用于光学识别定位装置上的物体的位置和运动的系统制造方法及图纸

一种用于光学识别定位装置上的物体的位置和运动的系统。该光学识别系统确定定位装置（２）上的物体（３）的位置和／或运动。该定位装置包括用于旋转和／或沿曲线或直线路径驱动物体的工具（２０，２１，２２）。该光学识别系统包括用于检测物体的位置或取向的光学检测工具，诸如数字摄像机（６），和用于由检测工具提供的数据的数据处理站（７）。一定数量的不同的图形或标记分布在物体的外表面上。各个图形在物体外表面上的布置使得与数据处理站相关联的检测工具能够确定定位装置上的物体的位置或取向。图形由圆形条码（１０）形成，其中各圆形条码定义定位装置上的物体（３）的精确位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于光学识别定位装置上的物体的位置和/或运动的系统。 该定位装置包括用于旋转和/或沿曲线或直线路径驱动物体的工具。该系统 还包括用于光学检测物体的位置或取向的工具，和用于由检测工具提供的 数据的数据处理站。
技术介绍
为了识别物体的位置和/或取向， 一些光学识别系统能够大体确定物体 在其支架上(例如，在定位装置上)的轮廓。为此，光学检测工具(诸如 摄像机)能够拍摄至少一幅物体轮廓图像以向数据信号处理站提供与物体 轮廓有关的数据信号。在处理站中，在所检测到的物体轮廓与存储的参考 形状之间作比较，其中参考形状在空间中的位置是已知的。基于这种比较， 处理系统于是能够确定物体在定位装置上的位置或取向。这些光学识别系统的一个缺陷实质上在于以下事实，即通过其轮廓 确定的物体位置或取向不精确。此外，如果物体为球形则不能使用这些识 别系统，因为物体轮廓的测定在任何位置或取向上都一样。这些光学识别 系统因此不能被用在例如用于测量发射天线的辐射图(radiation diagram ) 的系统中，其中所述发射天线^M置在中空球形物体中，而所述中空球形 物体在定位装置上受到驱动而进行旋转。法国专利No 2 590 681^Hf了一种用于跟踪^没在宇宙飞船上的具有祐: 动目标图形的物体的系统。该跟踪系统包括近距离传感器电路，其包括数 字成像装置和沿物体上的目标图形方向发射光的光源。用来自光源的光束 扫过物体以允许成像装置识别各种定位目标图形。这些目标图形彼此不同，且形成平行的具有矩形或梯形形状的条码。例如四个这些条码相互间隔一 定距离地分布在物体的平坦表面上。这种跟踪系统的 一个缺陷在于它不能 精确测量物体相对于传感器电路的位置。此外，它不能检测物体在定位装 置上的有限角取向。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供一种系统，其在物体的所有角取向上筒单、 快速地以精确的方式光学识别物体在定位装置上的位置和/或运动，以克服 上述现有技术的缺陷。本专利技术因此涉及一种用于光学识别物体在定位装置上的位置和/或运 动的系统，其包括在独立权利要求l中定义的特征。该识别系统的具体实施例在从属权利要求2-14中得到定义。 根据本专利技术的光学识别系统的一个优点在于以下事实，即各种图形 或标记均匀分布在优选为球形的物体的外表面上。有利的是，这些图形是 4位编码的圆形条码，且在例如为亮色(白色)的物体的外表面上具有例 如为黑色的附加外部定界位。这使得与其中存有位置识别算法的数据处理 站相关联的检测工具(诸如数字摄#^几)能够识别随着时间的推移物体的 各个位置。有利的是，定位装置包括由接触物体外表面的轮子形成的驱动构件和 用于所述驱动轮的支架，其中在所述定位装置上，球形物体祐j文置并且通 过重力作用保持在三个支撑点上。轮子的旋转轴安装在支架的末端，所述 支架能够沿另一轴线旋转，所述另一轴线穿过轮子在球形物体的外表面上 的接触点和球形物体的中心。以可旋转的方式安装在定位装置的机械结构 上的支架和驱动轮可以借助压缩空气工具而被驱动旋转。为使数字摄#^几能够获取良好的图像，有利地向球形物体的可见表面 提供各向同性(均匀的)照明装置。 一组光纤引导由远处光源提供的光以 照亮物体。在物体附近将光纤组分成数个小组。 一个小组的光纤(例如， 每个小组有6根光纤)的末端安装在塑料柱上，所述柱固定在照明结构上。以相互间隔相等距离的方式将6个塑料柱固定在照明结构上，所述柱优选 分别保持6根光纤的末端。该照明结构被构造成环形，且刚好在数字摄像 机的侧部(side)放置在物体的前方，而不会阻碍数字摄像机对物体的观 察。