DE2340688C3

DE2340688C3 - Lesevorrichtung für optisch erfaßbare digitale Codierungen

Info

Publication number: DE2340688C3
Application number: DE2340688A
Authority: DE
Inventors: Arthur Dipl.-Ing. Dr. 7809 Denzlingen Walter
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2340688B2; US3973107A; CH588124A5; DE2340688A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lesevorrichtung für optisch erfaßbare digitale Codierungen mit zwei unterschiedlich Licht zurückwerfenden Arten von Feldern, welche an einem Lichtsender-Empfänger vorbeigeführt werden, der innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfeldes Licht zu den Feldern schickt bzw. von dort zurückgeworfenes Licht empfängt und über ein Photoelement und eine an diesem angeschlossene Auswerteelektronik die vom Gesichtsfeld erfaßte Codierung analysiert, wobei eine Fahrstrahlanordnung die Codierung periodisch mit einem scharf gebündelten Lichtstrahl abtastet und durch Empfang des zurückgeworfenen Lichtes mit einem Photoelement ein elektrisches Ausgangssignal liefert, das ein Maß für die Erfassung der einen oder der anderen Art von Feldern durch den Lichtstrahl ist, und die Fahrstrahlanordnung ein Taktraster mit ebenfalls zwei unterschiedlich Licht zurückwerfenden Arten von durchnumerierten Feldern aufweist und ein Teil des Fahrstrahls über das Taktraster geführt und für das vom Taktraster zurückgeworfene Licht ein gesondertes Taktsignal-Photoelement vorgesehen ist.

Es ist bereits ein Adressenerkennungssystem bekannt, bei dem die Adresse durch eine Lampe beleuchtet wird und das rückgestreute Licht über eine Optik zu zwei Photoempfängern gelangt. Entsprechend den Amplitudenstufen der optischen Rückstreusignale werden durch eine eingebaute Elektronik entsprechende elektrische Signale erzeugt. Durch Einführung normierter Pegel mittels Bewertung der Hintergrundhelligkeit wird die Anordnung unempfindlich gegen Störeinflüsse, die durch Verschmutzung der Adresse oder des Codelesers verursacht werden können.

Die Adresse besteht bei dem bekannten System aus einer Folge von äquidistanten Strichen unterschiedlicher Länge oder Farbe. Im ersten Fall ist rückgestreutes Licht amplituden-, im zweiten frequenzmoduliert. Wählt man zwei Amplitudenstufen oder zwei Frequenzen und ordnet ihnen binäre Wertigkeiten zu, läßt sich der Inhalt jeder binärcodierten Information in einen Adressenstreifen umsetzen. Die Bitfolge der Adresse wird der Reihe nach gelesen, wenn sich der Adressenträger am Codeleser vorbeibewegt. Die Bits werden dabei vorzugsweise auf retroreflektierendem Material oder in Form von hinterleuchteten Löchern vorgesehen. In der Auswerteelektronik wird der Inhalt der Adresse in Takt und Information aufgeteilt, und es werden entsprechend dem Bitnnuster der Adresse auf zwei getrennten Kanälen, dem Takt- und dem Informationskanal, zwei Impulsreihen ausgegeben.

Bei einer bekannten Lesevorrichtung der eingangs genannten An(DE-AS 12 51 984) ist jedem Taktfeld ein Codefeld zugeordnet, so daß es auf eine exakte Ausrichtung von Codefeldern und Taktfeldern sowie einen einwandfreien Zustand der den Code tragenden Karten ankommt. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist weiter, daß sich der Taktmaßstab und der Zylinderspiegel außerhalb des eigentlichen Fahrstrahlgerätes befinden, so daß nicht nur eine sehr raumaufwendige Anordnung vorliegt, sondern auch die Justierung schwierig ist.

Die Erfindung will demgegenüber eine Lesevorrichtung schaffen, bei der gewisse Toleranzen in der Anordnung zwischen Lesevorrichtung und Code zugelassen sind. Man unterscheidet hierbei zwischen Höhentoleranz, Entfernungstoleranz, Quertoleranz, Neigungstoleranz und Schieflagentoleranz des Codes, der z. B. auf einer Karte angeordnet ist.

