DE19624930C2 - Lesesystem für Datensymbole - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Lesen von Datensymbolen, die eine codierte Information enthalten, dies sind beispielsweise zweidimensionale mosaikartige Datensymbole.

Lesegeräte für Strichcodes werden weitläufig insbesondere im Einzelhandel bei Kassensystemen eingesetzt. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um das übliche eindimensionale Format, bei dem die Information in einer eindimensionalen An­ ordnung paralleler Striche codiert ist. Ein Datensymbol mit diesem eindimensionalen Format kann daher nur eine geringe Informationsmenge enthalten.

Zweidimensionale Symbole mit einem binär codierten rechtecki­ gen Mosaikmuster aus schwarzen und weißen Abschnitten können mehr Informationen enthalten. Lesegeräte für solche Symbole verwenden entweder einen Flächensensor oder einen Liniensen­ sor. Bei einem Liniensensor werden das Lesegerät und das Datensymbol relativ zueinander zur Hilfsabtastung bewegt, wobei der Liniensensor in der Hauptabtastrichtung wiederholt Zeilen des Datensymbols abtastet, um ein flächiges Bild zusammenzu­ setzen. Mit einem Flächensensor (üblicherweise ein Flächen- CCD-Element) wird ein Bild des Datensymbolmusters gleichzei­ tig in zwei Dimensionen aufgenommen. Lesegeräte mit einem Bildsensor (d. h. einem Flächensensor) erfordern keine Rela­ tivbewegung zwischen der Leseeinheit und dem Datensymbol zur Hilfsabtastung, so daß sie die Datensymbole in kürzerer Zeit lesen können.

Zum Lesen eines bewegten Datensymbols kann ein stationäres Lesegerät dienen. Ein Beispiel hierfür ist das Lesen von Da­ tensymbolen auf Produkten, die in einer Fabrik automatisch oder manuell längs einer Prüf- oder Förderstrecke bewegt wer­ den.

Ist das Lesegerät stationär und bewegt sich das Datensymbol, so ist dessen Bewegungsgeschwindigkeit variabel. Bei automa­ tischem Betrieb ändert sich die Geschwindigkeit zwischen den einzelnen Förderstrecken. Bewegt ein Benutzer den Gegenstand mit dem Datensymbol manuell an dem Lesegerät vorbei, so än­ dert sich die Geschwindigkeit konstant. Das konventionelle Lesegerät kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols nicht erfassen.

Wird ein bewegtes Datensymbol mit einem konventionellen Lese­ gerät gelesen, das einen Bildsensor enthält, so ist das ge­ naue Einstellen einer Belichtung (Belichtungszeit, Licht­ menge) in Anpassung an die Geschwindigkeit des Datensymbols sehr schwierig. Ist die Belichtungszeit zu lang, so wird das Bild unscharf und nicht lesbar. Ist die Belichtungszeit zu kurz, so wird eine nur unzureichende Bildinformation erfaßt (z. B. unzureichende Kontrastwerte zur Schwellenerfassung), was zu Lesefehlern führt.

Aus der US 5 327 171 A ist ein Lesesystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei diesem Lesesystem wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols mittels eines Codierers bestimmt, der die Geschwindigkeit eines Förderbandes erfaßt, auf dem das das Datensymbol tragende Objekt transportiert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lesesystem an­ zugeben, mit dem Datensymbole bei unterschiedlichen Geschwin­ digkeiten zuverlässig lesbar sind, ohne zusätzliche Sensoren oder Meßgeräte vorsehen zu müssen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Mit einem Lesesystem nach Anspruch 1 kann die Geschwindigkeit des Datensymbols im Lesegerät erfaßt werden.

Dabei werden unter Verwen­ dung des Bildsensors selbst aufeinander folgende Bilder ver­ glichen, und die relative Versetzung der Bilder wird in eine Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols umgesetzt, wobei ein vorbestimmtes Zeitintervall zwischen aufeinander folgen­ den Bildern berücksichtigt wird. Hierzu sind keine zusätzli­ chen Sensoren oder Meßgeräte erforderlich.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 liefert das Authenti­ fiziermuster eine Anzeige für den Rechner, daß die Versetzung von Bildern, welche das Authentifiziermuster enthalten, zu berechnen ist. Da dieses Muster separat zum Datensymbol selbst vorgesehen ist, kann es sehr einfach gestaltet sein, so daß der Rechner es leicht erkennt.

