DE2212809B2

DE2212809B2 - Codemarke und Einrichtung zu ihrer Abtastung

Info

Publication number: DE2212809B2
Application number: DE2212809A
Authority: DE
Inventors: Franklyn George Northboro Mass. Nickl; Joseph Francis Cheltenham Pa. Schanne
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-03-23
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1974-07-11
Also published as: CH588741A5; DE2212809A1; US3796863A; DE2264417C3; DE2264417B2; JPS52135223A; FR2131576A5; NL7203825A; DE2264417A1; CH558958A; AU4006972A; JPS5331337B1; AU473991B2; DE2212809C3; IT953553B; GB1392924A; CA969277A

Description

Die Eirfindung betrifft eine Codemarke mit optisch abtastbaren Informationen in Form von Seite an Seite auf einem Trägermedium befindlichen Zeichenelementen, welche zur Darstellung d·?- Bits vom Wert 1 bzw. 0 zwei gegensätzliche Reflexionseigenschaften haben, in ihrer Gesamtheit binär codierte Zeichen repräsentieren und Bänder aus benachbarten Zeichenelementen gleicher Reflexionseigenschaft bilden, deren Breite jeweils gleich einem zwischen 1 und einer gegebenen ganzen Zahl N betragenden Vielfachen der im wesentlichen konstanten Breite jedes Zeichenelementes ist, wobei N höchstens gleich 4 ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Abtasten einer solchen Codemarke in Breitenrichtung ihrer Zeichenelemente, mit einer Abtastschaltung, die bei jedem Wechsel zwischen benachbarten Zeichenelementen unterschiedlicher Reflcxionseigenschaft den Wert eines oder mehrerer binärwertiger Signale ändert, und mit einem Taktimpulsge:nerator, der in Abhängigkeit von den binärwertigen Signalen der Abtastschaltung Taktimpulse synchron mit den Bits eines digitalen Ausgangssignals erzeugt, welches von einer durch die binärwertigen Signale und durch d:e Taktimpulse gesteuerten Schaltung erzeugbar ist.

Es ist bekannt, eine Ware oder irgendeinen anderen Gegenstand mit einem Etikett zu versehen, das einen optisch lesbaren Binärcode trägt und entweder den Gegenstand identifizieren soll oder irgendeine andere Information etwa über einen Preis oder im Falle des Postversandes über eine Adresse enthält. Zum Lesen des Etikettes dient eine optische Abtasteinrichtung. Solche Etikette wurden mit Infonnationszeichenelementen in Form einer Anordnung von konzentrischen Kreisen hergestellt, was den Vorteil hat, daß die Orientierung zwischen dem das Etikett tragenden Gegenstand und der Abtasteinrichtung keine Schwierigkeiten bereitet.

Auf einigen Etiketten sind die Informationen als radiale Balken in zwei verschiedenen Farben, wie Schwarz und Weiß, codiert, welche die Binärziffern »1« bzw. »0« repräsentieren. Ein am inneren Umfang befindliches Band aus Zeitgebermarkierungen identifiziert die Position jedes Datenbits für die Abtasteinrichtung. Gedruckte Etikette dieser Art haben den Nachteil, daß bei der Herstellung der benötigten Druckstempel ein erheblicher Bearbeitungsaufwand erforderlich ist.

Bei. anderen Systemen bestehen die Informationen der Etikette aus aufgedruckten konzentrischen Ringen. Die Stempel für solche Etikette können zwar einfach bearbeitet werden, doch stellt es ein Problem dar, die erforderlichen Zeitgeberinformationen auf dem Etikett aufzubringen. Bisher war die Taktinformation gewöhnlich in speziellen Zeitgeberbändern zwischen bestimmten radialen Abständen vom Mittel-

pimkt enthalten, so daß der Durchmesser des Etiketts sich entsprechend um die Gesamtbreite der Zeitgeberbänder vergrößerte, was in manchen Fällen, bei denen es auf die Größe des Etiketts ankommt, sehr unerwünscht sein kann.

Es ist auch schon bekannt, die gewünschten Taktoder Zeitgeberinformaaonen aus den Übergängen im Abtastsignal zu gewinnen, d, h. aus dem unaufbereiteten »Rohsignal«, das sich ergibt, wenn man das Etikett längs eines Durchmessers optisch abtastet (DT-OS 1932 510). Die so gewonnenen Zeitgebersignale werden dann zusammen mit dem unaufbereiteten Abtastsignal einem Decodierer zugeführt, der seinerseits ein verwertbares Ausgangssignal erzeugt, in welchem die Binärinformation in irgendeinem üblichen und geeigneten Code ausgedrückt ist. Infolge einer ungenauen Ausführung der Etikette und aus anderen Gründen sind die auf diese Weise gewonnenen Zeitgebersignale jedoch häufig nicht so genau, daß eine abhängige Decodierung ohne zusätzliche Maßnahmen möglich wäre, wodurch der für das System erforderliche Aufwand relativ groß wird.

