(57)【要約】  本発明は、物体を記録し、その領域を再発見するための方法に関する。
2014504367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の領域が電磁放射でスキャンされ、少なくともスキャン時に物体から放出される電磁放射の一部が捕捉され、適宜、処理信号が、データベースの標準プロファイルの形式で、物体の個々の領域に関するさらなるパラメータと共に記録された後、スキャン信号が得られ、スキャンに使用された電磁放射が直線状のビームプロファイルを有することを特徴とする物体を記録するための方法。
【請求項２】
物体に関する標準プロファイルに基づいて、物体の領域に予め設定したパラメータが現れることを決定するステップと、
決められた領域を電磁放射線でスキャンするステップと、
前記スキャンに基づいて物体から出力される電磁放射線の少なくとも一部を捕捉するステップと、
適宜、信号を使用して、得られたスキャン信号から部分プロファイルを生成するステップと、
スキャンのために使用された電磁放射線が直線状のビームプロファイルを有する処理するステップと、
部分プロファイルと、決められた領域に関する標準プロファイルの一部とを比較するステップと、
を有することを特徴とする物体の領域を再認識又は再発見するための方法。
【請求項３】
処理された物体の領域を電磁放射線でスキャンするステップと、
スキャンにより処理された物体から出力される電磁放射線の少なくとも一部を捕捉するステップと、
適宜、信号処理方法を使用して、得られたスキャン信号から部分プロファイルを生成し、スキャンのために使用される電磁放射線が直線状のビームプロファイルであるステップと、
領域毎に、部分プロファイルと未処理物体の標準プロファイルとを比較するステップと、
部分プロファイルと最も類似する標準プロファイルの一部を特定するステップと、
を有する未処理物体の対応領域に、処理された物体の領域を割り当てるための方法。
【請求項４】
前記直線状のビームプロファイルは５０以上の因子によるビーム厚以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ビーム幅が２ｍｍから７ｍｍの範囲、好ましくは３ｍｍから６．５ｍｍの範囲、より好ましくは４ｍｍから６ｍｍの範囲、さらに好ましくは４．５ｍｍから５．５ｍｍの範囲であり、ビーム厚が５μｍから３５μｍの範囲、好ましくは１０μｍから３０μｍの範囲、特に好ましくは１５μｍから３０μｍの範囲、最も好ましくは２０から２７μｍの範囲であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記電磁放射線は可視光から赤外光までの範囲の波長を有し、スキャンに使用されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記電磁放射線は、物体の表面に垂直に照射され、その表面から拡散した反射光はスキャンビームに対して水平に捕捉されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記スキャンビームは、物体の表面に斜めに照射され、放射線を捕捉するための１以上の検出器が反射光に対して水平に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を記録し、その領域を再発見するための位置認識方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの工業製品の生産や処理の自動化では、自動認識と、物体及びその領域の再発見とが必要とされる。
【０００３】
特許文献１は、例えば、物体を認識するための非接触の光学的な方法に関するものである。ホログラムがコヒーレント光を照射され、ホログラムから反射光がカメラの補助器具によって捕捉される。物体の種類判別、その空間的な位置、その形状の変化、及び、動的振る舞いは反射光から引き出すことができる。
【０００４】
前記方法の問題点は、物体に適用すべき補助（ホログラム）が必要であるということである。この結果、その手法は、対応する補助を設けることができない物体には使用できない。また、物体の異なる領域を、認識し、再発見できるようにするため、多様なホログラムを備えなければならない。
【０００５】
