JPH0120792B2 - - Google Patents

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JPH0120792B2
JPH0120792B2 JP59013916A JP1391684A JPH0120792B2 JP H0120792 B2 JPH0120792 B2 JP H0120792B2 JP 59013916 A JP59013916 A JP 59013916A JP 1391684 A JP1391684 A JP 1391684A JP H0120792 B2 JPH0120792 B2 JP H0120792B2
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signal
circuit
slice
peak
slicing
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Nobuhisa Yamazaki
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PFU Ltd
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10821Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
    • G06K7/10851Circuits for pulse shaping, amplifying, eliminating noise signals, checking the function of the sensing device

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、バーコード等のマークの検出装置に
関し、特に雑音やオフセツトを含むマークセンサ
出力信号から高精度でマーク信号を検出する装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a detection device for a mark such as a bar code, and more particularly to a device for detecting a mark signal with high precision from a mark sensor output signal containing noise and offset.

〔技術の背景〕[Technology background]

一般のバーコードリーダは、バーコード面を光
学的に走査して得られる反射光を、光センサで電
気信号に変換するように構成されている。この光
センサから出力される電気信号は増幅され、それ
からスライス等により波形整形される。これは、
信号中に含まれている雑音成分やバイアスその他
によるオフセツト成分等の影響を除去し、バーコ
ード情報を正しく取り出すことを可能にする。
A general barcode reader is configured so that reflected light obtained by optically scanning a barcode surface is converted into an electrical signal using an optical sensor. The electrical signal output from this optical sensor is amplified and then waveform-shaped by slicing or the like. this is,
To remove the influence of noise components contained in a signal, offset components caused by bias, etc., and to make it possible to correctly extract barcode information.

次にバーコードリーダにおける増幅方式および
スライス方式について説明する。
Next, the amplification method and slice method in the barcode reader will be explained.

増幅方式には、DC結合増幅器型とAC結合増幅
器型がある。DC結合増幅器型は、完全なDC成分
の再生が可能である代りにバーコードリーダの光
源あるいは光センサの劣化あるいはバイアス変化
などの特性変化に対するマージンが小さく、定期
的なレベル調整が必要とされる。また、AC結合
増幅器型では、経時変化に対する調整は不要であ
るが、信号の1個とそれ以後の信号とで振幅中心
が変動し、最初の1個の信号についてはマージン
が小さいという欠点があつた。第1図は上記2つ
の型の増幅器の信号比較を行なつたもので図aは
バーコードの例、図bはDC結合増幅器の出力信
号、図cはAC結合増幅器の出力信号を示す。
There are two types of amplification methods: DC-coupled amplifier type and AC-coupled amplifier type. Although the DC-coupled amplifier type is capable of completely regenerating the DC component, it has a small margin against characteristic changes such as deterioration or bias changes in the barcode reader's light source or optical sensor, and requires periodic level adjustment. . In addition, the AC coupled amplifier type does not require adjustment for changes over time, but has the disadvantage that the amplitude center varies between one signal and subsequent signals, and the margin for the first signal is small. Ta. FIG. 1 shows a comparison of the signals of the two types of amplifiers mentioned above, where FIG. 1a shows an example of a bar code, FIG. 1b shows an output signal of a DC coupled amplifier, and FIG. 1c shows an output signal of an AC coupled amplifier.

他方、スライス方式については、その主なもの
に固定スライス方式と浮動スライスとがある。
On the other hand, the main slicing methods include fixed slicing and floating slicing.

