WO2000057351A1 - Informationsträger, verfahren und lesegerät zur zweidimensionalen positionsbestimmung auf flächen und zur zugehörigen auslösung von programmprozessen - Google Patents

Informationsträger, verfahren und lesegerät zur zweidimensionalen positionsbestimmung auf flächen und zur zugehörigen auslösung von programmprozessen Download PDF

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WO2000057351A1
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Wolfgang Bock
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Anitra Medienprojekte Gmbh
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    • G06V10/24—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image
    • G06V10/245—Aligning, centring, orientation detection or correction of the image by locating a pattern; Special marks for positioning

Definitions

  • the invention relates to an information carrier, a method for determining the position of a measuring point on a surface of the information carrier and a reading device for use in such a method; whereby a program process assigned to the position found can be triggered. Furthermore, the invention relates to methods for printing on papers and other surfaces of a carrier with patterns which allow an absolute position determination on these papers or surfaces. The position measured in each case can apply within the measured area; however, it can also refer to an arbitrarily larger carrier, the measured area being only part of this carrier.
  • Visible and invisible barcodes are known; e.g. it is possible to use fluorescent inks (so-called signature inks) to print a transparent barcode that can only be seen and read when illuminated by UV light.
  • DE 196 12 406 C2 describes the use of such a method for “static electronic footnotes”, that is to say that before printing on the information carrier it must be determined whether a certain position is to be provided with auxiliary information.
  • the invention removes this latter limitation and also allows one for certain applications (blueprints, maps) relevant measurement of distances on the printed surface, simply by measuring two points.
  • optical mice which map the structure of the surface on which they lie
  • Image processing methods perform a relative motion measurement. However, they do not measure an absolute position, nor do they relate the measured information to the above
  • d) methods are also known which allow the position of the respective pattern to be determined by optical measurement of a pattern applied to the surface, so that the position of the reader used in relation to this surface can be calculated with a previously known shape of the surface.
  • Such a method is described in DE 197 28 513 AI and, in a more specific variant, DE 3427 067 AI determines the position of a measuring rod in relation to a reading device, which is preferably optically implemented.
  • primary information denotes the image of information in the manner of a score, a book, a newspaper, a map or a construction plan, which is intended for use with the naked eye and is preferably realized with conventional printing inks.
  • Information carrier denotes the substrate used for printing.
  • Barcode denotes any machine-readable, e.g. two-dimensionally printed code, in particular the "one-dimensional" codes known from industry and trade, so-called because they can be read in a single dimension by means of a point detector or line screen. Patterns are preferably implemented using a printing method, encode position information and thereby overlap the primary information in some cases Patterns can in particular be formed from special barcodes.
  • the invention aims to determine the position of any measurement point on a surface of an information carrier provided with primary information in a simple manner.
  • the invention achieves this aim by an information carrier according to claim 1, a position determination method according to claims 23 to 34 as well as a reading device according to claim 35 and a printing method according to claim 37. Further preferred embodiments of the invention are described in the respective dependent claims.
  • the invention accordingly provides one or more patterns on a surface of an information carrier which is optionally already printed with "primary information" - for example as a score, book or map - which locally code the position of selected characteristic, locally recognizable, in particular geometric features: For example, as a barcode or with similar flat representation processes, program processes which correspond to this position are preferably called. A program process can be assigned to any position even after completion of the surface and without reworking it.
  • Such a “characteristic feature” is, for example Corner (1) of a pattern; in general it is defined as a point or a set of points W in such a way that W can first be found using image processing methods and a position description can be determined for W and secondly it is possible, preferably for each measuring point K on the surface, a vector 1 starting from K To explain KE to another point P, the position of which can be obtained algorithmically from W.
  • W could, for example
  • ⁇ be a rectangle or a circle (P is then the center of this rectangle or circle) or
  • this vector can be of any length. In practice, it should be so short that the purely local image processing of a small section on the template is sufficient, as described below.
  • a straight line segment (a straight line starting from K, which is perpendicular to the straight line which is defined by this segment, intersects this at the "falling point" P).
  • the method therefore determines the absolute position of P in a first step and the vector KE and therefore the position of K in a second step.
  • the protruding surfaces can be rigid, in the manner of a children's book made from wooden plates or strong cardboard 105; however, the surfaces are preferably flexible in the manner of a paper page or film.
  • the invention therefore preferably uses methods which allow the flexible surface to lie in a defined manner on a predetermined part of the reading device, preferably by means of 115 electrostatic or pneumatic methods and preferably such that the partial area delimited by this part of the reading device is approximately flat. Care must be taken to ensure that the surface is pressed against the measuring head only during measurement, if possible, in order to minimize its mechanical stress.
  • the surface is pressed down with the reading device in such a way that it lies approximately flat within a pixel or line segment to be measured;
  • air can be pressed between the reading device and the surface by means of corresponding openings during the time during which the reading head is being moved.
  • the surface e.g. a section from a card or a page of a book - near the point or line grid to be read or drawn in by the reader so that the surface rests almost flat on the reader due to its residual rigidity.
  • air can be injected while the reading device is being moved, and the partial surface can only be drawn or sucked in during the measurement
  • Fig. 1 is a schematic representation of a carrier. a printed area for use 140 for the position determination method according to the invention
  • Fig. 2 shows a variant of the method of Fig. 1 with simplified patterns, designed as a crossed one-dimensional bar code strip grid
  • FIG. 3 shows the details of the one-dimensional (horizontal) position determination by means of a strip grid according to FIG. 2
  • FIG 5 shows an embodiment of an optical reader with line scan camera (s)
  • the position is determined using a suitable reading device.
  • the “measuring point” K corresponds to a point defined physically on or in the reader; for example, (15) corresponds to the Corner of a detector line, and points (37), (41), (3) the center of a two-dimensional sensor grid.
  • a respective characteristic feature and the associated point P For position measurement, preferably in a first logical step for one of the predefined patterns on a carrier, e.g. an information carrier, a respective characteristic feature and the associated point P have been found: for example, in FIG. 1 the point P for the pattern (4) is assumed to be the upper left corner (1); in Fig. 7 for the cross hairs
  • the vector KE is determined as a signed relative coordinate pair of the respective measuring point relative to one of these characteristic features: in FIGS. 1, 7 and 8 are K and P (3) and (1), respectively; (37) and (38); (41) and (39).
  • a third step the local coordinates of point P on the surface are found from the local decoding of precisely these patterns. With the aid of the information from the first two steps, the absolute position of the measuring point K (37), (41) or (3) is then determined.
  • the above measurement method can e.g. with classic raster-oriented digital image processing, because it allows:
  • ⁇ to recognize a characteristic geometric feature, such as the corner or the edge of a pattern, in an image section obtained with optical or other sensor technology
  • ⁇ take place during the production of the area: e.g. In addition to printing with 205 classic color inks, suitable special inks can be applied (e.g. in offset letterpress printing or as additional inks of an inkjet printer), or
  • the respective patterns can preferably be transparent so that they do not interfere with the underlying visual primary information applied to the surface, for example in the case of a book, a card or a construction plan.
  • the patterns with special colors and coverings can be applied, which can be verified by local measurement of physical parameters of the elements of the above grid
  • Luminescence refers to the externally induced emission of light without going through heat processes.
  • Relevant to the invention are in particular fluorescence (for example in the case of fluorescent signature inks), phosphorescence, electroluminescence and triboluminescence as special cases of luminescence.
  • fluorescence for example in the case of fluorescent signature inks
  • phosphorescence for example in the case of fluorescent signature inks
  • electroluminescence for example in the case of luminescence
  • triboluminescence as special cases of luminescence.
  • an ink preferably by varying the corresponding color gradation or
  • Saturation is printed in such a way that locally variable values for the respective measured physical parameters are prescribed before printing (e.g. in a postscript file) and can be measured reliably after production of the information carrier. Then two or
  • the four values above each correspond to a value measured by the reader at this point - e.g. an intensity of fluorescence or surface resistance measured there. If now the reader between these four values
  • the invention allows - as exemplarily calculated in Section 2.6 - the fast and 260 exact reading of the position of points of an area pointed to by a reader, comparable to the optical pens known from data processing and other absolute position meters on a computer monitor, or a graphic tablet; the carrier according to the invention, however, directly from the paper and without further position-giving Grid devices (especially without a monitor or tablet) is tapped.
  • Preferred 265 application examples are:
  • the "surface” can be a blank sheet so that the writer can be guided to do so
  • the support to be measured is advantageously not placed on a fixed device in the manner of a graphics tablet or a magnetic field position meter.
  • the reader used can advantageously be equipped with one or more keys, so that a key press triggers a process in the reader itself or in an auxiliary device, which is connected wirelessly or by wire or supplied with data via a data carrier, this process of the respectively measured position is logically assigned.
  • the primary information on the surface can be supplemented by secondary information, which is stored in a device that is connected to the reader wirelessly or physically and can be called up from there.
  • the reader can advantageously be provided with an acoustic or visual display, which
  • this display 300 signals to the user that the measuring point is positioned on the partial area of an area which is assigned to such a program process, and this display can also contain a brief description of this process. This makes it possible
  • Hypertext-like reference functions from a paper or other surface, into a 305 dictionary, another book etc., or to another, by absolute coordinates (or
  • the reader must use its surface sensor on the point of the template selected by the user at least one local flat point pattern - for example in Fig. 7 from the cross (35) 325 and the points (36), or in Fig. 8 from the Triangle (40a) and its gray-rastered content (40) formed - can capture completely, so that the position measurement of points P (38), (39) acc. b) is possible locally below. This is shown in FIGS. 7 and 8 by way of example by
  • the point patterns (36), (40) are each localized so strongly that the characteristic 330 geometric features (38), (39) - which are identical here with the respective point P - can be assigned; furthermore can -
  • the dot pattern (40) can optionally be limited by a machine-recognizable edge (40a) which has a certain shape and line thickness.
  • the dot pattern (36) encodes the coordinates of the point P as vertical distances in FIG. 7 and in FIG. 8 the dot pattern encodes this information as gray values (40).
  • point P corresponds to the center of one of the crosshairs (interpreted as point set W)
  • a corner e.g. the point P can be assigned to the upper corner by standardization.
  • ⁇ the absolute position of P is obtained by local image processing: e.g. in Fig. 7 interpreting the crosshair as a coordinate system in which each of the local points (36) codes a certain number of bits by its ordinate, and the sequence of the bits obtained codes the absolute coordinates of P; or in Fig. 8 these bits
  • 355 can be decoded, for example, by measuring the gray values, based on a fixed value
  • K corresponds to points (37) and (41), i.e. the pentagons shown in the picture.
  • 365 actual position measurements are available (e.g. by reading out a content and Descriptive directory from a preferred area of the area) or externally (eg on external servers).
  • dot patterns are attached to the surface to allow 370 - with a specific reading device - to determine a position at each measuring point on the surface. This means that a reader placed at any point in the working area of the surface must completely see at least one such local dot pattern.
  • the dot patterns in a regular grid: e.g. 7 the grid will suitably correspond to a square grid, in FIG. 8 a field of 375 triangles.
  • the patterns can be selected so that they also provide a clear direction in the document in local image processing, e.g. as a crosshair with point patterns on top or as a triangle (Figs. 7 and 8).
  • patterns with several preferred directions are also feasible, especially if the orientation clearly follows from the 380 primary information (e.g. book, map with wind rose etc.).
  • the patterns discussed in section 2.1 and in FIG. 1 are advantageously implemented as code strips; the latter are defined as straight stripes which extend throughout the entire primary information and which have an internal pattern which encodes information, e.g. in that the code strips contain straight lines of variable width which can be read out as a barcode (9). From then on, an information carrier is assumed on which these code strips either
  • 395 are applied horizontally or vertically, and they can now be assigned their top or left margin as a characteristic geometric feature, "top” and “left” being defined by the way in which the user holds a correspondingly marked reading device.
  • This edge can be characterized by a line of special width. 400
  • point P (8a) can then be defined as the falling point of a straight line segment starting from measuring point K (15) on this edge (8).
  • the information stored in the code strip as a local pattern, in the manner of a barcode, should in particular contain the absolute one-dimensional coordinate of P (that is, by convention, its abscissa).
  • the vector KE can thus be determined, as in 2.4.1 below
  • the point P (8a) can also - by convention - fall from K (15) onto the left edge of a code strip (8) closest to the right
  • the coulter can be defined by means of a calculation rule "find the distance of a 410 measuring point from the left edge of the code strip closest to the right".
  • a family of parallel code strips in which the distance between the left edges is constant for two 415 successive code strips is referred to as a one-dimensional grid. This further simplifies the calculation rule described in 2.4.1.