フィルムとコーティングの生産中に、例えば、不純物の含有や一般的な欠陥が発生するが、それを識別し、次の処理までに除去する必要がある。多くの処理では、処理工程で発生する可能性のある欠陥は、前記処置工程中にマーキングを施すことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第３７０４３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、マーキングを設けなければならない領域の必要なしに物体の領域を認識し、又は、再発見するという問題を取り扱う。その方法は、非接触で機能させ、認識又は再発見の高速化を可能とし、操作が簡単で、メンテナンスが殆ど必要ない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題は、独立請求項１、２及び３に係る方法によって解決される。好ましい実施形態は独立項に見出される。
【０００９】
本発明は、物体本来の構造的な特徴、特に、物体の表面構造が物体の領域を明瞭に認識し、又は、再発見するための特徴をもたらすことを見出した点に基づいている。しかしながら、この場合、イメージ処理システムによって、完璧に物体本来の構造的な特徴を検出し、後に再度、特定の領域を発見するためにデータベースに記憶するにはあまりにも複雑すぎる。
【００１０】
線形ビームプロファイルを有する電磁放射ビームで物体をスキャンすることにより、高精度かつ迅速に物体の個々の領域を見出すのに十分な情報を、簡単かつ迅速に得ることは大変であることが分かる。
【００１１】
したがって、本発明の第１の課題は、物体を記憶するための手段を提供することである。物体の範囲は電磁放射ビームでスキャンされる。スキャンにより物体から放射された電磁放射ビームの少なくとも一部が取り込まれる。得られたスキャン信号が、信号処理後、適宜、データベースの基準プロファイルの形式で物体の個々の領域についてのさらなるパラメータと共に記憶される。スキャンのために使用する電磁放射ビームは線形ビームプロファイルを有する。
【００１２】
本発明のさらなる課題は、物体の領域を再認識し、又は、再発見するための方法を提供することであり、それは以下のステップからなる。
前記物体に対する基準プロファイルに基づいて、前記物体の領域に予め定めたパラメータがある場合に決定するステップ。
電磁放射ビームで決められた領域をスキャンし、スキャンにより物体から放射された電磁放射ビームの少なくとも一部を取り込み、得られたスキャン信号から部分プロファイルを生成し、可能であれば信号処理方法を使用して、スキャンに使用する電磁放射ビームが線形ビームプロファイルを有するようにするステップ。
前記部分プロファイルと、決められた領域に一致する基準プロファイルの一部とを比較するステップ。
【００１３】
本発明のさらなる課題は、処理対象の領域を、対応する領域に割り当てるための方法を提供することであり、それは以下のステップからなる。
処理体の領域を電磁放射ビームでスキャンし、スキャンにより処理体から放射される電磁放射ビームの少なくとも一部を取り込み、得られたスキャン信号から部分プロファイルを形成し、可能であれば信号処理方法を使用して、スキャンに使用される電磁放射ビームが線形ビームプロファイルを有するようにするステップ。
領域毎に、部分プロファイルと、未処理体の基準プロファイルとを比較し、前記部分プロファイルと非常に似た前記基準プロファイルの領域を識別するステップ。
【００１４】
本発明は、形式的に２つの段階に小分けすることができる。第１段階では物体が記録されている。この記録には、基準プロファイルが形成されてデータベースに記憶されている。その基準プロファイルは、物体の固有構造特性と、その固有構造特性が現れる物体の位置に関する情報を含んでいる。
【００１５】
このため、基準プロファイルは、ある種の物体のマップであるかのように表され、その固有構造特性に関する情報は位置機能を意味する。
【００１６】
さらに、基準プロファイルは、物体の個々の領域に関するパラメータを含んでいる。パラメータは、物体の固有構造特性に関する情報と共に基準プロファイルに現れる。それは、１以上のパラメータによって特定された個々の領域に対する基準プロファイルが、前記領域での物体の固有構造特性に関する情報を含んでいるということを意味する。
【００１７】
前述のように使用されるマップのメタファを続けることにより、パラメータは、例えば、灯台等の地図上での特別な特徴を識別する。
【００１８】
本発明の第２段階では、物体の領域が再度認識又は発見される。
【００１９】