Die alternative Ausführungsform nach Anspruch 3 ermöglicht das Berechnen der Versetzung des Datensymbols während eines bekannten Zeitintervalls zwischen zwei Feldern eines Video­ bildes. Das Authentifiziermuster kann auch hierbei verwendet werden.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 ermöglicht das Setzen der richtigen Belichtungszeit entsprechend der Bewegungsgeschwin­ digkeit des Datensymbols, wodurch eine Bildunschärfe oder ei­ ne Unterbelichtung vermieden wird.

Bei Anwendung der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 kann nicht nur die Belichtungszeit zur genauen Aufnahme des Datensymbols gesetzt werden, sondern es kann, wenn die erforderliche Belichtungs­ zeit für die vorhandene Lichtmenge zu kurz ist, die Lichtquelle auf die Belichtungszeit eingestellt werden, um die korrekte Belichtung zu erreichen. Dies bedeutet eine Be­ lichtungssteuerung mit Zeitpriorität.

Durch Anwendung eines Authentifiziermusters auf dem bewegten Objekt kann eine Anzeige für die Geschwindigkeitserfassung gewonnen werden, daß die Geschwindigkeit des Objekts und da­ mit des Datensymbols zu erfassen ist. Da das Authentifizier­ muster separat zum Datensymbol selbst angeordnet ist, kann es sehr einfach gestaltet sein, so daß es auch leicht erkennbar ist.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 8 kann die Leseeinheit erkennen, wann das Bild des Datensymbols aufgenommen werden sollte. Hierbei ist dann eine Ausführung gemäß Anspruch 9 vorteilhaft.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 die perspektivische Darstellung eines Lesesystems für Datensymbole als Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 die Unteransicht des in Fig. 1 gezeigten Lesesy­ stems,

Fig. 3 das Blockdiagramm der elektrischen Schaltung des in Fig. 1 gezeigten Lesesystems,

Fig. 4A und 4B Zeitdiagramme einer Vollbildaufnahme,

Fig. 5A bis 5D die schematische Darstellung eines bewegten Objekts und eines Datensymbol-Lesebereichs,

Fig. 6A und 6B ein beispielsweises Diagramm eines aufgenommenen ersten und eines aufgenommenen zweiten Halbbildes in einem Speicher,

Fig. 7 die grafische Darstellung der Belichtungszeit eines Symbols abhängig von dessen Geschwindigkeit,

Fig. 8 die grafische Darstellung der Lichtintensität ab­ hängig von der Belichtungszeit und

Fig. 9 das Flußdiagramm der Erfassung eines Datensymbols.

Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, hat das Lesesystem für Datensymbole ein Lesegerät 1 und ein bewegliches Objekt 9. Das Lesegerät 1 ist stationär, d. h. es befindet sich an einem Ständer oder einem Positionierungsarm. Es hat ein Gehäuse 2 mit einem Kopfteil 22 an der Leseseite. Eine rechteckige Leseöffnung 31 ist an der Leseseite des Kopfteils 22 ausgebildet.

Das Gehäuse 2 enthält eine Leseeinheit 4 und eine Steuer­ schaltung 50. Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Steuerschaltung 50 einen Signalprozessor 5, eine Lichtquellensteuerung 42 und eine Kommunikationssteuerung 16.

Die Leseeinheit 4 enthält zwei Lichtquellen 41, ein Flächen- CCD-Element 43 als Bildsensor und ein optisches System 44. Das optische System 44 führt Licht aus einem Lesebereich 36 und erzeugt ein Bild auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Ele­ ments 43. Der Lesebereich 36 ist durch die Leseeinheit 4 de­ finiert, und ein Datensymbol 38 auf einem beweglichen Objekt 9 läuft durch den Lesebereich 36.

Die beiden Lichtquellen 41 beleuchten den Lesebereich 36 und werden weitgehend symmetrisch zum Strahlengang 47 einge­ stellt. Ein Lichtabgabeelement wie z. B. ein LED, eine Halo­ genlampe, ein Halbleiterlaser oder eine Leuchtröhre dient als Lichtquelle 41. Eine Streuscheibe (nicht dargestellt) mit ei­ ner rauhen oder durchscheinenden Oberfläche kann auf der Lichtaustrittsseite der Lichtquellen 41 vorgesehen sein, um die Beleuchtung im Lesebereich 36 gleichmäßig zu machen. Die Lichtquellen 41 werden mit der Lichtquellensteuerung 42 in­ nerhalb der Steuerschaltung 50 gesteuert.