Unter Höhentoleran? ist dabei eine Verschiebung des Codes relativ zur Lesevorrichtung nach oben oder unten zu verstehen. Entfernungstoleranzen ergeben sich aus unterschiedlichen Abständen des Codes von der Lesevorrichtung. Der Ausdruck Querlagentoleranz definiert Verdrehungen des Codes um eine vertikale Achse, während unter Neigungstoleranz Verdrehungen des Codes um eine horizontale Querachse zu verstehen sind. Unter Schieflagentoleranz sind schließlich Verdrehungen des Codes relativ zur Lesevorrichtung um die Verbindungslinie zwischen Lesevorrichtung und Code zu verstehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Lesevorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche es ermöglicht, daß Toleranzen in jeder von einem speziellen Leseproblem erforderten Weise vorgesehen werden können. Die erfindungsgemäße Lesevorrichtung soll also bei allen möglichen Toleranzen in der Anordnung zwischen Code und Lesevorrichtung, ja sogar bei einer Verknitterung der den Code tragenden Unterlage noch einwandfreie Leseergebnisse liefern.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die an die beiden Photoelemente angeschlossene Auswerteelektronik jedem Codefeld eine aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Taktfelder bestehende Taktfeldserie zuordnet und ein Erkennungssignal abgibt, wenn ein Reflexionssignal innerhalb der zugeordneten Taktfeldserie festgestellt wird. Auf Grund der Zuordnung einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Taktfelder zu einem einzigen Codefeld können bestimmte Toleranzen in der Anordnung und Ausführung der Codefelder hingenommen werden, ohne daß die Gefahr einer Fehlerkennung besteht. Der verwendete scharf gebündelte Lichtstrahl, welcher insbesondere ein Laserstrahl ist, macht die Lesevorrichtung darüber hinaus besonders unempfindlich gegen die oben definierten Entfernungstoleranzen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird in der Auswertelektronik die Länge der Codefelder in Abtastrichtung in Einheiten des Taktrasters bestimmt, und es ist jeder Codefeldlänge eine zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegende Anzahl von Taktfeldern zugeordnet. Auf Grund dieser Ausbildung sind Toleranzen innerhalb der vorbestimmten Grenzen zulässig, ohne daß es zu einer Fehlerkennung kommt. Felder unterhalb einer bestimmten Länge werden bei dieser Ausführungsform nicht erkannt, so daß kleine Flecke oder Kratzer auf der Codefeldkarte nicht zu Erkennungsstörungen führen können. Durch entsprechende Wahl der Schwankungsgrenzen können praktisch sehr erhebliche Fehlausrichtungen zwischen Codefeldern und Lesevorrichtung ohne Beeinträchtigung der Lesesicherheit hingenommen werden. Vorteilhaft liegt die Anzahl von Taktfeldern, um die eine einer bestimmten Codefeldlänge zugeordnete Taktfeldserie schwanken kann, in der Größenordnung von 10.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist am Beginn jeder Codefeldserie ein Bezugsfeld angeordnet, mittels dessen eine Taktfeldzählung ausgelöst wird, wobei die Codefelder jeweils einer bestimmten Taktfeldserie aus definiert durchnumerierten Taktfeldern zugeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform werden also die während einer Zählung auftretenden Taktfeldimpulse mit Ordnungszahlen versehen.

Um auch in diesem Fall außer den ohnehin möglichen erheblichen Entfernungstoleranzen weitere Toleranzen um die verschiedenen Achsen zulassen zu können, sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform vor, daß entweder bei Feststellung eines Codefeldimpulses innerhalb der zugeordneten Taktfeld-Impulsserie oder beim Vorliegen eines Codefeldimpulses während des Auftretens des mittleren Impulses einer jeden Taktimpulsserie ein Erkennungssignal abgegeben wird. Es sind also zwei Altemativanordnungen für die Zulassung wesentlicher Toleranzen möglich. Die erstgenannte wird dann angewendet, wenn genügend Platz für die Anordnung des Codes zur Verfügung steht. Zu beiden Seiten jedes Codefeldes befindet sich dann ein ungenutzter Raum, innerhalb dessen das Codefeld verschoben werden kann, ohne daß seine Erkennung behindert wird. Desgleichen kann in diesem Bereic auch eine Kippung oder Verzerrung des Codefelde; ohne die Gefahr einer Nichterkennung hingenommer s werden. Die Erkennung erfolgt stets dann, wem innerhalb der dem betreffenden Codefeld zugeordneter Taktfeld-Impulsserie der Codefeldimpuls festgestell wird.