Aus der DT-OS 2 031 810 ist eine Codemarke mit einer Anzahl von Kreisringen bekannt, die in einem Randabschnitt einen Startcode, im Zentrum einen Endcode und dazwischen einen Informationscode bilden. Der Informationscode besteht aus einzelnen Bändern abwechselnder Farbe, deren Breite jeweils gleich einer Bitbreite oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist. In seiner Gesamtheit stellt der Informationscode eine binär codierte Information mit 2^ir Variationsmöglichkeiten dar, also z.B. jeweils eine der Dezimalzahlen von 1 bis 131 072. Bei der Abtastung der Codemarke wird durch eine Abtast-Schaltung eine der Breite der Informationsbänder entsprechende Signalfolge erzeugt, mit der ein Taktimpulsgenerator synchronisiert wird, der ein die Signalfolge speicherndes Schieberegister steuert. Bei der bekannten Codemarke ist die Variationsmöglichkeit des Informationsteils dadurch beschränkt, daß die Breite der Bänder abwechselnder Farbe einen bestimmten Maximalwert nicht überschreiten dürfen, wie erfindungsgemäß festgestellt wurde. Ein Verfahren zum Lesen einer ähnlichen Codemarke, bei der jedoch zwischen den einzelnen Bändern jeweils ein Trenncodezeichen angeordnet ist, wird in der DT-OS 2 125 019 vorgeschlagen.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Codemarke mit einem zum selbsttätigen Synchronisieren der Abtasteinrichtungen geeigneten Informationscode anzugeben, die ein größeres Informationsspeichervermögen hat als die bekannten Codemarken.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Codemarke.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit den Übergängen zwischen den einzelnen Bändern ein Taktgeber einer Abtasteinrichtung unabhängig von der jeweils gespeicherten Information stets zuverlässig synchronisiert werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine typische Codemarke gemäß der Erfindung in Form eines Kennzeichenetiketts,

F i g. 2 einen vergrößerten Abschnitt des Datenteils einer anderen Codemarke ähnlich der nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Einrichtung zum optischen Abtasten der in Fig. 1 dargestellten Codemarke.

Fi g. 1 zeigt eine für die Warenkennzeichnung oder zum Identifizieren eines Gegenstandes geeignete, maschinell lesbare Coderaarke 10. Sie kann sich auf einem gesonderten Papierbogen befinden, der auf

s den zu identifizierenden Gegenstand aufgeklebt oder auf andere Weise aufgebracht wird, oder direkt auf den Gegenstand aufgedruckt werden. Eine solche Codemarke, die sich besonders gut zur Verwendung in Supermärkten eignet, kann beispielsweise codierte

ίο Informationen über Preis, Gewicht, Größe, Herstellercode, Warenname und/oder eine Warenbeschreibung enthalten. Die Codemarke kann kreisförmig sein, was den Vorteil hat, daß sie von einer optischen Abtasteinrichtung, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, ohne Rücksicht auf die Orientierung längs einer Durchmesserlinie gelesen werden kann, etwa längs der gestrichelten Linie 1-1 in Fig. 1. Sie enthält einen Einleitungsabschnitt 12, einen Datenabschnitt 14 und einen Endab'chnitt 16.

so Der Datenabschnitt 14 kann eine Mehrzahl von ringförmigen Bändern enthalten, die zur Darstellung der Binärziffern »1« bzw. »0« ein erstes bzw. ein anderes, zweites Reflexionsvermögen haben. Beispielsweise kann ein schwarzes Band ein oder mehrere Bits vom Wert »1« und ein weißes Band ein oder mehrere Bits vom Wert »0« repräsentieren. An sich können zwei beliebige Farben gewählt werden, die sich für die optische Abtasteinrichtung zum Lesen der Codemarken in ihrem Reflexionsvermögen wesentlich unterscheiden. Der Datenabschnitt enthält eine Anzahl von Bändern, die jeweils irgendein ganzzahliges Vielfaches von 1 bis N einer gegebenen Breiteneinheit, etwa 1,3 mm längs der Linie 1-1 oder eines anderen Durchmessers gemessen, breit sind.

Wenn im Beispiel gemäß F i g. 1 der schwarze Ring 20 1,3 mm breit ist, repräsentiert er ein Bit vom Wert 1. Ist er 2,6 mm, also zwei Einheiten breit, repräsentiert er zwei benachbarte Bits vom Wert »1«. Entsprechendes gilt für die weißen Ringe 22, welche Bits vom Wert »0« darstellen.

Die weiter unten beschriebene Abtasteinrichtung überstreicht die Codemarke mit einem stark gebündelten Lichtstrahl und nimmt das von der Codemarke reflektierte Licht wieder auf. Da die Bewegungsgeschwindigkeit des Lichtflecks über der Codemarke bekannt ist, stellt die Zeit zwischen Übergängen von einem schwarzen zu einem weißen Ring oder umgekehrt ein Maß für die Breite des betreffenden Ringes und für die Anzahl von Bits vom Wert »1« oder »0« dar.

Der Datenabschnitt kann in verschiedene Gruppen unterteilt werden. Jede Gruppe besteht aus vier benachbarten Gebieten, welche eire binärcodierte Ziffer, wie eine Dezimalzahl, repräsentieren. Die Anzahl solcher Gruppen ist beliebig. Beispielsweise zeigt Fig. ζ einen Datenabschnitt mit fünf Gruppen von Binärziffern, von denen jede Gruppe nach Art der weiter unten angegebenen Tabelle codiert ist. Die fünf Gruppen definieren die fünf Dezimalziffern der Zahl 64626. Zur Vereinfachung sind in F i g. 2 Balken an Stelle der Ringe dargestellt. Teilungslinien 24 und 26 bezeichnen die Grenzen zwischen benachbarten Bitpositionen bzw. Dezimalzifferpositionen. An sich wäre es möglich, daß in einem Datenmuster viele benachbarte Breiteneinheiten die gleiche Farbe haben. Dies wäre für die optische Abtasteinrichtung kein Problem, wenn die Einheitsbreiten genau eingehalten werden könnten und die Codemarke sich stets

in einem bekannten festen Abstand von der Leseeinrichtung befinden würde.

