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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erfassung
von Information, die Objekten, insbesondere Strichcodes, zugeordnet
ist.
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Verfahren
und Vorrichtungen für
die Erfassung von Information, welche Objekten, zum Beispiel Strichcodes,
zugeordnet ist, sind bekannt. Das Problem, das bei der Anwendung
solcher Verfahren und bei der Verwendung solcher Vorrichtungen entsteht, besteht
darin, einen Kompromiß zwischen
der Zuverlässigkeit
und der Leistungsfähigkeit
der Leseoperation zu finden. Die „Leistungsfähigkeit" bedeutet die Fähigkeit,
die höchste
mögliche
Anzahl von richtigen Leseergebnissen zu erhalten. Die Leistungsfähigkeit der
Leseoperation kann als ein Prozentsatz der richtigen Ergebnisse
im Vergleich zu der gesamten Anzahl der Leseversuche ausgedrückt werden.
Der Begriff „Zuverlässigkeit" bezeichnet die Fähigkeit,
so wenig falsche Leseergebnisse wie möglich zu erhalten.
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Die
folgende Beziehung besteht zwischen der Zuverlässigkeit und der Leistungsfähigkeit:
je höher
die Leistungsfähigkeit,
desto geringer die Zuverlässigkeit,
und umgekehrt.
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Da
jedes bekannte Verfahren zum Lesen von Strichcodes durch einen gewissen
Kompromiß zwischen
Leistungsfähigkeit
und Zuverlässigkeit
gekennzeichnet ist, können
zwei verschiedene Fälle auftreten.
Wenn ein Verfahren mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit
und einem niedrigen Grad an Leistungsfähigkeit unter guten Betriebsbedingungen
eingesetzt wird, gibt es keine falschen Ergebnisse, der Prozentsatz
der richtigen Leseergebnisse liegt jedoch weit unter dem Prozentsatz,
der erreicht werden könnte,
obwohl eine maximale Zuverlässigkeit
erhalten wird. Wenn andererseits ein Verfahren mit einem geringen
Grad an Zuverlässigkeit
und einem hohen Grad an Leistungsfähigkeit unter schwierigen Betriebsbedingungen
eingesetzt wird, gibt es viele falsche Ergebnisse, während es
jedoch besser wäre, den
Prozentsatz der falschen Leseergebnisse zu senken, um die Zuverlässigkeit
innerhalb akzeptabler Werte zu halten.
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Zusätzlich können sich
Betriebsbedingungen mit der Zeit ändern, wodurch eine Wahl, die
zu einem bestimmten Zeitpunkt getroffen wurde, sich zu einem späteren Zeitpunkt
als ungeeignet erweisen kann, wenn sich die Betriebsbedingungen
geändert
haben.
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Der
Zuverlässigkeitswert,
der als akzeptabel angesehen werden kann, hängt ferner von der Anwendung
ab, für
die der Strichcode-Leser verwendet wird. In einigen Fällen ist
nämlich
absolute Zuverlässigkeit
notwendig (zum Beispiel bei der Überwachung
von Medikamenten), weil ein falsches Leseergebnis ernste Konsequenzen
haben könnte;
in anderen Fällen
sind jedoch eine gewisse Anzahl von Fehlern hinnehmbar, wenn ein
hoher Grad an Leistungsfähigkeit
beibehalten werden kann, weil mögliche
Fehler in diesen Fällen
relativ unkritisch sind oder durch ein höher entwickeltes Erfassungssystem überwacht
werden können.
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Die
EP-A-0 574 024, die dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche entspricht,
offenbart ein System zum Scannen von Symbolen, das seine Parameter,
einschließlich
einem Lichtstrahlmuster und Fokus, adaptiv verändert, um die Lesbarkeit zu
verbessern. Dieses System verwendet insbesondere Rückkopplungssignale
(welche Lichtstrahl-Scaneffektivitäten, Symbollesbarkeit, Position
des Symbols und/oder Umgebungsbedingungen um das Symbol herum) zum
Optimieren der Betriebsparameter des Scanners verwenden (d.h. die
Strahlfleckgröße des Scanners,
der Arbeitsabstand von dem Symbol, die Lichtstrahlintensität und/oder
der Abtastwinkel zur Ebene), um die Effektivität des Scannens des Symbols
zu verbessern. Dieses Dokument lehrt somit, die Lesbarkeit (d.h.