Bei der zweiten erwähnten Alternative liegt zwischei

ίο den benachbarten Codefeldern kein Abstand vor. It diesem Fall wird jeweils beim Auftreten des mittlerer Taktimpulses der einem Codefeld zugeordneten Takt impulsserie festgestellt, ob zur gleichen Zeit eir Codefeldimpuls vorliegt oder nicht. In diesem Fall kanr

i_s sich das Codefeld ohne die Gefahr der Nichterkennung nach beiden Seiten bis etwa zur Hälfte seiner Breite ir Abtastrichtung verschieben. Auch Verzerrungen unc Schrägstellungen sind möglich, ohne daß die Lrkennun; beeinträchtigt wird.

Wesentlich für die vorgenannten Ausführungsformer ist es, daß die den Codefeldern zugeordneten Takt impulse mit Ordnungszahlen versehen sind, welche ir einem Vergleichszähler identifiziert werden.

Für die Praxis ist es zweckmäßig, daß jedem kleinster Codefeld der Codierung 10 bis 20 Taktfelder de Taktrasters zugeordnet sind. Durch diese Ausbildunj können alle in der Praxis vorkommenden Toleranzer einwandfrei beherrscht werden.

Sind die Codefelder alle gleich breit und durch einer Zwischenraum getrennt, so kann ihre Breite in etwa ir der Größenordnung der Rasterkonstante liegen. Au diese Weise ist im Falle der Zuordnung von 2( Taktfeldern zu dem Codefeld eine Verschiebung jede Codefeldes nach jeder Seite um bis zu 10 Taktfelde möglich, ohne daß die Erkennung beeinträchtigt wird.

Im Falle aneinandergrenzender unterschiedlich gro ßer Codefelder ist im Falle der Zuordnung von 2( Taktfeldern zu jedem kleinsten Codefeld ebenfalls eim Verschiebung des Codefeldes nach beiden Seiten um bi zu 10 Taktfeldern möglich, wobei vorausgesetzt ist, dal das kleinste Codefeld in Abtastrichtung die Breite vor 20 Taktfeldern hat. Bei dieser Ausführungsform sine also die kleinsten Codefelder noch um ein Vielfaches ir Abtastrichtung breiter als die Taktfelder.

4s Sofern zwischen den einzelnen Codefeldern eir Zwischenraum besteht, werden also die dem Zwischen raum zugeordneten Taktfelder des Taktrasters zun einen Teil dem einen und zum anderen Teil dem änderet der an den Zwischenraum angrenzenden Codefelde zugeschlagen. Vorzugsweise werden die dem Zwischen raum zugeordneten Taktfelder hälftig auf die benach barten Codefelder aufgeteilt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsforn sind am Beginn und Ende des Taktrasters eine Überzah

ss von Taktfeldern vorgesehen, die keinem Codefelc zugeordnet sind. Auf diese Weise können erheblich« Toleranzen in der Anordnung des gesamten Codes ii Abtastrichtung hingenommen werden, ohne daß die Ablesung beeinträchtigt wird. Es handelt sich hier urr

fio die eingangs definierte Höhentoleranz. Für die Praxi: besonders zweckmäßig und ausreichend ist es, wem etwa genau soviel überzählige Taktfelder wie der Codefeldern zugeordnete Taktfelder vorgesehen sind Vorzugsweise sind etwa hundert überzählige unc

fts hundert den Codefeldern zugeordnete Taktfeldei angeordnet

Eine besonders einfache optische Anordnung win erzielt wenn die Codefelder auf einer geraden Linie

angeordnet sind. Vorzugsweise liegen die Codefelder in Spalten vor, wobei mehrere Codefelder-Spalten nebeneinander angeordnet sein können. Zwischen benachbarten Spalten ist zweckmäßig ein Abstand belassen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Codefelder sich auf einer Lochkarte befinden, der ein reflektierendes Material hinterlegt ist.

Eine besonders genaue Auslösung wird erzielt, wenn sie durch das Ende des Bezugsfeldimpulses vorgenommen wird.

Am Ende jeder Abtastung wird vorteilhafterweise ein Schlußsignal erzeugt, das die Taktfeldzählung zurückstellt. Zur Erzeugung des Schlußsignals ist bevorzugt ein weiteres Photoelement vorgesehen, das vom Abtaststrahl am Schluß jeder Abtastung kurz belichtet wird.

Eine vorteilhafte praktische Ausführungsform ist so ausgebildet, daß die Fahrstrahlanordnung eine Autokollimationsanordnung ist und ein von einem Lichtstrahl beaufschlagtes Spiegelrad und einen schmalen Parabolspiegel aufweist, in dessen Brennpunkt die Oberfläche des jeweils reflektierenden Spiegels liegt und vor dem nebeneinander das Taktraster und eine Zylinderlinse liegen. Es handelt sich hierbei praktisch um einen digitalmessenden Lichtvorhang, wie er bereits zur Feststellung von Hindernissen im Fahrstrahlbereich an sich bekannt ist.