Das Flächen-CCD-Element 43 hat eine Vielzahl Fotodioden als Lichtauf­ nahmeelemente oder "Bildelemente", die in einem Array ange­ ordnet sind. Jedes Bildelement sammelt eine elektrische La­ dung entsprechend der jeweils aufgenommenen Lichtmenge und überträgt die Ladung sequentiell zu einer vorbestimmten Zeit. Die übertragenen Ladungen sind lesbare (analoge) Bildsignale. Ferner hat das CCD-Element eine elektronische Verschlußfunk­ tion zum Steuern der Zeit der Ladungsansammlung.

Der Lesebereich 36 ist auf einer Referenzebene 37 auf dem be­ weglichen Objekt 9 ausgebildet, d. h. auf der Fläche, die das Datensymbol 38 trägt. Das an dem Lesebereich 36 reflektierte Licht wird mit dem optischen System 44 auf das Flächen-CCD-Element 43 geleitet. Der Lesebereich 36 ist auf die Frontöffnung 31 des Kopfteils 22 ausgerichtet und liegt in dem effektiven Erfas­ sungsbereich des Flächen-CCD-Elements 43.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht das Datensymbol 38 aus einem mosa­ ikförmigen Muster schwarzer und weißer Zellen (alternativ schwarzer und transparenter Zellen), die in einem Array ange­ ordnet sind. Dieses Array hat nicht weniger als zwei Spalten (d. h. x Spalten, wobei x < 1) und Zeilen (d. h. y Zeilen, wo­ bei y < 1) aus Zellen. Auf diese Weise kann jede Zelle den Wert 0 oder 1 in einem Binärsystem kennzeichnen, und es kön­ nen Informationen durch eine binäre Kombination von Zellen beschrieben werden. Das mit dem Lesegerät 1 lesbare Datensymbol 38 ist auf diese Gestalt aber nicht beschränkt. Die Steu­ erschaltung 50 des Lesegeräts 1 enthält einen Signalprozessor 5 zum Verarbeiten der von der Leseeinheit 4 empfangenen Bild­ signale. Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Signalprozessor 5 ei­ nen CCD-Treiber (Steuerung) 6, einen Verstärker 8, eine Binärschaltung 10, einen Speicher 12 und eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 15 als Steuermittel.

Im Betrieb aktiviert die Lichtquellensteuerung 42 die beiden Lichtquellen 41, um den Lesebereich 36 zu beleuchten. Das an dem Lesebereich 36 reflektierte Licht durchläuft das optische System 44 und erzeugt auf der Lichtaufnahmefläche des Flächen-CCD- Elements 43 ein Bild. Das Flächen-CCD-Element 43 gibt dann Bildsi­ gnale (Analogsignale) entsprechend der aufgenommenen Licht­ menge ab, die in dem Verstärker 8 verstärkt und A/D-gewan­ delt, in der Binärschaltung 10 in Binärsignale umgesetzt, mit der CPU 15 gelesen und in dem Speicher 12 gespeichert werden. Die Lichtquellensteuerung 42 liefert unter Steuerung durch die CPU 15 eine variable Leistung für eine variable Zeit an die Lichtquellen 41, wodurch diese ein- und ausgeschaltet werden. Außerdem wird die jeweils erzeugte Lichtintensität gesteuert. Die Belichtungsdauer und -intensität wird somit durch die CPU 15 vorgegeben.

Die CPU 15 ist ferner mit der Lichtquellensteuerung 42, der Kommunikationssteuerung 16 und einer Schaltsteuerung 13 (für einen Triggerschalter Synchronisationseinrichtung 14) verbunden. Außerdem hat die CPU 15 einen Tabellenspeicher 15a zum Speichern von Belichtungsta­ bellen für die Intensität und Dauer der Belichtung und einen Zeitgeber 15b zur Bemessung der Belichtungsdauer. Wahlweise ist mit der CPU 15 ein LED-, LCD- oder Kathodenstrahlröhren- Sichtgerät (nicht dargestellt) verbunden.

Der Triggerschalter 14 hat einen Betätigungshebel 14a (Fig. 5A bis 5D), durch dessen Betätigung er eingeschaltet wird. Der Triggerschalter 14 ist so angeordnet, daß der Betäti­ gungshebel 14a durch die Seitenkante des bewegten Objekts 9 betätigt wird, wenn dieses eine vorbestimmte Position er­ reicht, bei der die Aufnahme vorbereitender Halbbilder zur Geschwindigkeitserfassung gestartet wird.

