[发明专利]用于测量物体的高度或高度分布的方法和光图案

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量物体的高度或高度分布（height profile）的方法，其中该方法包括以下步骤：借助光源朝横轴延伸方向将相继编码的像素形式的光图案（light pattern）投影到该物体上，其中这些像素中的每一个像素具有至少一个编码特征并且这些像素一起定义码字，其中由预定数目的相继像素的序列构成的像素组各自定义在码字内仅存在一次的个体部分码字，其中紧邻的像素组包括部分相同的像素并且其中每个像素组被指派在横轴方向上关于参考平面的特定参考位置；借助图像传感器来捕捉光图案，该图像传感器被布置成与光源偏置；确定像素组的横轴方向上的位置并且借助像素组的所确定的位置与相应参考位置的比较来确定物体的高度。 

此外，本发明涉及一种供在用于测量物体的高度或高度分布的方法中使用的光图案，其中该光图案在横轴延伸方向上具有相继编码的像素，这些像素各自具有至少一个编码特征并且一起定义码字，其中由预定数目的相继像素的序列构成的像素组各自定义个体部分码字，其中每个像素组被指派在横轴方向上关于参考平面的特定参考位置并且其中两个紧邻的像素组包括部分相同的像素。 

背景技术

从WO 2004/083778 A1已知以上所描述的方法和以上所描述的光图案。该方法在那里被用于扫描物体的表面概况。从DE 10 2007 057 771 A1已知一种方法和设备，其主要被用于在包裹分类站中确定包裹的体积，其中这些包裹是在传送系统上运输的。该传送系统可包括一个或多个传送带或多个相继驱动的传送轮，要被测量的包裹在这些传送带或传送轮上传送。在此情形中，用于测量物体或包裹的高度或高度分布的设备被布置成是固定的并且可以例如包括跨传送带或传送轮的桥，该桥被布置成横向于传送方向并且在该桥上安装该 设备的各个组件。该设备还包括线性图像传感器，该线性图像传感器被布置成横向于传送系统的传送方向。此外，提供至少一个光源，该至少一个光源与线性图像传感器共线并且被布置成与线性图像传感器横向偏置。光源跨传送系统的宽度和移动表面产生明确图案化的光序列。该光序列被反射并且被线性图像传感器记录。因此，该光序列最初被横向于传送方向地投影到传送带上。线性图像传感器从关于光源横向偏置的位置捕捉此光序列。包裹通过传送带移动通过该光序列。这里，由于线性图像传感器的偏置布置，因而在光序列的纵向延伸方向上（即，横向于传送方向）产生被包裹反射的光序列部分的偏置。此被包裹反射的光序列部分的偏置或位移与包裹的高度成比例，从而可以借助光序列的被移位部分的宽度、传送速度和偏置的大小来推导包裹的体积。 

该光序列是由激光照明设备产生的空间明确的线条布置，该激光照明设备包括衍射透镜（DOE，衍射光学元件）。该空间明确的线条布置包括一行被照明的长线条和被照明的短线条。这些线条通过短空隙和长空隙彼此分开。因此，该线条布置可以与条形码作比较。该线条布置包含199个码字，其中一个码字由六个元素确定。元素是被照明的线条或者是（未被照明的）空隙。这些码字是相继顺序布置的。明确的图案是由78个码字确定的并且跨传送带的宽度重复三次。因此，在这三个明确的图案中的一个图案内，可确定和标识每个个体码字，其中还跨传送带的宽度知道码字的位置。因此，当码字偏置时，可以确定偏置的大小并且由此确定包裹的高度。 

问题在于，不得不在被照明的长线条与短线条之间以及在（未被照明的）长空隙和短空隙之间进行区分。在分类具有不同表面（例如，明亮表面和黑暗表面）的包裹时，这可能在实践中导致问题。明亮表面要比黑暗表面更强地反射光图案，从而产生过多照射。过多照射的特征在于，被相应过多地照明的线条在被线性图像传感器捕捉的图像上看上去要比例如由黑暗表面反射的正常照明的线条更长。此外，当两个被过多照明的线条布置成彼此相邻时，空隙可能看上去较窄。这种现象可能导致错误地确定或者不能确定码字。 

此外，图像传感器具有焦深，该焦深可能在锐度深度区域的边缘处导致焦点没对准。焦点没对准也会导致以下现象：被照明的线条要比实际上更宽地再现，并且相应地，两个焦点没对准地表示或再现的被照明的线条之间 未被照明的空隙看上去更窄。 

此外，在原则上，必须读取或确定完整的码字。在相继顺序布置并且分别由6个元素构成的码字中，必须读取大量个体元素。例如，当读取是在码字的第二元素处才开始时，必须读取第一码字的其余元素以及识别下一码字的全部元素直至完整的码字（在此情形中为第二码字）。 

发明内容

本发明的目的是减小差错率。