DE3723348A1 - Method and system for reading bar codes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lesen von Strichcodes, wobei der Strichcode mittels Licht, vorzugsweise im sichtbaren oder IR-Bereich beleuchtet und reflektiertes Licht detektiert wird und die Übergänge zwischen Bereichen unterschiedlichen Reflektionsvermögens des Strichcodes, d. h., zwischen geschwärzten Strichen und Freiräumen zwischen den Strichen eines solchen Codes, erfaßt und deren Abstände bestimmt werden sowie ein System zum Lesen von Strichcodes, wobei der Strichcode mittels Licht, vorzugsweise im sichtbaren oder IR-Bereich beleuchtet und reflektiertes Licht detektiert und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und ein Differenzierer zum Differen zieren des empfangenen und vorverarbeiteten Signal sowie min destens ein Komparator vorgesehen ist.The invention relates to a method for reading bar codes, the bar code using light, preferably in the visible or IR range illuminated and reflected light detected and the transitions between areas are different Reflectivity of the bar code, d. i.e., between blackened Lines and spaces between the lines of such Codes, recorded and their distances are determined and a System for reading bar codes, the bar code using Light, preferably illuminated in the visible or IR range and detects reflected light and converts it into an electrical one Signal is converted and a differentiator to differentiate adorn the received and preprocessed signal and min at least a comparator is provided.
Aus dem deutschen Patent . . . (Patentanmeldung P 36 01 083.9) sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, die den Stand der Technik dahingehend verbessern, daß sie eine hohe Beleuchtungsstärke als auch eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen im Bereich der Signalaufnahme sowie ein hohes Signal-Rauschver hältnis bei geringen Kosten ermöglichen. Zur sicheren Aus wertung des von dem Fotoelement aufgenommenen Analogsignal wird eine zweifache Differentiation des Signals vorgenommen, um den Zeitpunkt oder Bereich der steilsten Flanke des Analog signals - als Repräsentation des Übergangs einer hellen Fäche zu einem dunklen Strich eines Strichcodes oder umgekehrt - im Rahmen eines Nullwert-Vergleichs festzulegen, wobei weiter hin durch Schwellen sichergestellt ist, daß nur Flanken hin reichender Steilheit festgestellt werden.From the German patent. . . (Patent application P 36 01 083.9) are a generic method and a generic Device known that the state of the art improve that they have high illuminance as well high immunity to electromagnetic interference in the area of signal recording as well as a high signal-to-noise ratio enable ratio at low cost. For a safe exit evaluation of the analog signal recorded by the photo element made a two-fold differentiation of the signal the time or range of the steepest edge of the analog signals - as a representation of the transition of a bright area to a dark bar of a bar code or vice versa - in the context of a zero value comparison, whereby continue it is ensured by thresholds that only flanks go sufficient steepness can be determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ähnlich hoher Detektionssicherheit und Unempfindlichkeit gegen elektromagne tische Störungen und gegen Rauschen ein vereinfachtes Vorgehen zur Auswertung des aufgenommenen Analogsignals vorzuschlagen.The invention has for its object at a similarly high Detection reliability and insensitivity to electromagnetic table disturbances and against noise a simplified procedure to propose for the evaluation of the recorded analog signal.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß das empfangene Signal nur einmal differenziert wird, daß die Zeitpunkte des positiven und negativen Spitzenwerts des differenzierten Si gnals festgestellt und durch diese ein entsprechendes Rechteck signal erzeugt wird. According to the invention, the stated object is achieved in a method of the type mentioned, solved in that the received Signal is differentiated only once, that the times of the positive and negative peak of the differentiated Si gnals determined and by this a corresponding rectangle signal is generated.