  • two one-dimensional grids are crossed vertically, according to FIG. 2, whereby it is assumed by convention that one grid is formed from horizontal and the other consequently from vertical code strips.
  • the crossed patterns with strips that run continuously over the entire primary information become like this
  • each pattern can be read separately, either by one and the same sensor, or by different sensors, and preferably the entire width of a line sensor is used.
  • the method now looks for exactly two code strips (22) and (19) for a given measuring point (23) - for which the left edge or the top edge are closest to the measuring point K.
  • the pattern combination described above can be overlaid with other patterns, which enable a fine correction of the read position.
  • Such patterns can preferably fluoresce in their own 435 frequency spectrum and an associated method is described in 2.3.3 below.
  • the reading of the position is based on a reader that measures a local grid on the surface and a crosshair or the like. geometrically assigns a measuring point that lies on this grid.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment for the optical measurement based on luminescence. 445 This reader advantageously uses excitation light from a source (28) through partially transparent
  • Mirror (29), (29a) reaches a partial area that is only illuminated by this source.
  • the line grid (24) bordered by the two measuring points (30) and (25) covers a pair of code strips (31), the complementary pair standing perpendicularly thereon not being shown.
  • the partial area preferably luminesces in the visible area and in particular where (24) the 450 code strips overlap; this luminescence is transmitted from a camera lens (27) to the detector line
  • the two-dimensional absolute can then be measured by measuring both measuring points (30) and (25)
  • the position of the reader in relation to the surface can be determined more precisely.
  • the position measurement is first explained using the one-dimensional grid Gx (9), (11) made of vertical code strips, which normally extends from the lower to the upper edge of the 475 area, each code strip having a maximum width B. As shown in FIG. 3, the distance between the respective left edge of two successive code strips is lx “where lx is greater than B. In the case of the highly simplified one-dimensional bar code code strip (9) and (11), the width of a line of the bar code corresponds to exactly one digit, and these code strips each contain the value 42 and 43 in this way.
  • the horizontal coordinate of the left edge of a certain code strip is determined by the number Nx:
  • Nx * 0, 1, 2, 3 .... and assuming that the left edge of the first code strip sits on the horizontal position 0 of the surface (in the case of a book or a newspaper, the code strips would be continuous in this simplified example and numbered in ascending order).
  • the horizontal position of a reader on the surface can be determined on the basis of this value.
  • the evaluated line grid (10) is bounded by the measuring point (15) on the left, the position of which it determines 495, and it corresponds e.g. by geometric projection of a CCD detector line of the line camera described in 2.3.3.
  • the code strip closest to the right is found and the corresponding bar code is decoded, which results in the column number Nx and hence the absolute x coordinate of the left margin from formula (2.1) (8 ) of the code strip (9) 505 b) in a second step the distance of the measuring point (15) to this edge is determined.
  • the line grid (10) is assumed to be long enough to always reliably cover the left edge of at least two successive code strips, with an inclination angle ⁇ (13) of approximately 45 degrees. Let kx be the distance determined thereby. Then applies
  • the angle ⁇ can consequently be measured during the evaluation of the line grid. 515 Now let ix be the length of the line along the measured line segment, from point (15) to the point of intersection with the left edge (8) of the code strip (9). Then for the one-dimensional position X of the measuring point (15)
  • the position of a second measuring point (12) results from the angle ⁇ and the length of the line grid. It can also be found using a formula analogous to (2.3).
  • edges of the code strips occur: these are due to defects in the optics and the 530 finite resolution of the electronic detector line, the accuracy with which the code strips were placed during printing, and subsequent changes (due to moisture, temperature, mechanical stress, etc.). conditional) of the area to be measured.
  • the setpoint for ⁇ can be achieved by controlled 550 tracking of the reading head.
  • Various signature inks are advantageously used here, which luminesce in different colors of the visible spectrum under excitation by a UV-565 line (for example at 380 nm): for Gy in a spectral band Sy - for example the color green; and for Gx. analog in a spectral band Sx - for example the color red; and which are transparent in the visible, i.e. the spectral bands Sy and Sx. let through. 570
  • the line grid (21) can be interpreted in a manner similar to that in 2.4.1, for example as an image of a double line detector of an electronic camera belonging to the reading device; the line sensor used is now constructed with closely spaced but separate detector lines for "red” and "green", 1 such as the color line sensors in high-quality professional cameras and in 575 commercial color scanners, and consequently Gx and Gy are measured simultaneously.
  • Analog formulas can be set up for a second measuring point (23a), and since the position of the grid (21) in the surface is thus clearly determined, the position of the reading device and consequently of a crosshair attached to this reading device can also be clearly determined therefrom.
  • the constants lx and ly can be defined by an industrial standard, but solutions are more flexible that allow them to be taken from the area or other directories. They are determined in any case when the area is printed.
  • a visible graphic element e.g. a cross
  • a visible graphic element can be printed on the surface, which is exactly vertical or horizontal on the invisible code strips according to 2.4. at
  • the reading device is provided with a suitable calibration mark (for example a crosshair).
  • a suitable calibration mark for example a crosshair.
  • a barcode that uses each of these five digits 0 ⁇ n ⁇ 9 as a line with a multiple of the width
  • 670 1 sensor pixels correspond to approximately a square of 5 ⁇ edge length on the surface.
  • the lengths lx and ix, kx (and correspondingly ly and iy, ky in the y direction) can be determined with ideal camera optics with an accuracy of around 2 pixels, corresponding to 10 ⁇ , so that an absolute positional accuracy of significantly better under the ideal conditions assumed in the above than 0.1 mm is possible on the print template.
  • the readout speed is milliseconds or less with common CCD detector lines.
  • CCD area detectors are correspondingly slower, about 30 frames / sec. read.
  • the UV light source or another effect that stimulates luminescence can advantageously be modulated in time so that the patterns Gx and Gy can be found and analysis of the luminescent alternating signal can be obtained. 2.7.1.2 Alternating excitation spectra
  • Gx and Gy are excited at different times, so that these patterns can be read out with a monochromatic sensor which is also time-multiplexed and which e.g. as a CCD line has a higher resolution than a color sensor of the same technology.
  • circular rasters can be used for reading out the patterns, e.g. by moving a point sensor from a rotating shaft driven by a stepper motor.
  • the measuring circle (42) is large enough to always cut through the stripe pattern to be measured. For each stripe in these patterns, there is a straight line (44) which runs through the center of the measuring circle O (43) and which is perpendicular to the stripe (45) to be measured, and whose edges within the measuring circle at points Ml ( 46) and M2 (47)
  • the measuring circle now intersects the corresponding strip along the circle segments P1_P2 (48) and P3_P4 (49), both segments being mirror-symmetrical relative to the straight line (44), ie containing the same number of pixels.
  • the segments (48) and (49) are connected by the circular segment P2_P3 (50), which either contains further segments pairs belonging to other strips or not: in the latter case the corresponding strip is the outermost -
  • FIG. 10 and 11 each show special cases that emerge from FIG. 9. 11 shows an edge of the
  • the method for a one-dimensional line grid Gx not only allows the one-dimensional coordinate x of the measurement point to be determined, but also that of the angle ⁇ in relation to Gx. If a reader is now able to read two line grids at once on the surface in such a way that the two line grids are in a rigid geometric relationship, the measurement can provide a coordinate x for one line grid and for the second line grid a coordinate y, so that knowledge of these two coordinates can be used to calculate the 755 position of the measurement point K.
  • a reader with two line detectors offset from one another can be derived from this consideration.
  • Specialized image processing methods for area detectors e.g. for a color area detector or high-resolution monochrome area scan camera with color wheel
  • the column numbers of Gx and the line numbers of Gy can be stored not only as barcodes, 765, but also as two-dimensional patterns that are read out with area sensors, for example in electronic cameras; this applies in particular to other samples according to 2.1 in the above.
  • Gx and Gy can each be printed with more than one ink - i.e. multicolored. The position determination by reading out such more complex codes allows better error handling and smaller patterns; however, this advantage is bought with the higher complexity of the hardware and software.
  • Methods can also be used for the optical position measurement of a line grid, which scan the area to be measured 775 with mechanically guided, extended optical character reading scanning pens.
  • the extension advantageously uses an additional UV light source in the pen, which makes the horizontal and vertical code strips readable for the scan pen; also a color detector line after 2.5 in the pen.
  • the pen can be provided with a measuring point 785 and its detector line evaluates the image pattern according to Fig. 4 from. The pen must then be operated in a mode in which it is held at the appropriate point on the surface. ab) the scanning pen moves over the section of the surface corresponding to a detector line (21), (24). To make a reference to a measuring point on the surface, the pin can be guided in a rail (37) - e.g. on two wheels (36) running in a groove (35) in this rail -
  • the measuring point (32) being attached to the rail in such a way that it short-circuits a pair of brushes (33) attached to the scanning pin when it passes over the point (32).
  • scanning pens are described which use area detectors instead of a row of detectors, and these are for detection by area pattern in accordance with. Section 2.2 and Figs. 7 and 8 relevant.
  • the scanning pen as a reading device has the advantage of being based on a known reading technology and of providing a dual device for position determination and OCR methods (in particular in the case of normal areas not prepared in accordance with this invention).
  • Point readers which are guided mechanically or freely over a predetermined line segment and measure the surface along this segment, promise higher accuracies. If optical effects are used for this purpose, methods are known from CD player technology which read out information by means of light spots of 1 ⁇ or less. 805
  • Gx and Gy For printing overlapping patterns Gx and Gy, e.g. Gx and Gy can be read separately 810, there are a number of other materials available as an alternative to luminescent inks, which can also be applied by printing or other methods, and which are scanned using sensors. Point readers can be tapped according to 2.7.5.
  • Inks, colors or coverings that allow a raster measurement of the surface 815 - between two measuring points or by means of corresponding detector lines or areas - e.g. using luminescence, electrical resistance, voltage or current, dielectric constant or capacitance, thermal conductivity, transmission and reflectivity for polarized or unpolarized light, the optical refractive index, the local elastic modulus, the 820 magnetic Allow field strength and magnetic resistance.
  • the patterns Gx and Gy can be applied with thermochromic or electrochromic inks and can thus be detected by heating or applying a voltage.
  • Gx and Gy can also be recognized by mechanical scanning.
  • the measurement methods for the one- or two-dimensional scanning of the grid patterns listed in the above and in particular point 2.8 can preferably be combined, provided that they allow the crossed grids to be read simultaneously and independently of one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Informationsträger, auf dem die Position eines Meßpunktes (37, 41) mit einem mobilen Lesegerät bestimmbar ist, sowie ein entsprechendes Positionsbestimmungsverfahren, wobei der Informationsträger eine Fläche aufweist, auf der eine visuell sichtbare Primärinformation aufgebracht ist, insbesondere nach Art eines Buches oder einer Landkarte, die Fläche mit wenigstens einem maschinenlesbaren zweidimensionalen Muster bedruckt ist, welches eine Positionsinformation kodiert, anhand derer mit Methoden der Bildverarbeitung und durch Vermessung lokal erfaßbarer Teile (36, 40) des Musters die Positionsbestimmung des Meßpunktes (37, 41) durchführbar ist, und das Muster, welches die Positionsinformation kodiert, derart transparent ist, daß die Primärinformation auf der Fläche visuell sichtbar bleibt.

Description

Informationsträger. Verfahren und Lesegerät zur / eidimensionalen Positionsbestimmung auf Flächen und zur zugehörigen Auslösung von Programmprozessen
Die Erfindung betrifft einen Informationsträger, ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Messpunktes auf einer Fläche des Informationsträgers sowie ein Lesegerät zur Verwendung in einem derartigen Verfahren; wobei ein der gefundenen Position zugeordneter Programmprozess augelöst werden kann. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zum Bedrucken von Papieren und anderen Flächen eines Trägers mit Mustern, die eine absolute Positionsbestimmung auf diesen Papieren oder Flächen erlauben. Die jeweils gemessene Position kann innerhalb der vermessenen Fläche gelten; sie kann sich aber auch auf einen beliebig grösseren Träger beziehen, wobei die vermessene Fläche nur ein Teil dieses Trägers ist.
I. Stand der Technik
1.1. Transparente Barcodes und andere Muster
Bekannt sind sieht- und unsichtbare Barcodes; z.B. ist es möglich, mit Hilfe fluoreszierender Tinten (sog. Signiertinten) einen transparenten Barcode aufzudrucken, der erst bei Beleuchtung durch UV- Licht sieht- und lesbar wird. DE 196 12 406 C2 beschreibt die Nutzung eines solches Verfahrens für „statische elektronische Fussnoten", d.h. dass vor Bedrucken des Informationsträgers festgelegt werden muss, ob eine bestimmte Stelle mit Hilfsinformationen ausgestattet wird. Die Erfindung hebt diese letztere Beschränkung auf und erlaubt darüber hinaus eine für bestimmte Anwendungen (Baupläne, Karten) relevante Messung von Entfernungen auf der bedruckten Fläche, lediglich durch Vermessen zweier Stellen.