In der Praxis ist jedoch keine dieser Bedingungen einzuhalten. Der Aufdruck eines Etiketts ist oft unvollkommen, und die Codemarke kann unterschiedlich weit von der Lichtaufnahmevorrichtung der optischen Abtasteinrichtung entfernt sein. Beispielsweise kann sich die Codemarke in einem Fall auf der flachen Oberfläche eines Gegenstandes unmittelbar am Schlitz befinden, durch den der Lichtstrahl gerichtet wird. In anderen Fällen kann der Abstand der Codemarke vom Schlitz dagegen variieren, etwa wenn sie sich auf dem gewölbten Boden einer Aerosol-Büchse oder auf einem unregelmäßig geformten Beutel mit Gemüse od. dgl. befindet. Es ist daher zweckmäßig, in die Codemarke ein Taktgeberschema einzubauen. Erfindungsgemäß ist dies dadurch realisiert, daß die maximale Anzahl aufeinanderfolgender Bits vom gleichen Wert (»1« oder »0«), die in einer Dezimalzahl auftreten dürfen, auf einen gegebenen Wert beschränkt wird. Mit anderen Worten: Die Breite der schwarzen oder weißen Bän der wird beschränkt.

Die folgende Tabelle zeigt ein Codeschema, be dem in keiner der zehn Dezimalziffern mehr als zwe

S benachbarte »1«-Bits oder zwei benachbarte »O«-Bit: vorhanden sind. Folglich sind in zwei benachbarter Dezimalziffern niemals mehr als vier benachbart« »1«-Bits oder vier benachbarte »O«-Bits möglich Dies heißt, daß ein Übergang von weiß zu schwan

ίο oder umgekehrt stets nach höchstens vier benachbarten Gebieten der Einheitsbreite auftreten wird also nach der Anzahl von Bits, die zur Darstellung einer Dezimalziffer erforderlich ist. Es wurde gefunden, daß eine Abtasteinrichtung realisierbar ist die alle zu erwartenden Toleranzen in vier aneinander angrenzenden Gebieten einer gegebenen Farbe verkraften kann. Die Einrichtung kann so ausgelegi werden, daß sie jedesmal rückgestellt oder wieder ir Phase gebracht wird, wenn ein Übergang zwischen

weiß und schwarz oder umgekehrt auftritt.

	Bit-	0	1	2	³	Dezimalziffer	5	6	⁷	8	9
	Position	0	0	0	0		1	1	1	1	1
Binäre ,	23	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1
Bezeich- J	22	1	1	0	0	1	0	1	1	0	0
nung j	2·	0	1	0	1	1	1	0	1	0	1
I	20				0

An sich eignet sich für eine Codeplakette bzw. Einrichtung der hier beschriebenen Art jeder Code, der nicht mehr als eine gegebene Anzahl η (im genannten Beispiel η = 2) aufeinanderfolgender »1«- Bits oder »O«-Bits enthält. Der in der obigen Tabelle angegebene Code ist jedoch besonders zweckmäßig. Er kann, basierend auf den folgenden beiden Regeln, durch eine entsprechende Anordnung von Verknüpfungsgliedern oder mittels eines Rechnerprogramms einfach in einen Standardbinärcode umgewandelt werden. Wenn die Bitposition 2³ gleich 0 ist, wird das binäre Äquivalent der Dezimalziffer 2 von dem in der Tabelle gegebenen Wert subtrahiert, damit sich der Stnndardbinärwert ergibt. Hat das 2³-Bit den Wert 1, wird das binäre Äquivalent der Dezimalziffer 4 abgezogen.

Wie schon erwähnt wurde, geht gemäß F i g. 1 dem Datenabschnitt ein Einleitungsabschnitt 12 voraus, während sich ihm ein Endabschnitt 16 anschließt. Der Einleitungsabschnitt besteht aus einer relativ großen Zahl, etwa mindestens 5, benachbarter Gebiete der Einheitsbreite und des einen Reflexionsverhaltens, die von den Daten durch ein eine Einheit breites Gebiet des anderen Reflexionsverhaltens getrennt sind. F i g. 1 zeigt einen schwarzen Außenring und einen sich anschließenden weißen inneren Ring. An dieser Stelle sei bemerkt, daß auch eine umgekehrte Farbwahl innerhalb der Codemarke möglich wäre: Sie könnte ebensogut verwendet werden, wenn die schwarzen Ringe weiß und die weißen schwarz wären. Der Außenring ist mindestens fünf Einheiten breit, damit ihn die optische Abtasteinrichtung nicht mit Daten verwechseln kann, bei denen ja höchstens vier benachbarte Einheitselemente des gleichen Reflexionsverhaltens vorkommen. Das nur eine einzige Einheit breite innere Band vom zum Außenband entgegengesetzten Reflexionstyp hat die Erzeugung eines Übergangssignals zur Folge, welches die Taktimpulse resynchronisiert, die in der optischen Abtasteinrichtung erzeugt werden, wenn sich der Abtastlichtstrahl am Anfang des Datenabschnitts befindet, wie noch näher erläutert werden wird.

