DE4207798A1

DE4207798A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifikation von barcodes

Info

Publication number: DE4207798A1
Application number: DE19924207798
Authority: DE
Inventors: Andreas Hanke; Harald Moses; Otmar Baldas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-09-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensor-System wie es für die induktive Erfassung von elektrisch leitenden Bar-Code-Strukturen benötigt wird. Dabei wird besonders auf die Erfindung DE 39 31 828 A1 hingewiesen.

Die darin vorgeschlagenen Ausführungsformen der Sensoren (Fig. 2 bis 8) benötigen durchweg Mehrspulensysteme. Diese Systeme erfordern einen sehr hohen Fertigungsaufwand und lassen sich mit gängigen Wickelmaschinen nicht herstellen. Die Fertigung der beschriebenen Kerngeometrien ist durch das übliche Sinterverfahren nicht möglich, und erfordert deshalb eine sehr aufwendige Säge- und Schleifbearbeitung mit Diamantwerkzeugen. Erfindungsgemäß wird daher ein Sensor-System vorgeschlagen, das die Vorteile des induktiven Bar-Code-Systems bezüglich der Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen und prozeßbedingten Verunreinigungen gewährleistet und gleichzeitig rationelle Fertigungsmethoden der Sensoren möglich macht.

Durch die Signalaufbereitung mit Hilfe von Modulationsverfahren wird darüberhinaus eine höhere Signalgüte und ein höherer Leseabstand erzielt.

Die vorgeschlagenen Sensortypen verwenden die Sensor-Spule erfindungsgemäß sowohl zur Erregung als auch zur Detektion. Zur Führung des Magnetfeldes wird die Spule auf einen zylindrischen Ferritkern aufgebracht.

Die erfindungsgemäßen Sensortypen reagieren, analog zu den in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen Sensortypen, auf elektrisch leitende Materialien.

Wird ein elektrisch leitendes Material in das Magnetfeld der Sensorspule eingetaucht, so entsteht in diesem Leiter ein Wirbelstrom, der wiederum ein Magnetfeld hervorruft, das dem erregenden Magnetfeld entgegengerichtet ist. Da die Sensorspule mit einem Kondensator einen HF Schwingkreis bildet, verändert sich mit der Induktivität der Spule das Resonanzverhalten des Schwingkreises.

Bei der induktiven Detektierung von Streifen- oder Bar-Codes aus leitendem Material wird die Balkenbreite, bei einem dynamischen Abtastvorgang, erfindungsgemäß aus der Länge des Zeitintervalls, des durch die Verstimmung des Schwingkreises veränderten Ausgangssignals, gewonnen. Die Lückenbreite ergibt sich analog dazu aus der Länge des Zeitintervalls des unveränderten Ausgangssignals.

Die hier vorgeschlagenen Sensorsysteme bestehen aus Sensorspule und Modulationsstufe. Dabei werden drei verschiedene Modulationsverfahren vorgeschlagen.

Der genaue Aufbau sowie die Arbeitsweise ist aus den Ansprüchen sowie den Beschreibungen der Skizzen zu ersehen. Dabei zeigt

Fig. 1 die Sensorspule mit Ferritkern;

Fig. 2 den Aufbau eines induktiven Bar-Codes;

Fig. 3 den Sensor mit Keramik-Schutzhülse;

Fig. 4 einen Einbausensor in Gewindehülse;

Fig. 5 einen Sensorkopf in einem Lesestift;

Fig. 6 das Blockschaltbild mit FM-Demodulationsstufe;

Fig. 7 das Blockschaltbild mit PM-Demodulationsstufe;

Fig. 8 das Blockschaltbild mit AM-Demodulationsstufe;

Die Fig. 1 zeigt die Sensorspule wie sie in den Ausführungsbeispielen von Fig. 4 und Fig. 5 zum Einsatz kommt. Die Spule (2) ist um einen zylindrischen Ferritkern (1) gewickelt. Durch den Ferritkern wird die Induktivität erhöht und das Magnetfeld geführt.

Fig. 2 zeigt eine Bar-Code-Struktur wie sie zur Identifikation von Objekten (3) verwendet wird. Dabei werden die Balken (4a), (4b), aus leitendem Material (z. B. Cu ab ca. 0.005 mm Dicke), ausgebildet. Die Lücken ergeben sich aus den Abständen zwischen den Balken. Die Code-Streifen können direkt auf dem Objekt oder auf einem Träger (3) aufgebracht sein. Ebenso ist es möglich, diese mit nichtleitender Folie (5) oder mit Edelstahl (z. B. W-Nr. 14 435), abzudecken.

Fig. 3 zeigt die Sensorspule in einer Schutzhülse (6) aus keramischen Material (Al₂O₃), in einer dielektrischen Vergußmasse (7), welche die Spule gegen äußere Einwirkungen schützt, und gleichzeitig als Reibschutz fungiert.

Fig. 4 zeigt einen Sensorkopf in einer Gewindehülse (8) als Einbauversion. Dabei ist die Sensorspule mit dem Ferritkern in der Keramikhülse verklebt und in der Gewindehülse vergossen.

