DE19917374A1 - Flächiger Codeträger und Lesegerät zum Abtasten desselben sowie Verfahren zur Codierung von Gegenständen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen flächigen Codeträger (40) zum Abtasten durch ein Lesegerät in einer bestimmten Abtastreihenfolge, der eine Abfolge von in Abtastrichtung durch jeweils einem Zwischenbereich (44) voneinander getrennten Codierbereichen (42), die jeweils den Wert einer Informationseinheit codieren, umfaßt, wobei jeder Codierbereich durch einen im wesentlichen über den gesamten Codierbereich konstanten Wert einer physikalischen Größe gekennzeichnet ist. Für die Codierbereiche sind mindestens zwei unterschiedliche, bei der Abtastung unterscheidbare Werte der physikalischen Größe vorgesehen, der Wert der physikalischen Größe bestimmt den Wert der Informationseinheit und der Wert der physikalischen Größe in jedem Zwischenbereich ist von diesen mindestens zwei Werten der physikalischen Größe in den Codierbereichen unterscheidbar. Ferner betrifft die Erfindung ein Lesegerät für den Codeträger sowie ein entsprechendes Verfahren zum Codieren von Gegenständen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen flächigen Codeträger zum Abtasten durch ein Lesegerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Lesegerät zum Abtasten eines solchen Codeträgers sowie ein Verfahren zum Codieren von Gegenständen.

Ein sehr verbreiteter gattungsgemäßer flächiger Codeträger wird allgemein als "Barcode" bezeichnet und besteht aus einer Abfolge von parallelen schwarzen Streifen auf üblicherweise weißem Grund, die in zwei unterschiedlichen Breiten verwendet werden, um binäre Information zu codieren. Die Breite des Streifens ist dabei dafür maßgeblich, ob der entsprechende Streifen eine logische "0" oder eine logische "1" codiert. Solche "Barcodes" werden üblicherweise auf weißes Papier oder ähnliches gedruckt, an einem zu codierenden Gegenstand angebracht oder direkt auf diesen aufgedruckt, und schließlich von einem entsprechenden Lesegerät abgelesen und decodiert, wobei es sich bei dem Lesegerät üblicherweise um einen sogenannten Barcode-Scanner handelt, der üblicherweise rotes von einer Laserdiode erzeugtes Laserlicht mittels einer Optik auf den Codeträger richtet, wobei das Laserlicht von dem Codeträger in eine entsprechende Sammeloptik des Lesegeräts zurückgestreut wird. Die Intensität des rückgestreuten Laserlichts wird schließlich ausgewertet, um die in dem Codeträger enthaltene binäre Information zu decodieren. Dabei wird die Intensität des rückgestreuten Lichts in Abhängigkeit von der Abtastungsstelle erfaßt. Im Idealfall ergibt sich dabei ein Verlauf mit zwei unterschiedlichen Intensitätsniveaus, nämlich eine Intensität von 0 an Stellen, an welchen sich Barcodestriche bzw. -streifen befinden, und eine normierte Intensität von 1 an Stellen, an welchen sich keine Barcodestriche befinden. Eine logische "0" wird dadurch von einer logischen "1" unterschieden, indem die Breite des Barcodestriches, d. h. die Breite des Bereichs mit Lichtsignalintensität 0, ermittelt wird. Der Absolutwert der erfaßten Breite hängt dabei natürlicherweise von der Abtastgeschwindigkeit ab, d. h. bei langsamer Abtastung erscheinen alle Barcodestriche breiter. Falls sich nun die Abtastgeschwindigkeit während des Abtastens ändert, kann dies zu Problemen bei der Decodierung führen, da sich dann die erfasste Breite der Barcodestriche scheinbar während des Abtastens ändert. Somit ist die übliche Barcode-Codierung mittels unterschiedlicher Streifenbreite beim Abtasten nicht von der Abtastgeschwindigkeit unabhängig, was zu Problemen bei der Decodierung führen kann.

In der Terminologie des Oberbegriffs von Anspruch 1 entsprechen die Codierbereiche jeweils einem Barcodestrich, der Wert einer Informationseinheit ist entweder "0" oder "1", die Zwischenbereiche werden von den unbedruckten, d. h. den weißen Flächenbereichen gebildet und die physikalische Größe ist der Schwärzungsgrad der Oberfläche bzw. das Rückstreuvermögen (Albedo). Das heißt, der Wert der physikalischen Größe ist für jeden Codierbereich identisch, da alle Barcodestriche den gleichen Schwärzungsgrad aufweisen und sich nur über ihre Form, d. h. ihre Breite, unterscheiden.

