DE19504912C2 - Method and device for recognizing barcode symbols - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen von Barcode-Symbolen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a method and a device for recognizing Barcode symbols according to the preambles of claims 1 and 10.
Vorrichtungen zum Erkennen von Barcode-Symbolen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen seit Jahren im industriellen Einsatz. Im einfachsten Fall wird mit dem Sendelichtstrahl der Vorrichtung ein Barcode-Symbol periodisch abgetastet und in der Vorrichtung dekodiert. Dabei wird bei jeder Abtastung das Barcode-Symbol vom Sendelichtstrahl vollständig erfaßt, so daß in dem Emp fangssignal, welches in der Vorrichtung registriert wird, die komplette Informa tion über das Barcode-Symbol vorliegt.Devices for recognizing barcode symbols are different Embodiments in industrial use for years. In the simplest case periodically a barcode symbol with the transmitted light beam of the device scanned and decoded in the device. This is the case with each scan Barcode symbol completely captured by the transmitted light beam, so that in the emp catch signal, which is registered in the device, the complete informa tion via the barcode symbol.
Ist jedoch das zu detektierende Barcode-Symbol so orientiert, daß es von dem Sendelichtstrahl bei den einzelnen Abtastungen nur teilweise erfaßt wird, so ent hält jedes Empfangssignal nur die Information eines Fragments des Barcodes. Um aus diesen Teilinformationen das gesamte Barcode-Symbol zu dekodieren werden die Signalfolgen, die die Informationen über die einzelnen Fragmente enthalten, in geeigneter Weise zusammengesetzt, so daß sich eine Signalfolge ergibt, die die gesamte Information des Barcode-Symbols enthält. Diese Signal folge kann in bekannter Weise in der Vorrichtung dekodiert werden.However, the barcode symbol to be detected is oriented so that it is from the Transmitting light beam is only partially detected in the individual scans, so ent each received signal only holds the information of a fragment of the barcode. In order to decode the entire barcode symbol from this partial information are the signal sequences that contain the information about each fragment contain, assembled in a suitable manner so that there is a signal sequence that contains all the information of the barcode symbol. This signal sequence can be decoded in a known manner in the device.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der US 4 916 297 bekannt. Für jede Abtastung werden die analogen Empfangssignale digitalisiert und in einer Rechnereinheit dekodiert. Hierzu ist das Muster des Barcode-Symbols vorgegeben und in der Rechnereinheit als Zeichenfolge ab gespeichert. Diese Zeichenfolge wird mit den bei den einzelnen Abtastungen erhaltenen Zeichenfol gen eines Teils des Barcode-Symbols in der Rechnereinheit verglichen. Falls eines der Zeichen des Barcode-Symbols erkannt wird, wird das entsprechende Zeichen in einem vorgegebenen Speicherplatz der Rechnereinheit ab gespeichert. Dabei werden bestimmte Zeichen des Barcode-Symbols den hierfür vor gesehenen Speicherplätzen zugeordnet. Die einzelnen Abtastungen werden solange ausgewertet, bis die komplette Zeichenfolge des Barcode-Symbols erkannt ist.Such a device is known from US 4 916 297. For every The analog receive signals are digitized and sampled in one Computer unit decoded. For this is the pattern of the barcode symbol specified and stored in the computer unit as a string from. This Character string is created with the character string obtained in the individual scans compared part of the barcode symbol in the computer unit. If one of the characters of the barcode symbol is recognized, the corresponding one Characters are stored in a predetermined memory location of the computing unit. Certain characters of the barcode symbol are used for this seen memory locations assigned. The individual scans are evaluated until the complete string of the barcode symbol is recognized.
Aus der EP 0 449 634 A2 ist ein omnidirektionales Barcodelesegerät bekannt, welches ein Sensorarray zur Aufnahme eines zweidimensionalen Bildes eines Barcode-Symbols aufweist. Die Bildinformation liegt in Form eines zweidimen sionalen Feldes von Pixeln vor. Zur Auswertung der Bildinformation wird zu erst die Grobausrichtung eines Barcodes ermittelt. Anschließend wird das Barco de-Symbol mehrfach in der grob ermittelten Längsrichtung abgescannt, d. h. die Grauwertstufen der Pixel als Funktion des Ortes ermittelt. Aus den einzelnen Ortskurven der Grauwertstufen werden numerisch die Kreuzkorrelationsfunktio nen gebildet, woraus zum einen die exakte Orientierung des Barcode-Symbols ermittelt werden kann und zum andern die Struktur des Barcode-Sym bols erkannt werden kann. Dieses Verfahren zum Erkennen von Barcode-Sym bols ist äußerst aufwendig und erfordert insbesondere einen hohen Aufwand an Rechenleistung.An omnidirectional barcode reader is known from EP 0 449 634 A2, which is a sensor array for recording a two-dimensional image of a Has barcode symbol. The image information is in the form of a two-dim sional field of pixels. To evaluate the image information is to first the rough alignment of a barcode is determined. Then the barco de symbol scanned several times in the roughly determined longitudinal direction, d. H. the Grayscale levels of the pixels determined as a function of the location. From the individual Locus curves of the grayscale levels become the cross-correlation function numerically NEN formed, on the one hand, the exact orientation of the barcode symbol can be determined and on the other hand the structure of the barcode sym bols can be recognized. This method of recognizing barcode sym bols is extremely complex and requires a lot of effort in computing power.
