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Die Erfindung betrifft einen Optoelektronischen-Code mit einer Oberfläche, welche sich aus wenigstens zwei Flächenelementen zusammensetzt, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, ein Verfahren zum Lesen eines solchen Optoelektronischen-Codes sowie ein Fahrzeug, welches einen solchen Optoelektronischen-Code umfasst.
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Optoelektronische-Codes sind generell aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Codes dienen zum Codieren von Daten, welche durch Scannen mit einem Scanner eingelesen und elektronisch weiterverarbeitet werden können. Hierzu umfassen Optoelektronische-Codes in der Regel eine Vielzahl an Flächenelementen, welche unterschiedliche Oberflächeneigenschaften aufweisen, beispielsweise ein hohes und ein niedriges Reflektionsvermögen, wozu der Optoelektronische-Code weiße und schwarze Flächenelemente umfasst, und die Daten durch eine unterschiedliche Anordnung der jeweiligen Flächenelemente codiert werden. Strichcodes, auch bekannt als Barcodes, stellen eine häufige Ausführungsform Optoelektronischer-Codes dar. Beispielsweise werden Barcodes zum Codieren eines Artikelpreises genutzt, welcher an einer Kasse ausgelesen wird. QR-Codes stellen eine weitere häufige Ausführungsform von Optoelektronischen-Codes dar, welche zunehmend mit dem Aufkommen von Smartphones an Bedeutung gewonnen haben. Mit ihnen lassen sich eine Vielzahl verschiedener Daten codieren, beispielsweise eine Internetadresse oder Wifi-Zugangsdaten.
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Ein Lesen solcher Optoelektronischer-Codes erfolgt mit Hilfe eines optischen Scanners. Dabei wird der Optoelektronische-Code von einer Lichtquelle, beispielsweise einer LED oder einem Laser, beleuchtet und vom Optoelektronischen-Code reflektiertes Licht von einem vom Scanner umfassten optischen Sensor wie einem CCD-Sensor erfasst. Eine Codierung der Daten erfolgt dabei durch eine unterschiedliche Anordnung der die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften aufweisenden Flächenelemente. Diese können bei einem 1D-Code, insbesondere einem Strichcode, aus in einer Linie nebeneinander angeordneten weißen und schwarzen Balken unterschiedlicher Breite bestehen, oder bei einem QR-Code, bei dem es sich um einen sogenannten Matrix-Code oder 2D-Code handelt, um weiße oder schwarze Quadrate, welche in zwei orthogonal zueinander ausgerichteten Richtungen nebeneinander angeordnet sind. In Abhängigkeit dieser Anordnung wird vom Scanner ein dem Code entsprechendes Signal ausgegeben. Hierzu ist es jedoch erforderlich, dass der Scanner nicht zu weit vom Optoelektronischen-Code entfernt ist, wenn er diesen scannt, da sonst die Gefahr besteht, dass Übergänge zwischen den Flächenelementen, welche unterschiedliche Oberflächeneigenschaften aufweisen, nicht korrekt erkannt werden, wodurch der Optoelektronische-Code nicht gelesen werden kann.