第2図に、固定スライス方式を用いた波形整形
の例を示す。入力信号に対して、固定されたスラ
イスレベルEsが設定され、このスライスレベル
にかかつた信号部分がパルスとして出力される。
この方式の欠点は、バーコードの空間周波数(バ
ーコード密度)が高くなると、センサ出力信号す
なわち図の入力信号のレベルが、P1,P2のよう
に、低下して出力パルス幅が狭くなり、場合によ
つては、P6,P7のようにスライスレベルEs以下
となつて検出されず、エラーを生じることであ
る。さらにこの状況は、バーコードリーダの経年
変化や使用環境変化による信号中のオフセツト量
の変化によつても影響される。
FIG. 2 shows an example of waveform shaping using the fixed slice method. A fixed slice level Es is set for the input signal, and a portion of the signal applied to this slice level is output as a pulse.
The disadvantage of this method is that as the spatial frequency of the barcode (barcode density) increases, the level of the sensor output signal, that is, the input signal in the figure, decreases as shown in P 1 and P 2 , and the output pulse width becomes narrower. , in some cases, such as P 6 and P 7 , which are below the slice level Es and are not detected, resulting in an error. Furthermore, this situation is also affected by changes in the amount of offset in the signal due to aging of the barcode reader or changes in the environment in which it is used.

浮動スライス方式は、上記した固定スライス方
式の欠点を改良したものであり、第3図にその例
を示す。図示のように、スライスレベルを入力信
号Iのレベルに応じて変化させるものであり、ス
ライス信号Sとしては入力信号を時定数回路で積
分したものが使用される。この方式の欠点は、バ
ーコードの空間周波数が低いとき入力信号とスラ
イス信号とのレベル差が小さくなり、S/Nマー
ジンが減少することと、空間周波数によりスライ
スポイントが変化し、空間周波数が高い場合の信
号では、第4図aに示すようにスライスレベルが
振幅中心近傍を通り、空間周波数が低い場合の信
号では、第4図bに示すようにスライスレベルが
振幅の上下限に近くなり、その結果、空間周波数
が変化する境目の信号では、第4図cに示すよう
に第4図bの場合よりもパルス幅Twが狭くなつ
て、幅方向のマージンが減少することである。
The floating slice method is an improvement on the drawbacks of the fixed slice method described above, and an example thereof is shown in FIG. As shown in the figure, the slice level is changed according to the level of the input signal I, and as the slice signal S, a signal obtained by integrating the input signal with a time constant circuit is used. The disadvantages of this method are that when the spatial frequency of the barcode is low, the level difference between the input signal and the slice signal becomes small, reducing the S/N margin, and that the slice point changes depending on the spatial frequency, and when the spatial frequency is high In a signal with a low spatial frequency, the slice level passes near the amplitude center as shown in Figure 4a, and in a signal with a low spatial frequency, the slice level approaches the upper and lower limits of the amplitude as shown in Figure 4b. As a result, in the signal at the boundary where the spatial frequency changes, as shown in FIG. 4c, the pulse width Tw becomes narrower than in the case of FIG. 4b, and the margin in the width direction decreases.

この場合、固定スライス方式においては、周波
数の高域で増幅器の利得を上げ、空間周波数に対
する入力信号の振幅を均一化してから固定スライ
スする周波数AGC法が考えられ、また浮動スラ
イス方式においてはスライスレベルのDC成分変
動が大きすぎるのを補正するために、第5図aに
示すようにダイオードD1,D2をスライスレベル
保持用コンデンサCを含む時定数回路の入力側に
挿入して、第5図bに示すように、その順方向電
圧VDfだけ、スライスレベルが入力信号振幅の上
下限値から内側に抑えられるようにする方法が考
えられる。しかし、第5図aの回路の場合、DC
の安定レベルは+または−に固定されなければな
らず、極端なAC結合を行なうことは不可能であ
る。
In this case, in the fixed slicing method, a frequency AGC method can be considered in which the gain of the amplifier is increased in the high frequency range to equalize the amplitude of the input signal with respect to the spatial frequency, and then fixed slicing is performed, and in the floating slicing method, the slice level In order to correct the excessively large DC component fluctuation of As shown in FIG. b, a method can be considered in which the slice level is suppressed within the upper and lower limits of the input signal amplitude by the forward voltage V Df . However, in the case of the circuit shown in Figure 5a, DC
The stable level of must be fixed at + or -, and extreme AC coupling is not possible.