Aus der EP 0 436 072 A2 ist ein Verfahren zum Dekodieren von Barcode-Sym bolen aus Signalfolgen von mehreren Abtastungen, die das Barcode-Symbol nur unvollständig erfassen, bekannt. Die Barcode-Symbole bestehen jeweils aus einer Folge von Zeichen, beispielsweise Buchstaben, die wiederum aus einer Folge von hellen und dunklen Strichelementen aufgebaut sind. Das Barcode-Sym bol wird vom Sendelichtstrahl der Vorrichtung periodisch in einer vor gegebenen Richtung abgetastet, wobei sich der Sendelichtstrahl über das Barco de-Symbol fortbewegt, so daß das Barcode-Symbol mit einer Anzahl von Abtastungen vollständig erfaßt wird.EP 0 436 072 A2 describes a method for decoding barcode symbols bolen from signal sequences of several samples that only the barcode symbol incomplete, known. The barcode symbols each consist of a sequence of characters, for example letters, which in turn consist of a Sequence of light and dark line elements are constructed. The barcode sym bol is periodically in front of the device's transmitted light beam given direction scanned, the transmitted light beam over the Barco de symbol moves so that the barcode symbol with a number of Scans is fully captured.
Für jede Abtastung werden die analogen Empfangssignale ausgewertet und dekodiert. Somit wird mit jeder Abtastung eine Zeichenfolge eines Teils des Barcode-Symbols erhalten. Anschließend werden zwei Zeichenfolgen von auf einander folgenden Abtastungen gegeneinander relativ solange zueinander verschoben, bis ein möglichst großer Teil der Zeichenfolgen übereinstimmt. Die so in Übereinstimmung gebrachten Zeichenfolgen werden zu einer resultieren den Zeichenfolge zusammengefügt. Danach wird diese Zeichenfolge mit der nächstfolgenden Zeichenfolge auf die gleiche Weise verkettet. Dieses Verfahren wird solange wiederholt, bis das Barcode-Symbol aus den einzelnen Zeichen folgen rekonstruiert ist.The analog received signals are evaluated for each scan decoded. Thus, with each scan, a string of a portion of the Get the barcode symbol. Then two strings of on consecutive scans against each other relatively as long as each other moved until as large a part of the strings as possible matches. The strings so matched will result in one put the string together. After that, this string with the next following string concatenated in the same way. This method is repeated until the barcode symbol consists of the individual characters follow is reconstructed.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Abtastrichtung nahezu mit der Längsachse des Barcode-Symbols übereinstimmen muß, damit pro Abtastung eine hinreichend große Anzahl von Zeichen erfaßt wird. Ansonsten besteht die Gefahr einer fehlerhaften Dekodierung. Zudem ist eine sichere Verkettung der einzelnen Zeichenfolgen nicht gewährleistet, da die Anzahl der überlappenden Zeichen sehr klein ist. A disadvantage of this method is that the scanning direction is almost the same as the The longitudinal axis of the barcode symbol must match, so that each scan a sufficiently large number of characters is detected. Otherwise there is Risk of incorrect decoding. In addition, a secure chaining of the individual strings are not guaranteed because the number of overlapping Character is very small.
In der EP 0 043 124 A2 ist ein weiteres Verfahren zum Dekodieren von Barco de-Symbolen aus mehreren Abtastungen, die das Barcode-Symbol unvollständig erfassen, bekannt. Aus den Empfangssignalen werden für jede Abtastung, die Breiten der erfaßten Strichelemente bestimmt. Die Klassifizierung der Strich elemente erfolgt durch Quotientenbildung von jeweils zwei Werten benachbarter Strichelemente. Somit wird aus jeder Abtastung eine Zahlenfolge gewonnen, die einer Folge von Strichelementen mit bestimmten Breiten entspricht. Die Re konstruktion des Barcode-Symbols erfolgt durch Zusammensetzen der Zahlen folgen, die aus den einzelnen Abtastungen gewonnen werden.EP 0 043 124 A2 describes a further method for decoding Barco de-symbols from several scans that make the barcode symbol incomplete capture, known. For each sample, the received signals are converted to the Widths of the detected line elements determined. The classification of the stroke elements is created by forming quotients from two values of neighboring values Line elements. A sequence of numbers is thus obtained from each scan, the corresponds to a sequence of line elements with certain widths. The Re The barcode symbol is constructed by putting the numbers together follow, which are obtained from the individual samples.
