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DE102019202798A1 - Method and device for determining the relative speed between an object and a detector - Google Patents

Method and device for determining the relative speed between an object and a detector Download PDF

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Publication number
DE102019202798A1
DE102019202798A1 DE102019202798.9A DE102019202798A DE102019202798A1 DE 102019202798 A1 DE102019202798 A1 DE 102019202798A1 DE 102019202798 A DE102019202798 A DE 102019202798A DE 102019202798 A1 DE102019202798 A1 DE 102019202798A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sub
elements
detector
wavelength
predeterminable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019202798.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Kirsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pepperl and Fuchs SE
Original Assignee
Pepperl and Fuchs SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pepperl and Fuchs SE filed Critical Pepperl and Fuchs SE
Priority to DE102019202798.9A priority Critical patent/DE102019202798A1/en
Publication of DE102019202798A1 publication Critical patent/DE102019202798A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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Abstract

Im Hinblick auf eine besonders einfache und zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor (1) mit konstruktiv einfachen Mitteln, ist ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor (1) angegeben, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor (1) in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann,wobei das Objekt mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente (3, 4) aufgeteiltes Detektionselement (2) aufweist, wobei die Teilelemente (3, 4) in einem vorgebbaren räumlichen Abstand (ds) voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind,wobei während der möglichen Relativbewegung und für eine Bildaufnahme durch den Detektor (1) ein erstes Teilelement (3) zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer (t) mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge (6) und nach einem Zeitabstand (dt) ein zweites Teilelement (4) zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer (t) mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge (7) beleuchtet werden. Des Weiteren ist eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor (1) angegeben.With regard to a particularly simple and reliable determination of the relative speed between an object and a detector (1) with structurally simple means, a method for determining the relative speed between an object and a detector (1) is specified, with a relative movement between the object and the detector (1) can take place in one direction of movement, the object having at least one detection element (2) divided into at least two sub-elements (3, 4), the sub-elements (3, 4) each at a predeterminable spatial distance (ds) from one another are arranged at predeterminable positions on, on or in the object, with a first sub-element (3) at a first predeterminable point in time for a predeterminable first illumination duration (t) with a first during the possible relative movement and for image recording by the detector (1) Light with a first wavelength (6) and after a time interval (dt) a second sub-element (4) at a later, second prescribable point in time for a prescribable second illumination duration (t) with a second light with a second wavelength (7). A corresponding device for determining the relative speed between an object and a detector (1) is also specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the relative speed between an object and a detector, wherein a relative movement between the object and the detector can take place in one direction of movement. The present invention also relates to a corresponding device for carrying out such a method.

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt und existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen. Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden insbesondere in industriellen Bereichen Anwendung, in denen sich relativ zu einem Detektor bewegende Objekte vorzugsweise automatisiert überwacht werden müssen.Methods and devices of the type mentioned are known from practice and exist in different embodiments. Such methods and devices are used, in particular, in industrial areas in which objects moving relative to a detector must be monitored, preferably in an automated manner.

Beispielsweise ist aus der EP 0 532 169 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt auf einer Oberfläche und einem Detektor mit einem CCD-Array bestimmbar ist. Dabei wird die Relativgeschwindigkeit anhand der Abfolge von einzelnen Bildaufnahmen bestimmt.For example, from the EP 0 532 169 A1 a method is known in which the relative speed between an object on a surface and a detector can be determined with a CCD array. The relative speed is determined on the basis of the sequence of individual image recordings.

Des Weiteren ist aus der EP 1 729 086 A1 ein Verfahren zur Bildverarbeitung bekannt, wobei Relativgeschwindigkeiten zwischen einem Objekt und einem Detektor bestimmt werden.Furthermore, from the EP 1 729 086 A1 a method for image processing is known, wherein relative speeds between an object and a detector are determined.

Die bekannten Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit sind für die im obigen Stand der Technik beschriebenen Anwendungen gut geeignet. Allerdings ist es in vielen heutigen Anwendungen erforderlich, eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu erreichen. Hierfür sind die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nur begrenzt tauglich, da insbesondere bei Ausfall einer der einzelnen Messkomponenten in der Bildverarbeitungskette nicht sofort feststellbar ist, dass eine Geschwindigkeitsmessung fehlerhaft ist. Hier gilt es die Zuverlässigkeit der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zu steigern.The known methods for determining the relative speed are well suited for the applications described in the above prior art. However, in many applications today it is necessary to achieve a particularly high level of reliability when determining the relative speed. The methods known from the prior art are only suitable to a limited extent for this purpose, since, in particular if one of the individual measuring components in the image processing chain fails, it cannot immediately be determined that a speed measurement is faulty. The aim here is to increase the reliability of the determination of the relative speed.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor anzugeben, wonach eine besonders zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.The present invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for determining the relative speed between an object and a detector, according to which a particularly reliable determination of the relative speed between an object and a detector is made possible with structurally simple means.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.According to the invention, the above object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 17.

Danach bildet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann,
wobei das Objekt mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente aufgeteiltes Detektionselement aufweist, wobei die Teilelemente in einem vorgebbaren räumlichen Abstand voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind,
wobei während der möglichen Relativbewegung und für eine Bildaufnahme durch den Detektor ein erstes Teilelement zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge und nach einem Zeitabstand (dt) ein zweites Teilelement zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge beleuchtet werden,
wobei die Wellenlängen derart gewählt sind,
dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement auch dunkel mit entsprechend geringer Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird, oder
dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement auch hell mit entsprechend hoher Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird,
wobei in einer Bildaufnahme durch den Detektor eine Abbildung der Teilelemente erzeugt wird, und
wobei - zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit auf Basis einer Bildung eines Quotienten aus dem räumlichen Abstand und dem Zeitabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt - mittels einer Auswerteeinrichtung überprüft wird, ob die Teilelemente in der Abbildung in einer vorgebbaren relativen Positionierung zueinander abgebildet sind.
Thereafter, the method according to the invention forms a method for determining the relative speed between an object and a detector, wherein a relative movement between the object and the detector can take place in one direction of movement,
wherein the object has at least one detection element divided into at least two sub-elements, the sub-elements being arranged at a predeterminable spatial distance from one another at predeterminable positions on, on or in the object,
during the possible relative movement and for an image recording by the detector first sub-element is illuminated at a first predeterminable time for a predeterminable first illumination duration with a first light with a first wavelength and after a time interval (dt) a second sub-element is illuminated with a second light with a second wavelength at a later second predeterminable time for a predeterminable second illumination duration become,
where the wavelengths are chosen so
that with an illumination with the first wavelength the first partial element is dark and with an illumination with the second wavelength the second partial element is also detected dark with a correspondingly low brightness relative to a background by the detector, or
that with an illumination with the first wavelength the first partial element is detected brightly and with an illumination with the second wavelength the second partial element is also detected brightly with a correspondingly high brightness relative to a background by the detector,
wherein an image of the sub-elements is generated in an image recording by the detector, and
wherein - to determine the relative speed on the basis of forming a quotient from the spatial distance and the time interval between the first and the second point in time - an evaluation device checks whether the sub-elements in the image are mapped in a predeterminable relative positioning to one another.

Des Weiteren ist gemäß Anspruch 17 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor angegeben, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann,
wobei das Objekt mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente aufgeteiltes Detektionselement aufweist, wobei die Teilelemente in einem vorgebbaren räumlichen Abstand voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind,
wobei während der möglichen Relativbewegung und für eine Bildaufnahme durch den Detektor ein erstes Teilelement zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge und nach einem Zeitabstand (dt) ein zweites Teilelement zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge beleuchtbar sind,
wobei die Wellenlängen derart gewählt sind,
dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement auch dunkel mit entsprechend geringer Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektierbar ist, oder
dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement auch hell mit entsprechend hoher Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektierbar ist,
wobei in einer Bildaufnahme durch den Detektor eine Abbildung der Teilelemente erzeugbar ist, und
wobei - zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit auf Basis einer Bildung eines Quotienten aus dem räumlichen Abstand und dem Zeitabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt - mittels einer Auswerteeinrichtung überprüfbar ist, ob die Teilelemente in der Abbildung in einer vorgebbaren relativen Positionierung zueinander abgebildet sind.
Furthermore, according to claim 17, a device for performing a method for determining the relative speed between an object and a detector is specified, wherein a relative movement between the object and the detector can take place in one direction of movement,
wherein the object has at least one detection element divided into at least two sub-elements, the sub-elements being arranged at a predeterminable spatial distance from one another at predeterminable positions on, on or in the object,
wherein during the possible relative movement and for an image recording by the detector, a first sub-element at a first predeterminable point in time for a predefinable first illumination duration with a first light with a first wavelength and after a time interval (dt) a second sub-element at a later second predeterminable time for a specifiable second illumination duration can be illuminated with a second light with a second wavelength,
where the wavelengths are chosen so
that in the case of an illumination with the first wavelength the first partial element is dark and in the case of an illumination with the second wavelength the second partial element can also be detected dark by the detector with a correspondingly low brightness relative to a background, or
that with an illumination with the first wavelength the first partial element is brightly and with an illumination with the second wavelength the second partial element can also be detected brightly with a correspondingly high brightness relative to a background by the detector,
wherein an image of the sub-elements can be generated in an image recording by the detector, and
where - to determine the relative speed on the basis of forming a quotient from the spatial distance and the time interval between the first and the second point in time - it can be checked by means of an evaluation device whether the partial elements in the image are mapped in a predeterminable relative positioning to one another.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass eine besonders zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor mit Hilfe einer vorgebbaren Beleuchtung während der möglichen Relativbewegung und einer geeigneten Bildaufnahme durch den Detektor mit konstruktiv einfachen Mitteln möglich ist. Der Ausdruck „mögliche Relativbewegung“ und „mögliche Bewegungsrichtung“ bedeutet hierbei, dass die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor auch den Fall abdeckt, in dem die Relativgeschwindigkeit Null ist, d.h. keine Relativgeschwindigkeit in irgendeiner Bewegungsrichtung stattfindet. Falls eine Relativbewegung stattfindet, erfolgt diese dann in der „möglichen Bewegungsrichtung“. Somit umfasst der Begriff „Relativgeschwindigkeit“ in diesem Dokument auch den Fall, in dem die Relativgeschwindigkeit gleich Null ist.In the manner according to the invention, it was first recognized that a particularly reliable determination of the relative speed between an object and a detector with the aid of predeterminable illumination during the possible relative movement and suitable image recording by the detector is possible with structurally simple means. The expression "possible relative movement" and "possible direction of movement" means that the determination of the relative speed between an object and a detector also covers the case in which the relative speed is zero, i.e. there is no relative speed in any direction of movement. If there is a relative movement, this then takes place in the "possible direction of movement". The term “relative speed” in this document therefore also includes the case in which the relative speed is equal to zero.