Leistungsfähigkeit)
zu verbessern, indem die Effektivität des Scannens des Symbols verbessert
wird, es berücksichtigt
jedoch nicht die Zuverlässigkeit
des Scanvorgangs.
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Die
US-A-5,345,089 offenbart ein optisches Abtastsystem mit einem Schaltkreis
zum Erzeugen eines Referenzimpulses und einem anderen Schaltkreis
zum Vergleichen eines Benchmark-Impulses, der von dem Scanner gescannt
wurde, mit dem Referenz-Impuls. Ein dritter Schaltkreis stellt die
Empfindlichkeit des Scanners abhängig
von dem Ergebnis dieses Vergleiches ein.
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Die
EP-A-0 085 495 offenbart eine optische Leseeinrichtung mit einem
Bildsensor, der entweder mit hoher Geschwindigkeit und geringer
Auflösungsleistung
oder mit niedriger Geschwindigkeit und hoher Auflösungsleistung
betrieben werden kann. Die Betriebsgeschwin digkeit kann automatisch
gewählt werden,
indem das Ergebnis der Signalverarbeitung erfaßt wird.
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Patent
Abstract of Japan, Band 008, Nr. 215 (P-305) (JP-A-59 099578) offenbart
ein System, das die Fähigkeit
zum Lesen einer Markierung durch Verändern verschiedener Parameter
einer Markierung, mit Hilfe einer Angabe und einer Bedienungsperson, verbessern
kann.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die
Erfassung von Information, die Gegenständen zugeordnet ist, anzugeben,
wobei das Verfahren und die Vorrichtung derart gestaltet sind, daß sie einen
optimalen Kompromiß zwischen
der Leistungsfähigkeit
und der Zuverlässigkeit
der Leseoperation erreichen und diesen im Laufe der Zeit konstant
halten können.
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Ein
Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung
mit dem Merkmal des Anspruch 10 werden zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung der nachfolgend beschriebenen Art
können,
allgemein gesprochen, für
die Erfassung von Information, die Gegenständen zugeordnet ist, verwendet
werden. In einem sehr allgemeinen Beispiel wird im folgenden angenommen,
daß die
Information aus Strichcodes besteht. Die Information wird mit der
Hilfe einer geeigneten Leseeinrichtung erfaßt, zum Beispiel mit einer Videokamera.
Die Verwendung eines traditionellen Lasers für Strichcodes ist jedoch nicht
ausgeschlossen. Die von der Leseeinrichtung emittierten Signale werden
dekodiert und analysiert. Im allgemeinen wird unterschieden zwischen
drei verschiedenen Fällen: wenn,
in dem ersten Fall, die Information nicht dekodiert wurde, wird
dies als ein NO READ-Fall bezeichnet. Vorausgesetzt, daß die Information
auf irgendeine Weise erfolgreich dekodiert wurde, wird zwischen zwei
weiteren Fällen
unterschieden, d.h. erstens der Fall, daß die Information richtig dekodiert
wurde (READ-Fall/gutes Leseergebnis) und der Fall, daß die Information
nicht richtig dekodiert wurde (schlechtes Leseergebnis).
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Die
Vorrichtung ist schematisch in 1 gezeigt,
wobei nur einige der Elemente oder Anordnungen, welche die Vorrichtung
zum Erfassen von Information, die Gegenständen zugeordnet ist, bilden,
gezeigt sind, nämlich
die, welche für
die Beschreibung von Interesse sind.