好ましい実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する前に、本発明のための特別な適用可能性を、これまでに使用した用語をより明確にするために説明する。
【００２０】
考えられる適用可能性の１つは、例えば、再度欠陥を発見することである。例えば、物体の製造や処理中に発生する傷や混合物等の欠陥が考えられる。さらに、これらの欠陥は、例えば、迅速になくそうとしても、製造又は処理方法が中断されるため、そうすることができないと考えられる。本発明の課題によれば、この欠陥は最初に発見される。物体は、前記領域が後に再度明確に発見できるような物体の個々の領域の特徴となる特別なスキャン信号を生成するために電磁放射ビームによってスキャンされる。基準プロファイルはスキャン信号から生成される。欠陥が発生した位置に関する詳細は基準プロファイルに含まれる。また、どのような種類の欠陥が各ケースに含まれるのかに関する詳細を含めることが可能である。欠陥に関するそのような情報は、ここでは一般にパラメータとして示される。
【００２１】
前記欠陥は、例えば、オンライン分析方法で検出できる。また、光学的に確認可能な欠陥が含まれているならば、それらはスキャン信号で直接認識することができ、さらなる分析方法を実施することができると考えられる。２次元平面での傷は、例えば、本発明に係る電磁放射ビームのスキャン中に、明瞭に認識可能な信号を生成する。
【００２２】
前記欠陥は、例えば、それをなくすために、将来、再発見されることを意味する。前記欠陥が発生する物体の領域は、標準信号に基づいて決定される。この物体の領域は、一旦、部分プロファイルを生成するために再スキャンされる。部分プロファイルと、欠陥を有する標準信号の領域とを比較することにより、物体の正しい領域が示されるか否かを確認することが可能である。
【００２３】
この比較は、以下の証明に対応している。すなわち、基準プロファイルで特定され、特殊なプロファイル（欠陥）を有する領域が、基準プロファイルによって示される場所に実際に出現するか否かを安定させるように監視されている。
【００２４】
一般に、部分プロファイルと基準プロファイルの特定領域との間の比較は、特別な特徴を有する予め決められた場所が、部分プロファイルが形成された領域にも実際に存在するということを示す。したがって、特別な特徴を有する決められた場所が実際に物体に局在化していれば、例えば、欠陥の除去等のさらなるステップを続けることができる。
【００２５】
部分プロファイルが特別な特徴を有すべき決められた場所を備えていないということが、部分的プロファイルと基準プロファイルとの間の割り当て中に起こるならば、その割り当てにより、その場所の決定中にエラーを発見し、もう一度その特別な特徴を有すべき正しい領域を決定することが可能である。
【００２６】
他の適用例では、例えば、分割された物体で、分割されていない物体の対応する領域にセグメントを割り当てるために、第２段階を使用することができる。分割されていない物体は、上述の未処理体に対応し、分割された物体は処理体に対応している。
【００２７】
用語「未処理」及び「処理」は、物体が第１段階（未処理状態）での登録と、第２段階での更新スキャンとの間で、物体の変化に必ずしも導く必要のない幾らかの処理を施すことを意味している。したがって、その処理は、例えば、記憶であってもよい。しかしながら、その処理は、通常、物体が変化しやすいときの工程である。
【００２８】
第１段階では、分割されていない物体に対する基準プロファイルが生成される。そして、その物体は多数のセグメントに分割される。さらに、割り当てのためのセグメントが第２段階で現れる。そのセグメントは、部分プロファイルを形成するためにスキャンされる。部分プロファイルは、基準プロファイルの領域に部分プロファイルを割り当てることができるようにするため、基準プロファイルと１領域ずつ比較される。
【００２９】
さらなる適用を考えることができる。
第１段階での記録と第２段階での異なる変化とを備えた発明は、以下の方法全てを形成するように組み合わせることができ、それは同様に本発明の主な課題でもある。
【００３０】
電磁放射ビームで物体の第１領域をスキャンし、スキャン信号を生成するために、物体からの電磁放射ビームの一部を捕捉するステップと、
スキャン信号から基準プロファイルを生成し、データベースにその基準プロファイルを記憶するステップと、
物体の領域を特定するステップと、
を有する物体を検出する段階を備えた物体の領域を認識又は再発見するための方法であって、
