DE2205443C3

DE2205443C3 - Vorrichtung zur lichtelektrischen Abtastung und elektronischen Auswertung von kodiertenlnformationskennzeichea

Info

Publication number: DE2205443C3
Application number: DE19722205443
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg Dipl.-Phys. Albrecht; Bodo Dipl.-Ing. Heinze; Ingo Pohl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-02-03
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1974-09-05
Also published as: SE391819B; DE2205443B2; NL7301223A; GB1425362A; DE2205443A1; FR2170773A5; IT978763B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Abtastung und elektronischen Auswertung von kodierten Informationskennzeichen mittels einer Reflexionslichtschranke.

Derartige Vorrichtungen finden ihre Anwendung beispielsweise in automatischen Förder-. Sortier- und Verteilanlagen. Die auf dem Fördergut angebrachte Kennzeichnung (Adresse, Zielkennzeichen, Förderao gutnummer) wird beim Vorbeilaufen an der Abtastvorrichtung selbsttätig gelesen, und es werden in Abhängigkeit davon entsprechende Stei-ermaßnahmen an der Förderstraße (z. B. Weichenverstellung; oder Registriermaßnahmen (z. B. Durchlaufkontrolle) eingeleitet.

Die Sicherheit derartiger Abtsstvornditungen in bezug auf ein fehlerfreies »Lesen« der aufgebrachten Kennzeichnungen hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. variabler Transportgeschwin-

digkeit des Fördergutes, unterschiedlicher Abtastentfernung zwischen Objekt und Abtasteinrichtung und seitlichen Schwankungen der auf dem Objekt aufgebrachten Kennzeichnungen, bezogen auf die Abtastvorrichtung.

Aber auch bei der Beseitigung dieser Fehlermöglichkeiten, z. B. durch besondere Führungsschienen, Antriebe usw. an der Förderbahn, ist ein fehlerfreies Auslesen der Kennzeichnungen noch nicht sichergestellt.

Bereits vorgeschlagene Abtastverfahren verwenden deshalb zur Erhöhung der Erkennungssicherheit eine Kennzeichnung, die aus verschiedenfarbigen Strichmarkierungen für den Informationsteil und den Takttei! bestehen. Zusätzlich dienen einzelne Markierungen des Informationsteils zur Fehlererkennung.

Weitere Faktoren, die zu Fehlern bei der Abtastung

von Informationskennzeichnungen führen, sind stark schwankende Beleuchtungsverhältnisse im Abtaston und der Fremdlichteinfluß auf die fotoelektrische!) Empfänger, z.B. durch Hintergrundlicht.

Es wurde ein Verfahren zur lichtelektrischen Abtastung von Informationskennzeichen bei Fremdlichteinfluß und bei schwankenden Beleuchtungsverhältnissen vorgeschlagen, bei dem Störgrößen, wie durch Verschmutzung, veränderliche Verluste in den optischen Hilfsmitteln, insofern eliminiert werden, daß das Fotosignal eines fotoelektrischen Empfängers als Referenzsignal mit der Hintergrundstrahlung normieri wird, welche mit einem zweiten fototlektrischen Empfänger gemessen wird (deutsche Offenlegungsschrift 2 009 893).

Die Hintergrundstrahlung stellt dabei die mittlere Helligkeit eines breiteren Bereiches des Informalionskennzcichens dar, der auch den Kennzeichenträger mit erfaßt.

Des weiteren ist eine Anordnung zur optischen Abtastung von Hell-Dunkcl-Markierungen bekanntgeworden, bei der aber das Referenzsignal aus einem

keine Informationskennzeichen tragenden Bereich des Kennzeichenträgers gewonnen wird.

In der deutschen Oifenlegungsschrift 2 113 089 ist ein System zum Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Lesegerät veröffentlicht. Dabei sind zeilen- oder spaltenweise angeordneten fotoelektrischen Elementen logarithmische Verstärker zugeordnet, an deren Ausgängen der logarithmische Wert der von den fotoelektrischen Elementen abgegebenen Signale anstehen. Zum Abtasten der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums werden zwei oder mehr als zwei fotoelektrische Elemente verwendet. Diese werden so ausgewählt, daß mindestens eines von ihnen immer eine unmarkierte Bitstelle abtastet, die der '5 Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums an dieser Stelle entspricht. Die abgetasteten Signale einer markierten und einer unmarkierten Bitstelle werden an einen Differenzverstärker gelegt, ur.. Veränderungen der Oberflächenhelligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium auszuschließen.

