DE19624930A1 - Lesesystem für Datensymbole - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft das Lesen von Datensymbolen, die eine
codierte Information enthalten, dies sind beispielsweise
zweidimensionale mosaikartige Datensymbole.
Lesegeräte für Strichcodes werden weitläufig insbesondere im
Einzelhandel bei Kassensystemen eingesetzt. In den meisten
Fällen handelt es sich dabei um das übliche eindimensionale
Format, bei dem die Information in einer eindimensionalen An
ordnung paralleler Striche codiert ist. Ein Datensymbol mit
diesem eindimensionalen Format kann daher nur eine geringe
Informationsmenge enthalten.
Zweidimensionale Symbole mit einem binär codierten rechtecki
gen Mosaikmuster aus schwarzen und weißen Abschnitten können
mehr Informationen enthalten. Lesegeräte für solche Symbole
verwenden entweder einen Flächensensor oder einen Liniensen
sor. Bei einem Liniensensor werden das Lesegerät und das Da
tensymbol relativ zueinander zur Hilfsabtastung bewegt, wobei
der Liniensensor in der Hauptabtastrichtung wiederholt Zeilen
des Datensymbols abtastet, um ein flächiges Bild zusammenzu
setzen. Mit einem Flächensensor (üblicherweise ein
Flächen-CCD-Element) wird ein Bild des Datensymbolmusters gleichzei
tig in zwei Dimensionen aufgenommen. Lesegeräte mit einem
Bildsensor (d. h. einem Flächensensor) erfordern keine Rela
tivbewegung zwischen der Leseeinheit und dem Datensymbol zur
Hilfsabtastung, so daß sie die Datensymbole in kürzerer Zeit
lesen können.
Zum Lesen eines bewegten Datensymbols kann ein stationäres
Lesegerät dienen. Ein Beispiel hierfür ist das Lesen von Da
tensymbolen auf Produkten, die in einer Fabrik automatisch
oder manuell längs einer Prüf- oder Förderstrecke bewegt wer
den.
Ist das Lesegerät stationär und bewegt sich das Datensymbol,
so ist dessen Bewegungsgeschwindigkeit variabel. Bei automa
tischem Betrieb ändert sich die Geschwindigkeit zwischen den
einzelnen Förderstrecken. Bewegt ein Benutzer den Gegenstand
mit dem Datensymbol manuell an dem Lesegerät vorbei, so än
dert sich die Geschwindigkeit konstant. Das konventionelle
Lesegerät kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols
nicht erfassen.
Wird ein bewegtes Datensymbol mit einem konventionellen Lese
gerät gelesen, das einen Bildsensor enthält, so ist das ge
naue Einstellen einer Belichtung (Belichtungszeit, Licht
menge) in Anpassung an die Geschwindigkeit des Datensymbols
sehr schwierig. Ist die Belichtungszeit zu lang, so wird das
Bild unscharf und nicht lesbar. Ist die Belichtungszeit zu
kurz, so wird eine nur unzureichende Bildinformation erfaßt
(z. B. unzureichende Kontrastwerte zur Schwellenerfassung),
was zu Lesefehlern führt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lesesystem an
zugeben, mit dem Datensymbole bei unterschiedlichen Geschwin
digkeiten zuverlässig lesbar sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa
tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Mit einem Lesesystem nach Anspruch 1 kann die Geschwindigkeit
des Datensymbols im Lesegerät erfaßt werden.
Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 werden unter Verwen
dung des Bildsensors selbst aufeinander folgende Bilder ver
glichen, und die relative Versetzung der Bilder wird in eine
Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols umgesetzt, wobei
ein vorbestimmtes Zeitintervall zwischen aufeinander folgen
den Bildern berücksichtigt wird. Hierzu sind keine zusätzli
chen Sensoren oder Meßgeräte erforderlich.
Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 3 liefert das Authenti
fiziermuster eine Anzeige für den Rechner, daß die Versetzung
von Bildern, welche das Authentifiziermuster enthalten, zu
berechnen ist. Da dieses Muster separat zum Datensymbol
selbst vorgesehen ist, kann es sehr einfach gestaltet sein,
so daß der Rechner es leicht erkennt.
Die alternative Ausführungsform nach Anspruch 4 ermöglicht
das Berechnen der Versetzung des Datensymbols während eines
bekannten Zeitintervalls zwischen zwei Feldern eines Video
bildes. Das Authentifiziermuster kann auch hierbei verwendet
werden.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht das Setzen der
richtigen Belichtungszeit entsprechend der Bewegungsgeschwin
digkeit des Datensymbols, wodurch eine Bildunschärfe oder ei
ne Unterbelichtung vermieden wird.
