DE2208606C3 - Abtastvorrichtung für codierte Informationen, insbesondere zur Identifizierung von bewegten Objekten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtastvorrichtung für codierte Informationen, die auf einem Trägei an einem Objekt angeordnet sind, insbesondere zui Verwendung bei einer Anordnung zur fortlaufenden Identifizierung von bewegten Objekten, wobei die

3 4

:odierten Informationen durch parallele, abwechselnd Störreflexionen, selbst wenn im Empfangsweg ein reflektierende und nichtreflektierende Streifen auf Farbfilter angeordnet wird, das einen der Frequenz dem Träger dargestellt sind, mit einem eine mono- der monochromatischen Lichtstrahlung entsprechenchromatische Lichtstrahlung erzeigenden Sender, den schmalen Durchlaßbereich hat Diese Frscheieincr opto-rnechanischen Able^einrichtung zur Er- s nungen haben zur Folge, daß das Verhältnis zwischen zeugung eines den Träger bestreichenden ver- Nutzsignal und Rauschen veränderlich ist und für schwenkten Lichtbündels und mit einem Empfänger, eine richtige und sichere Auswertung der Information der ein Rückstrahlvisier für die reflektiere Licht- unzureichend wird.

strahlung, einen die reflektierte Lichtstrahlung auf Eine Erhöhung der Leistung der Strahlungsquelle

zwei jeweils ein optisches Filter und einen Photo- io ermöglicht eine Verbesserung dieses Verhältnisses im detektor enthaltende Empfangskanäle aufteilenden gewissen Maße, vorausgesetzt, daß der Anteil der optischen Strahlenteiler, eine an die Ausgänge der Störreflexionen begrenzt bleibt. Derartige Maßnah-Photodetektoren angeschlossene Subtrahierschaltung men erweisen sich aber bei solchen Anwendungsund Signalverarbeitungs- und Decodierschaltungen fällen als unzureichend, bei denen die erwähnten für die Ausgangssignale der Subtrahierschaltung ent- 15 Störfaktoren in erheblichem Maße auftreten. Dies hält. gilt vor allem für die Identifizierung von Kraftfahr-

Bei einer aus der US-PS 3 502 888 bekannten Ab- zeugen, bei denen insbesondere die Unterschiede in tastvorrichtung dieser Art ist das vom Sender aus- der örtlichen Anordnung des Codeträgers beträchtgesendete Lichtbünde] linear polarisiert, und die liehe Schwankungen der Störerscheinungen zur Folge reflektierenden Streifen sind so ausgebildet, daß auch 20 haben, die das Verhältnis von Nutzsignal zu Raudie daran reflektierte Lichtstrahlung linear polarisiert sehen beeinflussen.

ist. Zur Trennung des Nutzsignals von vorhandenen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Störsignalen (Rauschen) sind die in den beiden Emp- Abtastvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu fangskanälen angeordneten optischen Filter Polari- schaffen, die ohne Verwendung von polarisiertem satoren, von denen der eine so angeordnet ist, daß 25 Licht eine weitgehende Beseitigung des Einflusses er das reflektierte polarisierte Nutzlicht durchläßt, von Störstrahlungen und Störreflexionen ermöglicht, während der andere Polarisator um 90° gegen die Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Polarisationsrichtung des reflektierten Nutzlichtes ge- daß die in den beiden Empfangskanälen liegenden dreht ist und somit nur die entsprechende Kompo- optischen Filter Farbfilter mit zueinander inversen nente des nichtpolarisierten Störlichtes durchläßt. 30 Kennlinien sind, wobei das Farbfilter des ersten Unter der Voraussetzung, daß die in zwei zueinander Empfangskanals einen der Frequenz der monochrosenkrechten Polarisationsebenen liegenden Kompo- matischen Lichtstrahlung entsprechenden schmalen nenten des nichtpolarisierten Störlichtes gleich groß Durchlaßbereich und das Farbfilter des zweiten Empsind, heben sich die von ihnen an den Ausgängen fangskanals einen dieser Frequenz entsprechenden der Photodetektoren verursachten Störsignale in der 35 schmalen Sperrbereich aufweist, und daß zwischen anschließenden Subtraktionsschaltung gegenseitig auf. dem Ausgang jedes Photodetektors und dem entspre-

Bei einer aus der Zeitschrift »Control Engineer- chenden Eingang der Subtrahierschaltung in jedem ing«, Oktober 1963, S. 82 bis 86, bekannten Abtast- Empfangskanal eine Abgleichschaltung zur Einstelvorrichtung sind zusätzlich zu den nichtreflektierenden lung gleicher Rauschpegel in den beiden Empfangs-Streifen zwei verschiedene Arten von reflektierenden 40 kanälen vorgesehen ist.