Eine Abwandlung des üblichen Barcodes ist aus US 5 393 967 bzw. US 5 677 522 bekannt, wobei die physikalische Größe im obigen Sinn das Höhenniveau einer Fläche ist, d. h. Streifen (Codierbereiche) mit unterschiedlicher Breite, aber gleichem Höhenniveau erheben sich über Zwischenbereiche mit tieferem Höhenniveau. Das so festgelegte Relief wird optisch, d. h. berührungsfrei, abgetastet. Die grundsätzliche Wirkungsweise und Problematik ist dieselbe wie bei dem üblichen planaren Barcode-System.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen flächigen Codeträger, ein Lesegerät zum Abtasten desselben sowie ein Verfahren zur Codierung von Gegenständen zu schaffen, wobei eine von der Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen unabhängige Abtastung und Decodierung des Codeträgers gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen flächigen Codeträger gemäß Anspruch 1 bzw. 5 sowie ein Lesegerät gemäß Anspruch 21 zum Abtasten desselben sowie ein Verfahren zur Codierung von Gegenständen gemäß Anspruch 29 bzw. 32.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 bzw. 32 ist vorteilhaft, daß die beim Abtasten des Codeträgers erzeugten Signale im wesentlichen unabhängig von der Abtastgeschwindigkeit sind, da die Information des Codeträgers nicht über die räumlichen Abmessungen der Codierbereiche codiert ist, sondern daß die Information des Codeträgers dadurch codiert ist, daß jedem Wert der Informationseinheit ein entsprechender Wert einer physikalischen Größe zugeordnet ist, wobei der Wert dieser physikalischen Größe jeweils über den gesamten Codierbereich im wesentlichen konstant ist. Jeder Zwischenbereich weist einen Wert der physikalischen Größe auf, der von den mindestens zwei unterschiedlichen Werten der physikalischen Größe in den Codierbereichen unterscheidbar ist, so daß das Lesegerät sofort erkennen kann, ob es sich in einem Codierbereich, der zu decodierende Information enthält, oder in einem Zwischenbereich befindet, welcher keine Information enthält und nur dazu vorgesehen ist, um die verschiedenen Codierbereiche eindeutig voneinander zu trennen. Im Prinzip kann somit jeweils sofort erkannt werden, ob und welche Information ein gerade abgetasteter Bereich enthält. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Barcode-Codierung, welche nur mit zwei Intensitätsniveaus (Schwärzung bzw. Höhenniveau) arbeitet, muß nicht gewartet werden, bis die räumliche Abmessung eines Codierbereichs erfaßt wurde.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Information binär codiert, d. h. es sind nur Codierbereiche mit zwei unterschiedlichen Werten der physikalischen Größe vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist dabei der Wert der physikalischen Größe in allen Zwischenbereichen im wesentlichen gleich und konstant, so daß die Codierung insgesamt mit drei verschiedenen Werten der physikalischen Größe auskommt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 5 bzw. 29 kann der Codeträger auf einfache Weise hergestellt und codiert werden und das Lesegerät kann besonders einfach ausgebildet sein.

Vorzugsweise wird der Codeträger durch das Herausbrechen von Teilen codiert, wodurch der Benutzer prinzipiell ohne spezielles Werkzeug die Codierung selbst vornehmen kann.

Vorzugsweise wird dabei die Codierung bzw. das Niveau eines jeden Codierbereichs dadurch festgelegt, ob ein entsprechendes Codierelement in diesem Codierbereich vorhanden ist oder nicht. Dabei wird jedes Codierelement von einem herausbrechbaren Teil gebildet und ist vorzugsweise balkenförmig ausgebildet.

Vorzugsweise ist dabei jedes Codierelement an seinem einen Ende fest mit dem Codeträger verbunden, während das andere Ende frei steht und dabei vorzugsweise über den Rand des Codeträgers hinausragt, so daß es zum Herausbrechen leicht ergriffen werden kann.

Vorzugsweise ist jedes Codierelement in seinen beiden Randbereichen in bzw. entgegen der Abtastrichtung abgerundet, um eine leichte Abtastung zu gewährleisten.

Vorzugsweise wird der Codeträger aus einem Ätzblech erzeugt und ist für den Einsatz in aggressiver Umgebung und bei hohen Temperaturen, vorzugsweise bis zu 350°C, ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Lesegerät ist die einfache Ausgestaltung vorteilhaft. Das Lesegerät ist vorzugsweise zugleich zum Erfassen der Temperatur der Oberfläche des zu codierenden Gegenstands ausgebildet, wobei an die Tastspitze ein Temperatursensor angekoppelt ist, um die Temperatur der Tastspitze zu erfassen. Die Auswerteeinheit ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Temperatur der zu messenden Oberfläche aus dem Zeitverlauf der an der Tastspitze erfaßten Temperatur nach dem Ansetzen der Tastspitze mittels eines mathematischen Modells ermittelt. Dieses Temperaturermittlungsverfahren erlaubt eine größere Genauigkeit als eine Temperaturmessung, die sich nur auf den erreichten stationären Maximalwert der Tastspitzentemperatur stützt.

Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor als Piezoelement ausgebildet und dient zugleich als Wärmeflußsensor, um die Genauigkeit der Temperaturmessung zu erhöhen.

Vorzugsweise ist das Lesegerät ferner zugleich zum Erfassen der Schwingungen der Oberfläche des zu codierenden Gegenstands ausgebildet, so daß es beispielsweise zum Überprüfen von Kondensatableitern auf Lecks verwendet werden kann, wobei der Beschleunigungssensor auch zum Erfassen der Schwingungen der Oberfläche des zu codierenden Gegenstands verwendet wird.

