DE4221173A1 - Induktive Lesevorrichtung zum statischen Abtasten leitender Bar-Code-Strukturen - Google Patents

Description

Die Codierung mit Bar-Codes gehört immer mehr zum industriellen Standard bei der Kennzeichnung von Produktions- und Konsumgütern. Des weiteren wird im Bereich der Fertigungsfortschrittsüberwachung immer mehr auf maschinenlesbare Codierung mit Bar-Codes zurückgegriffen.

Obwohl optische Bar-Code-Systeme den Großteil der Anwendungen stellen, sind mit ihnen nicht alle Einsatzprobleme lösbar. Insbesondere bei der Gefahr der Verunreinigung oder Überlagerung durch Schmutz oder Produktionsrückstände wird die Lesesicherheit erheblich beeinträchtigt. Bei einigen Anwendungsfällen wird außerdem die nichtsichtbare Anbringung des Code-Trägers gefordert. Für einen Großteil dieser Problemfälle bietet das induktive Bar-Code-System eine mögliche Alternative, da der Code-Träger durch eine metallische Struktur gebildet wird und durch nichtleitende Abdeckungen oder sogar durch Edelstahl abgedeckt sein kann.

Als Leseeinheit dient ein modifizierter Wirbelstromsensor, der hochleitenden Bereiche von weniger leitenden bzw. ferromagnetischen Bereichen unterscheiden kann.

Bisherige induktive Bar-Code-Lesegeräte arbeiten ausschließlich dynamisch, d. h. der Lesekopf muß über die Bar-Code-Struktur bewegt werden.

Das erfindungsgemäß vorgestellte System kann sowohl statisch als auch dynamisch eingesetzt werden, d. h. die Leseeinheit muß sich beim Ablesevorgang nicht bewegen.

Dadurch ergeben sich zusätzliche Einsatzmöglichkeiten und eine erhöhte Lesesicherheit, da die Signalaufbereitung über Micro-Computer erfolgt und über mehrere mathematische Verfahren die Erkennung der Bar-Code-Strukturen möglich machen.

Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt einen induktiven Einzelsensor.

Fig. 2 zeigt eine Sensor-Array.

Fig. 3 zeigt das Sensorprinzip.

Funktionsbeschreibung

Fig. 2 zeigt ein Sensor-Array, das aus induktiven Einzelsensoren aufgebaut ist und aus max. 16 Einheiten zu je 16 Einzelsensoren zusammengesetzt ist.

Die Einzelsensoren der Sensor-Einheit sind im gleichen Abstand zueinander auf dem Sensorträger aufgeklebt.

Durch das Aneinanderreihen von mehreren Sensor-Einheiten wird die Gesamtlänge des Abtastbereiches bestimmt.

Der minimale Abstand zwischen den Einzelsensoren ist durch die Größe der Einzelsensoren sowie deren gegenseitige magnetische Beeinflussung begrenzt. Zur Erhöhung der Auflösung ist es möglich mehrere aneinandergereihte Sensor-Einheiten versetzt nebeneinander anzuordnen.

Um die Code-Struktur eindeutig bestimmen zu können, müssen nach dem Abtasttheorem von Shanon pro dünnen Balken und dünne Lücke mindestens zwei Abtastpunkte liegen. Fig. 3 zeigt das Sensorprinzip. Die Bar-Code-Struktur wird durch das Sensorfeld digital abgetastet.

Eine eindeutige Lage der einzelnen Sensorspulen zu einem Balken oder Lücke ist nicht notwendig. Es muß nur die nötige minimale Auflösung (Abtasttheorem) und die überdeckende Erfassung der gesamten Code-Struktur gegeben sein.

Über eine Kreuzmatrix von zwei Multiplexer werden die Einzelsensoren von einem Micro-Controller angesprochen.

Zum Kalibrieren werden die Resonanzfrequenzen und Amplituden der Schwingkreise, bestehend aus Einzelsensoren und Parallelkondensator, digital ermittelt und in einem festen EEProm abgelegt.

Sensoren mit ähnlichen Resonanzfrequenzen werden zu Einstellklassen zusammengefaßt. Bei der Abtastung werden die Schwingkreise mit ähnlichen Resonanzfrequenzen über den Frequenzsynthesizer und den Phasenmodulator mit einem Signalintervall in der Einstellfrequenz angeregt.

Der Einzelsensor reagiert als Wirbelstromsensor, indem er in den leitenden Bereichen der Bar- Code-Struktur einen Wirbelstrom erzeugt, der wiederum das ursächliche Feld schwächt, was die Änderung der Resonanzfrequenz bewirkt und damit eine Verschiebung der Phasenlage hervorruft.

Im Phasendemodulator wird der ursprüngliche Phasenwert mit dem erhaltenen verglichen und die Differenz über eine Signalauswertung dem Micro-Controller zugeführt, der den nächsten Einzelsensor ansteuert. Ist die Abtastung einer ganzen Einstell-Klasse erfolgt, wird über den Micro- Controller und den Frequenzsynthesizer die nächste Frequenz neu eingestellt und die Sensoren dieser Einstell-Klasse der Reihe nach angesprochen. Da die zeitintensive Änderung der Frequenz nur beim Umschalten auf die nächste Klasse stattfindet, ist dieses Verfahren sehr schnell und erlaubt eine sehr hohe Abtastrate.

Sind alle Sensoren abgetastet, werden im Micro-Controller über mathematische Verfahren die Meßsignale zu einem Kurvenzug, der die Bar-Code-Struktur wiedergibt, zusammengesetzt. Je nach Auswerteverfahren kann die gesamte Abtastung aller Einzelsensoren mehrere Male wiederholt werden.

Es eignen sich im speziellen vier mathematische Verfahren oder deren Kombinationen:

• 1. Average-Verfahren, dabei werden die Meßsignale mehrmals abgetastet und anschließend der Durchschnitt gebildet. Dabei können Meßwerte, die sehr stark von den übrigen nach oben oder nach unten abweichen, unterdrückt werden.
• 2. Korrelation oder Autokorrelation, dabei werden die Meßwerte mit einem Signalzug oder mit sich selbst geringfügig zeitverschoben verglichen. Dabei entfallen alle gleichartigen Störungen.
• 3. Statistische Verfahren, dabei werden mehrere Messungen durchgeführt und die Abweichungen statistisch bewertet. Das gängigste Verfahren ist die Ermittlung Standardabweichung bzw. quadratische Standardabweichung.
• 4. Plausibilitätsverfahren, dabei werden die Meßwerte auf ihre Möglichkeit eine Bar-Code-Struktur zu bilden untersucht.

Claims (10)

1. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß induktive Einzelsensoren ein Sensor-Array bilden, die einzeln über einen Micro-Controller angesprochen werden, und die eine Struktur aus unterschiedlich leitenden Bereichen abtasten und zu einem Signalzug zusammengesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensor-Arrays versetzt angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreise der einzelnen Sensoren mit einem Signalintervall einer bestimmten Frequenz beaufschlagt werden und die Änderung der Phase detektiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewünschte Phasenlage beim Aufsetzen auf ein Vergleichsmaterial eingestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellfrequenzen und -Spannungen der einzelnen Sensoren in einem Speicher abgelegt, und in einer bestimmten Reihenfolge vom Micro-Controller angesprochen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den einzelnen Meßwerten der Sensoren eine Bar-Code-Struktur decodiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Struktur über Average-Verfahren decodiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Struktur über Korrelations-Verfahren decodiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Struktur über statistische Verfahren decodiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bar-Code-Struktur über Plausibilitäts-Verfahren decodiert wird.