1.2 Allgemeine Positionsbestimmungsverfahren Allgemein bekannt sind
a) so genannte optische Mäuse, welche die Struktur der Fläche auf der sie liegen abbilden, und mit
Methoden der Bildverarbeitung eine relative Bewegungsmessung durchführen. Sie messen jedoch keine absolute Position, und femer beziehen sie die gemessene Information nicht auf die obige
Fläche, sondern auf ein separates Display, wobei der Benutzer die Cursorposition nicht als absolute Koordinaten ermittelt, sondern mit Bezug auf eine virtuelle, rein elektronische Vorlage. b) Grafiktabletts bei denen eine Papiervorlage auf eine elektronische, ein Koordinatensystem realisierende Vorrichtung aufgelegt wird, sodass durch das Papier hindurch die Position eines Messstiftes bestimmen kann. c) Positionsmesstische, die eine starre Referenzvorrichtung aufweisen, welche ein Signal abgibt, mit Hilfe dessen sich die Position eines (z.B. magnetischen) Messstiftes dreidimensional bestimmen lässt, sodass bei bekannter Geometrie und Lage des zu vermessenden Objektes eine zweidimensionale Bestimmung der Position des Stiftes auf der Objektfläche möglich wird. Dieser Kategorie können auch optische Lesestifte zugeordnet werden, wobei die Referenzvorrichtung durch den Grafikmonitor im Zusammenhang mit der Auswertung eines CRT-Bildes gegeben ist. d) bekannt sind ferner Verfahren, die es erlauben, durch optisches Vermessen eines auf die Fläche aufgebrachten Musters die Position des jeweiligen Musters zu bestimmen, sodass bei vorher bekannter Gestalt der Fläche die Position des benutzten Lesegerätes in Bezug auf diese Fläche berechnet werden kann. Ein solches Verfahren ist in DE 197 28 513 AI beschrieben und in einer spezielleren Variante ermittelt DE 3427 067 AI die Position eines Messstabes in Bezug auf ein - bevorzugt optisch realisiertes - Lesegerät.
2. Erfindung Der Beschreibung der Erfindung sind einige Definitionen vorangestellt.
Nachstehend bezeichnet Primärinformation das für die Nutzung mit blossem Auge bestimmte und bevorzugt mit konventionellen Drucktinten realisierte Abbild einer Information nach Art einer Partitur, eines Buches, einer Zeitung, einer Karte oder eines Bauplanes. Informationsträger bezeichnet das für den Aufdruck benutzte Substrat.
Barcode bezeichnet jeden maschinenlesbaren, z.B. zweidimensional aufgedruckten Code, insbesondere die aus Industrie und Handel bekannten „eindimensionalen" Codes, so genannt weil sie in einer einzigen Dimension mittels eines Punktdetektors oder Linienrasters gelesen werden können. Muster werden bevorzugt durch ein Druckverfahren realisiert, codieren eine Positionsinformation und überlappen dabei fallweise die Primärinformation. Muster können insbesondere aus speziellen Barcodes gebildet sein.
Vorstehende Muster, inklusive derjenigen für die Primärinformation - überlappen dann, wenn sie ganz oder partiell über- oder untereinander aufgebracht sind, wobei die entsprechenden Tinten auf- oder nebeneinander (nach Art zweier ineinander verschachtelter Offsetraster) aufgebracht werden können. Falls nicht explizit anders vermerkt, bedeutet transparent, bezogen auf eine aufgedrucktes Muster, dass dieses Muster entweder mit dem blossen Auge völlig unsichtbar ist, oder zumindest so durchsichtig oder durchscheinend - nach Art eines Pauspapiers - und dass es insbesondere die rein mit dem blossen Auge erfolgende Nutzung einer Primärinformation nicht stört. Programmprozess bezeichnet ein bevorzugt per Computer, Controller u.a. realisierte Abfolge von logischen Schritten, insbesondere wenn diese in der Bereitstellung von Daten resultiert; und zwar inklusive der - bevorzugt akustischen oder visuellen - Anzeige dieser Daten.
2.0 Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf ab, die Position eines beliebigen Messpunktes auf einer Fläche eines mit Primärinformation versehenen Informationsträgers in einfacher Weise zu bestimmen.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch einen Informationsträger nach Anspruch 1, einem Positionsbestimmungsverfahren nach Ansprüchen 23 bis 34 sowie einem Lesegerät nach Anspruch 35 und einem Druckverfahren nach Anspruch 37. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung bringt demnach auf einer Fläche eines Informationsträgers, welcher fakultativ bereits mit einer „Primärinformation" bedruckt ist - z.B. als Partitur, Buch oder Landkarte - ein oder mehrere Muster auf, welche lokal die Position ausgewählter charakteristischer, lokal erkennbarer, insbesondere geometrischer Merkmale codieren: z.B. als Barcode oder mit ähnlichen flächigen Darstellungsverfahren; dabei werden bevorzugt Programmprozesse aufgerufen, welche dieser Position entsprechen. Dabei kann auch nach Fertigstellung der Fläche und ohne Nachbearbeitung derselben, einer beliebigen Position ein Programmprozess zugeordnet werden.. Ein solches „charakteristisches Merkmal" ist z.B. eine Ecke (1) eines Musters; ganz allgemein ist es als ein Punkt oder eine Punktmenge W so definiert, dass W erstens mit Methoden der Bildverarbeitung gefunden und für W eine Positionsbeschreibung ermittelt werden kann und es zweitens möglich ist, vorzugsweise für jeden Messpunkt K auf der Fläche einen von K ausgehenden Vektor1 KE zu einem anderen Punkte P zu erklären, dessen Position algorithimisch aus W gewonnen werden kann. W könnte also z.B.
■ ein Rechteck oder ein Kreis sein (P ist dann Mittelpunkt dieses Rechteckes oder Kreises) oder
' Theoretisch kann dieser Vektor beliebig lang sein. In der Praxis sollte er so kurz sein, dass die rein lokale Bildverarbeitung eines kleinen Ausschnittes auf der Vorlage ausreicht, wie nachstehend beschrieben. ■ ein Geradensegment (eine von K ausgehende Gerade, die senkrecht auf der Geraden steht, welche durch dieses Segment definiert ist, schneidet diese im „Fallpunkt" P).
100
Das Verfahren bestimmt also in einem ersten Schritt die absolute Position von P und in einem zweiten Schritt den Vektor KE und mithin die Position von K.
Die vorstehenden Flächen können starr sein, nach Art einer aus Holzplatten oder starker Pappe 105 gefertigten Kinderbuches; bevorzugt sind die Flächen jedoch biegsam nach Art einer Papierseite oder Folie. Nun ist es prinzipiell möglich, die Gestalt einer solchen Fläche in einem genügend kurzen Zeitraum zu ermitteln, insbesondere unter Zuhilfenahme entsprechender spezieller und zusätzlicher Markierungen („genügend kurz" heisst, dass die Fläche in diesem Zeitraum ihre Gestalt nur unwesentlich verändert) und - mit erheblichem weiteren Aufwand - die auf dieser Fläche 110 aufgebrachten Muster optisch oder sogar mittels physischen Kontaktes in dieser kurzen Zeit zu vermessen. Es ist jedoch ein solches Verfahren für die intendierten Anwendungen im Massenmarkt ungeeignet.
In einem weiteren Aspekt verwendet die Erfindung daher bevorzugt Verfahren, welche die biegsame Fläche auf einem vorbestimmten Teil des Lesegerätes definiert aufliegen lassen, bevorzugt mittels 115 elektrostatischer oder pneumatischer Verfahren und bevorzugt so, dass die durch diesen Teil des Lesegerätes begrenzte Teilfläche näherungsweise eben ist. Dabei ist Sorge dafür zu tragen, dass die Fläche nach Möglichkeit nur während der Messung an den Messkopf gedrückt wird, um ihre mechanische Beanspruchung zu minimieren.
120 In der bevorzugten einfachsten Variante wird die Fläche mit dem Lesegerät so heruntergedrückt, dass sie innerhalb eines zu vermessenden Pixels oder Liniensegmentes näherungsweise eben aufliegt; in einer weiteren bevorzugten Variante kann in der Zeit, während der der Lesekopf bewegt wird, mittels entsprechender Öffnungen Luft zischen Lesegerät und Fläche gepresst werden.
125 In einer weiteren bevorzugten Variante wird die Fläche - z.B. eine Aussschnitt aus einer Karte oder eine Seite eines Buches - in der Nähe des auszulesenden Punktes oder Zeilenrasters so vom Lesegerät angesaugt oder angezogen, dass die Fläche aufgrund ihrer Rest-Steifigkeit nahezu eben auf dem Lesegerät aufliegt. Dabei kann ebenso wie vorstehend Luft eingepresst werden, während das Lesegerät bewegt wird, und nur während der Messung die Teilfläche angezogen oder angesaugt
130 werden. Der Anmelder behält sich vor, für verschiedene hier mit offenbarte Aspekte der Erfindung ggf. separat darauf gerichtete Teilanmeldungen einzureichen.
2.1 Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Vorteile 135 Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung durch bevorzugte Ausführungsbeispiele. In der Beschreibung wird auf die beigefügte schematische Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Trägers bezw. einer bedruckten Fläche zur Verwendung 140 für das erfindungsgemässe Positionsbestimmungsverfahren
Fig. 2 eine Variante des Verfahrens nach Fig. 1 mit vereinfachten Mustern, ausgeführt als gekreuzte eindimensionale Barcodestreifen-Gitter
145 Fig. 3 die Details der eindimensionalen (horizontalen) Positionsbestimmung mittels Streifengitter nach Fig. 2
Fig. 4 Details der 2-dimensionalen Positionsbestimmung mit gekreuzten Streifengittem mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften nach Fig. 2
150
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für ein optisches Lesegerät mit Zeilenkamera (s)
Fig. 6 die Zusatznutzung eines OCR-Scanstiftes für das hier beschriebene Positionsbestimmungsverfahren
155
Fig. 7 Beispiel für die Verwendung eines einzigen Musters (Gitter aus Fadenkreuzen mit jeweils lokal pro Fadenkreuz in einem Punktmuster niedergelegter absoluter Positionsinformation)
Fig. 8 Beispiel für die Verwendung eines einzigen Musters (Gitter aus Dreiecken mit durch das 160 Lesegerät wahrnehmbaren Rand und lokal in einem Grauwert-Raster niedergelegter absoluter Positionsinformation)
2.1.1 Beschreibung der Beispiele
165
Die Positionsbestimmung erfolgt mit einem geeigneten Lesegerät. Der „Messpunkt" K entspricht definitionsgemäss einem physisch am oder im Lesegerät definierten Punkt; z.B. entspricht (15) der Ecke einer Detektorzeile, und die Punkte (37), (41), (3) der Mitte eines zweideimensionalen Sensor- Rasters.
170
Zur Positionsmessung wird vorzugsweise in einem ersten logischen Schritt für eines der vorgegebenen Muster auf einem Träger, z.B. einem Informationsträger, ein jeweiliges charakteristisches Merkmal und der zugehörige Punkt P gefunden: beispielsweise ist in Fig. 1 der Punkt P für das Muster (4) als linke obere Ecke (1) angenommen; in Fig. 7 für das aus Fadenkreuz
175 und Punkten gebildete Muster (35), (36) als Kreuzungspunkt (38); in Fig. 8 für das Dreieck (40a), (40) als obere Ecke (39).
Sodann wird in einem zweiten Schritt der Vektor KE als vorzeichenbehaftetes relatives Koordinatenpaar des jeweiligen Messpunktes relativ zu einem von diesen charakteristischen Merkmal bestimmt: in Figs. 1, 7 und 8 sind K und P jeweils (3) und (1); (37) und (38); (41) und (39).
180 In einem dritten Schritt werden aus der lokalen Decodierung genau dieser Muster die absoluten Koordinaten des Punktes P auf der Fläche gefunden. Unter Zuhilfenahme der Information aus den beiden ersten Schritten wird dann die absolute Position des Messpunktes K (37), (41) oder (3) ermittelt.
185 Man kann folglich durch Positionsmessung an zwei solchen Messpunkten (bez. bei bekannter Winkellage des Sensors an einem einzigen Messpunkt) die zweidimensionale Lage des Lesegerätes auf der Fläche bestimmen und somit insbesondere die Position eines an diesem Lesegerät angebrachten Fadenkreuzes.