Diese vorbereitende Bildaufnahmeposition ist eine Position des bewegten Objekts 9, wenn ein Authentifiziermuster 91 auf dem Objekt 9 den Lesebereich 36 erreicht (bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist das Authentifiziermuster 91 dann im mittle­ ren Abschnitt des Lesebereichs 36). Der Triggerschalter 14 ist somit ein Synchronisierelement zum Synchronisieren der Bewegung des Objekts 9 mit der Zeitsteuerung der Bildaufnahme durch das CCD-Element 43.

Das Lesegerät 1 ist so angeordnet, daß das aus dem Lesebe­ reich 36 aufgenommene Licht mit dem optischen System 44 ein Bild auf dem CCD-Element 43 erzeugt und daß die Leseöffnung 31 parallel zur Referenzebene 37 liegt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist gegenüber dem Lesegerät 1 ein (nicht dargestellter) Förderer angeordnet, der das Objekt 9 mit dem Datensymbol 38 transportiert. Er bewegt das Objekt 9 parallel zu der Ebene, in der die Bildelemente des CCD-Elements 43 an­ geordnet sind, durch den Lesebereich 36 an dem Kopfteil 22 vorbei.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Authentifiziermuster 91 ein bandartiges Muster auf dem Objekt 9, das rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verläuft und vor dem Datensymbol 38 in Be­ wegungsrichtung (stromabwärts) angeordnet ist. Dieses Authen­ tifiziermuster 91 hat zum Datensymbol 38 einen vorbestimmten Abstand.

Wird der Triggerschalter 14 des Lesegeräts 1 durch Vorbeilauf des Objekts 9 betätigt, so startet ein Prozeß zur vorberei­ tenden Aufnahme von Halbbildern (d. h. Belichtung und Aufnah­ me) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Datensymbols 38. Da­ nach wird die Belichtung bestimmt.

Die vorbereitende Halbbildaufnahme erfolgt zweimal in einem vorbestimmten Abstand, um die Änderung der Position des Au­ thentifiziermusters 91 zu erfassen und daraus die Bewegungs­ geschwindigkeit des Datensymbols 38 zu bestimmen.

Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerung des Flächen-CCD-Elements 43 für zwei Halbbildaufnahmen. Diese sind zwei Videobilder mit einem Abstand von 60 Hz bei einem 30 Hz-Vollbild, d. h. das erste Halbbild hat nur die ungeraden Zeilen, das zweite nur die geraden Zeilen des auf dem Flächen-CCD-Element 43 erzeugten Bildes. Die Belichtungszeit (Ladungssammelzeit) wird durch die elektronische Verschlußfunktion des Flächen-CCD-Elements 43 ge­ steuert. Bei einer Aufnahme wird das zweite Halbbild 1/60 Se­ kunde nach dem ersten Halbbild aufgenommen.

Für die vorbereitende erste und zweite Halbbildaufnahme wird die kürzeste Belichtungszeit (d. h. höchste Verschlußgeschwin­ digkeit) und die maximale Lichtintensität der Lichtquellen 41 angewendet. Die Bilddaten (Bildsignale) werden binär umge­ setzt, und diese binären Daten (Binärsignale) werden in den Speicher 12 eingeschrieben. Die binären Daten des ersten Halbbildes werden in einen ersten Speicherbereich des Spei­ chers 12 und diejenigen des zweiten Halbbildes in einen zwei­ ten Bereich des Speichers 12 eingeschrieben.

Die Versetzung ΔD des Authentifiziermusters wird als Verset­ zung eines zweiten Musterbildes 91 _i2 (Fig. 6B) gegenüber ei­ nem ersten Musterbild 91 _i1 (Fig. 6A) berechnet. Die Bewe­ gungsgeschwindigkeit V des Datensymbols 38 wird aus der Ver­ setzung des Authentifizierungsmusters 91 und dem Zeitunterschied (in diesem Fall 1/60 Sekunde) zwischen der Aufnahme des ersten und des zweiten Halbbildes berechnet. Die Geschwindigkeit V dient zum Bestimmen der richtigen Belichtungsdauer, der richtigen Lichtintensität und eines Warteintervalls W, bis ein Daten­ bild aufgenommen ist. Das Warteintervall W entspricht der Zeit von dem Ende der Geschwindigkeitserfassung bis zu einer vorbestimmten Position des Datensymbols 38 (z. B. die Mitte) in dem Lesebereich 36 und wird leicht aus der Geschwindigkeit V und einem Normalabstand zwischen dem Authentifiziermuster 91 und dem Symbol 38 bestimmt.