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Eine
Leseeinheit 2 wandelt die Information, die in dem gescannten
Gegenstand enthalten ist, in ein Signal 7 um, insbesondere
in ein elektrisches Signal, das von einer Dekodiervorrichtung 3 dekodiert werden
kann. Das Ergebnis 8 des Dekodiervorgangs oder des Dekodierverfahrens
wird sowohl an eine Steuer- und Einstellvorrichtung 4 als
auch an eine Einheit für
die statistische Verarbeitung und Anzeige 6 gesandt. Letztere
führt eine
statistische Analyse der Ergebnisse des Dekodiervorgangs aus und
zeigt diese einer Bedienungsperson 12 auf geeignete Weise
an. Die Bedienungsperson hat die Option, die Einstellvorrichtung
mit Information 9 bezüglich
der Art und Weise, wie die Einstellvorrichtung das System einstellen
soll, zu versorgen, wobei die Bedienungsperson dies durch Betätigen der
Eingabeeinheit 5 tut. Durch Kombinieren der möglichen
Information von der Bedienungsperson und der Ergebnisse von der Dekodieroperation
kann die Einstellvorrichtung das Verhalten der Dekodiervorrichtung ändern, indem
sie über
eine Leitung 10 auf den Steuer- und den Überwachungseingang
der Dekodiervorrichtung einwirkt, mit dem Ergebnis, daß das gesamte
Verfahren eine höhere
Leistungsfähigkeit
oder höhere
Zuverlässigkeit
erhält.
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Im
folgenden wird das Verfahren zum Betreiben der in 1 gezeigten
Vorrichtung und das Verfahren für
die Erfassung von Information mit weiteren Einzelheiten beschrieben:
Das
von der Leseeinheit 2 erfaßte Signal umfaßt Fehler
und Verzerrung, deren Grad von den Bedingungen abhängt, unter
denen die Vorrichtung arbeitet. Das verwendete Dekodierverfahren
kann derart geändert
werden, daß es
eine höhere
Zuverlässigkeit oder
höhere
Leistungsfähigkeit
zuteilt, indem der Überwachungseingang
der Dekodiervorrichtung betätigt
wird. Wie bereits gesagt, kann das Ergebnis des Dekodiervorgangs
in zwei verschiedene Fälle klassifiziert
werden: NO READ oder READ. In dem READ-Fall ergeben sich in der
Praxis zwei unterschiedliche Möglichkeiten:
CORRECT READ (korrektes Lesen) oder FALSE READ (fehlerhaftes Lesen).
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Da
viele verschiedene Codesymbole und verschiedene Dekodierverfahren
für verschieden Symbolarten
bekannt sind, ist es der Zweck des folgenden Textes zu zeigen, wie
es möglich
ist, jedes gewünschte
bekannte Verfahren in ein adaptives Verfahren umzuwandeln.
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Zu
diesem Zweck wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Anzahl der NO READ-Fälle zur
Zuverlässigkeit
proportional und zur Leistungsfähigkeit
umgekehrt proportional ist; d.h., wenn das System wenige NO READ-Fälle hat,
ist die Leistungsfähigkeit, also
das Risiko von Fehlern, höher.
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Es
ist daher ausreichend, die Punkte in dem bekannten Verfahren zu
ermitteln, bei denen eine Entscheidung bezüglich der Gültigkeit oder Ungültigkeit
des Lesevorgangs, der ausgeführt
wird, gefällt wird,
und das Kriterium, gemäß dem diese
Entscheidungen gefällt
werden, zu verändern,
so daß es
möglich
ist, die Wahrscheinlichkeit, ein READ-Ergebnis anstelle eines NO
READ-Ergebnisses zu erhalten, zu verändern.
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Das
folgende bekannte Verfahren zum Dekodieren des Symbols CODE39 kann
hier als ein Beispiel zitiert werden:
Die folgenden Schritte
werden für
jedes Zeichen ausgeführt:
- a) Messen der Gesamtlänge des Zeichens S.
- b) Berechnen des Schwellwertes T = S/8.
- c) Jedes Element wird mit dem Schwellwert T verglichen. Wenn
es größer ist
als T, wird das Element als breit klassifiziert, andernfalls als
schmal.
- d) Ermitteln des Zeichens, dem die Folge breiter und schmaler
Elemente entspricht.
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Dieses
Verfahren ist dafür
bekannt, daß es durch
gute Leistungsfähigkeit,
jedoch sehr schlechte Zuverlässigkeit
gekennzeichnet ist.
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P
soll nun ein Parameter zum Überwachen des
Verfahrens sein, wobei für
maximale Leistungsfähigkeit
P = 0 angenommen wird und für
maximale Zuverlässigkeit
P = 1 angenommen wird. Das oben beschriebene bekannte Verfahren
kann auf einfache Weise wie folgt verändert werden: Die folgenden Schritte
werden für
jedes Zeichen ausgeführt:
- a) Messen der Gesamtlänge des Zeichens S.