Da diese Mehrfachfunktion des Beschleunigungs- bzw. Schwingungssensors, d. h. als Beschleunigungssensor beim Abtasten des Codeträgers, als Wärmeflußsensor bei der Temperaturmessung sowie als Schwingungssensor bei der Schwingungserfassung der Oberfläche des zu codierenden Gegenstands, in unterschiedlichen Frequenzbereichen stattfindet und dennoch möglichst in jedem Frequenzbereich eine gute Empfindlichkeit erzielt werden soll, sind vorzugsweise zwei seismische Massen vorgesehen, wobei die Ankopplung der einen seismischen Masse an den Schwingungs- bzw. Beschleunigungssensor, d. h. das einzige piezoelektrische Element, stärker frequenzabhängig als die Ankopplung der anderen seismischen Masse an den Sensor ist. Dabei ist die Ankopplung der stärker frequenzabhängig angekoppelten seismischen Masse bei niedrigen Frequenzen wesentlich stärker als bei hohen Frequenzen, um dem Gesamtsystem sowohl eine Resonanz bei niedrigen Frequenzen als auch eine Resonanz bei hohen Frequenzen zu verleihen. Vorzugsweise werden dabei die beiden seismischen Massen und der Frequenzgang der Ankopplung an den Sensor so gewählt, daß eine erste Resonanzfrequenz des Gesamtsystems im Bereich unter 1 kHz liegt und eine zweite Resonanzfrequenz des Gesamtsystems im Utraschallbereich liegt.

Im folgenden sind zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Codeträgers in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Auftragung des von einer Tastspitze beim Abtasten des Codeträgers von Fig. 1 zurückgelegten vertikalen Wegs in Abhängigkeit von dem lateralen Ort;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich zu Fig. 1, wobei jedoch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Codeträgers dargestellt ist;

Fig. 4 eine Auftragung ähnlich zu Fig. 2, jedoch auf die Ausführungsform von Fig. 3 bezogen;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lesegerätes zum Abtasten der Codeträger aus Fig. 1 und 3; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Frequenzgangs der Ladung des Piezoelements des Lesegeräts aus Fig. 5.

In Fig. 5 ist schematisch ein Meßgerät 10 zum Messen der Temperatur und der Schwingungen einer Oberfläche 12 eines Meßobjekts 14 sowie zum Lesen des Höhenprofils eines Codeträgers dargestellt. Das Meßgerät 10 umfaßt einen manuell zu handhabenden stiftartigen Meßkopf 16 sowie eine damit über flexible elektrische Kabel 18 verbundene Auswerteeinheit 20. Der Meßkopf 16 umfaßt eine Tastspitze 22 aus einem starren, thermisch gut leitenden Material, einen thermisch an die Tastspitze 22 angekoppelten Temperatursensor 24, ein mit dem hinteren Ende der Tastspitze 22 starr verbundenes Piezoelement 26, eine starr mit dem Piezoelement 26 verbundene erste seismische Masse 28, eine über ein elastisches Koppelelement 30 elastisch mit der ersten seismischen Masse 28 verbundene zweite seismische Masse 32 sowie einen thermisch an die zweite seismische Masse 32 angekoppelten Hilfstemperatursensor 34. Ein weiterer Temperatursensor 36 ist mit der Auswerteeinheit 20 verbunden, um die Umgebungslufttemperatur zu erfassen. Die Temperatursensoren 24, 34 und 36 sind vorzugsweise als Halbleiterbauelemente ausgebildet.

Die zu messende Oberfläche 12 des Meßobjekts 14 ist mit einem Körnerschlag 38 versehen, in welchen die Tastspitze 22 manuell gesetzt wird, um die Temperatur und die Schwingungen der Oberfläche 12 zu erfassen.

Die starr mit dem Piezoelement 26 gekoppelte erste seismische Masse 28 ist wesentlich kleiner als die mittels des Koppelelements 30 elastisch an die erste seismische Masse 28 gekoppelte zweite seismische Masse 32. Die Ankopplung der ersten seismischen Masse 28 an das Piezoelement 26 ist im wesentlichen frequenzunabhängig, während die Ankopplung der zweiten seismischen Masse über das elastische Element 30, welches beispielsweise als Leiterplatte ausgebildet sein kann, wesentlich stärker frequenzabhängig ist, wobei die Ankopplung der zweiten seismischen Masse 32 an die erste seismische Masse 28, und damit an das Piezoelement 26, bei niedrigen Frequenzen wesentlich stärker als bei hohen Frequenzen ist.

Der Zweck dieser Anordnung besteht darin, mittels der Tastspitze 22, dem Piezoelement 26 sowie den beiden seismischen Massen 28 und 30 ein Schwingungsmeßsystem zu schaffen, welches eine erste Resonanzfrequenz bei niedrigen Frequenzen und eine zweite Resonanzfrequenz bei hohen Frequenzen aufweist und somit in zwei getrennten Frequenzbereichen für empfindliche Messungen geeignet ist.

