DE10137145A1 - Barcode-Ähnliche Muster und Mannuellgeführte Punktlesegeräte zur Positionsermittlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung auf einer Fläche, bevorzugt auf einem Druckerzeugnis aus Papier, wobei ein sehr kostengünstiges Lesegerät eingesetzt werden kann, das jedoch kompatibel ist zu anderen Verfahren. Die Bestimmung der Position eines Punktes (1) erfolgt durch lokales Auslesen eines zweidimensionalen "Positionsmusters" entlang eines Liniensegmentes (3) nach Art eines manuell geführten Punktlesegerätes für Barcodes. Dabei ist dieses Muster ("Positionsmuster") auf der Fläche so aufgebracht, dass es visuell nicht oder kaum wahrgenommen wird, jedoch von einem Lesegerät ausgewertet werden kann, sodass eine Position bestimmt wird.

Description

• Nachstehend werden ein Verfahren zur Positionsbestimmung auf einer Fläche beschrieben, die als Informationsträger fungiert und bevorzugt Teil eines Druckerzeugnisses aus Papier ist; wobei ein sehr kostengünstiges Lesegerät eingesetzt werden kann, das auch zum Auslesen von Barcodes geeignet ist. Die Bestimmung der Position erfolgt für einen Messpunkt (1) indem, nach Art eines Barcode-Lesestiftes, eine Messspitze (13) über ein zweidimensionales Muster entlang eines waagerechten Liniensegmentes (3) gezogen wird. Dabei ist dieses Muster ("Positionsmuster") so auf die Fläche aufgebracht, dass einerseits deren bevorzugt intendierte visuelle Nutzung nicht beeinträchtigt wird, es andererseits aber maschinell lesbar ist.
• Bevorzugt könnte man also von einem Buch, einer Landkarte oder eine Musikpartitur eine Faksimile-Neuauflage erstellen, welche die sichtbare Information der alten Druckvorlage ohne störende Änderung wiedergibt, jedoch erfindungsgemäss mit der Möglichkeit ausstattet, auf jeder Seite eine Position exakt zu bestimmen, nach Art eines Grafiktabletts.
• Die so bestimmte Position kann auf weitere Informationen verweisen, nach Art eines Internet-Links auf einem Computer-Monitor.
1. Stand der Technik
• 1. Bekannt sind Materialien, mit denen Barcodes und ähnliche Muster ("Barcodemuster") zusätzlich zu einer klassisch gedruckten Druckvorlage so aufgebracht werden, dass sie deren rein visuelle Nutzung nicht stören: dazu gehören einerseits Geldscheintinten, andererseits Materialien, die zwar nicht transparent sind, aber mit den klassischen Tinten und Farben, welche die sichtbare Vorlage auf der Fläche bilden, so vollständig überdruckt werden, dass sie ganz oder weitgehend unsichtbar sind.
• Dabei "überlappen" sich physisch die sichtbare Information und die Barcodemuster; bevorzugt kommen drei Varianten in Betracht:
  