An beiden Enden des Abtastbereiches sind vorzugsweise Reflektoren im Abtastlichtstrahl angeordnet, welche den Lichtstrahl in sich zurückwerfen, wodurch auch bei vollständiger Abdeckung des Reflektors ein Anfangs- und Endinipuls für die anschließende Auswerteelektronik erzeugt wird.

Die Auswerteelektronik wird zur Messung von Codeimpulslän^en zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß das Codiersignal-Photoelement gegebenenfalls über Verstärker und das Taklsignal-Photoelement über eine Differentiations-, eine Gleichrichterstufe und gegebenenfalls Verstärker an ein UND-Glied angeschlossen sind, dessen Ausgang einem Maximalwertzähler zugeführt ist. Dieser hält beim Hindurchschieben der Codefeldanordnung durch den Abtastbereich die größte festgestellte Taktimpulszahl fest, welche dann ein Maß für die Länge des Codefeldes ist.

Sofern ein Bezugsimpuls verwendet wird, ist die Auswerteelektronik zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß das Taktimpuls-Photoelement über eine Differentiations- und eine Gleichrichterstufe, das Codiersignal-Photoelement und das Bezugs-Photoelement gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verstärkern an einen Vergleichszähler angeschlossen sind, welcher bevorzugt durch den von dem Bezugs-Photoeltment abgeleiteten Impuls auf Null gesetzt wird und durch den Bezugsimpuls am Beginn jeder Code-Spalte gestartet wird und pro Taktimpuls um eine Einheit weiterschaltet.

Bei einer ersten Ausführungsform prüft der Vergleichszähler während des Ablaufens jeder einem Codefeld zugeordneten Taktimpulsserie ständig, ob ein Reflektorsignal erscheint, wobei er ein der Taktimpulsserie zugeordnetes Flip-Flop entsprechend dem Erscheinen oder Nichterscheinen eines Reflektorsignals setzt bzw. nicht setzt.

Bei einer weiteren Ausführungsform fragt der Vergleichszähler beim Auftreten des Mittenimpulses einer Taktimpulsserie das Codiersignal-Photoelement daraufhin ab, ob zu diesem Zeitpunkt ein Reflektorsignal vorliegt oder nicht.

Die Ausgänge der Flip-Flops bzw. des Vergleichs

zählers sind an eine Verwertungsstufe angeschlossen, welche beim Erscheinen eines Signals an dem Bezugs-Photoelement die Flip-Flops oder sonstige die erhaltene Information speichernde Elemente abfragt und das Ergebnis in einer gewünschten Weise verwertet.

Bei Anordnung mehrerer Codefelder-Spalten nebeneinander ist die Anordnung von Codefelder-Spalten vorzugsweise senkrecht zur Spaltenrichtung und zur ίο optischen Achse bewegbar, so daß eine kontinuierliche Abtastung durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht is einer erfindungsgemäßen Lesevorrichtung, welche vor einer mit einem reflektierenden Material hinterlegten Lochkarte angeordnet ist,

Fig.2 vier übereinander angeordnete Diagramme zur Veranschaulichung der Erzeugung der Taktimpulsserie,

Fig. 3 vier übereinander angeordnete Diagramme zur Veranschaulichung der Zuordnung der verschiedenen in der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung erzeugten Impulse,

Fig. 4 eine schematische Blockdarstellung der Auswerteelektronik für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung, die

F i g. 5 und 6 zwei weitere mögliche Codierungen, bei denen die erfindungsgemäße Lesevorrichtung angewendet werden kann, und

F i g. 7 eine schematische Blockdarstellung der Auswerteelektronik für eine v/eitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lesevorrichtung.

In F i g. 1 ist ein an sich bekannter digital messender Lichtvorhang 37 dargestellt, welcher jedoch für die Zwecke vorliegender Erfindung in wesentlichen Punkten modifiziert ist. Er weist eine Lampe 1 auf, die über einen Kondensor 2 und einen Umlenkspiegel 3 eine Blende 4 von hinten beleuchtet. Das durch die Blende 4 tretende Licht gelangt durch eine weiter unten noch zu beschreibende Konturblende 5 auf eine abbildende Linse 6, die die Blende 4 über eine dem Reflektor bei maximalem Abstand zugeordnete Blende 7 und einen teildurchlässigen Spiegel 8 auf der Oberfläche eines Spiegelrades 9 abbildet.