Im Konkreten weist das Objekt hierzu mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente aufgeteiltes Detektionselement auf, wobei die Teilelemente in einem vorgebbaren räumlichen Abstand voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind. Während der Relativbewegung wird zum einen ein erstes Teilelement zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge beleuchtet. Nach einem Zeitabstand wird zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt ein zweites Teilelement für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge beleuchtet.Specifically, for this purpose the object has at least one detection element divided into at least two sub-elements, the sub-elements being arranged at a predeterminable spatial distance from one another at predeterminable positions on or in the object. During the relative movement, on the one hand, a first sub-element is illuminated at a first prescribable point in time for a prescribable first illumination duration with a first light with a first wavelength. After a time interval, at a later, second predeterminable point in time, a second partial element is illuminated for a predeterminable second illumination duration with a second light with a second wavelength.

Bei einer ersten Alternative sind die Wellenlängen derart gewählt, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement entsprechend seinem Remissionsspektrum dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement entsprechend seinem Remissionsspektrum auch dunkel mit entsprechend geringer Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird. Bei einer zweiten Alternative sind die Wellenlängen derart gewählt, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement entsprechend seinem Remissionsspektrum hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement entsprechend seinem Remissionsspektrum auch hell mit entsprechend hoher Helligkeit relativ zu einem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird. Dabei bedeuten „hell“ oder „dunkel“ Intensitäten der Helligkeit, die von dem jeweils eingesetzten Detektor aufgrund seiner Empfindlichkeit unterschieden werden können, so dass ein Kontrast zwischen den beleuchteten Teilelementen und dem Hintergrund bei geeigneter Beleuchtung vom Detektor wahrgenommen werden kann.In a first alternative, the wavelengths are chosen such that when illuminated with the first wavelength the first sub-element is dark according to its reflectance spectrum and when illuminated with the second wavelength the second sub-element is also dark according to its reflectance spectrum with a correspondingly low brightness relative to a background of the detector is detected. In a second alternative, the wavelengths are chosen such that when illuminated with the first wavelength the first partial element is bright according to its remission spectrum and when illuminated with the second wavelength the second partial element is also bright according to its remission spectrum with a correspondingly high brightness relative to a background of the detector is detected. In this context, “light” or “dark” mean intensities of the brightness that can be differentiated by the particular detector used due to its sensitivity, so that a contrast between the illuminated sub-elements and the background can be perceived by the detector with suitable lighting.

In einer Bildaufnahme durch den Detektor wird mittels des Verfahrens eine Abbildung der Teilelemente erzeugt. Dabei wird während einer Dauer der Bildaufnahme eine Integration der vom Detektor detektierten Helligkeiten vorgenommen.In an image recording by the detector, an image of the sub-elements is generated by means of the method. The brightnesses detected by the detector are integrated during the duration of the image recording.

Zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit wird mittels einer Auswerteeinrichtung überprüft, ob die Teilelemente in der Abbildung in einer vorgebbaren relativen Positionierung zueinander abgebildet sind. Beispielsweise kann die vorgebbare relative Positionierung die Positionierung der Teilelemente im unaufgeteilten Zustand des Detektionselements bedeuten. Hierbei bewirkt die nacheinander erfolgende Abbildung der Teilelemente bei der Bildaufnahme quasi ein Zusammenfügen der Teilelemente zu dem unaufgeteilten Detektionselement. Dabei ist in der Abbildung das unaufgeteilte Detektionselement zu sehen. Alternativ zu dieser wieder vollständigen Zusammensetzung des Detektionselements in der Abbildung kann eine beliebige vorgebbare relative Positionierung im Rahmen der Auswertung mittels der Auswerteeinrichtung gewählt werden. Auf Basis einer Bildung eines Quotienten aus dem vorgebbaren räumlichen Abstand der Teilelemente und dem Zeitabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt wird die Relativgeschwindigkeit bestimmt. Ist die vorgebbare relative Positionierung beispielsweise die zusammengefügte Position der Teilelemente zur Bildung des unaufgeteilten Detektionselements, so ergibt sich die Geschwindigkeit direkt aus dem Quotienten aus dem räumlichen Abstand der Anordnung der Teilelemente und dem Zeitabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt. Bei einer anders gewählten vorgebbaren relativen Positionierung in der Abbildung ist bei der Quotientenbildung nicht mehr der räumliche Abstand zwischen den aufgeteilten Detektionselementen, sondern ein der aktuell gewählten vorgebbaren relativen Positionierung entsprechender Abstand zu wählen, und zwar beispielsweise ein kleinerer Abstand, falls die gewählte vorgebbare relative Positionierung eine noch nicht zusammengefügte Situation der Teilelemente zu dem Detektionselement im unaufgeteilten Zustand bedeutet.To determine the relative speed, an evaluation device is used to check whether the sub-elements in the image are mapped in a predeterminable relative positioning to one another. For example, the predeterminable relative positioning can mean the positioning of the sub-elements in the undivided state of the detection element. In this case, the successive imaging of the sub-elements during the image recording brings about a combination of the sub-elements to form the undivided detection element. The undivided detection element can be seen in the figure. As an alternative to this complete composition of the detection element in the image, any predeterminable relative positioning can be selected as part of the evaluation by means of the evaluation device. The relative speed is determined on the basis of the formation of a quotient from the predeterminable spatial distance between the sub-elements and the time interval between the first and the second point in time. Is the predeterminable relative positioning, for example, the assembled position of the sub-elements for Formation of the undivided detection element, the speed results directly from the quotient of the spatial distance between the arrangement of the partial elements and the time interval between the first and the second point in time. In the case of a differently selected, predeterminable relative positioning in the image, the spatial distance between the divided detection elements is no longer to be selected in the formation of the quotient, but a distance corresponding to the currently selected predeterminable relative positioning, for example a smaller distance if the selected predeterminable relative positioning means a not yet assembled situation of the sub-elements to form the detection element in the undivided state.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest einen Detektor, eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung des ersten Lichts und des zweiten Lichts und eine Auswerteeinrichtung zur Überprüfung der vorgebbaren relativen Positionierung auf.A device according to the invention has at least one detector, a lighting device for generating the first light and the second light, and an evaluation device for checking the predeterminable relative positioning for performing the method according to the invention.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen entsprechenden Vorrichtung ist somit eine besonders zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit mit konstruktiv einfachen Mitteln, lediglich durch geeignete Anordnung und Beleuchtung von Teilelementen mindestens eines Detektionselements möglich.With the method according to the invention and the corresponding device according to the invention, a particularly reliable determination of the relative speed is possible with structurally simple means, merely by suitable arrangement and illumination of sub-elements of at least one detection element.

In vorteilhafter Weise kann als Detektor eine monochrome Kamera verwendet werden, wobei vorzugsweise eine Kamera mit einem Pixelsensor genutzt werden kann. Eine derartige Kamera kann eine sichere Bildaufnahme heller und dunkler Teilelemente gewährleisten. In weiter vorteilhafter Weise kann der Pixelsensor als CMOS-Sensor oder CCD-Sensor oder als Zeilensensor ausgebildet sein.In an advantageous manner, a monochrome camera can be used as a detector, it being possible to use a camera with a pixel sensor. Such a camera can ensure reliable image recording of light and dark sub-elements. In a further advantageous manner, the pixel sensor can be designed as a CMOS sensor or CCD sensor or as a line sensor.

Grundsätzlich ist es wünschenswert, die Beleuchtungsdauer vorzugsweise blitzartig kurz zu wählen, um beispielsweise einen Vorgang einer Positionsdetektion zwischen Objekt und Detektor nicht zu stören, der ebenfalls auf Basis einer vorgebbaren Beleuchtung erfolgt. In vorteilhafter Weise kann die erste Beleuchtungsdauer zwischen etwa 10 und etwa 200 µs und/oder die zweite Beleuchtungsdauer zwischen etwa 10 und etwa 200 µs betragen. Bei der Wahl der Beleuchtungsdauer ist einerseits die erwähnte Vermeidung von Störungen beispielsweise anderer Detektionsverfahren und andererseits eine sichere Bildaufnahme durch ausreichend lange erste und/oder zweite Beleuchtungsdauern zu gewährleisten.In principle, it is desirable to select the illumination duration, preferably short as a flash, in order not to interfere, for example, with a process of position detection between the object and the detector, which is also based on a specifiable illumination. Advantageously, the first illumination duration can be between approximately 10 and approximately 200 microseconds and / or the second illumination duration between approx. 10 and approx. 200 microseconds. When choosing the illumination duration, on the one hand the mentioned avoidance of disturbances, for example of other detection methods, and on the other hand a reliable image recording through sufficiently long first and / or second illumination durations must be ensured.

Der Zeitabstand oder eine Pause zwischen der ersten Beleuchtungsdauer und der zweiten Beleuchtungsdauer kann je nach Anwendungsfall etwa 0,5 bis 20 ms betragen.The time interval or a pause between the first lighting duration and the second lighting duration can be approximately 0.5 to 20 ms depending on the application.

Weiterhin im Hinblick auf eine besonders sichere Bildaufnahme kann der Hintergrund eine geringere Reflektivität als die Teilelemente aufweisen. Dabei ist zu beachten, dass bei der Bildaufnahme üblicherweise ein Teil des Hintergrunds in einem Sichtfenster des Detektors liegt. In entsprechender Weise kann der Hintergrund gestaltet werden, um eine sichere Bildaufnahme zu gewährleisten. Beispielsweise kann in einem einfachen Fall der Hintergrund weiß und die Detektionselemente schwarz oder dunkel ausgestaltet sein. Alternativ hierzu kann der Hintergrund schwarz oder dunkel und die Teilelemente hell oder weiß gestaltet sein. Weiter alternativ kann der Hintergrund derart gestaltet sein, dass er bei Beleuchtung mit der ersten und/oder der zweiten Wellenlänge weniger reflektiert als die Teilelemente. Beispielsweise kann der Hintergrund derart gestaltet sein, dass er nur 50% der Reflektivität oder des Reflexionsvermögens der Teilelemente aufweist.Furthermore, with a view to particularly reliable image recording, the background can have a lower reflectivity than the sub-elements. It should be noted here that part of the background is usually located in a viewing window of the detector during image acquisition. The background can be designed in a corresponding manner to ensure reliable image recording. For example, in a simple case, the background can be white and the detection elements black or dark. Alternatively, the background can be black or dark and the sub-elements light or white. As a further alternative, the background can be designed in such a way that it reflects less than the partial elements when illuminated with the first and / or the second wavelength. For example, the background can be designed in such a way that it has only 50% of the reflectivity or the reflectivity of the sub-elements.

Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung des Verfahrens können die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge gleich sein. Beispielsweise können die Teilelemente als schwarze oder gleichfarbige Teilelemente ausgebildet sein, die in geeigneter Weise mit der ersten und der zweiten Wellenlänge, die gleich sind, beleuchtet werden, um eine sichere Bildaufnahme durch den Detektor zu gewährleisten. Mit dieser besonders einfachen Ausgestaltung lässt sich die Relativgeschwindigkeit sicher bestimmen.In a particularly simple embodiment of the method, the first wavelength and the second wavelength can be the same. For example, the sub-elements can be designed as black or same-colored sub-elements which are illuminated in a suitable manner with the first and second wavelengths, which are the same, in order to ensure reliable image recording by the detector. With this particularly simple embodiment, the relative speed can be reliably determined.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass im gesamten Dokument mit dem Begriff „Wellenlänge“ und „Beleuchtungswellenlänge“ nicht nur eine isolierte Wellenlänge sondern auch ein Wellenlängenbereich oder eine Kombination verschiedener einzelner Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche im gesamten elektromagnetischen Spektrum gemeint sein kann. Insoweit steht der Begriff „Wellenlänge“ oder „Beleuchtungswellenlänge“ synonym für eine oder mehrere einzelne Wellenlängen und/oder einen oder mehrere Wellenlängenbereiche. Dabei ist auch bei der Verwendung des Begriffs „Farbe“ keine Einschränkung auf den sichtbaren Wellenlängenbereich vorgenommen. Auch hier ist das gesamte elektromagnetische Spektrum mit umfasst. Bei Verwendung des Begriffs „Farbe“ kann dies als lediglich beispielhafte Bezeichnung eines Ausschnitts des elektromagnetischen Spektrums verstanden werden, der den sichtbaren Wellenlängenbereich betrifft.At this point it should be noted that throughout the document, the terms “wavelength” and “illumination wavelength” can refer to not only an isolated wavelength but also a wavelength range or a combination of different individual wavelengths and / or wavelength ranges in the entire electromagnetic spectrum. In this respect, the term “wavelength” or “illumination wavelength” is synonymous with one or more individual wavelengths and / or one or more wavelength ranges. There is no restriction to the visible wavelength range when using the term “color”. The entire electromagnetic spectrum is also included here. When using the term “color”, this can be understood as a mere exemplary designation of a section of the electromagnetic spectrum that relates to the visible wavelength range.

Bei einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Teilelemente verschiedenfarbig ausgebildet sein oder unterschiedliche Remissionsspektren aufweisen. Auch in diesem Fall ist eine sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit ermöglicht, falls die Wellenlängen derart gewählt sind, dass die beleuchteten Teilelemente in geeigneter Weise dunkel oder hell - und damit kontrastierend - detektiert werden. Auch in diesem Fall können die Wellenlängen grundsätzlich gleich sein, sofern die farbliche Gestaltung oder die Remissionsspektren der Teilelemente derart gewählt ist oder sind, dass eine geeignete dunkle oder helle Detektion ermöglicht ist.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the sub-elements can be designed in different colors or have different reflectance spectra. In this case, too, a reliable determination of the relative speed is possible if the Wavelengths are chosen such that the illuminated sub-elements are suitably dark or light - and thus in contrast - detected. In this case too, the wavelengths can basically be the same, provided that the color design or the reflectance spectra of the sub-elements is or are selected in such a way that suitable dark or light detection is possible.

Mit den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zwar die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit möglich, jedoch ist eine Bestimmung der zugehörigen Bewegungsrichtung nicht möglich. Sind jedoch die Teilelemente in geeigneter Weise verschiedenfarbig ausgebildet, kann mit einer geeigneten Wahl und Abfolge der Wellenlängen auch die Bewegungsrichtung detektiert werden, wobei in diesem Fall die Wellenlängen unterschiedlich zu wählen sind. Im Konkreten können die Wellenlängen derart gewählt sein, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement dunkel und das zweite Teilelement hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das erste Teilelement hell und das zweite Teilelement dunkel mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird, oder dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge das erste Teilelement hell und das zweite Teilelement dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge das zweite Teilelement hell und das erste Teilelement dunkel mit entsprechend hoher oder geringer Helligkeit relativ zu dem Hintergrund von dem Detektor detektiert wird.With the exemplary embodiments described above, it is possible to determine the relative speed, but it is not possible to determine the associated direction of movement. However, if the sub-elements are designed with different colors in a suitable manner, the direction of movement can also be detected with a suitable choice and sequence of the wavelengths, in which case the wavelengths are to be selected differently. Specifically, the wavelengths can be selected such that when illuminated with the first wavelength, the first partial element is dark and the second partial element is light, and when illuminated with the second wavelength, the first partial element is light and the second partial element is dark with correspondingly low or relatively high brightness to the background is detected by the detector, or that with an illumination with the first wavelength the first partial element light and the second partial element dark and with an illumination with the second wavelength the second partial element light and the first partial element dark with correspondingly high or low brightness relative to the background is detected by the detector.

Durch die Kenntnis und Berücksichtigung der Reihenfolge der ersten und der zweiten Beleuchtungsdauer mit der entsprechenden ersten und zweiten Wellenlänge und in Kenntnis der farblichen Ausgestaltung der Teilelemente kann bei entsprechender Auswertung festgestellt werden, ob die Abbildung der Teilelemente zu einer mit einer bekannten Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung korrelierenden Abbildung geführt hat.By knowing and taking into account the sequence of the first and the second illumination duration with the corresponding first and second wavelength and knowing the color design of the sub-elements, it can be determined, with appropriate evaluation, whether the mapping of the sub-elements is a mapping that correlates with a known speed and direction of movement has led.

Weiterhin im Hinblick auf eine besonders sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit und ggf. Bewegungsrichtung können die Teilelemente entlang der Bewegungsrichtung angeordnet sein. Zur Bestimmung von Geschwindigkeiten in von der Bewegungsrichtung abweichenden Richtungen können zusätzlich die Teilelemente entlang einer entsprchenden in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung verlaufenden vorgebbaren weiteren Richtung angeordnet sein.Furthermore, with a view to a particularly reliable determination of the relative speed and possibly the direction of movement, the sub-elements can be arranged along the direction of movement. To determine speeds in directions deviating from the direction of movement, the sub-elements can additionally be arranged along a corresponding, predeterminable further direction running at an angle to the direction of movement.

Bei einer wie oben beschriebenen Anordnung zumindest zweier Teilelemente ist grundsätzlich nur die Bestimmung einer Geschwindigkeit möglich, die mit dem räumlichen Abstand der Teilelemente und dem Zeitabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt der Beleuchtungen korreliert. Zur Bestimmung mehrerer unterschiedlicher Geschwindigkeiten können die Teilelemente in besonders vorteilhafter Weise in mehreren Anordnungen mit unterschiedlichen vorgebbaren räumlichen Abständen voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sein. Bei der Realisierung dieser mehreren Anordnungen kann eine der Anzahl der mehreren Anordnungen entsprechende Anzahl von Geschwindigkeiten bestimmt werden, falls die räumlichen Abstände der Teilelemente in den Anordnungen sämtlich unterschiedlich sind.In the case of an arrangement of at least two sub-elements as described above, basically only a speed can be determined which correlates with the spatial distance between the sub-elements and the time interval between the first and the second point in time of the illuminations. To determine a plurality of different speeds, the sub-elements can be arranged in a particularly advantageous manner in a plurality of arrangements with different predeterminable spatial distances from one another at predeterminable positions on, on or in the object. When implementing these multiple arrangements, a number of speeds corresponding to the number of multiple arrangements can be determined if the spatial spacings of the partial elements in the arrangements are all different.

Bei einer konkreten Ausführungsform können die Teilelemente Bildelemente eines Gesamtbilds oder des Detektionselements sein. Derartige Bildelemente lassen sich in einfacher Weise auf ein geeignetes Objekt aufdrucken, um die gewünschte Anordnung der Teilelemente zu gewährleisten.In a specific embodiment, the sub-elements can be picture elements of an overall image or of the detection element. Such picture elements can be printed in a simple manner on a suitable object in order to ensure the desired arrangement of the sub-elements.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das mindestens eine Detektionselement ein Code, insbesondere ein Data Matrix Code oder ein Barcode mit mehreren Balken, sein. Derartige Codes lassen sich in besonders einfacher Weise von geeigneten Detektoren aufnehmen und auswerten.In a particularly advantageous embodiment, the at least one detection element can be a code, in particular a data matrix code or a barcode with a plurality of bars. Such codes can be recorded and evaluated in a particularly simple manner by suitable detectors.

Im Fall der Verwendung eines Barcodes als das mindestens eine Detektionselement können die Balken des Barcodes zur Bildung von Teilelementen abwechselnd verschiedenfarbig ausgebildet werden, wobei vorzugsweise mehrere Barcodes in einer vorgebbaren Weise in einer Bildebene übereinander und/oder die verschiedenfarbigen Teilelemente räumlich zueinander verschoben angeordnet sein können. Bei geeigneter Wahl der Wellenlängen und bei geeignet gewähltem Zeitabstand zwischen den Beleuchtungen können derart verschobene verschiedenfarbige Teilelemente in der durch die Bildaufnahme erzeugten Abbildung wieder in einen lesbaren Barcode gebracht werden, wie er vor der Verschiebung der Teilelemente zueinander vorgelegen hat.In the case of using a barcode as the at least one detection element, the bars of the barcode can alternately be designed with different colors to form sub-elements, whereby preferably several barcodes can be arranged one above the other in a prescribable manner in an image plane and / or the different colored sub-elements can be spatially shifted from one another. With a suitable choice of wavelengths and with a suitably selected time interval between the illuminations, different colored partial elements shifted in this way can be brought back into a readable barcode in the image generated by the image recording, as it was before the partial elements were shifted relative to one another.

