenten aufgezeichnet werden. Beispiele optischer Codes umfassen Strichcodes, zweidimensionale Codes, Farbcodes, etc.
In typischen Situationen, in welchen das Volumen eines Gegenstandes gemessen werden soll (wie beispielsweise bei der Handhabung von Paketen in einem Verteilsystem oder in Lagerhäusern und dergleichen), ist bereits häufig eine Lesevorrichtung für optische Codes vorhanden. Die Vorrichtung ist Teil einer Gruppe von Komponenten (Lasereinheiten, Signalbearbeitungseinheiten und Verarbeitungs-/Speichereinheiten), die mit nur wenigen Änderungen und Umbauten für eine Messung des Volumens eines Gegenstandes angepaßt werden können.
Zweckmäßigerweise umfaßt die Lesevorrichtung für optische Codes einen Laserscanner, vorzugsweise einen Scanner mit moduliertem Licht, der zur Messung des Umfangs oder der Entfernung eines Lichtpunktes betrieben werden kann. Ein Scanner dieses Typs ist beispielsweise in der US-A-5 483 051 dieses Anmelders beschrieben.
Vorteilhafterweise kann die Lesevorrichtung einen CCD-Leser umfassen.
Das Volumen kann mit einem beliebigen einer Mehrzahl verschiedener Verfahren gemessen werden, die den Gegenstand spezieller vom Anmelder mit demselben Datum eingereichter Patentanmeldungen bilden. Hier werden lediglich die grundlegenden Merkmale dieser Verfahren betrachtet und es wird bezüglich einer detaillierteren Erläuterung auf diese Patentanmeldungen verwiesen.
Gemäß einem ersten derartigen Verfahren umfaßt eine Volumenmessung die folgenden Schritte:

a) Anordnen des Gegenstands auf einer tragenden Oberfläche;
b) Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche;
c) Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche entlang einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung verläuft, mit zumindest einem Laserstrahl von einem Scanner, der sich über der Lagerfläche befindet und so angeordnet ist, daß er in der Abtastungsebene wirksam ist;
d) Bewegen des Gegenstandes über die tragende Oberfläche entlang der Vorschubrichtung relativ zur Abtastungsebene, bis die Abtastungsebene den Gegenstand schneidet;
e) Erhalten der Höhe über der tragenden Oberfläche von n in einer oberen Fläche des Gegenstandes und der Abtastungsebene enthaltenen n Meßpunkten;
f) Definieren einer festgesetzten Höhe in Abhängigkeit von den gemessenen Höhen zweier aufeinanderfolgender Meßpunkte;
g) Erhalten der Ebenenposition auf der tragenden Oberfläche der n Meßpunkte;
h) Definieren einer festgesetzten Basis in Abhängigkeit von den Ebenenpositionen auf der tragenden Oberfläche jedes Paares benachbarter Meßpunkte;
i) Berechnen eines festgesetzten Flächenelementes vertikal zur tragenden Oberfläche für jedes Paar benachbarter Meßpunkte durch Multiplizieren der festgesetzten Basis mit der festgesetzten Höhe;
j) Berechnen einer festgesetzten Fläche als die kombinierte Summe der festgesetzten berechneten Flächenelemente;
k) Bewegen des Gegenstandes relativ zur Abtastungsebene um eine vorbestimmte Vorschubentfernung längs einer Vorschubrichtung über die tragende Oberfläche;
l) Definieren einer festgesetzten Dicke in Abhängigkeit von der Vorschubentfernung;
m) Berechnen eines Volumenelements durch Multiplizieren der festgesetzten Fläche mit der festgesetzten Dicke;
n) Wiederholen der obigen Schritte e) bis m) bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist;
o) Berechnen des Gegenstandsvolumens als die kombinierte Summe aller Volumenelemente.

Der Ausdruck „obere Fläche" ist hier generisch und umfaßt jede für den über der tragenden Oberfläche angeordneten Laserscanner sichtbare Oberfläche. Insbesondere kann die obere Fläche sogar eine schräge Seitenoberfläche sein, deren Neigung bezüglich der Ruheposition des Gegenstands ein nach oben gerichteter Abschrägungswinkel auf der tragenden Oberfläche ist.
Die Bewegung gemäß dem obigen Schritt d) sollte als eine relative Bewegung verstanden werden. D. h. es kann sich entweder um eine Bewegung des Gegenstands relativ zu einer festen Abtastungsebene oder um eine Bewegung der Abtastungsebene relativ zu einem stationär gehaltenen Gegenstand oder um beides handeln.
Gemäß einem zweiten derartigen Verfahren umfaßt die Volumenmessung die folgenden Schritte:
Plazieren des Gegenstandes auf einer tragenden Oberfläche;
Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche;
Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung liegt, mit einem Laserstrahl von einem Scanner, der sich über der tragenden Oberfläche befindet und so angeordnet ist, daß er in der Abtastungsebene wirkt;
Definieren eines festen kartesischen Bezugssystems mit einer Längsachse (y) längs der Vorschubrichtung, einer Querachse (x) orthogonal zur Längsachse (y) und einer Vertikalachse (z) orthogonal zur Ebene der tragenden Oberfläche;
Bewegen des Gegenstandes über die tragende Oberfläche längs der Vorschubrichtung relativ zur Abtastungsebene, bis die Abtastungsebene den Gegenstand schneidet;
Bewirken eines abtastenden Überstreichens über den Gegenstand in der Abtastungsebene mittels des Scanners;
Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinaten-Dreiergruppen (x, y, z) von n Meßpunkten des Gegenstandes, der durch den Laserstrahl in der Abtastungsebene überstrichen wurde;
Bewegen des Gegenstandes relativ zur Abtastungsebene über eine Vorschubentfernung in der Vorschubrichtung, die gleich einer vorbestimmten Längsauflösung (L) ist;
Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist;
Einrichten eines Satzes von Standartwerten (x'') für die Querkoordinate, die mit einem Wert unterteilt ist, der gleich einer vorbestimmten Querauflösung (T) ist;
Entwerfen eines Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z''), welche äquivalente Punkte darstellen, für jedes abtastende Überstreichen, wobei die Werte der Querkoordinate (x'') gleich den Werten des Standardsatzes sind und die Werte der Längskoordinate (y'') und der Vertikalkoordinate (z'') jeweils Funktionen der Werte der berechneten Längs- und Vertikalkoordinaten (x, y) sind;
Berechnen des Volumens, das zwischen der tragenden Oberfläche (x, y) und der Oberfläche enthalten ist, welche durch diese Punkte mit äquivalenten Koordinaten (x'', y'', z'') definiert ist.
Auch hier sollte die Bewegung des Gegenstandes über die tragende Oberfläche in der Vorschubrichtung im Verhältnis zur Abtastungsebene als eine relative Bewegung verstanden werden.
Gemäß einem dritten derartigen Verfahren umfaßt die Volumenmessung die folgenden Schritte:
Plazieren des Gegenstandes auf einer tragenden Oberfläche;
Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche;
Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung liegt, mit zumindest einem Laserstrahl vom Scanner, der sich über der tragenden Oberfläche befindet und so angeordnet ist, daß er in der Abtastungsebene wirksam ist;
Definieren einer Leseebene, welche die Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Lesebasislinie schneidet, die quer zur Vorschubrichtung angeordnet ist, wobei in der Leseebene wirksame Lichtstrahlen durch den CCD-Leser aufgenommen werden, der sich über der tragenden Oberfläche befindet;
Bewegen des Gegenstandes über die tragende Oberfläche längs der Vorschubrichtung relativ zur Abtastungs- und Leseebene, so daß der Gegenstand diese Ebenen kreuzt;
Bewirken einer Reihe von abtastenden Überstreichungen über den Gegenstand in der Abtastungsebene mit dem Laserstrahl, so daß bei jedem abtastenden Überstreichen die Positionen von n Meßpunkten, welche den Gegenstandsumriß definieren, wie er durch den Laserstrahl mit Lichtpunkten markiert ist, berechnet werden;
Bewirken einer entsprechenden Reihe von Lesevorgängen des Gegenstands mittels des CCD-Lesers, um bei jedem Lesen die maximale Breite des Gegenstandsumrisses zu berechnen, wie dieser durch den CCD-Leser mit Lichtpunkten markiert ist, wobei jedes Lesen zeitlich im Verhältnis zum entsprechenden abtastenden Überstreichen mit dem Laser um eine Zeitperiode versetzt ist, die notwendig ist, um das Lesen an demselben Ort auf dem Gegenstand, wo das abtastende Überstreichen ausgeführt wurde, auszuführen;
Verarbeiten der Information von jedem abtastenden Überstreichen zusammen mit der Information vom entsprechenden Lesevorgang, um einen Satz festgesetzter Umrisse des Gegenstands zu definieren;
Berechnen der Fläche jedes festgesetzten Umrisses;
Berechnen einer Vorschubentfernung, die durch den Gegenstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden abtastenden Überstreichungen oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesevorgängen zurückgelegt wurde;
Berechnen eines Elementarvolumens für jeden festgesetzten Umriß als das Produkt der Fläche des festgesetzten Umrisses mit der Vorschubentfernung;
Berechnen des Volumens des Gegenstandes als die kombinierte Summe der Elementarvolumina.
Auch in diesem dritten Fall sollte die Bewegung des Gegenstandes über die tragende Oberfläche in der Vorschubrichtung im Verhältnis zur Abtastungsebene als eine relative Bewegung verstanden werden.
Ein zweiter Gesichtspunkt dieser Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zum Erfassen von zu einem Gegenstand in Beziehung stehender Information gemäß Anspruch 11.
Mit dieser Vorrichtung kann das oben erläuterte Verfahren implementiert werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 12–26 dargelegt. Weitere Beispiele sind im folgenden erläutert.
Zweckmäßigerweise umfaßt diese Vorrichtung zumindest einen Laserscanner, der sowohl Teil der optischen Codeleseeinrichtung als auch der Volumenmeßeinrichtung ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Laserscanner um einen Scanner mit moduliertem Licht, der für eine Messung des Umfangs oder der Entfernung eines mit Licht abgetasteten Punktes geeignet ist.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung zusätzlich einen CCD-Leser umfassen.
Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung:
eine Lasereinheit, die eine Laserlichtquelle und ein Mittel zu deren Steuerung und Zieleinrichtung beinhaltet;
zumindest eine analoge Signalverarbeitungseinheit, welche Signale von der Lasereinheit empfängt;
einen A/D-Wandler, der von der analogen Verarbeitungseinheit Signale empfängt, die in Bezug zur Entfernung der Punkte stehen, die durch den Laser mit Lichtpunkten markiert wurden;
eine Dekodereinheit, die von der analogen Verarbeitungseinheit Signale empfängt, die in Bezug zum optischen Code stehen;
eine Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die Signale vom A/D-Wandler und der Dekodereinheit empfängt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform haben das Mittel zum Lesen des optischen Codes und das Mittel zum Messen des Volumens die Lasereinheit, die Verarbeitungseinheit und die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit gemeinsam;
umfaßt das Mittel zum Lesen des optischen Codes des weiteren die Dekodereinheit;
beinhaltet das Mittel zum Messen des Volumens des weiteren den A/D-Wandler.