Das Spiegelrad 9 reflektiert das auftreffende Licht zu einem Parabolspiegel 10, der den eigentlichen beim Umlaufen des Spiegelrades 9 von A nach B laufenden Fahrstrahl 19 erzeugt. Der Fahrstrahl 19 ist in zwei Teile 20, 21 unterteilt, von denen der erste durch eine Zylinderlinse 12 aus dem Gerät austritt und zu der in einem gewissen Abstand angeordneten Lochkarte 25 gelangt. Der zweite Teil 21 des Fahrstrahls 19 fällt auf ein parallel zu der Zylinderlinse 12 angeordnetes Taktraster 11, das aus abwechselnd reflektierenden und nichtreflektierenden Bereichen besteht.

Die Lochkarte 25 weist Löcher 23 auf, hinter denen die reflektierende Oberfläche eines lichtreflektierenden Materials 13 erscheint, mit dem die Lochkarte 25 fco hinterlegt ist.

Sofern die Teilstrahlen 20, 21 auf reflektierende Bereiche treffen, werden sie in sich zurückreflektiert und gelangen auf Grund des Autokollimationsstrahlenganges zurück zum teildurchlässigen Spiegel 8. von dem <>s sie über Linsen 14, 15 auf Photozellen 16, 17 konzentriert werden. Die Photozelle 16 ist dem Teilstrahl 20. die Photozelle 17 dem Teilstrahl 21 zugeordnet, was durch entsprechende Schraffur des

Teilstrahls 21 angedeutet ist.

Die Photoelemente 16,17 sind an eine Auswerteelektronik 27 angeschlossen.

Die Konturblende 5 weist einen schmalen Teil auf, der das auf den Rasterspiegel 11 gelangende Licht s durchläßt. Derjenige Lichtteil, der den breiten Teil der Konturblende 5 passiert, tritt durch die Zylinderlinse 12 aus dem Gehäuse aus und gelangt auf die Lochkarte 25 bzw. das hinter ihr angeordnete reflektierende Material 13. ,o

Außerdem ist im Bereich des Endes der Abtastbewegung des Abtastlichtstrahles noch ein Bezugs-Photoelement 18 angeordnet, das ebenfalls an die Auswerteelektronik 27 angeschlossen ist.

Jeweils an den beiden Enden des Parabolspiegels 10 sind Reflektoren 38, 39 angeordnet, welche das an den beiden Enden des Abtastbereiches auf sie auffallendes Licht des Abtastlichtstrahles in sich zurückwerfen, so daß selbst in den Fällen, wo von der Lochkarte 25 kein Reflexionssignal zurückkommt, in den Photozellen Anfangs- und Endsignale erzeugt werden.

Die mit dem reflektierenden Material 13 hinterlegte Lochkarte 25 weist nebeneinander angeordnete Spalten 26a, b, c, d e.. von Codelöchern auf, wobei die erste bzw. oberste Reihe von Codelöchern 40 Bezugscodefelder sind, die den Beginn einer Taktimpulszählung auslösen.

Unterhalb der Bezugffelder 40 befindet sich ein 2 aus-5-Code, wobei mit 25 durchlöcherte Codefelder und mit 22 nicht gelochte Felder angedeutet sind. Der Teilstrahl 20 wird also nur dann in sich zurückreflektiert, wenn er in die Bezugscodefelder 40 oder die durchlöcherten Codefelder 23 fällt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten 2-aus-5-Code ist zwischen den einzelnen Codefeldern 22, 23 ein Zwischenraum 24 belassen.

Nach F i g. 4 sind die Photozellen 16,18 direkt und die Photozelle 17 über eine Differentiationsstufe 28 und eine Gleichrichterstufe 29 an einen Vergleichszähler 30 angeschlossen. Der Übersichtlichkeit halber sind die zur Verstärkung der elektrischen Signale erforderlichen Verstärker nicht miteingezeichnet.

In Fig. 2 sind in der ersten Reihe schematisch die reflektierenden und nichtreflektierenden Felder des Taktmaßstabes 11 wiedergegeben. In der darunterliegenden Reihe A sind die Empfangsimpulse der Photozelle 17 dargestellt, welche auf der Verbindungsleitung von der Photozelle 17 zur Differentiationsstufe 28 erscheinen. In der Reihe B sind die zwischen den Stufen 28, 29 in F i g. 4 erscheinenden differenzierten Signale dargestellt, während in der Zeile C die dem Vergleichszähler 30 nach Fig.4 zugeführten Taktimpulse wiedergegeben sind.