Bei Anwendung der Weiterbildung gemäß Anspruch 6 kann nicht
nur die Belichtungszeit zur genauen Aufnahme des Datensymbols
gesetzt werden, sondern wenn die erforderliche Belichtungs
zeit für die vorhandene Lichtmenge zu kurz ist, kann die
Lichtquelle auf die Belichtungszeit eingestellt werden, um
die korrekte Belichtung zu erreichen. Dies bedeutet eine Be
lichtungssteuerung mit Zeitpriorität.
Durch Anwendung eines Authentifiziermusters auf dem bewegten
Objekt kann eine Anzeige für die Geschwindigkeitserfassung
gewonnen werden, daß die Geschwindigkeit des Objekts und da
mit des Datensymbols zu erfassen ist. Da das Authentifizier
muster separat zum Datensymbol selbst angeordnet ist, kann es
sehr einfach gestaltet sein, so daß es auch leicht erkennbar
ist.
Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 9 kann die Leseeinheit
erkennen, wann das Bild des Datensymbols aufgenommen werden
sollte. Hierbei ist dann eine Ausführung gemäß Anspruch 10
vorteilhaft.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Darstellung eines Lesesystems
für Datensymbole als Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 die Unteransicht des in Fig. 1 gezeigten Lesesy
stems,
Fig. 3 das Blockdiagramm der elektrischen Schaltung des in
Fig. 1 gezeigten Lesesystems,
Fig. 4A und 4B Zeitdiagramme einer Vollbildaufnahme,
Fig. 5A bis 5D die schematische Darstellung eines bewegten Objekts
und eines Datensymbol-Lesebereichs,
Fig. 6A und 6B ein beispielsweises Diagramm eines aufgenommenen
ersten und eines aufgenommenen zweiten Halbbildes
in einem Speicher,
Fig. 7 die grafische Darstellung der Belichtungszeit eines
Symbols abhängig von dessen Geschwindigkeit,
Fig. 8 die grafische Darstellung der Lichtintensität ab
hängig von der Belichtungszeit und
Fig. 9 das Flußdiagramm der Erfassung eines Datensymbols.
Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, hat das Lesesystem für Datensymbole
ein Lesegerät 1 und ein bewegliches Objekt 9. Das Lesegerät 1
ist stationär, d. h. es befindet sich an einem Ständer oder
einem Positionierungsarm. Es hat ein Gehäuse 2 mit einem
Kopfteil 22 an der Leseseite. Eine rechteckige Leseöffnung 31
ist an der Leseseite des Kopfteils 22 ausgebildet.
Das Gehäuse 2 enthält eine Leseeinheit 4 und eine Steuer
schaltung 50. Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Steuerschaltung
50 einen Signalprozessor 5, eine Lichtquellensteuerung 42 und
eine Kommunikationssteuerung 16.
Die Leseeinheit 4 enthält zwei Lichtquellen 41, ein
Flächen-CCD-Element 43 als Bildsensor und ein optisches System 44.
Das optische System 44 führt Licht aus einem Lesebereich 36
und erzeugt ein Bild auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Ele
ments 43. Der Lesebereich 36 ist durch die Leseeinheit 4 de
finiert, und ein Datensymbol 38 auf einem beweglichen Objekt
9 läuft durch den Lesebereich 36.
Die beiden Lichtquellen 41 beleuchten den Lesebereich 36 und
werden weitgehend symmetrisch zum Strahlengang 47 einge
stellt. Ein Lichtabgabeelement wie z. B. ein LED, eine Halo
genlampe, ein Halbleiterlaser oder eine Leuchtröhre dient als
Lichtquelle 41. Eine Streuscheibe (nicht dargestellt) mit ei
ner rauhen oder durchscheinenden Oberfläche kann auf der
Lichtaustrittsseite der Lichtquellen 41 vorgesehen sein, um
die Beleuchtung im Lesebereich 36 gleichmäßig zu machen. Die
Lichtquellen 41 werden mit der Lichtquellensteuerung 42 in
nerhalb der Steuerschaltung 50 gesteuert.
Das CCD-Element 43 hat eine Vielzahl Fotodioden als Lichtauf
nahmeelemente oder "Bildelemente", die in einem Array ange
ordnet sind. Jedes Bildelement sammelt eine elektrische La
dung entsprechend der jeweils aufgenommenen Lichtmenge und
überträgt die Ladung sequentiell zu einer vorbestimmten Zeit.