またいずれにしろ上記のような改良によつて
も、バーコードの空間周波数の高低に基づくパル
ス幅の変動は避けられず、幅方向でのマージンが
減少するという問題があつた。
In any case, even with the above-mentioned improvements, variations in pulse width due to the height of the spatial frequency of the barcode cannot be avoided, resulting in a problem that the margin in the width direction decreases.

そもそも、幅方向のマージンの大きいスライス
方式を考えると、入力信号波形は、第6図に示す
ように正弦波状をなしており、中心レベル近傍で
は変化速度が大きく、上限近傍では変化速度が遅
い。そのため図示のように、波形の中央部と上限
部とにおいてある一定の振幅変化値△V1を設定
したとき、それぞれの時間幅△T1と△T2との間
には△T1≪△T2の関係が成り立つ。
In the first place, considering a slice method with a large margin in the width direction, the input signal waveform has a sine wave shape as shown in FIG. 6, and the rate of change is large near the center level, and the rate of change is slow near the upper limit. Therefore, as shown in the figure, when a certain amplitude change value △V 1 is set at the center and upper limit of the waveform, the difference between the respective time widths △T 1 and △T 2 is △T 1 ≪△ The relationship T 2 holds true.

したがつて、振幅変化が最大である波形の中心
付近でスライスするのが、パルス幅変化を最小に
する上では望ましい。第7図aは、このようにス
ライスレベルが入力信号の正ピークと負ピークの
中心に位置するように設定されたスライス例を示
し、第7図bは、そのためのスライス回路例であ
る。図中1は正ピークデテクタ、2は負ピークデ
テクタ、3は比較器であり、正ピークデテクタ1
および負ピークデテクタ2の両ピーク出力を抵抗
結合してその中点レベルを求め、これを比較器3
へスライスレベルとして供給するようになつてい
る。
Therefore, it is desirable to slice near the center of the waveform where the amplitude change is maximum, in order to minimize the pulse width change. FIG. 7a shows an example of slicing in which the slice level is set to be located at the center of the positive peak and negative peak of the input signal, and FIG. 7b shows an example of a slicing circuit for this purpose. In the figure, 1 is a positive peak detector, 2 is a negative peak detector, and 3 is a comparator.
The peak outputs of negative peak detector 2 and negative peak detector 2 are resistance-coupled to find the midpoint level, which is then output to comparator 3.
It is designed to be supplied as a slice level.

しかし、この中心スライス方式は、バーコード
の走査速度の変化に対する応答があまり速くな
く、また回路部品に対する要求が厳しいことから
コストが上がるという欠点があつた。
However, this center slicing method has disadvantages in that the response to changes in bar code scanning speed is not very fast, and the cost is increased due to strict requirements for circuit components.

〔発明の目的および構成〕[Object and structure of the invention]

本発明の目的は、バーコードリーダ等のマーク
検出器において、空間周波数の高低やオフセツト
量の大小に影響されることなく、読取り開始時点
から正確にマーク情報を取り出すことを可能にす
る手段を提供することにあり、そのため、センサ
出力信号を微分して、そのピーク値からマークの
エツジ部分を検出するピーク検出方式をとり、そ
の際、雑音やオフセツト変動の影響を除くため、
ピーク検出期間を制限する手段を設けるものであ
る。
An object of the present invention is to provide a means for a mark detector such as a barcode reader to accurately extract mark information from the start of reading without being affected by the height of the spatial frequency or the magnitude of the offset amount. Therefore, we use a peak detection method that differentiates the sensor output signal and detects the edge of the mark from its peak value.In order to eliminate the effects of noise and offset fluctuations,
Means for limiting the peak detection period is provided.