- b) Berechnen der Schwellwerte T1 = S/8 – (S·P)/4 und T2 = S/8 + (S·P)/4.
- c) Jedes Element wird mit den Schwellwerten T1 und T2 verglichen.
Wenn das Element größer als T2
ist, wird das Elemente als breit klassifiziert. Wenn das Element
kleiner als T1 ist, wird das Element als schmal klassifiziert. Andernfalls
wird ein NO READ-Zustand
angenommen.
- d) Das Zeichen, dem die Folge der breiten und schmalen Elemente
entspricht, wird ermittelt.
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Man
wird erkennen, daß bei
P = 0 das veränderte
Verfahren genau dem bekannten Verfahren entspricht, das eine sehr
hohe Leistungsfähigkeit
hat, jedoch nicht sehr zuverlässig
ist. Bei P > 0 steigt
die Zuverlässigkeit
immer weiter an, bis sie bei P = 1 ein Maximum erreicht.
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Auf
einfache Weise können
bei jedem gewünschten
Dekodierverfahren analoge Techniken eingesetzt werden.
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Um
der Bedienungsperson die Option zu geben zu überprüfen, ob das Verfahren der Vorrichtung zufriedenstellend
ist, werden die Ergebnisse der Dekodieroperation verarbeitet und
der Bedienungsperson in der Form von Statistiken angezeigt; die
Bedienungsperson kann den Prozentsatz der NO READ-Fälle und
möglicher
FALSE READ-Fälle
bewerten und über
eine geeignete Eingabeeinheit der Einstellvorrichtung Befehle zum
Verändern
des Verhaltens des Systems derart geben, daß es eine höhere Leistungsfähigkeit
oder eine höhere
Zuverlässigkeit
erreicht, abhängig
von den Anforderungen.
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Das
Einstellen der Dekodiervorrichtung 3 kann während einer
sogenannte Lernphase erfolgen, die unabhängig von der tatsächlichen
Verwendung der Vorrichtung stattfindet. Es ist jedoch auch möglich, die
Dekodierphase zu beeinflußen,
während
die Vorrichtung für
die Erfassung von Information in Betrieb ist.
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Während des
normalen Betriebs der Vorrichtung, in Abwesenheit der Bedienungsperson,
stellt die Einstellvorrichtung sicher, daß das Verhalten der Dekodiervorrichtung
den von der Bedienungsperson eingegebenen Anforderungen entspricht,
selbst wenn sich die Betriebsbedingungen ändern.
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Ein
Verfahren, bei dem die Anwesenheit einer Bedienungsperson nicht
erforderlich ist, wird bevorzugt. In diesem Fall kann die Einstellvorrichtung die
Einstellung automatisch wie folgt durchführen:
Da Strichcode-Dekodierverfahren
zum größten Teil bekannte
Merkmale haben, ist es möglich,
den Prozentsatz der READ und NO READ-Fälle, den die Einstellvorrichtung
erreichen soll, auf ein optimales Niveau einzustellen, damit der
höchste
mögliche
Grad an Leistungsfähigkeit
unter Standardbetriebsbedingungen garantiert wird; wobei jedoch
gleichzeitig sichergestellt wird, daß keine falschen Leseergebnisse auftreten.
Dieses optimale Niveau kann im voraus nicht nur abhängig von
der Art des Codes, sondern auch als eine Funktion der Länge und
des Vorhandenseins oder Fehlens von Prüfzeichen, die in den Code integriert
werden, eingestellt werden.
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Da
sich diese Information aus dem Ergebnis der Dekodieroperation ergibt,
kann die Einstellvorrichtung das optimale Niveau aus den Niveaus
auswählen,
die im voraus eingestellt wurden, und den Eingang der Dekodiervorrichtung
entsprechend beeinflußen,
um dieses optimale Niveau im Laufe der Zeit stabil zu halten. Das
Verfahren ist besonders einfach, weil es keine Intervention der
Bedienungsperson erfordert und sicherstellt, daß ein Leistungsmaximum ohne
Fehler erreicht wird, wenn die Vorrichtung unter definierten Standardbetriebsbedingungen
eingesetzt wird.