• a) das Barcodemuster wird über der visuellen Information aufgedruckt;
• b) das Barcodemuster wird wie in DE 100 384 649.0 vorgeschlagen auf einer Folie aufgedruckt, wobei es auf der Innenseite dieser Folie liegen kann, und die Folie wird in einem letzten Arbeitsgang auf die Fläche aufgebracht. Ein äquivalentes Ergebnis wird erzielt, wenn gemäss a) gedruckt und in einem letzten Arbeitsgang noch ein Schutzlack aufgebracht wird;
• c) die visuelle Information wird über dem das Barcodemuster aufgedruckt, wobei letzteres mit geeigneten Verfahren dennoch ausgelesen werden kann.
• 1. Beschrieben wurden Barcodemuster zur Positionsermittlung auf Flächen, die bevorzugt Druckerzeugnissen zugeordnet werden. Systeme dieser Art wurden z. B. von US 5,416,312 oder PCT 00/2586 vorgeschlagen. PCT 00/2586 nutzt, im Gegensatz zu US 5,416,312, als Muster gekreuzt aufgedruckte eindimensionale Barcodes, die getrennt - und zwar bevorzugt mittels eines einfachen Punktlesegerätes - auswertbar sind, wodurch zwei Koordinaten in der Fläche ermittelt werden. Solche Barcodemuster werden nachstehend als "Positionsmuster" bezeichnet.
• Bekannt ist auch der von der schwedischen Firma C Technologies konstruierte Lesestift, der ein mit Infrarottinten nahezu unsichtbar aufgedrucktes zweidimensionales, quasiperiodisches Punkt-Muster mit einer eingebauten Videokamera erkennt, entzerrt und positionsermittelnd auswertet. Mit beeindruckendem Aufwand an Elektronik und Software gelingt die Auswertung so schnell, dass mit dem Stift geschrieben werden kann und dieser die Schrift gleichzeitig in das Handy des Besitzers einliest.
• Plausible Markteinführungs-Szenarien verlangen beinahe zwingend, ein extrem billiges Lesegerät anbieten zu können z. B. wie in DE 101 04 699.5 vorgeschlagen, derart dass man es notfalls einem entsprechenden Druckerzeugnis einfach beipacken kann, nach Art eines einer Illustrierten beigelegten Werbegeschenkes.
• Die nachstehend beschriebene Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Informationsträger nach Anspruch 1, einem positionsbestimmenden Verfahren nach Anspruch 4, sowie eines Lesegerätes nach Anspruch 7. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.
2. Beschreibung der Erfindung
• Das erfindungsgemässe Lesegerät ist bevorzugt ein Punktlesegerät das, ausgehend von Messpunkt (1) nach Art eines einfachen Barcodelesers entlang eines näherungsweise geraden Liniensegmentes (3) über die Vorlage gezogen wird, und dabei eine Position auf der Fläche in zwei Dimensionen bestimmt, und zwar unter Nutzung eines besonders einfach auswertbaren Positionsmusters. Letzteres kann auch von Zeilen- oder Flächendetektoren ausgewertet werden, wie in 2.3.5 nachstehend beschrieben. Andererseits ist das vorgeschlagene Lesegerät kompatibel zu ganz anderen Positionsmustern, z. B. nach PCT 00/2586.
2.1 Informationsträger mit Positionsmuster
• Nachfolgend entspreche der einen Dimension eine x-Koordinate, der anderen eine y-Koordinate, wobei bevorzugt x einer horizontalen und y einer vertikalen Achse entspreche.
• Zunächst wird eine bevorzugte Mustervariante V0 beschrieben, welche die Koordinaten x und y näherungsweise bestimmt, wobei y für die bevorzugt eingesetzten und praktisch brauchbaren Muster sehr viel ungenauer bestimmt wird als x.
• Es folgt die Beschreibung von zwei weiteren, erfindungsgemäss bevorzugten Varianten V1 und V2, die jeweils auf V0 aufbauen und nun auch die Koordinate y genauer vermessen. Diese bevorzugten Mustervarianten sind für die Verwendung eines frei geführten und gehaltenen mobilen Punktlesegerätes ausgelegt, können aber von genügend fein auflösenden Kammlesegeräten ebenfalls gelesen und ausgewertet werden, vorausgesetzt, dass diese einen analogen Oberflächenwiderstand entlang des Kammes messen können.
2.1.1 Variante V0
• Fig. 1 zeigt, wie bei V0 das Positionsmuster bevorzugt aus aufeinanderfolgenden Zeilen (5) gebildet ist, die jeweils aus einer konstanten, ganzen Anzahl von Zellen (4) bestehen. (In anderen bevorzugten Varianten von V0 können die Zellen (4) eine variable Breite haben und sogar disjunkt sein, z. B. wenn sie ausser der Zellen-Nummer noch andere Daten transportieren. Allerdings muss dann die Berandung einer Zelle auffindbar sein und die das zugehörige Muster muss deren eigene Position (bevorzugt Zeilennummer und Position in der Zeile) codieren; es genügt nicht mehr, nur die Zellen-Nummer zu codieren.) Jeder Zelle ist eine fortlaufende Nummer zugewiesen und sie enthält einen Barcode, welcher diese Nummer beinhaltet, wobei bevorzugt diese Barcodes pulsbreitenmoduliert sind: Fig. 1 und folgende zeigen bevorzugt einen einfachen Code dieser Art, bei dem jeder Strich einem Puls entspricht, und die Kombination Strich-Leerstelle eine konstante Breite aufweist, wobei ein breiter Strich für "1" und ein schmaler Strich für "0" steht; und wobei diese binären Symbole gleichmässig über die Zeile verteilt sind. Nur die Barcode-Striche werden gedruckt (bevorzugt unsichtbar), nicht jedoch die Leerstellen oder die - in Fig. 1 nur zur Erklärung des Verfahrens gezeigten - Zeilen- und Zellenberandungen.
• Nun kann ein Punkt-Lesegerät, das auf (1) auf dem Code aufgesetzt und bevorzugt waagerecht entlang des Segmentes (3) von links nach rechts gezogen wird, aus dem Abzählen der linken Kanten der Striche den Abstand von (1) zum Punkte (2) messen, welcher den Rand der nächsten Zelle (4) bestimmt. Dabei wird unterstellt, dass die Schwankungen in der linearer Geschwindigkeit des Lesegerätes durch Software-Interpolation kompensiert werden können. Weil aber das Geradensegment (3) die Zelle (4) vollständig durchquert, wird deren Zellen- Nummer ausgelesen und somit die x-Koordinate von (2), woraus sich die Koordinate x1 von (1) ergibt.
• Alternativ stehen eine Reihe weiterer bekannter Muster zur Verfügung (z. B. Barcodemuster nach Art eines Manchester-Codes), die ebenfalls von Punkt-Lesegeräten decodiert werden können, welche manuell und mit variabler Geschwindigkeit entlang eines Geradensegmentes geführt werden, und für die ebenfalls ein relativer Abstand zum nächsten Code (also zur nächsten Zelle) gefunden werden.
• Es sei also das Positionsmuster durch eine Funktion Xpos(x, y) über die Fläche definiert, wobei Xpos(x, y) der bei der Herstellung der Fläche, bevorzugt durch Aufdruck einer Spezialtinte, zugewiesene Wert eines Oberflächenparameters für den Punkt <x, y> sei und es wird unterstellt, dass Druck- und Messverfahren so genau sind, dass bei Messung an der Stelle <x, y> auch tatsächlich dieser Wert wieder ermittelt wird.
• Fig. 3 zeigt ein bevorzugtes Muster bestehend aus zeilenweise aneinandergereihten Barcodes mit pulsbreitenmodulierten Streifen (10) die entlang eines Geradensegmentes (3) das jeden dieser Streifen auf gleicher Höhe h, bezogen auf den unteren Zeilenrand, schneidet; wobei gem. Fig. 4 zwischen den Zeilen ein Abstand 2.ε eingehalten wird, damit ein Punkt- oder Kammlesegerät aufgesetzt und innerhalb einer bestimmten Zeile gehalten werden kann, und eine rechteckige Fläche angenommen ist, die entlang der Vertikalen (y-Richtung) in Zeilen konstanter Höhe geteilt wird.
  