Die übertragenen Ladungen sind lesbare (analoge) Bildsignale.
Ferner hat das CCD-Element eine elektronische Verschlußfunk
tion zum Steuern der Zeit der Ladungsansammlung.
Der Lesebereich 36 ist auf einer Referenzebene 37 auf dem be
weglichen Objekt 9 ausgebildet, d. h. auf der Fläche, die das
Datensymbol 38 trägt. Das an dem Lesebereich 36 reflektierte
Licht wird mit dem optischen System 44 auf das CCD-Element 43
geleitet. Der Lesebereich 36 ist auf die Frontöffnung 31 des
Kopfteils 22 ausgerichtet und liegt in dem effektiven Erfas
sungsbereich des CCD-Elements 43.
Wie Fig. 2 zeigt, besteht das Datensymbol 38 aus einem mosa
ikförmigen Muster schwarzer und weißer Zellen (alternativ
schwarzer und transparenter Zellen), die in einem Array ange
ordnet sind. Dieses Array hat nicht weniger als zwei Spalten
(d. h. x Spalten, wobei x < 1) und Zeilen (d. h. y Zeilen, wo
bei y < 1) aus Zellen. Auf diese Weise kann jede Zelle den
Wert 0 oder 1 in einem Binärsystem kennzeichnen, und es kön
nen Informationen durch eine binäre Kombination von Zellen
beschrieben werden. Das mit dem Lesegerät 1 lesbare Datensym
bol 38 ist auf diese Gestalt aber nicht beschränkt. Die Steu
erschaltung 50 des Lesegeräts 1 enthält einen Signalprozessor
5 zum Verarbeiten der von der Leseeinheit 4 empfangenen Bild
signale. Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Signalprozessor 5 ei
nen CCD-Treiber 6, einen Verstärker 8, eine Binärschaltung
10, einen Speicher 12 und eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU) 15 als Steuermittel.
Im Betrieb aktiviert die Lichtquellensteuerung 42 die beiden
Lichtquellen 41, um den Lesebereich 36 zu beleuchten. Das an
dem Lesebereich 36 reflektierte Licht durchläuft das optische
System 44 und erzeugt auf der Lichtaufnahmefläche des CCD-Elements
43 ein Bild. Das CCD-Element 43 gibt dann Bildsi
gnale (Analogsignale) entsprechend der aufgenommenen Licht
menge ab, die in dem Verstärker 8 verstärkt und A/D-gewan
delt, in der Binärschaltung 10 in Binärsignale umgesetzt, mit
der CPU 15 gelesen und in dem Speicher 12 gespeichert werden.
Die Lichtquellensteuerung 42 liefert unter Steuerung durch
die CPU 15 eine variable Leistung für eine variable Zeit an
die Lichtquellen 41, wodurch diese ein- und ausgeschaltet
werden. Außerdem wird die jeweils erzeugte Lichtintensität
gesteuert. Die Belichtungsdauer und -intensität wird somit
durch die CPU 15 vorgegeben.
Die CPU 15 ist ferner mit der Lichtquellensteuerung 42, der
Kommunikationssteuerung 16 und einer Schaltsteuerung 13 (für
einen Triggerschalter 14) verbunden. Außerdem hat die CPU 15
einen Tabellenspeicher 15a zum Speichern von Belichtungsta
bellen für die Intensität und Dauer der Belichtung und einen
Zeitgeber 15b zur Bemessung der Belichtungsdauer. Wahlweise
ist mit der CPU 15 ein LED-, LCD- oder Kathodenstrahl
röhren-Sichtgerät (nicht dargestellt) verbunden.
Der Triggerschalter 14 hat einen Betätigungshebel 14a (Fig.
5A bis 5D), durch dessen Betätigung er eingeschaltet wird.
Der Triggerschalter 14 ist so angeordnet, daß der Betäti
gungshebel 14a durch die Seitenkante des bewegten Objekts 9
betätigt wird, wenn dieses eine vorbestimmte Position er
reicht, bei der die Aufnahme vorbereitender Halbbilder zur
Geschwindigkeitserfassung gestartet wird.