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Ferner sind aktive Identifikationsetiketten bekannt, welche eine Energiequelle und einen Sender umfassen, mit denen das Aussenden von Radio- oder Infrarotimpulsen möglich ist, wodurch eine Reichweite mit der vom Identifikationsetikett umfasste Daten ausgelesen werden können, vergrößert werden kann. Nachteilig ist dabei jedoch, dass ein aktives Identifikationsetikett eine Energiequelle benötigt, beispielsweise eine Batterie, welche in regelmäßigen Abständen ersetzt werden muss.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik Lidare bekannt, bei denen es sich um Vorrichtungen zur visuellen Odometrie handelt, welche durch Abtasten einer Umgebung mittels eines Lasers ein Ermitteln von Abständen zu Umgebungsobjekten erlauben, welche wiederum zum Berechnen von Relativgeschwindigkeiten genutzt werden können. Dabei kann es möglich sein, dass zusätzlich eine Laserlichtintensität ausgewertet wird. Vom Lidar ausgesendetes Laserlicht wird durch Reflektion an Oberflächen, welche Licht unterschiedlich stark reflektieren, beispielsweise helle und dunkle Flächen, unterschiedlich stark abgeschwächt, wodurch, ähnlich einem Barcode-Scanner, generell ein Auslesen Optoelektronischer-Codes möglich wäre. Jedoch ist bei typischen, bei der Anwendung von Lidaren vorkommenden Abständen zwischen Lidar und Umgebungsobjekt, eine Genauigkeit zum Auslesen der Optoelektronischen-Codes nicht hoch genug. Insbesondere ist eine Abschwächung der Laserlichtintensität dabei von einem Einfallswinkel des Laserlichts auf eine Oberfläche abhängig, was ein Auslesen von Optoelektronischen-Codes unter Nutzung eines Lidars aufgrund eines sich typischerweise permanent ändernden Relativabstands, beziehungsweise Relativposition zwischen Lidar und Umgebungsobjekt erschwert.
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Aus der
EP 1 103 914 A1 sind gemusterte retroreflektive Etiketten bekannt, welche von einem Laserscansystem gelesen werden können. Dabei umfassen die Etiketten ein von einem retroreflektiven Material ausgebildetes Substrat, mit dessen Hilfe von einer Laserlichtquelle des Laserscansystems ausgesendetes Laserlicht entsprechend einem Einfallswinkel auf das Etikett in Richtung der Laserlichtquelle zurückreflektiert wird. Zum Erzeugen von Flächenelementen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften werden dabei Bereiche einer Oberfläche des Etiketts entfernt, sodass die entsprechenden Bereiche ihre retroreflektierende Eigenschaft verlieren. Nachteilig ist dabei jedoch, dass durch bereichsweises Abtragen des retroreflektierenden Substrats Laserlicht von den entsprechenden Bereichen unter Umständen nicht stark genug abgeschwächt wird und somit in Richtung der Laserlichtquelle zurückgeworfen werden können, wodurch beim Scannen des Etiketts mittels des Laserscanners ein geringer Kontrast zwischen den Flächenelementen, die die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften aufweisen, vorliegt. Dies erschwert ein Lesen des Etiketts mittels des Laserscanners. In einer alternativen Ausführungsform als aktives Etikett umfasst das aktive Etikett eine schaltbare Einrichtung zum bereichsweise Abdecken des retroreflektierenden Substrats, insbesondere ein LCD Display. Die alternative Ausführungsform als aktives Etikett erfordert nachteilig das Umfassen einer Energiequelle, was zu einem erhöhten Aufwand bei der Nutzung des Etiketts führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen passiven Optoelektronischen-Code anzugeben, welcher aus einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Reichweite lesbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Optoelektronischen-Code mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Lesen eines solchen Optoelektronischen-Codes gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Optoelektronischen-Code ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
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Bei einem Optoelektronischen-Code der eingangs genannten Art ist die erste Oberflächeneigenschaft einer ersten Menge an Flächenelementen retroreflektierend und erfindungsgemäß eine zweite Oberflächeneigenschaft einer zweiten Menge an Flächenelementen verspiegelt.