190 Das obige Messverfahren kann z.B. mit klassischer raster-orientierter digitaler Bildverarbeitung realisiert werden, denn diese erlaubt es:
■ in einem Bildausschnitt, der mit optischer oder anderer Sensorik gewonnen wurde, ein charakteristisches geometrisches Merkmal wie die Ecke oder die Kante eines Musters zu erkennen
195 und diesem einen Punkt P mit einer auf dem verarbeiteten Bildraster definierten Position zuzuweisen
■ vorzeichenbehaftete Abstände eines Messpunktes K zum Punkt P, immer noch auf dem Bildraster, zu messen
■ die absolute Position von P aus einer lokalen Decodierung des Musters zu gewinnen. 200 Es genügt also bevorzugt ein einziger Arbeitsgang für diese drei Schritte.
Die Aufbringung solcher Muster auf die zu vermessende Fläche kann bevorzugt entweder
■ während der Produktion der Fläche erfolgen: z.B. kann man zusätzlich zum Drucken mit 205 klassischen Farbtinten geeignete Spezialtinten aufbringen (z.B. im Offset-Buchdruck oder als zusätzliche Tinten eines Tintenstrahldruckers), oder
■ nachträglich: indem man eine existierende Druckseite oder Fläche - z.B. einen Architektur-Plan oder eine Landkarte - mit entsprechenden Mustern bedruckt, bestempelt etc.
210
Die im Obigen diskutierte Bildverarbeitung ist unabhängig von der physischen Realisierung des Musters.
Es können die jeweiligen Muster bevorzugt transparent sein, sodass sie die darunterliegende, auf der 215 Fläche aufgebrachte visuelle Primärinformation - etwa bei einem Buch, einer Karte, oder einem Bauplan - nicht stören.
Es können insbesondere die Muster mit Spezialfarben und -belägen aufgebracht werden, die einen Nachweis per lokaler Messung physikalischer Parameter der Elemente des obigen Punktrasters
220 ermöglichen - wie Lumineszenz2, elektrischer Widerstand, Magnetisierung, Dielektrizitätskonstante, Transmissivität oder Reflexivität gegenüber polarisierter und unpolarisierter Strahlung, thermische Leitfähigkeit, mechanische Steifigkeit, Lichtabsorption, Brechungsindex, elektrochrome und thermochrome Effekte, sowie durch kleinste lokale Höhenunterschiede des Belages. Diese Muster können fallweise kombiniert werden, indem
225 a) voneinander verschiedene, insbesondere mit verschiedenen Sensoren nachweisbare Effekte an exakt demselben Ort der Fläche nachgewiesen werden; so kann z.B. an einem bestimmten Punkt der Vorlage der elektrische Widerstand einer Tinte gemessen werden, ohne das Ausmessen der Magnetisierung einer darunterliegenden, jedoch - auf die zweidimensionale Fläche bezogen - an
230 derselben Stelle aufgebrachten magnetischen Tinte zu stören.
2 Lumineszenz bezeichnet bei einem Material die von aussen induzierte Abgabe von Licht ohne Umweg über Wärmeprozesse. Erfindungsrelevant sind insbesondere Fluoreszenz (z.B. bei fluoreszierenden Signiertinten), Phosphoreszenz, Elektrolumineszenz und Tribolumineszenz als Spezialfälle der Lumineszenz. b) oder indem eine Tinte, bevorzugt durch Variation der entsprechenden Farbgradation oder -
Sättigung, so gedruckt wird, dass lokal variable Werte für den jeweil gemessenen physikalischen Parameter vor Drucklegung vorgeschrieben werden (z.B. in einer Postscript-File) und nach Produktion des Informationsträgers zuverlässig gemessen werden können. Dann können zwei oder
235 mehr Muster miteinander kombiniert werden.
Dieses wird nun am Beispiel von zwei getrennt auszulesenden Mustern Ml (z.B. aus vertikalen Barcodestreifen (22) gebildet) und M2 (z.B. aus horizontalen Barcodestreifen (19) gebildet) diskutiert: hier genügt es, wenn für jede entsprechende Stelle jeweils drei Werte Wl, W2 und W3 zugeordnet und zuverlässig gemessen werden, wie folgt:
240
■ S = W1 Muster Ml an dieser Stelle
■ S = W2 Muster M2 an dieser Stelle
■ S = W3 sowohl Muster Ml als auch Muster M2 an dieser Stelle
245 wobei S noch einen vierten Wert WO („Null") annimmt, wenn gar kein Muster auf der betreffenden Stelle aufliegt.
Nun entsprechen auf jeder Stelle der fertig gedruckten Fläche die obigen vier Werte jeweils einem vom Lesegerät an dieser Stelle gemessenen Wert - z.B. einer dort gemessenen Intensität der Fluoreszenz oder des Oberflächenwiderstands. Wenn nun das Lesegerät zwischen diesen vier Werten
250 ausreichend genau und konsistent diskriminieren kann, so kann es schliessen, welche Muster oder Musterkombinationen es einer bestimmten Stelle der Fläche zuzuordnen hat.
Die Verallgemeinerung auf mehr als zwei Muster ist offensichtlich. c) mit zwei verschiedenen Tinten in gerasterter Weise so gedruckt werden, dass die Muster zwar auf 255 der makroskopischen, nicht jedoch auf der mikroskopischen Ebene einander überlappen.
2.1.2 Vorteile der Erfindung
Die Erfindung erlaubt - wie in Abschnitt 2.6 beispielhaft rechnerisch überschlagen, das schnelle und 260 genaue Auslesen der Position von Punkten einer Fläche, auf die mit einem Lesegerät gezeigt wird, vergleichbar mit den aus der Datenverarbeitung bekannten optischen Stiften und anderen absoluten Positionsmessern auf einem Computermonitor, oder einem grafischen Tablett; wobei der erfindungsgemässe Träger jedoch direkt vom Papier, und ohne weitere positionsgebende Rastervorrichtungen (insbesondere ohne Monitor oder Tablett) abgegriffen wird. Bevorzugte 265 Anwendungsbeispiele sind:
■ flexibler Aufruf von Programmprozessen gem. 2.1.3 nachstehend
■ Vermessung der Trägers bezw. einer Fläche, z.B. eines Bauplanes oder eines Fotos durch Aufsetzen eines Lesegerätes auf die entsprechenden Punkte der Fläche. Es muss dazu nicht die gesamte Fläche zur Verfügung stehen, sondern nur derjenige Teil der Fläche, welches die
270 entsprechenden Messpunkte beinhaltet. Konkret muss z.B. für Entfernungsmessungen auf einer faltbaren Landkarte nur auf maximal zwei Seiten zugegriffen werden, wobei absolute Koordinaten in der Gesamtvorlage bestimmt werden, z.B. in der Form <Seitenzahl> : <x, y> . Dabei beziehen sich die KoordinateNx und y auf die Seite mit der Nummer <Seitenzahl>. Insbesondere können Abstands- und sonstige Messungen, über eine beliebige Distanz in einer
275 beliebig grossen Fläche, sich auf eine Betrachtung der jeweils relevanten Seiten beschränken
■ Virtuelles oder auch, mit Spezialtinten, tatsächliches Hineinzeichnen und Hineinschreiben in die Fläche, oder Abzeichnen derselben: durch periodische Auswertung der Position des Lesegerätes auf der Fläche, ähnlich wie bei einem Grafiktablett. Insbesondere kann die „Fläche" ein noch unbeschriebenes Blatt sein, sodass der Schreibende geführt werden kann, um auf diese Weise das
280 Schreiben - z.B. asiatischer oder sonstiger komplexer Schriftzeichen - schneller zu lernen.
■ Verbesserung der Handschriften- und Unterschriftenerkennung auf vorbehandelten Formularen und Ausdrucken durch Nutzung von Schreibgeräten mit eingebauter Positionsdetektion.
■ Zeitgleiche Nutzung von Laser-Pointern o.a. auf einer Projektionsfläche, derart dass beliebig viele Teilnehmer eines Vortrages gleichzeitig auf die Fläche zeigen können, wobei die Positionen auf
285 die gezeigt wird, jeweils pro Teilnehmer richtig ausgewertet werden.
In all diesen Fällen entfällt vorteilhaft das Auflegen des zu vermessenden Trägers auf eine fixe Vorrichtung nach Art eines Grafiktabletts oder eines Magnetfeld-Postionsmessers.
290 2.1.3 Aufrufen von Programmprozessen
Das verwendete Lesegerät kann vorteilhaft mit einer oder mehreren Tasten ausgestattet sein, sodass ein Tastendruck einen Prozess im Lesegerät selbst oder in einer - von diesem drahtlos oder per Draht verbundenen oder per Datenträger mit Daten versorgten - Hilfsvorrichtung auslöst, wobei dieser 295 Prozess der jeweils gemessenen Position logisch zugeordnet ist. Z.B. kann die Primärinformation auf der Fläche durch eine Sekundärinformation ergänzt werden, welche in einer mit dem Lesegerät drahtlos oder physisch verbundenen Vorrichtung abgelegt ist und von dort abgerufen werden kann. Das Lesegerät kann vorteilhaft mit einer akustischen oder visuellen Anzeige versehen werden, welche
300 dem Benutzer signalisiert, dass der Messpunkt auf der Teilfläche einer Fläche positioniert ist, welche einem solchen Programmprozess zugeordnet ist, wobei diese Anzeige auch eine kurze Beschreibung dieses Prozesses beinhalten kann. Damit werden möglich
■ Hypertextähnliche Verweisfunktionen, aus einem Papier- oder sonstigen Fläche heraus, in ein 305 Stichwortlexikon, ein anderes Buch etc., oder auf eine andere, durch absolute Koordinaten (oder
Seite und Zeile) bestimmte Stelle der Fläche; ferner, Verweis in eine Positionsinformation, die in einem geeigneten Hilfsgerät abgelegt ist
■ Erstellung von beliebig grossen Computer-Menüs in Form von Papiervorlagen, die mit sichtbaren Ikonen bedruckt sind, und auf die man mit dem obigen Lesegerät zeigen und klicken kann. Man
310 kann damit einen Menübaum drastisch verflachen und weil die Primärinformation nebst überlappenden Positionsmuster per Tintenstrahldrucker gedruckt werden kann, lassen sich diese Menüs sehr leicht umbauen
Insbesondere ist es möglich, ein universelles Lesegerät zu bauen, das in drahtloser oder 315 leitungsgebundener Zusammenarbeit mit einem Computer die obigen Aufgabenstellungen integriert.
2.2 Ausführungsbeispiel für das Leseverfahren
Nun wird die erfindungsgemässe Positionsbestimmung auf einer mit einem Muster bedruckten Träger 320 bezw. einer Vorlage erklärt. Hierzu lassen sich Punktmuster auswerten, wenn sie die zwei Anforderungen a) und b) nachstehend erfüllen
a) Lokalität: das Lesegerät muss mittels seines Flächensensors auf dem vom Benutzer ausgesuchten Punkt der Vorlage mindestens ein lokales flächiges Punktmuster - z.B. in Fig. 7 aus dem Kreuz (35) 325 und den Punkten (36), oder in Fig. 8 aus dem Dreieck (40a) und seinem graugerasterten Inhalt (40) gebildet - vollkommen erfassen können, sodass die Positionsmessung der Punkte P (38), (39) gem. b) nachstehend lokal möglich ist. Das ist in Fig. 7 und 8 beispielhaft aufgezeigt, indem
- die Punkt-Muster (36), (40) jeweils so stark lokalisiert sind, dass die charakteristischen 330 geometrischen Merkmale (38), (39) - die hier mit dem jeweiligen Punkt P identisch sind - zugeordnet werden können; darüberhinaus kann - das Punktmuster (40) fakultativ von einem maschinell erkennbaren Rand (40a) begrenzt sein kann, der eine bestimmte Gestalt und Strichdicke aufweist.
335 In diesen Beispielen codieren in Fig. 7 die Punktmuster (36) die Koordinaten des Punktes P als vertikale Abstände und in Fig. 8 enthält das Punktmuster diese Information als Grauwerte (40) codiert.
hl lokale Codierung der absoluten Position eines geometrischen Merkmals des jeweiligen 340 Punktmusters:
Die Existenz von Punktmustern, welche es ermöglichen, mit Verfahren der zweidimensionalen Bildverarbeitung und durch lokale Auswertung des Bildmusters die Position des obigen Punktes P zu gewinnen, wird nun anhand der beiden Beispiele in Fig. 7 und 8 nachgewiesen: 345
■ in Fig. 7 entspricht Punkt P dem Zentrum eines der (als Punktmenge W interpretierten) Fadenkreuze
■ für das Dreieck der Fig. 8 können mehrere geometrische Merkmale als W definiert werden (Kante, Schwerpunkt, Spitzen, etc.); man wird sich im Rahmen einer Normung normalerweise auf
350 eine Ecke verständigen, z.B. kann der Punkt P per Normung der oberen Ecke zugewiesen werden.