Aus der WO 92/05516 ist ein Verfahren zum Dekodieren von Barcode-Sym bolen bekannt, bei dem die Breiten von Strichelementen von Teilen eines Barcode-Symbols, die bei den Abtastungen erfaßt werden, als Code-Fragmente gespeichert werden. Diese als Zahlenfolgen vorliegenden Code-Fragmente werden solange gegeneinander verschoben, bis die maximale Übereinstimmung der Code-Fragmente erzielt ist. Dann werden die Code-Fragmente zusammen gesetzt. Dieses Verfahren wird solange wiederholt, bis das gesamte Bar code-Symbol vollständig erfaßt ist. Nachteilig bei dem Zusammensetzen von aus Zahlenfolgen bestehenden Code-Fragmenten ist, daß bei Auftreten von feh lerhaftem Code die Übereinstimmung der einzelnen Fragmente nicht fehlerfrei bewerkstelligt werden kann. Weist ein Code beispielsweise ein breites helles Strichelement auf, auf den ein dunkler Farbfleck aufgespritzt wurde, so wird nach diesem Verfahren bei einer Abtastung, die diesen Fleck nicht trifft, zwar die Länge des Strichelements korrekt ermittelt. Trifft jedoch der Sendelichtstrahl bei der darauffolgenden Abtastung auf diesen Fleck, so werden anstelle eines hellen breiten Strichelements zwei schmale helle Strichelemente mit etwa halber Breite, getrennt durch ein schmales dunkles Strichelement, detektiert. So mit werden bei den aufeinanderfolgenden Abtastungen fälschlicherweise ver schiedene Strichmuster festgestellt.WO 92/05516 describes a method for decoding barcode symbols bolen known in which the widths of line elements of parts of a Barcode symbols, which are detected during the scans, as code fragments get saved. These code fragments that exist as sequences of numbers are shifted against each other until the maximum match the code fragments is achieved. Then the code fragments are put together set. This process is repeated until the entire bar code symbol is fully captured. Disadvantageous when assembling from Sequences of existing code fragments is that when feh lerable code the correspondence of the individual fragments is not error-free can be accomplished. For example, a code has a wide bright one Line element on which a dark color spot has been sprayed on, so according to this method for a scan that does not hit this spot correctly determined the length of the line element. However, the transmitted light beam strikes in the subsequent scan for this spot, instead of one bright broad line element two narrow light line elements with approximately half width, separated by a narrow dark line element. Like this with are incorrectly ver in the successive scans different stroke patterns found.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Barcode-Symbol aus mehre ren unvollständigen Abtastungen sicher und mit möglichst geringem Rechen aufwand dekodiert werden kann.The invention has for its object a method and an apparatus of the type mentioned in such a way that a barcode symbol consists of several incomplete scans safely and with the least possible calculation effort can be decoded.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 vor gesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 - 9 sowie 11 - 14 beschrieben.To solve this problem, the features of claims 1 and 10 are provided seen. Advantageous embodiments and expedient developments of the Invention are described in claims 2-9 and 11-14.
Erfindungsgemäß werden die Barcode-Symbole wiederholt abgetastet, wobei bei den einzelnen Abtastungen Fragmente eines Barcode-Symbols erfaßt und in einem Speicher abgespeichert werden. Zur Rekonstruktion eines Barcode-Sym bols werden die Fragmente des Barcode-Symbols gegeneinander verschoben und auf ihre Übereinstimmung geprüft.According to the bar code symbols are scanned repeatedly, with fragments of a barcode symbol are recorded in the individual scans and in be stored in a memory. For the reconstruction of a barcode sym bols the fragments of the barcode symbol are shifted against each other and checked for consistency.
Dies erfolgt anhand von in Form von Bitfolgen vorliegenden binären Signalen. Diese binären Signale werden mittels eines Analog-Digitalwandlers erhalten, dem die analogen Empfangssignale zugeführt werden. Ein von der Vorrichtung abgetastetes dunkles oder helles Strichelement eines Barcodes liegt am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers als eine Folge von "0"- bzw. "1"-Werten bestimmter Länge vor. Die die einzelnen Fragmente bildenden Bitfolgen werden so gegeneinander verschoben, daß diese die größtmögliche Übereinstimmung aufweisen. Hierzu wird die Kreuzkorrelationsfunktion der beiden Signalfolgen gebildet. Anschließend werden die einzelnen Bitfolgen zusammengesetzt, bis schließlich das komplette Muster des Barcode-Symbols dekodiert werden kann. Die Verarbeitung der Fragmente der Barcode-Symbole erfolgt in einem Korrelator und einem Rekombinator.This takes place on the basis of binary signals in the form of bit sequences. These binary signals are obtained using an analog-digital converter, to which the analog received signals are fed. One from the device Scanned dark or light bar element of a barcode is at the exit of the analog-to-digital converter as a sequence of "0" or "1" values certain length. The bit sequences forming the individual fragments become shifted against each other so that this is the greatest possible match exhibit. For this purpose, the cross-correlation function of the two signal sequences educated. Then the individual bit sequences are put together until finally the complete pattern of the barcode symbol can be decoded. The fragments of the barcode symbols are processed in one Correlator and a recombiner.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei der Korre lation zweier Signalfolgen einzelne Bits gefaltet werden. Im Vergleich zur Faltung eines analogen oder eines digitalisierten Signals vorgegebener Amplitude bedeutet dies eine erhebliche Einsparung an Rechenzeit.The advantage of the method according to the invention is that in the correction individual bits can be folded. In comparison to Convolution of an analog or a digitized signal of a given amplitude this means a considerable saving in computing time.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Korrelation und anschließende Rekombination der Bitfolgen auch dann zu einer fehlerfreien Dekodierung führt, wenn das Barcode-Symbol kleinere Fehl stellen, wie z. B. Farbfehler, aufweist.Another advantage of the method according to the invention is that the correlation and subsequent recombination of the bit sequences also then error-free decoding if the barcode symbol has minor errors places such. B. color defects.