Diese vorbereitende Bildaufnahmeposition ist eine Position
des bewegten Objekts 9, wenn ein Authentifiziermuster 91 auf
dem Objekt 9 den Lesebereich 36 erreicht (bei diesem Ausfüh
rungsbeispiel ist das Authentifiziermuster 91 dann im mittle
ren Abschnitt des Lesebereichs 36). Der Triggerschalter 14
ist somit ein Synchronisierelement zum Synchronisieren der
Bewegung des Objekts 9 mit der Zeitsteuerung der Bildaufnahme
durch das CCD-Element 43.
Das Lesegerät 1 ist so angeordnet, daß das aus dem Lesebe
reich 36 aufgenommene Licht mit dem optischen System 44 ein
Bild auf dem CCD-Element 43 erzeugt und daß die Leseöffnung
31 parallel zur Referenzebene 37 liegt.
Wie Fig. 1 zeigt, ist gegenüber dem Lesegerät 1 ein (nicht
dargestellter) Förderer angeordnet, der das Objekt 9 mit dem
Datensymbol 38 transportiert. Er bewegt das Objekt 9 parallel
zu der Ebene, in der die Bildelemente des CCD-Elements 43 an
geordnet sind, durch den Lesebereich 36 an dem Kopfteil 22
vorbei.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Authentifiziermuster 91
ein bandartiges Muster auf dem Objekt 9, das rechtwinklig zur
Bewegungsrichtung verläuft und vor dem Datensymbol 38 in Be
wegungsrichtung (stromabwärts) angeordnet ist. Dieses Authen
tifiziermuster 91 hat zum Datensymbol 38 einen vorbestimmten
Abstand.
Wird der Triggerschalter 14 des Lesegeräts 1 durch Vorbeilauf
des Objekts 9 betätigt, so startet ein Prozeß zur vorberei
tenden Aufnahme von Halbbildern (d. h. Belichtung und Aufnah
me) zum Erfassen der Geschwindigkeit des Datensymbols 38. Da
nach wird die Belichtung bestimmt.
Die vorbereitende Halbbildaufnahme erfolgt zweimal in einem
vorbestimmten Abstand, um die Änderung der Position des Au
thentifiziermusters 91 zu erfassen und daraus die Bewegungs
geschwindigkeit des Datensymbols 38 zu bestimmen.
Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerung des CCD-Elements
43 für zwei Halbbildaufnahmen. Diese sind zwei Videobilder
mit einem Abstand von 60 Hz bei einem 30 Hz-Vollbild, d. h.
das erste Halbbild hat nur die ungeraden Zeilen, das zweite
nur die geraden Zeilen des auf dem CCD-Element 43 erzeugten
Bildes. Die Belichtungszeit (Ladungssammelzeit) wird durch
die elektronische Verschlußfunktion des CCD-Elements 43 ge
steuert. Bei einer Aufnahme wird das zweite Halbbild 1/60 Se
kunde nach dem ersten Halbbild aufgenommen.
Für die vorbereitende erste und zweite Halbbildaufnahme wird
die kürzeste Belichtungszeit (d. h. höchste Verschlußgeschwin
digkeit) und die maximale Lichtintensität der Lichtquellen 41
angewendet. Die Bilddaten (Bildsignale) werden binär umge
setzt, und diese binären Daten (Binärsignale) werden in den
Speicher 12 eingeschrieben. Die binären Daten des ersten
Halbbildes werden in einen ersten Speicherbereich des Spei
chers 12 und diejenigen des zweiten Halbbildes in einen zwei
ten Bereich des Speichers 12 eingeschrieben.
Die Versetzung ΔD des Authentifiziermusters wird als Verset
zung eines zweiten Musterbildes 91 i2 (Fig. 6B) gegenüber ei
nem ersten Musterbild 91 i1 (Fig. 6A) berechnet. Die Bewe
gungsgeschwindigkeit V des Datensymbols 38 wird aus der Ver
setzung des Musters 91 und dem Zeitunterschied (in diesem
Fall 1/60 Sekunde) zwischen der Aufnahme des ersten und des
zweiten Halbbildes berechnet. Die Geschwindigkeit V dient zum
Bestimmen der richtigen Belichtungsdauer, der richtigen
Lichtintensität und eines Warteintervalls W, bis ein Daten
bild aufgenommen ist. Das Warteintervall W entspricht der
Zeit von dem Ende der Geschwindigkeitserfassung bis zu einer
vorbestimmten Position des Datensymbols 38 (z. B. die Mitte)
in dem Lesebereich 36 und wird leicht aus der Geschwindigkeit
V und einem Normalabstand zwischen dem Authentifiziermuster
91 und dem Symbol 38 bestimmt.