■ die absolute Position von P wird durch eine lokale Bildverarbeitung gewonnen: z.B. indem in Fig. 7 das Fadenkreuz als Koordinatensystem interpretiert wird, in dem jeder der lokalen Punkte (36) durch seine Ordinate eine bestimmte Anzahl von Bits codiert, und die Aneinanderreihung der gewonnenen Bits die absoluten Koordinaten von P codiert; oder indem in Fig. 8 diese Bits
355 beispielsweise durch Messung der Grauwerte decodiert werden, bezogen auf ein festgelegtes
Raster (40a) im Inneren des Dreiecks.
Nun kann die für den auf dem Flächenraster, mit Mitteln der Bildverarbeitung bestimmte, Position 360 des Messpunktes K relativ zu P gefunden werden. In Figs. 7 und 8 entspricht K jeweils den Punkten (37) und (41), also den im Bild eingezeichneten Fünfecken.
Alle Ausführungsbeispiele unterstellen, dass die zu dieser Interpretation erforderlichen geometrischen
Charakteristika und Rechenvorschriften entweder in entsprechender Weise genormt sind, oder vor der
365 eigentlichen Positionsmessung zur Verfügung stehen (z.B. durch Auslesen eines Inhalts- und Beschreibungsverzeichnisses aus einem bevorzugten Bereich der Fläche) oder extern (z.B. auf externen Servern) zur Verfügung gestellt werden.
Ferner wird unterstellt, dass ausreichend viele dieser Punktmuster auf der Fläche angebracht sind, um 370 - mit einem bestimmten Lesegerät - eine Positionsbestimmung an jedem Messpunkt auf der Fläche zu erlauben. Das bedeutet, dass ein im Arbeitsbereich der Fläche an einem beliebigen Punkt aufgesetztes Lesegerät mindestens ein solches lokales Punktmuster vollständig sehen muss. Dazu ist es zweckmässig, die Punktmuster jeweils in einem regelmässigen Gitter anzuordnen: z.B. wird bei Fig. 7 das Gitter zweckmässigerweise einem quadratischen Raster entsprechen, bei Fig. 8 einem Feld von 375 Dreiecken.
Schliesslich sei noch angemerkt, dass die Muster so gewählt werden können, dass sie auch in der lokalen Bildverarbeitung eine eindeutige Richtung im Dokument vorgeben, z.B. als Fadenkreuz mit obenliegenden Punktmustern oder als Dreieck (Figs. 7 und 8). Es sind aber auch Muster mit mehreren bevorzugten Richtungen machbar, vor allem wenn die Orientierung eindeutig aus der 380 Primärinformation (z.B. Buch, Landkarte mit Windrose etc.) folgt.
2.3 Einsatz eines senkrecht gekreuzten Gitters aus Spalten und Zeilen
385 Die Bildverarbeitung nach Figs. 7, 8 oder 1 kann durch eine bevorzugte Spezialisierung der verwendeten Muster deutlich vereinfacht werden.
2.3.1 Nutzung von Codestreifen zur eindimensionalen Positionsbestimmung
390 Die in Abschnitt 2.1 und in Fig. 1 diskutierten Muster werden vorteilhaft als Codestreifen realisiert; letztere sind definiert als gerade Streifen, die sich durchgängig über die gesamte Primärinformation erstrecken, und die ein internes Muster aufweisen, welches Informationen codiert, z.B. indem die Codestreifen gerade Linien variabler Breite beinhalten, die als Barcode ausgelesen werden können (9). Hinfort wird ein Informationsträger angenommen, auf den diese Codestreifen entweder
395 waagerecht oder senkrecht aufgebracht sind, und ihnen kann nun ihr oberer oder linker Rand als charakteristisches geometrisches Merkmal zugewiesen werden, wobei „oben" und „links" durch die Art definiert werden, wie der Benutzer ein entsprechend markiertes Lesegerät hält. Dieser Rand kann durch eine Linie besonderer Breite charakterisiert sein. 400 Für einen einzelnen Codestreifen kann der Punkt P (8a) dann als Fallpunkt eines vom Messpunkt K (15) ausgehenden Geradensegmentes auf diesen Rand (8) definiert werden.
Nun soll die als lokales Muster, nach Art eines Barcodes, im Codestreifen niedergelegte Information insbesondere die absolute eindimensionale Koordinate von P (also nach Konvention dessen Abszisse) enthalten. Damit kann der Vektor KE bestimmt werden, wie in 2.4.1 nachstehend
405 detailliert.
Für eine parallele Schar von Codestreifen (6) oder (9) und (11) kann ebenfalls - per Konvention - der Punkt P (8a) als Fallpunkt von K (15) auf den nach rechts nächst stehenden linken Rand eines Codestreifens (8) aus der Schar definiert werden, per Rechenvorschrift „finde den Abstand eines 410 Messpunktes zum linken Rand des nach rechts nächst gelegenen Codestreifens". Die Nutzung einer Schar möglichst eng aneinander liegender und möglichst schmaler Codestreifen erlaubt es insbesondere, die Positionsmessung in einem eng lokalisierten Teil der Fläche vorzunehmen.
Eine Schar paralleler Codestreifen, in welcher der Abstand der linken Ränder für zwei 415 aufeinanderfolgende Codestreifen konstant ist, wird hinfort als eindimensionales Gitter bezeichnet. Damit wird die in 2.4.1 beschriebene Rechen Vorschrift weiter vereinfacht.
2.3.2 Nutzung zweier senkrecht gekreuzter eindimensionaler Gitter aus Codestreifen
420
Zur zweidimensionalen Koordinatenbestimmung werden zwei eindimensionale Gitter senkrecht gekreuzt, entsprechend Fig. 2, wobei per Konvention angenommen wird, dass das eine Gitter aus waagerechten und das andere demzufolge aus senkrechten Codestreifen gebildet ist. Hier werden die gekreuzten Muster mit durchgängig über die gesamte Primärinformation geführten Streifen so
425 gedruckt, dass ein jedes Muster separat ausgelesen werden kann, entweder von ein und demselben Sensor, oder von verschiedenen Sensoren, und dabei bevorzugt die gesamte Breite eines Zeilensensors genutzt wird.
Das Verfahren sucht nun für einen vorgegebenen Messpunkt (23) genau zwei Codestreifen (22) und (19) aus - für die jeweils der linke Rand oder der oberste Rand dem Messpunkt K am nächsten liegen
430 - und kann daraus, wie in Abschnitt 2.4 dargelegt, die Positionsmessung mit kleinen Bildausschnitten leisten, insbesondere für beliebig grosse Flächen. Der vorstehend beschriebenen Musterkombination können weitere Muster überlagert werden, welche eine Feinkorrektur der ausgelesenen Position ermöglichen. Solche Muster können bevorzugt in einem 435 eigenen Frequenzspektrum fluoreszieren und in 2.3.3 nachstehend wird ein zugehöriges Verfahren beschrieben.
2.3.3 Lesegerät
440 Das Auslesen der Position basiert auf einem Lesegerät, welches ein lokales Raster auf der Fläche vermisst und einem Fadenkreuz o.a. geometrisch einen Messpunkt zuordnet, der auf diesem Raster liegt.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die optische, auf Lumineszenz basierende Vermessung. 445 Dieses Lesegerät nutzt vorteilhaft Anregungslicht, das von einer Quelle (28) durch teildurchlässige
Spiegel (29), (29a) auf eine Teilfläche gelangt, die nur von dieser Quelle beleuchtet wird. Das von den beiden Messpunkten (30) und (25) berandete Linienraster (24) bedeckt ein Codestreifenpaar (31) wobei das komplementäre senkrecht darauf stehende Paar nicht eingezeichnet ist.
Die Teilflche luminesziert bevorzugt im sichtbaren Bereich und insbesondere dort, wo (24) die 450 Codestreifen überlappt; diese Lumineszenz wird von einer Kameralinse (27) auf die Detektorzeile
(26) abgebildet.
Durch Vermessen beider Messpunkte (30) und (25) kann dann die zweidimensionale absolute
Position des Lesegeräts in Bezug zur Fläche genauer bestimmt werden.
455 Die in 2.3.2 erwähnte Feinkorrektur erfolgt mittels eines weiteren, überlagerten Musters (31a) - wobei auch hier nur ein Streifenpaar eingezeichnet ist; dieses letztere Muster wird mittels eines kleineren Linienraster (24a) abgestastet, das vermöge eines halbdurchlässigen Spiegels (29a), einer weiteren, einen deutlich kleineren Ausschnitt als (27) erfassenden, Optik (27a) und einem weiteren Sensor (26a) ausgewertet.
460 Die Nutzung von zwei weiteren Optiken und Sensoren macht insbesondere dann Sinn, wenn es sich um Massenmarktkomponenten mit verschiedenen Brennweiten handelt, wovon zwei deutlich billiger sein können als ein einziger, hoch auflösender Lesekopf.
2.4 Detaillierte Funktionsbeschreibung anhand eines Beispiels 465
Die Durchführung des Verfahrens wird nun am Beispiel der Positionserkennung auf einer ebenen Papierseite unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 detailliert erläutert. Es wird zwar unterstellt, dass die Positionsbestimmung über die Vermessung der Muster mittels eines optischen Lesegeräts gem. 2.3.3 erfolgt, die Betrachtung ist aber von der zum Nachweis der Gitter verwendeten Technik unabhängig.
470
2.4.1 Positionsbestimmung in einer Dimension
Die Positionsmessung wird zunächst anhand des eindimensionalen Gitters Gx (9), (11) aus senkrechten Codestreifen erklärt, das sich normalerweise vom unteren bis zum oberen Rand der 475 Fläche erstreckt wobei jeder Codestreifen eine maximale Breite B hat. Wie in Fig. 3 dargestellt, sei der Abstand zwischen dem jeweiligen linken Rand zweier aufeinanderfolgender Codestreifen dabei lx„ wobei lx grösser sei als B . Bei der stark vereinfachten eindimensionalen Barcode- Codestreifen (9) und (11) entspricht die Breite einer Linie des Barcodes genau einer Ziffer, und diese Codestreifen beinhalten in dieser Weise jeweils den Wert 42 und 43.
480
Die waagerechte Koordinate des linken Randes eines bestimmten Codestreifens wird durch die Zahl Nx festgelegt:
Nx* lx (2.1)
485 wobei Nx* = 0, 1, 2, 3 .... und wobei angenommen wird, dass der linke Rand des ersten Codestreifens auf der Horizontalposition 0 der Fläche sitzt (bei einem Buch oder einer Zeitung würden in diesem vereinfachten Beispiel die Codestreifen fortlaufend und aufsteigend numeriert).
490
Auf der Basis dieses Wertes kann die waagerechte Position eines Lesegerätes auf der Fläche bestimmt werden.
Das ausgewertete Linienraster (10) sei durch den Messpunkt (15) links berandet, dessen Position es 495 bestimmt, und es entspricht z.B. per geometrischer Projektion einer CCD-Detektorzeile der in 2.3.3 beschriebenen Linienkamera.
Nun lässt sich durch Auslesen der Muster entlang diesem Linienelement die waagerechte Koordinate X des Messpunktes (15) bestimmen:
500 a) in einem ersten Schritt wird durch Auswertung der Helligkeit entlang des Liniensegmentes der rechts nächstliegende Codestreifen gefunden und der entsprechende Barcode wird decodiert, woraus sich die Spaltennummer Nx ergibt und mithin aus Formel (2.1) die absolute x-Koordinate des linken Randes (8) des Codestreifens (9) 505 b) in einem zweiten Schritt wird der Abstand des Messpunktes (15) zu diesem Rand bestimmt. Das Linienraster (10) wird dabei als lang genug angenommen, um immer zuverlässig den linken Rand mindestens zweier aufeinanderfolgender Codestreifen zu überdecken, bei einem Neigungswinkel α (13) von näherungs weise 45 Grad. Es sei kx die dadurch bestimmte Strecke. Dann gilt
510 sin( ) = lx / kx (2.2)
Der Winkel α kann folglich während der Auswertung des Linienrasters gemessen werden. 515 Nun sei ix die Länge der Strecke, entlang des vermessenen Liniensegmentes, vom Punkt (15) bis zum Schnittpunkt mit dem linken Rand (8) des Codestreifens (9). Dann gilt für die eindimensionale Position X des Messpunktes (15)
X = Nx * 1 - ix * sin( α)= Nx *lx ■ ix * lx/kx = (Nx - ix /kx ) * lx (2.3)
520
Die Position eines zweiten Messpunktes (12) ergibt sich aus dem Winkel α und der Länge des Linienrasters. Sie kann auch mit einer zu (2.3) analogen Formel gefunden werden.