Schließlich ist bei der Verarbeitung von binären Signalfolgen vorteilhaft, daß die einzelnen Signalfolgen nur einen relativ geringen Teil der Barcode-Symbols enthalten müssen um dennoch eine fehlerfreie Dekodierung zu gewährleisten. Dies bedeutet, daß der Winkel zwischen Abtastrichtung des Sendelichtstrahls und Längsachse des Barcode-Symbols relativ groß sein kann.Finally, it is advantageous in the processing of binary signal sequences that the individual signal sequences only a relatively small part of the barcode symbol must contain in order to ensure error-free decoding. This means that the angle between the scanning direction of the transmitted light beam and the longitudinal axis of the bar code symbol can be relatively large.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings. It demonstrate:
Fig. 1 Ein Prinzipaufbau der Vorrichtung zum Erkennen von Barcode-Symbolen Fig. 1 shows a basic structure of the device for recognizing barcode symbols
Fig. 2 Mehrfachabtastung eines Barcode-Symbols Fig. 2 multiple scanning of a barcode symbol
Fig. 3 Auswerteeinheit der Vorrichtung gemäß Fig. 1
Fig. 3 evaluation unit of the device according to Fig. 1
- a) erstes Ausführungsbeispiela) First embodiment
- b) zweites Ausführungsbeispielb) second embodiment
Fig. 4 Übersicht über die bei der Auswertung auftretenden Signalformen:
Fig. 4 Overview of occurring in the evaluation waveforms:
- a) Strichmuster eines Barcode-Symbolsa) Line pattern of a barcode symbol
- b) analoges Empfangssignalb) analog received signal
- c) binäre Signalfolgec) binary signal sequence
- d) quantisiertes Signald) quantized signal
- e) klassifiziertes Signale) classified signal
- f) dekodiertes Signalf) decoded signal
Fig. 5 Beispiel einer Rekombination von binären Signalfolgen. Fig. 5 example of a recombination of binary signal sequences.
In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer optoelektronischen Vorrichtung 1 zum Erkennen von Barcode-Symbolen 2 dargestellt. Die Barcode-Symbole 2 beste hen aus einer Folge von schwarzen und weißen Strichelementen 2a, b definier ter Länge und Breite.In Fig. 1 the basic structure of an optoelectronic device 1 is shown for detecting bar code symbols. 2 The bar code symbols 2 hen best of a series of black and white line elements 2 a, b DEFINE ter length and width.
Die optoelektronische Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Sen deelement 3, einem Empfangselement 4 sowie einer Auswerteeinheit 5. Das Sendeelement 3 besteht aus einem Sender 6, vorzugsweise einer Laserdiode, sowie aus einer dem Sender 6 vorgeschalteten Sendeoptik 7 zur Fokussierung des Sendelichtstrahls 8. Der fokussierte Sendelichtstrahl 8 wird über eine Ab lenkeinheit 9, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem rotierenden Polygonspiegelrad gebildet ist, abgelenkt und über das zu detektierende Barcode-Sym bol 2 geführt. Die Drehachse des Polygonspiegelrads ist senkrecht zur in Fig. 1 dargestellten Äquatorialebene des Polygonspiegelrads angeordnet.The optoelectronic device 1 consists essentially of a sensor element 3 , a receiving element 4 and an evaluation unit 5 . The transmission element 3 consists of a transmitter 6 , preferably a laser diode, and of a transmission optics 7 connected upstream of the transmitter 6 for focusing the transmission light beam 8 . The focused transmitted light beam 8 is deflected from a steering unit 9 , which in the present exemplary embodiment is formed by a rotating polygon mirror wheel, and is guided via the barcode symbol 2 to be detected. The axis of rotation of the polygon mirror wheel is arranged perpendicular to the equatorial plane of the polygon mirror wheel shown in FIG. 1.
Das vom Barcode-Symbol 2 reflektierte Empfangslicht 10 wird über das Poly gonspiegelrad zum Empfangselement 4 geführt. Das Empfangselement 4 besteht aus einer Fotodiode 11, in der das Empfangslicht 10 in ein elektrisches Emp fangssignal gewandelt wird, und einem dieser nachgeschalteten Verstärker 12. Zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit ist dem Empfangselement 4 eine Empfangsoptik 13 vorgeschaltet.The received from the barcode symbol 2 reflected light 10 is guided over the polygon mirror wheel to the receiving element 4 . The receiving element 4 consists of a photodiode 11 , in which the receiving light 10 is converted into an electrical Emp signal, and one of these amplifiers 12th To improve the detection sensitivity, the receiving element 4 is preceded by receiving optics 13 .
Das am Ausgang des Empfangselements 4 anstehende Empfangssignal wird der Auswerteeinheit 5 zugeführt und in Abhängigkeit der Position des Sendelicht strahls 8 abgespeichert. Die Position des Sendelichtstrahls 8 kann direkt aus dem Empfangssignal gewonnen werden, sofern die Abtastrate bekannt ist. Dann besteht zwischen der zeitlichen Folge des Empfangssignals und der Position des Sendelichtstrahls 8 eine eindeutige Zuordnung.The received signal at the output of the receiving element 4 is fed to the evaluation unit 5 and stored as a function of the position of the transmitted light beam 8 . The position of the transmitted light beam 8 can be obtained directly from the received signal if the sampling rate is known. Then there is an unambiguous assignment between the temporal sequence of the received signal and the position of the transmitted light beam 8 .