Fig. 5A bis 5D sind schematische Ansichten der Positionen des Objekts 9, während es durch den Lesebereich 36 bewegt wird. Fig. 6A und 6B sind beispielsweise Darstellungen des ersten Halbbildes und des zweiten Halbbildes (erstes erfaßtes Halb­ bild und zweites erfaßtes Halbbild), wie sie im Speicher 12 enthalten sind.

Wie Fig. 5A zeigt, werden Binärdaten ohne Authentifiziermu­ ster 91 in den Speicher 12 eingeschrieben, wenn das Authenti­ fiziermuster 91 nicht im Lesebereich 36 ist und Bilder aufge­ nommen werden. In dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird kein Bild erfaßt, da der Triggerschalter 14 in dem in Fig. 5A gezeigten Zustand ausgeschaltet ist.

Befindet sich das Authentifiziermuster 91 im Lesebereich 36 (Fig. 5B und 5C), werden Halbbilder mit dem Authentifiziermu­ ster 91 in den Speicher 12 eingeschrieben, wie Fig. 6A und 6B zeigen. Das erste in Fig. 6A gezeigte vorbereitend erfaßte Halbbild entspricht dem in Fig. 5B aufgenommenen Bild, das zweite in Fig. 6B gezeigte vorbereitend erfaßte Halbbild ent­ spricht dem in Fig. 5C aufgenommenen Bild.

Um die Versetzung des Authentifiziermusters 91 zu ermitteln, wird zunächst dessen Vorhandensein im ersten Halbbild ge­ prüft. Eine vorbestimmte nte (ungerade) horizontale Zeile (Zeile H_n in Fig. 6A) des ersten Halbbildes im Speicher 12 wird mit der CPU 15 geprüft, und wenn ein identifizierbares Authentifiziermusterbild 91 _i1 gefunden wird, so wird die Po­ sition aufgezeichnet. Beispielsweise wird nach der Vorder­ kante 92 _i1 und der Breite des Authentifiziermusterbildes 91 _i1 gesucht und, falls vorhanden, identifiziert. Ist das Authen­ tifiziermusterbild 91 _i1 identifiziert, so findet man einen Abstand D1 von der Vorderkante 92 _i1 zur Vorderkante des ge­ samten ersten Halbbildes. Der Abstand D1 wird vorzugsweise als Zahl von Bildelementen ausgedrückt.

Wird ein Authentifiziermuster gefunden, so werden die Posi­ tionen des ersten und des zweiten vorbereitenden Halbbildes verglichen. Die Position des Bildes des Authentifiziermusters 91 wird also hinsichtlich der Bildgrenzen analysiert.

Für das zweite Halbbild wird eine vorbestimmte (gerade) hori­ zontale Zeile (z. B. die Zeile H_n+1 in Fig. 6B) des zweiten Halbbildes im Speicher 12 mit der CPU 15 geprüft und die Po­ sition aufgezeichnet. Es wird beispielsweise nach der Vorder­ kante 92 _i2 und der Breite eines Authentifiziermusterbildes 91 _i2 gesucht und, falls vorhanden, identifiziert. Ist das Mu­ sterbild 91 _i2 identifiziert, so findet man einen Abstand D2 von der Vorderkante 92 _i2 zur Vorderkante des gesamten zweiten Halbbildes. Der Abstand D2 wird vorzugsweise als Zahl von Bildelementen ausgedrückt.

Um die Geschwindigkeit des bewegten Objekts 9 (und des Daten­ symbols 38) zu berechnen, wird zunächst die Versetzung des zweiten Halbbildes von dem ersten Halbbild, d. h. die Diffe­ renz ΔD von D1 und D2 berechnet. Die Geschwindigkeit V des Datensymbols 38 relativ zur Leseposition wird dann folgender­ maßen berechnet:

In diesem Ausdruck (1) ist ΔD die Differenz von D1 und D2 in Bildelementen, C_H die Länge einer Seite eines Bildelementes des Flächen-CCD-Elements 43 und M die Vergrößerung des optischen Sy­ stems 44. Ferner ist, wie Fig. 4 zeigt, der Nenner des Aus­ drucks (1) das Aufnahmezeitintervall zwischen der ersten und der zweiten vorbereitenden Halbbildaufnahme (d. h. 1/60 Sekun­ de).