In die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Verfahrens gehen folgende Faktoren ein:
525 i) Fehler bei der Ermittlung von Nx, also bei der Decodierung des im Codestreifen niedergelegten Musters ii) Fehler in der Bestimmung von ix und kx , die bei der Abbildung und Abtastung des linken
Randes der Codestreifen auftreten: diese sind bedingt durch Fehler in der Optik und durch die 530 endliche Auflösung der elektronischen Detektorzeile, durch die Genauigkeit, mit der die Codestreifen beim Druck gelegt wurden, sowie durch nachträgliche Veränderungen (durch Feuchtigkeit, Temperatur, mechanische Beanspruchung etc. bedingten) der zur vermessenden Fläche.
iii) fehlerhafter Wert für Ix, durch Fehler bei der Aufbringung des Musters und durch 535 nachträgliche Veränderung der Fläche wie oben beschrieben. Die Fehler in ii) und iii) können in bestimmten Situationen durch eine einfache Eichung des
Messgerätes nach Abschnitt 2.5 nachstehend minimiert werden
540 Weil die Messung nach Formel (2.3) unabhängig von α ist, muss α nur ungefähr 45 Grad betragen und lediglich während der Messung konstant bleiben. Der Wert von ungefähr 45 Grad für α kann bei manueller Nutzung des Gerätes durch Beachten einfacher Markierungen am Lesegerät erreicht werden. Weil jedoch α nach Formel (2.2) während der Vermessung gewonnen wird, ist es auch möglich, grössere Abweichungen von diesem Referenzwert von 45 Grad zu signalisieren und zu
545 korrigieren:
■ bei manuell geführten Lesestiften geht dies am einfachsten mittels einer grafischen oder akustischen Anzeige
■ bei automatisierten Lesevorrichtungen kann der Sollwert für α durch gesteuerte 550 Nachführung des Lesekopfes erreicht werden.
2.4.2 Positionsbestimmung in zwei Dimensionen
555 Es seien bevorzugt zwei eindimensionale Gitter aus waagerechten Codestreifen Gy (18) und (19) und Codestreifen Gx (22) und (20) senkrecht gekreuzt, wie in Fig. 4 dargestellt.
Nun wird ausgeführt, wie sich die Spaltennummern für die senkrechten Codestreifen in Gx, und die Zeilennummern für die waagerechten Codestreifen in Gy bestimmen lassen, zeitgleich und getrennt, 560 und zwar auch für solche Stellen der Fläche, an denen Spalten und Zeilen einander überlappen. Dabei erfolgt die Betrachtung nur für einen Messpunkt (23). Wiederum wird beispielhaft eine optische Auslesung unterstellt.
Hier werden vorteilhaft verschiedene Signiertinten eingesetzt, die unter Anregung durch eine UV- 565 Linie (z.B. bei 380 nm) in jeweils verschiedenen Farben des sichtbaren Spektrums lumineszieren: für Gy in einem Spektralband Sy - z.B. der Farbe Grün; und für Gx. analog in einem Spektralband Sx - z.B. der Farbe Rot; und die im Sichtbaren transparent sind, also die Spektralbänder Sy und Sx. durchlassen. 570
Das Linienraster (21) lässt sich ähnlich wie in 2.4.1 z.B. als Abbild eines Doppel-Zeilendetektors einer zum Lesegerät gehörenden elektronischen Kamera interpretieren; wobei der eingesetzte Zeilensensor nun mit eng aneinander liegenden, jedoch getrennten Detektorzeilen für „rot" und „grün" aufgebaut ist,1 wie z.B. die Farb-Zeilensensoren in hochwertigen Profikameras und in 575 kommerziellen Farbscannern, und folglich werden Gx und Gy zeitgleich vermessen.
Nun muss noch sichergestellt werden, dass das UV-Licht sowohl Gx als auch Gy erreicht und dass das von Gx und Gy emittierte Lumineszenzlicht tatsächlich zum Sensor gelangt.
580 ■ am einfachsten lässt sich dieses erzielen, wenn beiden Gitter Gx und Gy mit Mitteln der klassischen Drucktechnik so gerastert werden, dass die jeweiligen Druckpixel für Gx und Gy nicht überlappen. Dabei wird unterstellt, dass auf jedes Element des zu vermessenden Linienrasters (21) eine jeweils grosse Anzahl der im Bereich Sx und Sy lumineszierenden Druckpixel entfällt
585 ■ alternativ sei unterstellt, dass zuerst Gx und anschliessend Gy gedruckt werden, und zwar jeweils ungerastert, dass also das Druckmuster für Gy dasjenige für Gx an bestimmten Stellen vollständig überlappt. Auf einer solchen Überlappungsstelle (17) in Fig. 4 trifft dabei UV-Licht auf, welches die Signiertinte für Gy rot lumineszieren lässt. Das anregende UV-Licht wird von Gy teilabsorbiert und trifft dann auf die darunterliegende Signiertinte für Gx., welche grün
590 luminesziert. Weil aber in diesem Farbbereich (im Grünen) die darüberliegende Tinte für Gy durchlässig ist, gelangt auch dieses Lumineszeπzlicht zum Sensor. Nun wird normalerweise zwar Gx an der Stelle (16) stärker lumineszieren als an der abgedeckten Stelle (17), aber weil die Codestreifen digital interpretiert werden, kann man diesen Effekt durch eine Schwel Iwertrechnung eliminieren
595
Die simultane Auslesung beider Gitter ist auch mit anderen Verfahren machbar, z.B. indem Gx und Gy jeweils durch Messung der Magnetisierung und dem Nachweis einer bestimmten optischen oder thermischen Leitfähigkeit nachgewiesen werden. Der hierzu erforderliche Aufwand ist derzeit noch 600 hoch, dürfte aber durch zunehmende Minaturisierung in der Sensorik und in der zugehörigen DSP- Elektronik rapide sinken. Jedenfalls gilt nun für das eingezeichnete Linienelement nach wie vor die Formel (2.3), in die man 605 die im Sx - Zeilendetektor für Sx ermittelten Werte für ix, kx, und lx sowie für die Spaltennummer Nx einsetzt. Man schreibt daher für die waagerechte Koordinate X des Messpunktes K (23) nach Abschnitt 2.3.1 i.O.
X = ix * sin( α) - Nx * lx = ix * 1/k - Nx * 1 = (Nx- ix/kx) * Ix (2.4)
610
Im Spektralbereich Sy ermittelt man ganz analog für die senkrechte Koordinate Y von K
Y = i y * sin( α) - Ny * ly = iy * 1/k - Ny * 1 = (Ny- iy/ky) * ly (2.5)
615 Für einen zweiten Messpunkt (23a) lassen sich analoge Formeln aufstellen, und weil damit die Lage des Rasters (21) in der Fläche eindeutig bestimmt ist, kann daraus auch die Lage des Lesegerätes und folglich eines an diesem Lesegerät angebrachten Fadenkreuzes eindeutig bestimmt werden.
2.5 Eichung des Lesegerätes auf die Fläche
620
Die Konstanten lx und ly können durch eine Industrienormung festgelegt werden, flexibler sind jedoch Lösungen, die es ermöglichen, sie der Fläche oder sonstigen Verzeichnissen zu entnehmen. Sie werden in jedem Fall bei Drucken der Fläche festgelegt.
625 Nun kann aber eine Fläche - speziell eine solche aus Papier - schrumpfen oder sich dehnen; es können die aktuellen Grossen für Ix und ly jedoch gemessen und damit auch die Werte ix, iy und kx, ky in Formeln (2.4) und (2.5) näherungsweise berichtigt werden.
Hierzu kann vorteilhaft auf der Fläche ein sichtbares grafisches Element (z.B. ein Kreuz) gedruckt werden, das genau senkrecht oder waagerecht auf den unsichtbaren Codestreifen nach 2.4 steht. Bei
630 Schriftdokumenten mit konventionell gedrucktem Text kann für diesen Eichzweck näherungsweise eine waagerechte Textzeile verwendet werden.
Dazu wird das Lesegerät mit einer geeigneten Eichmarke (z.B. einem Fadenkreuz) versehen. Nun können die beiden Grossen lx und Iy , durch Verarbeitung der pro Pixel gemessenen Werte in zwei 635 Messschritten entlang der Detektorzeile ermittelt werden. 2.6 Abschätzung der Leistung des optischen Verfahrens
In diesem Abschnitt wird die Leistung des im Obigen geschilderten Verfahrens anhand des Standes 640 der Technik und nur für optische Ausleseverfahren betrachtet, um die Möglichkeit des Einsatzes in den in Abschnitt 2.1.2 dargelegten Anwendungen zu belegen. Zu diesem Zweck werden explizite quantitative Annahmen gemacht.
2.6.1 Genauigkeit der Positionsbestimmung:
645
Grobe Fehler können durch falsches Auslesen der Codestreifen entstehen, also der Werte Nx und Ny.. Auf Basis der Technik klassischer Barcodeleser, welche unter sehr viel ungünstigeren Bedingungen operieren als die hier postulierten Lesegeräte, sowie plausibler zu codierender Grossen für Nx und Ny. (die normalerweise fünf- oder sechsstelligen Ziffern entsprechen) kann man unterstellen, dass 650 Codestreifen mit einer Breite im Bereich 1 cm und darunter die geforderten Informationen codieren und zuverlässig zum Auslesen bereitstellen können. Kleinere Fehler können bei Bestimmung der lokalen Abstände der Messpunkte zu den jeweiligen Codestreifen auftreten und werden vor allem durch Ungenauigkeiten bei der Drucken der Fläche, aber auch durch Unzulänglichkeiten der Optik und die endliche Auflösung des Sensors verursacht.
655
Konkret wird nun die Genauigkeit der Auswertung einer entsprechend Fig. 2 mit gekreuzten Codestreifen versehenen, in einem hochqualitativen Offset gedruckten Buchseite diskutiert. Für Zeitungen etc. gelten etwas weniger ehrgeizige Werte. Man unterstellt also ein Druckverfahren mit effektiv 1200 dpi, also mit einer maximal auflösbaren Linienbreite von 20 μ.
660 a) das gekreuzte Raster sei quadratisch mit einer „Gitterkonstante" ly = lx = I = 9 mm und einer Codestreifen-Breite die es erlaubt, 5 Ziffern zu codieren (2 Ziffern für die Spalten- oder Zeilennummer, 2 für je zwei Ziffern der Seitenzahl, 1 Prüfziffer). Als Beispiel sei ein Barcode unterstellt, der jede dieser fünf Ziffern 0 < n < 9 als eine Linie mit einem Vielfachen der Breite
665 (n+1) * p codiert, wobei auf jede dieser Linien ein Leerstreifen der Breite p folgen soll. Der Codestreifen ist folglich maximal 55* p breit,, bei p = 0,1 mm also ca. 6 mm.
b) die Zwei-Farben-CCD-Lesezeile habe 4800 Pixel, entsprechend dem Stand der Technik bei Farbscannern; und sie sei auf ein entsprechendes Zeilensegment auf der Fläche von 24 mm Länge abgebildet, welches um einen Winkel α = 45 Grad (13) geneigt sei. 670 1 Sensor-Pixel entsprechen in dieser Auslegung etwa einem Quadrat von jeweils 5 μ Kantenlänge auf der Fläche. Die Längen lx und ix, kx (sowie entsprechend ly und iy, ky in y-Richtung) können bei idealer Kameraoptik auf rund 2 Pixel genau bestimmt werden, entsprechend 10 μ, sodass bei den im Obigen unterstellten idealen Verhältnissen eine absolute Positionsgenauigkeit von deutlich besser als 0,1 mm auf der Druckvorlage möglich ist.
675
Es sind eine Reihe von Verfahren beschrieben worden, die es gestatten, diese Werte noch zu verbessern.
2.6.2 Auslesegeschwindigkeit:
680 die Auslesegeschwindigkeit beträgt mit gängigen CCD-Detektorzeilen Millisekunden oder weniger. CCD-Flächendetektoren sind entsprechend langsamer, im Massenmarkt werden ca. 30 Bilder /Sek. gelesen.