Die Erfindung nimmt also keine zweite Differentiation des Ana logsignals vor, um eine Nullwertdetektion des zweifach dif ferenzierten Signals vorzunehmen. Es wird eine zweite Dif ferentiation eingespart und lediglich der Spitzen- oder Maximal wert des nur einmal differenzierten Analogsignals festgestellt, wobei dies dadurch vorgenommen wird, daß mit Veränderung des differnzierten Signals sein jeweiliger Wert, solange das Signal ansteigt, festgehalten wird und bei Reduzierung (des Absolut werts) des differenzierten Signals gegenüber dem festgehaltenen Wert ein Signal abgegeben wird, wodurch der Umkippunkt und damit der Ort des Spitzenwertes des differenzierten Signals festgestellt wird. Dies wird sowohl für den negativen als auch für den positiven Spitzenwert vorgenommen, woraufhin durch diese ein Rechtecksignalverlauf gebildet wird, welcher dem des abgetasteten oder aufgenommenen Strichcodes entspricht. Die Schaffung des Rechtecksignals geschieht vorzugsweise dadurch, daß durch die positive Spitze des differenzierten Signals ein Flip-Flop gesetzt und dieser durch die negative Spitze des differenzierten Signals zurückgesetzt wird. Um Fehlerquellen, beispielsweise durch Papierrauhigkeiten oder dergleichen auszu schalten, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß zumin destens die positiven Spitzenwerte des differenzierten Signals über einer vorgebbaren Schwelle detektiert werden. Um auch Strichcodes geringer Qualität untersuchen zu können, beispiels weise Strichcodes, bei denen die Schwärzung der schwarzen Balken durch Matrix-Drucker vorgenommen wurde, sieht eine weiter bevor zugte Ausgestaltung vor, daß ein Rücksetzen durch dichte Schwan kungen der einem Strich eines Strichcodes ausgeschlossen wird. Um Störungen aufgrund von Lichtschwankungen oder dergleichen auszuschalten, kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, daß der Strichcode mit hochfrequentem, modulierten Licht be leuchtet wird und aus dem empfangenen Licht der gleiche hoch frequente Anteil ausselektiert wird und daß hochfrequente und niederfrequente Störungen ausgefiltert werden. Eine Weiterbil dung sieht darüber hinaus vor, daß das empfangene Signal ver stärkt wird.The invention therefore does not take a second differentiation of the ana log signal before a zero value detection of the doubly dif referenced signal. It will be a second dif ferentiation saved and only the peak or maximum value of the analog signal differentiated only once, this being done by changing the differentiated signal its respective value as long as the signal increases, is held and when reducing (the absolute value) of the differentiated signal compared to the recorded A signal is emitted, causing the overturning point and hence the location of the peak value of the differentiated signal is detected. This will work for both the negative as well for the positive peak value, whereupon by a rectangular waveform is formed which corresponds to the of the scanned or recorded bar code. The rectangular signal is preferably created by that through the positive peak of the differentiated signal set a flip-flop and this through the negative tip of the differentiated signal is reset. To sources of error, for example, by roughness of paper or the like switch, it is provided in a further embodiment that at least the positive peak values of the differentiated signal be detected above a predefinable threshold. Too To be able to examine low quality barcodes, for example wise barcodes where the blackening of the black bars one made before by matrix printers preferred embodiment that a reset by dense swan which is excluded from a bar of a bar code. To disturbances due to light fluctuations or the like switch off can be provided in a further embodiment, that the barcode be with high-frequency, modulated light is lit and the same high from the received light frequency portion is selected and that high frequency and low-frequency interference can be filtered out. A continuation tion also provides that the received signal ver is strengthened.