Dieses Lesesystem gestattet nur eine Abtastung des Aufzeichnungsmediums, wenn es mit konstanter Transportgeschwindigkeit und konstanter Abtastentfernung an den fotoelektrischen Elementen vorbei *5 bewegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Abtastung und elektronischen Auswertung von kodierten, vorzugsweise aus retroreflektierendem Material bestehenden Informationiikennzeichen, die einen Informalionsteil aufweisen, der einem Taktteil überlagert ist und die auf gegenüber dem Abtastort beweglichen Kennzeichenträgern angebracht sind, mittels einer Reflexionslichtschranke anzugeben, die die reflektierte Strahlung in zwei fotoelektrischen Empfängern erfaßt, wobei ein erster fotoelektrischer Empfänger das durch einen schmalen Abtastspalt einer Spaltblende fallende Licht und ein zweiter fotoelektrischer Empfänger die mittlere Helligkeit eines Bereiches des Kemu-eichenträgers erfaßt und die bei schwankenden Beleuchtungsverhältnissen, Fremdlichteinfluß, variabler Transportgeschwindigkeit und unterschiedlicher Abtustentfernung eine hohe Frkennungssicherheit aufweist.

Gelost wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe ertindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale, daß

a) der /weite fotoelektrische Empfänger die mittlere Helligkeit eines durch Verschieben einer Lichtquelle einstellbaren Bereiches des Informationskennzeichens dunh Integration ermittelt,

b) Anfang und Ende des kodierten Informationskennzeichers durch jine mehrere Bit umfassende konstante Rückstreuflächr gebildet wird,

c) je ein lichtempfindliches Element der fotoelektrischen Empfänger in bekannter Weise so mit je einem driftarmen Verstärker verbunden ist, daß dessen Ausgangsspannung den logariihmischen Wert des einfallenden Lichtstromes darstellt,

d) eine Normierung des durch den Abtastspalt der Spaltblendc fallenden Lichtes, mit der mittleren Helligkeit eines einstellbaren Bereiches des Informutionskennzcichens durch ein Differenzverfahren erfolgt,

e) das von dem zweiten fotoelektrischen Empfänger gebildete Mittelwerisignai mit je einem von zwei voneinander verschiedenen Faktoren multipliziert wird, die die Ansprechschwellen je eines Triggers sind, deren zwei Signalfolgen einer nachgeschalteten Korrekturlogik zugeführt werden, die den Taktteil des Informationskennzeichens derart bildet, daß jede Taktsignalfolge je einem Eingang eines ersten und zweiten ODER-Gliedes sowie je einem Eingang eines ersten und negiert eines zweiten UND-Gliedes, dessen Ausgang auf einen zweiten Eingang eines R-S-Speichers wirkt und die mit der kleineren Ansprechschwelle des Triggers zugeordneten Taktsignalfolgen einem Eingang eines dritten UND-Gliedes, dessen zweiter Eingang mit einem dem zweiten Eingang des R-S-Speichers zugeordneten Ausgang verbunden ist, zugeführt wird und der Ausgang des ersten ODER-Gliedes zusammen mit Impulsen von einem dem ersten Eingang des R-S-Speichers zugeordneten Ausgang ein viertes UND-Glied beeinflußt, welches mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes auf ein drittes ODER-Glied wirkt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des R-S-Speichers verbunden ist und daß die Ausgänge des zweiten ODER- und des dritten UND-Gliedes auf ein viertes ODER-Glied wirken, dessen Ausgangssignale den Taktteil des Informationskennzeichens darstellen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Alisführungsbeispiels mit Hilfe der Fig. 1, 2 und 3 naher erläutert.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des optischen Abtastsysteins;

Fig. 2 zeigt ein Blockschema der elektronischen Auswertung der am Ausgang der fotoelektrischen Empfänger anstehenden Signale;

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Korrekturlogik.
In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Abtastung von amplitudenmoduüerenden Kennzeichnungen, im folgenden Adressen genannt, dargestellt. Die Adressen bestehen hierbei aus einer Folge von kurzen und langen Strichmarkierungen (Informationsmarkierung / und Taktmarkierung T), die mit in sich reflektierender Farbe auf einen beliebigen Träger 11 (Papier, Metall, Plastik ti. a.) aufgetragen sind. Der Adressenstreifen ist an einem gegenüber dem Abtastort beweglichen Kennzeichenträger 12 angebracht. Die Bewegungsrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet. Die Beleuchtung der Adresse erfolgt mittels Wechsellichl durch eine Lichtquelle 13 über eine Kondensorlinse 14 und einen Lochspiegel 15. Das von der Adresse reflektierte Licht gelangt durch den Spiegel 15 und eine abbildende Linse 18 auf fotoelektrische Empfänger 20 und 22. Im Strahlengang sind ein teildurchlässigcr Spiegel 19 und eine Spaltblende 21 angeordnet.

