DE10109705A1 - Codierung beim Beschriften oder Markieren von Oberflächen - Google Patents

Abstract

Die Beschriftung oder Markierung von Oberflächen geschieht mit einer Anordnung von Geradenstücken, wobei die Information in der Orientierung der Geradenstücke steckt und sich die Orientierungen nur bis zu einem bestimmten Grad voneinander unterscheiden.

Description

Die Erfindung betrifft die Codierung beim Beschriften oder Markieren von Oberflächen, insbesondere beim Prägen oder Ritzen der Oberfläche von Werkstücken.

Es existiert eine Vielzahl von Codiermethoden beim Beschriften und Markieren von Gütern, sei es direkte Beschriftung oder indirekte Beschriftung (Aufkleben von beschrifteten Etiketten), z. B. Barcodes, Matrixcodes, Klarschrift.

Beim direkten Beschriften mittels Prägezeichen, Nadelprägung, Ritzen und dgl. besteht beim Lesen das Problem, daß sich die Erscheinungs­ formen der Zeichen aufgrund schwankender Oberflächeneigenschaften, aufgrund Abnutzen des Werkzeugs oder schwankender Materialeigenschaften stark ändern können, was zu entsprechenden Problemen beim automatischen Lesen führt.

Konventionelle Barcodes können unter diesen Umständen nur sehr schwie­ rig aufgebracht werden und das Lesen bereitet aufgrund der Schwankungen äußerste Schwierigkeiten. Ähnliches gilt bei der direkten Beschriftung von schwierigen (rauhen, texturierten) Oberflächen mit Matrix-Codes.

Bei der Klarschrift OCR-A handelt es sich im wesentlichen um eine An­ ordnung von senkrecht oder waagrecht angeordneten Strichen. Die In­ formation steckt in der Anwesenheit/Länge und in der Richtung der Striche. Beleuchtungstechnisch ist es sehr schwierig, eine Anordnung zu finden, mit der sowohl die waagrechten als auch die senkrechten Striche sich deutlich darstellen. Bei gering kontrastierenden Strichen ist die Entscheidung über Abwesenheit/Abwesenheit bzw. Länge sehr kritisch. Bei anderen Schriften ist die Situation noch schwieriger.

Ähnliche Effekte, wenn auch weniger starke, ergeben sich beim direkten Beschriften schwieriger Oberflächen mittels Tintenstrahl, Tampondruck, Laser, etc.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine geeignete Codierung beim Beschriften dafür zu sorgen, daß diese Probleme unterbunden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Beschriftung im wesentlichen aus einer Anordnung von Geradenstücken besteht, wobei die Information zumindest teilweise in der Orientierung der Geradenstücke steckt und die Orientierungswerte einerseits so deutlich voneinanner azweichen, daß sie sicher unterscheidbar sind, andererseits nicht zu sehr vonein­ ander abweichen, damit sich die Geradenstücke unter der geschilderten Randbedingungen auch mit einfachen Mitteln sicher darstellen lassen.

Unterscheidet sich bei direkter Beschriftung die Orientierung der Geradenstücke nur gering (z. B. maximal ca. 20 Grad), so hat das den beleuchtungstechnischen Vorteil, daß sich im Bild die Kontraste und Strichbreiten der Geradenstücke bei schwankenden Eigenschaften des Werkstücks, bei sich ändernder Eigenschaft des Beschriftungswerkzeugs oder bei schwankenden Umgebungsbedingungen (Beleuchtungsschwankung; Änderung des Einfallswinkels nach einer Umbaumaßnahme . . .) zwar stark ändern können, die Richtung (bei Umbaumaßnahmen die relative Rich­ tung) der Geradenstücke im Bild bleibt jedoch erhalten.

Siehe zur Erläuterung Fig. 1; hierbei sind:
1: Bildaufnahmeeinrichtung (Kamera)
2: Beleuchtung
3: Oberfläche mit markierter Stelle im Querschnitt (2 verschiedene Profile); Ritzungsrichtung senkrecht zur Zeichenebene:
Bei Ändern der Beleuchtungs/Betrachtungsgeometrie oder Ändern des Ritz-Profils (Werkzeugwechsel, Werkzeug-Abnutzung), ändern sich die Reflexionsverhältnisse; dies kann bis zur Kontrastumkehr gehen. Die im Bild meßbare Richtung der Striche bleibt jedoch konstant.

Die in Fig. 1 angegebene Anordnung ist optimal zur Darstellung von Strichen, die auf der Beschriftungsebene rechtwinklig oder näherungs­ weise rechtwinklig zur Achse Kamera-Beleuchtung stehen. Wenn die Striche nur gering von dieser Richtung abweichen (z. B. ±15 Grad), werden die Striche immer optimal dargestellt.

Die oben allgemein und am Beispiel der OCR-A-Schrift dargestellte Schwierigkeit wird erfindungsgemäß wie folgt umgangen: es werden nur Geradenstücke zum Erkennen verwendet, die sich um einen nicht zu großen Betrag in der Richtung unterscheiden; sie stellen sich damit auch mit einfachen Beleuchtungsanordnungen zuverlässig dar.

Im einfachsten Fall geschieht eine einfache Umsetzung der Bits der binär vorgegebenen Information in zwei Richtungswerte, z. B. +15 Grad, -15 Grad.