Ein gattungsgemäßes System zur Lösung der o. g. Aufgabe und insbesondere zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß dem Differenzierer jeweils ein Detektor für einen positiven Spitzenwert bzw. einen negativen Spitzenwert des differenzierten Signals nachgeordnet ist und diesen sowie direkt dem Differen zierer jeweils ein Komparator nachgeordnet ist, wobei zur Er zeugung des Rechtecksignals insbesondere vorgesehen ist, daß den Komparatoren ein Flip-Flop nachgeschaltet ist. Zur Ausschal tung von Störungen aufgrund von Papierrauhigkeiten oder der gleichen, ist das erfindungsgemäße System derart ausgebildet, daß dem Differenzierer eine Einrichtung nachgeordnet ist, die wenigstens nur eine hinreichend steile ansteigende Flanke (hin reichend positiver Spitzenwert des differenzierten Signals) eines empfangenen Signals zur Weiterverarbeitung durchläßt, wobei insbesondere die Einrichtung eines Spannungsteilers zur Schaffung eines vorgebbaren Schwellwerts aufweist. Um, wie oben erwähnt, auch bei Strichcodes mangelnder Druckqualität eine sichere Erfassung des Endes eines geschwärzten Striches eines Strichcodes zu gewährleisten und erst dann, nicht aber bei Schwarzungsdichteschwankungen im Strich ein Rücksetzen zu veranlassen - solange der Flip-Flop nicht zurückgesetzt ist, ist ein erneutes Setzen aufgrund durch die Schwärzedich tungsschwankungen gegebener ansteigender Signalflanken un schädlich - sieht eine bevorzugte Weiterbildung vor, daß dem Komparator für den negativen Spitzenwert eine Verknüpfungs schaltung zugeordnet ist. Das System sieht in Weiterbildung zur Ausschaltung von Störlicht insbesondere vor, daß der den Strichcode beleuchtenden Lichtquelle ein Hochfrequenzgenerator zur frequenten Modulation des Lichts vorgeschaltet ist und daß die Empfangseinrichtung einen der hochfrequenten Modulation angepaßten selektiven Verstärker aufweist sowie weiterhin, daß der Vorverstärker Filter aufweist. A generic system for solving the above. Task and in particular for the implementation of the method provides that the differentiator a detector for a positive Peak value or a negative peak value of the differentiated Signal is subordinate and this as well as the difference a comparator is arranged in each case, with Er Generation of the square wave signal is provided in particular that a flip-flop is connected downstream of the comparators. To the formwork malfunctions due to paper roughness or same, the system according to the invention is designed such that the differentiator is followed by a device that at least only a sufficiently steep rising flank (there sufficient positive peak value of the differentiated signal) of a received signal for further processing, in particular the establishment of a voltage divider Creation of a predeterminable threshold value. Um how mentioned above, even with barcodes of poor print quality a reliable detection of the end of a blackened stroke a barcode and only then, but not a reset in the event of fluctuations in blackness in the stroke to cause - as long as the flip-flop is not reset is a new bet due to the blackness fluctuations of given rising signal edges harmful - a preferred further training provides that the Comparator for the negative peak value a link circuit is assigned. The system sees in training to turn off stray light in particular that the Barcode illuminating light source using a high frequency generator for frequency modulation of the light is upstream and that the receiving device one of the high-frequency modulation has adapted selective amplifier and furthermore, that the preamplifier has filters.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzhelnen erläutert. Dabei zeigtFurther advantages and features of the invention result from the claims and from the following description in which an embodiment of the invention with reference to the drawing explained in Einhelnen. It shows
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 1 is a schematic block diagram for explaining the method according to the invention;
Fig. 2 eine konkrete Schaltung des erfindungsgemäßen Systems; und Fig. 2 is a concrete circuit of the system according to the invention; and
Fig. 3a-d Diagramme zu den auftretenden Signalen. Fig. 3a-d are diagrams of the signals occurring.
Die mechanische konstruktive Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Systems, insbesondere der Aufbau des Strichcodes-Lese kopfes ist der gleiche wie bei der Patentanmeldung P 36 01 083.9, so daß zur diesbezüglichen Offenbarung in vollem Umfang auf die genannte Anmeldung verwiesen wird.The mechanical structural design of the fiction system, especially the structure of barcode reading head is the same as for patent application P 36 01 083.9, so that the relevant disclosure in full reference is made to the aforementioned application.
Der Strichcode-Lesekopf weist einen Lichtsender 21 mit einer Leuchtdiode 6 auf. Das von einem Strichcode reflektierte Licht tritt in einen Lichtwellenleiter, der zu einem Fotoelement 15 führt, welches die opto-elektrische Umwandlung der aufge nommenen Strichcode-Signale vornimmt und mit einer Empfänger- und Verstärkerschaltung 22 verbunden ist.The bar code reading head has a light transmitter 21 with a light-emitting diode 6 . The light reflected by a bar code enters an optical waveguide, which leads to a photo element 15 , which carries out the opto-electrical conversion of the bar code signals recorded and is connected to a receiver and amplifier circuit 22 .