  Xpos(x, y) = R für K.H - ε < y < K.H + ε für jedes x auf der Fläche
  
  mit
  H = Höhe der Zeile in Millimetern
  2ε = Rasen zwischen 2 Zeilen, z. B. 2.ε < 1 mm
  K = die Zeilennummer; K > 1
  wobei am oberen und unteren Rand der Fläche ähnlich einfache Formeln gelten, und wobei
  R einem konstanten Wert des Oberflächenparameters entspricht, bevorzugt geltend für Teilflächen ohne aufgedruckte Spezialtinte. In der bevorzugten Variante mit leitfähigen Tinten, über einer konventionellen Papier- Druckvorlage aufgedruckt, entspräche R einem extrem hohen Oberflächenwiderstand.
• In jeder Zeile gilt nun, wieder für die Zeile K bei K ≥ 1
  
  Xpos(x, y) = Bar(M, x), für (K - 1).H + ε ≤ y ≤ K.H - ε
  
  wobei unterstellt wird, dass die Zellen innerhalb einer Zeile fortlaufend aufsteigend nummeriert sind und M die Nummer der Zelle ist, welche den Punkt (x, y) enthält, und wobei Bar (M, x) eine binäre Funktion ist, welche nach Art einer Barcode-Formel so erklärt ist, dass in der Zeile abhängig von x entweder Bar (M, x) = B oder Bar (M, x) = C, wobei bevorzugt gelten soll: B = R, d. h. dass innerhalb einer Zeile ebenfalls Teilflächen frei bleiben.
• Das bedeutet aber, dass die Position y1 des Punktes (1) nur innerhalb der Zeile lokalisiert ist. Also gehört y1 bei kleinen Werten von ε zu einem Intervall [ya, yb] mit
  