Man beachte, daß bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Volumenmessung lediglich das Hinzufügen eines A/D-Wandlers zu einer Lesevorrichtung für optische Codes umfassen könnte.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform haben das Mittel zum Lesen des optischen Codes und das Mittel zum Messen des Volumens die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit gemeinsam; und
beinhaltet das Mittel zum Lesen des optischen Codes des weiteren eine erste Lasereinheit, eine erste Verarbeitungseinheit und die Dekodereinheit; und
das Mittel zum Messen des Volumens des weiteren eine zweite Lasereinheit, eine zweite Verarbeitungseinheit und den A/D-Wandler.
Selbst bei dieser komplizierteren Ausführungsform wird das Volumen von derselben Verarbeitungs-/Speicherungseinheit gemessen, die zum Lesen des optischen Codes vorgesehen ist.
Der Aufbau der Komponenten der Vorrichtung ist beliebig. Sie können beispielsweise in derselben Abtastungs-/Verarbeitungseinheit angeordnet sein.
Vorteilhafterweise befinden sich gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die erste Lasereinheit, die erste Verarbeitungseinheit, die Dekodereinheit und der A/D-Wandler gemeinsam in einer Abtastungs-/Verarbeitungseinheit; und
die zweite Lasereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit in einer Abtastungseinheit.
Vorteilhafterweise befinden sich gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die zweite Lasereinheit, die zweite Verarbeitungseinheit, die Dekodereinheit und der A/D-Wandler gemeinsam in einer Abtastungs-/Verarbeitungseinheit; und
die erste Lasereinheit und die erste Verarbeitungseinheit in einer Abtastungseinheit.
Vorteilhafterweise befinden sich gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die Dekodereinheit und der A/D-Wandler gemeinsam in einer Verarbeitungseinheit;
die erste Lasereinheit und die erste Verarbeitungseinheit in einer ersten Abtastungseinheit; und
die zweite Lasereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit in einer zweiten Abtastungseinheit.
Reine Abtastungseinheiten benötigen weniger Raum als Verarbeitungseinheiten oder Abtastungs-/Verarbeitungseinheiten. Dementsprechend befinden sich die Elemente der Vorrichtung, die eine reine Abtastungseinheit umfassen, vorzugsweise dort, wo der Raumbedarf kritisch ist, wie beispielsweise in der Abtastungszone des Gegenstands.
Vorteilhafterweise kann die Lasereinheit zwei Laser-Emitter und einen einzelnen Deflektor mit bewegbarem Spiegel umfassen, wobei der Deflektor zwei eigenständige Sätze von Spiegeloberflächen für das Emitterpaar aufweist, die mit einem Winkel zueinander angeordnet sind. Diese duale Scannerkonfiguration läßt eine Durchführung des Abtastvorgangs zum Lesen von Code und zur Volumenmessung in unterschiedlichen Ebenen zu, während lediglich ein einziger Deflektor mit bewegbarem Spiegel verwendet wird.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen derselben, die mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen angegeben sind. In den Zeichnungen sind:
1, 2, 3 und 4 Blockdiagramme der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5, 6 und 7 perspektivische Ansichten, die schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigen;
7b ein Diagramm, das einige Aspekte der vom Betriebsablauf der Vorrichtung gemäß 7 umfaßten Näherung der Messung veranschaulicht;
8 eine schematische Ansicht eines bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Kodierers;
9 eine schematische Ansicht einer in eine erfindungsgemäße Vorrichtung integrierten Lasereinheit.
In 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Lesen eines optischen Codes K und zur Messung des Volumens eines Gegenstandes A gezeigt, wobei die Vorrichtung eine Abtastungs-/Verarbeitungseinheit 100 mit einer Lasereinheit 101 (umfassend zumindest einen Laser-Emitter mit moduliertem Licht, der zum Lesen des optischen Codes K und zum Messen einer Entfernung geeignet ist, wie beispielsweise der in der US-A-5,483,051 beschriebene Scanner, und eine Steuerungseinrichtung und Zieleinrichtung), eine analoge Verarbeitungseinheit 102, einen A/D-Wandler 103, eine Dekodereinheit 104 und eine Verarbeitungs-/Speicherungseinheit 105 (einschließlich eines Prozessors 106 und eines Speichers 107) und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 108 umfaßt. Die analoge Verarbeitungseinheit 102 empfängt Signale von der Lasereinheit 101 und sendet das Entfernungsinformation tragende Signal (zur Volumenmessung, wie nachfolgend erläutert) zum A/D-Wandler 103 und das im optischen Code K enthaltene, Information tragende Signal zur De kodereinheit 104. Der A/D-Wandler 103 und die Dekodereinheit 104 verarbeiten die eingehenden Signale und senden sie zur Verarbeitungs-/Speicherungseinheit 105. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl der Vorgang des Lesens des optischen Codes K als auch der Vorgang der Volumenmessung durch die Einheit 100 ausgeführt.
In 2 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lesen des optischen Codes K und Messen des Volumens des Gegenstands A gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten darin, daß sie eine reine Abtastungseinheit 200 umfaßt, die der Abtastungs-/Verarbeitungseinheit 100 zugeordnet ist. Die Einheit 100 ist im wesentlichen dieselbe wie die in 1 gezeigte, mit der Ausnahme, daß die analoge Verarbeitungseinheit 102 die Signale zur Dekodereinheit 104 sendet und nicht zum A/D-Wandler 103. Die reine Abtastungseinheit 200 umfaßt eine zweite Lasereinheit 201 und eine zweite analoge Verarbeitungseinheit 202. Die Einheit 200 ist mit der Einheit 100 verbunden, so daß die zweite analoge Verarbeitungseinheit 202 die Signale zum A/D-Wandler 103 senden kann. Bei dieser Ausführungsform wird das Lesen des optischen Codes K durch die Einheit 100 durchgeführt, während die Volumenmessung zum Teil (begrenzt auf den Berechnungsschritt derselben) durch die Einheit 200 ausgeführt wird.
In 3 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lesen des optischen Codes K und Messen des Volumens des Gegenstandes A gezeigt. Diese Ausführungsform gibt die vorhergehende wieder. Sie umfaßt eine reine Abtastungseinheit 300, die zumindest eine zweite Lasereinheit 301 und eine zweite analoge Verarbeitungseinheit 302 umfaßt. Die Einheit 300 ist mit der Einheit 100 so verbunden, daß die zweite analoge Verarbeitungseinheit 302 die Signale zur Dekodereinheit 104 senden kann. Bei dieser Ausführungsform wird die Volumenmessung durch die Einheit 100 ausgeführt, während das Lesen des optischen Codes K zum Teil (begrenzt auf den Berechnungsschritt desselben) durch die Einheit 300 ausgeführt wird.
In 4 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Vorrichtung zum Lesen des optischen Codes K und zum Messen des Volumens des Gegenstandes A gezeigt. Diese Ausführungsform umfaßt eine reine Verarbeitungseinheit 400 und zwei reine Leseeinheiten 500 und 600. Die Einheit 400 umfaßt eine Verarbeitungs-/Speicherungseinheit 405 (einschließlich eines Prozessors 406 und eines Speichers 407), eine Dekodereinheit 404, einen A/D-Wandler 403 und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle 408. Jede der Einheiten 500, 600 umfaßt eine Lasereinheit 501, 506 (einschließlich zumindest eines Laser-Emitters und eines Mittels zur Steuerung und zur Zielausrichtung), und eine analoge Verarbeitungseinheit 502, 602. Die Einheiten 400, 500 und 600 sind so miteinander verbunden, daß die analoge Verarbeitungseinheit 502 die Signale zur Dekodereinheit 404 sendet und die analoge Verarbeitungseinheit 602 die Signale zum A/D-Wandler 403 sendet. Bei dieser Ausführungsform wird das Lesen des optischen Codes K und das Messen des Volumens des Gegenstands A zum Teil (begrenzt auf den Berechnungsschritt desselben) durch die reinen Abtastungseinheiten 500 bzw. 600 ausgeführt. Beide Arbeitsschritte werden dann durch die reine Verarbeitungseinheit 400 abgeschlossen.
Mit jeder der vier oben angegebenen Ausführungsformen kann das Volumen mit unterschiedlichen Verfahren gemessen werden. Nachfolgend werden einige der Verfahren in Bezug auf die in den 5, 6 und 7 gezeigten Vorrichtungen beschrieben, die alle dem Blockdiagramm aus 1 entsprechen. Jedoch sollte beachtet werden, daß dieselben Verfahren auch auf die mit den Blockdiagrammen in den 2, 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen anwendbar wären.
In 5 ist eine Vorrichtung 10 gezeigt, die eine tragende Oberfläche 11 für Gegenstände A umfaßt, deren Volumen gemessen werden soll. Die tragende Oberfläche 11 ist im wesentlichen horizontal und besteht vorzugsweise aus einem Bandförderer, der ebenfalls mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist, der längs einer Vorschubrichtung 12 angetrieben werden kann und durch Rollen 11 geführt wird, von welchen eine angetrieben ist.
Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Laserscanner mit moduliertem Licht 14, der sowohl zum Lesen des optischen Codes K als auch zum Messen eines Umfangs oder einer Entfernung geeignet ist, wie zum Beispiel der in der US-A-5,483,051 dieses Anmelders beschriebene Scanner. Vom Scanner wird ein auf die Ebene der tragenden Oberfläche 11 einfallender und für ein Überstreichen einer Abtastungsebene 15 geeigneter Laserstrahl verwendet. Insbesondere ist der Scanner 14 über der tragenden Oberfläche 11 angeordnet. Die Abtastungsebene 15 liegt senkrecht zur tragenden Oberfläche 11 und schneidet diese längs einer Abtastungsbasislinie 16. Die Abtastungsbasislinie 16 ist unter einem Winkel α gegenüber einer Linie 17 der tragenden Oberfläche 11 geneigt, die senkrecht zur Vorschubrichtung 12 angeordnet ist.
Der Abschnitt der tragenden Oberfläche 11 neben der Abtastungsbasislinie 16, der als die Abtastungszone 18 gekennzeichnet ist, ist durch einen Eingangsdetektor 19 und einen Ausgangsdetektor 20 begrenzt, die beide vorzugsweise Fotozellen aufweisen.
Die tragende Oberfläche 11 ist mit einem Kodierer 21 versehen, d. h. mit einer Vorrichtung, mit der jeweils zu den Zeitpunkten, zu welchen die tragende Oberfläche 11 exakt über eine vorbestimmte Vorschubdistanz bewegt wurde, ein Signal ausgegeben werden kann. Der Kodierer 21 kann von jeder Bauart sein, d. h. z. B. elektrooptisch, wie schematisch in der 8 gezeigt ist. Eine der Rollen 13 trägt drehend daran befestigt eine Scheibe 22, die mit Aussparungen 23 an im wesentlichen tangentialen Positionen im Verhältnis zur Ebene der tragenden Oberfläche 11 markiert ist und welche mit Abständen längs des Umfangs angeordnet sind, die der gewünschten Vorschubdistanz entsprechen. Eine elektrooptische Erkennungsvorrichtung für die Aussparungen 24 ist so angeordnet, daß sie die sich daran vorbeibewegenden Aussparungen „erkennt" und bei jeder vorbeigehenden Aussparung 23 ein Signal ausgibt.
Des weiteren ist eine Verarbeitungseinheit 25 vorgesehen, die in den Scanner 14 integriert oder davon getrennt angeordnet und in geeigneter Weise damit verbunden sein kann.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 10 ist wie folgt: Gegenstände A, die bezüglich ihres Volumens gemessen werden sollen, werden auf der tragenden Oberfläche 11 mit einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die kontinuierliche Bewegung der tragenden Oberfläche 11 bringt jeden Gegenstand A zum Eingangsdetektor 19 und dann in die Abtast-/Lesezone 18. Die Bewegung des Gegenstandes am Eingangsdetektor 19 vorbei löst die Vorschubung eines Signals zur Verarbeitungseinheit 25 aus, wodurch die Einheit das Meßverfahren startet.
