确定至少一个插塞接触部的位置和/或定向的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于利用行扫描摄像机（Zeilenkamera）并且利用照明装置来确定至少一个插塞接触部（Steckkontakt）的位置和/或定向的方法，所述行扫描摄像机对插塞接触部进行成像、被布置在插塞接触部的纵向取向（Laengsausrichtung）中，所述照明装置被布置在插塞接触部的纵向取向的侧面，其中所述行扫描摄像机相对于插塞接触部移动或者所述插塞接触部相对于行扫描摄像机移动。

此外，本发明还涉及一种用于利用行扫描摄像机并且利用照明装置来确定至少一个插塞接触部的位置和/或定向的具有控制单元的设备，所述行扫描摄像机对插塞接触部进行成像、被布置在插塞接触部的纵向取向中，所述照明装置被布置在插塞接触部的纵向取向的侧面，其中所述行扫描摄像机相对于插塞接触部是可移动的或者所述插塞接触部相对于行扫描摄像机是可移动的。

背景技术：

为了在制造插头时进行质量监控，公知的是：根据中心透视借助于被布置在插塞接触部的纵向延伸的方向上的平面摄像机或者行扫描摄像机来以光学方式检验插塞接触部。在此，插塞接触部的外轮廓与所希望的规定位置（Sollposition）的偏差被监控。例如在弯曲的插塞接触部的情况下得到偏差。这种弯曲的插塞接触部可能导致不再确保到所属的插座中的可插接性。

在以光学方式进行监控期间，插塞接触部由被布置在侧面的照明装置照明。

插塞接触部作为稍带长形地被实施的金属销分别在接触尖端中结束。接触尖端的几何形状对于插塞接触部的功能不重要并且因而没有严格地被限定或被规定公差。通过削尖成形（Spitzenformen）的工序，例如由于被磨损的工具可能出现：接触尖端没有被布置在插塞接触部的中心。然而，在从上面看接触尖端时仅可看到在接触尖端上的反射。在偏离中心地被布置的接触尖端的情况下，这导致：插塞接触部的位置不准确地被确定。由此可能发生：完好的插塞接触部被识别为损坏的，并且插头被挑出。完全一样可能的是：弯曲的插塞接触部由于在偏心的接触尖端上的反射而被视为完好的，并且借此原本要被挑出的插头被评价为正常的。因此，形成了具有以后索赔的风险的混入（Schlupf an）损坏的插头。

技术实现要素：

因而，本发明的任务是：提供一种用于以光学方式确定至少一个插塞接触部的位置和/或定向的方法，所述方法使得能够与插塞接触部的接触尖端无关地检验该插塞接触部。

此外，本发明的任务还是：提供一种相对应的用于执行按照本发明的方法的设备。

本发明的有关方法的任务通过如下方式来解决：为了确定插塞接触部的位置和/或定向，对插塞接触部的至少两个相继地在不同的照明方向的情况下进行的摄影（Aufnahme）进行分析。为此，在连续发生的摄影的情况下，顺序地从两个或者更多个方向对插塞接触部照明。在不同的照明方向的情况下，在插塞接触部的中心纵轴之外的接触尖端导致了所构造的反射的不同表现形式（Auspraegung）。由此，可以识别偏心的接触尖端并且确定插塞接触部的实际的位置和定向。为了执行该方法，要设置至少两个、优选地四个照明方向。在具有两个照明方向的布局的情况下，对于每个照明方向都可设置对插塞接触部的一侧的照明或者从两个对置的侧进行的照明。

在使用单行的行扫描摄像机时，该行扫描摄像机或者该插塞接触部在两个在不同的照明方向的情况下进行的摄影之间继续延伸了一个图像位置。由此，对于每个照明方向都形成了具有在图像之间容易错开的位置的图像。为了避免这一点，可以设置：使用具有N行的多行的行扫描摄像机，而且从N个不同的照明方向对插塞接触部照明。在此，N代表整数、优选地代表相对应地具有两个或者四个照明方向的两行或者四行的行扫描摄像机。可以根据照明方向归类（zuruecksortieren）所述行的摄影，使得分别在不同的照明方向的情况下形成N个地点相同的图像。