In F i g. 3 ist ij. der Zeile C nochmals die Taktimpulsserie wiedergegeben. In den darüber- bzw. darunterliegenden Zeilen D bzw. E sind die an den Photozellen 16 bzw. 18 erscheinenden Impulssignale wiedergegeben. In der ersten Zeile der Fig.3 ist schematisch das Bezugskodefeld 40, das erste reflek tierende Codefeld 23 und das erste nichtreflektierende fto Codefeld 22 veranschaulicht

Der Lichtstrahl 19 des digital messenden Lichtvorhanges nach F i g. 1 tastet die Lochkarte von oben nach unten periodisch z. B. 500mal in der Sekunde ab. Gleichzeitig wird synchron das Taktraster 11 überstrichen.

Am Ausgang des Taktsignal-Photoelements 17 erscheint dabei die in den Fig.2 und 3 mit A bezeichnete Taktimpulsseric, wobei jeder Impuls einem Wegstück Δ y proportional ist. Sofern die Gesamtzahl der Impulse bei einer Abtastung η ist, beträgt

ist dabei die gesamte abgetastete Höhe.

Es sei z.B. angenommen, daß das Raster Il 100 Bereiche hat, die abwechselnd reflektieren und nicht reflektieren. Auf diese Weise werden von dem Taktsignal-Photoelement 17 100 elektrische Impulse (/4 in Fig.2) abgegeben, welche in der Differentiationsstufe 28 nach Fig.4differenziert (Bin Fig.2)und in der Gleichrichterstufe 29 nach Fig. 4 gleichgerichtet werden (CmV \ g. 2). Auf diese Weise werden insgesamt 200 Impulse bei einer Abtastung erzeugt, von denen jeder einem bestimmten y innerhalb des Abtastbereiches von 0 bis yh zugeordnet ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. können jedem an dem Codiersignal-Photoelement 16 erscheinenden Reflektorsignal (D in F i g. 3) zahlreiche Taktimpulse zugeordnet werden. In dem angenommenen Beispiel kann dies in der folgenden Weise geschehen:

Lfd. Nr.
der Taktimpulse 11-29 31-49 51-69 71-89 91-109 Codespur 12 3 4 5

Die übrigen 91 Taktimpulse bleiben für die Codeerkennung ungenutzt. Sie bestimmen das Maß der zulässigen Toleranz bei der Führung der Lochkarte 25 iny-Richtung.

Ein Erker.nungssignal am Ausgang des Vergleichszählers 30 nach F i g. 4 wird stets dann abgegeben, wenn ein Reflexionssignal (D in Fig. 3) innerhalb der zugeordneten Taktimpulsserie gemäß vorstehender Tabelle festgestellt wird. Es sind also erhebliche Verzerrungen und Verschiebungen der Reflexionssignale entlang der Zeitachse möglich, wobei dennoch eine sichere Erkennung gegeben ist.

Die vom Vergleichszähler 30 innerhalb jeder Taktimpulsserie abgegebenen Erkennungssignale können z. B. dazu benutzt werden, angeschlossene Flip-Flops 31,32,33,34 und 35 zu setzen oder nicht zu setzen. Die Erkennung des in F i g. 1 gerade abgetasteten Codes ist durch entsprechend helle oder dunkle Ausführung dei Kästchen 31 bis 35 veranschaulicht. Eine Verwertungsstufe 36 kann — durch das Schlußsignal von dem Bezugsphotoelement 18 veranlaßt — die Ausgänge der Flip-Flops 31 bis 35 abfragen und das festgestellte Ergebnis in irgendeiner gewünschten Weise verwerten.

F i g. 6 zeigt einen anderen Code, wie er ebenfalls auf der Lochkarte 25 angebracht werden kann. In diesem Falle sind in bestimmten Abständen 24 reflektierende oder nichtreflektierende Bereiche 23 bzw. 22 gleicher Breite vorgesehen, wobei die Abstände vom Bezugsstrich Vielfache eines Sollwertes betragen.

Der in Fig.5 schematisch veranschaulichte Code ist besonders vorteilhaft dann zu verwenden, wenn wenig Platz für die Unterbringung des Codes in Abtastrichtung zur Verfügung steht. In diesem Falle grenzen die reflektierenden und nichtreflektierenden Codebereiche 23 bzw. 22 unmittelbar aneinander an.