そしてそれによる本発明の構成は、マークセン
サと、該マークセンサの出力信号を微分する手段
と、該微分された信号を積分回路で一定時間遅延
させ、この遅延された信号と元の信号との差をと
り信号中の各ピークを検出する手段と、該微分さ
れた信号の振幅を上下の所定のレベルでそれぞれ
スライスし、該所定のレベル以下の信号成分を除
去する手段と、該スライス手段の出力により能動
化され、該能動化されている期間に上記ピーク検
出手段がピークを検出するごとに状態を反転制御
されるラツチ手段とをそなえ、該ラツチ手段の出
力をマーク検出信号とすることを特徴としてい
る。
Accordingly, the configuration of the present invention includes a mark sensor, a means for differentiating the output signal of the mark sensor, a means for differentiating the output signal of the mark sensor, and a means for delaying the differentiated signal by an integrating circuit for a certain period of time, and combining the delayed signal and the original signal. means for taking the difference and detecting each peak in the signal; means for slicing the amplitude of the differentiated signal at upper and lower predetermined levels, and removing signal components below the predetermined level; and the slicing means. The latch means is activated by an output, and the state is controlled to be reversed each time the peak detection means detects a peak during the activated period, and the output of the latch means is used as a mark detection signal. It is a feature.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に、本発明の詳細をを実施例にしたがつて
説明する。
The details of the present invention will be explained below with reference to Examples.

第8図は、本発明の1実施例であるバーコード
リーダの全体構成を示すブロツク図であり、図
中、4はセンサ、5は微分器、6はピーク検出
器、7は整形回路を示す。
FIG. 8 is a block diagram showing the overall configuration of a barcode reader which is an embodiment of the present invention. In the figure, 4 is a sensor, 5 is a differentiator, 6 is a peak detector, and 7 is a shaping circuit. .

第9図は、第8図中の各ブロツク要素の機能を
説明するための信号波形図である。図の乃至
は、それぞれ第8図中の乃至の信号である。
FIG. 9 is a signal waveform diagram for explaining the function of each block element in FIG. 8. . . . in the figure are the signals in FIG. 8, respectively.

第9図はバーコードの例であり、同図はセ
ンサ4の出力信号である。図示のように、空間周
波数が上るとセンサ出力信号の振幅は小さくな
る。同図は微分器5により微分された信号波形
である。同図は、ピーク検出器6によりピーク
検出された信号波形である。図示のように、信号
波形には、雑音が含まれている。同図は、整
形回路7により雑音除去された整形出力信号波形
である。
FIG. 9 shows an example of a barcode, and the same figure shows an output signal of the sensor 4. As shown, as the spatial frequency increases, the amplitude of the sensor output signal decreases. This figure shows a signal waveform differentiated by the differentiator 5. This figure shows a signal waveform whose peak was detected by the peak detector 6. As illustrated, the signal waveform includes noise. The figure shows a shaped output signal waveform from which noise has been removed by the shaping circuit 7.

ピーク検出器6は、雑音除去のためのピーク検
出出力を禁止する区間を設定するための2つのス
ライスレベル+TH、−THをもつている。これら
の2つのスライスレベルに基づくスライス出力信
号は整形回路7に供給される。整形回路7は、こ
れらの信号によりピーク検出区間以外での信号変
化を禁止する。
The peak detector 6 has two slice levels +TH and -TH for setting a section in which peak detection output for noise removal is prohibited. A slice output signal based on these two slice levels is supplied to a shaping circuit 7. The shaping circuit 7 uses these signals to prohibit signal changes outside the peak detection section.

第10図は、第8図に示す実施例における微分
器5、ピーク検出器6、整形回路7の詳細回路図
である。図中、8乃至10は比較器、11は積分
回路、12は+THレベル設定回路、13は−
THレベル設定回路、14はラツチ回路、15は
NOR回路、16はAND回路、17は単安定マル
チバイブレータを示す。
FIG. 10 is a detailed circuit diagram of the differentiator 5, peak detector 6, and shaping circuit 7 in the embodiment shown in FIG. In the figure, 8 to 10 are comparators, 11 is an integration circuit, 12 is a +TH level setting circuit, and 13 is a -
TH level setting circuit, 14 is latch circuit, 15 is
A NOR circuit, 16 an AND circuit, and 17 a monostable multivibrator.