In Fig. 2 ist ein Beispiel eines in einer vorgegebenen Richtung mit einer Ge schwindigkeit v bewegten Barcode-Symbols 2 dargestellt. Das Barcode-Symbol 2 weist in der Mitte einen Farbfehler auf. Beispielsweise kann das Barcode-Sym bol 2 auf einem Paket aufgebracht sein, das auf einem Fließband transpor tiert wird. In einem Winkel α zur Längsachse wird das Barcode-Symbol 2 von der optoelektronischen Vorrichtung 1 periodisch abgetastet. Durch die Bewegung des Barcode-Symbols 2 wird der Sendelichtstrahl 8 sukzessive über das Bar code-Symbol 2 geführt. Die einzelnen Linien A kennzeichnen die aufeinander folgend durchgeführten Abtastungen. Mit "START" ist der Anfang, mit "ENDE" der End punkt einer Abtastung gekennzeichnet. Bei jeder Abtastung überstreicht der Sendelichtstrahl 8 einen Bereich Δx.In FIG. 2, an example of a speed v moving in a predetermined direction with a Ge bar code symbol 2 shown. The barcode symbol 2 has a color defect in the middle. For example, the barcode symbol 2 can be applied to a package that is transported on an assembly line. The barcode symbol 2 is periodically scanned by the optoelectronic device 1 at an angle α to the longitudinal axis. Due to the movement of the bar code symbol 2 , the transmitted light beam 8 is guided successively over the bar code symbol 2 . The individual lines A identify the successive scans. The start is marked with "START" and the end point of a scan with "END". With each scan, the transmitted light beam 8 sweeps over an area Δx.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird das Barcode-Symbol 2 mit einer Abtastung überwiegend lediglich teilweise erfaßt. Die Empfangssignale, die bei einer Ab tastung registriert werden, enthalten somit lediglich Fragmente des Bar code-Symbols 2. Die Auswerteeinheit 5 ist so ausgebildet, daß trotz der partiellen Abtastung und trotz des Farbfehlers im Strichmuster des Barcode-Symbols 2 eine Dekodierung des Barcode-Symbols 2 möglich ist.As can be seen from FIG. 2, bar code symbol 2 is mostly only partially detected with one scan. The received signals, which are registered during a scan, thus only contain fragments of the bar code symbol 2 . The evaluation unit 5 is designed such that, despite the partial scanning and despite the color error in the bar pattern of the barcode symbol 2, decoding of the barcode symbol 2 is possible.
Fig. 3a, b zeigen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Auswerte einheiten 5. Die Signalfolgen, die in den einzelnen Komponenten der Auswerte einheiten 5 erzeugt bzw. verarbeitet werden, sind in Fig. 4 dargestellt. Fig. 3a, b show two embodiments of the evaluation units 5 according to the invention. The signal sequences that are generated or processed in the individual components of the evaluation units 5 are shown in FIG. 4.
Das erfindungsgemaße Verfahren wird zunächst anhand des Ausführungsbei spiels gemäß Fig. 3a erläutert. Das am Ausgang des Empfangselements 4 an stehende analoge Empfangssignal (Fig. 4b) wird in einem Analog-Digital-Wand ler 14 in eine binäre Signalfolge umgewandelt. Ein Beispiel für eine derartige Signalfolge ist in Fig. 4c dargestellt. Helle Strichelemente 2b des Barcode-Sym bols entsprechen einer Folge von "1"-Werten, wobei die Längen der Folgen proportional zur Breite der Strichelemente 2b sind. Dunkle Strichelemente 2a entsprechen einer Folge von "0"-Werten. Die binären Signalfolgen, die bei den Abtastungen n, n+1, n+2 . . . erfaßt werden, werden in einem Scanspeicher 15 nach der Nummern der Abtastung sortiert abgespeichert.The inventive method will first be explained with reference to the exemplary embodiment according to FIG. 3a. The standing at the output of the receiving element 4 analog received signal ( Fig. 4b) is converted in an analog-digital converter 14 in a binary signal sequence. An example of such a signal sequence is shown in Fig. 4c. Bright line elements 2 b of the barcode symbol correspond to a sequence of "1" values, the lengths of the sequences being proportional to the width of the line elements 2 b. Dark line elements 2 a correspond to a sequence of "0" values. The binary signal sequences that are present in the samples n, n + 1, n + 2. . . are detected, are stored in a scan memory 15 sorted by the number of the scan.
Aus diesem Scanspeicher 15 werden jeweils die Bitfolgen von aufeinander folgenden Abtastungen einem Korrelator 16 zugeführt. Dort wird die Kreuzkor relationsfunktion der beiden Bitfolgen ermittelt. Da die Signalfolgen einzelne Bits enthalten, müssen zur Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion keine Multi plikationen durchgeführt werden. Zur Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion werden lediglich Gatterverknüpfungen und Zählerfunktionen benötigt. Die Bildung der Kreuzkorrelation kann somit ohne großen Rechenaufwand erfol gen. Mit der Kreuzkorrelationsfunktion wird die Lage der besten Übereinstim mung der beiden Bitfolgen und damit auch die relative Verschiebung der Bit folgen infolge der Bewegung des Barcode-Symbols 2 ermittelt.The bit sequences of successive scans are fed to a correlator 16 from this scan memory 15 . The cross correlation function of the two bit sequences is determined there. Since the signal sequences contain individual bits, no multi-plications need to be carried out to form the cross-correlation function. Only gate links and counter functions are required to form the cross-correlation function. The formation of the cross correlation can thus take place without great computation effort. With the cross correlation function, the position of the best match of the two bit sequences and thus also the relative displacement of the bit sequences as a result of the movement of the bar code symbol 2 are determined.
Das Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion bestimmt die relative Lage der Bitfolgen, für die die maximale Übereinstimmung erzielt wird.The maximum of the cross correlation function determines the relative position of the Bit strings for which the maximum match is achieved.