電磁放射ビームで物体の第２領域をスキャンし、スキャン信号を生成するために、物体からの電磁放射ビームの一部を捕捉するステップと、
スキャン信号から部分プロファイルを生成するステップと、
検出及び特定中の電磁放射ビームが線形ビームプロファイルであるとき、部分プロファイルを基準プロファイルの領域に割り当てるステップと、
を備えたことを特徴とする方法である。
【００３１】
物体の領域のスキャンは、高い再現性のために２つの段階で同一方法で行われるのが好ましい。また、第１段階でスキャンされる領域は、ここでは第１領域として示し、第２段階でスキャンされる領域は第２領域として示す。
【００３２】
一般に、第２領域は、部分プロファイルと基準プロファイルの領域との間での割り当てを実際に可能とするために、第１領域の内部又は第１領域と少なくとも部分的に重なる領域に位置する。
【００３３】
基準プロファイルの領域は、基準プロファイル自体よりも小さい基準プロファイルの連続する一部であると理解される。
【００３４】
スキャン中、電磁放射ビームが物体に投射される。スキャン中、投射される電磁放射ビームと物体とは相対的に移動し、電磁放射ビームが物体の領域全体を通過する。また、この通過処理は、ここではスキャンとして示されている。物体と投射ビームの間の相対的な動きは、物体が動き、放射源が静止状態を維持し、あるいは、放射源が動き、物体が静止状態を維持するようにして行うことができる。また、物体と放射源が共に動くことも考えられる。また、物体と放射源が静止状態を維持し、スキャンビームが、例えば、移動可能な鏡を用いて物体の領域全体をガイドすることも考えられる。
【００３５】
相対的な動きは、加速又は減速、あるいは、不連続、すなわち、例えば、段階的に、一定速度で連続的に得ることができる。
【００３６】
スキャンは、電磁放射で行われる。使用する電磁放射の波長は各ケースで現れる物体の固有の構造的特徴に依存する。固有の構造的特徴の種類に依存して、特別な波長レンジは、例えば、特に強い信号に導かれるため有利である。最適な波長レンジを経験に基づいて決定することが考えられる。一般に視認可能な赤外ビームが使用される。
【００３７】
使用する電磁放射ビームは、例えば、スペックルパターン等の干渉現象が基準プロファイルを生成するのに有効であるか不適切であるかに依存して、干渉性又は非干渉性とすることができる。ここではまた、放射中に特徴的な信号を生成するような物体の固有の構造的特徴が、もう一度使用する放射の特徴を選択するのに重要である。
【００３８】
一般に、使用する放射源は、それは必要に応じてスペックルを抑制可能なレーザー、あるいは、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）等の非干渉性の放射源である。スペックル現象を抑制するための方法は、当業者に公知である（ドイツ特許第102004062418B4参照）。また、ＬＥＤアレイ、すなわち多数のＬＥＤの配列を使用することも考えられる。
【００３９】
物体の領域のスキャンは、高い再現性のために２つの段階では同一方法で行われるのが好ましい。また、第１段階でスキャンされる領域は、ここでは第１領域として示し、第２段階でスキャンされる領域は第２領域として示す。放射の結果は、物体から出て、固有の構造に関する情報を搬送する特徴的な放射ビームである。これは少なくとも部分的にスキャンされる。物体の種類に依存して物体から出る特徴的な放射ビームは、反射光又は透過光として捕捉される。その捕捉が反射光及び透過光で実行されることも考えられる。
【００４０】
殆どの物体は、広い波長レンジで電磁放射に対して非透過であるので、物体から出る特徴のある放射ビームは、通常、反射光で捕捉される。単純化のため、反射光の変化のみを、本願明細書に、より一層詳細に説明している。しかしながら、本発明に係る方法は、反射光の捕捉に制限されないだけではなく、透過光の捕捉をも包含する。当業者であれば、ここでより詳細に記載された方法が放射ビームを透過光で捕捉するためにどのように改良されるべきであるのかが分かる。
【００４１】
物体の表面は、焦点を合わしたレーザビームを用いてスキャンするのが好ましい。そのレーザビームは、例えば、レンズを使用してその表面に焦点を合わされる。
【００４２】
前記レーザビームがあるポイントに焦点を合わされ、このポイントが、第１段階で基準プロファイルを生成するために物体の表面全体に亘って案内されるならば、第１段階でそのポイントによってスキャンされた領域が第２段階で再発見されなければならず、それは、直ちに明らかにされるべきであるが、スキャン領域が狭い範囲であるため非常に困難である。