Streifen vorgesehen, die entweder in verschiedenen Die erfindungsgemäße Ausbildung der Abtastvor-

Ebenen polarisiert sind oder zwei verschiedene Far- richtung ergibt die Wirkung, daß das Ausgangssignal ben des auftreffenden Lichtes reflektieren. Diese bei- des einen Empfangskanals die dem Rauschen überladen unterschiedlichen Arten von reflektierenden gerten Nutzsignale enthält, während das Ausgangssi-Streifen dienen der Darstellung der Binarziffern 1 45 gnal des anderen Empfangskanals das gleiche bzw. 0. per im Empfänger enthaltene Strahlenteiler, Rauschspektrum, aber ohne Nutzsignale enthält. Am der zugleich das optische Filter darstellt, überträgt Ausgang der Subtrahicrschaltung erhält man daher die von den reflektierenden Streifen der einen Art die im wesentlichen vom Rauschen befreiten Nutzkommende Strahlung zu einem Photodetektor und signale.

die von den reflektierenden Streifen der anderen Art 5° Die Abtastvorrichtung nach der Erfindung eignet kommende Strahlung zu dem anderen Photodetektor. sich daher vor allem für Anwendungsfälle, bei denen Demzufolge stellen die Ausgangssignale des einen erhebliche Schwankungen des Umgebungslichtes, er-Photodetektors die Binärziffein 1 und die Ausgangs- hebliche Störreflexionen und beträchtliche Untersignale des anderen Photodetektors die Binärziffern 0 schiede in den Reflexionsbedingungen der codierter der aufgezeichneten codierten Information dar. Die 55 Informationen zu erwarten sind, wie es bei der Idenvon den nichtreflektierenden Streifen stammende tifizierung von schnellfahrenden Kraftfahrzeuger reflektierte Reststrahlung sowie, eine eventuell vor- auf einer Fahrbahn der Fall ist.
handene Störstrahlung des Umgebungslichtes wird Für diesen Anwendungsfall besteht eine vorteil

dagegen bei dieser bekannten Abtastvorrichtung nicht hafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß dc berücksichtigt. 60 Codeträger die Form eines Bandes hat, das paralle

In vielen Fällen ist es erwünscht, die Verwendung zum Boden in Kontakt mit der Windschutzscheibi von polarisiertem Licht zu vermeiden und die Unter- oder dem Rückfenster des Fahrzeugs angebracht ist scheidung der reflektierenden und nichtreflektieren- daß die Sende-Empfangs-Anordnung mechanisch ii den Streifen ausschließlich auf Grund ihres Re- einer vorbestimmten Höhe über dem Boden in de flexionsvermögens für das monochromatische Licht 65 Mittelebene der Fahrbahn angeordnet ist, daß da des Senders durchzuführen. In diesem Fall besteht Lichtbündel unter einem bestimmten Neigungswinke aber eine erhebliche Gefahr von Störungen durch das und mit einem Schwenkwinkel von vorbestimmte mehr oder weniger starke Umgebungslicht und durch Amplitude in der Weise ausgesendet wird, daß es di

Breite der Fahrbahn in dem Raumbereich des Durchgangs der Träger unter vorbestimmten Auftrcffbedingungen bestreicht, daß die Häufigkeit der optischen Abtastung so bestimmt ist, daß ein durch das Lichtbündel gehender Träger mehrere aufeinanderfolgende Abtastungen erfährt, daß die codierten Informationen in ihrem mittleren Abschnitt das Kraftfahrzeugkennzeichen und in den Endabschnitten für die Decodierung verwendete Signale für den »Anfang« und das »Ende« der Nachricht enthalten, daß der Sender eine Laserquelle und eine opto-mcchanische Vorrichtung nach Art eines Spiegelrades mit auf einer rotierenden Trommel verteilten Spiegeln enthält und daß das Rückstrahlvisier einen ersten Umlenkspiegel zur Umlenkung des Laserbündels in Richtung auf das Spiegelrad, einen Fokussiemngsspiegel für die vom Spiegelrad empfangene strahlung, die koaxial zur Sendestrahlung ist, und einen zweiten Umlenkspiegel zur Umlenkung der von dem Fokussierungsspiegel reflektierten Strahlung zu dem Empfänger aufweist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 ein Beispiel der verwendeten Codierung,

F i g. 2 das allgemeine Schema einer Identifizieningsanordnung, bei der die Abtastvorrichtung nach der Erfindung Verwendung findet,

F i g. 3 ein Schema zur Er'äuterung des Betriebs der Anordnung bei einem bestimmten Anwcndungsfall,

Fig. 4 das Schema einer Ausführungsform der opto-mechanischen Abtastvorrichtung,

F i g. 5 das Schema einer Ausführungsform der optischen Sende- und Empfangsanordnung,

F i g. 6 das Schema einer Multispektralbehandlungsschaltung,

F i g. 7 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Multispektralbehandlungsschaltung,

F i g. 8 das Schema einer Digitalfilterschaltung,

F i g. 9 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise einer Digitalfilterschaltung,

Fig. 10 das genauere Schaltbild einer Ausführungsform einer Digitalfilterschaltung,

Fig. 11 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweiseder Schaltung von Fig. 10 und

Fig. 12 das Schema einer Sende-Empfangsanordnung mit genauerer Darstellung der Ausführung der Decodierungsschaltungen bei dem Anwendungsfall von Fig.3.