Die in dem Tabellenspeicher 15a der CPU 15 gespeicherten Belich­ tungstabellen enthalten Beziehungen der Bewegungsgeschwindig­ keit V, der Belichtungszeit und der Lichtintensität. Fig. 7 ist eine grafische Darstellung eines beispielsweisen Zusam­ menhangs der Geschwindigkeit V und einer optimalen Belich­ tungszeit Ts, Fig. 8 ist eine grafische Darstellung des bei­ spielsweisen Zusammenhangs der optimalen Belichtungszeit Ts und der optimalen Beleuchtung (Lichtintensität) für die Be­ lichtungszeit Ts.

Wie Fig. 7 zeigt, kann die optimale Belichtungszeit Ts (elektrische Ladungssammelzeit) aus der Geschwindigkeit V be­ rechnet werden. Mehrere geeignete Kombinationen von Geschwin­ digkeiten V und optimalen Belichtungszeiten Ts sind in dem Tabellenspeicher 15a der CPU 15 gespeichert. Die optimale Be­ lichtungszeit Ts wird berechnet, indem Ts entsprechend der Geschwindigkeit V gesetzt wird.

Wie Fig. 8 zeigt, kann die optimale Belichtung (Lichtinten­ sität) aus der Belichtungszeit Ts berechnet werden. Mehrere geeignete Kombinationen optimaler Belichtungszeiten Ts und Beleuchtungen sind in dem Tabellenspeicher 15a der CPU 15 gespeichert. Die optimale Belichtung wird berechnet, indem eine Beleuchtung entsprechend der optimalen Belichtungszeit Ts gesetzt wird.

Eine Bildaufnahme zum Datenlesen (Symboldecodierung) erfolgt zum Lesen des Datensymbols 38 nach Ablauf des Warteintervalls W. Die Aufnahme benutzt ein Video-Vollbild mit allen verfüg­ baren Bildelementen.

In der Bildaufnahme zum Datenlesen aktiviert die CPU 15 den CCD-Treiber 6 nach Ablauf des Warteintervalls W. Ein Horizon­ tal-Treiberimpuls und ein Vertikal-Treiberimpuls werden von dem CCD-Treiber 6 an das Flächen-CCD-Element 43 abgegeben, um das Sammeln und die Übertragung der Ladungen mit dem Flächen-CCD-Element 43 zu veranlassen.

Mit dem CCD-Treiber 6 werden auch Taktsignale erzeugt. Bei­ spielsweise können kombinierte Taktsignale mit einem Horizon­ tal-Synchronsignal und einem Vertikal-Synchronsignal, kombi­ niert mit einem Taktsignal, von dem CCD-Treiber 6 zur CPU 15 abgegeben werden.

Der Verstärker 8 ist mit dem Flächen-CCD-Element 43 verbunden und verstärkt die (analogen) Bildsignale aus dem Flächen-CCD-Element 43 und führt eine A/D-Wandlung aus, um digitale Bildsignale zu erhalten (beispielsweise 8 Bit-Bildsignale). Die digitalen Bildsignale werden dann in die Binärschaltung 10 eingegeben.

In der Binärschaltung 10 werden die digitalen Bildsignale ei­ nes jeden Bildelements in dem Binärwert 1 oder 0 entsprechend vorbestimmten Schwellendaten umgesetzt. Ein Binärwert 1 ent­ spricht einem schwarzen Teil des Datensymbols 38, während ein Binärwert 0 einem weißen Teil entspricht. Die von der Binär­ schaltung 10 ausgegebenen binären Daten werden über die CPU 15 übertragen und an vorbestimmten Adressen des Speichers 12 mit einem Adressenzähler der CPU 15 eingeschrieben. Dieser Adressenzähler wird entsprechend den kombinierten Taktsigna­ len aus dem CCD-Treiber 6 gesteuert.

Bei der Leseoperation werden zunächst die Binärdaten sequen­ tiell aus dem Speicher 12 unter Steuerung durch den Adressen­ zähler ausgelesen (die Lesereihenfolge kann gegenüber der Speicherreihenfolge umgekehrt sein). Die CPU 15 veranlaßt die erforderliche Bildverarbeitung, z. B. Bildumkehrung, Extrak­ tion nur von Binärdaten des Datensymbols 38 aus den Koordina­ tendaten der Bildgrenzen, Fehlstellenkorrektur, Bilddrehung u. ä. für das jeweilige Bild. Die CPU 15 decodiert auch die Binärdaten in nutzbare Daten entsprechend dem Decodiersystem für den jeweiligen Typ des Datensymbols 38. Die decodierten Daten werden dann über die Kommunikationssteuerung 16 einem extern angeschlossenen Hauptrechner 17 zugeführt. Dieser kann z. B. ein Personal Computer oder eine Work Station sein. Das Speichern, die Tabulierung usw. der nutzbaren Daten erfolgen dann im Hauptrechner 17.