Fig. 5 zeigt den Sensorkopf (9) in einem Lesestift (10), wie er auch zur Erfassung optischer Bar-Codes eingesetzt wird.

Eine mögliche FM-Demodulationschaltung ist in Fig. 6 dargestellt. Sie zeigt das Blockschaltbild einer FM-Demodulation mit induktiver Aufnahmeelektronik. Die Schaltung besteht aus dem Oszillator (11), einem Parallelschwingkreis oder einem Serienschwingkreis (12) und der FM-Demodulatorstufe (13). Dabei wird der Oszillator (11) über den Schwingkreis (12), aus Sensorspule (Fig. 1) und einen abgleichbaren Kondensator, im MHz- Bereich angeregt.

Durch das Eintauchen der Sensorspule (Fig. 1) über einem leitenden Material (4), werden in diesem Wirbelströme induziert, die über ihr Magnetfeld die Induktivität der Spule reduzieren und damit die Resonanzfrequenz erhöhen.

In einer möglichen Schaltung wird an der Flanke eines steilen Filters die Frequenzdifferenz, zwischen dem bedämpften und dem unbedämpften Schwingkreis, in eine Spannungsdifferenz umgesetzt und einer Signalverarbeitung, wie z. B. in DE 39 31 828 A1 (Fig. 11) erläutert, zugeführt.

Fig. 7 zeigt das Blockschaltbild einer PM-Demodulationsstufe. Über einen quarzstabilisierten Oszillator wird der, aus Sensorspule und Kondensator bestehende Schwingkreis (12) erregt. Wird das Magnetfeld der Sensorspule, durch das Eintauchen in leitendes Material, beeinflußt, so ändert sich die Resonanzfrequenz und somit der Nulldurchgang der Phase. In einem Phasendiskriminator (14) wird die Phasenänderung in eine Spannungsänderung umgesetzt.

Somit ergibt sich ein direkter Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung und dem Vorhandensein von leitenden Bar-Code- Strukturen im Magnetfeld der Sensorspule.

Fig. 8 zeigt das Blockschaltbild einer AM-Demodulationsstufe. Die Schaltung besteht aus einem durch die Sensorspule und einen Kondensator gebildeten Parallelschwingkreis (12).

Durch das Eintauchen eines Leiters in das Magnetfeld der Sensorspule wird der Schwingkreis bedämpft und die Ausgangsspannung reduziert sich.

Die AM-Demodulation kann z. B. durch Gleichrichtung (15) erzielt werden.

Claims

1. Verfahren zum Lesen eines Streifen- oder Bar-Codes aus Streifen unterschiedlich elektrisch leitender Materialien mit einer auf einem Ferritkern befindlichen und mit einer Wechselspannung beaufschlagten nahezu senkrecht über den Bar-Code geführten Sensor-Spule, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung des magnetischen Feldes der Erregerspule durch die im leitendem Material entstehenden Wirbelströme, elektronisch detektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet, der durch Änderung des magnetischen Flusses verstimmt wird und über ein Frequenzdemodulationsverfahren eine Spannungsänderung erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet, der mit einer konstanten Frequenz gespeist wird und auf eine Änderung des magnetischen Flusses in der Erregerspule mit einer Änderung der Phasenlage relativ zur Oszillatorfrequenz reagiert, die am Ausgang eines Phasendiskriminators eine Spannungsänderung erzeugt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einem Kondensator einen Schwingkreis bildet, der durch Änderung des magnetischen Flusses bedämpft wird und über ein Amplitudendemodulationsverfahren eine Spannungsänderung erzeugt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einer Keramikhülse umgeben ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einer Keramikhülse umgeben ist und in einer Gewindehülse eingebettet ist.

7. Vorrichtung zum Lesen eines Streifen- oder Bar-Codes aus Streifen unterschiedlich elektrisch leitender Materialien (4a, 4b), mit einer auf einem Ferritkern (1) befindlichen und mit einer Wechselspannung beaufschlagten nahezu senkrecht über den Bar-Code geführten Sensor-Spule (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächung des magnetischen Feldes der Erregerspule durch die im leitendem Material entstehenden Wirbelströme, elektronisch detektiert wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1 u. 2) Fig. 1 mit einem Kondensator einen Schwingkreis (12) bildet, der durch Änderung des magnetischen Flusses verstimmt wird und über ein Frequenzdemodulationsverfahren (13) eine Spannungsänderung erzeugt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1 u. 2) Fig. 1 mit einem Kondensator einen Schwingkreis (12) bildet, der durch einen Oszillator (11) mit einer konstanten Frequenz gespeist wird und auf eine Änderung des magnetischen Flusses in der Erregerspule mit eine Änderung der Phasenlage relativ zur Oszillatorfrequenz reagiert, die am Ausgang eines Phasendiskriminators (14) eine Spannungsänderung erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1 u. 2) Fig. 1 mit einem Kondensator einen Schwingkreis (12) bildet, der durch Änderung des magnetischen Flusses bedämpft wird und über ein Amplitudendemodulationsverfahren (15) eine Spannungsänderung erzeugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1, 2) mit einer Keramikhülse umgeben ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule mit einer Keramikhülse umgeben ist und in einer Gewindehülse eingebettet ist.