Obwohl durch das erfindungsgemäße Verfahren schon mit Gleich licht eine hohe Übertragungssicherheit gegeben ist, kann, um Störungen durch das Tageslicht vollständig und sicher auszu schalten sowie zur weiteren Verbesserung des Signal/Rauschver hältnisses kann die Lichtquelle die Leuchtdiode 6, gegebenen falls mit einem Wechselspannungssignal einer Frequenz im Be reich von F = 10 bis 30 KHz betrieben. In diesem Falle arbeitet die Empfänger- und Verstärkerschaltung 22 selektiv mit einer Mittenfrequenz, die der Generatorfrequenz der Leuchtdiode ent spricht.Although the method according to the invention provides a high level of transmission security with constant light, it can be switched off completely and safely in order to disrupt interference from daylight and to further improve the signal / noise ratio, the light source can be the light-emitting diode 6 , optionally with an AC signal of a frequency operated in the range of F = 10 to 30 KHz. In this case, the receiver and amplifier circuit 22 works selectively at a center frequency which speaks to the generator frequency of the light emitting diode.
Der Empfänger- und Verstärkerschaltung ist ein Differenzierer 31 nachgeschaltet, dem wiederum sowohl ein Spitzenwert-Detektor 32 für den positiven Spitzenwert des vom Differenzierer 31 differenzierten Signals als auch ein Spitzenwert-Detektor für den Spitzenwert-Detektor 33 für den negativen Spitzenwert des differenzierten Signals folgt. Den Spitzenwert-Detektoren 32, 33 ist jeweils ein Komparator 34, 36 nachgeschaltet, die die Ausgänge des jeweiligen Spitzenwert-Detektors 32, 33 mit dem direkten Ausgang des Differenzierers 31 vergleichen und ein entsprechendes Signal abgeben. Der Komparator 34 erzeugt da bei ein Setz-Signal für einen Flip-Flop 37. Das Ausgangssignal des Komparators 36 wird mit dem von der Empfänger- und Ver stärkerschaltung 22 erzeugten direkten Analogsignal in einer logischen Verknüpfungsschaltung 38 verknüpft, die erst ein Rücksetzsignal für den Flip-Flop 37 erzeugt. Durch Setzen und Rücksetzen des Flip-Flops 37 wird ein TTL-Ausgangssignal er zeugt, daß dem von der Fotodiode 15 aufgenommenen Strichcode entspricht und beispielsweise in einem Rechner weiterverar beitbar ist.The receiver and amplifier circuit is followed by a differentiator 31 , which in turn is followed by a peak value detector 32 for the positive peak value of the signal differentiated by the differentiator 31 and a peak value detector for the peak value detector 33 for the negative peak value of the differentiated signal. The peak value detectors 32, 33 are each followed by a comparator 34, 36 which compare the outputs of the respective peak value detectors 32, 33 with the direct output of the differentiator 31 and emit a corresponding signal. The comparator 34 generates a set signal for a flip-flop 37 . The output signal of the comparator 36 is linked to the direct analog signal generated by the receiver and amplifier circuit 22 in a logic logic circuit 38 , which only generates a reset signal for the flip-flop 37 . By setting and resetting the flip-flop 37 , a TTL output signal is generated that corresponds to the bar code recorded by the photodiode 15 and can be further processed, for example, in a computer.
Die Fig. 2 zeigt eine konkrete Schaltung. In einem nicht dar gestellten Netzteil kann an einem Spannungsteiler der nichtin vertierende Eingang eines Operationsverstärkers liegen. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers, der als Impedanz wandler arbeitet, beträgt vorzugsweise + 2,5 Volt. Diese Span nung bildet die Bezugsmasse für die elektrische Signalverar beitung. Fig. 2 shows a concrete circuit. In a power supply unit, not shown, the non-inverting input of an operational amplifier can be connected to a voltage divider. The output voltage of the operational amplifier, which works as an impedance converter, is preferably + 2.5 volts. This voltage forms the reference ground for electrical signal processing.
Der Lichtsender 6 (IR-LED) liegt über einen Vorwiderstand an der Betriebsspannung von + 5 Volt. Die Größe des Vorwiderstandes richtet sich nach der Länge des Lichtleiterkabels, bzw. nach dem Widerstand eines mitgeführten Kupferkabels. Der Sendestrom für den Sender beträgt beispielsweise 30 mA.The light transmitter 6 (IR-LED) is connected to the operating voltage of + 5 volts via a series resistor. The size of the series resistor depends on the length of the fiber optic cable or the resistance of a copper cable that is carried along. The transmission current for the transmitter is 30 mA, for example.
