DE3817402A1

DE3817402A1 - Optisches kodierverfahren sowie zugehoeriges ausleseverfahren

Info

Publication number: DE3817402A1
Application number: DE19883817402
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Dr Laucht; Hans Spies; Karl Dr Hammerer
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1988-05-21
Filing date: 1988-05-21
Publication date: 1989-11-30

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Kodierverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie zugehörige Ausleseverfahren.

Ein derartiges Kodierverfahren ist aus der US-PS 38 12 325 bekannt. Dort soll auf einem Etikett enthaltene, kodierte Information berührungslos gelesen und ausgewertet werden. Das Etikett weist eine Anzahl benachbarter, streifenförmiger Flächenbereiche auf, welche jeweils für einen von zwei vorgegebenen Frequenzbereichen einer auftreffenden Lichtstrahlung selektiv reflektierend wirken. Auf diesem Etikett können m-stellige Dualzahlen kodiert werden, und zwar dadurch, daß jeder der beiden Ziffern 0 und 1 eindeutig einer der reflektierten Frequenzbereiche zugeordnet wird. Die parallel aneinanderliegenden streifenförmigen Flächenbereiche werden senkrecht zu ihrer Längserstreckung mit Hilfe eines rotierenden Facettenspiegels in vorbestimmter Reihenfolge nacheinander abgetastet. Der Spiegel reflektiert eine Lichtstrahlung, welche die beiden Frequenzbereiche enthält, auf das Etikett. Jeder der m Stellen der Zahl entspricht einer der streifenförmigen Flächenbereiche. Diese Flächenbereiche sind zweckmäßig im Sinne aufsteigender Potenzen zur Basis 2 angeordnet. Sie müssen dann in immer der gleichen Reihenfolge abgetastet werden, damit die Zuordnung der vom Etikett beim Abtastvorgang jeweils reflektierten Frequenzbereiche, welche die Ziffern repräsentieren, zu den jeweiligen Stellen der Zahl eindeutig erhalten bleibt. Die vom Etikett reflektierte Strahlung gelangt über den Facettenspiegel in eine Auswertevorrichtung, welche den jeweils reflektierten Frequenzbereich bestimmt.

Das bekannte Kodierverfahren besteht also darin, jeder der m Stellen der Zahl einen separaten Flächenbereich und jeder der zwei möglichen Ziffern einen eigenen Frequenzbereich zuzuordnen. Diese Art der Kodierung bedingt, daß die Flächenbereiche in strenger Reihenfolge auf dem Etikett angeordnet sein müssen, und daß die Abtastung auch in dieser vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt wird. Die Auslesegeschwindigkeit ist vor allem durch die Abtastdauer des gesamten Etiketts begrenzt. Als apparativ nachteilig muß angesehen werden, daß das Verfahren nicht ohne eine mechanische Scanvorrichtung auskommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Auslesegeschwindigkeit möglichst erhöht und/oder zumindest der für das Auslesen erforderliche apparative Aufwand möglichst vermindert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Demnach soll die Kodierung nunmehr so vorgenommen werden, daß jeder der m Stellen der zu kodierenden Zahl jeweils ein eigener Frequenzbereich zugeordnet wird und die in einer Stelle auftretende Ziffer durch unterschiedliche diskrete Werte der innerhalb des jeweiligen Frequenzbereichs von dem durch das Etikett gebildeten Informationsträger reflektierten Strahlungsenergie repräsentiert wird.

Zum Auslesen von auf einem Informationsträger nach dem Kodierverfahren gemäß der Erfindung gespeicherter Information wird auch hier der Informationsträger mit einer optischen Strahlung beleuchtet, welche sämtliche bei der Kodierung verwendeten Frequenzbereiche enthält. Die vom Informationsträger bzw. Etikett reflektierte Strahlung wird sodann einer Frequenzanalyse unterzogen. Eine günstige Folge des Kodierverfahrens gemäß der Erfindung ist nun, daß sämtliche vorhandenen reflektierenden Flächenbereiche des Informationsträgers gleichzeitig mit der optischen Strahlung beleuchtet werden können. Es ist dann möglich, die reflektierte Strahlung gleichzeitig auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Frequenzbereiche zu analysieren, und zwar in den m Frequenzbereichen jeweils zugeordneten, parallelen Empfangskanälen. Die Flächenbereiche auf dem Informationsträger brauchen nicht mehr räumlich geordnet zu sein, und es ist nicht mehr erforderlich, die Flächenbereiche in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge abzutasten. Hiermit verbunden ist erstens ein erheblicher Zeitgewinn und zweitens eine Verminderung des apparativen Aufwandes, da eine mechanische Abtastvorrichtung nicht mehr benötigt wird.