Treten mehrere Maxima auf, so wird das wahrscheinlichste Maximum ausge wählt. Dieses wahrscheinlichste Maximum kann durch fortlaufende Ermittlung und Abspeicherung der mittleren Verschiebung von zwei aufeinander folgenden Bitfolgen ermittelt werden. Bei konstanter Geschwindigkeit des Barcode-Sym bols 2 ist jenes Maximum der Kreuzkorrelationsfunktion das wahrscheinlichste, welches der mittleren Verschiebung der Bitfolgen am nächsten kommt.If several maxima occur, the most likely maximum is selected. This most probable maximum can be determined by continuously determining and storing the mean shift of two successive bit sequences. At a constant speed of the barcode symbol 2 , the maximum of the cross-correlation function is the most probable which comes closest to the mean shift of the bit sequences.
Die mittels des Korrelators 16 in die Position der besten Übereinstimmung ge brachten Bitfolgen der einzelnen Abtastungen werden einem Rekombinator 17 zugeführt. Der Rekombinator 17 besteht im wesentlichen aus einer Rechner einheit, in der Bitfolgen einzelner Abtastungen zusammengesetzt werden. Die Wirkungsweise des Rekombinators 17 ist in Fig. 5 veranschaulicht.The bit sequences of the individual scans brought into the position of the best match by means of the correlator 16 are fed to a recombiner 17 . The recombiner 17 consists essentially of a computer unit in which bit strings of individual samples are put together. The mode of operation of the recombiner 17 is illustrated in FIG. 5.
Im Rekombinator 17 werden die Bitfolgen dreier aufeinanderfolgender Abta stungen n, n+1, n+2 in der Position ihrer besten Übereinstimmung bitweise ver glichen. Im vorliegenden Beispiel wird die Position der besten Übereinstim mung bei einer Verschiebung benachbarter Bitfolgen um jeweils ein Bit er reicht.In the recombiner 17 , the bit sequences of three successive scans n, n + 1, n + 2 are compared bit by bit in the position of their best match. In the present example, the position of the best match is achieved when a neighboring bit sequence is shifted by one bit at a time.
Die Rekombination erfolgt durch eine Mehrheitsentscheidung für jede Bitposi tion p. Auf der Bitposition p1 wird für jede der drei Bitfolgen der Wert "1" erhalten. Dementsprechend wird in die resultierende Bittfolge E als Ergebnis der Wert "1" übernommen. Mit dem Verfahren der Mehrheitsentscheidung können Fehler in den Bitfolgen, die beispielsweise auf lokalen Störungen des Barcode-Sym bols 2 beruhen, effizient eliminiert werden. Derartige fehlerhafte Bits sind in der Bitfolge n+1 am Ort p2 und in der Bitfolge n+2 am Ort p3 unterstrichen hervorgehoben. Da am Ort p2 in den Bitfolgen n, n+2 jeweils der Wert "0" ent halten ist und am Ort p3 in den Bitfolgen n, n+1 ebenfalls der Wert "0" enthal ten ist, werden an den Orten p2 und p3 in der resultierenden Bitfolge E die richtigen Werte "0" übernommen, die Fehler demzufolge ignoriert.The recombination takes place by a majority decision for each bit position p. The value "1" is obtained for each of the three bit sequences at bit position p 1 . Accordingly, the value "1" is adopted as the result in the resulting bit sequence E. With the majority decision method, errors in the bit sequences, which are based, for example, on local disturbances of the barcode symbol 2 , can be efficiently eliminated. Such faulty bits are underlined in the bit sequence n + 1 at location p 2 and in the bit sequence n + 2 at location p 3 . Since the value "0" is contained at the location p 2 in the bit sequences n, n + 2 and the value "0" is also contained at the location p 3 in the bit sequences n, n + 1, p 2 and p 3 in the resulting bit sequence E assume the correct values "0", which consequently ignores errors.
Die Werte in der Randzone einer einzelnen Bitfolge, in der keine Überlappun gen mit anderen Bitfolgen existiert, wie z. B. an den Orten p6, p7, werden direkt in die resultierende Bitfolge E übernommen.The values in the edge zone of a single bit sequence in which there are no overlaps with other bit sequences, such as e.g. B. at the locations p 6 , p 7 , are taken directly into the resulting bit sequence E.
An den Orten p4, p5 überlappen lediglich die Bitfolgen n+1 und n+2. Stimmen die Werte in beiden Bitfolgen überein, so werden sie direkt in die resultierende Bitfolge E übernommen.At locations p 4 , p 5 , only the bit sequences n + 1 and n + 2 overlap. If the values in the two bit sequences match, they are adopted directly into the resulting bit sequence E.
Differieren jedoch die Bitwerte an den Orten p4 oder p5, so wird in die ent sprechende Position der resultierenden Bitfolge ein nach Zufallsprinzip ermittel ter Wert eingetragen. Da die Rekombination üblicherweise für eine große An zahl von Abtastungen durchgeführt werden muß, werden derartige Zufallsgrößen durch Mittelung eliminiert.However, if the bit values differ at the locations p 4 or p 5 , a value determined at random is entered in the corresponding position of the resulting bit sequence. Since the recombination usually has to be carried out for a large number of samples, such random quantities are eliminated by averaging.
Nach erfolgter Rekombination wird die resultierende Bitfolge in einem Ergeb nisspeicher 18 abgespeichert.After recombination has taken place, the resulting bit sequence is stored in a result memory 18 .