Fig. 5A bis 5D sind schematische Ansichten der Positionen des
Objekts 9, während es durch den Lesebereich 36 bewegt wird.
Fig. 6A und 6B sind beispielsweise Darstellungen des ersten
Halbbildes und des zweiten Halbbildes (erstes erfaßtes Halb
bild und zweites erfaßtes Halbbild), wie sie im Speicher 5
enthalten sind.
Wie Fig. 5A zeigt, werden Binärdaten ohne Authentifiziermu
ster 91 in den Speicher 12 eingeschrieben, wenn das Authenti
fiziermuster 91 nicht im Lesebereich 36 ist und Bilder aufge
nommen werden. In dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird
kein Bild erfaßt, da der Triggerschalter 14 in dem in Fig. 5A
gezeigten Zustand ausgeschaltet ist.
Befindet sich das Authentifiziermuster 91 im Lesebereich 36
(Fig. 5B und 5C), werden Halbbilder mit dem Authentifiziermu
ster 91 in den Speicher 12 eingeschrieben, wie Fig. 6A und 6B
zeigen. Das erste in Fig. 6A gezeigte vorbereitend erfaßte
Halbbild entspricht dem in Fig. 5B aufgenommenen Bild, das
zweite in Fig. 6B gezeigte vorbereitend erfaßte Halbbild ent
spricht dem in Fig. 5C aufgenommenen Bild.
Um die Versetzung des Authentifiziermusters 91 zu ermitteln,
wird zunächst dessen Vorhandensein im ersten Halbbild ge
prüft. Eine vorbestimmte nte (ungerade) horizontale Zeile
(Zeile Hn in Fig. 6A) des ersten Halbbildes im Speicher 12
wird mit der CPU 15 geprüft, und wenn ein identifizierbares
Authentifiziermusterbild 91 i1 gefunden wird, so wird die Po
sition aufgezeichnet. Beispielsweise wird nach der Vorder
kante 92 i1 und der Breite des Authentifiziermusterbildes 91 i1
gesucht und, falls vorhanden, identifiziert. Ist das Authen
tifiziermusterbild 91 i1 identifiziert, so findet man einen
Abstand D1 von der Vorderkante 92 i1 zur Vorderkante des ge
samten ersten Halbbildes. Der Abstand D1 wird vorzugsweise
als Zahl von Bildelementen ausgedrückt.
Wird ein Authentifiziermuster gefunden, so werden die Posi
tionen des ersten und des zweiten vorbereitenden Halbbildes
verglichen. Die Position des Bildes des Authentifiziermusters
91 wird also hinsichtlich der Bildgrenzen analysiert.
Für das zweite Halbbild wird eine vorbestimmte (gerade) hori
zontale Zeile (z. B. die Zeile Hn+1 in Fig. 6B) des zweiten
Halbbildes im Speicher 12 mit der CPU 15 geprüft und die Po
sition aufgezeichnet. Es wird beispielsweise nach der Vorder
kante 92 i2 und der Breite eines Authentifiziermusterbildes
91 i2 gesucht und, falls vorhanden, identifiziert. Ist das Mu
sterbild 91 i2 identifiziert, so findet man einen Abstand D2
von der Vorderkante 92 i2 zur Vorderkante des gesamten zweiten
Halbbildes. Der Abstand D2 wird vorzugsweise als Zahl von
Bildelementen ausgedrückt.
Um die Geschwindigkeit des bewegten Objekts 9 (und des Daten
symbols 38) zu berechnen, wird zunächst die Versetzung des
zweiten Halbbildes von dem ersten Halbbild, d. h. die Diffe
renz ΔD von D1 und D2 berechnet. Die Geschwindigkeit V des
Datensymbols 38 relativ zur Leseposition wird dann folgender
maßen berechnet:
In diesem Ausdruck (1) ist ΔD die Differenz von D1 und D2 in
Bildelementen, CH die Länge einer Seite eines Bildelementes
des CCD-Elements 43 und M die Vergrößerung des optischen Sy
stems 44. Ferner ist, wie Fig. 4 zeigt, der Nenner des Aus
drucks (1) das Aufnahmezeitintervall zwischen der ersten und
der zweiten vorbereitenden Halbbildaufnahme (d. h. 1/60 Sekun
de).