Fig. 6 ist eine beispielhafte schematische Darstellung des Frequenzgangs der Ladung an dem Piezoelement 26, d. h. im wesentlichen des Spannungssignals des Piezoelements 26, wobei im wesentlichen drei Frequenzbereiche A, B bzw. C zu unterscheiden sind. Eine erste Resonanzfrequenz liegt am oberen Ende des Niederfrequenzbereichs A bei etwa 1 kHz, wobei der Bereich A im wesentlichen für Wärmefluß- und Codeträger-Abtastmessungen sowie Messungen zum Ermitteln des Zeitpunkts des Aufsetzens der Tastspitze auf die zu messende Oberfläche 12 von Bedeutung ist, wie dies nachfolgend näher erläutert wird. Der sich an den Bereich A anschließende mittelfrequente Bereich B ist vorliegend nicht von Interesse und wird ausgeblendet. An den mittelfrequenten Bereich B schließt sich ein hochfrequenter Bereich C an, an dessen oberen Ende im Bereich von etwa 1 MHz eine zweite Resonanz angesiedelt ist. Der Bereich C dient zur Messung der Schwingungen der Oberfläche 12 des Meßobjekts 14. Bei dem Meßobjekt 14 handelt es sich vorzugsweise um einen Kondensatableiter, dessen Schwingungsverhalten mittels des Meßgeräts 10 gemessen wird, um Lecks zu ermitteln.

Bei einer Temperaturmessung findet nach dem Aufsetzen der Tastspitze 22 auf die Oberfläche 12 zunächst nur ein schwacher Temperaturanstieg statt. Diese Verzögerung ergibt sich im wesentlichen aus der Geometrie der Tastspitze 22, der örtlichen Anordnung des Temperatursensors 24 in einer gewissen Entfernung von der Aufsetzstelle der Tastspitze 22 sowie der Wärmekapazitäten der Tastspitze 22, dem Piezoelement 26 und den seismischen Massen 28 und 32. Nach Verstreichen einer Totzeit setzt schließlich ein im wesentlichen linearer Anstieg der von dem Temperatursensor 24 erfaßten Temperatur ein, der nach Passieren eines Wendepunkts schließlich zunehmend flacher wird und sich asymptotisch einer stationären Endtemperatur annähert.

Die Temperatur der zu messenden Oberfläche 12 wird statt aus der stationären Maximaltemperatur des Temperatursensors 24 bzw. der Tastspitze 22 aus dem Zeitverlauf der von dem Temperatursensor 24 erfaßten Temperatur nach dem Ansetzen der Tastspitze 22 mittels eines mathematischen Modells ermittelt. Dadurch kann eine größere Genauigkeit der Temperaturmessung erzielt werden, indem bestimmte Parameter, welche die stationäre Maximaltemperatur beeinflussen, wie beispielsweise der Wärmewiderstand zwischen der Oberfläche 12 und der Tastspitze 22, berücksichtigt werden können. Weitere solche wichtigen Parameter sind die Umgebungslufttemperatur, die Wärmeableitung von der Tastspitze 22 an die Umgebung, der Wärmewiderstand der Tastspitze 22, die Geometrie der Tastspitze 22, die geometrische Anordnung des Temperatursensors 24, die Wärmekapazität der Tastspitze 22 und der thermisch daran gekoppelten Elemente (hier: das Piezoelement 26, die seismischen Massen 28 und 32 sowie das Koppelelement 30) sowie der Wärmewiderstand zwischen der Tastspitze 22 und dem Temperatursensor 24.

Die Auswerteeinheit 20 ist so ausgebildet, daß die in dem mathematischen Modell berücksichtigten Parameter zunächst in einem Lernvorgang an bekannten Oberflächen mit bekannten Temperaturen ermittelt und anschließend gespeichert werden. Die Ermittlung der Parameter erfolgt, indem der gemessene Temperaturverlauf an dem Sensor 24 mittels einer geeigneten Kurvenanpassungsprozedur angepaßt wird, woraus sich die entsprechenden Werte der Parameter ergeben. Insbesondere kann so beispielsweise der von Meßvorgang zu Meßvorgang variierende Wärmewiderstand zwischen der Tastspitze 22 und der zu messenden Oberfläche 12 unter Verwendung der ermittelten Parameter aus dem Verlauf des Anstiegs der von dem Temperatursensor 24 erfaßten Temperatur ermittelt werden und dann bei der Temperaturberechnung verwendet werden. Auf diese Weise hängt dann im Idealfall, im Gegensatz zu dem Oberflächentemperaturermittlungsverfahren aus der stationären Maximaltemperatur, die ermittelte Oberflächentemperatur nicht von dem Wärmewiderstand zwischen der zu messenden Oberfläche 12 und der Tastspitze 22 ab. Die Umgebungstemperatur kann dadurch berücksichtigt werden, daß sie von dem Temperatursensor 26 erfaßt wird.