【００４３】
この場合、スキャン領域を特に狭くすることが有効である。その領域が狭くて、スキャンが高速で実行されればされるほど、スキャン信号又は基準プロファイルとして得られるデータの量は小さくなり、第２段階での割り当てのための計算時間は短くなる。一方、広がりが大きくなると、第２段階でのスキャン中に、実際にこの領域に作用することは徐々に困難となる。
【００４４】
１つの明らかな解決方法は、個々のスキャンに代えて、多数の隣接スキャンを実行し、そこから基準プロファイルを生成することである。
【００４５】
しかしながら、本発明によれば、スキャンのために線形ビームプロファイルが使用され、そのビームプロファイルはスキャン方向に対して横向きに広がっている。この結果、このスキャン中に、そのビームは、点状ビームプロファイルが使用されるときよりも広い領域を通過し、この大きな領域は、後に再度同様にしてより一層簡単に影響し、少なくとももう一度部分的にスキャンすることができる。
【００４６】
線形ビームプロファイルでのスキャンは、平行して走る、近接した多様な隣接ラインに沿って点状ビームプロファイルでのスキャンから得られた多様なスキャン信号の平均値に実質的に一致する。驚くべきことに、この広い領域での平均値から、個々の領域が後にはっきりと再発見できるように、物体の個々の領域の特徴である基準プロファイルを生成することが可能である。
【００４７】
線形ビームプロファイルの使用により、段階１の検出中に、物体を高速かつ簡単に記録することが可能となる。
【００４８】
ビームプロファイルは、焦点面の断面で物体に焦点を合わすビームの強度プロファイルを意味する
【００４９】
線形ビームプロファイルは、ここでは以下の通り定義される。すなわち、強度は放射線の断面中心で最も高く、外側に向かって減少する。この場合、断面プロファイルが丸形となるように、強度は、全ての方向で均一に減少する。他の全ての場合、強度の勾配が最も大きい少なくとも１つの方向と、強度の勾配が最も小さい少なくとも１つの方向とがある。以下に、ビーム幅は、強度が中心での値の半分まで減少する最も小さな強度勾配の方向に於ける断面プロファイルの中心からの距離を意味することが理解される。さらに、ビーム厚は、強度が中心値の半分まで減少した最も強度の高い勾配の方向に於ける断面プロファイルの中心からの距離を意味することが理解される。線形ビームプロファイルは、ビーム幅が１０以上の要因によってビーム厚よりも大きいビームプロファイルとして示されている。ビーム幅は５０以上の要因によってビーム厚よりも大きいのが好ましく、１００以上の要因によるのが特に好ましく、１５０以上の要因によるのが最も好ましい。
【００５０】
１つの実施形態では、ビーム厚は、表面が出現する平均溝幅の範囲である（平均溝幅の定義として、DIN EN ISO 4287:1998参照）
【００５１】
膨大な数の物体のため、特に、紙からなる物体のため、以下のビーム厚及び幅が適切であることが分かる。
【００５２】
ビーム幅は、２ｍｍから７ｍｍの範囲であり、好ましくは、３ｍｍから６．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは、４ｍｍから６ｍｍの範囲であり、最も好ましくは、４．５ｍｍから５．５ｍｍの範囲である。
【００５３】
ビーム厚は、５μｍから３５μｍの範囲であり、好ましくは、１０μｍから３０μｍの範囲であり、より好ましくは、１５μｍから３０μｍの範囲であり、最も好ましくは、２０μｍから２７μｍの範囲である。
【００５４】
光学分野での当業者に、どのような対応ビームプロファイルが光学要素によって生成できるのかが公知である。光学要素は、ビームを形成し、焦点を合わせる役割を果たす。特に、レンズ、絞り、回折光要素等が光学要素として示されている。
【００５５】
驚くべきことに、ビーム厚とビーム幅のための上述の範囲は、一方では再現性のために十分に正確な位置決めを行い、他方では部分プロファイルの基準プロファイルの領域への十分に正確な割り当てのための十分なＳＮ比（信号対雑音比）を達成するのに非常にうまく適している。
【００５６】
物体から出る特徴的な放射線は１以上の検出器を用いて操作される。一般的な検出器はカメラ、フォトダイオード又はフォトトランジスタである。
【００５７】