Als Sensor dient ein Fotoelement 15, welches über einen Wider stand am invertierenden Eingang von eines so invertierenden Operationsverstärkers OP 2 liegt. Die Ausgangsspannung von OP 2 gelangt an den Eingang eines nichtinvertierenden Ver stärkers OP 3. Mit dem Potentiometer P 1 läßt sich die Ver stärkung dieser Stufe einstellen. Der Differenzierer 31 mit dem Operationsverstärker OP 4 differenziert das Ausgangssignal von OP 3. Das Differenziersignal liegt an den Eingängen der beiden Spitzenwertdetektoren für den positiven und negativen Spitzenwert des differenzierten Analogsignals.As a sensor, a photo element 15 is used , which was located at a counter at the inverting input of an inverting operational amplifier OP 2 . The output voltage from OP 2 reaches the input of a non-inverting amplifier OP 3 . With the potentiometer P 1 , the gain of this level can be set. The differentiator 31 with the operational amplifier OP 4 differentiates the output signal from OP 3 . The differentiating signal is at the inputs of the two peak value detectors for the positive and negative peak value of the differentiated analog signal.
Der Operationsverstärker OP 5 hat in seinem Gegenkopplungszweig eine Diode D 1, über die der Ladekondensator CL aufgeladen und gespeichert wird. Wird die Spannung am Ausgang von OP 5 wieder kleiner als die am Ladekondensator CL vorhandene Spannung, sperrt die Diode D 1 und die Entladung von CL erfolgt nur lang sam über den parallelgeschalteten Widerstand RP.The operational amplifier OP 5 has in its negative feedback branch a diode D 1 , via which the charging capacitor CL is charged and stored. If the voltage at the output of OP 5 is again lower than the voltage present at the charging capacitor CL , the diode D 1 blocks and the discharge of CL takes place only slowly via the resistor RP connected in parallel.
Die Kondensatorspannung liegt über einen Impedanzwandler OP 6 an dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 34 (OP 7), der die Kondensatorspannung mit dem differenzierten Analogsi gnal selbst vergleicht. Die Spannung am Ladekondensator CL ist aufgrund der vorgegebenen Zeitkonstante (durch CL und RP) während des positiven Anstiegs des differenzierten Signals immer kleiner als das differenzierte Signal selbst, wodurch der Komparator OP 7 zunächst auf "Low" bleibt. Wird nach Er reichen seines Spitzenwerts das differenzierte Analogsignal kleiner als die Spannung am Kondensator CL, so schaltet der Komparator OP 7, 34 von "Low" nach "high". Hierdurch wird das Ausgangsflipflop gesetzt.The capacitor voltage is via an impedance converter OP 6 at the non-inverting input of the comparator 34 ( OP 7 ), which compares the capacitor voltage with the differentiated analog signal itself. The voltage at the charging capacitor CL is always lower than the differentiated signal itself due to the predetermined time constant (by CL and RP) during the positive rise of the differentiated signal, whereby the comparator OP 7 initially remains at "low". If, after reaching its peak value, the differentiated analog signal is less than the voltage at the capacitor CL , the comparator OP 7, 34 switches from "low" to "high". This sets the starting flip-flop.
Zur Sicherstellung, daß der Ladekondensator CL vor dem nächsten positiven Spitzenwert weit genug entladen ist, dient die Diode D 2. Die Diode D 2 wird leitend, wenn das Differenziersignal um die Durchlaßspannung der Diode D 2 kleiner als die Konden satorspannung am Ladekondensator CL wird.The diode D 2 serves to ensure that the charging capacitor CL is discharged far enough before the next positive peak value. The diode D 2 becomes conductive when the differentiation signal by the forward voltage of the diode D 2 is less than the capacitor voltage at the charging capacitor CL .
Damit Rauhigkeiten des Papiers, und damit verbundene Spannungs änderungen am Ausgang von OP 5 keine Aufladung des Ladekonden sators CL des Spitzenwertdetektors verursachen, liegt der Lade kondensator CL über einen Spannungsteiler auf geringem positiven Potential gegenüber der Bezugsmasse für die Operationsverstär ker. Das differenzierte Analogsignal muß daher größer als dieser Schwellwert sein, um den Komparator OP 7 von "high" nach "Low" zu schalten.So that roughness of the paper, and associated voltage changes at the output of OP 5 do not cause charging of the charging capacitor CL of the peak value detector, the charging capacitor CL is at a low positive potential with respect to the reference ground for the operational amplifier via a voltage divider. The differentiated analog signal must therefore be greater than this threshold value in order to switch the comparator OP 7 from "high" to "low".