Zur Vermeidung von Störungen anderer beleuchtungstechnischer Bestimmungen oder Auswertungen vorzugsweise an oder mit demselben Objekt können die farbliche Gestaltung der Teilelemente und die erste Wellenlänge und/oder die zweite Wellenlänge derart aufeinander abgestimmt gewählt werden, dass ein zusätzliches Beleuchten eines auf oder an dem Objekt angeordneten Codes, insbesondere eines Data Matrix Codes oder eines Barcodes, mit dem ersten Licht und/oder dem zweiten Licht keine Störung oder Verfälschung von bei beispielsweise einer Positionsbestimmung mit dem Code erzeugten Reflexionen und/oder Absorptionen bewirkt.To avoid interference with other lighting-related provisions or evaluations, preferably on or with the same object, the color design of the sub-elements and the first wavelength and / or the second wavelength can be selected to be coordinated so that additional lighting of a code arranged on or on the object, in particular a data matrix code or a barcode, with which the first light and / or the second light does not cause any interference or falsification of reflections and / or absorptions generated during, for example, a position determination with the code.

Weiterhin im Hinblick auf eine besonders zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit können oder kann der Zeitabstand und/oder die Reihenfolge des Beleuchtens mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht vorgegeben werden. Dieses Vorgeben kann vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung und weiter vorzugsweise zufällig oder pseudo-zufällig erfolgen. Durch die Vorgabe des Zeitabstands und/oder der Reihenfolge des Beleuchtens mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht kann jeweils eine ganz spezifische - erwartete - Detektion durch den Detektor generiert werden, wobei vorausgesetzt wird, dass sich die Höhe der Relativgeschwindigkeit in einem erwarteten Bereich bewegt. Die von dem Detektor in einem solchen Fall erzeugte Bildaufnahme und Abbildung der Teilelemente kann mittels einer Auswerteeinrichtung mit einer aufgrund der gewählten Parameter in Form des Zeitabstands und/oder der Reihenfolge des Beleuchtens mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht erwarteten Abbildung verglichen werden, wobei bei einer über einem vorgebbaren Schwellwert vorliegenden detektierten Abweichung der erzeugten Abbildung von der erwarteten Abbildung geeignete Maßnahmen zur Beeinflussung oder gar Verhinderung einer weiteren Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor ergriffen werden oder eine Anzeige der Abweichung vorgenommen werden können. Eine derartige Abweichung kann auf eine Fehlfunktion bei der Bildverarbeitung, beispielsweise beim Detektor, hinweisen. Falls keine Abweichung auftritt, kann von einer sehr zuverlässigen Geschwindigkeitsmessung ausgegangen werden.Furthermore, with regard to a particularly reliable determination of the relative speed, the time interval and / or the Sequence of lighting with the first light and the second light can be specified. This specification can preferably take place by means of a control device and more preferably randomly or pseudo-randomly. By specifying the time interval and / or the sequence of lighting with the first light and the second light, a very specific - expected - detection can be generated by the detector, it being assumed that the level of the relative speed is within an expected range . The image recording and image of the sub-elements generated by the detector in such a case can be compared by means of an evaluation device with an image expected on the basis of the selected parameters in the form of the time interval and / or the sequence of lighting with the first light and the second light, with a detected deviation of the generated image from the expected image above a predeterminable threshold value, suitable measures can be taken to influence or even prevent a further relative movement between the object and the detector or the deviation can be displayed. Such a deviation can indicate a malfunction in the image processing, for example in the detector. If no deviation occurs, a very reliable speed measurement can be assumed.

Im Hinblick auf eine besonders sichere Bestimmung der Relativgeschwindigkeit kann der Zeitabstand derart vorgegeben werden, dass sich das Objekt oder die Teilelemente während des Zeitabstands nicht aus einem Sichtfenster des Detektors herausbewegt oder herausbewegen. Hierdurch ist beispielsweise gewährleistet, dass sämtliche Teilelemente in der erforderlichen Weise bei der Bildaufnahme abgebildet werden und somit keine Information bei der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit verloren geht.With regard to a particularly reliable determination of the relative speed, the time interval can be specified in such a way that the object or the partial elements do not move or move out of a viewing window of the detector during the time interval. This ensures, for example, that all sub-elements are mapped in the required manner during the image acquisition and thus no information is lost when determining the relative speed.

Hinsichtlich der Reduzierung eines ungewünschten Fremdlichteinflusses bei der Bildaufnahme kann die Bildaufnahme durch den Detektor nur während der ersten Beleuchtungsdauer und der zweiten Beleuchtungsdauer erfolgen und/oder zwischen der ersten Beleuchtungsdauer und der zweiten Beleuchtungsdauer nicht erfolgen. Die Bildaufnahme hinsichtlich der Teilelemente wird hierdurch gewährleistet, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass ungewünschtes Fremdlicht zwischen den Beleuchtungsdauern die Qualität der Bildaufnahme oder einen Störabstand verringert. In vorteilhafter Weise kann hierfür ein Shutter für den Detektor oder die Kamera verwendet werden, der beispielsweise lediglich während der ersten Beleuchtungsdauer und der zweiten Beleuchtungsdauer offen ist und ansonsten geschlossen ist. Hierdurch lässt sich eine besonders sichere Reduktion von Fremdlicht durchführen.With regard to the reduction of an undesired external light influence during the image acquisition, the image acquisition by the detector can only take place during the first illumination duration and the second illumination duration and / or not take place between the first illumination duration and the second illumination duration. This ensures the image recording with regard to the sub-elements, while at the same time preventing undesired extraneous light from reducing the quality of the image recording or a signal-to-noise ratio between the illumination periods. For this purpose, a shutter can advantageously be used for the detector or the camera, which, for example, is only open during the first illumination period and the second illumination period and is otherwise closed. This enables a particularly reliable reduction in extraneous light to be carried out.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

  • 1 in einer schematischen Darstellung ein bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbares Detektionselement in Form eines Data Matrix Codes, der in zwei verschiedenfarbige Teilelemente aufgeteilt wird, wobei eine Abbildung der Teilelemente bei entsprechender Beleuchtung und mit ansteigender Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Detektor gezeigt ist,
  • 2 in einer schematischen Darstellung in einem weiteren Ausführungsbeispiel ebenfalls ein als Data Matrix Code ausgebildetes Detektionselement, das in zwei verschiedenfarbige Teilelemente aufgeteilt ist, wobei der Hintergrund bei diesem Ausführungsbeispiel dunkel ist,
  • 3 in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Verwendung von fünf als Barcode ausgebildeten Detektionselementen mit entsprechender Aufteilung in jeweils zwei verschiedenfarbige Teilelemente,
  • 4 in einer schematischen Darstellung ein Szenario wie in 3, jedoch mit der doppelten zurückgelegten Strecke während der Relativbewegung,
  • 5 in einer schematischen Darstellung ein gleiches Szenario wie in 3, jedoch mit einer Vertauschung der Wellenlängen und damit der Beleuchtung mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht, und
  • 6 in einer schematischen Darstellung eine typische Abfolge von Beleuchtungsdauern für eine Bildaufnahme durch einen Detektor.
There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made on the one hand to the subordinate claims and on the other hand to the following explanation of preferred exemplary embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention with reference to the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments with reference to the drawing, generally preferred configurations and developments of the teaching are also explained. Show in the drawing
  • 1 a schematic representation of a detection element in the form of a data matrix code which can be used in an embodiment of the method according to the invention and which is divided into two differently colored sub-elements, with an image of the sub-elements being shown with appropriate lighting and with increasing relative speed between the object and the detector,
  • 2 in a schematic representation in a further exemplary embodiment also a detection element designed as a data matrix code, which is divided into two differently colored sub-elements, the background in this exemplary embodiment being dark,
  • 3 In a further exemplary embodiment, the use of five detection elements designed as barcodes with a corresponding division into two differently colored sub-elements,
  • 4th in a schematic representation a scenario as in 3 , but with twice the distance covered during the relative movement,
  • 5 a schematic representation of the same scenario as in 3 , but with an exchange of the wavelengths and thus the illumination with the first light and the second light, and
  • 6th a schematic representation of a typical sequence of illumination periods for an image recording by a detector.

Anhand der 1 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor 1 erläutert, wobei der Detektor 1 als Kamera ausgebildet ist. Das Objekt weist ein als Data Matrix Code ausgebildetes Detektionselement 2 auf, das in zwei Teilelemente 3 und 4 auf einem Hintergrund 5 aufgeteilt ist, die in einem räumlichen Abstand ds voneinander an vorgebbaren Positionen auf dem Objekt angeordnet sind. Die Teilelemente 3 und 4 weisen verschiedene Farben auf, wobei das in 1 rechte Teilelement 3 beispielhaft rot und das in 1 links gezeigte Teilelement 4 beispielhaft blau gestaltet ist. Dieser farbliche Unterschied ist anhand der unterschiedlich vorgenommenen Schraffur in den Teilelementen 3 und 4 verdeutlicht.Based on 1 is an embodiment of the method according to the invention for determining the relative speed between an object and a detector 1 explained, the detector 1 is designed as a camera. The object has a detection element designed as a data matrix code 2 on that into two sub-elements 3 and 4th on a background 5 that is split into one spatial distance ds from one another are arranged at predeterminable positions on the object. The sub-elements 3 and 4th have different colors, with the in 1 right sub-element 3 exemplary red and that in 1 Sub-element shown on the left 4th is exemplarily designed in blue. This color difference is based on the different hatching in the sub-elements 3 and 4th clarified.

Bei a) ist das Detektionselement 2 in unveränderter Form dargestellt. Bei b) ist eine entsprechende Einfärbung in blau und rot vorgenommen. Bei c) ist die Aufteilung des Detektionselements 2 in die Teilelemente 3 und 4 im Abstand ds dargestellt.At a) is the detection element 2 shown in unchanged form. In b) a corresponding coloration is made in blue and red. At c) is the division of the detection element 2 into the sub-elements 3 and 4th at a distance ds shown.

Die sich von c1) bis c5) verändernde Abfolge zeigt Abbildungen der Teilelemente 3 und 4 mit dem Detektor 1 in einer entsprechenden Bildaufnahme, wobei die Abfolge mit einer zunehmenden Relativgeschwindigkeit korreliert. Im Fall c1) ist noch eine Situation im Stillstand ohne Relativgeschwindigkeit und Relativbewegung gezeigt. The sequence changing from c1) to c5) shows images of the sub-elements 3 and 4th with the detector 1 in a corresponding image recording, the sequence correlating with an increasing relative speed. In case c1), a standstill situation without relative speed and relative movement is also shown.