Der fotoelektrische Empfänger 22 erhält dabei nur das durch den schmalen Abtastspalt der Spaltblende 21 falicnde Licht (Bereich 17 auf dem Kennzeichenträger 12), während der fotoelektrische Empfänger 20die mittlere Helligkeit eines durch Verschiebender Lichtquelle 13 einstellbaren Bereiches 16 erfaßt. Durch die Adressenbewegung in Pfeilrichtung gelangt zuerst das Trägermaterial des Kennzeichenträgers 12 in den Strahlengang. Das wenige, durch diffuse Reflexion zurückgeworfene Licht soll zunächst in seiner Wirkung auf den fotoelektrischen Empfänger 22 unberücksichtigt bleiben. Gelangt der retroreflektie-

rende Aufdruck der Adresse in den Abbildungsstrahlengang, so wird vom Empfänger 22 wegen der hohen Rückstreuwerte ein großes Fotosignal registriert, dessen Amplitude wesentlich durch die Strichlänge bestimmt wird. Man hat daher die Amplitudenstufen A, & kurzer Strich = Taktschritl der Information »O« und A₁ = langer Strich = Taktschritt der Information »L«, die durch geeignete Triggerpegel in der Fotosignalverarbeitung unterschieden werden können.

Die einzelnen Binärzustände »O« und »L« stehen so lange am Ausgang des Empfängers 22 an, wie der Aufdruck in der Bildebene vor der Spaltblende erscheint.

Die elektronische Auswertung des von den fotoelektrischen Empfängern 20 bzw. 22 registrierten Lichtstromes zeigt das Blockschaltbild der F i g. 2. Auf den fotoelektrischen Empfänger 22 trifft der vom Informationskennzeichen reflektierte Lichtstrom 0. Der der mittleren Helligkeit des eingestellten Bereiches der Informationskennzeichen proportionale Lichtstrom φ₀ fällt auf den fotcclektrischen Empfänger 20. Die fotoelektrischen Empfänger (20 und 22) enthalten je ein lichtempfindliches Element, welches erfindungsgemäß so mit einem driftarmen Verstärker verbunden ist, daß dessen Ausgangsspannung den logarithmischen Wert des einfallenden Lichtstromes darstellt. Damit wird der Abtastbereich der Vorrichtung in vorteilhafter Weise insofern erweitert, daß große Amplituden des Fotosignals, wie sie bei geringerer Leseentfernung oder höherer Lampenspannung entstehen, komprimiert werden.

Der Lesevorgang ist, wenn man von der maximal zulässigen Bitfolgcfrequenz absieht, vom Betrag der Durchlaufgeschwindigkeit der Adresse durch das Meßfeld abhängig. Selbst ein vorübergehender Stillstand der Adresse während der Lesung wird zugelassen. Als Störgrößen bei der praktischen Ausführung gehen hier neben der Helligkeit der Lichtquelle und der durch Verschmutzung veränderlichen Verluste in den optischen Hilfsmitteln das Reflexionsvermögen des Druckträgers ein. Diese Störgrößen werden weitgehend eliminiert, indem bezogene Pegel eingeführt werden. Das ist erfindungsgemäß möglich, daß mit dem fotoelektrischcn Empfänger 20 die mittlere Helligkeit eines durch Verschicben der Lichtquelle 13 einstellbaren Bereiches 16 des Informationskennzeichens gemessen wird, auf die das Fotosignal des fotoclektrischen Empfängers 22 normiert wird. Dieses erfolgt durch ein Differenzverfahren.

Die Differenzspannung wird im Trigger (24) gebildet, dessen Ausgangssignale die Information (/) darstellt.

Zur Gewinnung des Taktsignals wird außerdem die Differenzspannung der beiden Signale von den Hausteinen 22 und 20 erfindungsgemäß mit zwei verschiedenen Faktoren multipliziert, in den Triggern (25, 26) gebildet. Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht,

»ο daß eine Trennung der Taktsignalc auch dann noch gewährleistet ist, wenn der optische Übertragungskanal durch Störungen oder Tolcranzeinflüsse beeinflußt ist.

Die Trigger (25, 26) liefern Taktsignalfolgen (A und ß), die erfindungsgemäß einer aus UND/ ODER-Gliedern und einem R-S-Speicher (32) bestehenden Korrekturlogik (27) zugeführt werden, deren Ausgangssignal den Taktteil [T) des Informationskennzeichens darstellt. Die unterschiedlichen An-

»o sprechschwcllcn der Trigger (25, 26) werden diesen so zugeordnet, daß bei störungsfreiem Betrieb stets ein Impuls der Taktsignalfolge B (vom Trigger 26) vor einem Impuls der Taktsignalfolge A (vom Trigger 25) der Korrekturlogik (27) zugeleitet wird.