Der Kodierer 21 führt während der Bewegung der tragenden Oberfläche jeweils zu den Zeitpunkten, an welchen sich die tragenden Oberfläche, auf der der Gegenstand A getragen wird, um dieselbe der vorbestimmten Vorschubdistanz entsprechende Distanz bewegt hat, ein Signal zur Verarbeitungseinheit 25 zu. Jedesmal, wenn vom Kodierer 21 ein Signal empfangen wird, wird eine Abtastoperation durchgeführt. Der Scanner 14 scannt, sobald er vom Sensor 19 aktiviert wurde, den Gegenstand A kontinuierlich ab, wobei die Verarbeitungseinheit 25 jedoch nur die n Werte des dem Kodierersignal entsprechenden abtastenden Überstreichen speichert. Man beachte, daß die Vorschubgeschwindigkeit der tragenden Oberfläche 11, ob wohl sie relativ hoch sein kann, wesentlich geringer als die Abtastungsgeschwindigkeit des Laserstrahls des Scanners 14 ist, so daß die Distanz, über die sich der Gegenstand A im Verhältnis zur Abtastungsebene 15 während der Zeit bewegt hat, die der Scanner 14 für ein vollständiges Überstreichen der Abtastungsebene 15 benötigt, im wesentlichen vernachlässigbar ist.
Wenn der Gegenstand A die Abtastungsbasislinie 16 erreicht, trifft der Laserstrahl des Scanners 14 auf den Gegenstand A auf. Unter der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 25 berechnet der Scanner 14 die Höhe über der tragenden Oberfläche 11 von n Meßpunkten auf der oberen Fläche des Gegenstands A.
Zu diesem Zweck berechnet der Scanner 14 für jeden Meßpunkt sowohl dessen Entfernung vom Scanner (oder vielmehr vom imaginären Punkt, von dem die Strahlen auszugehen scheinen) als auch die Winkelposition des Laserstrahls, wodurch die Werte der Position dieses Punktes in der Abtastungsebene 15 in Polarkoordinaten erhalten werden. Diese Werte werden dann von der Einheit 25 verarbeitet, um Werte zu erhalten, die die Position des Punktes in einem kartesischen Koordinatensystem wiedergeben, dessen x-Achse der Vorschubrichtung entspricht, dessen y-Achse entlang der Linie 17 gerichtet ist (so daß die x-y-Ebene mit der tragenden Oberfläche 11 übereinstimmt) und dessen z-Achse nach oben gerichtet ist. Für diese Umwandlung müssen der Winkel α (d. h. die Neigung der Abtastungslinie im Verhältnis zur y-Achse) und die Position des Scanners 14 bekannt sein. Die von dieser Umwandlung umfaßten Berechnungen werden hier nicht erläutert, da sie an sich bekannt sind und in den Umfang der Fähigkeiten des Durchschnittsfachmanns fallen. Selbstverständlich könnte jedes andere gewählte räumliche kartesische Referenzsystem auf das angegebene durch eine aus einer Drehung/Translation bestehende mathematische Operation reduziert werden und kann daher als zum angegebenen System äquivalent angesehen werden.
Bei jedem überstreichenden Abtasten wird die Berechnung für eine vorbestimmte Anzahl von n Punkten auf der oberen Fläche des Gegenstandes A ausgeführt, wodurch der Umriß des Querschnitts der oberen Fläche des Gegenstandes in der Abtastungsebene 15 mit einer Punktnäherung erhalten wird.
Während des Abtastens berechnet die Verarbeitungseinheit 25 für jedes Paar aufeinander folgender Punkte ein Elementarvolumen als das Produkt einer festgesetzten Höhe und einer festgesetzte Basis und speichert diesen Wert.
Die festgesetzte Höhe kann die Höhe über der tragenden Oberfläche 11 (d. h. die z-Koordinate) des ersten oder zweiten Punktes im Paar sein oder der kleinere oder größere dieser Werte oder ein Mittelwert daraus. Die festgesetzte Höhe wird gemäß der Art der gewünschten Näherung und der Komplexität der von der Verarbeitungseinheit 25 geforderten Berechnung gewählt. Dieser Gesichtspunkt wird am besten am Ende der Beschreibung der gesamten Meßprozedur deutlich.
Die festgesetzte Basis kann einfach die Differenz zwischen den y-Koordinaten der zwei Punkte (Fall a) oder die Distanz zwischen den beiden auf die x-y-Ebene projizierten Punkten (Fall b) sein.
Nach Abschluß eines Abtastdurchlaufs und nachdem die Werte der entsprechenden Elementarflächen für alle Punktepaare gespeichert wurden, wird eine festgesetzte Fläche als die kombinierte Summe aller Elementarflächen dieses Abtastdurchlaufs berechnet. Die berechnete festgesetzte Fläche kann abhängig davon, welche festgesetzte Basis für ein jeweiliges Paar von Rechenpunkten gewählt wurde, unterschiedlich interpretiert werden.
Falls die Distanz zwischen den Projektionen der beiden Berechnungspunkte auf die x-y-Ebene als die festgesetzte Basis gewählt wird (Fall b), ist die festgesetzte Fläche eine näherungsweise Messung der Querschnittsfläche des Gegenstandes in der Abtastungsebene.
Falls die Differenz zwischen den y-Koordinaten der Rechenpunkte für die festgesetzte Basis gewählt wird (Fall a), gibt die festgesetzte Fläche nicht länger die Messung der Querschnittsfläche des Gegenstandes in der Abtastungsebene wieder, sondern vielmehr wiederum näherungsweise deren Projektion auf die y-z-Ebene.
In jedem Fall unterliegt die Näherung zwei Fehlern. Ein erster Fehler stammt daher, daß die zwischen dem Schnitt der Abtastungsebene mit der oberen Fläche des Gegenstandes und der tragenden Oberfläche (oder x-y-Ebene) enthaltene Fläche betrachtet wird und mögliche Vertiefungen in den Seitenflächen und unteren Flächen des Gegenstandes vernachlässigt werden.
Dieser Fehler kann durch dieses Meßverfahren nicht kontrolliert werden und muß akzeptiert werden. Jedoch würde eine mit einem derartigen Fehler behaftete Messung dennoch dem Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens genügen und ist sogar besser als eine wahre Messung, wie oben erläutert. Der zweite Fehler kommt daher, daß nur wenige Punkte auf dem Schnitt zwischen der Abtastungsebene und der oberen Oberfläche des Gegenstandes für die Berechnung erfaßt werden. Dieser Fehler kann nach Wunsch minimiert werden oder zumindest gemäß den Erfordernissen kontrolliert werden, indem entweder die Zahl der Rechenpunkte erhöht wird oder die festgesetzte Höhe in zweckmäßiger Weise gewählt wird. Das Wählen des kleinsten Wertes der Höhe würde dazu führen, daß die Fläche entsprechend dem nächstliegenden Wert darunter gemessen wird, und das Wählen des größten Wertes würde dazu führen, daß die Fläche für den nächstgelegenen Wert darüber gemessen wird. Die Wahl des Mittelwertes zwischen den z-Höhen der zwei benachbarten Rechenpunkte würde den Fehler abschwächen, wobei jedoch daraus nicht erkennbar wäre, ob der Fehler sich auf den nächstgelegenen Wert darüber oder darunter bezieht. Die Auswahl der Höhe entweder des ersten oder des zweiten Punktes ermöglicht keine Kontrolle.
Im nächsten Schritt wird die festgesetzte Fläche mit einer festgesetzten Dicke multipliziert, um ein Elementarvolumen zu erhalten. Im Fall a wird angenommen, daß die festgesetzte Dicke gleich der Vorschubdistanz ist, während im Fall b der Neigung der Abtastungslinie gegenüber der y-Achse Rechnung getragen werden muß. Dementsprechend wird angenommen, daß die festgesetzte Höhe gleich der Vorschubdistanz multipliziert mit cosα ist. In beiden Fällen entspricht das Elementarvolumen dem Volumen des zwei aufeinanderfolgende Abtastdurchläufe überspannenden Teils des Gegenstands (mit derselben Gültigkeit wie sie zuvor für die festgesetzte Höhe angenommen wurde).
Darauf folgend wird abgewartet, bis sich der Gegenstand A um eine vorbestimmte Vorschubdistanz bewegt hat. Dies wird durch den Kodierer 21 signalisiert, mit dem ein neuer Abtastvorgang gesteuert wird. Auf diese Weise werden aufeinanderfolgende Querschnitte des Gegenstandes A abgetastet, wobei jedes mal die festgesetzte Fläche und das Elementarvolumen berechnet werden. Alle berechneten Werte des Elementarvolumens werden in der Verarbeitungseinheit gespeichert.
Dies wird so lange fortgesetzt, wie sich der Gegenstand A in der Abtastzone befindet. An einem bestimmten Punkt signalisiert der Ausgangsdetektor 20, daß der Gegenstand A die Ab tastzone 18 verlassen hat. Daraufhin wird die Meßprozedur von der Bearbeitungseinheit 25 beendet und diese addiert alle während der Abtastdurchläufe gespeicherten Elementarvolumina, wodurch eine näherungsweise Messung des Volumens des Gegenstands A erhalten wird.
Man beachte, daß im Falle eines kleinen Winkels α, d. h. der kleiner als 15° ist, der durch Vernachlässigung desselben eingeführte Fehler minimal ist und in der Größenordnung einiger weniger Prozent liegt. Andererseits würde seine Berücksichtigung die Berechnungen wesentlich verkomplizieren. Bei vielen Beispielen praktischer Anwendungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es zweckmäßig sein, den Winkel α klein zu halten (vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10° und an keiner Stelle größer als 15°) und seinen Einfluß zu ignorieren, um die Herstellungs-, Installations- und Inbetriebnahmekosten der Vorrichtung zu minimieren.
Der Anfang und das Ende des Verfahrens zur Volumenmessung eines Gegenstandes, wie es gerade beschrieben wurde, werden durch das Vorbeilaufen des Gegenstandes am Eingangsdetektor 19 und am Ausgangsdetektor 20 gesteuert. Alternativ können einer oder beide Detektoren weggelassen werden und ihre Funktion wird von der Verarbeitungseinheit 25 erfüllt, wobei eine geeignete Software zum Aktivieren des Meßverfahrens (durch Löschen des Elementarvolumenzählwerts), wenn ein Abtastdurchlauf entsprechend einer festgesetzten Fläche, die nicht 0 ist, erfolgt, und zum Anhalten desselben (durch Erfassen der Summe der gespeicherten Elementarvolumina) nach Abschluß einer vorbestimmten Anzahl aufeinander folgender Abtastdurchläufe mit einer festgesetzten Fläche von 0. Diese Zahl kann ein Wert von 1 sein oder zumindest eine kleine Zahl.