Die in dem CPU-Tabellenspeicher 15a gespeicherten Belich
tungstabellen enthalten Beziehungen der Bewegungsgeschwindig
keit V, der Belichtungszeit und der Lichtintensität. Fig. 7
ist eine grafische Darstellung eines beispielsweisen Zusam
menhangs der Geschwindigkeit V und einer optimalen Belich
tungszeit Ts, Fig. 8 ist eine grafische Darstellung des bei
spielsweisen Zusammenhangs der optimalen Belichtungszeit Ts
und der optimalen Beleuchtung (Lichtintensität) für die Be
lichtungszeit Ts.
Wie Fig. 7 zeigt, kann die optimale Belichtungszeit Ts
(elektrische Ladungssammelzeit) aus der Geschwindigkeit V be
rechnet werden. Mehrere geeignete Kombinationen von Geschwin
digkeiten V und optimalen Belichtungszeiten Ts sind in dem
Tabellenspeicher 15a der CPU 15 gespeichert. Die optimale Be
lichtungszeit Ts wird berechnet, indem Ts entsprechend der
Geschwindigkeit V gesetzt wird.
Wie Fig. 8 zeigt, kann die optimale Belichtung (Lichtinten
sität) aus der Belichtungszeit Ts berechnet werden. Mehrere
geeignete Kombinationen optimaler Belichtungszeiten Ts und
Beleuchtungen sind in dem Tabellenspeicher 15a der CPU 15
gespeichert. Die optimale Belichtung wird berechnet, indem
eine Beleuchtung entsprechend der optimalen Belichtungszeit
Ts gesetzt wird.
Eine Bildaufnahme zum Datenlesen (Symboldecodierung) erfolgt
zum Lesen des Datensymbols 38 nach Ablauf des Warteintervalls
W. Die Aufnahme benutzt ein Video-Vollbild mit allen verfüg
baren Bildelementen.
In der Bildaufnahme zum Datenlesen aktiviert die CPU 15 den
CCD-Treiber 6 nach Ablauf des Warteintervalls W. Ein Horizon
tal-Treiberimpuls und ein Vertikal-Treiberimpuls werden von
dem CCD-Treiber 6 an das CCD-Element 43 abgegeben, um das
Sammeln und die Übertragung der Ladungen mit dem CCD-Element
43 zu veranlassen.
Mit dem CCD-Treiber 6 werden auch Taktsignale erzeugt. Bei
spielsweise können kombinierte Taktsignale mit einem Horizon
tal-Synchronsignal und einem Vertikal-Synchronsignal, kombi
niert mit einem Taktsignal, von dem CCD-Treiber 6 zur CPU 15
abgegeben werden.
Der Verstärker 8 ist mit dem CCD-Element 43 verbunden und
verstärkt die (analogen) Bildsignale aus dem CCD-Element 43
und führt eine A/D-Wandlung aus, um digitale Bildsignale zu
erhalten (beispielsweise 8 Bit-Bildsignale). Die digitalen
Bildsignale werden dann in die Binärschaltung 10 eingegeben.
In der Binärschaltung 10 werden die digitalen Bildsignale ei
nes jeden Bildelements in dem Binärwert 1 oder 0 entsprechend
vorbestimmten Schwellendaten umgesetzt. Ein Binärwert 1 ent
spricht einem schwarzen Teil des Datensymbols 38, während ein
Binärwert 0 einem weißen Teil entspricht. Die von der Binär
schaltung 10 ausgegebenen binären Daten werden über die CPU
15 übertragen und an vorbestimmten Adressen des Speichers 12
mit einem Adressenzähler der CPU 15 eingeschrieben. Dieser
Adressenzähler wird entsprechend den kombinierten Taktsigna
len aus dem CCD-Treiber 6 gesteuert.
Bei der Leseoperation werden zunächst die Binärdaten sequen
tiell aus dem Speicher 12 unter Steuerung durch den Adressen
zähler ausgelesen (die Lesereihenfolge kann gegenüber der
Speicherreihenfolge umgekehrt sein). Die CPU 15 veranlaßt die
erforderliche Bildverarbeitung, z B. Bildumkehrung, Extrak
tion nur von Binärdaten des Datensymbols 38 aus den Koordina
tendaten der Bildgrenzen, Fehlstellenkorrektur, Bilddrehung
u.ä. für das jeweilige Bild. Die CPU 15 decodiert auch die
Binärdaten in nutzbare Daten entsprechend dem Decodiersystem
für den jeweiligen Typ des Datensymbols 38. Die decodierten
Daten werden dann über die Kommunikationssteuerung 16 einem
extern angeschlossenen Hauptrechner 17 zugeführt. Dieser kann
z. B. ein Personal Computer oder eine Work Station sein. Das
Speichern, die Tabulierung usw. der nutzbaren Daten erfolgen
dann im Hauptrechner 17.