第11図は、第10図の実施例回路において
′乃至′で示される部分の信号波形図である。
以下、第11図の波形を参照しながら第10図の
回路の動作を説明する。
FIG. 11 is a signal waveform diagram of the portions indicated by ' to ' in the embodiment circuit of FIG. 10.
The operation of the circuit shown in FIG. 10 will be described below with reference to the waveforms shown in FIG. 11.

第11図において、M1,M2はバーコードマー
クの一部であり、DはバーコードマークM1中に
生じたキズである。
In FIG. 11, M 1 and M 2 are parts of the barcode mark, and D is a scratch generated in the barcode mark M 1 .

この結果、センサ4の出力信号′中には雑音
信号dが生じる。微分器5がこのセンサ出力信号
′を微分することにより、微分信号′が得られ
る。
As a result, a noise signal d is generated in the output signal ' of the sensor 4. The differentiator 5 differentiates this sensor output signal', thereby obtaining a differential signal'.

微分信号′において、P1,P4,P5,P6がマー
クM1,M2のエツジに対応する信号であり、P2
よびP3がキズDに対応する信号である。
In the differential signal ', P 1 , P 4 , P 5 , and P 6 are signals corresponding to the edges of marks M 1 and M 2 , and P 2 and P 3 are signals corresponding to scratch D.

ピーク検出器6において、比較器8への2つの
入力信号の一方のIは微分信号′であり、他方
のSは微分信号′を積分回路11で一定時間遅
らせたものである。この結果、′で示すように、
2つの信号I,Sのピーク近傍に交点t1乃至t6
生じ、比較器8からピーク検出信号′が得られ
る。他方、比較器9,10は、それぞれ微分信号
′をスライスレベル+TH、−THでスライスし、
スライス出力信号′,′を生じる。これらの信
号′,′は、整形回路7中のNOR回路15に
印加され、セツト信号′を生成させる。
In the peak detector 6, one of the two input signals to the comparator 8, I, is a differential signal ', and the other S, the differential signal ', is delayed by an integrating circuit 11 for a certain period of time. As a result, as shown by ′,
Intersection points t 1 to t 6 occur near the peaks of the two signals I and S, and a peak detection signal ′ is obtained from the comparator 8 . On the other hand, comparators 9 and 10 slice the differential signal' at slice levels +TH and -TH, respectively.
yielding slice output signals ′, ′. These signals ', ' are applied to the NOR circuit 15 in the shaping circuit 7 to generate a set signal '.

比較器8からのピーク検出信号′は、整形回
路7のラツチ回路14の入力端子Aに与えられ、
NOR回路15からのセツト信号′がオンのと
き、ラツチ回路14をピーク検出信号′のレベ
ルに応じた状態にセツトする。ラツチ回路14に
は、たとえばLS157などのICが使用できる。
ラツチ回路14は、セツト信号′がオフの期間
中は作動せず、オフ期間の直前の状態を保持す
る。このため、ピーク検出信号′中に現われて
いる雑音SPは、ラツチ回路を動作させることが
できずに無視され、正しく整形された信号′が
得られる。
The peak detection signal' from the comparator 8 is applied to the input terminal A of the latch circuit 14 of the shaping circuit 7,
When the set signal ' from the NOR circuit 15 is on, the latch circuit 14 is set to a state corresponding to the level of the peak detection signal '. For the latch circuit 14, an IC such as LS157 can be used, for example.
The latch circuit 14 does not operate while the set signal ' is off, and maintains the state immediately before the off period. Therefore, the noise SP appearing in the peak detection signal' cannot operate the latch circuit and is ignored, so that a correctly shaped signal' can be obtained.