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Zum Codieren von Daten bildet der Optoelektronische-Code ein charakteristisches Muster aus zusammenhängenden und/oder nicht zusammenhängenden Flächenelementen mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften aus. Dabei ermöglicht ein retroreflektierendes Material auf den Optoelektronischen-Code treffendes Licht gemäß einem Einfallswinkel auf den Optoelektronischen-Code in Richtung einer Lichtquelle zurückzuwerfen. Wird das Licht von einer Lichtquelle eines Scanners zum Lesen des Optoelektronischen-Codes ausgesendet und umfasst dieser Scanner einen Sensor zum Detektieren reflektierten Lichts, so lässt sich das in Richtung des Scanners zurückgeworfene Licht mit einer besonders hohen Intensität detektieren, dadurch, dass das reflektierte Licht hauptsächlich in Richtung der Lichtquelle, und damit direkt in Richtung des Sensors, zurückreflektiert wird. Dadurch, dass die zweite Menge an Flächenelementen dabei gegenüber der ersten Menge an Flächenelementen abweichende Oberflächeneigenschaften in Form einer Verspiegelung aufweist, wird auf die zweite Menge der Flächenelemente treffendes Licht in einem zum Einfallswinkel abweichenden Winkel reflektiert und ist somit nicht vom Sensor des Scanners detektierbar. Somit erfasst der Scanner die retroreflektierenden Flächenelemente als „helle Flächen“ und die verspiegelten Flächenelemente als „dunkle Flächen“, wodurch ein besonders hoher Kontrast zwischen den Flächenelementen unterschiedlichen Typs vorliegt. Dies ermöglicht ein Lesen des Optoelektronischen-Codes auch aus einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Entfernung besonders zuverlässig. Dabei ist es möglich, dass die dem Scanner zugewandte Seiten der retroreflektierenden Flächenelemente und der verspiegelten Flächenelemente in einer Ebene liegen, oder die dem Scanner zugewandte Seiten der retroreflektierenden Flächenelemente und der verspiegelten Flächenelemente in unterschiedlichen Ebene liegen.
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Lediglich für den Fall, dass der Scanner orthogonal zum Optoelektronischen-Code ausgerichtet ist, und direkt über dem Optoelektronischen-Code positioniert ist, kann ein Einfallswinkel von auf die verspiegelten Flächenelemente treffendes Licht 0° betragen, wodurch ebendiese Flächenelemente das Licht entsprechend dem Einfallswinkel von 0° zum Scanner zurückwerfen, und diese vorher dunklen Flächenelemente nun auch hell erscheinen. In dem Fall kann der Optoelektronische-Code nicht lesbar sein. Hierbei handelt es sich jedoch um einen Spezialfall, dessen Auftreten unter typischen Einsatzbedingungen nahezu ausgeschlossen werden kann.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Optoelektronischen-Codes sieht vor, dass die erste Menge der Flächenelemente und/oder die zweite Menge der Flächenelemente auf einem Substrat aufgebracht ist. Der Optoelektronischen-Codes umfasst ein retroreflektierendes Material und ein spiegelndes Material. Zur Aufnahme der beiden Materialien kann ein Substrat verwendet werden, beispielsweise eine starre Platte aus Papier, Pappe, Kunststoff, Holz, Metall und/oder dergleichen, oder eine flexible Platte wie eine Folie, beispielsweise eine Kunststofffolie. Somit kann der Optoelektronische-Code besonders einfach hergestellt werden. Dabei kann das Substrat außerdem auf einer dem Scanner abgewandten Seite ein Adhäsiv aufweisen, um den Optoelektronischen-Code einfach und schnell an einem Objekt zu befestigen.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Optoelektronischen-Codes umfasst das Substrat das retroreflektierende oder das spiegelnde Material. Hierdurch kann ein Herstellungsaufwand bei der Herstellung des Optoelektronischen-Codes vereinfacht werden. Beispielsweise kann das Substrat vom retroreflektierenden Material ausgebildet sein, auf dem das spiegelnde Material zur Ausbildung der verspiegelten Flächenelemente aufgebracht wird. Generell ist es auch möglich, dass das spiegelnde Material das Substrat ausbildet, und das retroreflektierende Material auf diesem zur Ausbildung der retroreflektierenden Flächenelemente aufgebracht wird.
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Bevorzugt werden auf dem Substrat aufzubringende Materialien auf dieses aufgedruckt. Somit lässt sich besonders einfach und kostengünstig die erste und/oder zweite Menge der Flächenelemente mit den unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften auf dem Substrat anbringen. Dabei können die zu druckenden Materialien in einer beliebigen Form vorliegen, beispielsweise in einer flüssigen Form, welche auf dem Substrat austrocknet, oder in einer bandförmigen Form, welches durch einen Druckprozess auf das Substrat aufgebracht wird.
