DE2101566C3 - Visuell und maschinell lesbare Zeichen, Verfahren zu deren Erkennung bzw. Herstellung und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

nach Anspruch 8 oder 9, dadurch "gekennzeichnet, 60 struktur des Zeichenträgers, so daß auch rauhe Oterdaß zu Erzeugun des Musters energiereicher Strahlung auf dem Zeichenträger (2) eine Strahlungsquelle und eine Maske vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein Laser ist.

flächen, wie beispielsweise Ferrite, zur Aufnahme dieser maschinell lesbaren Zeichen geeignet sind.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Erkennung derartiger Zeichen zeichnet sich dadurch aus, daß das zu erkennende Zeichen mit näherungsweise parallelem Licht beleuchtet und die Richtung maximaler Lichtstärke des rückgestrahlten Lichts bestimmt wird.

Dieses Erkennungsverfahren bietet den Vorteil, daß

auch bei Zeichenverschiebungen, die einen gewissen Betrag nicht überschreiten, d h. bei nicht auf das Zeiihen zentrierter Lage der Abtastvorrichtung, eine einwandfreie Erkennung möglich ist. Die Beschränkung liegt darin, daß der auftreffende Lichtstrahl oder das üchtband aus näherungsweise parallelem Licht das pächste benachbarte Zeichen nicht so weit erfassen darf, daß zwei oder mehr gleichgroße Maxima auftreten, die eine Identifizierung des abgetasteten Zeicnens unmöglich machen.

Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung derartig codierter Zeichen zeichnet sich dadurch aus, daß durch Einwirkung eines Musters energiereicher Strahlung auf den Zeichenträger dessen Oberfläche örtlich entsprechend dem Muster erhitzt, verflüssigt und danach dieses verflüssigte Muster erkalten gelassen wird, so daß infolge der Oberflächenspannung des verflüssig ten Zeichenträgermalerials gekrümmte und spiegelnde Oberflächen entstehen.

Eine Ausgestaltung dieses Verfahiens besteht darin, daß die Einwirkung der energiereichen Strahlung auf den Zeichenträger bis zur Verdampfung des örtlich verflüssigten Zeichenträgermaterials ausgedehnt wird. Zur Durchführung dieser Verfahrensschritte benutzt man zweckmäßigerweise eine Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnet, daß zur Erzeugung des Musters energicreicher Strahlung auf dem Zeichenträger eine Strahlungsquelle, vorteilhaft ein Laser, und eine Maske vorgesehen sind.

Durch ein solches Verfahren ist in recht einfacher Weise die Erzeugung der obenerwähnten Hohlspiegel möglich. Wenn eine Quelle energiereicher Strahlung beispielsweise durch eine Maske so abgeblendet wird, daß nur ein Muster dieser Strahlung auf den zu kennzeichnenden Zeichenträger fällt, so erhitzt sich der Zeichenträger entsprechend dem aufgebrachten Muster, wodurch das Material örtlich verflüssigt und schließlich verdampft wird. Nach Abschaltung der Energiequelle erkaltet das verflüssigte Material und bildet durch die Oberflächenspannung einen Hohlspiegel von ungefährer Zylinderform. Die Tiefe des Hohlspiegels kann in einfacher Weise durch Regelung der Energieeinwirk gszeit gesteuert werden, da sie von der Menge des ve. dampften Materials abhängt. Statt ein. durch eine Maske abgedeckten Energiestrahls kann auch ein punktförmiger, entsprechend dem Muster abgelenkter Energiestrahl Verwendung finden. Als Strahlungsquellen für beide Arten bieten sich Laser an, selbstverständlich ist auch die Verwendung von Elektronenstrahlen denkbar Schaltet man jedoch die Strahlungsquellen sofort nach der erfolgten Verflüssigung des Aeichenträgers ab. d. h. also, bevor die Verdampfung einsetzt, so bildet das erkaltende Material einen Wölbspiegel. Derartige Spiegel können mit der gleichen Vorrichtung abgetastet werden, die zur Identifizierung der durch Hohlspiegel codierten Zeichen dient.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Erläuterungen der Erfindung sind der Beschreibung mit den Zeichnungen zu entnehmen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein codiertes Zeichen, F i g. 2A bis 2C verschiedene Ausführungsformen der zur Codierung benutzten Spiegelflächen,