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Schließlich wird
auch ein Verfahren bevorzugt, das eine automatische Einstellung
der Vorrichtung erlaubt, selbst wenn die Merkmale des Dekodierverfahrens
nicht im voraus bekannt sind oder wenn die Vorrichtung unter Betriebsbedingungen
eingesetzt wird, die von den Standardbedingungen abweicht.
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Dieses
Verfahren erfordert wenigstens zwei Dekodiervorgänge für die Daten, die von der Leseeinheit
geliefert werden. In diesem Fall setzt sich die Überwachungseingabe der Dekodiervorrichtung
in der Praxis aus zwei Informationseinheiten zusammen, welche die
Parameter darstellen, die während des
ersten Dekodiervorgangs genutzt werden, sowie die Parameter, die
während
des zweiten Dekodiervorgangs genutzt werden. Diese zwei Parameter werden
so erzeugt, daß der
zweite Dekodiervorgang zuverlässiger
ist als der erste. Die zwei Ergebnisse werden an die Einstellvorrichtung übergeben,
die wie folgt arbeitet:
Wenn ein READ-Fall in beiden Dekodieroperationen auftritt,
ist es möglich,
die Zuverlässigkeit
des Systems zu erhöhen.
Der Überwachungseingang
der Dekodiervorrichtung wird daher derart geändert, daß die Dekodieroperationen eine
höhere
Zuverlässigkeit haben.
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Wenn
ein NO READ-Fall in beiden Dekodieroperationen auftritt, ist es
möglich,
die Leistungsfähigkeit
zu erhöhen.
Der Überwachungseingang
der Dekodiervorrichtung wird daher derart geändert, daß der Dekodiervorgang eine
höhere
Leistungsfähigkeit erhält.
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Wenn
richtige Leseergebnisse während
des Dekodiervorgangs mit höherer
Leistungsfähigkeit und
keine Leseergebnisse während
des Dekodiervorgangs mit höherer
Zuverlässigkeit
auftreten, wurde die Überwachung
des Systems auf den optimalen Punkt eingestellt und wird daher nicht
verändert.
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Die
zwei Dekodiervorgänge
können
gleichzeitig oder direkt nacheinander durchgeführt werden.
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Während des
Betriebs kann die Vorrichtung verschiedenen Umgebungsbedingungen
ausgesetzt sein: die Beleuchtungsbedingungen können sich zum Beispiel ändern während die
Information auf den Gegenständen
gelesen wird, ebenso der Zustand oder die Qualität der Information, die beispielsweise mittels
selbstklebender Etiketten aufgebracht ist. Während des Aufbringens können die
Etiketten gedehnt oder geknickt werden und daher zu einer schlechten
Lesbarkeit der Information fuhren. Es ist auch möglich, daß die Information oder Strichcodes, die
auf die Etiketten gedruckt sind, nicht gut lesbar sind, daß der Aufdruck
fehlerhaft ist oder die Gegenstände
oder ihre Etiketten mechanischer Beanspruchung oder Verschmutzung
ausgesetzt sind.
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Es
wird sichergestellt, daß in
all diesen Fällen
das Verfahren auf optimale Weise zwischen maximaler Leistungsfähigkeit
und maximaler Zuverlässigkeit
ausgeführt
wird und daß die
Einstellungen auch während
des Betriebs der Vorrichtung gültig bleiben.
Diese optimale Betriebsbedingung kann von der Bedienungsperson oder
automatisch ohne Intervention der Bedienungsperson eingestellt werden.
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In
Bezug auf 1 sollte hinzugefügt werden,
daß das
Verfahren und die Vorrichtung grundsätzlich mittels Hardware und
Software oder einer Kombination der beiden realisiert werden kann.
Die Vorrichtungen (Lesevorrichtung, Dekodiervorrichtung, Vorrichtung
für die
statistische Verarbeitung und Visualisierung, Eingabevorrichtung,
Einstellvorrichtung), die in der Figur gezeigt sind, und auch Schaltkreise,
welche mit diesen Vorrichtungen verbunden sind, können daher
vollständig
oder teilweise mittels Software realisiert werden.