Fig. 9 zeigt das Flußdiagramm der CPU 15 zum Steuern des Le­ segeräts 1.

Wird der Triggerschalter 14 geschlossen, so startet der in Fig. 9 gezeigte Prozeß. In Schritt S101 wird ein Vollbild aufgenommen, und es werden das erste Halbbild (ungerade Zei­ len) und das zweite Halbbild (gerade Zeilen) erfaßt. Die Bilddaten dieser beiden Halbbilder (Bildsignale) werden binär umgesetzt, und die Binärdaten (Binärsignale) werden in den Speicher 12 eingeschrieben.

Bei Schritt S102 wird das erste Halbbild analysiert und z. B. auf ein (schwarzes) Authentifiziermuster geprüft, um längs der nten horizontalen Zeile ein Authentifiziermuster der richtigen Breite zu erfassen, wie zuvor beschrieben wurde. Wird ein solches Authentifizierungsmuster 91 erfaßt, so wird die Zahl D1 der CCD-Bildelemente entsprechend dem Abstand von der Vorderkante des ersten Halbbildes zur Vorderkante 92 des Authentifizier­ musters 91 (Fig. 7) berechnet. Die Zahl D1 der Bildelemente wird aus dem Speicher 12 mit der Leseadresse der Kante 92 be­ rechnet.

In Schritt S103 wird geprüft, ob in Schritt S102 ein Authen­ tifiziermuster 91 gefunden wurde. Trifft dies nicht zu, so geht die Steuerung zurück zu Schritt S101 und tastet (erfaßt) ein neues Bild ab.

Wird jedoch ein Authentifiziermuster 91 in Schritt S102 ge­ funden, so geht die Steuerung zu Schritt S104. Die Zahl der CCD-Bildelemente D2 entsprechend dem Abstand von der Vorder­ kante des zweiten Halbbildes zur Kante 92 des Authentifizier­ musters 91 wird berechnet ähnlich wie für das erste Halbbild.

In Schritt S105 wird die Versetzung des Authentifiziermusters 91, d. h. die Differenz ΔD von D1 und D2 berechnet.

In Schritt S106 wird die Geschwindigkeit V des bewegten Ob­ jekts 9 und des Datensymbols 38 mit dem oben genannten Aus­ druck (1) berechnet.

In Schritt S107 wird die optimale Belichtungszeit Ts (geeignete Ladungssammelzeit) aus der Bewegungsgeschwindig­ keit V mit den Tabellendaten (Fig. 7) des Tabellenspeichers 15a berechnet.

In Schritt S108 wird die optimale Lichtintensität aus der op­ timalen Belichtungszeit Ts mit den Tabellendaten (Fig. 8) im Tabellenspeicher 15a berechnet.

In Schritt S109 wird die Wartezeit W bis zu einer normalen Bilderfassung (d. h. zum Lesen der Symboldaten im Gegensatz zum Setzen der Belichtung) aus der Geschwindigkeit V berech­ net. Die Wartezeit wird in den Zeitgeber 15b der CPU 15 ge­ setzt und dieser gestartet.

In Schritt S110 wird eine Schleife durchlaufen, bis die War­ tezeit W, die mit dem Zeitgeber 15b gezählt wird, abgelaufen ist.

In Schritt S111 erfolgt eine normale Bildaufnahme (Normal­ belichtung), wozu die zuvor bestimmte optimale Belich­ tungszeit Ts und die Lichtintensität verwendet werden.

In diesem Fall befindet sich das Datensymbol 38 im Lesebe­ reich 36, wenn die normale Bildaufnahme erfolgt, wie Fig. 5D zeigt, da die geeignete Wartezeit W abgelaufen ist. Die Bild­ daten (Bildsignale) werden binär umgesetzt, und die Binärda­ ten (Binärsignale) werden in den Speicher 12 eingeschrieben.

Bei dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird die normale Bildaufnahme jeweils unter den besten Belichtungsbedingungen ausgeführt, da die Belichtungszeit und die Lichtintensität entsprechend eingestellt werden. Es kann jedoch auch nur die Belichtungszeit gesteuert werden, bis ein Decodierfehler auf­ tritt. In diesem Fall wird dann die Lichtintensität gesteu­ ert.