Die Bildaufnahme ist dadurch erzeugt, dass das rote erste Teilelement 3 zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer mit einem ersten blauen Licht mit einer ersten Wellenlänge 6 und das blaue zweite Teilelement 4 zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer mit einem zweiten roten Licht mit einer zweiten Wellenlänge 7 beleuchtet werden. Dabei weisen die Teilelemente 3 und 4 in der noch unbewegten Situation c1) denselben Abstand ds wie bei der ursprünglichen Aufteilung des Detektionselements 2 in die Teilelemente 3 und 4 gemäß der Teildarstellung c) auf.The image recording is generated in that the red first sub-element 3 at a first specifiable point in time for a specifiable first illumination duration with a first blue light with a first wavelength 6th and the blue second sub-element 4th at a later second predeterminable point in time for a predeterminable second illumination duration with a second red light with a second wavelength 7th be illuminated. The sub-elements 3 and 4th in the still immobile situation c1) the same distance ds as with the original division of the detection element 2 into the sub-elements 3 and 4th according to the partial representation c).

In den Bereichen c2) und c3) liegt nun eine Relativgeschwindigkeit zugrunde, die sich von c2) nach c3) steigert. Entsprechend liegen die Teilelemente 3 und 4 in der jeweils zugehörigen in 1 gezeigten Abbildung zunehmend näher beieinander. In der Situation gemäß c4) sind die Teilelemente 3 und 4 nun in einer relativen Positionierung zueinander abgebildet, die der ursprünglichen Gestaltung des Detektionselements 2 in seiner Form als Data Matrix Code entspricht. Diese vorgebbare relative Positionierung der Teilelemente 3 und 4 zueinander kann nun mittels einer Auswerteeinrichtung erkannt werden, und zwar durch die Tatsache, dass der Data Matrix Code überhaupt erst wieder lesbar ist. In den Situationen gemäß c1), c2) und c3) ist eine solche Lesbarkeit des Data Matrix Codes nicht möglich.In areas c2) and c3), a relative speed is now the basis, which increases from c2) to c3). The sub-elements lie accordingly 3 and 4th in the respective in 1 The figure shown is increasingly closer together. In the situation according to c4) are the sub-elements 3 and 4th now mapped in a relative positioning to one another that of the original design of the detection element 2 in its form as a data matrix code. This predeterminable relative positioning of the sub-elements 3 and 4th each other can now be recognized by means of an evaluation device, namely by the fact that the data matrix code can only be read again in the first place. In the situations according to c1), c2) and c3), such readability of the data matrix code is not possible.

Daher kann in der Situation c4) die Geschwindigkeit durch die Bildung des Quotienten aus dem räumlichen Abstand ds und dem Zeitabstand dt zwischen der ersten Beleuchtungsdauer und der zweiten Beleuchtungsdauer ermittelt werden. Sobald der Data Matrix Code also wieder lesbar ist, kann diese eindeutige Geschwindigkeitsbestimmung durch die genannte Quotientenbildung stattfinden.Therefore, in situation c4), the speed can be determined by forming the quotient from the spatial distance ds and the time interval dt between the first illumination duration and the second illumination duration. As soon as the data matrix code can be read again, this clear determination of the speed can take place through the quotient formation mentioned.

Bei noch weiter zunehmender Geschwindigkeit kann sich eine Situation wie in c5) in 1 ergeben, in der die Teilelemente 3 und 4 wieder mit einem Abstand zueinander abgebildet sind.If the speed continues to increase, a situation like in c5) in 1 result in the sub-elements 3 and 4th are again shown at a distance from one another.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist es möglich, sowohl das erste Teilelement 3 als auch das zweite Teilelement 4 jeweils gemeinsam mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht zu beleuchten. Eine selektive Beleuchtung nur auf das eine Teilelement 3 oder das andere Teilelement 4 ist nicht erforderlich, da die farbliche Gestaltung der Teilelemente 3 und 4 und die entsprechende Wahl der Wellenlängen 6 und 7 zu der gewünschten Abbildung der Teilelemente 3 und 4 gemäß den Situationen c1) bis c5) führt. Falls keine farbliche Gestaltung der Teilelemente und kein farblicher Unterschied zwischen dem ersten Licht und dem zweiten Licht gewählt ist, ist es bevorzugt, eine selektive Beleuchtung der Teilelemente 3 und 4 vorzunehmen, um jeweils nur eine Abbildung des beleuchteten Teilelements 3 oder 4 zu erhalten. Diese selektive Beleuchtung und Auswertung ist jedoch nicht zwingend erforderlich und das Verfahren funktioniert auch bei einer nicht farblichen Gestaltung der Teilelemente 3 und 4 und einer nicht unterschiedlichen Wahl der Wellenlängen 6 und 7. Die Überprüfung, ob die jeweils vorgegebene relative Positionierung der Teilelemente 3 und 4 in der Abbildung vorliegt, beispielsweise durch das Feststellen der Lesbarkeit eines Data Matrix Codes, ist auch bei einer nicht farblichen Ausgestaltung der Teilelemente 3 und 4 und bei gleichen Wellenlängen 6 und 7 möglich. Insoweit ergibt sich in jedem Fall eine zuverlässige Bestimmung der Relativgeschwindigkeit.In the embodiment according to 1 it is possible both the first sub-element 3 as well as the second sub-element 4th to illuminate each together with the first light and the second light. A selective lighting only on one sub-element 3 or the other sub-element 4th is not necessary because the color design of the sub-elements 3 and 4th and the appropriate choice of wavelengths 6th and 7th to the desired mapping of the sub-elements 3 and 4th according to situations c1) to c5). If no color design of the sub-elements and no color difference between the first light and the second light is selected, it is preferred to selectively illuminate the sub-elements 3 and 4th to make only one image of the illuminated sub-element 3 or 4th to obtain. However, this selective lighting and evaluation is not absolutely necessary and the method also works with a non-colored design of the sub-elements 3 and 4th and a not different choice of wavelengths 6th and 7th . The check of whether the respective specified relative positioning of the sub-elements 3 and 4th is present in the image, for example by determining the legibility of a data matrix code, is also the case with a non-colored design of the sub-elements 3 and 4th and at the same wavelengths 6th and 7th possible. In this respect, a reliable determination of the relative speed results in each case.

Bei den Szenarien gemäß 1 und der farblichen Gestaltung der Teilelemente 3 und 4 liegt also eine Situation vor, bei der bei kompletter roter Beleuchtung des Szenarios mit den Teilelementen 3 und 4 und dem Hintergrund 5 nur das blaue Teilelement 4 dunkel detektiert wird. Wird alles blau beleuchtet, wird nur das rote Teilelement 3 detektierbar. Dabei ist wünschenswert, eine nur sehr kurze, blitzartige Beleuchtungsdauer mit dem blauen und roten Licht zu wählen, um mögliche andere beleuchtungstechnische Detektionsvorgänge, beispielsweise eine Positionsbestimmung, nicht zu stören. Aufgrund der räumlichen Trennung der Teilelemente 3 und 4 des Data Matrix Codes im Abstand ds ist eine Dekodierung des Data Matrix Codes nicht mehr möglich. Wenn sich nun der Detektor 1 relativ zum Objekt bewegt, verschieben sich die beiden Teilelemente 3 und 4 in der Abbildung relativ zueinander und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, dem räumlichen Abstand ds und dem Zeitabstand dt zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt der Beleuchtung. Bei einer ganz spezifischen Kombination dieser drei Parameter - Geschwindigkeit, Abstand ds und Zeitabstand dt - ergibt sich gemäß c4) ein Data Matrix Code in der Abbildung, der dekodierbar ist. In dieser Situation kann aufgrund der Checksumme CRC davon ausgegangen werden, dass die Geschwindigkeit in einem bestimmten Bereich liegt. Im Fall der Situation gemäß 1 bewegt sich der Detektor 1 relativ zu den Teilelementen 3 und 4 nach links, so dass sich zunächst bei der blauen Belichtung der Detektor 1 über dem roten Teilelement 3 befindet, welches dann dunkel detektiert wird. Nach dem Zeitabstand dt befindet sich der Detektor über dem blauen Teilelement 4 und belichtet es rot, so dass auch dieses dunkel erscheint und sich mit der vorherigen Aufnahme des ersten Teilelements 3 überlagert. Um einen lesbaren Code in der anderen Bewegungsrichtung zu erhalten muss in umgekehrter Reihenfolge belichtet werden, d.h. zuerst rot und dann blau. Die Geschwindigkeit ergibt sich in beiden Fällen zu v = ds/dt, und zwar unabhängig von der Bewegungsrichtung. Unter Berücksichtigung, d.h. bei Kenntnis der Beleuchtungsreihenfolge - zuerst blau und dann rot oder zuerst rot und dann blau - kann auch auf die Bewegungsrichtung rückgeschlossen werden. Diese Detektion der Bewegungsrichtung ist nur bei entsprechend farblicher Ausgestaltung gemäß beispielsweise dem Szenario in 1 und nicht bei einer gleichfarbigen Gestaltung der Teilelemente 3 und 4 und gleichen Beleuchtungswellenlängen 6 und 7 möglich.In the scenarios according to 1 and the color design of the sub-elements 3 and 4th there is therefore a situation in which the scenario with the partial elements is completely illuminated in red 3 and 4th and the background 5 only the blue sub-element 4th is detected dark. If everything is illuminated in blue, only the red sub-element becomes 3 detectable. In this case, it is desirable to select only a very short, lightning-like illumination duration with the blue and red light in order not to interfere with possible other detection processes relating to lighting, for example a position determination. Due to the spatial separation of the sub-elements 3 and 4th of the data matrix code in the distance ds decoding of the data matrix code is no longer possible. If now the detector 1 moved relative to the object, the two sub-elements move 3 and 4th in the figure relative to each other, depending on the speed, the spatial distance ds and the time interval German between the first and the second time of illumination. With a very specific combination of these three parameters - speed, distance ds and time interval German - According to c4) there is a data matrix code in the figure that can be decoded. In this situation, based on the checksum CRC, it can be assumed that the speed is in a certain range. In the case according to the situation 1 the detector moves 1 relative to the sub-elements 3 and 4th to the left, so that the detector is initially in the blue exposure 1 above the red sub-element 3 which is then detected dark. According to the time interval German the detector is located above the blue sub-element 4th and exposes it to red, so that this also appears dark and corresponds to the previous exposure of the first partial element 3 superimposed. In order to obtain a readable code in the other direction of movement, exposure must be carried out in the reverse order, ie first red and then blue. The speed results in both cases as v = ds / dt, regardless of the direction of movement. Taking into account, ie knowing the lighting sequence - first blue and then red or first red and then blue - it is also possible to infer the direction of movement. This detection of the direction of movement is only possible in the case of a correspondingly colored configuration according to the scenario in FIG 1 and not if the sub-elements are designed in the same color 3 and 4th and equal illumination wavelengths 6th and 7th possible.