按照本发明的另一实施变型方案，可以设置：使用具有M×N行的多行的行扫描摄像机，其中M是大于1的整数；并且从N个不同的照明方向对插塞接触部照明。因此，对于每个照明方向，分别利用多行的行扫描摄像机的两行在时间上错开地拍摄每个图像位置。这样，例如可以在四个照明方向（N＝4）的情况下设置八行的行扫描摄像机（M=2）。接着，分析所述两个在相同的照明方向的情况下被拍摄的图像的总和。由此，动态性被提高了2倍（光圈等级）。

为了对于在插塞接触部上的每个被拍摄的地点存在在所设置的照明方向的情况下的摄影，可以设置：行扫描摄像机和插塞接触部相对彼此移动，使得分别在N个照明方向中的另一照明方向的情况下利用行扫描摄像机的N行中的每行来拍摄在插塞接触部上的地点。在此，在行扫描摄像机的行之间的间距和在行扫描摄像机与插塞接触部之间的相对移动要被选择为使得：在相同的照明方向的情况下，不是通过行扫描摄像机的连续的行来拍摄在插塞接触部上的地点，而是对于所有的照明方向都存在至少一个摄影。

尤其是在使用彩色行扫描摄像机时，可以通过如下方式实现对在不同的照明方向的情况下来完成的摄影的区别：利用至少两个不同的颜色来从不同的照明方向进行照明。在此，通过利用彩色行扫描摄像机的分别对于不同的颜色之一敏感的彩色像素摄影来进行方向编码（Richtungskodierung）。这样，可以有利地在相同的照明时从不同的方向同时进行摄影。

此外，所述分析可通过如下方式来简化：为了确定插塞接触部的位置和/或定向，分别根据单个摄影来形成针对每个照明位置的图像。在此，一个图像包括至少一个插塞接触部，使得含有所述至少一个插塞接触部的外轮廓。

按照本发明的另一实施变型方案，可以设置：不同的颜色分别被分配给在不同的照明方向的情况下来执行的摄影。在此，照明本身从具有相同的照明颜色的不同的照明方向来进行。通过这种作为伪彩色信号通道的使用可实现对计算机辅助的分析的简化，因为曾针对彩色图像的处理和分析而被研发的算法可在没有变化或者具有微小的变化的情况下被用于处理和分析经过方向编码的图像。通常，插塞接触部没有显示出在该插塞接触部的棱边之间的反射系数区别。因而，在没有方向编码的情况下，这些侧面是不可区别的。例如可以用彩色棱边过滤器将所述棱边处理为经过方向编码的伪彩色图像。这样可以可靠地检测接触销的尖端。

本发明的有关设备的任务通过如下方式来解决：照明装置被设计用于从至少两个不同的照明方向对插塞接触部顺序地照明：控制单元操控该照明装置，使得在不同的照明方向的情况下进行行扫描摄像机的连续发生的摄影；而且控制单元包含用于完成并且分析利用不同的照明方向取得的数据组的程序流程。借此，该设备使得能够执行所描述的方法。

为此，可以有利地设置：行扫描摄像机被设计为具有N行的多行的行扫描摄像机，而且照明装置包括N个可单个地切换的照明单元，所述N个可单个地切换的照明单元从N个照明方向被对准到插塞接触部。照明装置的照明单元可单独地被接通和被关断。由此，可能的是：对于每个摄影从一个方向对插塞接触部照明，而且对于接下来的摄影，通过相对应地操控照明装置的照明单元来改变照明方向。

为了在不同的照明方向的情况下来获得一个或者多个插塞接触部的图像，可以设置：在控制单元中的程序流程将所述N行的在不同的照明方向的情况下取得的数据分配给各一个数据组。在此，一个数据组对应于一个曾在照明时从一个方向完成的图像。根据这样被整理（aufbereitet）的数据组，可以明确地确定插塞接触部的定向和位置。