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Bei einem Verfahren zum Lesen eines im vorigen beschriebenen Optoelektronischen-Codes wird erfindungsgemäß der Optoelektronische-Code mit Hilfe eines Lidars gelesen. Aufgrund der Eigenschaft des Optoelektronischen-Codes Licht mit Hilfe der retroreflektierenden Flächenelemente in eine Vorzugsrichtung, nämlich zurück zur Lichtquelle, sowie mit Hilfe der verspiegelten Flächenelemente in eine hierzu abweichende Richtung zurückzuwerfen, grenzen sich die verspiegelten und die retroreflektierenden Flächenelemente besonders kontrastreich voneinander ab, was ein Lesen des Optopelektronischen-Codes mittels eines Lidars auch aus einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Entfernung zuverlässig ermöglicht.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug einen solchen Optoelektronischen-Code. Bei dem Fahrzeug kann es sich um beliebiges Fahrzeug wie einen Pkw, Lkw, ein Motorrad, ein Transporter, ein Bus und/oder dergleichen handeln. Der Optoelektronische-Code kann dabei an einer beliebigen Außenseite des Fahrzeugs angebracht sein. Beispielsweise kann der Optoelektronische-Code an einer Stoßstange des Fahrzeugs oder an einem beliebigen Karosserieelement vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, dass der Optoelektronischen-Code von in einer Umgebung des Fahrzeugs befindlichen weiteren Fahrzeugen, welche ein Lidar zum Lesen des Optoelektronischen-Codes umfassen, gelesen werden kann. Durch den Optoelektronischen-Code lassen sich insbesondere Metadaten codieren, welche somit den weiteren Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden können. Dies erlaubt es, bei der Nutzung von Lidaren zur visuellen Odometrie vom Lidar erfasste Umgebungsobjekte mit Zusatzinformationen zu versehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Fahrzeugkategorie handeln. Diese Information kann dann beispielsweise von einer von einem Fahrzeug umfassten Steuereinheit zur wenigstens teilautomatisierten Steuerung des Fahrzeugs vorteilhaft genutzt werden. Generell ist es dabei auch möglich, erfindungsgemäße Optoelektronische-Codes an statischen Umgebungsobjekten wie Lichtzeichenanlagen, Verkehrszeichen und/oder Schilderbrücken vorzusehen. Dabei kann eine vom Optoelektronischen-Code codierte Information beispielsweise eine Bedeutung eines Verkehrszeichens umfassen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Optoelektronischen-Codes, des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lesen eines solchen Optoelektronischen-Codes und des Fahrzeugs ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.
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Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Optoelektronischen-Codes;
- 2 eine Schnittansicht durch ein retroreflektierendes Material und ein spiegelndes Material und ein Einfluss der Materialien auf einen Reflektionswinkel auf diese einfallenden Lichts;
- 3 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lesen eines Optoelektronischen-Codes anwendet;
- 4 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem Optoelektronischen-Code; und
- 5 einen Optoelektronischen-Code, welcher von einem statischen Umgebungsobjekt umfasst ist.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Optoelektronischen-Code 1, welcher zum Codieren von Daten eine erste Menge von Flächenelementen 3.1 mit einer ersten Oberflächeneigenschaft und eine zweite Menge von Flächenelementen 3.2 mit einer zweiten Oberflächeneigenschaft umfasst. Die erste Menge der Flächenelemente 3.1 weist ein retroreflektierendes Material auf, wodurch auf dem Optoelektronischen-Code 1 einfallendes Licht in Richtung einer Lichtquelle zurückgeworfen wird. Die Flächenelemente 3.2 der zweiten Menge sind verspiegelt, wodurch diese das auf den Optoelektronischen-Code 1 einfallende Licht entsprechend eines dem in 2 dargestellten Einfallswinkel α abweichenden Reflektionswinkel β reflektiert. In dem Ausführungsbeispiel in 1 wird das Licht von einem Lidar 5 ausgesendet und empfangen. Hierzu umfasst das Lidar 5 eine Laserlichtquelle 5.1 und einen Laserdetektor 5.2. Dadurch, dass Laserlicht 7 von den Flächenelementen 3.1 der ersten Menge und den Flächenelement 3.2 der zweiten Menge selektiv in Richtung des Lidars 5 zurückgeworfen bzw. von diesem wegreflektiert wird, können die entsprechenden Flächenelemente 3.1 und 3.2 deutlich durch das Aufweisen eines hohen Kontrasts vom Lidar 5 unterscheiden werden. Hierdurch kann der erfindungsgemäße Optoelektronische-Code 1 zuverlässig aus einer gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten Distanz mit Hilfe des Lidars 5 gelesen werden.