Es ist auch möglich, unter gleichzeitiger Beleuchtung sämtlicher Flächenbereiche die m Frequenzbereiche in der optischen Strahlung nacheinander durchzuscannen und die Frequenzanalyse der reflektierten Strahlung in einem einzigen Empfangskanal vorzunehmen. Diese Verfahrensweise bringt zwar einen etwas höheren Zeitaufwand mit sich, weist jedoch auf jeden Fall noch den Vorteil auf, daß auf eine mechanische Abtastvorrichtung wie einen rotierenden Facettenspiegel verzichtet werden kann, und daß keine strenge räumliche Anordnung der Flächenbereiche erforderlich ist.

Die diskreten Werte der reflektierten Strahlungsenergie, mit deren Hilfe die Ziffern kodiert werden, können durch reflektierende Flächenbereiche entsprechend abgestufter Größe, entsprechend unterschiedliche Anzahlen reflektierender Flächenbereiche gleicher Größe oder durch reflektierende Flächenbereiche unterschiedlich abgestufter Reflektivität realisiert werden.

Hinsichtlich der erforderlichen Anzahl von reflektierenden Flächenbereichen auf dem Informationsträger kann das Kodierverfahren gemäß der Erfindung noch dahingehend vereinfacht werden, daß für eine ausgewählte der n Ziffern der m-stelligen Zahl der diskrete Wert zu 0 gewählt wird. Dies bedeutet, daß für eine bestimmte Ziffer gar kein reflektierender Flächenbereich vorhanden sein muß, wobei dies in der Analyse der reflektierten Strahlung so zu deuten ist, daß bei Fehlen eines Frequenzbereiches in der reflektierten Strahlung an der entsprechenden Stelle der Zahl diese ausgewählte Ziffer auftritt. Zweckmäßig kann diese Ziffer so ausgewählt werden, daß sie die innerhalb der insgesamt kodierten Zahlen am häufigsten auftretende ist. Bei einer m-stelligen Dualzahl, bei der lediglich die Ziffern 0 und 1 auftreten können, wird beispielsweise die Ziffer 0 ausgewählt, falls diese am häufigsten auftritt. Dann enthält der Informationsträger selektiv reflektierende Flächenbereiche lediglich für die Stellen der Zahl, die mit einer 1 besetzt sind.

Das Kodierverfahren gemäß der Erfindung ist auch auf den Fall anwendbar, daß anstelle von unterschiedliche Frequenzbereiche selektiv reflektierenden Flächenbereichen bei unterschiedlichen Frequenzen selektiv lumineszierende Flächenbereiche verwendet werden. Zum Auslesen wird dann der Informationsträger mit einer optischen Strahlung beleuchtet, welche die von den Flächenbereichen durch Lumineszenz aussendbaren Frequenzen anzuregen in der Lage ist, und das ausgesandte Lumineszenz-Frequenzspektrum wird zur Auswertung herangezogen.

Im folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein kodierter Informationsträger,

Fig. 3 die zur Kodierung des Informationsträgers gemäß Fig. 2 verwendeten Spektralbereiche,

Fig. 4 ein weiterer Informationsträger,

Fig. 5 das zur Kodierung des Informationsträgers gemäß Fig. 4 verwendete Frequenzspektrum,

Fig. 6 ein weiteres Frequenzspektrum,

Fig. 7 ein dem Spektrum der Fig. 6 zugeordneter Informationsträger.