Der negative Spitzenwertdetektor 33 arbeitet in gleicher Weise wie der positive Spitzenwertdetektor 32. Auf den Spanunngs teiler für den Ansprechschwellwert kann verzichtet werden, da ein Rücksetzimpuls für das Ausgangsflipflop 37 nur dann eine Änderung seines Zustandes bewirkt, wenn zuvor das Flip- Flop 37 gesetzt wurde. Das Komparatorsignal des Komparators 36 (OP 10) wird mit einem RC-Glied differenziert und gelangt an den Eingang eines Komparators OP 12. Dieser erzeugt die Rücksetzimpulse für das Ausgangsflipflop. Da nicht nur der Übergang von schwarz auf weiß des Strichcodes ein Rücksetzim puls am Eingang von OP 12 erzeugen könnten, sondern auch die Ränder der einzelnen Matrixdruckerpunkte, ist eine Verknüpfungs schaltung 38 mit einem Operator OP 12 auch als logischen Ver knüpfer vorgesehen. Ein Komparator 11 (OP 11) erzeugt aus dem Analogsignal von OP 3 des Verstärkers und einem einstellbaren Schwellwert ein Rechtecksignal, welches über einen Spannungs teiler den invertierenden Eingang von OP 12 steuert. Liegt kein Analogsignal über den Hochpaß am Plus-Eingang von OP 11 an, ist durch das negative Potential am Minus-Eingang von OP 11 dessen Ausgang auf high. Über einen Spannungsteiler liegt der Minus-Eingang von OP 12 auf negativeren Potential als der Plus-Eingang von OP 12, der Massepotential aufweist. Der Ausgang von OP 12 liegt daher auf high.The negative peak detector 33 operates in the same way as the positive peak detector 32 . On the Spanunngs divider for the response threshold may be omitted, since a reset pulse for the output flip-flop 37 only causes a change in its condition when the flip-flop has been previously set 37th The comparator signal of the comparator 36 (OP 10 ) is differentiated with an RC element and reaches the input of a comparator OP 12 . This generates the reset pulses for the output flip-flop. Since not only the transition from black to white of the bar code could generate a reset pulse at the input of OP 12 , but also the edges of the individual matrix printer dots, a logic circuit 38 with an operator OP 12 is also provided as a logic link. A comparator 11 (OP 11 ) generates a square wave signal from the analog signal from OP 3 of the amplifier and an adjustable threshold value, which controls the inverting input of OP 12 via a voltage divider. If there is no analog signal via the high pass at the plus input of OP 11 , the negative potential at the minus input of OP 11 means that its output is high. Via a voltage divider, the minus input of OP 12 is at a more negative potential than the plus input of OP 12 , which has ground potential. The output of OP 12 is therefore high.
Liegt ein Analogsignal über den Hochpaß am Plus-Eingang von OP 11 an, schalten die negativen Anteile des Analogsignals den Ausgang von OP 11 nach Low. Die Spannung am Minus-Eingang von OP 12 wird somit noch negativer als die Bezugsmasse am Plus-Eingang von OP 12. Negative Spannungsspitzen am Plus- Eingang von OP 12 können den Ausgangszustand des Komparators nicht ändern. Wird das Analogsignal am Plus-Eingang von OP 11 positiver als das Potential am Minus-Eingang von OP 11 so wird der Ausgang von OP 11 high und der Minus-Eingang von OP 12 wird positiver. Aber auch jetzt ist der Minus-Eingang von OP 12 negativer als der Plus-Eingang von OP 12. Der Ausgang des Komparators bleibt auf high. Ein negativer Impuls am Plus- Eingang von OP 12 kann jetzt den Ausgang des Komparators für die Dauer, für die der Impuls negativer ist als der Minus-Ein gang, auf Low schalten, und somit einen gültigen Rücksetzim puls für das Ausgangsflipflop 37 erzeugen.If an analog signal is present via the high pass at the plus input of OP 11 , the negative parts of the analog signal switch the output of OP 11 to low. The voltage at the minus input of OP 12 thus becomes even more negative than the reference ground at the plus input of OP 12 . Negative voltage peaks at the plus input of OP 12 cannot change the output state of the comparator. If the analog signal at the plus input of OP 11 becomes more positive than the potential at the minus input of OP 11 , the output of OP 11 becomes high and the minus input of OP 12 becomes more positive. But even now the minus input of OP 12 is more negative than the plus input of OP 12 . The output of the comparator remains high. A negative pulse at the plus input of OP 12 can now switch the output of the comparator to low for the duration for which the pulse is more negative than the minus input, and thus generate a valid reset pulse for the output flip-flop 37 .