Die angewendete Codicrungsart ist an einem Beispiel in F i g. 1 dargestellt. Ein ebener rechteckiger Träger 1 ist in der Richtung Z in Streifen der Höhe H unterteilt. Die räumliche Verteilung dieser Streifen in der dazu senkrechten Richtung Y drückt den Code aus.

Eine binäre Codierung wird dadurch erhalten, daß zwei Arten von Streifen verwendet werden, die in der Richtung Y abwechselnd aufeinanderfolgen, wobei die einen Streifen ein hohes Lichtreflexionsvermögen aufweisen und reflektierende Streifen genannt werden, während die anderen Streifen ein sehr gedämpftes Reflexionsvermögen haben und nichtreflektierende Streifen genannt werden. Ein reflektierender Streifen, wie der Streifen 2, liegt somit zwischen zwei nichtreflektierenden Streifen 3 und 4, und ein nichtreflektierender Streifen, wie der Streifen 4, liegt zwisehen zwei reflektierenden Streifen 2 und 5. Ferner sind die reflektierenden Streifen so ausgeführt, daß sie bei der Reflexion eine sehr starke Richtwirkung haben; sie sind vorzugsweise aus einem Material bekannter Art mit Rücksirahlereigenschaft gebildet.

Die Darstellung von Fig. 1, bei der die rcflektiercnden Streifen die gleiche Breite haben, darf nicht als Einschränkung angesehen werden.

F i g. 2 zeigt ein allgemeines Schema der Identifi-

zierungsvorrichtung. Der die codierte Information tragende Träger 1 bildet einen ersten Teil davon, der mit dem zu identifizierenden Gegenstand fest vcrbundcn ist.

In dem häufigsten Fall eines beweglichen Gegenstands wird angenommen, daß seine Bewegungsrichtung senkrecht zu der Richtung Y des Trägers Ϊ liegt. Ein zweiter Teil der Vorrichtung, der entfernt angeordnet ist, enthält eine Sende-Empfangs-Anordnung, die einerseits beim Senden eine optische Abtastung der Codegruppe durch ein flaches Bündel 6 bewirkt, das mit gleichförmiger Geschwindigkeit periodisch wiederholt in der Richtung Y bewegt wird, und die andererseits beim Empfang die opto-elektrische Erfassung der empfangenen Strahlung und die Decodierung bewirkt.

Die Sende-Empfangs-Anordnung sowie der Code sind so ausgeführt, daß eine hohe Zuverlässigkeit as durch Ausschaltung der von Störstrahlung verursachten Störungen gewährleistet ist. Zu diesem Zweck enthalten die verwendeten Einrichtungen einen Lichtsender, der in einem sehr schmalbandigen Spektrum strahlt, eine optische Vorrichtung nach Art eines Rückstrahlvisiers, das einen beträchtlichen Bruchteil der von der Codierung koaxial zu der Sendestrahlung reflektierten Richtstrahlung sammelt, eine optische Filterung für die empfangene Strah- |_ung_; die in einem Spektralband durchgeführt wird, Jie demjenigen der Sendung entspricht, und eine Verarbeitungsschaltung für das Detekton-ignal. welche die Reste des Rauschens beseitigt, bevor das Signal der Decodierschaltung zugeführt wird. Außerdem ist das die Codierung bildende Material so gewählt, daß es selektive spektrale Eigenschaften aufweist, die im Bereich des möglichen hinsichtlich der reflektierenden Streifen mit den Eigenschaften des Sendespektrums übereinstimmen und hinsichtlich der absorbierenden Streifen außerhalb des Sendespektrums liegen. Die Wahl hinsichtlich d^reser absorbierenden Streifen erfolgt in einem verringerten Spektralband, das soweit wie möglich von dem Sendespektrum entfernt ist.

Dig Sendung erfolgt während der Anwendung kontinuierlich. Der Sender 7 ist vorzugsweise durch ein Laser gebildet, was mehrere Vorteile ergibt, insbesondere ein sehr schmales Sendespektrum, eine außerordentlich geringe Divergenz des ausgesendeten Bündels und die'lvlöglichkeit eiiier empfangsseitigen Filterung mit einem Filter von sehr kleiner Bandbreite, die beispielsweise in der Größenordnung von 10 A liegt. Dem Sender 7 ist eine opto-mechanische Abtastvorrichtung 9 zugeordnet, die eine gleichförmige Schwenkung des Lichtbündels erzeugt. Dies« Vorrichtung kann durch ein Spiegelrad gebildet sein dessen Spiegel regelmäßig auf dem Umfang einer ii eine gleichförmige Drehung versetzten Trommel an geordnet sind, oder durch ein gleichwertiges System Zusätzliche optische Elemente, wie ein Objektiv un< _eine Blende, sind im Lichtweg zwischen dem Sen der 7 und der Abtastvorrichtung 9 angeordnet, dami j_n der Raumzone der Aotastung der Codierung eii rechteckiger Lichtfleck 8 erzeugt wird, der e^;ne vor

bestimmte Längenabmessung parallel zu Z-Achse hat und die Höhe // der Codierung überdeckt. Die Breite des Lichtflecks in der V-Richtung muß kleiner als d:e kleinste für diese Richtung in Betracht gezogene Streifenbreite oder höchstens gleich dieser Breite sein. Es wird angenommen, daß diese optischen Elemente in einer optischen Trennvorrichtung 10 enthalten sind, die das Rückstrahlvisier bildet.