Ferner wirkt das Piezoelement 26 auch als Wärmeflußsensor zum Erfassen des Wärmeflusses über die Tastspitze 22, so daß der erfaßte zeitliche Verlauf des Wärmeflusses in dem Modell berücksichtigt werden kann. Dabei wird ausgenutzt, daß eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Elektroden des Piezoelements 26, die einem bestimmten Wärmefluß durch das Piezoelement 26 hindurch entspricht, über eine entsprechende Ladungstrennung, und damit über ein entsprechendes Spannungssignal, erfaßt werden kann.

Bei dem einfachsten Verfahren zur Ermittlung der Oberflächentemperatur wird aus der oben beschriebenen Kurvenanpassung der Wärmewiderstand zwischen der zu messenden Oberfläche 12 und der Abtastspitze 22 sowie die Steigung des von dem Temperatursensor 24 erfaßten Temperaturanstiegs der Tastspitze 22 in dem Wendepunkt ermittelt, wobei diese Steigung als proportional zu der Differenz zwischen der Temperatur der zu messenden Oberfläche 12 und der anfänglichen Temperatur der Tastspitze 22 sowie proportional zu dem Wärmewiderstand zwischen der zu messenden Oberfläche 12 und der Tastspitze 22 angenommen wird und die Temperatur der Oberfläche 12 schließlich aus dieser Steigung im Wendepunkt berechnet wird.

Der Zeitpunkt des Ansetzens der Tastspitze 22 an die zu messende Oberfläche 12 wird von der Auswerteeinheit 20 durch das Auftreten eines entsprechenden Spannungssignals an dem Piezoelement 26 erfaßt.

Die Auswerteeinheit 20 ist ferner mit einer Funktion versehen, welche das Decodieren eines entsprechenden Codeträgers 40 bzw. 140, wie er in Fig. 1 bzw. Fig. 3 beispielhaft dargestellt ist, erlaubt. Ein solcher Codeträger 40 bzw. 140 wird verwendet, um die Auswerteeinheit 20 mit Information bezüglich des Meßobjekts 14 bzw. der speziellen Meßstelle 38 zu versorgen. Der Codeträger 40 bzw. 140 ist so ausgebildet, daß die Information durch definierte, beim Abtasten erfaßbare Höhenniveaus codiert ist, d. h. die Information ist durch das Höhenprofil des Codeträgers 40 bzw. 140 codiert.

Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Codeträgers 40 sind insgesamt drei unterschiedliche Höhenniveaus vorgesehen, wobei die Information in binärer Form codiert ist. Der Codeträger 40 umfaßt mehrere Codierbereiche 42, in denen die eigentliche Information, d. h. eine "Null" oder "Eins", codiert ist, welche nebeneinanderliegend in einer Reihe angeordnet sind und jeweils durch einen Zwischenbereich 44 voneinander getrennt sind. Der Codeträger wird vorzugsweise durch entsprechendes Ätzen eines Ätzblechs erzeugt.

In jedem Codierbereich 42 ist anfänglich ein balkenförmiges Codierelement 46 vorhanden, dessen Oberflächenniveau tiefer als das Oberflächenniveau der Zwischenbereiche 44 liegt.