Zur vorherigen Bestimmung eines geeigneten Zeitabstands dt kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor verwendet werden, welcher den Zeitabstand dt gegebenenfalls vorgeben kann.To determine a suitable time interval in advance German For example, an acceleration sensor can be used which determines the time interval German may specify if necessary.

Zur Bestimmung unterschiedlicher Geschwindigkeiten können mehrere Anordnungen aus Teilelementen 3 und 4 auf dem Objekt vorgesehen sein, wobei die Teilelemente 3 und 4 in jeweils unterschiedlichen räumlichen Abständen ds voneinander anzuordnen sind. Dabei können die jeweils zugrundeliegenden Codes einen unterschiedlichen Inhalt aufweisen, um einen sicheren Rückschluss auf die Relativgeschwindigkeit bei Erkennen eines Codes zu ermöglichen. Je nach Geschwindigkeit passt dann beispielsweise nur ein Code, der lesbar ist.Several arrangements of sub-elements can be used to determine different speeds 3 and 4th be provided on the object, the sub-elements 3 and 4th at different spatial distances ds are to be arranged from each other. The respective underlying codes can have different content in order to enable reliable conclusions to be drawn about the relative speed when a code is recognized. Depending on the speed, for example, only a code that can be read will fit.

Das Verfahren kann auch verwendet werden, um einen Stillstand zu detektieren. Hierzu können zusätzlich beide Teilelemente 3 und 4 unverschoben auf, an oder in dem Objekt angeordnet sein. Diese sind dann nur dekodierbar, wenn keine Relativgeschwindigkeit vorliegt. In einem anderen Fall würden die verschiedenfarbigen Teilelemente 3 und 4 voneinander beabstandet abgebildet werden.The method can also be used to detect a standstill. For this purpose, both sub-elements 3 and 4th be arranged undisplaced on, on or in the object. These can only be decoded if there is no relative speed. In another case the different colored sub-elements would 3 and 4th are mapped spaced apart.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können die für die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit genutzten Detektionselemente mehrfach an einem Objekt realisiert werden. Die Detektionselemente können in jedem Fall separat für die Geschwindigkeitsermittlung vorgesehen sein. Insoweit können sie unabhängig von beispielsweise für eine Positionsbestimmung verwendeten Codes realisiert sein.In an advantageous embodiment of the method, the detection elements used to determine the relative speed can be implemented several times on an object. The detection elements can in each case be provided separately for determining the speed. To that extent, they can be implemented independently of codes used, for example, for determining a position.

Im Falle der Realisierung verschiedener Anordnungen von Teilelementen 3 und 4 zur Bestimmung unterschiedlicher Geschwindigkeiten kann eine geeignete Steuereinrichtung den Zeitabstand und die Reihenfolge der Belichtungsfarben beziehungsweise Wellenlängen 6 und 7 vorzugsweise zufällig oder pseudo-zufällig variieren. Hieraus ergeben sich dann auf unterschiedliche Weise, d.h. mit unterschiedlichen Parametern, ermittelte Geschwindigkeiten. Dies ermöglicht einen Abgleich der durch die Steuereinrichtung vorgegebenen Parameter mit den durch die Bildaufnahme erzeugten Abbildungen. Mit anderen Worten müssen die durch die Bildaufnahme erzeugten Abbildungen zu den gewählten Parametern hinsichtlich Zeitabstand dt und Reihenfolge der Belichtungsfarben „passen“. Hierdurch kann bei Unstimmigkeiten ein Rückschluss auf eine unkorrekte Funktionsweise der Verarbeitungskette zwischen Beleuchtungssteuerung und ermittelter Geschwindigkeit erfolgen. Hierdurch kann ein durch den Detektor 1 und die Auswerteeinrichtung gebildeter „black channel“ mittels der Variation der Parameter durch die Steuereinrichtung auf Korrektheit verifiziert werden.In the case of implementing different arrangements of sub-elements 3 and 4th To determine different speeds, a suitable control device can determine the time interval and the sequence of the exposure colors or wavelengths 6th and 7th preferably vary randomly or pseudo-randomly. This then results in speeds that are determined in different ways, ie with different parameters. This enables the parameters specified by the control device to be compared with the images generated by the image recording. In other words, the images generated by the image recording must correspond to the selected parameters with regard to the time interval German and sequence of exposure colors "match". In this way, in the event of discrepancies, a conclusion can be drawn about incorrect functioning of the processing chain between the lighting control and the determined speed. This allows a through the detector 1 and the evaluation device formed “black channel” can be verified for correctness by means of the variation of the parameters by the control device.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die in 2 gezeigten Szenarien a) bis c5) den entsprechenden Szenarien in 1 grundsätzlich entsprechen. Allerdings ist hier ein dunkler Hintergrund 5 gewählt. Ansonsten darf zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen zur 1 verwiesen werden. 2 shows a schematic representation of a further embodiment of the present invention, the in 2 scenarios a) to c5) shown in the corresponding scenarios in 1 basically correspond. However, there is a dark background here 5 elected. Otherwise, to avoid repetition, refer to the explanations for 1 to get expelled.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Detektionselemente 2, die auf Basis eines Barcodes erzeugt sind. Dabei sind gemäß dem Teil I. in 3 fünf Codes gewählt, die in fünf Barcodes konvertiert werden und gemäß II. übereinander in einer Bildebene angeordnet werden. Somit zeigt II. fünf Detektionselemente 2 in Form von „kurzen“ übereinander angeordneten Barcodes. Der Übergang von I. zu II. ist im rechten Teil der 3 schematisch dargestellt, wobei beispielhaft der Code „-01“ ausgewählt ist, der als zweiter Code von oben dargestellt ist. Dabei ist gemäß II. lediglich eine Positionierung der fünf verschiedenen Barcodes übereinander beziehungsweise in der Bildebene nebeneinander übereinander vorgenommen. Es handelt sich hierbei nicht um einen „stacked Barcode“ oder ähnliches. 3 shows in a schematic representation according to a further embodiment detection elements 2 generated on the basis of a barcode. According to Part I. in 3 five codes selected, which are converted into five barcodes and arranged one above the other in an image plane according to II. Thus II. Shows five detection elements 2 in the form of "short" barcodes arranged one above the other. The transition from I. to II. Is in the right part of the 3 shown schematically, with the code "-01" selected as an example, which is shown as the second code from above. According to II., The five different barcodes are only positioned one above the other or one above the other in the image plane. This is not a "stacked barcode" or something similar.

Gemäß III. werden sämtliche Balken 8 der Codes beispielsweise abwechselnd blau und rot eingefärbt. Die hierdurch erzeugten blauen und roten, durch die jeweils eingefärbten Balken 8 gebildeten Module aus jeweils allen blauen beziehungsweise roten Balken 8 eines jeweiligen Barcodes, die als Teilelemente 3 (blau) und 4 (rot) dienen, werden gemäß IV. räumlich gegeneinander verschoben. Der Grad der Verschiebung ist in der Tabelle im Teil IV. erläutert. Dabei sind die beiden Module des ersten Detektionselements 2 um 2 mm nach links (blau) beziehungsweise nach rechts (rot) verschoben. Dieser Verschiebeabstand um 2 mm ist lediglich beispielhaft gewählt, so dass auch andere Verschiebeabstände möglich sind. Die Module des zweiten Detektionselements 2 sind jeweils nur um 1 mm nach links (blau) beziehungsweise rechts (rot) verschoben. Die Module des dritten Detektionselements 2 sind unverschoben und die Module des vierten und fünften Detektionselements 2 sind gegenüber der Situation des Teils III. gegenläufig zu den beiden ersten Detektionselementen 2 verschoben, so dass sich insgesamt die im Teil IV. dargestellte Verschiebungssituation ergibt. According to III. become all bars 8th the codes are colored alternately blue and red. The blue and red bars created by this, by the respective colored bars 8th modules formed from all blue and red bars 8th of a respective barcode, which as sub-elements 3 (blue) and 4 (red) are spatially shifted from one another according to IV. The degree of shift is explained in the table in Part IV. The two modules of the first detection element are here 2 shifted by 2 mm to the left (blue) or to the right (red). This displacement distance of 2 mm is selected merely as an example, so that other displacement distances are also possible. The modules of the second detection element 2 are only shifted by 1 mm to the left (blue) or right (red). The modules of the third detection element 2 are not shifted and the modules of the fourth and fifth detection element 2 are compared to the situation in Part III. opposite to the first two detection elements 2 shifted so that the shift situation shown in Part IV. results overall.

Im Teil V. ist nun eine Abbildung dargestellt, die nach einer entsprechenden Belichtung vorliegt. Und zwar wurde hierzu zunächst kurz mit blauer Beleuchtung belichtet, so dass die roten Module in der Position abgebildet sind, wie sie nach der gegeneinander vorgenommenen Verschiebung gemäß Teil IV. vorliegen. Insoweit ergibt sich hinsichtlich der roten Module eine gegenüber Teil IV. unveränderte Situation.In part V. an image is now shown that is available after a corresponding exposure. For this purpose, it was first briefly exposed to blue lighting, so that the red modules are shown in the position they are in after they have been moved relative to one another in accordance with Part IV. In this respect, the situation with regard to the red modules is unchanged compared to Part IV.

Nach Abwarten des Zeitabstands dt wurde kurz rot belichtet, so dass sich eine Abbildung der blauen Module in einem der zwischenzeitlich erfolgten Verschiebung entsprechenden Umfang ergibt. Die Verschiebung beträgt hierbei ds = -2 mm.After waiting for the time interval dt, the exposure was briefly red, so that an image of the blue modules results to an extent corresponding to the shift that has taken place in the meantime. The shift is ds = -2 mm.