Der Endabschnitt 16 gemäß F i g. 1 umfaßt (anschließend an das letzte Datenband) ein weißes Band, ein schwarzes Band, ein weißes Band, die alle die Einheitsbreite haben, und ein kreisförmiges Bullauge oder Zentrum 30, das ist bis zum Mittelpunkt mindestens sieben Einheiten breit ist, also einen Durchmesser vom 14fachen der Einhc Itsbreite hat. Wie beim Einleitungsabschnitt kann auch hier die Farbwahl umgekehrt werden. Das Zentrum 30 muß so breit sein, daß gewährleistet ist, daß es selbst dann von der Abtasteinrichtung erfaßt wird, wenn die Abtastung nicht längs eines Durchmessers erfolgt, sondern versetzt etwa längs der Linie 2-2 in Fig. 1, was dann der Fall ist, wenn ein Gegenstand und seine Codemarke quer zur Abtastrichtung an der Abtasteinrichtung vorbeibewegt werden. Es wurde gefunden, daß ein Zentrum mit einer Breite von mindestens sieben Einheiten für die Abtasteinrichtung genügt. Das das innere Zentrum umgebende, eine Einheit breite Band vom entgegengesetzten Reflexionstyp hat den Zweck, einen Übergang herbeizuführen, wenn die Abtasteinrichtung das Zentrum oder ausgehend vom Zentrum abtastet.

Wenn die beiden anderen, ebenfalls jeweils eine einzige Einheit breiten Bänder fehlen würden, könnte ein Decodierfehler auftreten, wenn eine Abtastspur parallel zu einem echten Durchmesser, jedoch gerade außerhalb des schwarz ausgefüllten Zentrums liegt. Wenn beispielsweise das letzte Informationsband schwarm ist und die Abtasfsnnr Hnrr-h HiV-

ses Band verläuft, nicht jedoch durch das dem Zentrum vorangehende weiße Band, könnte die Abtasteinrichtung dieses letzte schwarze Informationsband für das schwarze Zentrum halten. Die Tatsache, daß die Abtastspur das Zentrum nicht durchlaufen hat, könnk theoretisch auch durch Zählen der Anzahl von Datenbus (Breiteneinheiten) festgestellt werden. Diese Methode ist aber zum Feststellen von Fehlern ungenügend, weil einige Informationsbänder in der Nähe des Zentrums wegen der exzentrischen Abtastspur so stark gedehnt erscheinen könnten, daß zusätzliche Einheitsbreiten vorgetäuscht würden. In der Praxis ist es bei einigen Datenkombinationen ohne weiteres möglich, daß eine exzentrische Abtastspur genauso aussieht wie eine Spur durch das Zentrum einer Codemarke, die für eine andere Zahl codiert wurde.

Damit eine solche Fehidecodierung vermieden wird, ist erfindungsgemäß an der Mitte der Codemarke ein festes Datenbandmuster vorgesehen, so daß ein Zeitgeberfehler infolge einer exzentrischen Spur festgestellt und unschädlich gemacht werden kann. Da, wie schon erwähnt wurde, das dem Bullaugenzentrum am nächsten liegende Gebiet bei einer exzentrischen Abtastung am stärksten verzerrt wird, kann ein eine einzige Einheit breites schwarzes Band dem erwähnten, ebenfalls eine Einheit breiten weißen Band vorangehen. Wenn man die Codemarke von außen zur Mitte hin liest, würde die Bitcodierung nun beispielsweise ein schwarzes Band von fünf oder mehr Breiteneinheiten, ein weißes Band von einer Breiteneinheit, weiße und schwarze Bänder von insgesamt zwanzig Einheiten, ein schwarzes Band von einer Breiteneinheit, ein weißes Band von ebenfalls einer Einheit und ein schwarzes Band von einigen sieben Breiteneinheiten bis zum Mittelpunkt des Musters umfassen. Mit einer (nicht dargestellten) Schaltungsanordnung kann dann ein auf einen Datenabschnitt, der aus der richtigen Anzahl von Bits besteht, folgender Endabschnitt gesucht werden, der ein eine einzige Einheit breites schwarzes Band umfaßt, auf welches ein ebenfalls eine Einheit breites weißes Band und das Bullaugenzentrum folgen. Wird ein solches Muster nicht festgestellt, was bedeutet, daß die Abtastung nicht genügend nahe am Mittelpunkt der Codemarke erfolgt war, weist die Schaltungsanordnung die gesamte Abtastung zurück.

Analytische Untersuchungen zeigen, daß diese Geometrie die Möglichkeit von Fehlern ausschließt. Durch optische Effekte können jedoch Signale er- 5ⁿ zeugt werden, die ein breiteres schwarzes Band und ein schmaleres weißes Band vortäuschen, als den tatsächlichen Verhältnissen entspricht. Unter diesen Umständen wäre immer noch eine fehlerhafte Ablesung möglich. Um dies zu vermeiden, kann man den Endabschnitt 16 so abwandeln, daß er eine Mehrzahl von abwechselnden schwarzen und weißen Ringen jeweils einer Einheitsbreite vorsieht, nämlich z. B. ein eine Einheit breites weißes Band, ein eine Einheit breites schwarzes Band, ein eine Einheit breites weißes und dann das schwarze Zentrum.