Zusätzlich zur Richtung kann optional auch die Relativposition der Striche ausgewertet werden; die Striche sind aber immer anwesend und in ihrer Länge steckt keine Information. Da die Information nicht in der Anwesenheit/Abwesenheit und auch nicht in der Länge der Striche steckt, sondern nur der Richtung und ggf. noch in der Position, ist eine sichere Auswertung auch bei gering kontrastierenden Strichen möglich.

Vorteilhafterweise steckt die Information nicht direkt in der Richtung der Geradenstücke, sondern im Richtungsunterschied von benachbarten, insbesondere aufeinanderfolgenden Geradenstücken.

Siehe Beispiel Fig. 2: Codiertes Bit = 0 → geradeaus
Codiertes Bit = 1 → ca. +20 Grad ODER -20 Grad,
je nach Position des Geradenstücks.
mit 4: informationstragende Geradenstücke
5: Hilfslinien.

Mit dieser Vorschrift läßt sich erreichen, daß ein durchgehender Li­ nienzug entsteht und daß die Linie eine vorgegebene Gasse nicht ver­ läßt (wahlweise +15 oder -15 Grad).

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel, mit gleicher Zuordnung der Richtungswerte, jedoch um 90 Grad veränderter Arbeitsrichtung.

Anhand dieser Beispiele mit bündig aneinandergehängten Geradenstücken ist erkennbar, daß bei Richtungscodierung sich auch zwangsläufig als Nebenprodukt eine zusätzliche Ortscodierung ergibt (das nächste Geraden­ stück muß dort begonnen, wo das letzte aufgehört hat). - Diese implizite Ortscodierung kann zusätzlich zur Erkennung verwendet werden.

Die Umsetzung der Bits der zu codierenden Information muß natürlich nicht direkt 1 : 1 erfolgen, wie im Beispiel Fig. 2 angegeben; die Codierung kann insbesondere über das Einführen von Redundanzen arbeiten für sicheres Lesen, wie dies allgemein bekannt ist, z. B. auch mit Prüf­ ziffern, wie bei Barcodes bekannt.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Codierung von schnell an einem Tintenstrahldrucker vorbeifahrendem Gut (z. B. Kabel, Stahlbänder) und der dazugehörenden Erkennungseinrichtung. Eine Codierung entspre­ chend Fig. 1 kann im Sonderfall nur aus einem durchgehenden Linienzug (Polygon) mit veränderlicher Orientierung bestehen. Damit sind sehr schnelle schritthaltende Beschriftungs- und Leseeinrichtungen reali­ sierbar.

Nicht alle Geradenstücke müssen bezüglich der codierten Information relevant sein; es können zusätzlich Hilfslinien (5) wie z. B. Verbin­ dungsgeraden existieren, um z. B. ein Schreiben ohne Absetzen oder ein leichteres Lokalisieren des Codemusters zu ermöglichen. Bezüglich der Realisierung dieser Hilfslinien bestehen keine Einschränkungen.

In ähnlicher Weise, wie in den Bildbeispielen binäre Merkmale ver­ wendet wurden (Geradenstück gerade oder schräg), können auch ternäre, quartäre etc. Merkmale etc. zur Codierung verwendet werden, mit diskreter Abstufung in der Schräglage der Geradenstücke.

Beispiele

3 Symbole: waagrecht, steigend, fallend.
3 Symbole: waagrecht, schräg ca. 15 Grad, schräg ca. 20 Grad. 4 Symbole: steigend ca. 15 Grad, steigend ca. 20 Grad,
fallend ca. 15 Grad, fallend ca. 20 Grad.
5 Symbole: waagrecht,
steigend ca. 15 Grad, steigend ca. 20 Grad,
fallend ca. 15 Grad, fallend ca. 20 Grad.
etc.

Claims (7)

1. Codierung beim Beschriften oder Markieren von Oberflächen, insbesondere beim Prägen oder Ritzen der Oberfläche von Werkstücken, wobei die Beschriftung aus mehreren Geradenstücken besteht, die insbesondere aneinandergereiht sind, wobei alle oder ein Teil der Geradenstücke bezüglich der codierten Information relevant sind (informationstragende Geradenstücke), gekennzeichnet durch die folgende Eigenschaft:
Die Richtung und wahlweise auch der Ort der informationstragenden Geradenstücke trägt die codierte Information oder einen Teil der codierten Information, nicht jedoch die Anwesenheit/Abwesenheit oder die Länge der Striche.

2. Codierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Richtung und/oder dem Ort der informationstragenden Geradenstücke die vollständige codierte Information steckt.

3. Codierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Richtung der informationstragenden Geradenstücke um weniger als 90 Grad unterscheidet und die Codierung über mindestens zwei diskrete Richtungswerte erfolgt.

4. Codierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Richtung informationstragender Geradenstücke um nicht mehr als 30 Grad unterscheidet.

5. Codierung und Beschriftungsmethode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche geritzt wird und daß die Geradenstücke aneinander gereiht sind und beim Ritzen ohne Absetzen aneinander gereiht werden.

6. Codierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschriftung aus einem oder mehreren nebeneinander angeordneten Linienzügen besteht, die einzeln mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 gehorchen.

7. Codierung und Beschriftungsmethode durch Kombination der Ansprüche 5 und 6.