放射源、物体、１以上の検出器は、相互に種々の方法で配置することができる。一般に、物体の固有の構造特性は最適な配置を決定する。２つの好ましい配置が、以下により一層詳細に記載されるが、それは本発明をその内容に制限するものではない。
【００５８】
電磁放射線の照射により高い比率で散乱反射光が生成される物体の場合、スキャンビームは物体の表面に照射されるのが特に好ましい（図４）。１以上の検出器が、散乱反射光を捕捉するためにスキャンビームに対して側方に配置されるのが好ましい。本発明に係る方法の本実施形態を実施するために使用可能な対応するセンサは、例えば、文献（国際出願公開第2010/118835号公報）や、ドイツ国特許第102010015014.2号公報に記載されており、その内容は本願明細書に参考として組み込まれている。
【００５９】
電磁放射線の照射により高い比率で散乱反射光が生成される物体の場合、スキャンビームは、物体に対して斜めに、すなわち、物体の表面に垂直な面に対して、１０°から８０°の範囲での傾斜角度で照射されるのが好ましく、２０°から７０°の範囲であるのがより好ましく、３０°から６０°の範囲であるのが最も好ましい。鏡面的に反射された光は、反射の法則に従って入射角度に対応する反射角度で物体から戻される。１以上の検出器が反射角度に対して５°から３０°の角度範囲で反射角度に対して側方に配置されているのが好ましい（図１）。本発明に係る方法の実施形態を実施するために使用可能な対応するセンサは、例えば、国際出願公開第2010/040422号公報や、ドイツ特許第102009059054.4号公報に記載され、その内容は本願明細書に参照として組み込まれている。
【００６０】
検出器を用いて、信号は、ここではスキャン信号として示されているが、捕捉した光から生成される。最後に、基準プロファイル又は部分プロファイルがスキャン信号から生成される。
【００６１】
物体とその物体に衝突したビームとを相対的に動作させ、照射により物体から出る特徴的な反射線の一部を捕捉するようにして物体の領域を照射する工程が、ここではスキャンとして発明の概要に記載されている。
【００６２】
上述のように、物体とスキャンビームとの間の相対的な動きは、一定の方法で、又は、不連続的にもたらされる。一般に、スキャン中に検出器に到達する反射線は、不連続の安定したスキャン周波数で検出され、デジタル化される。このため、スキャン信号は、通常、強さと時間の相関関係がある。物体の領域が一定速度でスキャンされるならば、強度を捕捉する時間と、各強度が照射中に発生した物体の場所との間に線形の相関関係があり、強度と場所の相関関係は強度と時間の相関関係から簡単な方法で計算することができる。物体とスキャン信号の間の相対的な動きが一定でなければ、対応するより複雑な動きが、強度と時間の相関関係と、強度と場所の相関関係との間で起こる。いずれの場合でも、強度と時間の相関関係を、強度と場所の相関関係に変換するための変換関数が知られていなければならない。ここでは、従来技術で公知のコーディング方法に頼ることができる。
【００６３】
例えば、変換関数を決定するために、機械的、光学的、又は、磁気的コーダを使用することが考えられる。例えば、国際公開第05/088533号公報の場合、３００マイクロメータの均一な隙間を有するマーキングが強度・時間信号を強度・場所信号に変換するために使用されている（国際公開第05/088533号公報、第２３頁参照）。これらのマーキングは、別体の光センサによって光学的に検出される。絶え間なく周波数を測定すること（スキャン）及び隙間をマーキングすることが公知であるため、焦点を合わされたスキャンビームが位置を決められた場所は常時決定することができる。このため、コーダを用いて、時間依存スキャン信号を時間独立強度・場所信号に変換することができる。
【００６４】
幾つかの物体の場合、マーキングは、場所と時間の間の相関関係のために使用できる一定の波形を有するので必要とされない（例えば、ドイツ出願番号102010021380.2号）。
【００６５】
同様に、スペックル速度計測方法（例えば、ヨーロッパ特許0947833B1号公報参照）や同様な方法により、物体とスキャン信号の間の相対的な動きを追跡することが考えられる。
【００６６】
変換関数を決定するためのさらなる可能性がドイツ出願番号102010020810.8号に記載されており、その内容は本願明細書に参考として組み込まれている。
【００６７】