Der Ausgang von OP 12 liefert dann die Rücksetzimpulse für das Ausgangsflipflop 37. Am Q-Ausgang des Flip-Flops steht ein TTL-Signal, das dem Barcodemuster entspricht.The output of OP 12 then provides the reset pulses for the output flip-flop 37 . At the Q output of the flip-flop there is a TTL signal that corresponds to the bar code pattern.
Das vom Fotoempfänger abgegebene Signal wird also im Vorver stärker 22 verstärkt und dann im Differenzierer 31 differen ziert. Das differenzierte Signal wird den Spitzenwert-Detek toren 32, 33 zugeführt. Ein positiver Spitzenwert erzeugt ein Setzsignal für den Flip-Flop 37, in dem eine ansteigende Flanke des differenzierten Signals der jeweilige Wert gespeichert wird und im Komparator bei Unterschreiten des Momentanwertes des differenzierten Signals von seinem gespeicherten Wert der Setzimpuls abgegeben wird. Es wird dabei nur ein differenziertes Signal oberhalb einer vorgegebenen Schwelle, d. h. eine Flanke hinreichender Steilheit berücksichtigt. The signal emitted by the photoreceptor is thus amplified 22 in the vorver and then differentiated in the differentiator 31 . The differentiated signal is fed to the peak value detectors 32, 33 . A positive peak value generates a set signal for the flip-flop 37 in which a rising edge of the differentiated signal stores the respective value and in the comparator the set pulse is emitted from its stored value when the instantaneous value of the differentiated signal falls below. Only a differentiated signal above a predetermined threshold, ie an edge of sufficient steepness, is taken into account.
Das Signal vom Komparator 36 und Spitzenwertdetektor 33 für den negativen Spitzenwert wird durch die Verknüpfungsschaltung 38 mit einem aus dem direkten Analogsignal und einem vorgege benen Schwellwert gebildeten Rechtecksignal verknüpft, um den Rücksetzimpuls für den Flip-Flop 37 zu bilden. Hierdurch wird vermieden, das Schwärzungs-Schwankungen innerhalb eines Barcode- Striches Rücksetzimpulse bewirken und sichergestellt, daß solche nur tatsächliche am Ende eines Barcode-Striches erfolgen.The signal from the comparator 36 and peak detector 33 for the negative peak value is combined by the logic circuit 38 with a square wave signal formed from the direct analog signal and a predetermined threshold value in order to form the reset pulse for the flip-flop 37 . This avoids that blackening fluctuations within a bar code line cause reset pulses and ensures that such only occur at the end of a bar code line.
In der Fig. 3 sind schematisch die Balken des Barcodes darge stellt, wobei die Rechtecke die geschwärzten Striche des Bar codes darstellen und dazwischen die hellen, unbedruckten Stel len des Trägers sind. In der Fig. 3b ist das von der Fotodiode aufgenommene und verstärkte Analogsignal A dargestellt, wobei bei E ein Einbruch des Analogsignals durch Auflösung von Matrix-Druckerpixeln durch den Lesestift angedeutet ist, während bei R eine Änderung des Analogsignals durch die Papierrauhig keit angedeutet ist.In Fig. 3 the bars of the bar code are shown schematically, the rectangles representing the black lines of the bar code and in between the bright, unprinted positions of the wearer. In Fig. 3b, the analog signal A picked up and amplified by the photodiode is shown, with E indicating a drop in the analog signal due to the resolution of matrix printer pixels by the reading pen, while R indicates a change in the analog signal due to the roughness of the paper.