Wenn das Meßverfahren von einem Softwaremittel gestartet wird, muß der Scanner 14 die ganze Zeit am Laufen gehalten werden, um die Ankunft eines Gegenstands auch in dem Fall, in dem kein Meßprozeß abläuft, zu erfassen. Auf der anderen Seite erlaubt das Vorsehen eines Eingangsdetektors 19 eine Deaktivierung des Scanners 14, wenn dort keine zu messenden Gegenstände auftreten. Dementsprechend wird dies trotz der zusätzlichen damit verbundenen Komplexität des Aufbaus bevorzugt, wenn ein deutlich diskontinuierlicher Eingang von Gegenständen zur Messung erwartet wird. Im Gegensatz dazu würde das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Ausgangsdetektors 20 die Möglichkeit eines Abschaltens des Scanners 14 am Ende der Meßprozedur nicht einschränken. Daher wird gewöhnlich die Ausführungsform bevorzugt, bei der das Ende des Meßverfahrens durch ein Softwaremittel erfaßt wird.
In bestimmten Fällen kann ein höherer Grad an Genauigkeit bei der Berechnung des Volumens von Gegenständen erforderlich sein, die in ihrer Form ausgesprochen unregelmäßig sind, d. h. Gegenstände mit nicht vernachlässigbaren ausbauchenden Abschnitten. In derartigen Fällen können zusätzliche Scanner auf einer oder auf beiden Seiten des Bandförderers bzw. Förderbandes 11 angeordnet sein. Somit kann eine genauere Abschätzung des Volumens durch Messen der Entfernungen von Punkten auf den Seitenoberflächen erhalten werden. Auch könnte das Förderband 11 für Laserlicht durchlässig ausgeführt sein und ein weiterer Laser unter dem Band angeordnet sein. Die Abstände zwischen den Punkten auf der des Gegenstandes würden dann mit dem unterseitigen Laser gemessen werden, um damit eine Messung des wahren Volumens zu erhalten.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird die durch das Abtasten eines Gegenstands erhaltene Information, d. h. die Messung seines Volumens und von Information, die durch Lesen des optischen Codes K erhalten wird, vorzugsweise in einem Protokoll einer in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Datei aufgezeichnet, so daß die Datei letztendlich Information über alle Gegenstände erhält, die über die tragende Oberfläche bewegt wurden. Diese Information kann später verschiedenen Zwecken dienen, z. B. der Verwaltung von Lagerräumen oder der Beladung von Transportmitteln, dem Drucken von Etiketten zur Befestigung an den Gegenständen oder anderem.
In 6 ist eine Vorrichtung 30 gezeigt, die eine tragende Oberfläche 31 für bezüglich ihres Volumens zu messende Gegenstände A umfaßt. Die tragende Oberfläche 31 ist im wesentlichen horizontal und besteht vorzugsweise aus einem Bandförderer, der ebenfalls mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet ist, der längs einer Vorschubrichtung 32 angetrieben werden kann und durch Rollen 33 geführt ist, von welchen eine angetrieben ist.
Die Vorrichtung 30 umfaßt einen für Distanzmessungen geeigneten Laserscanner 34 mit moduliertem Licht, wie beispielsweise einen Scanner, der dem in der US-A 5 483 051 desselben Anmelders beschriebenen ähnlich ist. Beim Scanner wird ein eine Abtastungsebene 35 überstreichender Laserstrahl verwendet, der auf die Ebene der tragenden Oberfläche 31 einfällt. Insbesondere ist der Scanner 34 über der tragenden Oberfläche 31 angeordnet. Die Abtastungsebene 35 ist mit einem Winkel β gegenüber der Senkrechten auf die Ebene der tragenden Oberfläche 31 eingerichtet und schneidet diese Ebene längs einer Basisabtastungslinie 36.
Die Basisabtastungslinie ist unter einem Winkel α gegenüber einer Linie 37 der tragenden Oberfläche 31 geneigt, die senkrecht zur Vorschubrichtung 32 angeordnet ist.
Der Abschnitt der tragenden Oberfläche 31, der sich neben der Abtastungsbasislinie 36 befindet und als die Abtastungszone 38 gekennzeichnet ist, wird durch einen Eingangsdetektor 39 und einen Ausgangsdetektor 40 begrenzt, die beide vorzugsweise aus Photozellen bestehen.
Die tragende Oberfläche 31 ist mit einem Kodierer 41 versehen, d. h. mit einer Vorrichtung, die zur Ausgabe eines Signals jeweils zu einem Zeitpunkt geeignet ist, zu dem sich die tragende Oberfläche 31 exakt über eine bestimmte Vorschubdistanz L bewegt hat. Der Kodierer 41 kann von jeder Bauart sein, d. h. z. B. elektrooptisch, wie der schematisch in der 8 und oben beschriebene Kodierer 21.
Des weiteren wird eine Verarbeitungseinheit 45 vorgesehen, die in den Scanner 34 integriert oder davon getrennt angeordnet und in geeigneter Weise damit verbunden sein kann.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 30 ist wie folgt: Gegenstände A, die bezüglich ihres Volumens gemessen werden sollen, werden auf dem Bandförderer 31 mit einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die kontinuierliche Bewegung des Bandförderers 31 bringt jeden Gegenstand A zum Eingangsdetektor 39 und dann in die Abtastungszone 38. Die Bewegung des Gegenstands am Eingangsdetektor 39 vorbei löst die Zuführung eines Signals zur Verarbeitungseinheit 45 aus, wodurch die Einheit das Meßverfahren startet.
Der Kodierer 41 führt während der Bewegung des Bandförderers 31 jeweils zu den Zeitpunkten, an welchen sich der Bandförderer 31, auf dem der Gegenstand A getragen wird, um dieselbe der vorbestimmten Vorschubdistanz L entsprechende Distanz bewegt hat, ebenfalls ein Signal zur Verarbeitungseinheit 45 zu. Jedes mal wenn vom Kodierer 41 ein Signal empfangen wird, wird eine Abtastoperation durchgeführt. Der Scanner 3 scannt, sobald er vom Sensor 39 aktiviert wurde, den Gegenstand A kontinuierlich ab, wobei die Verarbeitungseinheit 45 jedoch nur die n Werte des dem Kodierersignal entsprechenden Abtastdurchlaufs speichert. Man beachte, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Bandförderers 31, obwohl sie relativ hoch sein kann, wesentlich geringer als die Abtastgeschwindigheit des Laserstrahls des Scanner 34 ist, so daß die Distanz, über die sich der Gegenstand A im Verhältnis zur Abta stungsebene 35 während der Zeit bewegt hat, die der Scanner 34 für ein vollständiges Überstreichen der Abtastungsebene 35 benötigt, im wesentlichen vernachlässigbar ist.
Wenn der Gegenstand A die Abtastungsbasislinie 36 erreicht, trifft der Laserstrahl des Scanners 34 auf den Gegenstand A auf. Unter der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 45 berechnet der Scanner 34 die Positionen von n Meßpunkten, die vom Laserstrahl auf dem Gegenstand A abgetastet werden.
Zu diesem Zweck berechnet der Scanner 34 für jeden Meßpunkt sowohl dessen Entfernung vom Scanner 34 (oder vielmehr vom imaginären Punkt, von dem die Strahlen auszugehen scheinen) als auch die Winkelposition des Laserstrahls, wodurch die Werte der Position dieses Punktes in der Abtastungsebene 35 in Polarkoordinaten erhalten werden. Diese Werte werden dann von der Einheit 45 bearbeitet, wodurch Werte erhalten werden, die die Position des Punktes in einem kartesischen Koordinatensystem wiedergeben, dessen longitudinale y-Achse der Vorschubrichtung entspricht, dessen transversale x-Achse entlang der Linie 37 gerichtet ist (so daß die x-y-Ebene mit der der tragenden Oberfläche 31 übereinstimmt) und dessen z-Achse nach oben gerichtet ist. Für diese Umwandlung müssen der Winkel α (d. h. die Neigung der Abtastungsebene 36 im Verhältnis zur y-Achse), der Winkel β (d. h. die Neigung der Abtastungsebene 35 im Verhältnis zur Senkrechten auf die tragende Oberfläche 31) und die Position des Scanners 34 bekannt sein. Die von dieser Umwandlung umfaßten Berechnungen werden hier nicht erläutert, da sie an sich bekannt sind und in den Umfang der Fähigkeiten des Durchschnittsfachmanns fallen. Selbstverständlich könnte jedes andere gewählte räumliche kartesische Referenzsystem auf das angegebene durch eine aus einer Drehung/Translation bestehende mathematische Operation reduziert werden und kann daher als zum angegebenen System äquivalent angesehen werden.
Bei jedem Abtastdurchlauf wird die Berechnung für eine vorbestimmte Anzahl n von Punkten auf dem Gegenstand A ausgeführt, mit welchen die gesamte tragende Oberfläche 31 überspannt werden sollte. Somit wird ein Satz von Koordinaten-Dreiergruppen x, y, z erhalten, welche den Umriß eines Querschnitts durch den Gegenstand in der Abtastungsebene 35 darstellen.
Darauffolgend wird abgewartet, bis sich der Gegenstand A um eine vorbestimmte Vorschubdistanz L bewegt hat. Dies wird durch den Kodierer 41 signalisiert, mit dem ein neuer Abtast vorgang gesteuert wird. Auf diese Weise werden aufeinander folgende Querschnitte des Gegenstands A abgetastet, wobei jedes mal ein Satz von Koordinaten-Dreiergruppen x, y, z berechnet wird. Alle Sätze von Dreiergruppen x, y, z werden dann in der Verarbeitungseinheit 45 gespeichert.
Dies wird so lange fortgesetzt, wie sich der Gegenstand A in der Abtastungszone 38 befindet. An einem bestimmten Punkt signalisiert der Ausgangsdetektor 40, daß der Gegenstand A die Abtastungszone 38 verlassen hat. Darauf hin wird die Meßprozedur von der Bearbeitungseinheit 45 beendet.
Die berechneten Dreiergruppen x, y, z werden dann für die zweckmäßigste Volumenbestimmung verarbeitet.
Zuerst wird ein Satz von Standardwerten x'' definiert, wobei jeder von diesen vom nächsten einen Abstand mit einem Wert hat, der einer vorbestimmten transversalen Auflösung T entspricht. Der Wert von T kann beispielsweise 1 cm betragen. Dieser Wert hat sich für Volumenmessungen von zur Versendung bestimmten Packungen als zweckmäßig erwiesen, die eine Gesamtabmessung in der Größenordnung einiger weniger Dezimeter aufweisen.
Als nächstes werden die Dreiergruppen x, y, z auf den x''-Satz normalisiert.
Bei einer ersten Ausführungsform werden für jeden berechneten und während eines Abtastvorgangs gespeicherten Satz von Dreiergruppen die x-Werte mit den x''-Werten verglichen, um zu prüfen, ob für jeden x''-Wert eine als die benachbarte Dreiergruppe bezeichnete Dreiergruppe existiert, deren x-Wert viel näher am x''-Wert liegt als die x-Werte der anderen Dreiergruppen. Ein erster Wert x_a wird als ein deutlich näher bei einem Wert x''₁ liegender Wert als ein zweiter Wert x_b betrachtet, falls die Entfernung des zweiten Wertes zumindest zweimal so groß ist, wie die des ersten; d. h. falls x_b – x''₁ > 2(x_a – x''₁).
Im positiven Fall, d. h. falls eine benachbarte Dreiergruppe existiert, wird aus der benachbarten Dreiergruppe x, y, z durch Substituieren des berechneten x-Wertes durch den normalisierten x''-Wert eine äquivalente Dreiergruppe x'', y'' = y, z'' = z (die einen äquivalenten Punkt darstellt) erhalten.