  ya = (K - 1).H; yb = K.H
  
• Nun darf die Zeilenhöhe H einen bestimmten Wert (bevorzugt ca. 10 mm) nicht unterschreiten, wenn der Lesestift, vom Benutzer in dieser Variante entlang eines horizontalen Geradensegmentes geführt, zuverlässig innerhalb einer Zeile bleiben soll. Erfindungsgemäss ist die Auflösung dieses Positionsmessverfahrens in der zweiten - bevorzugt vertikalen - Dimension zu verbessern:
  Zunächst könnte die vertikale Auflösung durch triviale aber wirksame Massnahmen in der sichtbar gedruckten Vorlage gesteigert werden: dabei wird nur indirekt auf den Messpunkt gezeigt wird, indem z. B. Stichworte oder Ikonen eingedruckt werden, welche auch bei ungenauer Positionsbestimmung einer Zeile und Zelle zugeordnet werden können, jedoch diese Stichworte oder Ikone auf eine sehr fein bestimmte, visuell eindeutige Position in der Vorlage zeigen, deren Genauigkeit nur von der Druckgenauigkeit begrenzt ist. Fig. 2 zeigt, wie zwei solche Zeiger (8, 7) auf jeweils entsprechende, sehr nahe beieinander und jedenfalls in der gleichen Zeile liegende Punkte (6) zeigen und somit aus der Sicht des Benutzers die hohe Auflösung geleistet wird.
• Eine wirkliche Steigerung der Messgenauigkeit in der y-Dimension wird erfindungsgemäss möglich, wenn dem innerhalb einer Zeile nur in x-Richtung variierenden Muster, eine monotone Variation in der y-Dimension, hinzugefügt wird. Dies leisten bevorzugt zwei weitere Muster-Varianten V1 und V2.
2.1.2 Variante V1
• In einer bevorzugten Variante V1 besteht das Muster aus V0, in 2.2.1 vorstehend beschrieben, weiter; es wird hinfort Muster I genannt (Fig. 3a).
• Muster II sei geometrisch durch den von Muster I freigelassenen Teil der Fläche definiert; und es sei mit einer Spezialtinte derart gedruckt, dass der zu Muster II gehörige Oberflächenparameter von einer nur von y abhängigen Funktion Ypos(y) bestimmt ist.
• Zusätzlich wird noch angenommen, dass die jeweils zu Muster I und Muster II gehörigen Drucktinten derart verschiedene Oberflächenparameter haben, dass Muster I und Muster II durch lokale Messung immer auseinandergehalten werden können.
• Bevorzugt wird Muster II passgenau zu Muster I aufgebracht, wobei z. B. Muster I mit Tinten mittlerer bis hoher Leitfähigkeit realisiert ist (indem z. B. zwischen zwei Spitzen mit 0,2 mm Abstand im Bereich ein Widerstand von einigen zehn bis 200 kOhm gemessen wird) und Muster II mit Tinten niedriger Leitfähigkeit (z. B. Widerstand wie vorstehend beschrieben gemessen, Messwert einige Megohm).
• In einer weiteren bevorzugten Variante wird Muster II, bevorzugt gemäss Fig. 4b, zuerst gedruckt und dann mit dem Muster I überdruckt.
• Nun sei unterstellt, dass Ypos(y) über alle Intervalle [ys, yt] monoton sei, sodass aus dem Wert von Ypos(y1) auf den Wert y1 innerhalb dieses Intervalles geschlossen werden kann. Im simpelsten Fall ist die Fläche ein Rechteck der Höhe Q, und ys = 0 sowie yt = Q, d. h. dass der Wert des Oberflächenparameters in Muster II die Höhe in dem Rechteck bestimmt.
• Es sei L die Anzahl der Wertestufen für den Oberflächenparameter, welche zuverlässig mit einer bestimmten Genauigkeit auf der Fläche gedruckt und anschliessend wieder per Lesegerät als dieser Wert erkannt werden können. Man sieht leicht, dass die Messgenauigkeit für y in Muster II in dem gewählten Intervall durch
  
  (ys - yt)/L
  
  gegeben ist.
• Nun ist aber aufgrund der Vermessung von Muster I die Zeilennummer K schon bekannt, wodurch näherungsweise
  
  (K - 1).H < y1 < K.H
  
  festliegt, sodass die höchste Genauigkeit für y1 erzielt wird, wenn Muster II so gedruckt wird, dass der durch Ypos(y) definierte Oberflächenparameter alle seine möglichen Werte innerhalb einer einzigen, durch Muster I definierten Zeile annimmt, und innerhalb dieser Zeile monoton variiert. Wenn man nun fordert, dass Ypos(y) mit der Periode H periodisch sei, also
  
  Ypos(y) = Ypos(y + M.H); M eine natürliche Zahl
  
  und noch annimmt, dass der Beginn einer neuen Periode identisch sei mit dem Beginn einer neuen Zeile in Muster I, wie durch den Farbverlauf in Fig. 4b gezeigt, so kann man eine für alle Zeilen gültige, einzige Tabelle T von Funktionswerten Ypos(h) in Abhängigkeit von h, dem Abstand (12) des Messpunktes vom unteren Rande der Zeile gem. Fig. 4b, bilden; sodass y1 nun mit einer Genauigkeit H/L gemessen wird.
• Liegt nun bei einer Positionsbestimmung der Messpunkt (1) direkt auf Muster II, so liefert schon der erste Messpunkt den Wert Ypos(h) und somit den Abstand h. Liegt (1) jedoch zunächst auf Muster I, so wird Muster I erkannt und während das Punktlesegerät entlang des näherungsweise waagerechten Segmentes (3) gezogen wird, wiederholt sich die Messung solange, bis ein Punkt von Muster II "in der Nähe von (1)" erkannt wird, wobei dieses bei einfachen, pulsbreitenmodulierten Barcodes noch innerhalb eines binären Symbols passiert, sodass in beiden Fällen an dieser Stelle der Abstand h für (1) in guter Näherung bestimmt werden kann.
• Die gleichzeitig erfolgte Auswertung von Muster I liefert die Zellen- und Zeilennummer, sodass der Wert y1 bestimmt werden kann; ferner den Wert x1. Nun ist das Zahlenpaar x1, y1 bestimmt.
2.1.3 Variante V2
• In einer weiteren bevorzugten Variante wird die Funktion Ypos(y) ebenso wie vorstehend beschrieben zunächst über die ganze Fläche erklärt; diese Funktion wird in Variante V2 jedoch dazu benutzt, um den Wert des Oberflächenparameters entlang eines jeden Teilstriches in einer Zeile von Muster I in identischer Weise zu modulieren sodass für das neue Muster III bei Druck Werte des Oberflächenparameters von
  