Beim Empfang wird ein beträchtlicher Bruchteil der reflektierten Strahlung hinter der Abtastvorrichtung 9 von dem Rückstrahlvisier 10 aufgefangen und zu dem Empfänger übertragen, der eine Filtervorrichtung 11, einen Photodclektor 12, eine Verarbeitungsschaltung 13 für die Beseitigung des restlichen Störrauschens und für die Signalformung oder Digitalisierung und eine Decodierschaltung 14 enthält. Die decodierte Information wird vom Ausgang IS zu den nicht dargestellten angeschlossenen Schallungen für die Auswertung übertragen.·

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer Identifizierungsvorrichtung beschrieben, das sich auf die Identifizierung von fahrenden Kraftfahrzeugen bezieht; die codierte Information entspricht dem amtlichen Kennzeichen. Sie wird von einem Band getragen, das Streifen aus rückstrahlendem Material aufweist. Das Band kann in Kontakt mit der Windschutzscheibe oder dem Rückfenster befestigt werden und liegt vorzugsweise im Innern des Fahrzeugs, damit es gegen Witterungseinflüsse geschützt ist. Die Codierung enthält Angaben für den »Beginn« und das »Ende« der Nachricht in den Endabschnitten und die eigentliche Codegruppe im mittleren Abschnitt.

F i g. 3 bezieht sich auf die Wirkungsweise einer solchen Identifizierungsvorrichtung, die für die Überwachung von zwei Fahibahnen B und C bestimmt ist. Die Sende-Empfangs-Anordnung ist bei A in der Mittelebene der Fahrbahnen in einer Höhe H1 vom Boden angeordnet. Der Neigungswinkel α des Bündels ist insbesondere so besummt, daß ein Einfallswinkel an der Ebene der Codierung erhalten wird, der in der Mittelphene. nahe bei der Normalen liegt. Der Abtastwinkel 2 β in der Richtung Y ist so bemessen, daß er die beiden Fahrbahnen überdeckt. Die Häufigkeit der optischen Abtastung ist in Abhängigkeit von der kleinsten Dauer des Durchgangs einer Codierung durch das Bündel so bemessen, daß mehrere Abtastungen der Codierung während dieser Periode erhalten werden. Die Wahl der Parameter// 1, α und β ist so aufeinander abgestimmt, daß optimale Betriebsbedingungen erhalten werden.

Eine opto-mechanische Abtastvorrichtung ist in Fig.4 dargestellt. Sie besteht aus einer um ihre Achse in Drehung versetzte Trommel, die an ihrem Umfang eine Anzahl von ebenen Spiegeln 20 trägt, die ein regelmäßiges Polygon bilden. Eine solche Anordnung wird auch »Spiegelrad« genannt. Jeder Spiegel entspricht einem Zentrumswinkel der Größe β und ermöglicht die Reflexion des Laserbündels mit einer doppelten Winkelamplitude 2 β während der Drehung. Die Trommel trägt zwei ringförmige Spuren 21 und 22, von denen die erste Spur 21 zur Lieferung eines Fahrbahnidentifizierungssignals und die zweite Spur 22 zur Lieferung eines Synchronisiersignals bestimmt ist. Die Spur 21 trägt gegenüber jedem Spiegel zwei Ziffern, von denen die eine weiß und die andere schwarz ist und die sich auf die Abtastung der Fahrbahn B bzw. der Fahrbahn C beziehen. Die Spur 22 besteht aus dünnen Linien, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Diese mit Hilfe von Photodetektoren erhaltenen Signale sind insbesondere für die Steuerung und Synchronisierung der De-Codierungsschaltungen bestimmt.

Eine optische Trennvorrichtung, die als Rückstrahlvisier dient, ist in F i g. 5 dargestellt. Ein Umlenkspiegel 30, der auch ein reflektierendes Prisma sein kann, ermöglicht die Anordnung der den Sender »o bildenden Lichtquelle 7 außerhalb des Empfangsbündels, di? koaxial zu dem Sendebündel liegt. Die gewünschte Form des Lichtfiecks 8 wird mit Hilfe einer Blende 31 und optischer Objektive 32 erhalten, die im Lichtweg des Bündels am Austritt der Lichtquelle angeordnet sind. Der Umlenkspiegel 30 ist um 45° gegen die gemeinsame Strahlungsachse geneigt, auf der noch ein zweiter Umlenkspiegel 33, der um 45° gegen diese Achse geneigt ist, und ein zentrisch zu dieser Achse liegender Fokussierungsspiegel 34 angeordnet sind. Ein Teil des von dem entsprechenden Spiegel 20 zurückgeworfenen Empfangskegels wird von dem Fnkussierungsspiegel 34 und dann von dem Umlenkspiegel 33 auf einen Photodetektor gerichtet. Die Teile 30 und 32 sind mit kleinen Abmessungen «5 ausgeführt, damit ein möglichst kleiner Abschattungskegel erhalten wird. Der Fokussierungsspiegel 34 ist vorzugsweise durch einen Mangin-Spiegel gebildet. Im Empfangsweg ist ein Interferenzfilter 11 angeordnet, dem ein Sammelobjektiv 36 zugeordnet ist, damit die Lichtstrahlen parallel durch das Interferenzfilter gehen, sowie ein Fokussierungsobjekt 37, welches das Bündel auf die empfindliche Fläche des Photodetektors richtet. Die Anordnung 30 bis 33 kann zweckmäßig in Form von zwei aneinandergefügten Prismen gebildet sein.