Im negativen Fall werden zwei Punkte betrachtet, die hier als nahegelegene Punkte bezeichnet werden, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die Werte x_a und x_b unmittelbar unter und über x'' aufweisen, d. h. den größten der Werte, die kleiner (oder gleich) x'' sind, und den kleinsten der Werte, die größer (oder gleich) x'' sind. Dann werden die beiden arithmetischen Mittelwerte zwischen y_a und y_b und zwischen z_a und z_b ermittelt. Schließlich wird die äquivalente Dreiergruppe x'', y'', z'' konstruiert, wobei es sich bei y'' und z'' um die beiden arithmetischen Mittelwerte handelt.
Alternativ können die äquivalenten Punkte und ihre äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'' wie folgt erhalten werden. Anstelle einer Suche nach einem benachbarten Punkt werden wieder zwei nahegelegene Punkte herangezogen, die entweder wie oben angegeben vom Strahl abgetastet sein können, d. h. Punkte, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die Werte x_a und x_b unmittelbar unter und über dem speziellen x''-Wert aufweisen, oder Punkte, deren Dreiergruppen x_a, y_a, z_a und x_b, y_b, z_b die zu x'' nächstgelegenen Werte x_a und x_b aufweisen. Man beachte, daß diese beiden Bestimmungsprozesse nicht notwendigerweise übereinstimmend sind, insbesondere in dem Fall, in dem die Anzahl der berechneten Punkte, x, y, z viel größer ist als die Anzahl der Standardwerte x''. Bei dem zweiten Prozeß kann es tatsächlich vorkommen, daß beide nahegelegenen Punkte eine transversale x-Koordinate aufweisen, die größer oder kleiner ist als der x''-Wert.
Sobald die beiden nahegelegenen Punkte auf eine der Arten bestimmt sind, wird der äquivalente Punkt durch eine Interpolation als der Schnittpunkt einer Linie, die die beiden nahegelegenen Punkte verbindet, und der vertikalen Ebene mit einer transversalen Koordinate, die gleich dem speziellen x''-Wert ist, bestimmt. Mit anderen Worten werden die longitudinalen und vertikalen Koordinaten des Gegenstandes an den vertikalen Ebenen rekonstruiert, deren transversale x''-Koordinaten gleich den Werten des Standardsatzes sind, wobei die bei unterschiedlichen transversalen x-Koordinaten tatsächlich gemessenen longitudinalen und vertikalen Koordinaten verwendet werden.
Diese zweite Ausführungsform erscheint genauer als die erste, da den verwendeten Daten bei der Bestimmung der Koordinaten der äquivalenten Punkte automatisch unterschiedliche Gewichtungen gemäß der Entfernung der tatsächlich gemessenen Punkte im Verhältnis zu den äquivalenten Punkten verliehen werden.
Das Vorstehende wird entsprechend der ausgewählten der obigen Ausführungsformen für jede Dreiergruppe jedes Abtastvorgangs wiederholt, wodurch bei jedem Abtastvorgang ein Satz äquivalenter Dreiergruppen x'', y'', z'' erhalten wird.
Die so erhaltenen Dreiergruppen x'', y'', z'' können noch nicht zur direkten Messung des Volumens des Gegenstandes A verwendet werden, da die Neigung β und die Form des Gegenstandes A möglicherweise nicht definiert sind. Beispielsweise können durch Multiplizieren der Fläche jedes abgetasteten Querschnitts (der mit dem bekannten Satz von Dreiergruppen dieses Abtastdurchlaufs berechnet werden soll) mit der Vorschubdistanz und durch Addieren aller so enthaltenen Elementarvolumina insbesondere bei größeren und kleinen Gegenständen beträchtliche Fehler hervorgerufen werden. Tatsächlich würde mit mehreren aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen eine vertikale Vorderfläche bei unterschiedlichen Höhen abgetastet werden, so daß eine Anzahl von Querschnitten mit zunehmenden Höhen anstelle eines einzigen Querschnitts mit der richtigen Höhe erzeugt wird. In der Praxis würde ein Fehler dadurch hervorgerufen werden, daß die Bewegung der gescannten Punkte längs der y-Achse nicht in Betracht gezogen wird.
Dementsprechend wird anstelle der jeweiligen y-Koordinate eine modifizierte y'-Koordinate verwendet, die durch Berücksichtigung der Vorschubbewegung des Gegenstands A erhalten wird.
Gemäß einer ersten Möglichkeit wird die modifizierte y'-Koordinate als die Differenz zwischen der y-Koordinate eines Abtastpunktes und der y-Koordinate des entsprechenden Punktes (d. h. des Punktes, der als demselben x''-Wert zugeordnet ermittelt wurde) aus dem vorherigen Abtastvorgang plus der Vorschubdistanz L erhalten. D. h. y' = y – [y_prec + L].
Gemäß einer weiteren Möglichkeit wird die modifizierte y'-Koordinate als der gemessene Wert y minus einer Anzahl von Vorschubdistanzen L erhalten, die gleich der Anzahl m der Abtastvorgänge ist, die bis zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wurden. D. h. y' = y – mL.
Man beachte, daß durch die mit den y'-Werten in der oben beschriebenen Weise modifizierten Dreiergruppen x, y', z eine zuverlässige Darstellung des wahren Umrisses des Gegenstands gewährleistet ist, da die Bewegungen längs der y-Achse berücksichtigt werden, und diese ohne auf die äquivalenten Dreiergruppen zurückzugreifen, zur direkten Berechnung des Volumens verwendet werden könnten. Jedoch wäre eine direkte Berechnung des Volumens auf der Grundlage in derartiger Weise modifizierter Dreiergruppen sehr kompliziert und würde teuere Rechenmittel mit sehr hoher Kapazität erfordern, die für allgemeine Anwendungen wenig zweckmäßig sind. Somit wird in der angegebenen Weise auf eine näherungsweise Berechnung zurückgegriffen.
Die äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'' definieren (mit einer Punktnäherung) eine die Lagerfläche x-y überlagernde Oberfläche. Das zwischen dieser Oberfläche und der Lagerfläche x-y enthaltene Volumen ergibt einen in vernünftiger Weise angenäherten Wert des Volumens des Gegenstands A.
Dieses Volumen kann auf eine beliebige ebenfalls mehr oder weniger näherungsweise Art berechnet werden und somit durch eine mehr oder weniger komplexe Berechnung. Nachfolgend wird ein Berechnungsverfahren beschrieben, das besonders zweckmäßig ist, da es mit ziemlich einfachen Rechnungen eine akzeptable Näherung ergibt.
Ausgehend von den äquivalenten Dreiergruppen x'', y'', z'', die als Punkte auf der zuvor genannten Oberfläche anzusehen sind, werden die Projektionen dieser Punkte auf die tragende Oberfläche x-y betrachtet. In der Praxis werden die Punkte betrachtet, deren Koordinaten x'', y'', z'' = 0 sind. Diese Punkte definieren in der Ebene x-y der tragenden Oberfläche ein Netz, das aus Trapezen gebildet ist, deren parallele Seitenpaare alle parallel zueinander liegen (wie erwähnt sind die Werte x'' die Standardwerte und sind für alle Sätze von Dreiergruppen, die aus nachfolgenden Abtastdurchläufen abgeleitet werden, dieselben). Somit kann die Fläche jedes Trapezes berechnet und mit einer festgelegten Höhe des Trapezes multipliziert werden, um ein Elementarvolumen zu erhalten. Das Gesamtvolumen ist somit die kombinierte Summe der Elementarvolumina.
Die Fläche jedes Trapezes wird auf einfache Weise als das Produkt aus der Summe der beiden parallelen Seiten und der sie trennenden Höhe, geteilt durch zwei, erhalten. Die beiden parallelen Seiten können als die Differenz Δy der y''-Koordinaten derjenigen Punkte erhalten werden, die dieselbe x''-Koordinate aufweisen, wobei die Höhe zwischen den parallelen Seiten die transversale Auflösung T ist.
Die festgelegte Höhe des Elementarvolumens wird vorzugsweise als der Mittelwert zwischen den vier Werten z'' erhalten, die in den äquivalenten Dreiergruppen den Werten x'', y'' der Ecken des Trapezes zugeordnet sind. Um die Berechnung zu vereinfachen, kann einer der vier Werte z'' direkt als die Höhe des Elementarvolumens verwendet werden.
Der Anfang und das Ende des beschriebenen Verfahrens zur Messung des Volumens eines Gegenstandes werden durch das Vorbeilaufen des Gegenstandes am Eingangsdetektor 39 und am Ausgangsdetektor 40 gesteuert. Alternativ können einer oder beide Detektoren weggelassen werden. Ihre Funktionen würden dann von der Verarbeitungseinheit 45 übernommen, wobei eine geeignete Software zum Starten der Messung, wenn eine einem Abtastdurchlauf entsprechende Höhe z, die ungleich Null ist, auftritt und zum Anhalten derselben, wenn eine vorbestimmte aufeinanderfolgende Zahl von Abtastdurchläufen mit einer Höhe von Null auftritt, verwendet wird. Diese Zahl kann ein Wert von 1 sein oder ist zumindest eine kleine Zahl.
Wenn das Messverfahren von einer Software gestartet wird, muß der Scanner 34 die ganze Zeit am Laufen gehalten werden, um die Ankunft eines Gegenstandes auch in dem Fall, in dem kein Messprozeß abläuft, zu erfassen. Auf der anderen Seite erlaubt die Bereitstellung eines Eingangsdetektors 39 eine Deaktivierung des Scanners, wenn dort keine zu messenden Gegenstände vorkommen. Dementsprechend wird dies trotz der zusätzlichen damit verbundenen Komplexität des Aufbaus der Vorrichtung bevorzugt, wenn ein deutlich diskontinuierlicher Eingang von Gegenständen zur Messung erwartet wird. Im Gegensatz dazu würde das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Ausgangsdetektors 40 die Möglichkeit eines Abschaltens des Scanners 34 am Ende des Messverfahrens nicht behindern. Daher wird gewöhnlich die Ausführungsform bevorzugt, bei der das Ende des Messverfahrens durch ein Softwaremittel erfasst wird.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung 30 des weiteren ein Mittel zum Lesen eines optischen Codes K (wie beispielsweise eines Strichcodes, eines zweidimensionalen Codes, eines Farbcodes oder dergleichen), der dem Gegenstand A zugeordnet ist. Dafür könnte ein spezieller Scanner vorgesehen werden oder es könnte zu diesem Zweck auch der Scanner 34 selbst verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform, bei der die Vorrichtung 30 mit einem unter einem Winkel β gegenüber der Vertikalen auf die tragende Oberfläche 31 montierten Scanner 34 verwendet wird. Diese Neigung entspricht nämlich der bevorzugten Arbeitsposition eines Scanners zum Lesen optischer Codes.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung werden die durch das Scannen für einen Gegenstand A erhaltenen Informationen, d. h. die Messung seines Volumens und von Informationen, die durch Lesen des optischen Codes K erhalten werden, vorzugsweise in einer in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Datei aufgezeichnet, so daß die Datei letztlich Informationen enthält, die alle Objekte abdecken, die über die Lagerfläche bewegt wurden. Diese Informationen können später verschiedenen Zwecken dienen, z. B. der Verwaltung von Lagerräumen oder der Beladung von Transportmitteln, dem Drucken von Etiketten zur Befestigung an den Gegenständen oder anderem.