一般に、基準プロファイルと部分プロファイルは、フィルタリングやバックグラウンド抽出、あるいは、他の信号処理の方法等、種々の数学的な方法によって操作信号から生成される。これらの数学的方法は、最も広い可能性の範囲で、例えば、個々の測定から得られる、ランダムあるいはシステマチックな変動を削減する。
【００６８】
上述のように、物体の個々の領域に関するパラメータは、基準プロファイルに含まれている。また、例えば、バッチ番号、識別番号、画像、特性パラメータ、その他多くのものの基準プロファイルでの物体に関係するさらなる情報を含むことが考えられる。
【００６９】
基準プロファイルは、後に（第２段階で）利用できるようにデータベースに記憶される。用語データベースは一般にデータ又は情報の記憶として理解される。
【００７０】
例えば、電子記憶媒体（セミコンダクターメモリ）、光学記憶媒体（例えば、コンパクトディスク）、磁気記憶媒体（例えば、ハードディスク）、又は、その他情報を記憶するための媒体に記憶させることができる。また、紙や物体自体上の光学コード（バーコード、マトリックスコード）やホログラムとして特性を記憶することが考えられる。
【００７１】
一旦、基準プロファイルが生成されて記憶されることにより、各物体が登録される。
【００７２】
後に、その物体はもう一度スキャンされる。一般に、第１段階よりも第２段階で、より狭い領域がスキャンされる。
【００７３】
部分プロファイルを基準プロファイルに割り当てる間、部分プロファイルと最も近い標準プロファイルの一部を同定するか、あるいは、部分プロファイルが標準プロファイルの予め定義された部分を同定するために、標準プロファイルの１以上の部分と比較する。
【００７４】
比較自体は、当業者に十分に公知の数学的手法を使用して行うことができる。例えば、データセット間の類似性を検索する公知のパターンマッチグ方法を使用することができる（例えば、Image Analysis and Processing: 8th International Conference, ICIAP '95, San Remo, Italy, September 13-15, 1995、 Proceedings (Lecture Notes in Computer Science）、国際公開第 2005088533号公報。国際公開第2006016114号公報、C. Demant, B. Streicher-Abel, P. Waszkewitz, Industrielle Bildverarbeitung [Industrial Image Processing], Springer-Verlag, 1998, page 133 et seq.、 J. Rosenbaum, Barcode, Verlag Technik Berlin, 2000, page 84 et seq.、米国特許第 7333641号公報、ドイツ出願公開第10260642号公報、ドイツ出願公開第10260638号公報、ヨーロッパ特許第1435586号公報)。また、光相関方法を利用することができる。
【００７５】
通常、コンピュータが、標準プロファイル又は部分プロファイルの生成のため、プロファイル又はその一部の割り当て及び比較のために使用される。割り当て及び比較の結果は、通常、ユーザに対してスクリーンに表示される。また、その結果とさらなる可能性が、自動化技術の分野の当業者に公知である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】物体Ａの表面１をスキャンするための本発明に係る方法の概略を示す図である。
【図２】ビーム幅ＳＢとビーム厚ＳＤを有する線形ビームプロファイルを示す図である。
【図３】線形ビームプロファイルが平凸円筒レンズ３００を用いて生成可能であることを示す図である。
【図４】物体をスキャンするための好ましい配置を示す図である。
【図５】線形ビームプロファイルで物体をスキャンした結果のスキャン信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
次に、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００７８】
図１は、物体Ａの表面１をスキャンするための本発明に係る方法の概略を示す。表面１の領域７は、電磁放射ビーム源２によって照射される。反射光４の一部は、スキャン信号を記録するために検出器５の補助器具に捕捉される。物体は光源２及び検出器５（太い黒矢印で示す）の配列に応じて移動される。線形ビームプロファイル６が表面に現れ、その長尺寸法が動作方向に対して横断するように位置を決められている。