F i g. 3 zeigt die wesentlichsten Teile einer optischen Abtasteinrichtung, wie sie zum Lesen einer Codemarke der beschriebenen Art verwendet v/erden kann. Die Codemarke 10 wird an der Unterseite des Gegenstandes 31 befestigt. Der Gegenstand wird, in der allgemeinen Richtung des Pfeiles 34 an einer undurchsichtigen Platte 32 entlangbewegt, und zwar von Hand, oder durch einen Transportmechanismus, wie z.B. ein Förderband od. dgl. (nicht dargestellt). Durch die Platte 32 erstreckt sich in einer quer zur Bewegungsrichtung des Gegenstandes 31 liegenden Richtung ein Schlitz 36. Durch diesen Schlitz, der beispielsweise etwa 6 mm breit und etwa 15 cm lang sein kann, erfolgt die optische Abtastung. Als Lichtquelle 46 für den optischen Abtaststrahl kann ein Laser oder eine andere Einrichtung dienen, die einen Lichtstrahl 48 im sichtbaren Spektrum oder in dessen Nähe erzeugt. Eine zweckmäßige Lichtquelle 46 ist z. B. ein im Pumpbetrieb arbeitender Helium-Neon-Laser, der einen kontinuierlichen Laserstrahl aus rotem monochromatischen Licht erzeugt, dessen Wellenlänge ungefähr bei 6328 A liegt.

Das von der Quelle 46 erzeugte Licht kann durch ein schematisch mit 50 bezeichnetes Linsensystem auf einen Mehrflächenspiegel 52 fokussiert werden. Der Spiegel 52 ist an einem Motor 54 montiert, von dem er von einer praktisch konstanten Geschwindigkeit gedreht wird. Der Spiegel ist so angeordnet, daß er den Lichtstrahl 48 auffängt und ihn durch den Schlitz 36 der Platte 32 wirft. Durch die Drehung des Spiegels 52 wird eine Folge von Strahlen hervorgerufen, mit denen jede Codemarke 10 abgetastet wird, die auf den Schlitz gelegt wird. Die Anzahl und Größe der Flächen des Spiegels 52 werden so gewählt, daß auf der Unterseite eines Gegenstandes 31 jedesmal nur ein einziger Abtastfleck erzeugt wird.

Die mit 44 bezeichnete Lesestation enthält ferner ein optisches Filter 60 in der Bahn des reflektierten Strahls und eine lichtempfindliche Aufnahmeeinrichtung, wie z. B. eine Photoelektronen-Vervielfacherröhre (SEV-Röhre) 62 jenseits des Filters, die so angeordnet ist, daß sie diffuses Licht aufnimmt, das von der Codemarke 10 oder vom Boden eines auf dem Schlitz 36 befindlichen Gegenstandes 31 reflektiert wird. Es wird diffuses Licht statt regelmäßig gerichtetem (durch Spiegelreflexion erzeugtem) Licht aufgenommen, weil eine Spiegelablenkung dazu neigt, eine Codemarke 10 unlesbar 2x1 machen. Das optische Filter 60 ist im wesentlichen auf das von der Lichtquelle 46 emittierte monochromatische Licht (falls eine monochromatische Lichtquelle verwendet wird) abgestimmt, und filtert Umgebungslicht aus, dessen Wellenlängen nicht innerhalb seines Durchlaßbereiches liegen. Das zerstreute Licht des durch die Abtastung der Codemarke 10 gewonnenen reflektierten Signals wird von der SEV-Röhre 62 in eir elektrisches Signal umgewandelt, dessen Amplitude zu jeder gegebenen Zeit dem Betrag des von dei Codemarke reflektierten Lichtes entspricht. Selbstverständlich wird von Gebieten der einen Farbf (Weiß) mehr Licht reflektiert als von Gebieten de: anderen Farbe (Schwarz).

Die SEV-Röhre 62 ist mit einem Verstärker 6' gekoppelt, der das elektrische Signal verstärkt. Dii Schwingung, die vom Verstärker 64 beim Abtastei einer Codemarke 10 durch den Strahl 48 erzeug wird, kann die bei 66 dargestellte Form haben. E kann also eine relativ hohe Spannung erzeugen, de willkürlich der Binärwert »1« zugeordnet wird, wen der Strahl 48 einen schwarzen Ring abtastet, und ein ebenso willkürlich »0« genannte relativ niedrige Span nung, während der Strahl 48 sich über einen weiße Ring bewegt.

Der Verstärker 64 ist ferner mit zwei Übergang!