In bestimmten Fällen kann ein höherer Genauigkeitsgrad bei der Berechnung des Volumens von Gegenständen erforderlich sein, die eine deutlich unregelmäßige Form aufweisen, d. h. bei Gegenständen, die unebene Abschnitte aufweisen, die nicht vernachlässigt werden können. In derartigen Fällen können zusätzliche Scanner auf einer oder auf beiden Seiten des Bandförderers 31 angeordnet sein. Damit kann eine genauere Bestimmung des Volumens durch Messen der Abstände von Punkten auf den Seitenoberflächen erhalten werden. Auch könnte der Bandförderer 31 für Laserlicht durchlässig ausgeführt sein und ein weiterer Laser unter dem Band angeordnet sein. Die Abstände zwischen den Punkten auf der Unterseite der Gegenstände würden dann mit dem unterseitigen Laser gemessen werden, um damit eine Messung des wahren Volumens zu erhalten.
In 7 ist eine Vorrichtung 50 gezeigt, die eine tragende Oberfläche 51 für Gegenstände A umfaßt, deren Volumen gemessen werden soll. Die tragende Oberfläche 51 ist im wesentlichen horizontal und besteht vorzugsweise aus einem ebenfalls mit dem Bezugszeichen 51 bezeichneten Förderband, das längs einer Vorschubrichtung 52 angetrieben werden kann und durch Rollen 53 geführt wird, von welchen eine angetrieben ist.
Die Vorrichtung 50 umfaßt einen für Distanzmessungen geeigneten Laserscanner 54 mit moduliertem Licht, wie beispielsweise einen Scanner, der dem in der US-A-5 483 051 desselben Anmelders beschriebenen ähnlich ist. Beim Scanner 54 wird ein eine Abtastungsebene 55 überstreichender Laserstrahl verwendet, der auf die Ebene der tragenden Oberfläche 51 einfällt. Insbesondere ist der Scanner 54 über der tragenden Oberfläche 51 angeordnet. Die Abtastungsebene 55 ist mit einem Winkel β gegenüber der Senkrechten auf die Ebene der tragenden Oberfläche 51 angeordnet und schneidet diese Ebene längs einer Basisabtastungslinie 16. Die Basisabtastungslinie 16 ist unter einem Winkel α gegenüber einer Linie 57 der tragenden Oberfläche 51 geneigt, die senkrecht zur Vorschubrichtung 52 angeordnet ist.
Die Vorrichtung 50 umfaßt des weiteren einen CCD-Leser (ladungsgekoppeltes Bauelement), der bei 4 gezeigt ist, der eine Matrix mit sehr vielen individuellen lichtempfindlichen Elementen umfaßt, die in einem oder mehreren geradlinigen Arrays angeordnet sind (von welchen nur eines verwendet wird). Der CCD-Leser 4 ist in einer Leseebene 5 wirksam, die vertikal zur tragenden Oberfläche 51 angeordnet ist. Die Leseebene 5 schneidet die Ebene der tragenden Oberfläche 51 längs einer Lesebasislinie 6, die unter einem Winkel γ im Verhältnis zu einer Linie 7 der tragenden Oberfläche 51 angeordnet ist, die senkrecht zur Vorschubrichtung 52 orientiert ist.
Der Abschnitt der tragenden Oberfläche 51, der sich neben der Abtastungsbasislinie 56 und der Lesebasislinie 6 befindet und als die Abtast-/Lesezone 58 gekennzeichnet ist, wird durch einen Eingangsdetektor 59 und einen Ausgangsdetektor 60 begrenzt, die beide vorzugsweise aus Fotozellen bestehen. Eine (nicht gezeigte) Lampe ist zur Beleuchtung der Abtast-/Lesezone 58 angeordnet, so daß diese vom CCD-Leser wahrgenommen werden kann.
Die tragende Oberfläche 51 ist mit einem Kodierer 61 versehen, d. h. mit einer Vorrichtung, die zur Ausgabe eines Signals jeweils zu einem Zeitpunkt geeignet ist, zu dem sich die tragende Oberfläche 51 exakt über eine bestimmte Vorschubdistanz L bewegt hat. Der Kodierer 61 kann von jeder Bauart sein, wie z. B. elektrooptisch, wie schematisch in 8 gezeigt ist.
Des weiteren wird eine Verarbeitungseinheit 65 vorgesehen, die in den Scanner 54 integriert oder davon getrennt angeordnet sein kann und in geeigneter Weise sowohl mit dem Scanner 54 als auch dem CCD-Leser 4 verbunden ist.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 50 ist wie folgt: Gegenstände A, die bezüglich ihres Volumens gemessen werden sollen, werden auf dem Förderband 51 mit einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die kontinuierliche Bewegung des Förderbandes 51 bringt jeden Gegenstand A zum Eingangsdetektor 59 und dann in die Abtast-/Lesezone 58. Die Bewegung des Gegenstandes am Eingangsdetektor 59 vorbei löst die Zuführung eines Signals zur Verarbeitungseinheit 65 aus, wodurch die Einheit das Meßverfahren startet.
Der Kodierer 61 führt während der Bewegung des Förderbandes 51 jeweils zu den Zeitpunkten, an welchen sich das Förderband, auf dem der Gegenstand A getragen wird, um dieselbe der vorbestimmten Vorschubdistanz entsprechenden Distanz bewegt hat, ebenfalls ein Signal zur Verarbeitungseinheit 65 zu. Jedes mal, wenn vom Kodierer 61 ein Signal empfangen wird, wird eine Abtastoperation durchgeführt. Der Scanner 54 scannt, sobald er vom Sensor 59 aktiviert wurde, den Gegenstand A kontinuierlich ab, wobei die Verarbeitungseinheit 65 jedoch nur die n Werte des dem Kodierersignal entsprechenden Abtastdurchlaufs speichert. Man beachte, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Förderbandes 51, obwohl sie relativ hoch sein kann, wesentlich geringer als die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls des Scanners 54 ist, so daß die Distanz, über die sich der Gegenstand A im Verhältnis zur Abtastungsebene 55 während der Zeit bewegt hat, die der Scanner 54 für ein vollständiges Überstreichen der Abtastungsebene 55 benötigt, im wesentlichen vernachlässigbar ist.
Wenn der Gegenstand A die Abtastungsbasislinie 56 erreicht, trifft der Laserstrahl des Scanners 54 auf den Gegenstand A auf. Unter der Steuerung durch die Verarbeitungseinheit 65 berechnet der Scanner 54 die Positionen von n Meßpunkten, die vom Laserstrahl auf dem Gegenstand A abgetastet werden.
Zu diesem Zweck berechnet der Scanner 54 für jeden Meßpunkt sowohl dessen Entfernung vom Scanner 54 (oder vielmehr vom imaginären Punkt, von dem die Strahlen auszugehen scheinen) als auch die Winkelposition des Laserstrahls, wodurch die Werte der Position dieses Punktes in der Abtastungsebene 55 in Polarkoordinaten erhalten werden. Diese Werte werden dann von der Einheit 65 verarbeitet, wodurch Werte erhalten werden, die die Position des Punktes in einem kartesischen Koordinatensystem wiedergeben, dessen longitudinale y-Achse der Vorschubrichtung entspricht, dessen x-Achse entlang der Linie 57 gerichtet ist (so, daß die x-y-Ebene mit der tragenden Oberfläche 51 übereinstimmt) und dessen z-Achse nach oben gerichtet ist. Für diese Umwandlung müssen der Winkel α (d. h. die Neigung der Abtastungslinie 56 im Verhältnis zur y-Achse), der Winkel β (d. h. die Neigung der Abtastungsebene 55 im Verhältnis zur Senkrechten auf die tragende Oberfläche 51) und die Position des Scanners 54 bekannt sein. Die von dieser Umwandlung umfaßten Berechnungen werden hier nicht erläutert, da sie an sich bekannt sind und in den Umfang der Fähigkeiten des Durchschnittsfachmanns fallen. Selbstverständlich könnte jedes andere gewählte räumliche kartesische Referenzsystem auf das angegebene durch eine aus einer Drehung/Translation bestehende mathematische Operation reduziert werden und kann daher als zum angegebenen System äquivalent angesehen werden.
Wenn die kleinen Winkel α und β weniger als 15° betragen, ist der tatsächliche durch Vernachlässigen dieser Winkel eingeführte Fehler minimal und liegt in der Größenordnung von höchstens einigen Prozent. Andererseits wäre der zu ihrer Berücksichtigung erforderliche Rechenaufwand beträchtlich. Bei vielen praktischen Anwendungen eines erfindungsgemäßen Gerätes und um dessen Herstellungs-, Installations- und Inbetriebnahmekosten so niedrig wie möglich zu halten, wird bevorzugt, die Winkel α und β klein zu halten (vorzugsweise im Bereich von 5° bis 10° mit einem Maximum von 15°) und ihre Effekte zu vernachlässigen. Auf diese Weise wird die Abtastungsebene 55 praktisch der x-z-Ebene gleich gesetzt. Somit ist das Ergebnis des Abtastprozesses eine Gruppe von Punkten, die auf dem Umriß eines Querschnitts durch den Gegenstand liegen, wie u. a. in 7a zu erkennen ist.
Wie in 7a ebenfalls gezeigt ist, kann die aus dem Abtastdurchlauf für einen Gegenstand mit einem eigentümlichen Querschnitt erhaltene Information zur korrekten Abschätzung des Umrisses des Gegenstands ungeeignet sein. Der Gegenstand kann aufgrund der Position des Scanners 54 nicht vom Laserstrahl abgetastete abgedeckte Bereiche umfassen, wie beispielsweise den zwischen den Punkten D und C in der Figur enthaltenen Abschnitt des Umfangs. Um derartigen Bereichen in einer realistischeren Weise Rechnung zu tragen, wird ein Lesevorgang mit dem CCD-Leser 4 vorgesehen.
Für einen gegebenen Abtastdurchlauf mit dem Scanner 54 wird ein entsprechender Lesevorgang mit dem CCD-Leser 4 ausgeführt, der zeitlich (basierend auf der vom Kodierer 61 empfangenen Information) so versetzt ist, daß er zum selben abgetasteten Abschnitt des Gegenstands A in Beziehung steht. Durch den Lesevorgang mit dem CCD-Leser 4 wird die Gesamtform des Gegenstandes A an der Leselinie 6, d. h. das Segment AD in 7b ermittelt. Dieser Wert würde nicht exakt der Querdimension des Querschnitts des Gegenstands A entsprechen, da der Winkel γ nicht Null ist. Jedoch sind die durch die Vernachlässigung seines Einflusses eingeführten Fehler gering und gerade so, wie sie im Zusammenhang mit den Winkeln α und β erläutert wurden, so daß sie vorzugsweise unter den oben genannten Umständen nicht in Betracht gezogen werden und darauf geachtet wird, daß der Winkel γ klein gehalten wird (vorzugsweise im Bereich von 5° bis 10° und nicht größer als 15°). Durch Messen von α, β und γ durch geeignete Berechnungen können jedoch exakte Messungen erhalten werden.
Die aus dem Abtastvorgang mit dem Scanner 54 und dem Lesevorgang mit dem CCD-Leser 4 erhaltene Information wird von der Einheit 65 verarbeitet, um einen festgelegten Umriß zu konstruieren, der dem wahren Umriß des Querschnitts mit einem gewünschten Näherungsgrad angenähert ist.