Die von der Codierung reflektierte Rückstrahlung, die von dem Rückstrahlvisier aufgefangen und von dem Interferenzfilter 11 in einem Spektralband ausgefiltert wird, das im wesentlichen dem Sendespektrum entspricht, wird durch den Photodetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Photodetektor 12 kann einen Photovervielfacher oder einen Halbleiter-Photodetektor in Verbindung mit einem rauscharmen Verstärker enthalten.

Das Detektorsignal wird vor der Decodierung einer elektronischen Behandlung unterzogen, die den Zweck hat, das von Störsignalen stammende Restrauschen zu beseitigen und ein bereinigtes Codesignal in Digitalform zu erzeugen.

so Es sind zwei Behandlungsformen in Betracht gezogen, von denen die eine »Multispektralbehandlung« und die andere »Digitalfilterung« genannt werden. Die Multispektralbehandlung beruht auf der Signalunterscheidung durch Analyse ihres Spektralbandes, während die Digitalfilterung auf der Unterscheidung der Signale durch Analyse ihrer Dauer beruht. Die beiden Verfahren werden vorzugsweise gemeinsam angewendet, wobei die Digitalfilterung nach der Multispektralbehandlung erfolgt.

F i g. 6 zeigt das Schema einer Multispektralbehandlungsschaltung. Das Interferenzfilter ist doppell vorhanden und besteht »us einem ersten Filter 11 α das einen schmalen Durchlaßbereich hat, in dem die Frequenz der ausgesendeten monochromatischer Lichtstrahlung liegt, und aus einem zweiten Filtei 11 b, dessen Kennlinie dazu im wesentlichen inven ist, und das demzufolge einen schmalen Sperrbereich bei dieser Frequenz hat. Die Verdoppelung des opti·

509686/4:

9 10

sehen Bündels wird durch einen halbdurchlässigen hält hintereinander eine Begrenzerschaltung 51 mit Spiegel 40 erhalten, der hinter dem Objektiv 36 an- einer für den betreffenden Kanal festgelegten Begeordnet ist. Jeder der beiden so gebildeten Emp- grcnzungsschwelle 51, eine Digitalisierungsschaltung fangskanäle enthält dann ein Fokussierungsobjektiv 52 und eine Digitalfilterschaltung 53. Eine zur 37 α bzw. 37 6 und einen Photodetektor 12 a bzw. 5 Wiederherstellung der Codegruppe dienende Oder-12 b, dem ein Verstärker 41a bzw. 41 b zugeordnet Schaltung 54 empfängt die Ausgangssignale der verist. Das am Ausgang des Verstärkers 41 α erhaltene schiedenen Kanäle und gibt das der Codegruppe ent-Detektorsignal enthält das Nutzsignal in Verbindung sprechende digitale Signal ab. Die Schwellenwerte mit einem Restrauschen, und das Ausgangssignal des Sl, S2 ... Sj... Sp können in dem angewendeten Verstärkers 41 b enthält im wesentlichen Rauschen ¹⁰ Änderungsbereich in gleichmäßigen Abständen verzusammen mit einem stark gedämpften Nutzsignal. teilt sein. Fig. 9 zeigt als Beispiel im Diagramm A Wegen der hohen Selektivität des Filters 11 α und ein Eingangssignal, im Diagramm B das gleiche Sides ausgedehnten Rauschspektrums weisen das Rau- gnal nach Begrenzung mit dem Schwellenwert 51, im sehen im normalen Kanal und das Rauschen im Par- Diagramm C das begrenzte und digitalisierte Signal allelkanal (hinter dem Filter 11 b) bis auf einen Am- 15 und im Diagramm D das Ausgangssignal des betrefplitudenverstärkungsfaktor im wesentlichen den glei- fenden Kanals 50-1.