Danach wird die Rekombination mit den Bitfolgen der darauffolgenden Ab tastungen wiederholt, wobei die resultierende Bitfolge E der vorigen Rekombi nation in den Rekombinator 17 eingelesen wird und als Bitfolge für die aktuelle Rekombination verwendet wird. Dieses Verfahren wird fortlaufend wiederholt.Then the recombination is repeated with the bit sequences of the subsequent scans, the resulting bit sequence E of the previous recombination being read into the recombiner 17 and used as the bit sequence for the current recombination. This process is repeated continuously.
Die im Ergebnisspeicher 18 abgelegten resultierenden Bitfolgen E wachsen so mit fortlaufend an bis schließlich in der letzten resultierenden Bitfolge E die ge samte Information eines Barcode-Symbols 2 vorliegt. The resulting bit sequences E stored in the result memory 18 thus continue to grow until finally the entire information of a bar code symbol 2 is present in the last resulting bit sequence E.
Im Vergleich zu anderen Methoden der Rekombination, wie z. B. Mittelwertbil dungen, benötigt diese Methode nur sehr wenig Rechenzeit. Da die Rekombina tion bitweise durchgeführt wird entsteht zudem nahezu kein Informationsverlust.Compared to other methods of recombination, such as. B. Averaging This method requires very little computing time. Because the recombina bit by bit, there is almost no loss of information.
Die resultierenden Bitfolgen E werden fortlaufend in einen Quantisierer 19 ein gelesen. Dort wird die binäre Signalfolge (Fig. 4c) in eine Zahlenfolge wie in Fig. 4d dargestellt gewandelt. Die die einzelnen Elemente bildenden Zahlen stellen die Längen der Bitfolgen mit den Werten "0" bzw. "1" dar und ent sprechen somit den Breiten der einzelnen Strichelemente 2a, b des Barcode-Sym bols 2. Diese Zahlenfolgen werden in einem Elementspeicher 20, der vor zugsweise als FIFO ("first in first out")-Speicher ausgebildet ist, ab gespeichert und von dort in einen Decoder 21 eingelesen.The resulting bit sequences E are continuously read into a quantizer 19 . There the binary signal sequence ( FIG. 4c) is converted into a sequence of numbers as shown in FIG. 4d. The numbers forming the individual elements represent the lengths of the bit sequences with the values "0" or "1" and thus correspond to the widths of the individual line elements 2 a, b of the bar code symbol 2 . These sequences of numbers are stored in an element memory 20 , which is preferably designed as a FIFO ("first in first out") memory, and are read from there into a decoder 21 .
Im Decoder 21 werden die Zahlenfolgen darauf untersucht, ob es sich bei den einzelnen Elementen um dunkle oder helle Elemente verschiedener Breite han delt, d. h. ob ein schmaler Strich "s", ein breiter Strich "S", eine schmale Lücke "l" oder eine breite Lücke "L" vorliegt. Dies ist in Fig. 4e dargestellt. Anschlie ßend wird diese das Barcode-Symbol 2 darstellende Folge von Strichmustern dekodiert, d. h. einzelne Elemente werden bestimmten Zeichen Z1, Z2, Z3 . . . zu geordnet. Die Zeichen können von Buchstaben oder Ziffern gebildet sein (Fig. 4f).In the decoder 21 the sequences of numbers are examined to determine whether the individual elements are dark or light elements of different widths, ie whether a narrow line "s", a wide line "S", a narrow gap "l" or one there is a wide gap "L". This is shown in Fig. 4e. Subsequently, this sequence of bar patterns representing the barcode symbol 2 is decoded, ie individual elements become certain characters Z1, Z2, Z3. . . too ordered. The characters can be formed by letters or numbers ( Fig. 4f).
Die Dekodierung erfolgt fortlaufend nach den einzelnen Abtastungen. Eine Dekodierung ist dann abgeschlossen, wenn ein vollständiges Barcode-Symbol 2 identifiziert ist. Die Barcode-Symbole 2 weisen an ihren Enden eine definierte Anfangs- und Endzone auf. Sobald diese erkannt sind, gilt das Barcode-Symbol 2 als identifiziert. Die verschiedenen Muster der Barcode-Symbole 2 sind hierfür zweckmäßigerweise im Decoder 21 als Referenzmuster gespeichert.The decoding is carried out continuously after the individual scans. Decoding is complete when a complete barcode symbol 2 has been identified. The barcode symbols 2 have a defined start and end zone at their ends. As soon as these are recognized, the barcode symbol 2 is regarded as identified. For this purpose, the various patterns of the barcode symbols 2 are expediently stored in the decoder 21 as a reference pattern.
Das beschriebene Verfahren ist insbesondere geeignet, wenn bei den einzelnen Abtastungen jeweils nur ein und dasselbe Barcode-Symbol 2 erfaßt wird. Es können jedoch auch einer Abtastung zwei verschiedene Barcode-Symbole 2 er faßt werden.The method described is particularly suitable if only one and the same barcode symbol 2 is detected in each of the individual scans. However, two different barcode symbols 2 can also be scanned in one scan.
Für derartige Anwendungen weist die Auswerteeinheit 5 Mittel auf, mittels derer die Bitfolgen für die einzelnen Fragmente extrahiert, sortiert und dann separat dekodiert werden können. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Auswerte einheit 5 ist in Fig. 3b dargestellt.For such applications, the evaluation unit 5 has means by means of which the bit sequences for the individual fragments can be extracted, sorted and then decoded separately. An embodiment of such an evaluation unit 5 is shown in Fig. 3b.