In diesem Fall sind jeder Codefeldeinheit z. B. 10

Taktimpulse zugeordnet. Eine Abfragung durch den Vergleichszähler 30 erfolgt stets in der Mitte jeder Taktimpulsserie, also z. B. bei den Taklimpulsen 5,15, 25 bis zum Taktimpuls 95, sofern wie bei dem vorangegangenen Beispiel 100 Taktimpulse genutzt werden. Ersichtlich wird die Erkennung durch eine Verschiebung des Schwerpunktes der einzelnen Codefelder um eine halbe Codebreite nicht beeinträchtigt.

In Fig. 7 ist eine vereinfachte Ausführungsform wiedergegeben, bei der das Photoelement 16 direkt oder über nicht dargestellte Verstärker an den einen Eingang und das Photoelement 17 über eine Differentiationsstufe 28 und eine Gleichrichterstufe 29 und gegebenenfalls über nicht dargestellte Verstärker an den anderen Eingang eines UND-Gliedes 40 angelegt

sind. Der Ausgang des UND-Gliedes führt zu einem Maximalwertzähler 41. Mit dieser Anordnung ist es auf einfache Weise möglich, Impulslängen zu messen. Nur während des Vorliegens eines Codefeldimpulses werden die Taktimpulse durch das UND-Glied 40 hindurchgelassen und vom Maximalwertzähler 41 gezählt. Der beim Durchschieben des Codefeldträgers durch den Abtastbereich vom Zähler 41 festgestellte Maximalwert ist dann ein Maß für die Länge des Codefeldes. Durch Zuordnung einer größeren Zahl von Taktfeldimpulsen zu einer bestimmten Codefeldiängc können so erhebliche Toleranzen, z. B. ein Zerknittern der Codefeldträgcrkarte, zugelassen werden, ohne daß die sichere Anzeige einer bestimmten Codefeldlänge beeinträchtigt wird.