帧速率（Bildfolge）在所采用的行扫描摄像机中很高。可以通过如下方式来足够快地转换照明方向：脉动式（gepulst）发光二极管被用作照明装置的光源。这种发光二极管（LED）可以以好几kHz的频率来切换，而且即使在很短的接通时间的情况下也到达对于摄影足够的亮度。

附图说明

在下文，本发明依据在附图中所示出的实施例进一步地被解释。

图1以示意图示出了用于利用两行的行扫描摄像机来确定插塞接触部的位置和/或定向的设备，

图2以示意图示出了用于利用四行的行扫描摄像机来确定插塞接触部的位置和/或定向的设备，

图3以示意图示出了在四行的行扫描摄像机的第一位置中的各个像点，

图4示出了在四行的行扫描摄像机的第二位置中的在图3中示出的像点，

图5以表格形式示出了按照图3和图4的各个像点的摄影的时间序列，

图6以表格形式示出了各个像点的利用八行的行扫描摄像机的摄影的时间序列，

图7以示意图示出了在具有增大的行间距的四行的行扫描摄像机的第一位置中的各个像点，和

图8以表格形式示出了按照图7的各个像点的摄影的时间序列。

具体实施方式

图1以示意图示出了用于利用两行的行扫描摄像机30来确定插塞接触部10的位置和/或定向的设备。

插塞接触部10是具有多个可比较的并且同样要被检验的其它的插塞接触部的进一步未被示出的插头的部分。插塞接触部10在上端具有接触尖端11。

与接触尖端11对置地，具有第一行Z1 31和第二行Z2 32的两行的行扫描摄像机30根据中心透视被对准到插塞接触部10。具有右边的照明单元22和后面的照明单元23的照明装置20被布置在插塞接触部10的侧面。可选地，可以设置与右边的照明单元22对置的、用虚线示出的左边的照明单元21和未被示出的、与后面的照明单元23对置的前面的照明单元。发光二极管（LED）23.1用作照明单元21、22、23的光源。从照明单元21、22、23出发的光线25.1、25.2、25.3通过相对应的箭头象征性地表现。另一箭头示出了插塞接触部10相对于两行的行扫描摄像机30和相对于照明装置20的进给方向13。

该设备用于对插塞接触部10进行质量监控。在此，插塞接触部的位置和定向被监控。这样可以挑出弯曲的插塞接触部。

在图1中所示出的结构使得能够对利用两行的行扫描摄像机30完成的摄影进行方向编码。为此，顺序地从不同的照明方向60（如其在图5、6和8中所示出的那样）对插塞接触部10照明，其中在每个照明方向60的情况下进行摄影。在两个摄影之间，插塞接触部10按照进给方向13相对于两行的行扫描摄像机30移动。

在第一摄影位置中，在插塞接触部10上的地点或者像点50（如其在图3－8中所示出的那样）在两行的行扫描摄像机30的第一行Z1 31的图像视野（Bildfeld）中。在此，利用图像视野来标明在插塞接触部10上的如下区域：所述区域利用摄影来影印（ablichten）。为了拍摄，从预先给定的方向、例如按照从右边的照明单元22出发的第三光线25.3来进行照明。在第二摄影位置中，同一像点50在两行的行扫描摄像机30的第二行Z2 32的图像视野中。对于现在被执行的摄影，从后面的照明单元23的方向按照第二光线25.2来进行照明。在此，可以直接在第一摄影之后进行第二摄影，然而也可以在第一摄影与第二摄影之间进行其它的摄影。例如，如果所述两行31、32相隔如此宽地来使得像点50不在两个连续发生的摄影之间经过在行31、32的两个图像视野之间的距离，那么在第一摄影与第二摄影之间进行其它的摄影是有意义的。