Das am Empfangselement 4 anstehende analoge Empfangssignal wird wiederum im Analog-Digital-Wandler 14 in die binäre Signalfolge umgewandelt. Die binäre Signalfolge wird im Quantisierer 19' in eine Zahlenfolge gewandelt und in einen als FIFO-Speicher ausgebildeten Elementspeicher 20' ab gespeichert. Von dort werden die Zahlenfolgen in einen Extraktor 22 eingelesen. Der Ex traktor 22 ist von einem Software-Modul gebildet. Im Extraktor 22 werden die Teilfolgen einer Zahlenfolge, die zu verschiedenen Barcode-Symbolen 2 gehö ren, getrennt. Im Extraktor 22 werden beispielsweise die End- oder Anfangs zonen eines Barcode-Symbols 2 identifiziert, indem eine entsprechende Teilfolge einer Zahlenfolge erkannt wird. Zudem können im Extraktor 22 zwei Teilfolgen für zwei Barcode-Symbole 2 dadurch getrennt und unterschieden werden, daß zwischen zwei Zahlenfolgen, die Fragmenten der Barcode-Symbole 2 ent sprechen, eine Ruhezone detektiert wird, d. h. eine längere Teilfolge mit densel ben Bitwerten "0" oder "1".The analog received signal present at the receiving element 4 is in turn converted into the binary signal sequence in the analog-digital converter 14 . The binary signal sequence is converted into a number sequence in the quantizer 19 ′ and stored in an element memory 20 ′ designed as a FIFO memory. From there, the number sequences are read into an extractor 22 . The ex tractor 22 is formed by a software module. In the extractor 22 , the partial sequences of a number sequence that belong to different bar code symbols 2 are separated. In the extractor 22 , for example, the end or start zones of a barcode symbol 2 are identified by recognizing a corresponding partial sequence of a sequence of numbers. In addition, two partial sequences for two barcode symbols 2 can be separated and differentiated in the extractor 22 by detecting a quiet zone between two number sequences corresponding to fragments of the barcode symbols 2 , ie a longer partial sequence with the same bit values "0" or "1".
Die einzelnen Teilfolgen werden in einen Administrator 23 eingelesen. Auch hierbei handelt es sich um ein Software-Modul, welches Teilfolgen für dasselbe Barcode-Symbol 2 zusammenfaßt. Hierzu wird die Position des Sendelichtstahls 8 ausgewertet. Bei bekannter Geschwindigkeit v, mit der das Barcode-Symbol 2 bewegt wird, kann eine Zuordnung der einzelnen Zahlenfolgen zu bestimmten Barcode-Symbolen 2 erfolgen. Die Bewegung des Barcode-Symbols 2 kann aus der mittleren Verschiebung der einzelnen Zahlenfolgen ermittelt werden.The individual partial sequences are read into an administrator 23 . This is also a software module that combines partial sequences for the same barcode symbol 2 . For this purpose, the position of the transmitted light steel 8 is evaluated. At a known speed v at which the bar code symbol 2 is moved, the individual sequences of numbers can be assigned to specific bar code symbols 2 . The movement of the barcode symbol 2 can be determined from the mean shift of the individual sequences of numbers.
Der Ausgang des Administrators 23 ist auf den Korrelator 16 und den nachge schalteten Rekombinator 17 geführt. Im Administrator 23 werden die als Zah lenfolgen vorliegenden Teilfolgen für ein bestimmtes Barcode-Symbol 2 in binäre Signalfolgen gewandelt und sukzessive in den Rekombinator 17 eingele sen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß bei Zusammenfügen der bei ver schiedenen Abtastungen registrierten binären Signalfolgen jeweils Teilfolgen, die denselben Barcode-Symbolen 2 entsprechen, verarbeitet werden.The output of the administrator 23 is fed to the correlator 16 and the recombiner 17 connected downstream. In the administrator 23 , the partial sequences present as number sequences are converted into binary signal sequences for a specific barcode symbol 2 and are successively inserted into the recombiner 17 . In this way it is ensured that when combining the binary signal sequences registered in different scans, partial sequences which correspond to the same bar code symbols 2 are processed.
Der Ausgang des Extraktors 22 ist auf einen Wandler 24 geführt, der die Zah lenfolgen wieder in binäre Signalfolgen wandelt, welche in einem nachgeschal teten Scan-Speicher 15 abgespeichert werden. Ein Ergebnis-Speicher 18 ist in derselben Weise wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a an den Korrelator 16 und den Rekombinator 17 angeschlossen. Der Rekombinator 17 wiederum ist an den Quantisierer 19 angeschlossen, welcher über den Elementspeicher 20 auf den Decoder 21 geführt ist.The output of the extractor 22 is passed to a converter 24 , which converts the number sequences back into binary signal sequences, which are stored in a downstream scan memory 15 . A result memory 18 is connected to the correlator 16 and the recombiner 17 in the same way as in the exemplary embodiment according to FIG. 3a. The recombiner 17 is in turn connected to the quantizer 19 , which is led to the decoder 21 via the element memory 20 .
Die Wirkungsweise des Scan-Speichers 15, des Ergebnis-Speichers 18, des Korrelators 16, des Rekombinator 17, des Quantisierers 19, des Elementspei chers 20 und des Decoders 21 ist dieselbe wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a.The operation of the scan memory 15 , the result memory 18 , the correlator 16 , the recombiner 17 , the quantizer 19 , the element memory 20 and the decoder 21 is the same as in the embodiment according to FIG. 3a.
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