chen Verlauf auf. Die Pegel der beiden Kanäle wer- Fig. 10 zeigt ein genaueres Schaltbild der Digital-

den mit Hilfe von Abgleichschaltungen 42 α und 42 b f!torschaltung. Es ist nur ein einziger Kanal 50-1 so abgeglichen, daß die Amplitude des Rauschens in dargestellt, da die übrigen Kanäle in gleicher Weise den beiden Kanälen gleich gemacht wird. Die Kur- ^ao ausgeführt sind, abgesehen von der Begrenzungsven A und B von F i g. 7 entsprechen diesen Signalen schwelle, die durch einen Eingangsspanuungsteiler am Ausgang der Abgleichschaltungen 42« bzw. 42 b. festgelegt ist. Eine Schaltung 512 führt gleichzeitig Die Signale werden dann einer Subtrahierschaltung die Operationen der Begrenzung und der Digitalisie-43 nach Art eines Differenzverstärkers zugeführt, an rung durch. Ein Teil des digitalisierten Signals ist in dessen Ausgang 44 ein Signal erscheint, das prak- *5 der Kurve A von Fig. 11 dargestellt, wo ein Rechttisch frei von Störrauschen ist. Falls erforderlich, ecksignal der Dauer 77, die der Nenndauer einer kann eine Signalformerschaltung 45 hinzugefügt sein, Codeziffer entspricht, und ein zweites Rechtecksignal an deren Ausgang 46 das durch die Kurve C von größerer Dauer, das durch Störungen erzeugt ist, in Fig.7 dargestellte Signal erscheint, das der Deco- Betracht gezogen sind. Das Signal wird in einem dierschaltung entweder direkt oder über eine Digital- 3<> Verstärker 60 umgekehrt (Fig. 11-B). Eine Differenfilterschaltung zugeführt wird. zier- und Verstärkerschaltung 61 erzeugt am Ende

Fig. 8 zeigt das Schema einer Digitalfilterschal- jedes Rechtecksignals einen Impuls (Fig. H-C). Ein tung. Das Ausgangssignal der Multispektralbehand- zweiter Kanal mit einer Umkehrschaltung 62 und lungsschaltung wird gleichzeitig mehreren gleichen einer Differenzier- und Verstärkerschaltung 63 erKanälen 50-1 bis 50-p zugeführt. Die Digitalfilterung 35 zeugt am Beginn jedes Rechtecksignals einen Impuls bewirkt eine Auswahl der Codeziffern, die eine vor- (Fig. U-D). Die Ausgangsimpulse dieses Kanals bebestimmte Dauer haben. Die Durchtührung und wirken die Nullrückstellung eines Zählers 64. Eine Wirksamkeit dieser Digitalfilterung sind daher direkt ünd-Schaltung 65 empfängt das Ausgangssignal der mit der Form der angewendeten Codierung ver- Umkehrschaltung 62 (Fig. 11-A) und ein Bezugsknüpft. Ihre Anwendung ist insbesondere im Fall 4° taktsignal (Fig. H-E). Ihr Ausgangssignal wird einer Codierung durch reflektierende Streifen zweck- dem Zähler 64 zugeführt, der ein Rechtecksignal mäßig, die in der Abtastrichtung Y die gleiche Breite (F ig. H-F) liefert, wenn die Dauer des dem Eingang haben. Das entsprechende Signal ist dann durch Im- zugeführten Rechtecksignais gleich oder nahezu pulse gleicher Dauer gebildet, und die Digitalfilter- gleich einem vorbestimmten Vielfachen η ■ TH der schaltung kann in diesem Fall sehr einfach ausge- ⁴⁵ Taktsignalperiode ist, mit einer bestimmten ToIeführt sein, wobei sie eine große Zuverlässigkeit auf- ranz ΔΤ, die beispielsweise eine oder zwei Taktsignalweist. Das angewendete Prinzip besteht darin, das Si- perioden beträgt. Dieses Rechtecksignal hat die gnal auf verschiedenen Höhen in einem der Dynamik Dauer 2AT. Es wird einer Und-Schaltung 66 zugedes Signals entsprechenden Amplitudenbereich zu führt, die andererseits den dem Ende des Rechteckbegrenzen. Nach der Begrenzung werden die Signale 5o signals entsprechenden Impuls (Fig. H-C) empin so vielen Kanälen digitalisiert, wie Begrenzungs- fängt. Die Und-Schaltung 66 steuert eine Regeneraschwellen vorhanüen sind. Die digitalisierten Signale torschaltung 67, beispielsweise eine monostabile werden Filtern zugeführt, die r>it hoher Frequenz Kippschaltung, die ein Signal der Dauer Tl erzeugt, durch ein Taktsignal getastet werden, dessen Fre- wenn das ursprüngliche Rechtecksignal diese Dauei quenz der Drehzahl der Trommel mit Hilfe des von 55 unter den angegebenen Toleranzbedingungen hat der Spur 22 erhaltenen Synchronisiersignals nachge- Diese Toleranz beruht insbesondere auf der Wah regelt wird. Die Filter haben die Aufgabe, die Breite der Frequenz XITH des Taktgebers. Die Kurven voi der ankommenden Impulse zu messen und nur die F i g. 11 zeigen die Verwerfung des Stör-Rechteck Impulse durchzulassen, deren Breite in der Nähe von signals; eine entsprechende Wirkung entsteht im FaI zuvor festgelegten Dauerkenngrößen liegt. Jeder die- ⁶° eines Stör-Rechtecksignals, dessen Dauer unter Be ser Kanäle ermöglicht die Wiederherstellung eines rücksichtigung der vorgesehenen Toleranz kleiner al Teils der Codierung, und ihre Ausgänge sind so zu- T! ist.