iiiei/u fs Biaii Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Lesevorrichtung für optisch erfaßbare digitale Codierungen mit zwei unterschiedlich Licht zurückwerfenden Arten von Feldern, welche an einem Lichtsender-Empfänger vorbeigeführt werden, der innerhalb eines vorbestimmten Gesichtsfeldes Licht zu den Feldern schickt bzw. von dort zurückgeworfenes Licht empfängt und über ein Photoelement und eine an diesem angeschlossene Auswerteelektronik die vom Gesichtsfeld erfaßte Codierung analysiert, wobei eine Fahrstrahlanordnung die Codierung periodisch mit einem scharf gebündelten Lichtstrahl abtastet und durch Empfang des zurückgeworfenen Lichtes mit einem Photoelement ein elektrisches Ausgangssignal liefert, Jas ein Maß für die Erfassung der einen oder Jer anderen Art von Feldern durch den Lichtstrahl ist, und die Fahrstrahlanordnung ein Taktraster mit ebenfalls zwei unterschiedlich Licht zurückwerfenden Arten von durchnumerierten Feldern aufweist und ein Teil des Fahrstrahls über das Taktraster geführt und für das vom Taktraster zurückgeworfene Licht ein gesondertes Taktsignal-Photoelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die an die beiden Photoelemente (16, 17) angeschlossene Auswerteelektronik (27) jedem Codefeld eine aus einer Anzahl aufeinanderfolgender Taktfelder bestehende Taktfeldserie zuordnet und ein Erkennungssignal abgibt, wenn ein Reflexionssignal innerhalb der zugeordneten Taktfeldserie festgestellt wird.
2. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteelektronik (27) die Länge der Codefelder (23) in Abtastrichtung in Einheiten des Taktrasters (11) bestimmt wird und jeder Codefeldlänge eine zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegende Anzahl von Taktfeldern zugeordnet ist.
3. Lesevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Taktfeldern, um die eine einer bestimmten Codefeldlänge zugeordnete Taktfeldserie schwanken kann, in der Größenordnung von 10 liegt. 4S
4. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn jeder Codefeldserie (22, 23, 24) ein Bezugsfeld (40) angeordnet ist, mittels dessen eine Taktfeldzählung ausgelöst wird, und daß die so Codefelder jeweils einer bestimmten Taktfeldserie aus definiert durchnumerierten Taktfeldern zugeordnet sind.
5. Lesevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß entweder bei Feststellung eines Codefeldimpulses innerhalb der zugeordneten Taktfeld-Impulsserie oder beim Vorliegen eines Codefeldimpulses während des Auftretens des mittleren Impulses einer jeden Taktimpulsserie ein Erkennungssignal abgegeben wird. ho
6. Lesevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem kleinsten Codefeld (22, 23) der Codierung 10 bis 20 Taktfelder des Taktrasters (11) zugeordnet sind.
7. Lesevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, 6s dadurch gekennzeichnet, daß, sofern zwischen den einzelnen Codefeldern (22, 23) ein Zwischenraum (24) besteht, die dem Zwischenraum (24) zugeordneten Taktfelder des Taktrasters zum einen Teil dem einen und zum anderen Teil dem anderen der an den Zwischenraum (24) angrenzenden Codefelder (22, 23) zugeordnet sind.
8. Lesevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zwischenraum (24) zugeordneten Taktfelder hälftig auf die benachbarten Codefelder (22,23) aufgeteilt sind.
9. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn und Ende des Taktrasters (11) eine Überzahl von Taktfeldern vorliegt, die keinem Codefeld zugeordnet sind.
10. Lesevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß etwa genau soviel überzählige Taktfelder wie den Codefeldern zugeordnete Taktfelder vorgesehen sind.
11. Lesevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß etwa hundert überzählige und hundert den Codefeldern zugeordnete Taktfelder vorgesehen sind.
12. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codefe'der (22, 23) auf einer geraden Linie angeordnet sind.
13. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codefelder (22,23) in Spalten (26) angeordnet sind.
\^ä. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Codefelder-Spalten (26a, b, c, d, e) nebeneinander angeordnet sind.
15. Lesevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Spalten ein Abstand belassen ist.
16. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Codefelder (22, 23) sich auf einer Lochkarte (25) befinden, der ein reflektierendes Material (13) hinterlegt ist.
17. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfeldzählung durch das Ende des Bezugsfeldimpulses ausgelöst wird.
18. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende jeder Abtastung ein Schlußsignal erzeugt wird, das die Taktfeldzählung zurückstellt.
19. Lesevorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Schlußsignals ein weiteres Photoelement (18) vorgesehen ist, das vom Abtaststrahl am Schluß jeder Abtastung kurz belichtet wird.
20. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrstrahlanordnung eine Autokollimationsanordnung ist und ein von einem Lichtstrahl beaufschlagtes Spiegelrad (9) und einen streifenförmigen parabolartigen Spiegel (10) aufweist, in dessen Brennpunkt die Oberfläche des jeweils reflektierenden Spiegels liegt und vor dem nebeneinander das Taktraster (11) und eine Zylinderlinse (12) liegen.
21. Lesevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Abtastbereiches Reflektoren (26, 27) im Abtastlichtstrahl angeordnet sind, welche den Lichtstrahl in sich zurückwerfen.
22. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Codiersignal-Photoelement (16) gegebenenfalls über Verstärker und das Taktsignal-Photoelement (17) über eine Differentiations- (38), eine Gleichrichterstufe (39) und gegebenenfalls Verstärker an ein UND-Glied (40) angeschlossen sind, dessen Ausgang einem Maximalwertzähler (41) zugeführt ist.
23. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktimpuls-PiiDtoelement (17) über eine Differentiations- und eine Gleichrichterstufe (28, 29), das Codiersignal-Photoelement (16) und das Bezugs-Photoelement (18) gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Verstärkern an einen Ver- i<; gleichszähler(30) angeschlossen sind.
24. Lesevorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichszähler (30) durch den von dem Bezugs-Photoelement(18)abgeleiteten Impuls auf Null gesetzt wird.
25. Lesevorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (30) durch den Bezugsimpuls (BS) am Beginn jeder Code-Spalte (26) gestartet wird und pro Taktimpuls um eine Einheit weiterschaltet.
26. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichszähler (30) während des Ablaufens jeder einem Codefeld zugeordneten Taktimpulsserie ständig prüft, ob ein Reflektorsignal (RS) erscheint, und ein der Taktimpulsserie zugeordnetes Flip-Flop (31 t.-is 35) entsprechend dem Erscheinen oder Nichterscheinen eines Reflektorsignals (RS) setzt bzw. nicht setzt.
27. Lesevorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Flip-Flops (31 bis 35) an eine Verwertungsstufe (36) angeschlossen sind, welche beim Erscheinen eines Signals an dem Bezugs-Photoelement (18) die Flip-Flops (31 bis 35) abfragt und das Ergebnis in einer gewünschten Weise verwertet.
28. Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichszähler beim Auftreten des Mittenimpulses einer Taktimpulsserie das Codiersignal-Photoelement daraufhin abfragt, ob zu diesem Zeitpunkt ein Reflektorsignal vorliegt oder nicht.
29. Lesevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von Codefelder-Spalten (26a, b, c, d e) senkrecht zur Spaltenrichtung und zur optischen Achse bewegbar ist.