【００７９】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、ビーム幅ＳＢとビーム厚ＳＤを有する線形ビームプロファイルを示す。図２（ａ）は、焦点での電磁ビームの２次元断面プロファイルを示す。最大強度Ｉは断面プロファイルの中心に現れる。強度Ｉは外方に向かうに従って減少し、第１方向（ｘ）では、強度Ｉは、中心からの距離Ａを増大させながら、最も広い範囲へと減少し、第１方向（ｘ）と直交する第２方向（ｙ）では、強度Ｉは、中心からの距離Ａを増大させながら、最も弱い範囲へと減少する。図２（ｂ）は、中心からの距離Ａの機能としての強度プロファイルＩを示す。ビーム幅及びビーム厚は中心からの距離として定義され、強度Ｉは中心の最大値の５０％まで低下する。ここではビーム幅はｙ方向であり、ビーム厚はｘ方向である。
【００８０】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、例として、どのようにして線形ビームプロファイルが平凸円筒レンズ３００を用いて生成可能であるのを示す。円筒レンズ３００は一つの平面で収束レンズとして機能する。その平面に垂直な面での屈折効果はない。近軸近似では、以下の式がそのようなレンズの焦点長さｆに適用される。
【００８１】
【数１】
2014504367.tif 000003
Ｒは円筒半径、ｎはレンズ材料の屈折率である。
【００８２】
図４は、物体をスキャンするための好ましい配置を示し、スキャンビーム３はたまたま物体の表面に垂直となっている。２つの検出器５，５´は発光源２に対して側方に配置され、散乱した反射光を捕捉する。
【００８３】
図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、線形ビームプロファイルで物体をスキャンした結果のスキャン信号を示す。スキャン信号は、ドイツ出願第102009059054.4号の図３に従ってセンサによりそれぞれの場合を記録した。各場合の縦座標は、（任意ユニットで）使用する光センサの電圧信号Ｉを示し、前記信号は入射放射の強度に比例している。信号ビームに沿うスキャン中にcm単位で距離が横軸にプロットされている。第２貫通孔（１２）の単一の光センサを、前記３つの全ての場合に使用した。スキャン物体は、３Ｍから提供される特別紙（３Ｍ７１１０リトペーパ、白）からなり、UPM Raflatac社のPET Overlam RP35の保護フィルムをラミネートした複合材料である。使用する放射源は、 （フレックスポイントラインモジュールFP-HOM-SLD、Laser Components社製）スペックル抑制レーザダイオード（speckle-reduced laser diode）である。ビームプロファイルは直線状で、５ｍｍのビーム幅と２５μｍのビーム厚さを有する。
【００８４】
図５ａ及び図５ｂの場合、同一領域がスキャンされる。信号は非常によく似ている。図５ａ及び図５ｂの場合とは異なる領域が図５ｃの場合にスキャンされた。図５ｃの信号は、図５ａ及び図５ｂの信号とは明らかに相違する。図５ａと図５ｂの信号を比較すると、０．９８の相関係数が得られる一方、図５ａと図５ｃの信号を比較すると、０．６の相関係数が得られる。スキャン信号は、比較的長い時間の後でさえ、非常にうまく再現される。
【００８５】
図５ａ、図５ｂ及び図５ｃのスキャン信号は、物体の領域を再度認識することができるようにする多様な特徴を有する。
スキャン信号は、参照プロファイルとして直接記憶することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  表面
２  電磁放射ビーム源（光源）
３  スキャンビーム
５、５´  検出器
３００  円筒レンズ
【図１】
2014504367.tif 000004
【図２（ａ）】
2014504367.tif 000005
【図２（ｂ）】
2014504367.tif 000006
【図３（ａ）】
2014504367.tif 000007
【図３（ｂ）】
2014504367.tif 000008
【図４】
2014504367.tif 000009
【図５ａ】
2014504367.tif 000010
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【国際調査報告】
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