Fig. 9 zeigt das Flußdiagramm der CPU 15 zum Steuern des Le
segeräts 1.
Wird der Triggerschalter 14 geschlossen, so startet der in
Fig. 9 gezeigte Prozeß. In Schritt S101 wird ein Vollbild
aufgenommen, und es werden das erste Halbbild (ungerade Zei
len) und das zweite Halbbild (gerade Zeilen) erfaßt. Die
Bilddaten dieser beiden Halbbilder (Bildsignale) werden binär
umgesetzt, und die Binärdaten (Binärsignale) werden in den
Speicher 12 eingeschrieben.
Bei Schritt S102 wird das erste Halbbild analysiert und z. B.
auf ein (schwarzes) Authentifiziermuster geprüft, um längs
der nten horizontalen Zeile ein Authentifiziermuster der
richtigen Breite zu erfassen, wie zuvor beschrieben wurde.
Wird ein solches Muster 91 erfaßt, so wird die Zahl D1 der
CCD-Bildelemente entsprechend dem Abstand von der Vorderkante
des ersten Halbbildes zur Vorderkante 92 des Authentifizier
musters 91 (Fig. 7) berechnet. Die Zahl D1 der Bildelemente
wird aus dem Speicher 12 mit der Leseadresse der Kante 92 be
rechnet.
In Schritt S103 wird geprüft, ob in Schritt S102 ein Authen
tifiziermuster 91 gefunden wurde. Trifft dies nicht zu, so
geht die Steuerung zurück zu Schritt S101 und tastet (erfaßt)
ein neues Bild ab.
Wird jedoch ein Authentifiziermuster 91 in Schritt S102 ge
funden, so geht die Steuerung zu Schritt S104. Die Zahl der
CCD-Bildelemente D2 entsprechend dem Abstand von der Vorder
kante des zweiten Halbbildes zur Kante 92 des Authentifizier
musters 91 wird berechnet ähnlich wie für das erste Halbbild.
In Schritt S105 wird die Versetzung des Authentifiziermusters
91, d. h. die Differenz ΔD von D1 und D2 berechnet.
In Schritt S106 wird die Geschwindigkeit V des bewegten Ob
jekts 9 und des Datensymbols 38 mit dem oben genannten Aus
druck (1) berechnet.
In Schritt S107 wird die optimale Belichtungszeit Ts
(geeignete Ladungssammelzeit) aus der Bewegungsgeschwindig
keit V mit den Tabellendaten (Fig. 7) des Tabellenspeichers
15a berechnet.
In Schritt S108 wird die optimale Lichtintensität aus der op
timalen Belichtungszeit Ts mit den Tabellendaten (Fig. 8) im
Tabellenspeicher 15a berechnet.
In Schritt S109 wird die Wartezeit W bis zu einer normalen
Bilderfassung (d. h. zum Lesen der Symboldaten im Gegensatz
zum Setzen der Belichtung) aus der Geschwindigkeit V berech
net. Die Wartezeit wird in den Zeitgeber 15b der CPU 15 ge
setzt und dieser gestartet.
In Schritt S110 wird eine Schleife durchlaufen, bis die War
tezeit W, die mit dem Zähler 15b gezählt wird, abgelaufen
ist.
In Schritt S111 erfolgt eine normale Bildaufnahme (Normal
belichtung), wozu die zuvor bestimmte optimale Belich
tungszeit Ts und die Lichtintensität verwendet werden.
In diesem Fall befindet sich das Datensymbol 38 im Lesebe
reich 36, wenn die normale Bildaufnahme erfolgt, wie Fig. 5D
zeigt, da die geeignete Wartezeit W abgelaufen ist. Die Bild
daten (Bildsignale) werden binär umgesetzt, und die Binärda
ten (Binärsignale) werden in den Speicher 12 eingeschrieben.
Bei dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel wird die normale
Bildaufnahme jeweils unter den besten Belichtungsbedingungen
ausgeführt, da die Belichtungszeit und die Lichtintensität
entsprechend eingestellt werden. Es kann jedoch auch nur die
Belichtungszeit gesteuert werden, bis ein Decodierfehler auf
tritt. In diesem Fall wird dann die Lichtintensität gesteu
ert.
In Schritt S112 werden die zuvor beschriebene Bildverarbei
tung und -docodierung ausgeführt, und die decodierten Daten
werden dem Hauptrechner 17 über die Kommunikationssteuerung
16 zugeführt.