Die Fig. 3c zeigt zunächst das Analogsignal nach Differen tiation als differenziertes Signal D. Weiterhin sind in die Fig. 3c die durch die Ladekondensatoren gespeicherten positiven und negativen Spannungen PS, NS sowie die Schwellspannung ST dargestellt.The Fig. 3c shows the analog signal by differen tiation as differentiated signal D. Further, the data stored by the charging capacitors positive and negative voltages PS, NS and the threshold ST are in the Fig. 3c.
Die Fig. 3d zeigt schließlich das erfindungsgemäß erzielte TTL-Signal, das dem Barcode-Signal BC der Fig. 3a entspricht. FIG. 3d finally shows the TTL signal achieved according to the invention, which corresponds to the barcode signal BC of FIG. 3a.
Es ist ersichtlich, daß die Signale an den Ladekondensatoren jeweils zunächst dem differenzierten Signal bis zu deren Spitzen wert nahezu folgen und, wenn das differenzierte Signal be tragsmäßig die Kondensatorspannung unterschreitet vom jeweili gen Komparator der jeweilige Impuls zum Setzen oder Rücksetzen ausgelöst wird, der auch, soweit ein echter Übergang im Re flektionsvermögen des Barcodes BC vorliegt ein Umschalten des Flip-Flops bedingt.It can be seen that the signals at the charging capacitors each initially almost follow the differentiated signal up to their peak value and, when the differentiated signal is below the capacitor voltage, the respective comparator pulse for setting or resetting is triggered by the respective comparator, which also, if there is a real transition in the reflectivity of the bar code BC , the flip-flop has to be switched.
Im Bereich E des Einbruchs des Analogsignals durch Auflösung von Matrix-Druckerpixeln durch den Lesestift liegt ein Wende punkt des differenzierten Signals mit zwei relativen Extrema des differenzierten Signals bei E 1. Der Komparator 36, OP 10 gibt dabei zwar einen Rücksetzimpuls bei E 2 ab, der aber von Operator OP 12 aufgrund des grundsätzlich negativen Analogsi gnalwerts bei E kein Zurücksetzen des Ausgangsflipflops und da mit Heruntersetzen des TTL-Werts auf Null bedingt.In the area E of the dip in the analog signal due to the resolution of matrix printer pixels by the reading pen, there is a turning point of the differentiated signal with two relative extremes of the differentiated signal at E 1 . The comparator 36 , OP 10 emits a reset pulse at E 2 , but the operator OP 12 does not reset the output flip-flop due to the fundamentally negative analog signal value at E and therefore causes the TTL value to decrease to zero.
Im Bereich der Papierrauhigkeiten R des Analogsignals A (Fig. 3) ergibt sich ebenfalls ein Bereich R 1 von relativen Extrema des differenzierten Signals D. Papierrauhigkeiten bedingen aber grundsätzlich nur sanfte Signaländerungen, so daß das relative Maximum unterhalb des vorzusetzenden Schwellwerts ST bleibt - während Einbrüche aufgrund der Auflösung von Matrix-Druckerpixeln gegebenenfalls "steile" Extrema bedingen können, so daß dort die Setzung eines einfachen Schwellwerts für das differenzierte Signal nicht möglich, wenn dies bei Papierrauhigkeiten ausreicht. Da der Ausgangs-TTL-Wert ohnehin niedrig bzw. Null ist, bewirkt auch das Kreuzen von differen zierten Signal und Spannung am Ladekondensator im Zweig des negativen Spitzenwerts, wie es bei R 2 angedeutet ist keine Verfälschung des Ausgangs-TTL-Signals.In the area of the paper roughness R of the analog signal A ( FIG. 3) there is also an area R 1 of relative extremes of the differentiated signal D. However, paper roughness generally only requires gentle signal changes, so that the relative maximum remains below the threshold value ST to be set - while dips due to the resolution of matrix printer pixels may cause “steep” extremes, so that there is no setting of a simple threshold value for the differentiated signal possible if this is sufficient for paper roughness. Since the output TTL value is low or zero anyway, the crossing of differentiated signal and voltage at the charging capacitor in the branch of the negative peak value, as indicated at R 2 , does not distort the output TTL signal.
Claims (15)
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Applications Claiming Priority (2)
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