附图说明用于光学识别定位装置上的物体的位置和/或运动的系统的目标、优点 和特征将通过参考附图从以下描述中更清楚地显现出来，在附图中图1以简化的方式示出了构成根据本专利技术的光学识别系统的各种元 件，其中所述光学识别系统形成发射天线的辐射图测量系统的一部分；图2示出了用于照明物体的照明装置的一部分，所述物体^L定义为放 置在根据本专利技术的光学识别系统的定位装置上的球形元件；图3a和3b示出了根据本专利技术的光学识别系统的定位装置的球窝接头 的局部纵向横截面图和俯视图4示出了用于确定物体位置的球面坐标的图示，其中所述物体为根 据本专利技术的光学识别系统的定位装置上的球形元件；图5示出了球形物体的外表面上的图形或标记的位置，其中所述图形 或标记用于确定才艮据本专利技术的光学识别系统的定位装置上的物体的位置； 以及图6示出了根据本专利技术的光学识别系统的为圆形条码形式的图形，其 中所述条码4&故置在球形物体的外表面上以确定其位置或取向。具体实施例方式在以下描述中，用于光学识别物体在定位装置上的位置和/或运动的系 统的所有为本领域技术人员公知的元件将只作简单解释。应注意该光学 识别系统可以不受限制地用于其中需要知道设在支架或定位装置上的物体 的精确位置的各种应用场合。该物体还可以是用于拾取射频信号的接收天 线，其必须在定位装置上获得精确定向。该物体还可以是投影仪、扩音器、指示器、或者任何其它的电子物体或仪器。然而，在以下描述中将只涉及 形成用于电子装置的发射天线的辐射测量系统的一部分的光学识别系统。图1示意性地示出了定位装置2上的物体3的光学识别系统的所有元 件，其中所述光学识别系统形成用于电子发射机装置4的发射天线4，的辐 射图测量系统l的一部分。实质上，测量系统1首先包括定位装置2,在 该定位装置2上，物体被放置且在重力作用下被保持在构件20、 30、 40 的三个支撑点P、 P，、 P"上，其中物体被构造成例如用于电子装置的球形 支撑元件3。具有必须得到测量的发射天线4，的所述电子装置保持在中空 的J求形元件3内部，球形元件3包括两部分，所述两部分通过任何已知方 式装在对方的顶部上以密封该电子装置。发射天线4，优选设置成靠近球形 元件或中空球体的中心。该测量系统还包括设有至少一根接收天线5，的接收器装置5,所述 接收天线5，用于拾取来自发射天线4'的电磁场(RT信号)；用于检测正 在定位装置2上运动的球形元件的位置或取向的工具6。该球形元件包括 一定数量的图形或标记10，这些图形或标记10分布在该元件的外表面上 (将在下面进行解释)并且被用于确定球形元件的位置。与接收天线拾取 的电磁场有关的信号和由检测工具提供的位置信号或自动或经请求传给数 据处理站，其中所述数据处理站优选为计算机站7。可以与计算机站无关 地或者通过所述计算机站向接收器装置5和由数字摄^4几6形成的检测工 具供电。数字摄ll^优选具有768 x 1024个像素的黑白MOS摄#4^,其被设 置成与物体相距约1米或数米。可以在数字揭^4几和计算机站之间设置采 集卡，以使所获取的图像信号适于被传递给计算机站。该数字摄像机卡、 具体为标为PCI6229的卡由于用于IEEE1394摄#4几的NI-IMAQ模块设 有火线连接，并且它能够产生或获取数字或模拟信号。为简化图l，定位装置2仅用构件20、 30、 40来表示，所述构件20、 30、 40承载球形元件3以测量由测量系统的发射天线产生的电磁场。定位 装置2因此包括与球形元件的外表面形成接触的驱动构件20。该驱动构件被构造成使球形元件3在定位装置上随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学识别定位装置（２）上的物体（３）的位置和／或运动的系统，该定位装置（２）包括用于旋转和／或沿曲线或直线路径驱动物体的工具，该系统包括用于检测物体的位置或取向的光学工具（６）和用于由检测工具提供的数据的数据处理站（７），一定数量的不同图形或标记（１０）分布在所述物体的外表面上，各图形在物体外表面上的布置使得与所述数据处理站相关联的检测工具能够确定所述定位装置上的物体的位置或取向，其特征在于：该物体是用于电子装置（４）的球形支撑元件，并且所述图形或标记由彼此不同的圆形条码（１０）形成，所述条码规则间隔且均匀分布在所述球形元件的外表面上，各圆形条码定义定位装置上的球形元件（３）的精确位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M格兰奇，A卡萨格兰德，
申请(专利权)人：斯沃奇集团研究和开发有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]