F i g. 3 eine Vorrichtung zur maschinellen Abtastung und Erkennung codierter Zeichen in Seitenansicht,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die in F i g. 3 gezeigte Vorrichtung.

In F i g. 1 ist ein codiertes Zeichen dargestellt, das sich auf einem Zeichenträger 2 befindet Dieses Zeichen — hier die Zahl 49 - besteht aus einer Reihe parallel laufender Spiegel 1, deren Neigungswinkel in der Zeichenebene charakteristisch für das codierte Zeichen ist Wie in F i g. 1 zu sehen ist, verlaufen die Spiegelflächen der ersten Ziffer — »4« — in senkrechter Richtung, während die der nachfolgenden Ziffer — »9« — waagerecht angeordnet sind. Die Anzahl der in einem Zeichensatz unterzubringenden Elemente hängt sowohl von dem Auflösungsvermögen der Erkennungvorrichtung als auch von der Exaktheit der Herstellung der erfindungsgemäßen Zeichen ab. Abhängig von der Art der verwendeten Spiegel — darauf wird unten noch näher eingegangen werden — liegen die Neigungswinkel für die :ehn Ziffern »0« bis »9« um jeweils 18° oder 36° auseinander, d. h. der gesamte Zeichensatz überdeckt einen Halb- oder Vollkreis. Solche Zeichen sind visuell lesbar, da das menschliche Auge den Zeichenumriß erkennt; die maschinelle Erkennbarkeit ist durch den Neigungswinkel der »Schraffur« gegeben. Die das Zeichen codierenden Oberflächenspiegel können nun von verschiedener Gestalt sein.

In den F i g. 2A bis 2C sind verschiedene Ausführungsformen dieser Spiegel dargestellt. Auf die Oberfläche des Zeichenträgers 2 fällt das näherungsweise oder tatsächlich parallele Lictubündel 3 und wird entsprechend der Oberflächenstruktur reflektiert. Bei dem gerichtet reflektierten Licht lassen sich zwei Anteile unterscheiden: Der gerichtet reflektierte Anteil 4 und der gestreut reflektierte Anteil 5. In F i g. 2A ist die Spiegelfläche la als ebener Spiegel ausgebildet, der in einer Ebene senkrtcht zur Längsrichtung des Linienspiegels um den Winkel α geneigt ist. Der Winkel * wird für die Elemente eines Zeichensatzes üblicherweise konstant sein, obgleich er sich ebenfalls zur Codierung eignet. Die Herstellung derartiger Planspiegel kann durch Fräser, oder Polieren erfolgen, bei bestimmten Materialien können sie auch eingeprägt werden. Die untere Grenze für den Winkel λ wird durch die Rauhigkeit der Zeichenträgeroberfläche und durch die Möglichkeiten der mechanischen Anordnung der ErkennungsvorrichtuTig bestimmt. Er kann bei Zeichenträgern mit glatter Oberfläche kleiner gewählt werden als bei Zeichenträgern mit rauher Oberfläche, da bei letzteren das Streulicht einen größeren Raumwinkel durchstrahlt und zu einer sicheren Erkennung das von den Spiegel reflektierte Licht genügend weit aus dem Bereich größerer Streulichtstärke herausgespiegeh sein muß.