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Zur besonders einfachen Herstellung des Optoelektronischen-Codes 1 ist ein Substrat 4 des Optoelektronischen-Codes 1 aus einem spiegelnden Material 8 hergestellt und ein retroreflektierendes Material 9 zur Ausbildung der ersten Menge der Flächenelemente 3.1 auf diesem aufgebracht. Dabei kann das Substrat 4 auf einer dem retroreflektierenden Material 9 abgewandten Seite ein Adhäsiv 10 zum Befestigen des Optoelektronischen-Codes 1 an einem Objekt aufweisen. Zum Verhindern eines frühzeitigen versehentlichen Befestigens des Optoelektronischen-Codes 1 kann das Adhäsiv 10 zusätzlich mit einer Schutzfolie 11 geschützt sein. Generell ist es denkbar, den Optoelektronischen-Code 1 mit Hilfe einer beliebigen Methode an einem Objekt anzubringen, beispielsweise durch Magnetismus.
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2 verdeutlicht einen Materialeinfluss auf eine Reflektionsrichtung des Laserlichts 7 von der Oberfläche 2 des Optoelektronischen-Codes 1 in vereinfachter zweidimensionaler Ansicht. Dabei zeigt 2a) eine Reflektion des Laserlichts 7 von den Flächenelementen 3.1, welche vom retroreflektierenden Material 9 ausgebildet werden. Das auf die Oberfläche 2 auftreffende Licht wird dabei entsprechend dem Einfallswinkel α reflektiert. 2b) zeigt eine Reflektion des Laserlichts 7 von den Flächenelementen 3.2, welche vom spiegelnden Material 8 ausgebildet werden. Dabei entspricht der Reflektionswinkel β einem Wert von 180° minus a.
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3 zeigt ein Fahrzeug 6 in Form eines LKW, welcher einen erfindungsgemäßen Optoelektronischen-Code 1 an seiner Rückseite aufweist. Dem LKW fährt ein Fahrzeug 12 hinterher, welches ein Lidar 5 umfasst, mit dessen Hilfe der Optoelektronische-Code 1 gelesen wird. 3 verdeutlicht dabei, wie das vom Lidar 5 ausgesendete Laserlicht 7 vom Optoelektronischen-Code in Abhängigkeit der ersten Menge der Flächenelemente 3.1 und der zweiten Menge der Flächenelement 3.2 selektiv reflektiert wird.
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In 4 ist der erfindungsgemäße Optoelektronische-Code 1 an einer Stoßstange 13 des LKW's angebracht. Durch Auslesen des Optoelektronischen-Codes 1 wird dem hinterherfahrenden Fahrzeug 12 eine Information darüber übermittelt, dass es sich bei dem Fahrzeug 6 um einen Lkw handelt. Somit kann eine vom hinterherfahrenden Fahrzeug 12 umfasste Steuereinheit durch Empfangen eines dem Optoelektronischen-Codes 1 entsprechenden Signals vom Lidar 5 beispielsweise darüber informiert werden, dass das Fahrzeug 6 einen gegenüber dem hinterherfahrenden Fahrzeug 12 vergrößerten Bremsweg aufweist und/oder nur mit einer begrenzten Maximalgeschwindigkeit fahren kann.
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5 zeigt den erfindungsgemäßen Optoelektronischen-Code 1, der auf einem statischen Umgebungsobjekt 14, in diesem Fall ein Verkehrsschild zum Anzeigen eines Tempolimits, angebracht ist. Wird das Verkehrsschild von einem Lidar 5 erfasst, kann das Lidar 5 eine Information an eine Steuereinheit ausgeben, welches Tempolimit künftig gilt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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