sammengefaßt, daß die ganze Codegruppe wieder- Das Schema von Fig. 12 zeigt die ganze entferr

hergestellt wird, die anschließend der Decodierschal- angeordnete Sende-Empfangs-Anordnung zur Identi tung zugeführt wird. Die Digitalfilterung wirkt somit 65 fj_zj_ening. Der Empfänger enthält eine Multispektra den Störungen entgegen, welche die Amplitude und behandlungsschaltung 13 a, auf die eine Digitalfiltei die Dauer der Codeimpulse beeinträchtigen. schaltung 13 b folgt. Die Decodierschaltungen 14

Jeder Kanal, beispielsweise der Kanal 50-1, ent- und 14 b sind doppelt vorhanden; die Decodierscha

2 591

Hing 14« ist der linken Fahrbahn ß und die Decodierschallung 14/) der rechten Fahrbahn C von Fig. 3 zugeordnet. Das auf (irund der Spur 21 (Fig. 4) erzeugte Signa! steuert eine Fahrbahnwählanordnung 70, deren Ausgänge G (links) und D (rechts) im Verlauf jeder Abtastung nacheinander zunächst die Decodk-rschaltung 14« und dann die Decodierschaltung 14 h entsprechend der Abtastdauer der zugehörigen Fahrbahn steuern. Das auf Grund der Spur 22 (F i g. 4) erzeugte Synchronisiersignal wird einem Bezugslaktgeber zugeführt, damit das Taktsignal an eventuelle Drehzahländerungen der Trommel und somit an die Geschwindigkeit der optischen Abtastung der angestrahlten Codierung angepaßt wird. Die Taktsignalfrequcnz ist hoch im Vergleich zu der Frequenz des Synchronisiersignals und ein ganzzahliges Vielfaches dieser Frequenz, damit eine schnelle Decodierung der gespeicherten Informationen erfolgt. Die Ausbildung der Decodicrschaltungen für die beiden Fahrbahnen ist für die Decodierschaltung 14 α dargestellt. Sie enthält eine Und-Schaltung 72, die das digitale Signal nach seiner Behandlung und das entsprechende Fahrbahnsignal empfängt. Ihr Ausgang speist, eine Decodierschaltung 73 für den Beginn der Nachricht, eine Decodierschaltung 74 für das Ende der Nachricht und einen Eingang einer Und-Schaltung 75. deren zweiter Eingang an den Ausgang der Schaltung 73 angeschlossen ist. Die Und-Schaltung 75 überträgt die Codegruppe zu einer Speicherschaltung 76, beispielsweise einem Register. Der Ausgang der Decodierschaltung 74 für das Ende der Nachricht speist einen Eingang einer Und-Schaltung 77, die an ihrem anderen Eingang das Bezugstaktsignal empfängt. Der Ausgang der Und-Schaltung 77 steuert die Decodievschaltung 78 für die im Register 76 gespeicherten Informationen. Die Decodierschaltung 78 ist so ausgeführt, daß sie im Verlauf der aufeinanderfolgenden Abtastungen des gleichen Codeträgers die Redundanz der Codeimpulse berücksichtigt. Am Ausgang bzw. an den

Ausgängen der Decodierschaltung 78 erscheint das Identifizierungssignal, das der abgetasteten Codegruppc entspricht. Dieses Signal kann zu angeschlossenen Einheiten für die direkte oder spätere Auswertung übertragen werden.

Eine Identifizierungsanordnung der zuvor beschriebenen Art ergibt zahlreiche Vorteile. Die Erfassung der Informationen erfolgt auf optischem Wege, und der Antwortsender an Bord des Fahrzeugs ist passiv und nicht aufwendig. Die Fahrzeuge

»o unterliegen keiner Einschränkung hinsichtlich ihrei Geschwindigkeit oder ihres Weges, abgesehen vor den gesetzlichen Vorschriften. Infolge der Vielzah der Gegenmaßnahmen gegen Störslrahlungen werder eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit er

halten. Natürlich können die als Beispiel beschriebe nen Ausführungsformen auch abgeändert werden und es können andere Anwendungen in Betracht ge zogen werden. Beispielsweise kann die Anordnunj auch als Überwachungsstelle verwendet werden, wo bei die codierte Information dann einer bestimmte! Kennzeichnung eines Unternehmens entspricht.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Abtastvorrichtung für codierte Informationen, die auf einem Träger an einem Objekt angeordnet sind, insbesondere zur Verwendung bei einer Anordnung zur fortlaufenden Identifizierung von bewegten Objekten, wobei die codierten Informationen durch parallele, abwechselnd reflektierende und nichtreflektierende Streifen auf dem Träger dargestellt sind, mit einem eine monochromatische Lichtstrahlung erzeugenden Sender, einer opto-mechanischen Ablenkeinrichtung zur Erzeugung eines den Träger bestreichenden verschwenkten Lichtbündels und mit einem Empfän- '⁵ ger, der ein Rückstrahlvisier für die reflektierte Lichtstrahlung, einen die reflektierte Lichtstrahlung aui zwei jeweils ein optisches Filter und einen Photodetektor enthaltende Empfangskanäle aufteilenden optischen Strahlenteiler, eine an die Ausgänge der Photodetektoren angeschlossene Subtrahierschaltung und Signalverarbeitungs- und Decodierschaltungen für die Ausgangssignale der Subtrahierschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die in den beiden Emp- ^z5 fangskanäien liegenden optischen Filter Farbfilter (11a, lib) mit zueinander inversen Kennlinien sind, wobei das Farbfilter (Ha) des ersten Empfangskanals einen der Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung entsprechenden schmalen Durchlaßbereich und das Farbfilter (115) des zweiten Empfangskanals einen dieser Frequenz entsprechenden schmalen Sperrbereich aufweist, und daß zwischen dem Ausgang jedes Photodetektors (12a, 12 b) und dem entsprechenden Eingang der Subtrahierschaltung (43) in jedem Empfangskanal eine Abgleichschaltung (42a,