In F i g. 2B ist eine andere Spiegelform dargestellt. Die das Zeichen codierenden Spiegel sind als Hohlspiegel \b ausgebildet, die angenäherte Zylinderform besitzen. Die Zylinderachse verläuft parallel zur größeren Ausdehnung des Linienspiegels. Derartige Hohlspiegel weisen selbstverständlich ein anderes Reflektionsbild auf als die in Fig.2A dargestellten Planspiegel. Wie die Erkennungsvorrichtung entsprechend dieser Eigenschaften auszubilden ist, wird weiter unten noch näher btschrieben werden.

In Fig. 2C ist eine weitere Spiegelform dargestellt, die sich in einfacher Weise durch eines der eingangs geschilderten Verfahren erzeugen läßt. Schaltet man nämlich die Strahlungsquelle sofort nach der erfolgten Verflüssigung des Zeichenträger ab, d. h. also, bevor die Verdampfung einsetzt, so bildet das erkaltende Material einen Wölbspiegel Ic. Wie bereits erwähnt, kann zur Abtastung und Erkennung derartiger Zeichen eine

Vorrichtung Verwendung findein,, wie sie auch zur Identifizierung von mit Hohlspiegeln codierten Zeichen benutzbar ist. Beide Codierverfahren besitzen nämlich eine ähnliche räumliche Lichtsitärkeverteilung des reflektierten Lichts.

Die räumliche Lichtstärkeverteilung, die beim Auftreffer« eines Lichtbündels von den in den F i g. 2B und 2C dargestellten Spiegelformen erzeugt werden, besteht ebenfalls aus einem Anteil diffus reflektierten, d. h. gestreuten Lichts 5 und einem gerichteten reflektierten Anteil 4. Das gerichtet reflektierte Licht besitzt jedoch keine eindeutige Vorzugsrichtung wie bei den planspiegelcodierten Zeichen nach F i g. 2A, sondern es füllt einen Raum aus, der von zwei parallelen, senkrecht zur Achse des Zylinderspiegels liegenden Flächen begrenzt wird. Der Abstand dieser Flächen ist durch die Größe des codierten Zeichens, bestimmt Diese »Lichtscheibe«, die senkrecht auf der Zeichenträgeroberfläche steht, verändert ihre Lage nun entsprechend der Codierung des Zeichens. Dadurch wird es möglich, mittels paarweise gegenüberliegend angebrachter optoelektrischer Wandler 6 und 6' — wie sie in der unten näher beschriebenen F i g. 4 dargestellt sind — die Erkennung vorzunehmen.

In F i g. 3 ist an Hand einer Prinzipskizze dargestellt, wie das Verfahren zur maschinellen Abtastung und Erkennung erfolgt und eine dafür geeignete Vorrichtung generell aufgebaut sein kann. Das eini allende Lichtbündel 3 aus nahezu oder tatsächlich parallelem Licht durchtritt eine Blende 7. die gleichzeitig zur Begrenzung des Lichtbündels dienen kann, jedoch in erster Linie als Aufnahmevorrichtung für eine Reihe optoelektrischer Wandler 6 und 6' dient. Von der Oberflä ehe und den in der Oberfläche angeordneten Spiegelflächen wird ein Lichtstrom zurückgestrahlt, der sich aus einem gerichteten Anteil 4 und einem gestreuten Anteil 5 zusammensetzt. Falls es sich um einen Zeichenträger mit spiegeinder Oberfläche handelt, vereinigt sich das Streulicht S zu einem in Richtung der Lichtquelle verlaufenden reflektierten Strahl.