»5 In der Fig. 3 ist der Aufbau der Korrekturlogik (27) dargestellt. Jede Taktsignalfolge (A, B) wird je einem Eingang eines ersten und zweiten ODER-Gliedes (28, 29) sowie je einem Eingang eines ersten und negiert eines zweiten UND-Gliedes (30, 31) zugeführt. Der Ausgang des zweiten UND-Gliedes (30, 31) ist mit einem zweiten Eingang eines R-S-Speichers (32) verbunden. Die mit der kleineren Ansprechschwelle des Triggers (26 in Fig. 2) zugeordnete Taktsignalfolgc (ß) wird einem Eingang eines dritten UND-Gliedes (33) zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einem dem zweiten Eingang des R-S-Speichers (32) zugeordneten Ausgang verbunden ist. Der Ausgang des ersten ODER-Gliedes (28) beeinflußt zusammen mit Impulsen von einem dem ersten Eingang

des R-S-Speichcrs (32) zugeordneten Ausgang ein viertes UND-Glied (34), dessen Ausgang mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (30) auf ein drittes ODER-Glied (35) wirkt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des R-S-Speichers (32) verbunden ist Die Ausgänge des zweiten Gliedes (29) und des dritten UND-Gliedes (33) führen auf ein viertes ODER-Glied (36), dessen Ausgangssignale den Taktteil (T des Informationskennzeichens darstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur lichtelektrischen Abtastung und elektronischen Auswertung von kodierten, vorzugsweise aus retroreflektierendem Material bestehenden Informationskennzeichen, die einen Informationsteil aufweisen, der einem Taktteil überlagert ist und die auf gegenüber dem Abtastort beweglichen Kennzeichenträgern angebracht sind, mittels einer Reflexionslichtschranke, die die reflektierte Strahlung in zwei fotoelektrischen Empfängern erfaßt, wobei ein erster fotoelektrischer Empfänger das durch einen schmalen Abtastspalt einer Spaltblende fallends Licht und ein zweiter fotoelektrischer Empfänger die mittlere Helligkeit eines Bereiches des Kennzeichenträgers erfaßt, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß

a) der zweite fotoelektrische Empfänger (20) die mittlere Helligkeit eines durch Verschieben einer Lichtquelj^ (13) einstellbaren Bereich (16) des Iniormationskennzeichens durch Integration ermittelt,

b) Anfang und Ende des kodierten Informationskennzeichens durch eine mehrere Bit umfassende konstante Rückstreufläche gebildet wird,

c) je ein lichtempfindliches Element der fotoelektrischen Empfänger (20, 22) in bekannter Weise so mit je einem driftarmen Verstärker verbunden ist, daß dessen Ausgangsspannung den logarithmischen Wert des einfallenden Lichtstromes darstellt,

d) eine Normierung des durch den Abtastspalt der Spaltblende (21) fallenden Lichtes mil der mittleren Helligkeit eines einstellbaren Bereiches (16) des Informationskennzeichens durch ein Differenzverfahren erfolgt,

e) das von dem zweiten fotoelektrischen Empfänger (20) gebildete Mittelwertsignal mit je einem von zwei voneinander verschiedenen Faktoren multipliziert wird, die die Ansprechschwellen je eines Triggers (25, 26) sind, deren zwei Signalfolgen (A, B) einer nachgeschalteten Korrekturlogik (27) zugeführt werden, die den Taktteil des Informationskennzeichens derart bildet, daß jede Taktsignalfolge (A, B) je einem Eingang eines ersten und zweiten ODER-Gliedes (28, 29) sowie je einem Eingang eines ersten und negiert eines zweiten UND-Gliedes (30,31), dessen Ausgang auf einen zweiten Eingang eines RS-Speichers (32) wirkt urd die mit der kleineren Ansprechschwelle des Triggers zugeordneten Takisignalfolgen (,S) einem Eingang eines dritten UND-Gliedes (33), dessen zweiter Eingang mit einem dem zweiten Eingang des R-S-Speichers (32) zugeordneten Ausgang verbunden ist, zugeführt wird und der Ausgang des ersten ODER-Gliedes (28) zusammen mit Impulsen von einem dem ersten Eingang des R-S-Speichers (32) zugeordneten Ausgang ein viertes UND-Glied (34) beeinflußt, welches mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (30) auf ein drittes ODER-Glied (35) wirkt, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des R-S-Speichers (32) verbunden ist und daß die Ausgänge des zweiten ODER- (29) und des dritten UND-Gliedes (33) auf ein viertes ODER-Glied (36) wirken, dessen Ausgangssignale den Taktteil (T) des Informationskennzeichens darstellen.