In Schritt S112 werden die zuvor beschriebene Bildverarbei­ tung und -docodierung ausgeführt, und die decodierten Daten werden dem Hauptrechner 17 über die Kommunikationssteuerung 16 zugeführt.

Bei einem Lesegerät 1 nach der Erfindung wird also die opti­ male Belichtungszeit (Verschlußgeschwindigkeit) entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols 38 eingestellt. Auch wenn diese Geschwindigkeit variiert, werden unscharfe Bilder durch überlange Belichtungen und Schärfeverluste durch zu kürze Belichtungen vermieden. Dadurch werden wiederum Le­ sefehler vermieden und die Lesegenauigkeit für Datensymbole 38 erhöht.

Da die Lichtintensität der Lichtquellen 41 entsprechend der Belichtungszeit eingestellt wird, verhindert das Lesegerät eine Über- oder Unterbelichtung infolge ungeeigneter Beleuch­ tung.

Da die Belichtungszeit und die Lichtintensität automatisch optimal eingestellt werden, ergibt sich eine einfachere Ar­ beitsweise als bei manuell eingestellten Geräten.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem die Geschwindigkeit des Datensymbols 38 aus der Versetzung des Authentifiziermusters 91 zwischen Halbbildern mit vorbe­ kannter Verzögerung ermittelt wird, kann die Geschwindig­ keitserfassung auch mit einer eingestellten Verzögerung oder mit nicht aufeinander folgenden Halbbildern oder Vollbildern durchgeführt werden.

Claims (9)

1. Lesesystem für Datensymbole mit einer Leseeinheit, die einen Bildsensor zum Aufnehmen von Bildern und ein opti­ sches System zum Erzeugen dieser Bilder auf den Bildsen­ sor enthält, und mit einer Vorrichtung (50) zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit (V) des Daten­ symbols (38) relativ zur Leseeinheit (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (50) zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit (V) eine Steuerung (6) zum Steuern des Bildsensors (43) für zwei aufeinander folgende Bildaufnahmen mit vorbe­ stimmtem zeitlichen Abstand, einen Speicher (12) für die den beiden Bildaufnahmen entsprechenden Daten und einen Rechner (15) zum Berechnen der Versetzung ΔD der beiden Bildaufnahmen sowie der Geschwindigkeit des Datensymbols aus der Versetzung ΔD und dem vorbestimmten zeitlichen Abstand enthält.

2. Lesesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datensymbol (38) ein Authentifiziermuster (91) hat, das gemeinsam mit ihm beweglich ist, und daß die Steue­ rung den Bildsensor (43) zur Aufnahme aufeinander fol­ gender Bilder auch des Authentifiziermusters (91) steu­ ert, wobei der Rechner (15) die Versetzung des Bildes des Authentifiziermusters (91) zwischen den beiden Bild­ aufnahmen und die Geschwindigkeit des Datensymbols (38) aus der Versetzung des Bildes des Authentifiziermusters (91) und aus dem vorbestimmten zeitlichen Abstand be­ rechnet.

3. Lesesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bildsensor (43) Video-Vollbilder aufnimmt, die jeweils ein Halbbild mit ungeraden Zeilen und ein Halbbild mit geraden Zeilen mit einem vorbestimmten zeitlichen Abstand zwischen beiden Halbbildern enthal­ ten.

4. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Setzen der Be­ lichtungszeit des Bildsensors (43) entsprechend der be­ rechneten Bewegungsgeschwindigkeit (V).

5. Lesesystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (41) variabler Intensität und durch eine Vorrichtung zum Einstellen der Intensität entsprechend der Belichtungszeit (Ts).

6. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Datensymbol (38) zweidi­ mensional ist.

7. Lesesystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Authentifiziermuster (91) auf dem das Datensymbol (38) tragenden Objekt (9) in dessen Be­ wegungsrichtung vor dem Datensymbol (38) angeordnet ist.

8. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine Synchronisationseinrichtung (14) zum Synchronisieren der Bewegung des das Datensymbol (38) tragenden Objekts (9) mit der Bildaufnahme.

9. Lesesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationseinrichtung (14) ein mit der Leseeinheit (4) verbundener Triggerschalter im Bewegungsbereich des Objekts (9), der durch dieses betätigbar ist, mit einem Zeitgeber (15b) zum Berechnen einer vorbestimmten Verzögerung nach Betätigung des Triggerschalters ist, auf den das Lesegerät (1) durch Starten der Bild­ aufnahme reagiert.