因此，对于插塞接触部10的每个被拍摄的像点50，都存在两个在不同的照明方向60的情况下的摄影。所述摄影可以被归类到插塞接触部10的具有不同的照明方向60的两个图像。通过分析所述在不同的照明方向60的情况下的摄影，可以明确地确定插塞接触部10的外轮廓并且因此明确地确定该插塞接触部10的方位（Lage）和该插塞接触部10的定向。误导的反射（如其在插塞接触部10的中心纵轴之外的接触尖端11的情况下出现的那样）可通过在所述两个照明方向60的情况下的摄影被识别并且相对应地被考虑。因为每个像点50都在变换的照明方向60的情况下在进行拍摄的行31、32相同地对准插塞接触部10时被拍摄，所以通过使用两行的行扫描摄像机30，在无偏移的情况下获得两个具有不同的照明方向60的图像。

如所描述的那样，为了进行照明，可以交替地使用右边的照明单元22和后面的照明单元23。借此，可以获得在明显不同的照明方向60的情况下的摄影。可替换地，可以设置：右边的照明单元22同对置的左边的照明单元21一起被切换，并且后面的照明单元23同未被示出的对置的前面的照明单元一起被切换，由此提高了针对所述各个摄影的亮度。有利地通过脉动式发光二极管23.1进行照明，所述脉动式发光二极管23.1可以以好几kHz的频率来切换。

在使用单色摄像机时有利的是，以相同的颜色从不同的照明方向60进行照明。这样可以补偿如下误差：所述误差通过插头或插塞接触部10的不同的颜色而得到，例如通过腐蚀或者具有金或者镍的不同的涂层而得到。

图2以示意图示出了用于利用四行的行扫描摄像机40来确定插塞接触部10的位置和/或定向的设备。在此，该结构对应于在图1中所示出的结构，其中相同的标记被用于相同的构件。与图1有偏差地，在图2中所示出的实施变型方案中使用具有第一行Z1 41、第二行Z2 42、第三行Z3 43和第四行Z4 44的四行的行扫描摄像机40，所述四行的行扫描摄像机40根据中心透视被对准到插塞接触部10。

在该布局中，可以由所述四行的行扫描摄像机40的四行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44在四个不同的照明方向60的情况下拍摄被布置在插塞接触部10上的像点50。为此，在每个摄影的情况下从所述四个照明单元21、22、23、24的另一照明单元对插塞接触部10照明，在所述每个摄影中，要摄影的像点50处于行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44的图像视野中。因此，可以在四个不同的照明方向60的情况下取得插塞接触部10的四个图像。由此，可以避免在评估插塞接触部10的外轮廓中由于在插塞接触部10的中心纵轴之外的接触尖端11上的反射而引起的误差。

如在图1和2中所示出的那样，有利地相同地设置了四个照明方向，如行扫描摄像机30、40具有行31、32、41、42、43、44那样。

图3以示意图示出了在四行的行扫描摄像机40的第一位置中的各个像点50。在此，所述像点50 P1 51、P2 52、P3 53、P4 54、P5 55和其它的未被示出的像点50被布置在插塞接触部10上，而且相继地由所述四行的行扫描摄像机40成像。为此，所述像点50按照所示出的进给方向13相对于所述四行的行扫描摄像机40移动。在两个摄影之间，所述像点50走完通过箭头来表征的行程（Verfahrweg）12.1，所述行程12.1对应于在两行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44之间的间距。

在所示出的布局中，第一像点P1 51在所述四行的行扫描摄像机40的第一行Z1 41的图像视野中，并且由所述四行的行扫描摄像机40的第一行Z1 41在第一被切换的照明方向的情况下来拍摄。

在图3中所示出的像点50已经在两个摄影之间被偏移了所述行程12.1之后，图4示出了在所述四行的行扫描摄像机40的第二位置中的所述在图3中所示出的像点50。现在，第一像点P1 51在所述四行的行扫描摄像机40的第二行Z2 42的图像视野中，而第二像点P2 52在第一行Z1 41的图像视野中。针对在该位置中被执行的摄影，从第二照明方向进行照明。因此，从第一像点P1 51来说，存在具有来自第一照明方向的照明的用第一行Z1 41来拍摄的第一摄影，并且存在具有来自第二照明方向的照明的用第二行Z2 42来拍摄的第二摄影。第二像点P2 52由第一行Z1 41在第二照明方向的情况下拍摄。