685
2.7 Verallgemeinerung auf andere Muster und Lesegeräte
Es sind weitere Fortschritte bei der Drucktechnik zu erwarten, insbesondere bei Tintenstrahldruckern, 690 sodass die unter 2.6 betrachteten Dimensionen weiter schrumpfen könnten. Nachstehend werden jedoch Verfahren diskutiert, die auf dem existierenden Stand der Technik aufbauend Verbesserungen versprechen. Die Aufzählung ist jedoch nicht abschliessend zu verstehen.
2.7.1 Varianten und Verbesserungen der optischen Vermessung
695 2.7.1.1 Herausfiltern von Tages- oder Fremdlicht
Will man die aufgebrachten Muster in einer Situation vermessen, in der auch Tages- oder Fremdlicht an die Fläche gelangt, so kann die UV-Lichtquelle oder ein anderer die Lumineszenz anregender 700 Effekt vorteilhaft zeitlich moduliert werden, sodass sich die Muster Gx und Gy durch Auffinden und Analyse des lumineszierenden Wechselsignals gewinnen lassen. 2.7.1.2 Altemierende Anregungsspektren
705 Z.B. mittels eines Farbrades oder durch Verwendung von zwei Lichtquellen kann erreicht werden, dass Gx und Gy zu verschiedenen Zeitpunkten angeregt werden, sodass diese Muster mit einem ebenfalls zeitlich gemultiplexten monochromatischen Sensor ausgelesen werden können, welcher z.B. als CCD-Zeile höher auflöst als ein Farbsensor gleicher Technologie.
710 2.7.2 Ausleseverfahren mit zirkulären Linienrastern
Alternativ zu aus Geradensegmenten gebildeten Rastern können für das Auslesen der Muster kreisförmige Raster verwendet werden, z.B. indem ein Punktsensor von einer rotierenden, per Schrittmotor angetriebenen Achse bewegt wird. Bevorzugt kann ein Messkreis (42) auf der
715 Oberfläche angenommen werden, welcher in durch den Sensor vorgegebener Weise in eine ganze Zahl von kleinen, gleich langen Segmenten unterteilt wird, wobei jedes dieser Segmente einem Messpunkt entspricht. Nun werden, von einem beliebigen Ausgangspunkt Ω (51) auf dem Messkreis ausgehend, schrittweise oder auch parallel für alle vorstehenden Segmente entlang des Messkreises die Werte des Parameters gemessen, welcher das Streifenmuster kennzeichnet (also z.B. die
720 Lumineszenz). Diese Werte seien in einer Tabelle niedergelegt, ein Eintrag pro Kreissegment.
Aus der nachstehenden Betrachtung, die für die bevorzugte Nutzung von Barcode-ähnlichen Streifenmustern entsprechend Fig. 2, 3 und 4 angestellt wird, ergibt sich, dass damit die in diesen Mustern niedergelegten Informationen ebenso der Abstand des jeweiligen charakteristischen geometrischen Merkmales dieses Streifenmusters zum Mittelpunkt des Messkreises gefunden werden
725 können. Dieses wird anhand von Fig. 9 diskutiert.
Der Messkreis (42) sei gross genug, um die zu vermessenden Streifenmuster immer ganz zu durchschneiden. Es existiert also für jeden Streifen in diesen Mustern, eine durch den Messkreis- Mittelpunkt O (43) geführte Gerade (44), welche auf dem jeweils zu vermessenden Streifen (45) senkrecht steht, und dessen Ränder innerhalb des Messkreises in den Punkten Ml (46) und M2 (47)
730 schneidet. Der Messkreis schneidet nun den entsprechenden Streifen entlang der Kreissegmente P1_P2 (48) und P3_P4 (49), wobei beide Segmente relativ zur Geraden (44) spiegelsymmetrisch sind, also die gleiche Anzahl Pixel beinhalten. Nun sind die Segmente (48) und (49) durch das Kreissegment P2_P3 (50) verbunden, welches entweder weitere, anderen Streifen zugehörige Segmentenpaaie enthält, oder nicht: im letzteren Fall ist der entsprechende Streifen der äusserste -
735 bezogen auf den Mittelpunkt (43) - und für ihn können mittels einfacher Geometrie die Strecken O Ml und O M2 berechnet werden; diese Prozedur wiederholt sich für alle vom Messkreis erfassten Streifen, sodass schliesslich die Breite aller Streifen sowie deren Abstand zum Zentrum des
Messkreises zur Verfügung stehen.
Figs. 10 und 11 zeigen jeweils Spezialfälle, die aus Fig. 9 hervorgehen. Bei Fig. 11 geht ein Rand des
740 zu vermessende Streifens genau durch den Mittelpunkt des Messkreises, bei Fig. 10 ist letzterer im Streifen; für diese Alternativen muss die Breite des Streifens sowie der Abstand zum Mittelpunkt des Messkreises anders berechnet werden. Welche der Alternativen aus Fig.9, 10 oder 11 vorliegt, kann durch eine Analyse der Winkel P1_0_P4 (52), P2_0_P3 (53) entschieden werden. Diese Winkel ergeben sich wiederum aus der vorstehend beschriebenen Messwert-Tabelle.
745
2.7.3 Auslesen getrennter Linienraster
Wie in 2.4.1 dargelegt, erlaubt das Verfahren für ein eindimensionales Linienraster Gx nicht nur die 750 Bestimmung der eindimensionalen Koordinate x des Messpunktes, sondern auch die des Winkels α bezogen auf Gx . Ist ein Lesegerät nun in der Lage, zwei Linienraster auf einmal auf der Fläche auszulesen und zwar so, dass die beiden Linienraster zueinander in einer starren geometrischen Beziehung liegen, so kann die Vermessung für das eine Linienraster eine Koordinate x liefern, und für das zweite Linienraster eine Koordinate y, sodass aus der Kenntnis dieser beiden Koordinaten die 755 Position des Messpunktes K errechnet werden kann.
Aus dieser Überlegung lässt sich ein Lesegerät mit zwei zueinander versetzten Zeilendetektoren ableiten. Ebenso können daraus spezialisierte Bildverarbeitungsverfahren für Flächendetektoren (z.B. für einen Farb-Flächendetektor oder hochauflösende Monochrom-Flächenkamera mit Farbrad) abgeleitet werden derart, dass viele verschiedene Linienpaare gleichzeitig vermessen werden und 760 durch Mittelung eine höhere Genauigkeit erzielt wird.
2.7.4 Andere Codes und andere Muster
Die Spaltennummem von Gx und die Zeilennummern von Gy können nicht nur als Barcodes, 765 sondern auch als zweidimensionale Muster niedergelegt werden, die mit Flächensensoren z.B. in elektronischen Kameras ausgelesen werden; dieses gilt insbesondere für andere Muster nach 2.1 im Obigen. Ebenso können Gx und Gy mit jeweils mehr als einer Tinte - also mehrfarbig - gedruckt werden. Die Positionsbestimmung durch Auslesen solcher aufwendigerer Codes erlaubt eine bessere Fehlerbehandlung und kleinere Muster; dieser Vorteil wird jedoch mit höherer Komplexität der Hard- 770 und Software erkauft. 2.7.5 Mechanisch geführte Scanstifte mit Detektorzeile oder -fläche
Für die optische Positionsvermessung eines Zeilenrasters nutzbar sind auch Verfahren, welche die zu 775 vermessende Fläche mit mechanisch geführten, erweiterten Optical-Character-Reading-Scanstiften abrastern. Die Erweiterung nutzt vorteilhaft eine zusätzliche UV-Lichtquelle in dem Stift, wodurch die waagerechten und senkrechten Codestreifen für den Scanstift lesbar gemacht werden; femer eine Farb-Detektorzeile nach 2.5 im Stift.
780 Es sind für Scanstifte zwei Varianten denkbar:
a) mit quer zur Scanrichtung eingebauten Detektorzeilen
aa) bei ausreichend hoch auflösender Detektorzeile kann der Stift mit einem Messpunkt 785 versehen werden und seine Detektorzeile wertet das Bildmuster gem. Fig. 4 aus. Der Stift muss dann in einem Modus betrieben werden, in dem er an die entsprechende Stelle der Fläche gehalten wird. ab) der Scanstift fährt über den einer Detektorzeile (21), (24) entsprechenden Ausschnitt der Fläche. Um dabei den Bezug zu einem Messpunkt auf der Fläche herzustellen, kann der Stift in einer Schiene (37) geführt wird - z.B. an zwei Rädern (36), die in einer Rille (35) dieser Schiene laufen -
790 wobei der Messpunkt (32) an der Schiene angebracht ist und zwar so, dass er ein am Scanstift angebrachtes Bürstenpaar (33) kurzschliesst, wenn dieses über den Punkt (32) fährt.
b) es sind jedoch Scanstifte beschrieben, die statt einer Detektorzeile Flächendetektoren einsetzen, und diese sind für die Detektion per Flächenmuster gem. Abschnitt 2.2 sowie Figs. 7 und 8 relevant.
795 Der Scanstift als Lesegerät bietet den Vorteil, auf einer bekannten Auslesetechnik aufzusetzen und ein duales Gerät für Positionsbestimmung und OCR-Verfahren (insbesondere bei ganz normalen, nicht im Sinne dieser Erfindung präparierten Flächen) bereitzustellen.
2.7.6 Mechanisch / frei geführte Punktlesegeräte
800
Höhere Genauigkeiten versprechen Punktlesegeräte, die mechanisch oder frei über ein vorbestimmtes Liniensegment geführt werden und die Oberfläche entlang dieses Segmentes vermessen. Werden hierzu optische Effekte genutzt, so sind aus der CD-Player-Technik Verfahren bekannt, die Informationen mittels Lichtflecken von 1 μ oder weniger auslesen. 805
2.8 Aufbringung von Mustern mit anderen Materialien
Zum Drucken übereinander liegender Muster Gx und Gy, wobei z.B. Gx und Gy getrennt 810 auslesbar bleiben können, stehen als Alternative zu lumineszierenden Tinten eine Reihe anderer Materialien zur Verfügung, die ebenfalls mit Druck- oder anderen Verfahren aufgebracht können, und die mit gerasterten Sensoren bezw. Punktlesegeräten nach 2.7.5 abgegriffen werden können.
Beschrieben wurden z.B. Tinten, Farben oder Beläge, die eine gerasterte Vermessung der Oberfläche 815 - zwischen zwei Messpunkten oder mittels entsprechender Detektorzeilen oder -flächen - ermöglichen, z.B. unter lokaler Nutzung der Lumineszenz, des elektrischen Widerstands, der elektrischen Spannung oder des elektrischen Stroms, der dielektrischen Konstante oder Kapazität, der thermischen Leitfähigkeit, der Transmissions- und Reflexionsfähigkeit für polarisiertes oder unpolarisiertes Licht, des optischen Brechungsindexes, des lokalen Elastizitätsmoduls, der 820 magnetischen Feldstärke und des magnetischen Widerstands gestatten. Weiters können die Muster Gx und Gy mit thermochromen oder elektrochromen Tinten aufgebracht und somit durch Erhitzen oder Anbringen einer Spannung nachgewiesen werden. Femer können Gx und Gy durch mechanische Abtastung erkannt werden.
825 2.9 Kombination verschiedener Verfahren
Die im Obigen und insbesondere Pkt. 2.8 aufgeführten Vermessungsverfahren für die ein- oder zweidimensionale Abrasterung der Gittermuster lassen sich vorzugsweise kombinieren, sofern sie ein gleichzeitiges und von einander unabhänges Auslesen der gekreuzten Gitter gestatten.

Claims

Ansprüche
1 . Informationsträger, auf dem die Position eines Meßpunktes (37, 41) mit einem mobilen Lesegerat bestimmbar ist, wobei der Informationsträger eine Flache aufweist, auf der eine visuell sichtbare Primarinformation aufgebracht ist, insbesondere nach Art einer Partitur, eines Buches oder einer Landkarte, - die Flache mit wenigstens einem maschinenlesbaren zweidimensionalen
Muster bedruckt ist, welches eine Positionsinformation kodiert, anhand derer mit Methoden der Bildverarbeitung und durch Vermessung lokal erfaßbarer Teile (36, 40) des Musters die Positionsbestimmung des Meßpunktes (37, 41) durchfuhrbar ist, und 5 - das Muster, welches die Positionsinformation kodiert, derart transparent ist, daß die Primarinformation auf der Flache visuell sichtbar bleibt
2 Informationsträger nach Anspruch 1, bei welchem die Muster derart sind, daß das Lesegerat durch Positionsbestimmung eines Punktes (37, 41) auf der Flache o einen dieser Position entsprechenden Programmprozeß aufruft
3 Informationsträger nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Muster derart aufgebracht sind, daß jede eine Primarinformation tragende Stelle der Flache ohne Hilfsmittel lesbar und verwertbar ist, selbst wenn an der gleichen Stelle ein 5 Muster aufgebracht ist
4 Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem Muster über die ganze Flache so aufgebracht sind, daß daraus für jede mit einer Primarinformation versehene Stelle der Flache durch eine lokale Auswertung o der Muster an dieser Stelle die Positionsbestimmung durchführbar ist
5 Informationsträger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem auch nach Fertigstellung der bedruckten Flache jede Position darauf mit einem abrufbaren Programmprozeß ausgestattet werden kann, und zwar ohne jegliche Nachbear- 5 beitung dieser Flache Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Fläche eine veränderbare Form aufweist, z B. nach Art einer Folie oder Papierseite, welche wahrend des Meßvorganges und mindestens in der lokalen Umgebung der vom Benutzer jeweils vermessenen Stelle in eine vorbestimmte, be- vorzugt ebene, Form bringbar ist.
Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Flache mit mindestens zwei Arten von Mustern (4) und (5) bedruckt ist, die vom Lesegerat erkannt und je nach Art unterschieden werden auch unter- scheidbar sind, und wobei das Lesegerat für jede Art von Muster lokal ein charakteristisches Merkmal (1) und (2) erkennt, dessen absolute Position im jeweiligen Muster als Code niedergelegt ist, der vom Lesegerat lokal dekodierbar und interpretierbar ist, und wobei mit Methoden der Bildverarbeitung eine Abstandsmessung des Meßpunktes (3) von zwei oder mehreren dieser charakteri- stischen Merkmale (1, 2) erfolgt, um die absolute Position des Meßpunktes (3) auf der Flache zu bestimmen
Informationsträger nach Anspruch 7, bei welchem mehrere Musterkombinationen einander überlagern, und wobei jedes Muster noch getrennt auslesbar ist, um die Genauigkeit des Ausleseverfahrens zu erhohen
Informationsträger nach einem der vorstehenden Anspr che, mit derartigen Mustern, die aufgrund des Druckprozesses und/oder der verwendeten Materialien mit einem Lesegerat durch Abtasten eines ein- oder zweidimensionalen Ra- sters auf der Flache auslesbar sind
Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem als Muster ein eindimensionales Gitter von parallelen, sich durchgangig über die gesamte Flache erstreckenden Codestreifen (9, 11) verwendet wird, und wobei insbesondere eine der Rander (8) des Codestreifens als charakteristisches
Merkmal interpretiert wird
Informationsträger nach Anspruch 10, bei welchem der Abstand (14) der charakteristischen Merkmale zwei aufeinanderfolgender Codestreifen jederzeit nachgemessen werden kann, um Veränderungen der Flache seit Drucklegung oder Herstellung teilweise zu kompensieren Informationsträger nach Anspruch 10 oder 11, wobei der eindimensionale Abstand eines Meßpunktes (15) zu einem der charakteristischen Merkmale eines Codestreifens mittels eines Lesegerätes ermittelbar ist, welches ein Zeilen- oder Linienraster (10) abtastet und auswertet, welches über das charakteristische Merkmal mindestens zweier aufeinanderfolgender Codestreifen hinweg verlauft und in einer geometrisch starren Beziehung zum Meßpunkt steht
Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwei Muster als gekreuzte Überlagerung von zwei gleichzeitig und getrennt auffindbaren eindimensionalen Gittern ausgeführt sind, z B indem Gitter Y aus horizontalen und Gitter X aus vertikalen Codestreifen gebildet sind, wobei das Gitter Y und das Gitter X entlang eines Zeilen- oder Linienrasters auf der Flache mit Hilfe des Lesegerätes auslesbar ist, so daß aus der rein lokalen Positionsbestimmung der jeweiligen charakteristischen Merkmale (19a, 22a) eine absolute horizontale und eine absolute vertikale Koordinate für die Meßpunkte (23, 23 a) gewinnbar ist und daraus die Lage des Lesegerätes in bezug auf die Flache bestimmbar ist
Informationsträger nach Anspruch 13, bei welchem das Gitter Y und Gitter X mit jeweils verschiedenen Materialien, insbesondere Drucktinten aufgebracht sind, und zwar in einer so gerasterten Weise, daß diese Materialien einander an keinem Punkt der Vorlage überlappen und folglich getrennt auslesbar sind
Informationsträger nach Anspruch 13 oder 14, bei welchem die jeweiligen Materialien für die Gitter Y und X an bestimmten Stellen überlappen, aber derart verschiedene physikalische Eigenschaften aufweisen, daß die beiden Gitter an jedem Punkt der Flache getrennt erkennbar und auswertbar sind
Informationsträger nach Anspruch 13, 14 oder 15, bei welchem das zum Auslesen verwendete Raster mit den Codestreifen für Gitter Y und somit mit den Codestreifen für Gitter X je einen Winkel bildet, dessen Wert wahrend des
Auslesens bestimmbar und dem Benutzer anzeigbar ist
Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem ein oder mehrere Muster lumineszierend ausgebildet sind, wobei der Einfluß durch Fremdlicht durch zeitliche Modulation des anregenden Effektes oder des Anregungslichtes kompensiert werden kann, und wobei jedes der verwendeten Muster in einer eigenen Kombination von Spektrallinien luminesziert
18. Informationsträger nach Anspruch 17, bei welchem die Muster einander partiell überlappen und dennoch getrennt ausgelesen werden können, insbesondere indem jedes der verwendeten Muster in einer eigenen Kombination von Spektrallinien so luminesziert, daß die vom jeweiligen Muster (7) emittierte Strah- lung von allen darüber liegenden Mustern (6) durchgelassen wird.
19. Informationsträger nach Anspruch 17 oder 18, bei welchem jedes der aufgedruckten Muster (6; 7) in zeitlich gemultiplexter Weise so angeregt wird, daß die Muster zeitlich alternierend und somit getrennt auslesbar sind.
20. Informationsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem oder mehreren Mustern, welche durch Messung ihres elektrischen Widerstandes, ihrer Magnetisierung, ihrer Dielektrizitätskonstante, ihrer Transmittivität oder Reflexi- vität gegenüber polarisierter und unpolarisierter Strahlung, ihrer thermischen Leitfähigkeit, ihrer mechanischen Steifigkeit, ihrer Lichtabsorption, ihres Brechungsindexes, sowie absoluter oder relativer Höhenunterschiede einzelner Rasterelemente und/oder durch Nutzung ihrer thermischen oder elektrochromen Eigenschaften nachweisbar sind.
21. Informationsträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Muster in gerasteter Weise so aufgebracht sind, daß sie einander auf der mikroskopischen Ebene nicht überlappen und somit getrennt auslesbar sind.
22. Informationsträger nach Anspruch 21, bei welchem übereinanderliegende Mu- ster getrennt meßbar sind.
23. Verfahren zur Positionsbestimmung eines Meßpunktes (37, 41) auf einer Fläche eines Informationsträgers mit einem mobilen Lesegerät, wobei: auf die Fläche eine visuell sichtbare Primärinformation aufgebracht wird, - die Fläche mit wenigstens einem maschinenlesbaren zweidimensionalen
Muster bedruckt wird, welches eine Sekundärinformation kodiert, anhand derer mit Methoden der Bildverarbeitung und durch Vermessung lokal erfaßbarer Teile (36, 40) des Musters die Positionsbestimmung des Meßpunktes durchgeführt wird, und - das Muster, welches die Sekundärinformation kodiert, derart transparent ausgebildet wird, daß die Primärinformation auf der Fläche visuell sichtbar bleibt. Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Flache mit mindestens zwei Arten von Mustern (4, 5) bedruckt wird, die vom Lesegerat erkannt und je nach Art unterschieden werden können, und wobei das Lesegerat für jede Art von Muster lokal ein charakteristisches Merkmal (1, 2) erkennt, dessen absolute Position im jeweiligen Muster als Code niedergelegt ist, der vom Lesegerat lokal dekodiert und interpretiert wird, und wobei mit Methoden der Bildverarbeitung eine Abstandsmessung des Meßpunktes (3) von zwei oder mehreren dieser charakteristischen Merkmale (1, 2) erfolgt und daraus die absolute Position des Meßpunktes (3) auf der Flache berechnet wird
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Erkennung des charakteristischen Merkmals, die Dekodierung seiner absoluten Position und die Erkennung der Position des Meßpunktes relativ zu diesem Merkmal für ein oder mehrere Muster in einem einzigen Arbeitsgang erfolgt, so daß die absolute zweidimensio- nale Position des Meßpunktes auf der Flache bestimmt wird, wobei bevorzugt ein das Muster begrenzender Rand erkannt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Lesegerat zusatzlich als Schreib- oder Zeichengerat genutzt wird, so daß die geschriebenen oder ge- zeichneten Muster maschinell gespeichert und interpretiert werden können
Verfahren nach Anspruch 23 bis 26, wobei ein gemessener Winkel zwischen überlagerten Mustern automatisch oder manuell nachgestellt werden kann, wenn das Ausleseverfahren dieses erfordert
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei einer oder mehreren zweidimensionalen Regionen auf der Flache ein Programmprozeß logisch zugeordnet ist, so daß dieser Programmprozeß im Lesegerat oder in einem Hilfsge- rat ausgelost werden kann, wenn die mit dem Lesegerat gefundene Position sich innerhalb dieser Flache befindet, wobei dieses Hilfsgerat die dazu erforderliche
Information vom Lesegerat drahtgebunden, drahtlos und/oder per Datenträger erhalt und der Programmprozeß den Benutzer auf andere, die Primarinformation ergänzende Daten verweist, insbesondere Daten auf elektronischen oder gedruckten Tragern
Verfahren nach Anspruch 28, wobei dem Benutzer vom Lesegerat oder von einer mit diesem verbundenen Hilfsvorrichtung angezeigt wird, daß einer bestimmten Position auf der Flache ein Programmprozeß zugeordnet ist Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei dem Benutzer weitere Informationen zu dem Programmprozeß angezeigt werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, wobei zwei oder mehr Muster im Lesegerat gleichzeitig diskriminiert und vermessen werden und diese Muster entweder mit verschiedenen Detektoren oder durch Bildung entsprechender Untermengen aus den Punkten eines von einem einzigen Detektor erfaßten Punkteraster gewonnen werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, wobei zwei oder mehr einander überlagernde Muster mit derselben Tinte gedruckt werden, und für jede mit dieser Tinte bedruckte Stelle aus dem gemessenen Wert des Parameters, welche diese Tinte nachweist, abgeleitet wird, ob ein bestimmtes Muster oder eine be- stimmte Kombination solcher Muster aufgedruckt wurde
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, bei welchem zwei der mehr Muster im Lesegerat entlang eines Punkterasters vermessen werden, welches aus einem oder mehreren Kreisen gebildet ist
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, bei welchem vermöge einer Führungsschiene (37), die mit einem als Schaltelementen ausgeführten Meßpunkt (32) oder mit mehreren solcher Punkte versehen ist, und einem zur Erkennung der aufgebrachten Muster sowie dieser Schaltelemente modifizierten Barcode-Lesestift oder Zeilenscanstift, so daß die ausgelesenen Scans geometrisch einem Meßpunkt zugeordnet werden und somit die Position eines auf der Führungsschiene vorgegebenen Meßpunktes (32) auf der Flache und den Winkel (34) der Führungsschiene innerhalb der Flache nachgewiesen wird
Lesegerat zur Positionsbestimmung gemäß einem Verfahren nach einem der
Ansprüche 23 bis 34
Lesegerat nach Anspruch 35, welches auch als Schreib- oder Zeichengerat nutzbar ist
Verfahren zum Bedrucken einer Flache eines Informationsträgers mit einem oder mehreren Mustern, die eine absolute Positionsbestimmung auf der Flache ermöglichen, insbesondere nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 23 35 bis 34, wobei die Muster ganz oder teilweise derart transparent sind, daß die Primärinformation auf der Fläche ohne Hilfsmittel lesbar oder erkennbar ist.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Muster so aufgebracht werden, daß sie aufgrund des Druckprozesses und/oder der verwendeten Materialien mit einem
Lesegerät durch Abtasten eines ein- oder zweidimensionalen Rasters auf der Fläche ausgelesen werden können.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei die Muster als eindimensionales Gitter von parallelen, sich über die gesamte Vorlage erstreckenden Codestreifen
(9, 11) ausgebildet sind, und wobei die Ränder jeweils für den zugehörigen Codestreifen als charakteristisches Merkmal interpretiert werden.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, wobei die Primärinformation und die Positionsinformation zwar mit verschiedenen Tinten, aber mit demselben Druckverfahren und bevorzugt auf derselben Druckanlage aufgebracht werden.
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