In diesem Zusammenhang ist aus 7b zu entnehmen, daß in keinem Fall die wahre Form des Umrisses zwischen den Punkten C und D ermittelt werden kann und daß unterschiedliche Kriterien für den Entwurf des festgelegten Umrisses angewandt werden müssen. Basierend auf mit dem Laser 14 allein erhaltener Information würde das Trapezoid ABCF als der festgelegte Umriß bestimmt, womit eine Näherung an den nächstliegenden darunter liegenden Wert erhalten wird. Durch eine Kombination mit dem Lesevorgang des CCD-Lesers 4 kann andererseits zwischen C und D entweder der Abschnitt CD oder die Linie CED ausgewählt werden. Das Auswählen der Linie CD erscheint statistisch als die realistischere Wahl, wenn eine große Anzahl von Messungen in Betracht gezogen wird. Jedoch wäre diese Wahl in der Aussage, ob die Näherung für die jeweilige Messung an den nächstgelegenen darunter oder darüber liegenden Wert erfolgt, fehlerhaft. Durch Auswählen der Linie CED kann man, selbst wenn der absolute Fehler ein größerer wäre, sicher sein, daß eine Näherung an den nächstliegenden darüber liegenden Wert erfolgt.
Man beachte, daß der Abschnitt CD in allen Fällen von Gegenständen, die in ihrer Form einem Parallelepiped ähnlich sind (wie es bei den meisten in einer Verteilstation behandelten Paketen der Fall ist), im wesentlichen vertikal ist und der Abschnitt FD dann gegen Null tendiert. Dementsprechend hätten die tatsächlichen Unterschiede zwischen den verschiedenen Typen von Näherungen in der Praxis fast den Wert Null und der festgelegte Umriß wäre praktisch mit dem wahren übereinstimmend.
Nachdem der festgelegte Umriß bei jedem Abtastdurchlauf und entsprechenden Lesevorgang erhalten wurde, berechnet die Einheit 65 dessen Fläche. Mehrere Rechenprozesse können zur Festlegung verschiedener Näherungsgrade verwendet werden und sind mehr oder weniger kompliziert. Ein besonders zweckmäßiger Rechenprozeß besteht darin, die x- und z- Koordinaten der Punkte auf dem festgelegten Umriß, die entweder durch den Abtastvorgang (die Abschnitte ABC) ermittelt wurden oder gemäß einer Bearbeitung entsprechend einem Vergleich des Abtastvorgangs mit dem Lesevorgang abgeschätzt wurden (wobei der Abschnitt CD je nach Wunsch gewählt wird), zu betrachten. Wie zuvor erläutert, können die Winkel α, β und γ entweder gemessen und ihre Wirkung berechnet werden oder vernachlässigt werden. Somit kann die Fläche des festgelegten Umrisses als die Summe mehrerer elementarer Flächen berechnet werden, die jeweils eine Basis haben, die gleich der Differenz der Werte der x-Koordinaten zweier aufeinanderfolgender Punkte ist, und eine Höhe aufweisen, die gleich einer auszuwählenden festgelegten z-Koordinate ist, die beispielsweise gleich einem der Werte der z-Koordinaten der zwei Punkte ist (entweder der erste oder der zweite, oder der niedrigste oder der höchste, oder ein zufällig gewählter) oder der Mittelwert dieser Werte oder ein dazwischen liegender Wert.
Die Fläche des festgelegten Umrisses wird dann mit der Vorschubdistanz multipliziert (optional mit cosα multipliziert, falls der Wirkung des Winkels α Rechnung getragen werden soll), wodurch ein Elementarvolumen erhalten wird. Das Elementarvolumen entspricht (mit demselben Näherungsgrad wie beim festgelegten Umriß) dem Teil des Volumens des Gegenstands, der durch zwei aufeinanderfolgende Abtastdurchläufe und Lesevorgänge aufgespannt ist.
Die oben beschriebenen Schritte werden an verschiedenen Querschnitten des Gegenstands wiederholt und eine Reihe von Elementarvolumina wird gespeichert, während sich der Gegenstand A in der Abtast-/Lesezone 58 befindet. Zu einem bestimmten Zeitpunkt signalisiert der Ausgangsdetektor 60, daß der Gegenstand A die Abtast-/Lesezone 58 verlassen hat. Daraufhin beendet die Verarbeitungseinheit 65 die Meßprozedur, addiert alle gespeicherten Elementarvolumina und gibt eine näherungsweise Messung des Volumens des Gegenstands A aus.
Der Beginn und das Ende des Vorgangs der Volumenmessung eines Gegenstandes werden, wie oben beschrieben, durch die Bewegung des Gegenstandes am Eingangsdetektor 59 und am Ausgangsdetektor 60 vorbei gesteuert. Alternativ können einer oder beide Detektoren weggelassen werden. Ihre Funktionen werden dann von der Verarbeitungseinheit 65 ausgeführt, wobei eine geeignete Software zum Aktivieren der Messung (d. h. Löschen des Elementarvolumenzählwerts), wenn sich ein festgelegter Umriß mit einer Fläche, die nicht Null ist, aus einem Abtastdurchlauf und Lesevorgang ergibt, und zum Anhalten derselben (d. h. Aufnahme der kombinierten Summe der gespeicherten Elementarvolumina) beim Auftritt einer vorbestimmten aufeinanderfolgenden Zahl von Abtastdurchläufen und Lesevorgängen mit einer Fläche von Null, verwendet wird. Diese Zahl kann ein Wert von 1 sein oder ist zumindest eine kleine Zahl.
Wenn das Meßverfahren von einer Software gestartet wird, müssen der Scanner 54 und der CCD-Leser 4 die ganze Zeit am Laufen gehalten werden, um die Ankunft eines Gegenstandes auch in dem Fall, in dem kein Meßprozeß abläuft, zu erfassen. Auf der anderen Seite erlaubt das Vorsehen eines Eingangsdetektors 59 eine Deaktivierung des Scanners 54 und des CCD-Lesers 4, wenn dort keine zu messenden Gegenstände auftreten. Dementsprechend wird dies trotz der zusätzlichen damit verbundenen Komplexität des Aufbaus der Vorrichtung bevorzugt, wenn ein deutlich diskontinuierlicher Eingang von Gegenständen zur Messung erwartet wird. Im Gegensatz dazu würde das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Ausgangsdetektors 60 die Möglichkeit eines Abschaltens des Scanners 54 und des CCD-Lesers 4 am Ende der Meßprozedur nicht behindern. Daher wird gewöhnlich die Ausführungsform bevorzugt, bei der das Ende des Meßverfahrens durch ein Softwaremittel erfaßt wird.
Vorteilhafterweise umfaßt die Vorrichtung 50 des weiteren ein Mittel zum Lesen eines dem Gegenstand A zugeordneten optischen Codes K. Dafür könnte der Scanner 54 oder der CCD-Leser 4 in bekannter Weise verwendet werden.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung wird die durch den Scan- und Lesevorgang über einen Gegenstand A erhaltene Information, d. h. die Messung seines Volumens, und von Information, die durch Lesen des optischen Codes K erhalten wird, vorzugsweise in einem in der Verarbeitungseinheit gespeicherten Protokoll aufgezeichnet, so daß das Protokoll letztendlich Information enthält, die alle Objekte abdeckt, die über die tragende Oberfläche bewegt wurden. Diese Informationen können später verschiedenen Zwecken dienen, z. B. der Verwaltung von Lagerräumen oder der Beladung von Transportmitteln, dem Drucken von Etiketten zur Befestigung an den Gegenständen oder anderem.
Es ist zweckmäßig optische Filter (Polarisatoren) zum Lesen des optischen Codes in die Lesevorgänge des optischen Codes K, bei denen die Vorrichtungen 10, 30, 50 mit einem einzigen vertikal über der tragenden Oberfläche 11, 31, 51 angeordneten Scanner 14, 34, 54 ver wendet werden, einzubeziehen. Tatsächlich wird in der vertikalen Anordnung vom Scanner nicht nur gestreutes Licht vom beleuchteten optischen Code (das nützliche Information enthält), sondern auch reflektiertes Licht, das ziemlich stark sein kann, erfaßt. Ohne einen Filter könnte eine Blendwirkung das Lesen des Codes behindern.
Für eine verbesserte Leistungsfähigkeit des Lesevorgangs des optischen Codes wird jedoch bevorzugt, die Abtastungsebene mit einem Winkel gegenüber der Vertikalen einzurichten. Daher wird vorzugsweise in den Fällen, in welchen das Volumen unter Verwendung eines vertikalen Scanners gemessen werden soll, eine der in den 2, 3 oder 4 gezeigten Ausführungsformen verwendet, wobei das Lesen des Codes und die Volumenmessung von verschiedenen Scannern ausgeführt werden.
Es kann zweckmäßig sein (siehe 9), einen dualen Scanner 94 zu verwenden, wobei es sich um einen Scanner handelt, der zwei diskrete Laser-Emitter 95 und 96 und einen Dualrotor 97 mit einem ersten Abschnitt mit ersten unter einem Winkel zur Achse R des Rotors 97 angeordneten Spiegelflächen 98 und einem zweiten Abschnitt mit gegenüber den ersten Spiegelflächen 98 unterschiedlich eingestellten zweiten Spiegelflächen 99 umfaßt. Die Achse R kann beispielsweise parallel zur tragenden Oberfläche der Vorrichtung angeordnet sein, die ersten Flächen 98 können parallel zur Achse R und die zweiten Flächen 99 mit einem Winkel zur Achse R eingestellt sein. Auf diese Weise kann die zur Volumenmessung vorgesehene Abtastungsebene vertikal und die zum Lesen des optischen Codes vorgesehene Abtastungsebene schräg orientiert sein.