Gemäß Fig. 1 sendet eine Lichtquelle 1 ein divergentes Strahlenbündel aus, welches durch eine Optik 2 kollimiert wird und so auf einen Informationsträger 4 gelangt, daß es dort eine Fläche ausleuchtet, welche mindestens so groß sein muß, daß alle zur Kodierung verwendeten Flächenbereiche zweckmäßig gleichzeitig beleuchtet werden. Das vom Informationsträger 4 reflektierte Licht wird durch einen halbdurchlässigen Spiegel 3 und einen weiteren Spiegel 5 zu einer Optik 6 hin reflektiert, welche das gesamte reflektierte Licht auf eine Empfangs- und Auswertevorrichtung 7 konzentriert. Bei dem von der Lichtquelle 1 ausgesandten Licht kann es sich um weißes Licht handeln, und zwar in dem Sinne, daß alle zur Kodierung benötigten Frequenzbereiche gleichzeitig in ihm enthalten sind. Es kann aber auch monochromatisches Licht verwendet werden, dessen Frequenz so variiert bzw. durchgescannt wird, daß alle für die Kodierung in Frage kommenden Frequenzbereiche sukzessive überstrichen werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Etiketts bzw. Informationsträgers 4, wobei konkret die unter der Abszisse der Fig. 3 angegebene 15-stellige Zahl kodiert ist. Es handelt sich dabei um eine Dualzahl, welche lediglich die Ziffern 0 und 1 enthält. Da die 1 in der Zahl sechsmal und die 0 neunmal vertreten ist, empfiehlt es sich, auf dem Informationsträger nur solche Flächenbereiche anzubringen, welche selektiv in den Frequenzbereichen reflektieren, deren zugeordnete Stellen mit einer 1 besetzt sind. In der Fig. 2 sind insgesamt sechs rechteckige Flächenbereiche dargestellt, die bei den dort jeweils eingetragenen Frequenzen f ₁ bis f ₁₅ selektiv reflektierend wirken. Dies kann z.B. mit Hilfe entsprechender Farbfilter vor einem reflektierenden Hintergrund realisiert werden. Die gemäß Fig. 3 zu kodierende Zahl weist m =15 Stellen auf. Jeder Stelle ist ein jeweils um eine zentrale Frequenz f ₁ bis f ₁₅ gelegener, schmaler Frequenzbereich zugeordnet. Die Frequenzen sind auf der Abzisse des Diagramms der Fig. 3 aufgetragen. Sie sind dort äquidistant, was jedoch nicht unerläßlich ist. Der Informationsträger 4 soll für die insgesamt sechs Stellen der Zahl, an denen eine 1 auftritt, selektiv reflektierend wirken. Das reflektierte Frequenzspektrum ist in der Fig. 3 dargestellt, wobei die reflektierten Amplituden A ₁ gleich gewählt sind. Dies ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht unbedingt erforderlich, sie müssen nur über einer gewissen Mindestschwelle liegen, die durch die Eigenschaften der Empfangs- und Auswertevorrichtung gegeben ist. Die bei den zentralen Frequenzen f ₁ usw. jeweils zentrierten Frequenzbereiche seien im folgenden der Einfachheit halber ebenfalls als f ₁ usw. bezeichnet. Aus der Tatsache, daß m =15 verschiedene Frequenzbereiche zur Kodierung verwendet werden, n =2 Ziffern auftreten können und der Vereinbarung, daß für die Ziffer 0 die in dem jeweiligen Frequenzbereich reflektierte Intensität gleich 0 sein soll, kann bei der Analyse der reflektierten Strahlung, welche lediglich die Frequenzbereiche f ₁, f ₂, f ₅, f ₇, f ₁₁ sowie f ₁₅ enthält, geschlossen werden, daß in der kodierten Zahl jeweils an den Stellen eine 0 auftritt, deren zugeordnete Frequenzbereiche nicht reflektiert werden, und daß in den übrigen sechs Stellen, deren zugeordnete Frequenzbereiche f ₁ usw. reflektiert werden, jeweils die Ziffer 1 steht.

In Fig. 5 ist unterhalb der Abszisse eine m =15 Stellen aufweisende Zahl mit n =3 Ziffern dargestellt, in der die Ziffern 0, 1 und 2 auftreten können. Da unter den drei Ziffern auch hier wiederum die 0 am häufigsten auftritt, erfolgt die Kodierung so, daß in der reflektierten Strahlung die Frequenzbereiche f ₃, f ₄, f ₆ usw., in deren zugeordneten Stellen die 0 steht, nicht enthalten sind. Der entsprechende Informationsträger gemäß Fig. 4 braucht daher reflektierende Flächenbereiche nur für die denjenigen Stellen zugeordneten Frequenzbereiche zu enthalten, in denen die 1 oder die 2 auftritt. Dabei werden für die 2 doppelt so große Flächenbereiche festgelegt wie für die 1. Dies bedeutet, daß die reflektierte Intensität bzw. Amplitude pro Flächenbereich für die Ziffer 2 (Amplitude A ₂) doppelt so hoch ist wie für die Ziffer 1 (Amplitude A ₁).

Fig. 6 zeigt die Kodierung einer m =20 Stellen aufweisenden Zahl mit n =10 Ziffern, welche die Dezimalziffern von 0 bis 9 umfassen. Hier ist die Kodierung nach dem Prinzip vorgenommen worden, den Ziffern umso kleinere reflektierende Flächenbereiche zuzuweisen, je häufiger diese auftreten. Damit verbunden sind entsprechend abgestufte diskrete Werte der von den jeweiligen Flächenbereichen reflektierten Strahlungsenergie, dargestellt durch entsprechend abgestufte Intensitätswerte bzw. Amplituden A ₁ bis A ₉. Der am häufigsten auftretenden Ziffer 9, deren Stellen die Frequenzbereiche f ₁, f ₂, f ₁₂, f ₁₄, f ₁₅ sowie f ₂₀ zugeordnet sind, ist der diskrete Wert der reflektierten Strahlungsenergie bzw. die Intensitätsstufe 0 zugewiesen. Die jeweils dreimal auftretende Ziffer 0 erhält die Intensitätsstufe A ₁, die ebenfalls dreimal auftretende Ziffer 1 die Intensitätsstufe A ₂, die zweimal auftretende Ziffer 5 die Intensitätsstufe A ₃ sowie die je einmal auftretenden Ziffern 2, 3, 4, 6, 7 sowie 8 die Intensitätsstufen A ₄, A ₅, A ₆, A ₇, A _B bzw. A ₉. Damit verbunden sind jeweils selektiv reflektierende Flächenbereiche in Stufen ansteigender Größe. Eine mögliche Anordnung derartiger Flächenbereiche ist in Fig. 7 wiedergegeben. Da den jeweils am häufigsten auftretenden Ziffern die relativ kleinsten Flächenbereiche zugewiesen sind, kann die reflektierende Gesamtfläche möglichst klein gehalten werden.