detektoren 68 und 70 gekoppelt. Der Übergangsdetektor 68, für den man irgendeine konventionelle Einrichtung verwenden kann, erzeugt immer dann einen Momentanimpuls, wenn ein Übergang von Weiß nach Schwarz stattfindet. Der Detektor 70 ähnlicher Konstruktion ist so ausgelegt, daß er bei einem Übergang von Schwarz nach Weiß kurzzeitig einen Impuls erzeugt. Die von den Übergangsdetektoren 68 und 70 kommenden Signale werden dem Setzeingang 5 bzw. dem Rücksetzeingang R eines Flip-Flops 72 zugeführt. Außerdem sind darstellungsgemäß die Detektoren mit einem ODER-Glied 74 verbunden, das bei jedem Übergang von Schwarz nach Weiß oder umekehrt einen Impuls abgibt.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 74 ist mit einer Schaltung 79 zur Erzeugung eines Taktsignals gekoppelt, genauer gesagt mit den Rücksetzeingängen R rücksetzbarer monostabiler Multivibratoren (Monovibratoren) 76 und 77 sowie mit dem einen Eingang eines zweiten ODER-Gliedes 78. Die beiden Monovibratoren 76 und 77 sind jeweils ihrem Typ nach so ausgeführt, daß sie in Abhängigkeit von einem Eingangsimpuls, der dem Setzeingang 5 zugeführt wird, »1 «-Impulse bzw. »0«-Impu!se an den mit 1 bzw. 0 bezeichneten Klemmen erzeugen (was dem »Setz-Zustand« des Monovibrators entspricht). Jeder dieser Monovibratoren wird entweder durch den Ablauf einer vorgegebenen Zeit, nämlich 100 ns für den Monovibrator 76 und 800 ns für den Monovibrator 77, zurückgesetzt, oder aber durch einen seiner /?-Klemme zugeführten Impulse. Bei der Rücksetzung erzeugt jeder Monovibrator »0«- bzw. »1«- Signale an den 1- bzw. 0-Klemmen. Wenn ein Signal gleichzeitig an der S-Klemme und an der R-Klemme eines Monovibrators erscheint, wird dieser in seinen Setz-Zustand gebracht. Wie üblich, bezieht sich der Ausdruck »1« auf ein erstes Potential und der Ausdruck »0« auf ein zweites Potential.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 78 ist mit dem S-Eingang des Monovibrators 76 verbunden. Der 0-Ausgang des Monovibrators 76, der mit TAKT bezeichnet ist, ist einerseits mit dem 5-Eingang des Monovibrators 77 und andererseits mit dem Schiebeeingang S eines Schieberegisters 82 gekoppelt. Der 0-Ausgang des Monovibrators 77 ist mit dem zweiten Eingang des ODER-Gliedes 78 zusammengeschaltet. Der 1-Ausgang des erwähnten Flip-Flops 72 ist mit dem Dateneingang des Schieberegisters 82 verbunden. Das Schieberegister 82 ist konventioneller Art und so ausgelegt, daß es die in ihm enthaltenen Daten verschiebt, während es ein neues Informationsbit vom Flip-Flop 72 aufnimmt. Das Schieberegister 82 hat vorzugsweise eine so große Kapazität, daß es den gesamten von der Codemarke 10 gelesenen Datenabschnitt enthalten kann.

Es versteht sich, daß noch weitere Schaltungen vorhanden sind, etwa um zu gewährleisten, daß eine Codemarke 10 über ihr Zentrum abgetastet wird, und daß nicht etwa statt einer Codemarke sonstige Informationen gelesen werden, die sich auf dem Behälter befinden, an dem die Marke angebracht ist.

Zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 3 dargestellten Einrichtung sei angenommen, daß ein Gegenstand 31, beispielsweise eine Konservendose, so auf den Schlitz 36 gebracht wird, daß ihre Codemarke 10 über dem Schlitz zentriert ist. Während sich der Motor 54 mit konstanter und bekannter Geschwindigkeit dreht, wird auf den Boden des Gegenstandes 31 ein Lichtstrahl 48 projiziert, der sich vom Gegenstand her durch die Codemarke bis zur Durchmcsserlinie !-1 gemäß Fig. 1 bewegt. Wenn der vom Gegenstand 31 (von dem angenommen sei, daß er von heller Farbe ist) kommende Lichtstrahl auf den äußeren schwarzen Ring der Codemarke 10 trifft, gibt der Übergangsdetektor 68 einen Impuls ab. Dieser Impuls setzt das Flip-Flop 72 und über die ODER-Glieder 74 und 78 auch den Monovibrator 76.

ίο Nach Ablauf von 100 ns springt der Monovibrator 76 zurück. Das sich ergebende Ausgangssignal am 0-Ausgang (TAKT-Ausgang) setzt den Monovibrator 77 und bewirkt, daß die gesamte im Schieberegister 82 enthaltene Information um eine Bitposition verschoben wird und daß das am 1-Ausganc des Flip-Flops 72 erscheinende neue Datenbit in das Schieberegister eingegeben wird. Es sei angenommen, daß die Monovibratoren 76 und 77 sowie das Register 82 auf die Vorderfianke eines vom Zustand »0«

ao zum Zustand »1« wechselnden Impulses ansprechen. Wenn dies nicht der Fall ist, kann zusätzlich am 0-Ausgang des Monovibrators 76 eine (nicht dargestellte) Schaltung vorgesehen sein, welche einen kurzzeitigen Impuls erzeugt, wenn sich der Zustand an

as dieser Klemme von »0« nach »1« ändert.

Nach Ablauf von 800 ns wird der Monovibrator 77 zurückgesetzt. Das resultierende Ausgangssignal an der 0-Klemme setzt über das ODER-Glied 78 wieder den Monovibrator 76, der 100 ns später ein TAKT-Signal abgibt, wie schon erläutert wurde. Beim Ausbleiben eines Signals vom ODER-Glied 74 wird also alle 900 ns (100 + 800 ns) ein TAKT-Signal erzeugt werden. Die Kombination aus den beiden Monovibratoren 76 und 77 kann als rücksetzbare Rezirkulations-Verzögerungseinrichtung angesehen werden, die alle 900 ns einen Taktimpuls erzeugt, solange kein Resynchronisierimpuls angelegt wird.