  Ypos(y).Xpos(x, y) für (K - 1).H + ε ≤ y ≤ K.H - ε
  
  bei K ≥ 1
  zugewiesen und später auch gemessen werden. Dabei ist Xpos(x, y) gem. Variante V0 erklärt.
• Muster III ähnelt also Muster I, wie in Fig. 5 durch einen in x-Richtung homogenen, in der y-Dimension stetig und monoton variierenden Farbverlauf entlang der y-Achse eines Musters I illustriert.
• Muster III kann ebenso wie Muster II z. B. mit Tief und mit schlechterer Auflösung beim Siebdruck in einer solchen Gradation aufgebracht werden. Nach Stand der Technik kann beim Tiefdruck mit modernsten Verfahren ca. L = 10: auf diesen Bruchteil der Zeilenhöhe genau kann im Idealfall gemessen werden.
2.2 Verfahren zur Nutzung eines Informationsträgers mit Positionsmuster
• Die Nutzung des vorstehend beschriebenen Informationsträgers erfolgt in drei Schritten:
  
• - Drucken der Vorlage mit Positionsmuster, wobei das Positionsmuster als letztes gedruckt werden kann (über der visuell wahrnehmbaren Information) oder als erstes (also unter der visuell wahrnehmbaren Information), oder unter einer Schutzschicht, als Folie bezw. Lack ausgeführt.
• - Zusammen- und Bereitstellung der Hilfsinformationen in einem Hilfsgerät.
• - Auslesen der Positionsinformation mit einem Lesegerät, bevorzugt mit einem Kontaktmessgerät oder -stift für bemustert aufgebrachte leitfähige Tinten oder Beläge, z. B. wie in der Anmeldung DE 101 04 699.5 offenbart.
2.3 Lesegerät
• Bevorzugt werden, aus Kostengründen, Punktlesegeräte für leitende Tinten eingesetzt. Dabei wird unterstellt, dass der Benutzer die "unsichtbaren" positionscodierenden Zeilen gemäss Bild 3a noch gut genug erkennen kann, um das Punktlesegerät zuverlässig innerhalb einer Zeile zu führen.
2.3.1 Auslesung leitender Muster
• In einer bevorzugten Variante kommt ein gemäss Fig. 5 ausgeführtes Gerät zur Bestimmung eines Oberflächenwiderstandes zum Einsatz; dieses besteht aus einem Kontaktstift (15), der bevorzugt mit einer einseitig geätzten Platine realisiert wird, aus der zwei sehr dünne, bevorzugt parallel und nahe bei einander liegende Elektroden (16) herausgearbeitet wurden, die jeweils auf Anschluss-Flächen beinhalten, und in eine Spitze (13) münden, sodass sie dort die zu vermessende Fläche stirnseitig berühren. Die Elektrodenspitzen werden bis auf ihre Stirnseite mit einem Lack versiegelt, sodass auch bei tiefem Eindringen in eine weiche Fläche (Papier, Folie usf.) nur die Stirnseiten (13) tatsächlich messen. Der Kontaktstift (15) wird mit zwei Schrauben (20) auf einen Schuh (18) so aufgebracht, das die Spitze (13) federnd auf der Fläche aufliegt und diese in einem kleinen Bereich (21) beult. Bevorzugt kann die Kontaktspitze (15) auch an dem Schuh so angebracht werden, dass die auf (21) wirkende Kraft einstellbar wird.
• Der Schuh (18) kann mit Rädern versehen sein, um Reibung und Beschädigung der Fläche zu minimieren. Dabei ist in Fig. 17 die "Kupferseite" der Platine dem Schuh und somit der Fläche zugewandt, sodass die Elektroden (16) in einem spitzen Winkel auf der Fläche liegen, also in einer bevorzugten Richtung (hier als von links nach rechts gezeichnet) schonend über die Fläche fahren.
• In der bevorzugten Anwendung vermisst die Spitze eine Fläche aus Papier, und letzteres schleift sie sehr schnell an. In Fig. 8 ist von unten durch das Papier gezeigt, wie beide Elektroden (16) stirnseitig auf der Fläche aufsitzen. Auch bei einfachem Ätzen können für (13) stirnseitige Messquerschnitte von 35 mal 120 Mikrometer erreicht werden; mit höherem Fertigungsaufwand (Laserbearbeitung, Funkenerosion etc.) erscheinen Dimensionen von 4 mal 20 Mikrometern möglich; wenn man nun eine effektive Fläche der Beulung des Papiers entlang des Querschnitts (21) von ca. 0,5 mm Durchmesser unterstellt, so sieht man, dass bei kleineren Winkelfehlern - bei der Auflage des Schuhs oder der Spitze - immer noch der stirnseitige Kontakt beider Elektroden (16) zur Fläche gewahrt bleibt.
• Der an den Spitzen (13) anliegende und bevorzugt an zwei Kontakten (19) abgegriffene Widerstand wird bevorzugt gem. DE 101 05 699.5 in ein Frequenzsignal umgewandelt, welches über ein Kabel an die Soundkarte eines PCs angeschlossen wird, wobei die Soundkarte aus der Auswertung der Frequenz den Widerstand näherungsweise bestimmt.
• Der Nachweis des Positionsmusters kann bevorzugt wie oben beschrieben über die eine einfache Widerstandsmessung mit zwei Elektroden erfolgen; das funktioniert näherungsweise - z. B. für klassische Offset- Tinten - sogar, wenn das Positionsmuster von der visuell wahrnehmbaren Information vollständig überdruckt ist. Es kann aber das Elektrodenpaar (16) durch eine kompliziertere, Anordnung von mehr als zwei Elektroden ersetzt werden, z. B. wenn der Widerstand mittels der genaueren Vierpunktmessung, also mit 4 Kontaktelektroden, bestimmt wird. Die leitende Tinte kann aber auch durch kapazitive oder induktive Messungen nachgewiesen werden.
2.3.2 Andere Messstifte für Punktleseverfahren
• In den vorstehend beschriebenen Varianten muss der Messstift so gehalten werden, dass alle 2 oder 4 Elektroden immer Kontakt zur Fläche haben. Will man nun den Messstift (15) ohne Schuh, also bevorzugt frei gehalten, nutzen, so kann man bevorzugt zwei federnd aufgehängte Elektroden - nach Art einer Schreibfeder und gem. DE 101 05 699.5 - einsetzen.