Bei einem Lesegerät 1 nach der Erfindung wird also die opti
male Belichtungszeit (Verschlußgeschwindigkeit) entsprechend
der Bewegungsgeschwindigkeit des Datensymbols 38 eingestellt.
Auch wenn diese Geschwindigkeit variiert, werden unscharfe
Bilder durch über lange Belichtungen und Schärfeverluste durch
zu kurze Belichtungen vermieden. Dadurch werden wiederum Le
sefehler vermieden und die Lesegenauigkeit für Datensymbole
38 erhöht.
Da die Lichtintensität der Lichtquellen 41 entsprechend der
Belichtungszeit eingestellt wird, verhindert das Lesegerät
eine Über- oder Unterbelichtung infolge ungeeigneter Beleuch
tung.
Da die Belichtungszeit und die Lichtintensität automatisch
optimal eingestellt werden, ergibt sich eine einfachere Ar
beitsweise als bei manuell eingestellten Geräten.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem
die Geschwindigkeit des Datensymbols 38 aus der Versetzung
des Authentifiziermusters 91 zwischen Halbbildern mit vorbe
kannter Verzögerung ermittelt wird, kann die Geschwindig
keitserfassung auch mit einer eingestellten Verzögerung oder
mit nicht aufeinander folgenden Halbbildern oder Vollbildern
durchgeführt werden.
Claims (10)
1. Lesesystem für Datensymbole mit einer Leseeinheit, die
einen Bildsensor zum Aufnehmen von Bildern und ein opti
sches System zum Erzeugen dieser Bilder auf dem Bildsen
sor enthält, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (50)
zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit (V) des Daten
symbols (38) relativ zur Leseeinheit (4).
2. Lesesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung (50) zum Erfassen der Geschwindigkeit
(V) eine Steuerung (6) zum Steuern des Bildsensors (43)
für zwei aufeinander folgende Bildaufnahmen mit vorbe
stimmtem zeitlichen Abstand, einen Speicher (12) für die
den beiden Bildaufnahmen entsprechenden Daten und einen
Rechner (15) zum Berechnen der Versetzung ΔD der beiden
Bildaufnahmen sowie der Geschwindigkeit des Datensymbols
aus der Versetzung ΔD und dem vorbestimmten zeitlichen
Abstand enthält.
3. Lesesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Datensymbol (38) ein Authentifiziermuster (91) hat,
das gemeinsam mit ihm beweglich ist, und daß die Steue
rung dem Bildsensor (43) zur Aufnahme aufeinander fol
gender Bilder auch des Authentifiziermusters (91) steu
ert, wobei der Rechner (15) die Versetzung des Bildes
des Authentifiziermusters (91) zwischen den beiden Bild
aufnahmen und die Geschwindigkeit des Datensymbols (38)
aus der Versetzung des Bildes des Authentifiziermusters
(91) und aus dem vorbestimmten zeitlichen Abstand be
rechnet.
4. Lesesystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Bildsensor (43) Video-Vollbilder aufnimmt,
die jeweils ein Halbbild mit ungeraden Zeilen und ein
Halbbild mit geraden Zeilen mit einem vorbestimmten
zeitlichen Abstand zwischen beiden Halbbildern enthal
ten.
5. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Setzen der Be
lichtungszeit des Bildsensors (43) entsprechend der be
rechneten Geschwindigkeit (V).
6. Lesesystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine
Lichtquelle (41) variabler Intensität, und durch eine
Vorrichtung zum Einstellen der Intensität entsprechend
der Belichtungszeit (Ts).
7. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Datensymbol (38) zweidi
mensional ist.
8. Lesesystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Authentifiziermuster (91) auf dem
das Datensymbol (38) tragenden Objekt (9) in dessen Be
wegungsrichtung vor dem Datensymbol (38) angeordnet ist.
9. Lesesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Synchronisationseinrichtung (14)
zum Synchronisieren der Bewegung des das Datensymbol
(38) tragenden Objekts (9) mit der Bildaufnahme.
10. Lesesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Synchronisationseinrichtung ein mit der Leseeinheit
(4) verbundener Triggerschalter (14) im Bewegungsbereich
des Objekts (9), der durch dieses betätigbar ist, mit
einem Zeitgeber (15b) zum Berechnen einer vorbestimmten
Verzögerung nach Betätigung des Triggerschalters (14)
ist, auf den das Lesegerät (1) durch Starten der Bild
aufnahme reagiert.
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