Bei Beleuchtung des Informationsträgers 4 mit "weißem" Licht, welches sämtliche für die jeweilige Kodierung benötigten Frequenzbereiche enthält, muß die reflektierte Strahlung in der Empfangs- und Auswertevorrichtung 7 gleichzeitig ausgewertet werden. Dazu sind zweckmäßig m parallele Empfangskanäle vorhanden, welche jeweils auf einen anderen der insgesamt m gewählten Frequenzbereiche f ₁ usw. abgestimmt sind. Sendet die Lichtquelle 1 hingegen nahezu monochromatisches Licht aus, dessen Frequenz über alle zur Kodierung benötigten Frequenzbereiche hinweg durchgescannt wird, so enthält die reflektierte Strahlung diese Frequenzbereiche nacheinander, und die Auswertung kann in einem Einzeldetektor mittels Zeitkorrelation mit der ausgesandten Strahlung erfolgen. Dabei wird der Zeitbedarf im wesentlichen durch den Scanvorgang bestimmt.

Claims

1. Optisches Kodierverfahren für als m-stellige Zahl der Basis n (n mögliche Ziffern einschließlich der 0) kodierte Information, welche auf einem Informationsträger in Form von unterschiedliche optische Frequenzbereiche selektiv reflektierenden Flächenbereichen gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die m Stellen der Zahl durch jeweils einen eigenen Frequenzbereich und die n Ziffern durch jeweils einen eigenen diskreten Wert der reflektierten Strahlungsenergie kodiert werden.

2. Optisches Kodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Werte der reflektierten Strahlungsenergie durch reflektierende Flächenbereiche entsprechend abgestufter Größe realisiert werden.

3. Optisches Kodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Werte der reflektierten Strahlungsenergie durch eine unterschiedliche Anzahl reflektierender Flächenbereiche gleicher Größe realisiert werden.

4. Optisches Kodierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Werte der reflektierten Strahlungsenergie durch reflektierende Flächenbereiche unterschiedlich abgestufter Reflektivität realisiert werden.

5. Optisches Kodierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von unterschiedliche Frequenzbereiche selektiv reflektierenden Flächenbereichen bei unterschiedlichen Frequenzen selektiv lumineszierende Flächenbereiche verwendet werden.

6. Optisches Kodierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine ausgewählte der n Ziffern der diskrete Wert zu 0 gewählt wird.

7. Optisches Kodierverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Ziffer die innerhalb der insgesamt kodierten Zahlen am häufigsten auftretende ist.

8. Optisches Ausleseverfahren zum Auslesen von auf einem Informationsträger nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gespeicherter Information, wobei der Informationsträger mit die Frequenzbereiche enthaltender optischer Strahlung beleuchtet und die reflektierte Strahlung einer Frequenzanalyse unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche vorhandenen reflektierenden Flächenbereiche des Informationsträgers gleichzeitig von der optischen Strahlung beleuchtet werden.

9. Optisches Ausleseverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Strahlung sämtliche m Frequenzbereiche gleichzeitig enthält und die reflektierte Strahlung in den m Frequenzbereichen jeweils zugeordneten, parallelen Empfangskanälen ausgewertet wird.

10. Optisches Ausleseverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der optischen Strahlung die m Frequenzbereiche nacheinander durchgescannt werden und die reflektierte Strahlung in einem einzigen Empfangskanal ausgewertet wird.

11. Optisches Ausleseverfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 zum Auslesen von auf einem Informationsträger nach dem Verfahren gemäß Anspruch 11 gespeicherter Information, wobei der Informationträger mit einer optischen Strahlung beleuchtet wird, welche die von den Flächenbereichen durch Lumineszenz aussendbaren Frequenzen anzuregen in der Lage ist, und das ausgesandte Lumineszenz-Frequenzspektrum zur Auswertung herangezogen wird.

12. Optisches Ausleseverfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Strahlung zum Anregen der Lumineszenz gepulst wird und daß das Zeitverhalten der durch Lumineszenz vom Informationsträger ausgesendeten Strahlung ausgewertet wird.