• In einer weiteren bevorzugten Variante wird auf einer Messspitze (22) eine Vielzahl von Streifenelektroden (24) angebracht und mit einer Elektronik (25) derart verschaltet, dass immer und dynamisch 2 benachbarte Elektroden ausgewählt werden, die sich im Beulungsbereich (21) im Kontakt mit der Fläche befinden, sodass immer dann, wenn der Stift sich auf einem leitenden Muster befindet, dieses vermessen werden kann. Dabei wird unterstellt, dass die Messspitze immer so gehalten wird, dass immer mindestens zwei Elektroden die Fläche in (21) berühren; dieses wird bevorzugt durch entsprechende Konstruktion des Stiftes, etwa durch eine Halterung wie nachstehend beschrieben, erreicht. Die Schaltfrequenzen in (25) müssen dabei relativ zur Bewegungsgeschwindigkeit des Messkopfes so hoch sein, dass keine Messlücken auftreten.
• In einer weiteren bevorzugten Variante wird gem. Fig. 10 ein Bündel aus Lackdrahtstücken (24) in eine gelochte Halterung (26) gesteckt, welche bevorzugt als Zylinder ausgeführt ist, und mit Füllmaterial versiegelt; nun werden Halterung und Lackdrahtbündel so abgeschliffen oder -gedreht, dass bevorzugt eine halbkugelförmige Kalotte entsteht, die wie in Fig. 10b gezeigt, in die Fläche (21) eindringt, wobei genauso wie vorstehend beschrieben die Drähte des Bündels mit einer Elektroden-Auswahlelektronik verschaltet sind. Dabei sorgt die Halterung, die bevorzugt als Scheibe (26) ausgeführt wird, dafür, dass mindestens 2 Elektroden immer Kontakt mit der Fläche haben.
• In einer bevorzugten Untervariante besteht das Bündel (24) aus nur zwei Drähten, sodass die Elektronik entfällt. Alternativ können auf der ebenen Facette eines Halbzylinders zwei Elektroden (16) aufgebracht sein, und ein identischer Halbzylinder wird axial aufgeklebt und an einem Ende wird wie in Fig. 10 gezeigt, eine kalottenförmige Spitze herausgearbeitet.
2.3.3 Andere Materialien für die Muster
• Die erfindungsgemässen Positionsmuster können mit anderen Materialien aufgebracht werden, bevorzugt solchen, die einen optischen oder magnetischen Nachweis ermöglichen.
2.3.4 Herstellung des Lesegerätes mit Druckverfahren
• In der bevorzugten Variante der Widerstandsmessung können die beiden Elektroden (16) mittels leitender Tinten auf eine Folie (29) aufgedruckt werden, auf der auch die Auswertungselektronik (29) anbringbar ist, und die auch entlang einer Linie (28) vorgekerbte Kontakte (27) für das Kabel zum Hilfsgerät aufweist. Diese Folie kann bevorzugt auf einen gestanzten oder gegossenen Stift (32) mit vorbereiteter Öffnung für die Aufnahme der Kontakte (27) für den Klinkenstecker (30) aufgeklebt werden (Fig. 11).
• Die Kontakte (27) sind besonders leicht druckbar wenn, wie in DE 101 04 699.5 vorgeschlagen, dieses Kabel einen Audio-Klinkenstecker (31) beinhaltet, weil dann, wie in Fig. 11 angedeutet, nur zwei Kontakte (27) in eine Vertiefung (30) hineingedrückt werden müssen.
2.3.5 Das Punktlesegerät mechanisch führende Flächen
• Das in 2.2.2 beschriebene Lesegerät muss vom Benutzer näherungsweise entlang eines Liniensegmentes geführt werden, welches im Falle einer ebenen Fläche ein Geradensegment ist, im Falle einer als Teilzylinder (z. B. bei einem Flaschenetikett) ausgeführten Fläche so beschaffen ist, dass sie immer senkrecht auf den sie schneidenden Erzeugenden des (bevorzugt kreiszylindrischen) Teilzylinders steht. Die vermessene Oberfläche selber kann nun mit einer Schar von Linien strukturiert sein, welche die vorstehenden Liniensegmente näherungsweise aufspannen.
• In der einfachsten bevorzugten Ausführung weist die Fläche eine Schar gerader, paralleler und waagerechter Rillen auf, sodass die Position eines Messpunktes (1) in sehr guter Näherung gemessen werden kann, wenn man ihn in einer Rille aufsetzt.
• In einer bevorzugten weiteren Variante weist die Fläche entlang einer Linie andere Eigenschaften auf, sie kann z. B. entlang einer Linie der vorstehend beschriebenen Schar biegsamer sein. Fig. 12 zeigt eine bevorzugte Ausführung dieser Variante, wobei die Druckvorlage (in Fig. 12 nicht explizit gezeigt) auf Wellpappe aufgedruckt ist, und die Codes (33) diese Druckvorlage überlappen. Nun definieren die Scheitel (34) der Rippen in der Pappe näherungsweise eine Schar von parallelen Geraden, und der Lesestift (15) drückt in (21) die Oberfläche der Pappe etwas ein, und wird dabei in Richtung (36) - bevorzugt in x-Richtung - näherungsweise entlang einer Geraden geführt.
• In einer anderen bevorzugten Ausführung können Fäden entlang einer - bevorzugt vom Benutzer waagerecht wahrgenommenen - Richtung in das Papier eingearbeitet sein, sodass der Stift ebenfalls entlang der vorstehend erwähnten Linie geführt wird.
• In einer weiteren bevorzugten Variante schmiegt sich der Datenträger an eine bereits mit Rillen - nach Art einer Konservendose - versehene Fläche. In all diesen Fällen wird der Datenträger so bedruckt und auf der Fläche so ausgerichtet, dass das Lesegerät entlang der vorstehend erwähnten Linie den Barcode oder das Positionsmuster korrekt ausliest.
2.3.6 Nutzung eines Zeilenlesegerätes
• Das vorstehend beschriebene Muster kann ebenfalls mit einem stationär aufgesetzten Elektrodenkamm, also einem Lesegerät, das praktisch zeitgleich ein ganzes Liniensegment vermisst, ausgewertet werden. Dazu wird bevorzugt das Kamm-Lesegerät so ausgeführt, dass immer ein bestimmter Punkt des Kammes zur Positionsbestimmung genutzt wird. Dieser Punkt kann z. B. an dem Auslesekamm optisch gekennzeichnet werden. Ferner muss dazu das Lesegerät konsistent gehalten werden, bevorzugt so dass es immer von diesem Punkte ausgehend, von links nach rechts misst. Schliesslich muss das Zeilen-Lesegerät Analogwerte von Muster Y innerhalb der Zeile gemäss Punkt 2.1d) vorstehend, auswerten können.
3. Vorteile der Erfindung
• Das vorstehend beschriebene Punktlesegerätes löst u. a. folgende Probleme:
  