这样，像点50可以相继地在四个不同的照明方向的情况下由四行的行扫描摄像机40的所述四行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44拍摄。紧接着，可以将所述摄影分类，使得针对每个照明方向60都形成由各个像点50组成的图像。

图5以表格形式示出了按照图3和图4的各个像点50的摄影的时间序列。在此，在该表格的最上面的行中举出了在图3和4中所示出的四行的行扫描摄像机40的所述四行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44。在该表格的第一列中举出了所述四个照明方向60 B1 61、B2 62、B3 63、B4 64。

所述各个像点50以它们的摄影的时间序列被分配给所述行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44和所述照明装置60。如果第一像点P1 51在第一照明方向B1 61的情况下在第一行Z1的图像视野中，那么形成第一摄影。这一点在该表格的第二行中被示出并且相对于所述四行的行扫描摄像机40对应于像点50的在图3中所示出的位置。如果插塞接触部10已经被行进了在图3和4中所示出的行程12.1，那么进行第二摄影。接着，相对于所述四行的行扫描摄像机40存在像点50的在图4中所示出的取向。在现在被切换的第二照明方向B2 62的情况下，所述四行的行扫描摄像机40的第一行Z1 41拍摄第二像点P2 52，而第二行Z2 42拍摄第一像点P1 51。这一点在该表格的第三行中被示出。该表格的第四行示出了接下来的在第三照明方向B3 63的情况下的摄影。在这种情况下，第一像点P1 51在第三行Z3 43的图像视野中，第二像点P2 52在第二行Z2 42的图像视野区中，而且第一像点P1 51在第一行Z1 41的图像视野中。在该表格的第五行中，第一像点P1 51已经到达了所述四行的行扫描摄像机40的第四行Z4 44。相对应地，第二像点P2 52在第三行Z3 43的图像视野中，第三像点P3 53在第二行Z2 42的图像视野中，而第四像点P4在第一行Z1 41的图像视野中。对于现在进行的摄影，存在第四照明方向B4 64。因此，从该时间点起，对于第一像点P1 51，存在在所有四个照明方向B1 61、B2 62、B3 63、B4 64的情况下的四个摄影。在该表格的第六行中，第一像点P1 51从所述四行的行扫描摄像机40的摄影区域移出。第二像点P2 52在行扫描摄像机40的第四行对面。相对应地，第三像点P3 53在第三行Z3 43对面，第二像点P2 52在第二行Z2 42对面，而第五像点P5 55在第一行Z1 41对面。在该位置中，针对用所述四行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44来做出的摄影又选择第一照明方向B1 61。相对应地，在该表格的第七行中，针对像点P3 53、P4 54、P5 55和P6跟随有所述四行Z1 41、Z2 42、Z3 43、Z4 44在第二照明方向B2 62的情况下的摄影。因此，对于所述各个像点50，在通过箭头标出的照明系列70的情况下利用所有四个照明方向60 B1 61、B2 62、B3 63、B4 64来完成摄影。这样，对于第一像点P1 51存在第一照明系列S1 71，对于第二像点P2 52存在第二照明系列P2 72，而对于第三像点P3 53存在第三照明系列S3 73。这些单个摄影被归类为使得对于每个照明方向60都根据所述各个像点50的摄影来完成一个图像。

图6以表格形式示出了各个像点50的利用八行的行扫描摄像机的摄影的时间序列。在此，该表格的结构对应于在图5中所示出的表格。对于这些连续发生的摄影，四个照明方向60 B1 61、B2 62、B3 63、B4 64供支配。