F i g. 4 zeigt eine Draufsicht auf die in F i g. 3 in Seitenansicht dargestellte Vorrichtung, wobei die Blende 7 und die opto-elektrischen Wandler 6 durchsichtig dargestellt sind, um den Erkennungsvorgang einfacher sichtbar zu machen. Das parallele Lichtbündel fällt in Blickrichtung des Beobachters auf den unterhalb der Bilende 7 befindlichen Zeichenträger 2 und beleuchtet dort das Zeichen »4«. Abgesehen vom «icht dargestellten Streulicht 5 (F i g 3), bzw. bei spiegelnder Zeichenträgeroberfläche 2 in Richtung des Beobachters zurückgestrahlten gerichteten Anteils, tritt ein für das Zeichen charakteristischer reflektierter Anteil 4 auf, der einen auf der Blende 7 angeordneten opto-elektriüchen Wandler 6 — und nur diesen — beleuchtet. Gemäß der in F i g. 1 gezeigten Anordnung besitzt das Zeichen »9« eine Orientierung der Schraffur, die gegenüber der gezeigten um 90° verdreht ist. Ein auf das Zeichen »9« fallender paralleler Lichtstrahl würde also einen gerichtet reflektierten Anteil 4 erzeugen, der senkrecht nach unten verläuft und demnach den zur Identifizierung des Zeichens. »9« dienenden Wandler 6 trifft. Selbstverständlich kann die Anordnung der optoelektrischen Wandler 6 sich über den gesamten Umfang der Blende 7 erstrecken, da durch die Neigung der Oberfläche des Planspiegels gegenüber der Zeichenträgeroberfläche ein in definierter Richtung reflektierter Lichtstrahl erzeugt wird.

Eine Ausführungsform der Erkennungsvorrichtung zur Abtastung der mittels Zylinderhohl- oder Wölbspiegel codierten Zeichen kann nun paarweise gegenüberliegende opto-elektrische Wandler 6 und 6' besitzen, da, wie oben bereits erwähnt sich bei Beleuchtung dieser Spiegelformen »Lichtscheiben« ergeben, die dann jeweils zwei gegenüberliegende Wandler beleuchten wurden. Die Orientierung der Lichtscheibe für ein einzelnes Zeichen hängt von der Achsenrichtung der gekrümmten Spiegel ab. Selbstverständlich kann zur Abtastung auch eine sich nur aber einen Halbkreis erstreckende Anordnung von Wandlern Verwendung finden. Es ist offensichtlich, daß bei unverändertem Auflösungsvermögen der Erkennungsvorrichtung ein mittels gekrümmter Spiegel codierter Zeichensatz verglichen mit einem planspiegelcodierten, nur die Hälfte der Zeichenelemente aufnehmen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Visuell und maschinell lesbare Zeichen aus »chraffurähnlich angeordneten Linien, deren Neigungswinkel charakteristisch für das jeweilige Zeichen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Linien (1 in Fi g. 1) als Spiegel ausgebildet sind, die entweder ebene und gegenüber der Zeichenüäger-Die Erfindung betrifft visuell und maschinell lesbare Zeichen aus schraffurähnlich angeordneten Linien, deren Neigungswinkei charakteristisch für das jeweilige Zeichen ist Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung derartiger Zeichen und zu ihrer maschinellen Erkennung.

Es wurde bereits vorgeschlagen, visuell lesbare Zeichen dadurch maschinell einfach erker.ibar zu machen, daß sie in einem Schraffurdnjck hergestellt werden.

oberfläche (2 in Fifrl) geneigte (11 ia Fig.~2A) ,o Dabei ist der Neigungswinkel der Schraffur charakteri- oder gekrümmte Spiegelflächen (16 in Fig.2B, Ic
in F i g. 2C) aufweisen.

2- Zeichen nach Anspruch I₁ dadurch gekennleichnet, daß die Spiegelflächen als Hohlspiegel (\b

stisch für das Zeichen. Dieses bekannte Verfahren weist trotz seiner Einfachheit eine große Invarianz gegen Zeichenverschiebung und Verschmutzung auf. Die Anforderungen an die Drucktoleranz sind gering, bein F i g.2B) mit angenäherter Zylinderform äusge- i₅ sonders, wenn ein Zeichensatz aus wenigen Elementen, bildet sind. _z. ß. die Ziffern »0« bis »9«, Verwendung findet. Nach-