• a) die Führung durch den Schuh, gegebenenfalls Schuh mit Rädern oder mit Kufen mildert die Reibung, das Hoppeln des Lesekopfes auf der Fläche etc. und sie besorgt ein Auslesen bei näherungsweise konstantem Winkel des Lesegerätes zur Fläche. Ferner verhindert sie das bei frei gehaltenen Lesegeräten festgestellte variable Eindringen des Lesekopfes in die Fläche, z. B. bei einer Buchseite. Dabei ist anzumerken, dass der Varianten des Schuhs als Bestandteil eines Lesegerätes denkbar sind, das etwa wie ein normaler Stift aussieht und auch so geführt wird.
• b) der Messfühler ist klein, jedoch nicht so spitz oder scharf, dass er die Fläche beschädigt. Weil der Querschnitt (13) relativ gross ist, beschädigt die Fläche den Messfühler auch nicht, ausser durch Abschmirgeln, wobei aber durch die gewählte Geometrie der effektive Messquerschnitt näherungsweise konstant bleibt.
• c) Das Punktlesegerät kann von einem motorisierten Transport entlang des Zeilensegmentes (3) geschleppt werden, wobei Varianten denkbar sind, in denen der Motor eine mechanische Feder ist.
• d) Verschmutzungseffekte, die besonders bei Kontaktverfahren zur Widerstandsbestimmung ein Kammlesegerät betreffen können, treten nicht auf, weil die Messspitze in das Papier eindringt und immer abgeschliffen wird. Andererseits sollten für Elektroden (16) und Verguss (14) bevorzugt Materialien verwendet werden, die entweder sehr wenig Verschleiss zeigen, oder zumindest so beschaffen sind, dass Elektroden und Füllmaterial so verschleissen, dass der die Fläche vermessende Querschnitt näherungsweise konstant bleibt.

