DE-102025145495-A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum dynamischen Abstimmen einer Belichtungszeit eines Bildgebers zum dreidimensionalen Profilieren eines Objekts

Abstract

Verfahren und Vorrichtungen zum dynamischen Abstimmen einer Belichtungszeit eines Bildgebers sind hierin offenbart. Das Verfahren erfasst, über eine Bildgebungsbaugruppe einer Vorrichtung, ein erstes Bild eines Objekts. Die Bildgebungsbaugruppe umfasst eine Lichtquelle und mindestens einen Bildgeber mit einer ersten Belichtungszeit während der Erfassung des ersten Bildes. Das Verfahren bestimmt eine durchschnittliche Anzahl einer ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, und bestimmt, ob die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln innerhalb eines Bereichs liegt. Wenn die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln nicht innerhalb des Bereichs liegt, modifiziert das Verfahren die erste Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers durch eines von Verringern oder Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers basierend auf einer Klassifizierung des ersten Bildes.

Inventors

• Christopher Hirst

Assignees

• ZEBRA TECHNOLOGIES CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251105

Priority Date

20241106

Claims (10)

1. Verfahren, umfassend: Erfassen, über eine Bildgebungsbaugruppe einer Vorrichtung, eines ersten Bildes eines Objekts, wobei die Bildgebungsbaugruppe eine Lichtquelle und mindestens einen Bildgeber mit einer ersten Belichtungszeit während der Erfassung des ersten Bildes aufweist, und wobei das erste Bild einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist; Bestimmen einer durchschnittlichen Anzahl einer ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, basierend auf einer Anzahl der ersten Klasse von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, und einer Anzahl von Spalten von Pixeln des ersten Bildes; Bestimmen, ob die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, Modifizieren der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers durch eines von Verringern der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers oder Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers basierend auf einer Klassifizierung des ersten Bildes, wobei der erste Bereich eine Linie ist, die Licht anzeigt, das in dem ersten Bild vorhanden ist, der zweite Bereich einen Hintergrund des ersten Bildes anzeigt, und die erste Klasse von Pixeln Pixel anzeigt, die einen Helligkeitsschwellenwert erfüllen, der in dem ersten Bild vorhanden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend Projizieren, durch die Bildgebungsbaugruppe, von Licht auf das Objekt während der Erfassung des ersten Bildes.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend Erfassen, über die Bildgebungsbaugruppe der Vorrichtung, eines zweiten Bildes des Objekts basierend auf einer modifizierten ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers, wobei das zweite Bild einen dritten Bereich und einen vierten Bereich aufweist, wobei der dritte Bereich eine Linie ist, die Licht anzeigt, das in dem zweiten Bild vorhanden ist, und der vierte Bereich einen Hintergrund des zweiten Bildes anzeigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung ein dreidimensionaler Profiler ist; die Lichtquelle ein Laser ist und das Licht, das in dem ersten Bild vorhanden ist, Laserlicht ist; und das erste Bild ein Laserprofilbild ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln eines von einem Gleitkommawert oder einem Festkommawert ist; und der vorbestimmte Bereich einen Zielbereich der durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln anzeigt, der eine Dicke der Linie umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Modifizieren der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers umfasst: Bestimmen, ob die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln den vorbestimmten Bereich überschreitet; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln den vorbestimmten Bereich überschreitet, Klassifizieren des ersten Bildes als überbelichtet, und Verringern der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln den vorbestimmten Bereich nicht überschreitet, Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln unter dem vorbestimmten Bereich liegt, Klassifizieren des ersten Bildes als unterbelichtet, und Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Modifizieren der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers umfasst: Bestimmen, ob die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln unter dem vorbestimmten Bereich liegt; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln unter dem vorbestimmten Bereich liegt, Klassifizieren des ersten Bildes als unterbelichtet, und Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln nicht unter dem vorbestimmten Bereich liegt, Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln den vorbestimmten Bereich überschreitet, Klassifizieren des ersten Bildes als überbelichtet, und Verringern der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verringern der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers umfasst: Bestimmen einer zweiten Belichtungszeit des Bildgebers, um ein zweites Bild mit einer durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln innerhalb des vorbestimmten Bereichs basierend auf der durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln des ersten Bereichs und der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers zu erzeugen; und Verringern der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers basierend auf der zweiten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers, so dass sie innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , wobei die zweite Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers die erste Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers anzeigt, die durch einen Anpassungsfaktor von Exp(t)/Exp(m) modifiziert ist, wobei Exp(t) eine Belichtungszeit für eine durchschnittliche Anzahl einer ersten Klasse von Pixeln pro Spalte in einer Mitte des vorbestimmten Bereichs basierend auf einer Helligkeit des Lasers anzeigt und Exp(m) die erste Belichtungszeit der durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln des ersten Bereichs basierend auf derselben Helligkeit des Lasers anzeigt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers umfasst: Bestimmen, ob die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln einen minimalen Schwellenwert überschreitet; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln den minimalen Schwellenwert überschreitet, Bestimmen einer zweiten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers, um einen zweiten Zielbereich einer anderen durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln des ersten Bereichs basierend auf der durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln des ersten Bereichs und der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers zu erzeugen, und Erhöhen der ersten Belichtungszeit des mindestens einen Bildgebers basierend auf der zweiten Belichtungszeit des Bildgebers, so dass sie innerhalb des zweiten Zielbereichs der anderen durchschnittlichen Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln des ersten Bereichs liegt; und als Reaktion auf das Bestimmen, dass die durchschnittliche Anzahl der ersten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln den minimalen Schwellenwert nicht überschreitet, Bestimmen einer durchschnittlichen Anzahl einer zweiten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, basierend auf einer Anzahl der zweiten Klasse von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, und der Anzahl von Spalten von Pixeln des ersten Bildes, Bestimmen einer durchschnittlichen Anzahl einer dritten Klasse von Pixeln pro Spalte von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, basierend auf einer Anzahl der dritten Klasse von Pixeln, die in dem ersten Bild vorhanden sind, und der Anzahl von Spalten von Pixeln des ersten Bildes, und Erhöhen der ersten Belichtungszeit des Bildgebers um einen vorbestimmten Faktor basierend auf einer höchsten Klasse von Pixeln unter der zweiten und dritten Klasse von Pixeln, die eine minimale durchschnittliche Anzahl von Pixeln pro Spalte aufweisen.