3. Zeichen nach Anspruch 1. dadurch senenn- teilig bei diesem und anderen Verfahren, die mit einfachem Druck arbeiten, ist jedoch, daß sie sich nicht zur Kennzeichnung von Werkstücken eignen, sobald diese 20 Werkstücke zu irgendeinem Zeitpunkt beispielsweise einem Ultraschall-Reinigungsprozeß oder einer Hochtemperaturbehandlung unterworfen werden. Außerdem ist durch die notwendige Anpressung des Druckstempels eine Beschädigung empfindlicher Werkslücke,

nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelflächen als Wölbspiegel (Ic in F i g. 2C) mit angenäherter Zylinderform ausgebildet sind

4. Verfahren zur Erkennung von Zeichen nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das zu erkennende Zeichen mit zumindest näherungsweise parallelem Licht beleuchtet und die

Richtung maximaler Lichtstärke des rückgestrahl- i_S wie siez. B.Halbleiterpiättchen darstellen, möglich und ten Lichts bestimmt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der abzustastenden Zeichenträgeroberfläche (2) eine näherungsweise paralleles Licht (3) abgebende Quelle angeordnet ist, daß auf einem Kreisbogen um deren optische Achse opto-elektrische Wandler (6) angebracht und die Ausgangsleitungen dieser Wandler (6) mit einer Maximumschaltung verbunden sind, die ein für das erkannte Zeichen oder ein für den erfolglosen Erkennungsversuch signifikantes Signal abgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Lichtquelle zumindest annähernd senkrecht zur Zeichenträger-Oberfläche (2) verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.

8. Verfahren zur Herstellung von Zeichen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einwirkung eines Musters energiereicher Strahlung auf den Zeichenträger (2) dessen Oberfläche örtlich entsprechend dem Muster erhitzt, verflüssigt und danach dieses verflüssigte Muster erkalten gelassen wird, so daß infolge der Oberflächenspannung des verflüssigten Zeichenträgermaterials gekrümmte und spiegelnde Oberfläche entstehen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung der energiereichen Strahlung auf den Zeichenträger (2) bis zur Verdampfung des örtlich verflüssigten Zeichenträgermaterials ausgedehnt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

wahrscheinlich. Gerade bei der Herstellung von integrierter Schaltungen aus Halbleiterplättchen hat es sich jedoch als notwendig erwiesen, diese Plättchen, da sie einem längeren Fertigungsprozeß unterworfen sind, zu kennzeichnen. Bisher wurden diese Kennzeichnungen beispielsweise durch Einätzen von visuell lesbaren Zeichen oder durch Aufbringung maschinell abtastbarer Strichmarkierungen vorgenommen. Selbsfverständ lieh wäre es auch möglich, eine der aus der Datenverarbeitungstechnik bekannten automatischen Zeichenerkennungsmaschinen, die bekanntlich eine Erkennung nicht codierter Zeichen ermöglichen, zur Abtastung der auf den Werkstücken angebrachten Zeichen zu benutzen; gegen derartige Lösungen spricht jedoch der zu hohe Kostenaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist, visueli und maschinell lesbare Zeichen anzugeben, die gegen Veränderungen resistent sind und die sowohl eine einfache Aufbringung als auch eine wenig aufwendige maschinelle Identifizierung zulassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Zeichen der eingangs genannten Art gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, daß die Linien als Spiegel ausgebildet sind, die entweder ebene und gegenüber der Zeichenträgeroberfläehe geneigte oder gekrümmte Spiegelflächen aufweisen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Zeichen besteht darin, daß die Spiegelflächen als Hohlspiegel mit angenäherter Zylinderform ausgebildet sind.

Solche Zeichen erweisen sich nicht nur als invariant gegenüber Verschmutzung und als widerstandsfähig gegen thermische und mechanische Einflüsse, sondern sie sind auch einfach visuell und maschinell lesbar. Außerdem sind sie unabhängig von der Oberflächen-

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