Jedem Codierbereich 42 mit vorhandenem Codierelement 46 ist im vorliegenden Beispiel eine "Null" zugeordnet. Eine "Eins" wird in einen Codierbereich codiert, indem das entsprechende Codierelement 46 herausgebrochen wird. Die Codierelemente 46 haben zu diesem Zweck ein freies Ende, welches über den Rand der Zwischenbereiche 44 hinausragt, sowie eine Sollbruchstelle an dem entgegengesetzten Ende, mit welchem sie an dem Codeträger 40 befestigt sind. Das Codieren des Codeträgers 40, d. h. das Herausbrechen der entsprechenden Codierelemente 46 zwecks Erzeugen einer logischen "Eins", erfolgt in der Regel vor dem Anbringen des Codeträgers 40 nahe der vorgesehenen Meßstelle für das Meßgerät 10. Der Codeträger 40 kann anschließend auf die Oberfläche 12 aufgeklebt werden, oder er kann z. B. mittels einer Tasche in der Nähe der Meßstelle angebracht werden. Vor der Temperatur- bzw. Schwingungsmessung durch das Meßgerät 10 wird die in dem Codeträger 40 codierte Information dadurch durch das Meßgerät 10 erfaßt, daß die Tastspitze 22 an dem entsprechenden Ende des Codeträgers 40 aufgesetzt wird und dann manuell quer über die nebeneinanderliegenden Codierbereiche 42 bewegt wird. Bei diesem berührenden Abtastverfahren folgt die Tastspitze 22 im wesentlichen der Oberflächenstruktur des Codeträgers 40, wobei das Piezoelement 26 in Verbindung mit den beiden seismischen Massen 28 und 32 als Beschleunigungssensor wirkt und die Beschleunigung der Tastspitze 22 in vertikaler Richtung erfaßt. Da diese Messung im niederfrequenten Bereich erfolgt, ist die schwere seismische Masse 32 im wesentlichen fest an die leichte seismische Masse 28 und damit an das Piezoelement 26 gekoppelt, so daß die schwere seismische Masse 32 die Resonanzfrequenz und damit die Empfindlichkeit bestimmt. Das von dem Piezoelement 26 abgegebene Beschleunigungssignal wird in der Auswerteeinheit 20 aufintegriert, wodurch man schließlich ein Wegsignal erhält, welches die Oberflächenstruktur, d. h. das Höhenprofil, des Codeträgers 40 abbildet, siehe Fig. 2, wo das Vertikalwegsignal über dem lateralen Ort dargestellt ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Auswerteeinheit 20 insgesamt drei verschiedene Höhenniveaus erfaßt: ein erstes Niveau, welches der Oberfläche der Zwischenbereiche 44 entspricht und als Referenzniveau dient (h₀), ein zweites Niveau, welches von der Oberfläche der nicht herausgebrochenen Codierelemente 46 bestimmt wird und eine logische "Null" codiert (h₁) sowie ein drittes Niveau, welches von der Tastspitze 22 in den Codierbereichen 42 erfaßt wird, in welchen das Codierelement 46 herausgebrochen wurde (h₂), wobei dieses dritte Niveau eine logische "Eins" codiert. Das dritte Niveau wird dabei durch die Breite der Codierbereiche 42 und die Form der Tastspitze 22 bestimmt, liegt jedoch in jedem Fall tiefer als das Niveau der Codierelemente 46. Je nachdem, ob die Auswerteeinheit 20 ein Niveau h₁ oder ein Niveau h₂ erfaßt, wird dies als logische "Null" bzw. logische "Eins" decodiert. Die Zwischenbereiche 44 mit ihrem Niveau h₀ dienen dabei als Trennelemente bzw. "Spacer" zwischen zwei Logikpegeln. Auf diese Weise hängt die Erfassung des Höhenprofils des Codeträgers 40 und dessen Decodierung im Gegensatz zu einer herkömmlichen Barcode- Codierung, bei welcher die Breite eines schwarzen Balkens dafür ausschlaggebend ist, ob eine "Null" oder eine "Eins" decodiert wird, geschwindigkeitsunabhängig, da sich die einzelnen Codierbereiche 42 nicht durch ihre Breite, sondern durch ihr Höhenniveau, welches von der Spitze 22 erfaßt wird, unterscheiden.

Das Piezoelement 26 kann gemäß der vorstehenden Beschreibung insgesamt vier verschiedene Funktionen erfüllen: 1. als Wärmeflußsensor bei der Temperaturmessung der Oberfläche 12, 2. als Schwingungssensor bei der Schwingungsmessung der Oberfläche 12, 3. als Stoßsensor zum Erfassen des Zeitpunkts des Aufsetzens der Tastspitze 22 auf die Oberfläche 12 und 4. als Beschleunigungssensor zum berührenden Abtasten eines Codierträgers 40, in welchem Information bezüglich des Meßobjekts 14 bzw. der Meßstelle 38 enthalten ist.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Codeträgers 140 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich der Codeträger 140 von der oben beschriebenen Ausführungsform eines Codeträgers 40 gemäß Fig. 1 vor allem dadurch, daß die Zwischenbereiche 144 zwischen den Codierbereichen 142 ein Oberflächenniveau aufweisen, welches niedriger liegt als dasjenige der Codierelemente 146 in den Codierbereichen 142. Diese Anordnung wird dadurch erzeugt, daß nicht die Codierelemente ausgehend von der ursprünglichen homogenen Oberfläche des Codeträgers 140 abgeätzt werden, sondern die Oberflächen der Zwischenbereiche 144. Ferner sind die Codierelemente 146 zur leichteren Abtastung in bzw. entgegen der Abtastrichtung in beiden Randbereichen abgerundet, wobei diese abgerundeten Bereiche in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 150 bezeichnet sind. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die balkenförmigen Codierelemente 146 an ihrem einen Ende mittels einer Sollbruchstelle mit dem Basiskörper des Codeträgers 140 verbunden, während das andere Ende freistehend ein Stück über das freie Ende der Zwischenbereiche 144 hinausragt, so daß die Codierelemente 146 leicht ergriffen und herausgebrochen werden können. Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 codiert ein nicht herausgebrochenes Codierelement 146 eine logische "0", während herausgebrochenes Codierelement 146 eine logische "1" codiert.

Fig. 4 zeigt in ähnlicher Weise wie Fig. 2 das beim Abtasten des Codeträgers 140 in der Abtastrichtung 148 mittels einer Tastspitze 22 erzeugte Vertikal-Höhensignal in Abhängigkeit von dem Abtastort, wobei das Vertikal-Höhensignal durch Integration des mittels des Piezoelements 26 ermittelten Beschleunigungssignals in vertikaler Richtung gewonnen wurde. Wie im Falle von Fig. 2 werden auch hier wieder drei verschiedene Höhenniveaus erfaßt, wobei in diesem Fall das Bezugsniveau der Zwischenbereiche 144 die mittlere Pegelhöhe aufweist, während die von einem vorhandenen Codierelement 146 codierte logische "0" von dem höchsten Pegelniveau und die logische "1", die durch ein herausgebrochenes Codierelement 146 codiert wird, von dem niedrigsten Höhenpegel gebildet wird. Auch hier hängt der erfaßte Höhenpegel der logischen "1" von den Abmessungen des Codierbereichs 142 und der Geometrie der Tastspitze 22 ab.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Darstellung von Fig. 4 bezüglich der Darstellung von Fig. 2 invertiert ist.