Im Teil VI. ist eine Abbildung durch einen monochromen Flächensensorchip dargestellt, wobei gemäß einer zeilenweisen Dekodierung erkennbar ist, dass nur der zweite Code von oben dekodiert werden kann. Der entsprechende Codeinhalt ist gemäß den obigen Ausführungen „-01“. Die Geschwindigkeit kann dann wie rechts im Teil VI. dargestellt berechnet werden. Dabei darf betont werden, dass es sich hier leidglich um eine beispielhafte Ausführung des Verfahrens handelt. Die ermittelte Geschwindigkeit beträgt -0,5 m/s.In Part VI. an image is shown by a monochrome area sensor chip, it being possible to recognize according to a line-by-line decoding that only the second code from above can be decoded. The corresponding code content is "-01" as described above. The speed can then be set as on the right in Part VI. are calculated. It should be emphasized that this is an exemplary implementation of the method. The determined speed is -0.5 m / s.

4 zeigt in einer schematischen Darstellung im Wesentlichen das gleiche Szenario wie in 3 mit zuerst roter und dann blauer Beleuchtung und gleicher Bewegungsrichtung, wobei hier während des Zeitabstands dt um die doppelte Strecke verschoben worden ist. Diese doppelte Strecke ergibt sich aufgrund der Verdopplung des Zeitabstands dt. 4th shows in a schematic representation essentially the same scenario as in 3 with first red and then blue lighting and the same direction of movement, whereby here during the time interval dt has been shifted by twice the distance. This double distance results from the doubling of the time interval dt.

Da sowohl der Zeitabstand dt als auch der Abstand ds verdoppelt worden sind, ergibt sich die gleiche Geschwindigkeit in Höhe von -0,5 m/s wie in 3. Daraus lässt sich erkennen, dass der reine Dekodierungsvorgang unabhängig von dem Zeitabstand dt abläuft. Die Geschwindigkeit wird dennoch zuverlässig ermittelt.Since both the time interval dt and the interval ds have been doubled, the result is the same speed of -0.5 m / s as in 3 . It can be seen from this that the pure decoding process takes place independently of the time interval dt. The speed is still reliably determined.

5 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung ein Szenario gemäß 3, wobei hier die Reihenfolge der Belichtung getauscht worden ist, so dass zunächst rot und dann blau belichtet worden ist. Die entsprechende Abbildung durch den Detektor ist in Teil IX. ersichtlich. Dabei sind die blauen Module - Teilelement 3 - gegenüber der Darstellung in Teil IV. aus 3 unverändert positioniert. Die roten Module - Teilelement 4 - sind jedoch um den Abstand ds nach rechts gerückt. 5 shows a scenario in accordance with FIG 3 , whereby the sequence of exposure has been swapped so that exposure was first red and then blue. The corresponding illustration by the detector is in Part IX. evident. The blue modules - sub-element 3 - are off compared to the illustration in Part IV 3 positioned unchanged. However, the red modules - sub-element 4 - have been moved to the right by the distance ds.

Auch hier ist gemäß Teil X. ersichtlich, dass das reine dekodierende System den Zeitabstand dt letztendlich nicht kennt oder kennen muss, dass jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insgesamt eine zuverlässige Geschwindigkeitsermittlung möglich ist, da auch bei diesem Ausführungsbeispiel sich die korrekte Geschwindigkeit von -0,5 m/s wie auch in den Szenarien gemäß den 3 und 4 ergibt.Here too, according to part X., it can be seen that the pure decoding system determines the time interval German ultimately does not know or need to know that, however, with the method according to the invention, overall a reliable speed determination is possible, since in this exemplary embodiment the correct speed of -0.5 m / s as well as in the scenarios according to FIGS 3 and 4th results.

6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine typische Abfolge von Beleuchtungsdauern t1 und t2 mit einer Pause oder einem Zeitabstand tdelta zwischen den Beleuchtungsdauern t1 und t2 . Dabei ist der zeitliche Verlauf entlang einer Zeit t gegen die Beleuchtung aufgetragen. Mit derartigen kurzen Beleuchtungsdauern t1 und t2 kann verhindert werden, dass zwischen diesen Beleuchtungsdauern t1 und t2 ungewünschtes Fremdlicht vom Detektor 1 aufgenommen wird. Dies könnte dadurch realisiert werden, dass ein Shutter eines Sensorchips des Detektors 1 lediglich während der Beleuchtungsdauern t1 und t2 offen und ansonsten verschlossen bleibt. 6th shows in a schematic representation a typical sequence of illumination periods t 1 and t 2 with a break or a time interval t delta between the lighting periods t 1 and t 2 . The time course is along a time t applied against the lighting. With such short periods of illumination t 1 and t 2 can be prevented between these illumination periods t 1 and t 2 unwanted extraneous light from the detector 1 is recorded. This could be realized by shutting a sensor chip of the detector 1 only during the lighting period t 1 and t 2 remains open and otherwise closed.

Hierdurch wird die Bildqualität erhöht und ein Störabstand verringert. Bleibt der Shutter des Sensorchips zwischen den Beleuchtungsdauern t1 und t2 geschlossen, ist das Fremdlicht zu einem großen Teil geblockt. Beispielswiese kann während der Beleuchtungsdauer t1 rot belichtet werden. Anschließend wird der Shutter geschlossen. Nach Verstreichen der Zeit tdelta wird der Shutter erneut geöffnet. Während der sich hieran anschließenden Beleuchtungsdauer t2 wird beispielsweise blau belichtet.This increases the image quality and reduces a signal-to-noise ratio. The shutter of the sensor chip remains between the lighting periods t 1 and t 2 closed, the extraneous light is largely blocked. For example, during the lighting period t 1 be exposed in red. The shutter is then closed. After the time has passed t delta the shutter is opened again. During the subsequent lighting period t 2 is exposed in blue, for example.

Diese Fremdlichtreduktion kann mittels unterschiedlicher Sensorchips realisiert werden. Bei einer Ausführung wird während einer Beleuchtungsdauer t1 oder t2 normal belichtet und dazwischen die Zielspannung auf ein Minimum reduziert, so dass der Sensor in diesem Zwischenbereich nicht sehr empfindlich für Licht ist.This extraneous light reduction can be implemented using different sensor chips. In one execution, during a lighting period t 1 or t 2 normally exposed and in between the target voltage reduced to a minimum, so that the Sensor is not very sensitive to light in this intermediate area.

Bei einer anderen Sensortechnologie können zwei unterschiedliche Eingänge verwendet werden, die als Shutter t1 und Shutter t2 verwendet werden können. Bei einem Auslesen kann ein Binning verwendet werden oder es können über eine externe Schaltung die beiden Eingänge vereint werden.Another sensor technology can use two different inputs, which are used as shutters t 1 and shutter t 2 can be used. Binning can be used for reading out or the two inputs can be combined via an external circuit.

Es gibt auch Sensorchips, bei denen eine Mehrfachbelichtung möglich ist, bevor die Daten ausgelesen werden. Sämtliche derartige Sensorchips können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.There are also sensor chips in which multiple exposure is possible before the data is read out. All such sensor chips can be used within the scope of the method according to the invention.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments of the teaching according to the invention, to avoid repetition, reference is made to the general part of the description and to the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the exemplary embodiments described above only serve to explain the teaching claimed, but do not restrict them to these exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Detektordetector
22
DetektionselementDetection element
33
TeilelementSub-element
44th
TeilelementSub-element
55
Hintergrundbackground
66th
erste Wellenlängefirst wavelength
77th
zweite Wellenlängesecond wavelength
88th
Balkenbar
dsds
räumlicher Abstandspatial distance
dtGerman
ZeitabstandTime interval
tt
Zeittime
t1 t 1
BeleuchtungsdauerLighting duration
t2 t 2
BeleuchtungsdauerLighting duration
tdelta t delta
ZeitdauerDuration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0532169 A1 [0003]EP 0532169 A1 [0003]
  • EP 1729086 A1 [0004]EP 1729086 A1 [0004]

Claims (17)