42 b) zur Einstellung gleicher Rauschpegel in den beiden Empfangskanälen vorgesehen irt.

2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Streifen (2, 5) auf dem Träger (1) ein Strahlungsspektrum haben, das die Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung einschließt, und daß die nichtreflektierenden Streifen (3, 4) ein Strah- ⁴S iungsspektrum haben, das die Frequenz der monochromatischen Lichtstrahlung ausschließt.

3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Subtrahierschaltung (43) eine Signalformerschaltung (45) angeschlossen ist.

4. Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Subtrahierschaltung (43) eine Digitalfilterschaltung zur Durchführung eines Schwellenwertvergleichs mit darauffolgender Digitalisierung und Impulsdauerdiskrimination nachgeschaltet ist.

5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die rückstrahlenden Streifen in der Abtastrichtung die gleiche Breite haben, daß die Digitalfilterschaltung mehrere Kanäle (50-1 ... 50-/... 50-p) aufweist, denen das Ausgangssignal der Subtrahierschaltung (43) zugeführt wird, daß jeder Kanal eine Begrenzerschaltung (51) enthält, die eine Begrenzung in bczug auf einen vorbestimmten Schwellenwert (S 1)

in der Weise durchführt, daß in den ρ Kanälen ρ Signale entsprechend ρ vorgewählten Schwellenwerten erhalten werden, daß der Begrenzerschaltung eine Digitalisierungsschaltung (52) nachgeschaltet ist, auf die eine Filterschaltung (53) folgt, die feststellt, ob die Dauer der Impulse kleiner oder größer als die Nenndauer (77) eines dem Code entsprechenden Impulses ist, und daß die ρ Ausgangssignale der Kanäle einer Schaltung (54) zur Wiederherstellung des Codes nach Art einer Oder-Schaltup.g zugeführt werden.

6. Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Identifizierung von Kraftfahrzeugen, die auf einer Fahrbahn fahren, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeträger die Form eines Bandes hat, das parallel zum Boden in Kontakt mit der Windschutzscheibe oder dem Rückfenster des Fahrzeugs angebracht ist, daß die Sende-Empfangs-Anordnung mechanisch in einer vorbestimmten Höhe (H 1) über dem Boden in der Mittelebene der Fahrbahn angeordnet ist, daß das Lichtbündel unter einem bestimmten Neigungswinkel (λ) und mit einem Schwenkwinkel (/?) von vorbestimmter Amplitude in der Weise ausgesendet wird, daß es die Breite der Fahrbahn in dem Raumbereich des Durchgangs der Träger unter vorbestimmten Auftreffbedingungen bestreicht, daß die Häufigkeit der optischen Abtastung so bestimmt ist, daß ein durch das Lichtbündel gehender Träger mehrere aufeinanderfolgende Abtastungen erfährt, daß die codierten Informationen in ihrem mittleren Abschnitt das Kraftfahrzeugkennzeichen und in den Endabschnitten für die Decodierung verwendete Signale für den »Anfang« und das »Ende« der Nachricht enthalten, daß der Sender eine Laserquelle und eine opto-mechanische Vorrichtung nach Art eines Spiegelrades (20) mil auf einer rotierenden Trommel verteilten Spiegeln enthält und daß das Rückstrahlvisier einen ersten Umlenkspiegel (30) zur Umlenkung des Laserbündels in Richtung auf das Spiegelrad, einen Fokussierungsspiegel (34) für die vom Spiegelrad empfangene Strahlung, die koaxial zur Sendestrahlung ist, und einen zweiten Umlenkspiegel (33) zur Umlenkung der von dem Fokussierungsspiegel reflektierten Strahlung zu dem Empfänger aufweist.

7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel eine Synchronisierspur (22) aufweist, die eine die Decodierschaltungen synchronisierende Taktgeberschaltung (71) frequenzmäßig dem Rhythmus der Abtastung nachrcgell.

8. Abtastvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, für die Überwachung von zwei Fahrbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Trommel eine Spur (21) für die Identifizierung der Fahrbahnen enthält, die im Verlauf jeder Abtastung über eine Fahrbahnwählanordnung (70) Decodierschaltungen (14 a, 14 ft) steuert, die jeweils einer der Fahrbahnen zugeordnet sind.