Ein Impuls entweder vom Übergangsdetektor 68 oder vom Detektor 70 wird über die ODER-Glieder 74 und 78 den Monovibrator 77 (falls er gesetzt ist) rüeksetzen und gleichzeitig versuchen, den Monovibrator 76 zu setzen und rückzusetzen, der seinei Natur gemäß gesetzt werden wird, was 100 ns später einen TAKT-Impuls zur Folge hat (wenn nicht ac einem der Übergangsdetektoren ein neuer Impuls abgegeben wird). Ein Impuls, der wesentlich früher als nach 900 ns erscheint, muß ein Rauschsignal sein, das dadurch erzeugt worden ist, daß auf der Unterseite eines Gegenstandes 31 Buchstaben, Zählen odei andere Zeichen in kontrastierenden Farben abgetastet wurden. In einem solchen Fall erzeugt die SEV-Röhre 62 Signale, welche die Übergangsdetektorer betätigen. Das Register 82 kann also anfänglich Signale speichern, die keine Nutzinformation darstellen. Gegebenenfalls vorhandene Rauschsignale werden bei der Eingabe von Daten in das Schieberegistei in diesem und verschoben und Bit für Bit aus ihn herausgeschoben, während es sich mit Daten füllt Die Rauschsignale werden von den (nicht dargestellten) Schaltungen, denen die Ausgangssignale des Re gisters zugeführt werden, ignoriert.

Die Zeit von 900 ns zwischen aufeinanderfolgen den TAKT-Impulsen ist so gewählt, daß sie etwa langer ist als die Zeit, die vom Lichtstrahl bei seine: Bewegung längs einer Mittellinie, wie der Linie 1-: in Fig. 1 zum Abtasten einer Breiteneinheit benötig wird. Die Verzögerung von 100 w zwischen der Fest

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stellung eines Überganges und der Erzeugung eines TAKT-Impulses ist so gewählt, daß das Flip-Flop 72 genügend Zeit hat, seinen Zustand zu ändern und an seinem Ausgang einen stabilen Potentialwert einzustellen.

Da das erste Informationsband auf der Codemarke aus fünf schwarzen Breiteneinheiten besteht, rezirkuliert die Taktimpulsschaltung 79 den ersten TAKT-Impuls 5mal. Dem vom Monovibrator 76 erzeugten ersten TAKT-Impuls folgen also während der Zeit, in der der Lichtstrahl das schwarze Band des Einleitungsabschnitts abtastet, vier andere TAKT-Impulse mit festen gegenseitigen Zeitabständen. Diese fünf TAKT-Impulse verschieben den Inhalt des Registers 82 um fünf Stellen und bewirken, daß vom Flip-Flop 72 neue Daten, nämlich fünf »1« in das Register geschoben werden.

Wie schon erwähnt wurde, könnte unter idealen Bedingungen die Geschwindigkeit, mit der der Strahl die Cot-emarke 10 abtastet, genau festgelegt und eingehalten werden, so daß die kombinierte Verzögerung der Monovibratoren 76 und 77 so genau eingestellt werden könnte, daß jedesmal ein Impuls erzeugt wird, wenn der Abtaststrahl von einem Band zum nächsten wechselt. Da jedoch wegen Druckunvollkommenheit die Breite eines Bandes schwanken kann und weil Änderungen im Abstand der Codemarke 10 von der Platte 30, die zur Abtastung eines gegebenen Bandes erforderliche Zeit ändern, muß die Taktimpulsschaltung 79 periodisch rückgesetzt oder wieder neu synchronisiert werden. Dies geschieht beispielsweise dann, wenn der Abtaststrahl vom schwarzen Außenring zum angrenzenden speziellen (nur einmal vorhandenen) weißen Ring wechselt. Dieser Übergang von Schwarz nach Weiß veranlaßt den Detektor 70, einen Impuls abzugeben, der das Flip-Flop 72 und auch den Monovibrator 77 (falls er gesetzt war) rücksetzt, während er den Monovibrator 76 setzt, der schon mit 100 ns später einen neuen TAKT-Impuls erzeugt. Dieser (sechste) TAKT-Impuls ist mit der Information auf der Codemarke resynchronisiert worden und verschiebt die im Register 82 enthaltene Information, wobei die »0« vom nun rückgesetzten Flip-Flop 72 in das Register übertragen wird. Nach diesem Synchronisierimpuls wird ein neuer Übergangsimpuls vom Detektor 68 oder 70 wenigstens einmal alle vier Breiteneinheiten und in den meisten Fällen in kürzeren Abständen erscheinen, wie aus der oben angegebenen Tabelle ersichtlich ist.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich ein Abtastgerät herstellen läßt, bei dem die Änderungen der Abtastzeit über den Bändern innerhalb der zum Abtasten von vier Breiteneinheiten erforderlichen Zeit nicht so stark sind, daß Fehler beim Ablesen der Daten möglich sind. Die Kombination von einem wenigstens fünf Einheiten breiten schwarzen Band mit einem anschließenden weißen Band nur einer Breiteneinheit kann dazu verwendet weiden, einen Zähler vorzubereiten, der die Daten bei der Eingabe in das Schieberegister 82 zählt. Wenn der Zähler seine Stellung erreicht, die anzeigt, daß alle Daten abgetastet und in das Schieberegister 82 geschoben worden sind, kann mit einer anderen (nicht dargestellten) Schaltungsanordnung nach dem speziellen Endabschnitt gesucht werden, wodurch gewährleistet vird, daß die Abtastung wirklich über einer Du-chmesserlinie der Codemarke erfolgt war und nicht auf einer etwas verschobenen Linie, wie z. B. der Linie 2-2 in Fig. 1.