Claims (14)

1. Informationsträger, aus einer Fläche mit einer ersten Dimension x und einer zweiten Dimension y gebildet, auf welcher sich eine primär zur visuellen Nutzung intendierte Information mit einem Positionsmuster überlappt, das maschinell auslesbar ist, jedoch die visuelle Nutzung nicht wesentlich stört, und eine Positionsbestimmung in zwei Dimensionen auf der Fläche ermöglicht, wobei ein Muster I genutzt wird, welches aus einer Anzahl durchnumerierter Zeilen zusammengesetzt ist, die sich jeweils in der Dimension x über die ganze Fläche erstrecken, und in der Dimension y nahtlos aneinander stoßen
und wobei jede dieser Zeilen aneinander gereihte eindimensionalen Barcodes beinhaltet, deren Teilstriche senkrecht auf der Zeile stehen, und die es gestatten, einen auf der Fläche ausgesuchten Messpunkt (1) einer bestimmten Zeile aus Muster I zuzuordnen und dabei erstens die Position <x1> von (1) innerhalb dieser Zeile in der ersten Dimension zu lokalisieren, zweitens den Wert y1 auf ein Werte-Intervall [ya, yb] einzugrenzen, wobei ya und yb durch die jeweilige Zeile bestimmt werden
und wobei dem Muster I, innerhalb eines Intervalles in der Dimension y, eine Variation nur in der zweiten Dimension hinzugefügt wird, sodass der Wert von y1 innerhalb des Intervalls [ya, yb] noch schärfer eingegrenzt wird.

2. Informationsträger nach Anspruch 1, bei dem ein aufgedrucktes Muster I Leerstellen aufweist, die von einem zusätzlich aufgedruckten Muster II gefüllt werden, wobei das Muster II so aufgedruckt ist, dass der entsprechende Oberflächenparameter entlang der der Dimension x nicht variiert, jedoch in einem Intervall entlang der Dimension y monoton variiert, sodass für einen Messpunkt (1), von dem bekannt ist, dass der Wert seiner Koordinate y1 in besagtem Intervall liegt, die Koordinate y1 von (1) in diesem Intervall in der zweiten Dimension genauer bestimmt werden kann, wobei sowohl Muster I und II, in einem einzigen Arbeitsgang mit einem Punktmessgerät entlang eines Liniensegmentes (3) vermessen werden.

3. Informationsträger nach Anspruch 1, wobei ein aufgedrucktes Muster I innerhalb des Intervalles entlang der zweiten Dimension monoton variiert, sodass für einen Messpunkt (1) dessen Position in der zweiten Dimension gemessen werden kann.

4. Informationsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Variation in der zweiten Dimension periodisch ist, innerhalb der Periode monoton ist, und genau eine Zeilenhöhe aus Muster I beträgt, sodass das Intervall nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 immer eine Zeilenhöhe entspricht, sodass der Wert y1 genauer bestimmt wird.

5. Informationsträger nach Anspruch 4, wobei Anfang und Ende der Variationsperiode mit Anfang und Ende der Zeile übereinstimmen.

6. Informationsträger nach Anspruch 5, wobei das Positionsmuster mit leitfähigen Tinten aufgetragen ist.

7. Informationsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der so strukturiert ist, dass ein auf den Informationsträger aufgesetzte und manuell in der Richtung (36) gezogene Messspitze (13) näherungsweise entlang eines Geradensegmentes geführt wird.

8. Informationsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Positionsmuster über der visuellen Information liegt und von einem Schutzlack oder einer Folie geschützt ist und dennoch maschinell gelesen werden kann.

9. Verfahren zur Positionsbestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Lesegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, zur Positionsbestimmung mit auf einem Informationsträger aufgebrachten leitenden Mustern.

11. Lesegerät nach Anspruch 10, bei dem eine Messspitze (13) mit einstellbarer Kraft auf der Fläche aufliegt und entlang eines Querschnittes (21) die Fläche so beult, dass die Messspitze entlang eines Liniensegmentes (3) gezogen werden kann, ohne dass die Elektroden (16) den stirnseitigen Kontakt zur Fläche verlieren.

12. Lesegerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei vier Elektroden eingesetzt werden, um eine Oberflächenwiderstandsmessung nach dem Vierpunktverfahren zu ermöglichen.

13. Messspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 12, das einen Oberflächenwiderstand misst, wobei eine Vielzahl von Elektroden stirnseitig auf der Fläche aufliegen kann und wobei die Messspitze bevorzugt von einer Halterung (26) so positioniert wird, dass immer mindestens zwei Elektroden tatsächlich aufliegen, wobei die aufliegenden Elektroden vermöge einer elektronischen Schaltung aus der vorstehenden Vielzahl von Elektroden ausgewählt werden; sodass der zugehörige Messstift (15) frei gehalten werden kann.

14. Lesegerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Elektroden mit leitfähiger Tinte oder per Druckverfahren aufgebracht werden.