Claims

Optisches Verfahren zum Erfassen von Information, die in Bezug zu einem Gegenstand (A) steht, welches die folgenden Schritte aufweist: Lesen eines optischen Codes (K), der dem Gegenstand zugeordnet ist und Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens des Gegenstands, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Erfassens des Umrisses und/oder des Volumens den Schritt eines Bewirkens von zumindest einer Abtastung des Gegenstandes (A) mit zumindest einem Laserstrahl beinhaltet, der von zumindest einer Lasereinheit (100, 101, 200, 201, 400, 500, 501, 600, 601) ausgesandt wird, welche zum Messen einer Entfernung geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Lasereinheit zumindest einen modulierten Lichtlaser-Emitter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt eines Lesens des optischen Codes mittels der zumindest einen Lasereinheit bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt eines Lesens des optischen Codes mittels eines CCD-Lesers bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, welches des weiteren den Schritt eines Beleuchtens des Gegenstands aufweist, um es dem CCD-Leser zu ermöglichen, den optischen Code zu lesen.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt eines Erfassens des Umrisses und/oder des Volumens, die folgenden Schritte aufweist: Plazieren des Gegenstandes (A) auf einer tragenden Oberfläche; Definieren von zumindest einer Abtastungsebene mit einem Laserstrahl von einer Lasereinheit, welche sich über der tragenden Oberfläche befindet, wobei die Abtastungsebene den Gegenstand schneidet, Bewirken von zumindest einer Abtastung des Gegenstandes; Messen der Höhe einer Mehrzahl von n Meßpunkten auf einer Fläche des Gegenstandes von der tragenden Oberfläche mittels eines Laserstrahls, der dazu geeignet ist, die Entfernung dieser Meßpunkte zu messen.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt eines Erfassens des Umrisses und/oder des Volumens den Schritt eines Messens des Volumens des Gegenstandes aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Volumenmessung durch die folgenden Schritte erzielt wird: a) Plazieren des Gegenstandes auf einer tragenden Oberfläche; b) Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche; c) Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung verläuft, mit einem Laserstrahl von einer Lasereinheit, die sich über der tragenden Oberfläche befindet und so angeordnet ist, daß sie in der Abtastungsebene wirksam ist; d) Bewegen des Gegenstands über die tragende Oberfläche längs der Vorschubrichtung relativ zur Abtastungsebene, bis die Abtastungsebene den Gegenstand schneidet; e) Erhalten der Höhe über der tragenden Oberfläche von n in einer oberen Fläche des Gegenstandes und der Abtastungsebene enthaltenen Meßpunkten; f) Definieren einer festgesetzten Höhe in Abhängigkeit von den gemessenen Höhen zweier aufeinanderfolgender Meßpunkte; g) Erhalten der Ebenenposition der n Meßpunkte auf der tragenden Oberfläche; h) Definieren einer festgesetzten Basis in Abhängigkeit von den Ebenenpositionen auf der tragenden Oberfläche jedes Paares benachbarter Meßpunkte; i) Berechnen eines festgesetzten Flächenelementes vertikal zur tragenden Oberfläche für jedes Paar benachbarter Meßpunkte durch Multiplizieren der festgesetzten Basis mit der festgesetzten Höhe; j) Berechnen einer festgesetzten Fläche als die kombinierte Summe der festgesetzten berechneten Flächenelemente; k) Bewegen des Gegenstands relativ zur Abtastungsebene um eine vorbestimmte Vorschubentfernung längs einer Vorschubrichtung über die tragende Oberfläche; l) Definieren einer festgesetzten Dicke in Abhängigkeit von der Vorschubentfernung; m) Berechnen eines Volumenelementes durch Multiplizieren der festgesetzten Fläche mit der festgesetzten Dicke; n) Wiederholen der obigen Schritte e) bis m) bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist; o) Berechnen des Gegenstandsvolumens als die kombinierte Summe aller Volumenelemente.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Volumenmessung durch die folgenden Schritte erzielt wird: Plazieren des Gegenstandes auf einer tragenden Oberfläche; Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche; Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung liegt, mit einem Laserstrahl von einer Lasereinheit, welche sich über der tragenden Oberfläche befindet und so angeordnet ist, daß sie in der Abtastungsebene wirkt; Definieren eines festen kartesischen Bezugssystems mit einer Längsachse (y) längs der Vorschubrichtung, einer Querachse (x) orthogonal zu der Längsachse (y) und einer Vertikalachse (z) orthogonal zur Ebene der tragenden Oberfläche; Bewegen des Gegenstandes über die tragende Oberfläche längs der Vorschubrichtung relativ zur Abtastungsebene, bis die Abtastungsebene den Gegenstand schneidet; Bewirken eines abtastenden Überstreichens über den Gegenstand in der Abtastungsebene mittels der Lasereinheit; Berechnen und Speichern eines Satzes von Koordinaten-Dreiergruppen (x, y, z) von n Meßpunkten des Gegenstandes, der durch den Laserstrahl in der Abtastungsebene überstrichen wurde; Bewegen des Gegenstandes relativ zur Abtastungsebene über eine Vorschubentfernung in der Vorschubrichtung, die gleich einer vorbestimmten Längsauflösung (L) ist; Wiederholen der drei zuletzt genannten Schritte bis der gesamte Gegenstand abgetastet ist; Einrichten eines Satzes von Standardwerten (x'') für die Querkoordinate, die durch einen Wert unterteilt ist, der gleich einer vorbestimmten Querauflösung (T) ist; Entwerfen eines Satzes äquivalenter Dreiergruppen (x'', y'', z''), welche äquivalente Punkte darstellen, für jedes abtastende Überstreichen, wobei die Werte der Querkoordinate (x'') gleich den Werten des Standardsatzes sind und die Werte der Längskoordinate (y'') und der Vertikalkoordinate (z'') jeweils Funktionen der Werte der berechneten Längs- und Vertikalkoordinaten (y, z) sind; Berechnen des Volumens, das zwischen der tragenden Oberfläche (x, y) und der Oberfläche enthalten ist, welche durch diese Punkte, die äquivalente Koordinaten (x'', y'', z'') aufweisen, definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Volumenmessung durch die folgenden Schritte erzielt wird: Plazieren des Gegenstandes auf einer tragenden Oberfläche; Definieren einer Vorschubrichtung für den Gegenstand auf der tragenden Oberfläche; Definieren einer Abtastungsebene, Schneiden der Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Abtastungsbasislinie, die quer zur Vorschubrichtung liegt, mit zumindest einem Laserstrahl von einer Lasereinheit, welche sich über der tragenden Oberfläche befindet und so angeordnet ist, daß sie in der Abtastungsebene wirksam ist; Definieren einer Leseebene, welche die Ebene der tragenden Oberfläche längs einer Lesebasislinie schneidet, die quer zur Vorschubrichtung angeordnet ist, wobei Lichtstrahlen, die durch den CCD-Leser aufgenommen werden, der sich über der tragenden Oberfläche befindet, in der Leseebene aktiv sind; Bewegen des Gegenstandes über die tragende Oberfläche längs der Vorschubrichtung relativ zu den Abtastungs- und Leseebenen, so daß der Gegenstand diese Ebenen kreuzt; Bewirken einer Reihe von abtastenden Überstreichungen über den Gegenstand in der Abtastungsebene mit dem Laserstrahl, derart, daß bei jedem abtastenden Überstreichen die Positionen von n Meßpunkten, welche den Gegenstandsumriß definieren, wie dies durch den Laserstrahl mit Lichtpunkten markiert ist, berechnet werden; Bewirken einer entsprechenden Reihe von Lesevorgängen des Gegenstands mittels eines CCD-Lesers, um bei jedem Lesen die maximale Breite des Gegenstandsumrisses zu berechnen, wie dieser durch den CCD-Leser mit Lichtpunkten markiert ist, wobei jedes Lesen zeitlich im Verhältnis zum entsprechenden abtastenden Überstreichen mit dem Laser um eine Zeitperiode versetzt ist, die notwendig ist, um das Lesen an demselben Ort auf dem Gegenstand, wo das abtastende Überstreichen ausgeführt wurde, auszuführen; Verarbeiten der Information von jedem abtastenden Überstreichen zusammen mit der Information vom entsprechenden Lesen, um einen Satz festgesetzter Umrisse des Gegenstandes zu definieren; Berechnen der Fläche jedes festgesetzten Umrisses; Berechnen einer Vorschubentfernung, die durch den Gegenstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden abtastenden Überstreichungen oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesevorgängen zurückgelegt wurde; Berechnen eines Elementarvolumens für jeden festgesetzten Umriß als das Produkt der Fläche des festgesetzten Umrisses mit der Vorschubentfernung; Berechnen des Volumens des Gegenstands als die kombinierte Summe der Elementarvolumina.
Optisches Gerät zum Erfassen von Information, die in Bezug zu einem Gegenstand (A) steht, welches ein Lesemittel zum Lesen eines optischen Codes (K), der dem Gegenstand zugeordnet ist, und ein Mittel zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens des Gegenstands umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens zumindest eine Lasereinheit (100, 101, 200, 201, 400, 500, 501, 600, 601) aufweist, die dazu geeignet ist, eine Entfernung zu messen.
Gerät nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine Leseeinheit zumindest einen modulierten Laserlicht-Emitter aufweist.
Gerät nach Anspruch 11 oder 12, welches zumindest zwei Laserlicht-Emitter aufweist.
Gerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, wobei die zumindest eine Lasereinheit einen Teil sowohl des Lesemittels als auch des Mittels zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens bildet.
Gerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, wobei das Mittel zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens ein Mittel zum Messen des Volumens des Gegenstandes aufweist.
Gerät nach Anspruch 15, welches aufweist: zumindest eine Lasereinheit, die einen Laserlicht-Emitter und ein Mittel zum Steuern und zur Zieleinrichtung dieses beinhaltet; zumindest eine analoge Signalverarbeitungseinheit, welche Signale von der Lasereinheit empfängt; einen A/D-Wandler, der von der analogen Verarbeitungseinheit Signale empfängt, die zur Entfernung der Punkte in Bezug stehen, die durch den Laser mit Lichtpunkten markiert wurden; eine Decodereinheit, die von der analogen Verarbeitungseinheit Signale empfängt, die in Bezug zum optischen Code stehen; eine Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die Signale vom A/D-Wandler und der Decodereinheit empfängt.
Gerät nach Anspruch 16, wobei; das Mittel zum Lesen des optischen Codes und das Mittel zum Messen des Volumens die Lasereinheit, die Verarbeitungseinheit und die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit gemeinsam haben; das Mittel zum Lesen des optischen Codes des weiteren die Decodereinheit beinhaltet; das Mittel zum Messen des Volumens des weiteren den A/D-Wandler beinhaltet.
Gerät nach Anspruch 16, wobei: das Mittel zum Lesen des optischen Codes und das Mittel zum Messen des Volumens die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit gemeinsam haben; das Mittel zum Lesen des optischen Codes des weiteren eine erste Lasereinheit, eine erste Verarbeitungseinheit und die Decodereinheit beinhaltet; das Mittel zum Messen des Volumens des weiteren eine zweite Lasereinheit, eine zweite Verarbeitungseinheit und den A/D-Wandler beinhaltet.
Gerät nach Anspruch 18, wobei: die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die erste Lasereinheit, die erste Verarbeitungseinheit, die Decodereinheit und der A/D-Wandler in eine Abtastungs-/Verarbeitungseinheit integriert sind; die zweite Lasereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit in eine Abtastungseinheit integriert sind.
Gerät nach Anspruch 18, wobei: die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die zweite Lasereinheit, die zweite Verarbeitungseinheit, die Decodereinheit und der A/D-Wandler in eine Abtastungs-/Verarbeitungseinheit integriert sind; die erste Lasereinheit und die erste Verarbeitungseinheit in eine Abtastungseinheit integriert sind.
Gerät nach Anspruch 18, wobei: die Verarbeitungs-/Speicherungseinheit, die Decodereinheit und der A/D-Wandler in eine Verarbeitungseinheit integriert sind; die erste Lasereinheit und die erste Verarbeitungseinheit in eine erste Abtastungseinheit integriert sind; die zweite Lasereinheit und die zweite Verarbeitungseinheit in eine zweite Abtastungseinheit integriert sind.
Gerät nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, wobei das Mittel zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens des weiteren einen CCD-Leser aufweist.
Gerät nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Lesemittel einen CCD-Leser aufweist.
Gerät nach Anspruch 23, welches des weiteren ein Mittel zum Beleuchten des Gegenstandes aufweist, um dem CCD-Leser zu ermöglichen, den optischen Code zu lesen.
Gerät nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 17 oder 23–24, wobei das Mittel zum Lesen des optischen Codes und das Mittel zum Erfassen des Umrisses und/oder des Volumens in eine gemeinsame Abtastungs-/Verarbeitungseinheit integriert sind.
Gerät nach Anspruch 25, wenn dieser von Anspruch 17 abhängt, wobei die Lasereinheit zwei Laser-Emitter und einen einzelnen Deflektor mit einem bewegbaren Spiegel aufweist, wobei der Deflektor für die zwei Laser-Emitter zwei eigenständige Sätze von Spiegeloberflächen aufweist, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.