単安定マルチバイブレータ17は、+THスラ
イス出力信号′の最初の立上りでトリガされ、
バーコードマークが読み取られるのに十分な期間
のイネーブル信号′を生成し、AND回路16を
開いて、整形信号′を出力させる。
The monostable multivibrator 17 is triggered at the first rising edge of the +TH slice output signal';
An enable signal 'of a period sufficient for the bar code mark to be read is generated, the AND circuit 16 is opened, and the shaped signal ' is outputted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明はセンサ出力信号を微分
することによつて振幅と空間周波数との間の依存
関係をなくし、さらに微分信号についてピーク検
出とは別に、レベル識別を行なつて、雑音成分を
除去することにより、無調整で正確なマーク検出
を可能にする。
As described above, the present invention eliminates the dependence between amplitude and spatial frequency by differentiating the sensor output signal, and also performs level identification on the differentiated signal in addition to peak detection to eliminate noise components. By removing this, accurate mark detection is possible without any adjustment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は増幅方式の説明図、第2図は固定スラ
イス方式の説明図、第3図は浮動スライス方式の
説明図、第4図は浮動スライス方式と空間周波数
の関係を示す説明図、第5図は改良された浮動ス
ライス方式の説明図、第6図はスライスレベルと
幅方向マージンとの関係の説明図、第7図は中心
スライス方式の説明図、第8図は本発明の1実施
例のバーコードリーダのブロツク図、第9図はそ
の信号波形図、第10図は本実施例の要部詳細回
路図、第11図はその信号波形図である。 図中、4はセンサ、5は微分器、6はピーク検
出器、7は整形回路、8乃至10は比較器、11
は積分回路、15はNOR回路、14はラツチ回
路を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the amplification method, FIG. 2 is an explanatory diagram of the fixed slice method, FIG. 3 is an explanatory diagram of the floating slice method, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the floating slice method and spatial frequency, Fig. 5 is an explanatory diagram of the improved floating slicing method, Fig. 6 is an explanatory diagram of the relationship between slice level and width direction margin, Fig. 7 is an explanatory diagram of the center slicing method, and Fig. 8 is an illustration of one implementation of the present invention. FIG. 9 is a block diagram of an example barcode reader, FIG. 9 is a signal waveform diagram thereof, FIG. 10 is a detailed circuit diagram of the main part of this embodiment, and FIG. 11 is a signal waveform diagram thereof. In the figure, 4 is a sensor, 5 is a differentiator, 6 is a peak detector, 7 is a shaping circuit, 8 to 10 are comparators, 11
15 is an integrator circuit, 15 is a NOR circuit, and 14 is a latch circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 マークセンサと、該マークセンサの出力信号
を微分する手段と、該微分された信号を積分回路
で一定時間遅延させこの遅延された信号と元の信
号との差をとり信号中の各ピークを検出する手段
と、該微分された信号の振幅を上下の所定のレベ
ルでそれぞれスライスし、該所定のレベル以下の
信号成分を除去する手段と、該スライス手段の出
力により能動化され、該能動化されている期間に
上記ピーク検出手段がピークを検出するごとに状
態を反転制御されるラツチ手段とをそなえ、該ラ
ツチ手段の出力をマーク検出信号とすることを特
徴とするマーク検出装置。
1 A mark sensor, a means for differentiating the output signal of the mark sensor, the differentiated signal is delayed by an integrating circuit for a certain period of time, the difference between the delayed signal and the original signal is calculated, and each peak in the signal is calculated. means for detecting; means for slicing the amplitude of the differentiated signal at predetermined upper and lower levels, respectively, and removing signal components below the predetermined level; activated by the output of the slicing means; 1. A mark detection device comprising: a latch means whose state is controlled to be inverted every time the peak detecting means detects a peak during a period during which the mark detection signal is set;
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