Description

Hintergrund Maschinenvisionstechnologien stellen ein Mittel zur bildbasierten Inspektion und Analyse für Anwendungen bereit, die von der automatischen Teileinspektion, der Prozesssteuerung, der Roboterführung, der Teileidentifizierung, dem Strichcodelesen und vielen anderen reichen. Maschinenvisionstechnologien beruhen auf dem Erfassen und Verarbeiten von Bildern zum Durchführen spezifischer Analysen oder Aufgaben, die häufig sowohl die integrierte Verwendung von Bildgebungssystemen als auch von Verarbeitungssystemen erfordern. Beispielsweise können Maschinenvisionstechnologien Bilder erfassen und verarbeiten, um ein dreidimensionales (3D) Profilieren eines Objekts durchzuführen (z. B. 3D-Messung und/oder Rekonstruktion des Objekts). Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen Die beigefügten Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten beziehen, sind zusammen mit der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in die Beschreibung integriert und bilden einen Teil davon und dienen dazu, Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung beinhalten, weiter zu veranschaulichen und verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erläutern.1 ist eine Darstellung, die eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.2A-B sind Darstellungen, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.3 ist eine Darstellung, die eine beispielhafte Umgebung zum Implementieren der Vorrichtung der 2A-B veranschaulicht.4 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitungsschritte veranschaulicht, die durch eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.5 ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes Bild veranschaulicht, das durch die Vorrichtung der 2A-B aufgenommen wird.6A ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes Bild veranschaulicht, das durch die Vorrichtung der 2A-B aufgenommen wird.6B ist eine Darstellung, die ein Diagramm des beispielhaften Bildes der 6A veranschaulicht.7A ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform von Schritt 308 der 4 ausführlicher veranschaulicht.7B ist ein Flussdiagramm, das eine weitere beispielhafte Ausführungsform von Schritt 308 der 4 ausführlicher veranschaulicht.8 ist ein Flussdiagramm, das Schritt 404 der 7A und Schritt 430 der 7B ausführlicher veranschaulicht.9A ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes Bild veranschaulicht, das durch die Vorrichtung der 2A-B erfasst wird.9B ist eine Darstellung, die ein Diagramm des beispielhaften Bildes der 9A veranschaulicht.10 ist ein Flussdiagramm, das Schritt 410 der 7A und Schritt 424 der 7B ausführlicher veranschaulicht.11A ist eine Darstellung, die ein beispielhaftes Bild veranschaulicht, das durch die Vorrichtung der 2A-B erfasst wird.11B ist eine Darstellung, die ein Diagramm des beispielhaften Bildes der 11A veranschaulicht. Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Klarheit halber veranschaulicht sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um dabei zu helfen, das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden, wo angemessen, durch herkömmliche Symbole in den Zeichnungen dargestellt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Offenbarung nicht mit Details zu verschleiern, die für Durchschnittsfachleute, die auf die vorliegende Beschreibung zurückgreifen, ersichtlich sind. Detaillierte Beschreibung Wie oben erwähnt, können Maschinenvisionstechnologien Bilder erfassen und verarbeiten, um ein dreidimensionales (3D) Profilieren eines Objekts durchzuführen (z. B. 3D-Messung und/oder Rekonstruktion des Objekts). Eine 3D-Mess- und/oder Rekonstruktionsvorrichtung oder ein 3D-Rekonstruktionssystem verwendet eine Lichtquelle, um eine oder mehrere Lichtlagen (z. B. einen Laserstrahl, ein strukturiertes Licht oder dergleichen) auf ein Objekt zu projizieren, und verwendet eine Bildgebungsvorrichtung (z. B. eine Kamera, einen Bildgeber oder dergleichen), um ein Bild des Objekts zu erfassen, das durch die Lichtquelle beleuchtet wird. Zum Beispiel kann das Bild ein Laserprofilbild sein, das im Allgemeinen eine helle Linie auf einem dunklen und nahezu merkmallosen Hintergrund umfasst. Die Vorrichtung oder das System detektiert und verwendet eine Position der hellen Linie in dem erfassten Bild, um 3D-Messungen des Objekts zu bestimmen und/oder zu rekonstruieren. Eine Genauigkeit der 3D-Messungen und/oder Rekonstruktion des Objekts hängt von einer Belichtungszeit der Bildgebungsvorrichtung ab. Wenn zum Beispiel eine geeignete Belichtungszeit einer Bildgebungsvorrichtung verwendet wird, ka