直至所示出的表格的第5行，该流程对应于对于图5所示出的流程。在第6行中，第一像点P1 51被移动到所述八行的行扫描摄像机的第五行Z5 45的图像视野中。这里，进行在第一照明方向B1 61的情况下的摄影。因此，对于第一像点P1 51，存在在第一照明方向B1 61的情况下的两个摄影，其中一个利用所述八行的行扫描摄像机的第一行Z1 41来拍摄，而一个利用所述八行的行扫描摄像机的第五行Z5 45来拍摄。紧接着，第一像点P1 51相继地经过所述八行的行扫描摄像机的第六行Z6 46、第七行Z7 47和第八行Z8 48的图像区域，其中相继地做出在第二照明方向B2 62、第三照明方向B3 63和第四照明方向B4 64的情况下的摄影。相对应地，其它的像点50跟随而来。在结束时，对于每个像点50都存在两个在相同的照明方向的情况下的摄影。所述摄影又被归类到具有相同的照明方向60的摄影的数据组，其中像点50在相同的照明方向60的情况下的两个摄影被合计。由此，动态性被提高了2倍，这对应于光圈等级。

可以任意地扩展行扫描摄像机的行的数目和照明方向60的数目。为此，必须保证：行扫描摄像机的光学系统还容许在图像传感器的另一地点上对同样的像点50多次成像。

图7以示意图示出了在图1和2中所示出的插塞接触部10在四行的行扫描摄像机40的第一位置中的各个像点50，其中所述四行的行扫描摄像机40相对于在图3和4中所示出的行扫描摄像机40具有增大的行间距。

第一像点P1 51被布置在所述四行的行扫描摄像机40的第一行Z1 41的图像视野中。这里，在第一照明方向B1 61的情况下进行第一摄影。在随后的第一行程12.1之后，第二像点P2到达第一行Z1 41的图像视野中并且进行在第二照明方向B2 62的情况下的摄影。第一像点P1在第一行Z1 41与第二行Z2 42之间并且没有被成像。在第二行程12.2之后，第一像点P1 51和第二像点P2 52处于第一行Z1 41与第二行Z2 42之间并且没有被成像。在第三照明方向B3 63的情况下，利用第一行Z1 41来进行第三像点P3 53的摄影。在第三行程12.3之后，第一像点P1 51被布置在第二行Z2 42之前，而第四像点P4 54处于第一行Z1 41之前。在该位置中，在第四照明方向B4 64的情况下来进行第一像点P1 51和第四像点P4 54的摄影。

图8以表格形式示出了按照图7的各个像点50的摄影的时间序列。在此，该表格与在图5中所示出的表格相同地被构造。

首先，对于第一像点P1 51，在第一照明方向B1 61的情况下，进行利用在图7中所示出的四行的行扫描摄像机40的第一行Z1 41的摄影。在紧接着的两个摄影期间不检测像点P1 51。接着，在第四照明方向B4 64的情况下，利用第二行Z2进行第一像点P1 51的成像。相对应地，间隔开地跟随有：在第三照明方向B3 63的情况下利用第三行Z3 43对第一像点P1 51的摄影和在第二照明方向B2 62的情况下利用第四行Z4 44的摄影。因此，这里也在所述四个照明方向60中的每个照明方向的情况下来拍摄每个像点50。接着，可以将所述摄影归类，使得形成具有所述不同的照明方向B1 61、B2 62、B3 63、B4 64的四个图像。

因此，通过适当地选择在两个摄影之间的行程12.1、12.2、12.3并且适当地选择行间距，可以获得具有不同的照明方向60的图像，所述具有不同的照明方向60的图像使得能够可靠地确定插塞接触部10的位置和取向。这样，可以避免在评估位置或取向中由于在不在插塞接触部10的中心纵轴上的接触尖端10上的反射而引起的误差。

通过使用伪彩色信号通道可以实现简单的计算机辅助的分析。在此，利用相同的照明颜色来进行在不同的照明方向的情况下的摄影。特有的颜色后来分别被分配给所述摄影。在此，所述摄影本身可以利用单色摄像机来进行。将颜色分配到不同的照明方向60提供了如下优点：曾针对彩色图像的处理和分析而被研发的算法可以在没有变化的情况下被用于完成并且分析经过方向编码的图像。通常，插塞接触部10在它的不同的棱边之间没有反射系数区别。因而，在没有方向编码的情况下，侧面是不可区别的。现在，可以利用彩色棱边过滤器将所述棱边处理为经过方向编码的伪彩色图像，并且可以可靠地检测插塞接触部10的尖端。