Zum Abtasten der Daten eignen sich zwei verschiedene Methoden. Im einen Fall wird die Codemarke vom äußeren Rand bis zur Mitte und dann weiter bis zur entgegengesetzten Seite abgetastet. Diese Methode hat den Vorteil, daß mit nur einem Schwenk des Abtaststrahls 48 die Codemarke im Ergebnis zweimal abgetastet wird. Die von der ersten Hälfte der Codemarke stammenden, im Schieberegister 82 gespeicherten Daten können dann mit den Daten verglichen werden, die sich beim Abtasten der zweiten Codemarkenhälfte ergeben, um die Übereinstimmung zu prüfen. Gemäß einer zweiten Methode wird die Codemarke wenigstens zweimal von außen zur Mitte oder umgekehrt abgetastet, worauf die beim erstenmal gelesenen und im Register 82 gespeicherten Informationen mit den Daten verglichen werden können, die bei der zweiten Abtastung gewonnen werden. Wenn diese zweite Methode angewandt wird, kann bei der Codemarke ein Teil des Kreises als überflüssig weggelassen werden. Beispielsweise ist die Codemarke in F i g. 1 noch lesbar, wenn der gesamte Teil unterhalb der unterbrochenen Linie 2-2 fehlt.

Die beschriebene Codemarke ist vorzugsweise kreisförmig, damit eine Abtastung ohne Rücksicht auf die Orientierung möglich ist. Wenn man jedoch den die Marke tragenden Gegenstand von Hand oder durch irgendeinen (nicht dargestellten) Mechanismus in eine vorgeschriebene Lage bringen kann, könnte man auch irgendeinen anderen Code etwa mit balkenförmigen Zeichenelementen verwenden, < ».r jedoch ebenfalls in zweckmäßiger Weise nicht mehr aleine gegebene Anzahl aufeinanderfolgender Bits des einen Wertes enthält, damit die beschriebene selbsttätige Takt- oder Zeitgebung gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

_t, Patentansprüche:

X. Cqdemarke mit optisch ebtastbaren Informaöonen.in Form von Seite an Seite auf einem Trägermedium befindlichen Zeichenelementen, welche zur Darstellung der Bits vom Wert 1 bzw. 0 zwei gegensätzliche Reflexionseigenschaften haben, in ihrer Gesamtheit binär codierte Zeichen repräsentieren und Bänder aus benachharten Zeichenelementen gleicher Reflexionseigenschaft bilden, deren Breite jeweils gleich einem zwischen 1 und einer gegebenen ganzen Zahl N betragenden Vielfachen der im wesentlichen konstanten Breite jedes Zeichenelementes ist, wobei N höchstens gleich 4 ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenelemente in mehrere Gruppen unterteilt sind, die jeweils nur eine der gegebenen Zahl N gleiche Anzahl (z. B. 4) von Zeichenelementen enthalten, jeweils ein binär codiertes Zeichen (Ziffern 6. 4, 6, 2, 6 in F i g. 2) darstellen und jeweils unmittelbar aneinandergrenzen, wobei die Breite (N-U) jedes Bandes höchsiens gleich der <.um Darstellen eines der codierten Zeichen benötigten Breite ist und sich ein Band aus einer Gruppe in die benachbarte Gruppe erstrecken kann.
2. Coden' "-.rke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiehenelemente durch eine Vielzahl konzentrische/ Informationsringe (20, 22) gebildet werden, d'i sich über einen Bogen von mindestens 180° esstrecken, und daß die Informationsringe (20,22) von einem weiteren Ring umgeben sind, der die Breite (U) eines Zeichenelementes und die eine Reflexionseigenschaft hat und seinerseits von einem Außenring umgeben ist, der die andere Reflexionseigenschaft hat und zur Unterscheidung von den Informationsringen breiter als das N-fache der Breite (C/) eines Zeichenelementes ist.
3. Codemarke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des von den Informationsringen umgebenen Gebietes eine Anzahl konzentrischer Ringe mit abwechselnden Refiexionseigenschaften vorgesehen sind, die jeweils die Breite (U) eines einzigen Zeichenelementes haben, und daß der innerste von ihnen seinerseits einen zentralen kreisförmigen Bereich (30) umgibt, dessen Reflexionseigenschaft zu derjenigen des innersten Kreises entgegengesetzt ist und dessen Durchmesser größer ist als das /V-fache der Bitbreite.
4. Einrichtung zum Abtasten einer Codemarke nach Anspruch 1 in Breitenrichtung ihrer Zeiehenelemente, mit einer Abtastschaltung, die bei jedem Wechsel zwischen benachbarten Zeichenelementen unterschiedlicher Reflexionseigenschaft den Wert eines oder mehrerer binärwertiger Signale ändert, und mit einem Taktimpulsgenerator, der in Abhängigkeit von den binärwertigen Signalen der Abtastschaltung Taktlmpulse synchron mit den Bits eines digitalen Ausgangssignals erzeugt, welches von einer durch die binärwertigen Signale und durch die Taktimpulse gesteuerten Schaltung erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (Fig. 3) vorgesehen ist, die die Zeitpausen zwischen den Signaländsrungen an wenigstens einem Ausgang auf maxim«! diejenige Zeitdauer begrenzt, welche dje Emricbtang zum Abtasten der ein einziges binär cordiertes Zeichen darstellenden Zeichenelemente auf der Codemarke benötigt.