Verfahren zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor (1), wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor (1) in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann, wobei das Objekt mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente (3, 4) aufgeteiltes Detektionselement (2) aufweist, wobei die Teilelemente (3, 4) in einem vorgebbaren räumlichen Abstand (ds) voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind, wobei während der möglichen Relativbewegung und für eine Bildaufnahme durch den Detektor (1) ein erstes Teilelement (3) zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer (t1) mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge (6) und nach einem Zeitabstand (dt) ein zweites Teilelement (4) zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer (t2) mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge (7) beleuchtet werden, wobei die Wellenlängen (6, 7) derart gewählt sind, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das zweite Teilelement (4) auch dunkel mit entsprechend geringer Helligkeit relativ zu einem Hintergrund (5) von dem Detektor (1) detektiert wird, oder dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das zweite Teilelement (4) auch hell mit entsprechend hoher Helligkeit relativ zu einem Hintergrund (5) von dem Detektor (1) detektiert wird, wobei in einer Bildaufnahme durch den Detektor (1) eine Abbildung der Teilelemente (3, 4) erzeugt wird, und wobei - zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit auf Basis einer Bildung eines Quotienten aus dem räumlichen Abstand (ds) und dem Zeitabstand (dt) zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt - mittels einer Auswerteeinrichtung überprüft wird, ob die Teilelemente (3, 4) in der Abbildung in einer vorgebbaren relativen Positionierung zueinander abgebildet sind. Method for determining the relative speed between an object and a detector (1), wherein a relative movement between the object and the detector (1) can take place in one direction of movement, the object being at least one detection element (3, 4) divided into at least two sub-elements (3, 4). 2), the sub-elements (3, 4) being arranged at a predeterminable spatial distance (ds) from one another at predeterminable positions on, on or in the object, with during the possible relative movement and for an image recording by the detector (1) a first sub-element (3) at a first predeterminable point in time for a predeterminable first illumination duration (t 1 ) with a first light with a first wavelength (6) and after a time interval (dt) a second sub-element (4) at a later second predeterminable time for a predeterminable second illumination duration (t 2 ) are illuminated with a second light with a second wavelength (7), the Wavelengths (6, 7) are chosen such that when illuminated with the first wavelength (6) the first partial element (3) is dark and when illuminated with the second wavelength (7) the second partial element (4) is also dark with correspondingly less Brightness relative to a background (5) is detected by the detector (1), or that with an illumination with the first wavelength (6) the first partial element (3) is bright and with an illumination with the second wavelength (7) the second partial element (4) is also detected brightly with a correspondingly high brightness relative to a background (5) by the detector (1), an image of the sub-elements (3, 4) being generated in an image recording by the detector (1), and where - to determine the relative speed based on the formation of a quotient from the spatial distance (ds) and the time interval (dt) between the first and the second point in time - it is checked by means of an evaluation device whether the part elements duck (3, 4) are shown in the figure in a predeterminable relative positioning to each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Detektor (1) eine monochrome Kamera, vorzugsweise eine Kamera mit einem Pixelsensor, verwendet wird, wobei weiter vorzugsweise der Pixelsensor als CMOS-Sensor oder CCD-Sensor oder als Zeilensensor ausgebildet ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a monochrome camera, preferably a camera with a pixel sensor, is used as the detector (1), the pixel sensor further preferably being designed as a CMOS sensor or CCD sensor or as a line sensor. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beleuchtungsdauer (t1) zwischen etwa 10 und etwa 200 µs und/oder die zweite Beleuchtungsdauer (t2) zwischen etwa 10 und etwa 200 µs beträgt und/oder dass der Zeitabstand (dt) oder eine Pause zwischen der ersten Beleuchtungsdauer (t1) und der zweiten Beleuchtungsdauer (t2) etwa 0,5 bis 20 ms beträgt.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first illumination duration (t 1 ) between about 10 and about 200 microseconds and / or the second illumination duration (t 2 ) between about 10 and about 200 microseconds and / or that the time interval (dt) or a pause between the first illumination duration (t 1 ) and the second illumination duration (t 2 ) is approximately 0.5 to 20 ms. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergrund (5) eine geringere Reflektivität als die Teilelemente (3, 4) aufweist.Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the background (5) has a lower reflectivity than the sub-elements (3, 4). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Wellenlängen (6, 7) gleich sind.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the first and the second wavelengths (6, 7) are the same. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (3, 4) verschiedenfarbig ausgebildet sind oder unterschiedliche Remissionsspektren aufweisen.Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the sub-elements (3, 4) are designed in different colors or have different reflectance spectra. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen (6, 7) derart gewählt sind, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) dunkel und das zweite Teilelement (4) hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das erste Teilelement (3) hell und das zweite Teilelement (4) dunkel mit entsprechend geringer oder hoher Helligkeit relativ zu dem Hintergrund von dem Detektor (1) detektiert wird, oder dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) hell und das zweite Teilelement (4) dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das zweite Teilelement (4) hell und das erste Teilelement (3) dunkel mit entsprechend hoher oder geringer Helligkeit relativ zu dem Hintergrund von dem Detektor (1) detektiert wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the wavelengths (6, 7) are chosen such that when illuminated with the first wavelength (6) the first sub-element (3) dark and the second sub-element (4) light and when illuminated with the second wavelength (7) the first sub-element (3) light and the second sub-element (4) dark with correspondingly low or high brightness relative to the background is detected by the detector (1), or that when illuminated with the first wavelength (6) the first sub-element (3) light and the second sub-element (4) dark and with an illumination with the second wavelength (7) the second sub-element (4) light and the first sub-element (3) dark with correspondingly high or low brightness relative to the background is detected by the detector (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (3, 4) entlang der Bewegungsrichtung und vorzugsweise zusätzlich entlang einer in einem Winkel zu der Bewegungsrichtung verlaufenden vorgebbaren weiteren Richtung angeordnet sind.Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the sub-elements (3, 4) are arranged along the direction of movement and preferably additionally along a predeterminable further direction running at an angle to the direction of movement. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (3, 4) in mehreren Anordnungen mit unterschiedlichen vorgebbaren räumlichen Abständen (ds) voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind.Method according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the sub-elements (3, 4) are arranged in several arrangements with different predeterminable spatial distances (ds) from one another at predeterminable positions on, on or in the object. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente (3, 4) Bildelemente eines Gesamtbilds oder des Detektionselements (2) sind.Method according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the sub-elements (3, 4) are picture elements of an overall image or of the detection element (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Detektionselement (2) ein Code, insbesondere ein Data Matrix Code oder ein Barcode mit mehreren Balken, ist.Method according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the at least one detection element (2) has a code, in particular a Data Matrix Code or a barcode with multiple bars. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (8) des Barcodes zur Bildung von Teilelementen (3, 4) abwechselnd verschiedenfarbig ausgebildet sind, wobei vorzugsweise mehrere Barcodes in einer vorgebbaren Weise in einer Bildebene übereinander und/oder die verschiedenfarbigen Teilelemente (3, 4) räumlich zueinander verschoben angeordnet sind.Procedure according to Claim 11 , characterized in that the bars (8) of the barcode to form sub-elements (3, 4) are alternately designed in different colors , preferably several barcodes in a predeterminable manner in an image plane one above the other and / or the different-colored sub-elements (3, 4) spatially are arranged shifted to each other. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die farbliche Gestaltung der Teilelemente (3, 4) und die erste Wellenlänge (6) und/oder die zweite Wellenlänge (7) derart aufeinander abgestimmt gewählt werden, dass ein zusätzliches Beleuchten eines auf oder an dem Objekt angeordneten Codes, insbesondere eines Data Matrix Codes oder eines Barcodes, mit dem ersten Licht und/oder dem zweiten Licht keine Störung oder Verfälschung von bei einer Positionsbestimmung mit dem Code erzeugten Reflexionen und/oder Absorptionen bewirkt.Method according to one of the Claims 1 to 12 , characterized in that the color design of the sub-elements (3, 4) and the first wavelength (6) and / or the second wavelength (7) are selected to be coordinated with one another in such a way that additional illumination of a code arranged on or on the object, in particular a data matrix code or a bar code with which the first light and / or the second light does not cause any interference or falsification of reflections and / or absorptions generated when determining the position with the code. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabstand (dt) und/oder die Reihenfolge des Beleuchtens mit dem ersten Licht und dem zweiten Licht - vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung und weiter vorzugsweise zufällig oder pseudo-zufällig - vorgegeben werden oder wird.Method according to one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the time interval (dt) and / or the sequence of lighting with the first light and the second light - preferably by means of a control device and more preferably randomly or pseudo-randomly - are or will be specified. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabstand (dt) derart vorgegeben wird, dass sich das Objekt oder die Teilelemente (3, 4) während des Zeitabstands (dt) nicht aus einem Sichtfenster des Detektors (1) herausbewegt oder herausbewegen.Method according to one of the Claims 1 to 14th , characterized in that the time interval (dt) is specified in such a way that the object or the partial elements (3, 4) do not move or move out of a viewing window of the detector (1) during the time interval (dt). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahme durch den Detektor (1) nur während der ersten Beleuchtungsdauer (t1) und der zweiten Beleuchtungsdauer (t2) erfolgt und/oder zwischen der ersten Beleuchtungsdauer (t1) und der zweiten Beleuchtungsdauer (t2) nicht erfolgt.Method according to one of the Claims 1 to 15th , characterized in that the image is recorded by the detector (1) only during the first illumination duration (t 1 ) and the second illumination duration (t 2 ) and / or between the first illumination duration (t 1 ) and the second illumination duration (t 2 ) not happened. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Detektor (1), vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Detektor (1) in einer Bewegungsrichtung erfolgen kann, wobei das Objekt mindestens ein in zumindest zwei Teilelemente (3, 4) aufgeteiltes Detektionselement (2) aufweist, wobei die Teilelemente (3, 4) in einem vorgebbaren räumlichen Abstand (ds) voneinander jeweils an vorgebbaren Positionen auf, an oder in dem Objekt angeordnet sind, wobei während der möglichen Relativbewegung und für eine Bildaufnahme durch den Detektor (1) ein erstes Teilelement (3) zu einem ersten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare erste Beleuchtungsdauer (t1) mit einem ersten Licht mit einer ersten Wellenlänge (6) und nach einem Zeitabstand (dt) ein zweites Teilelement (4) zu einem späteren zweiten vorgebbaren Zeitpunkt für eine vorgebbare zweite Beleuchtungsdauer (t2) mit einem zweiten Licht mit einer zweiten Wellenlänge (7) beleuchtbar sind, wobei die Wellenlängen (6, 7) derart gewählt sind, dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) dunkel und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das zweite Teilelement (4) auch dunkel mit entsprechend geringer Helligkeit relativ zu einem Hintergrund (5) von dem Detektor (1) detektierbar ist, oder dass bei einer Beleuchtung mit der ersten Wellenlänge (6) das erste Teilelement (3) hell und bei einer Beleuchtung mit der zweiten Wellenlänge (7) das zweite Teilelement (4) auch hell mit entsprechend hoher Helligkeit relativ zu einem Hintergrund (5) von dem Detektor (1) detektierbar ist, wobei in einer Bildaufnahme durch den Detektor (1) eine Abbildung der Teilelemente (3, 4) erzeugbar ist, und wobei - zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit auf Basis einer Bildung eines Quotienten aus dem räumlichen Abstand (ds) und dem Zeitabstand (dt) zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt - mittels einer Auswerteeinrichtung überprüfbar ist, ob die Teilelemente (3, 4) in der Abbildung in einer vorgebbaren relativen Positionierung zueinander abgebildet sind.Device for carrying out a method for determining the relative speed between an object and a detector (1), preferably for carrying out a method according to one of the Claims 1 to 16 , wherein a relative movement between the object and the detector (1) can take place in one direction of movement, the object having at least one detection element (2) divided into at least two sub-elements (3, 4), the sub-elements (3, 4) in one predeterminable spatial distance (ds) from one another are arranged at predeterminable positions on, on or in the object, with a first sub-element (3) at a first predeterminable point in time for a predeterminable during the possible relative movement and for an image recording by the detector (1) first illumination duration (t 1 ) with a first light with a first wavelength (6) and after a time interval (dt) a second sub-element (4) at a later second predeterminable time for a predeterminable second illumination duration (t 2 ) with a second light of a second wavelength (7) can be illuminated, the wavelengths (6, 7) being selected in such a way that when illuminated with the first wavelength (6 ) the first sub-element (3) is dark and, when illuminated with the second wavelength (7), the second sub-element (4) is also dark with a correspondingly low brightness relative to a background (5) can be detected by the detector (1), an illumination with the first wavelength (6) the first partial element (3) brightly and with an illumination with the second wavelength (7) the second partial element (4) also bright with a correspondingly high brightness relative to a background (5) from the detector ( 1) is detectable, whereby an image of the partial elements (3, 4) can be generated in an image recording by the detector (1), and wherein - to determine the relative speed on the basis of forming a quotient from the spatial distance (ds) and the time interval (dt) between the first and the second point in time - it can be checked by means of an evaluation device whether the partial elements (3, 4) in the image are mapped in a predeterminable relative positioning to one another det are.
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