Prinzipiell sind auch Ausführungsformen zum berührenden Abtasten mit Höhencodierung denkbar, bei welchen die Codierbereiche von Öffnungen mit unterschiedlichen Abmessungen, z. B. Bohrungen mit zwei unterschiedlichen Durchmessern in einem Blech oder ähnlichem, gebildet werden, in welche die Abtastspitze bei Abtasten unterschiedlich tief eintaucht und somit in Abhängigkeit von der Abmessung der jeweiligen Öffnung ein unterschiedliches Höhenniveau und damit einen entsprechenden logischen Wert erfaßt, wobei das Niveau der Oberseite des Blechs als Referenzniveau (Zwischenbereich) dient.

Obwohl die bisherige Beschreibung ausschließlich einen Codeträger mit Höhencodierung durch mechanisches Abtasten mittels einer Tastspitze betraf, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Systeme beschränkt. Es sind z. B. Systeme vorstellbar, bei welchen in ähnlicher Weise wie bei herkömmlichen Barcode-Codierungssystemen die Codierbereiche durch den Schwärzungsgrad einer Oberfläche charakterisiert sind. In diesem Fall würde bei binärer Codierung, im Gegensatz zu der herkömmlichen Barcode-Codierung, bei welcher der logische Wert eines jeden Codierbereichs durch die Breite des Codierbereichs bestimmt ist, der Schwärzungsgrad eines jeden Codierbereichs darüber entscheiden, ob eine "0" oder eine "1" vorliegt, d. h. die einzelnen Codierbereiche würden sich nicht durch ihre Breite sondern ihren Schwärzungsgrad, d. h. ihre Graustufe, unterscheiden. In diesem Fall wären bei binärer Codierung insgesamt drei Graustufen vorgesehen, z. B. weiß für die Zwischenbereiche, grau für die Codierbereiche, welche eine "0" codieren und schwarz für Codierbereiche, welche eine "1" codieren. Ein solches modifiziertes Barcodesystem wäre im Gegensatz zu dem herkömmlichen Barcode-Codierungssystems bei der Abtastung von der Abtastgeschwindigkeit im wesentlichen unabhängig.

Bezugszeichenliste

10

Meßgerät

12

zu messende Oberfläche

14

Meßobjekt

16

Meßkopf

18

elektrische Kabel

20

Auswerteeinheit

22

Tastspitze

24

Temperatursensor für

22

26

Piezoelement

28

,

32

seismische Massen

30

elastisches Koppelelement

34

Hilfstemperatursensor

36

Umgebungstemperatursensor

38

Körnerschlag

40

,

140

Codeträger

42

,

142

Codierbereiche

44

,

144

Zwischenbereiche

46

,

146

Codierelement

148

Abtastrichtung

150

Abrundung

Claims (35)

1. Flächiger Codeträger (40, 140) zum Abtasten durch ein Lesegerät (10) in einer bestimmten Abtastreihenfolge, der eine Abfolge von in Abtastrichtung durch jeweils einen Zwischenbereich (44, 144) voneinander getrennten Codierbereichen (42, 142), die jeweils den Wert einer Informationseinheit codieren, umfaßt, wobei jeder Codierbereich durch einen im wesentlichen über den gesamten Codierbereich konstanten Wert einer physikalischen Größe gekennzeichnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Codierbereiche (42, 142) mindestens zwei unterschiedliche, bei der Abtastung unterscheidbare Werte der physikalischen Größe vorgesehen sind und der Wert der physikalischen Größe den Wert der Informationseinheit bestimmt sowie, daß der Wert der physikalischen Größe in jedem Zwischenbereich (44, 144) von diesen mindestens zwei Werten der physikalischen Größe in den Codierbereichen unterscheidbar ist.

2. Codeträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Codierbereiche (42, 142) zwei unterschiedliche Werte der physikalischen Größe vorgesehen sind.

3. Codeträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der physikalischen Größe in allen Zwischenbereichen (44, 144) im wesentlichen gleich und konstant ist.

4. Codeträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der physikalischen Größe um das Höhenniveau der Oberfläche der Zwischenbereiche (44, 144) bzw. der Codierbereiche (42, 142) handelt.

5. Flächiger Codeträger (40, 140) zum Abtasten durch ein Lesegerät (10) in einer bestimmten Abtastreihenfolge, der so ausgebildet ist, daß die Information durch mindestens drei verschiedene definierte, beim Abtasten erfaßbare Höhenniveaus codiert ist.

6. Codeträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Codeträger (40, 140) die Information in Form von Codierbereichen (42, 142) codiert ist, wobei benachbarte Codierbereiche durch Zwischenbereiche (44, 144) getrennt sind, die ein Bezugsniveau festlegen.

7. Codeträger nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeträger (40, 140) zum berührenden Abtasten durch eine Tastspitze (22) ausgebildet ist.

8. Codeträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeträger (40, 140) durch das Herausbrechen von Teilen (46, 146) codiert wird.

9. Codeträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Codierbereiche (42, 142) in einer Reihe nebeneinander liegen.

10. Codeträger nach Anspruch 9, sofern auf Anspruch 2 bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierung bzw. das Niveau eines jeden Codierbereichs (42, 142) dadurch festgelegt ist, ob ein entsprechendes Codierelement (46, 146) in diesem Codierbereich vorhanden ist oder nicht.

11. Codeträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Codierelement (46, 146) von einem herausbrechbaren Teil gebildet wird.

12. Codeträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Codierelement (46, 146) balkenförmig ausgebildet ist.

13. Codeträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Codierelement (46, 146) an seinem einen Ende fest mit dem Codeträger (40, 140) verbunden ist, während das andere Ende freisteht.

14. Codeträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende eines jedes Codierelements (46, 146) über den Rand des Codeträgers (40, 140) hinausragt.

15. Codeträger nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau jedes Codierbereichs (42, 142) mit herausgebrochenem Codierelement (46, 146) unterhalb des Bezugsniveaus liegt.

16. Codeträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau jedes Codierbereichs (42) mit nicht herausgebrochenen Codierelement (46) unterhalb des Bezugsniveaus liegt, jedoch höher als das Niveau jedes Codierbereichs mit herausgebrochenem Codierelement.

17. Codeträger nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Niveau jedes Codierbereichs (142) mit nicht herausgebrochenen Codierelements (146) oberhalb des Bezugsniveaus liegt.

18. Codeträger nach Anspruch 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Codierelement (146) in seinen beiden Randbereichen (150) in bzw. entgegen der Abtastrichtung abgerundet ist.

19. Codeträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeträger (40, 140) aus einem Ätzblech erzeugt ist.

20. Codeträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Codeträger (40, 140) für den Einsatz in aggressiver Umgebung und bei hohen Temperaturen bis 350°C ausgebildet ist.

21. Lesegerät zum Abtasten eines Codeträgers (40, 140) gemäß Anspruch 7 oder einem der vorhergehenden auf Anspruch 7 rückbezogenen Ansprüche, mit einer Tastspitze (22) zum Aufsetzen auf den Codeträger, einem Beschleunigungssensor (26) zum Erfassen der Beschleunigung des Tastspitze sowie einer Auswerteeinheit (20) zum Bestimmen des von der Tastspitze zurückgelegten vertikalen Wegs aus der erfaßten Beschleunigung in Abhängigkeit von der lateralen Position und zum Decodieren des Codeträgers aus dem so ermittelten Höhenprofil des Codeträgers.

22. Lesegerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät (10) zugleich zum Erfassen der Temperatur der Oberfläche (12) des zu codierenden Gegenstands (14) ausgebildet ist, wobei an die Tastspitze (22) ein Temperatursensor (24) angekoppelt ist, um die Temperatur der Tastspitze zu erfassen.

23. Lesegerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (20) so ausgebildet ist, daß sie die Temperatur der zu messenden Oberfläche (12) aus dem Zeitverlauf der an der Tastspitze (22) erfaßten Temperatur nach dem Ansetzen der Tastspitze mittels eines mathematischen Modells ermittelt.

24. Lesegerät nach Anspruch 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (26) als Piezoelement ausgebildet ist.

25. Lesegerät nach Anspruch 24, sofern auf Anspruch 23 bezogen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeflußsensor (26) vorgesehen ist, der thermisch an die Tastspitze (22) gekoppelt ist, wobei der Wärmeflußsensor von dem Piezoelement gebildet wird.

26. Lesegerät nach Anspruch 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesegerät (10) zugleich zum Erfassen der Schwingungen der Oberfläche (12) des zu codierenden Gegenstands (14) ausgebildet ist.

27. Lesegerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (26) zum Erfassen der Schwingungen der Oberfläche des zu codierenden Gegenstands ausgebildet ist.

28. Verwendung des Codeträgers (40, 140) gemäß Anspruch 1 bis 20 und des Lesegeräts (10) gemäß Anspruch 21 bis 27 zur Lecküberwachung von Kondensatableitern.

29. Verfahren zur Codierung von Gegenständen (14), wobei:
ein flächiger Codeträger (40, 140) mit Information bezüglich eines zu codierenden Gegenstand codiert wird, wobei der Codeträger zum Abtasten durch ein Lesegerät (10) in einer bestimmten Abtastreihenfolge vorgesehen ist und so ausgebildet ist, daß die Information durch mindestens drei definierte, beim Abtasten erfaßte Höhenniveaus codiert ist,
ein Lesegerät über den. Codeträger bewegt wird, das eine Tastspitze (22) zum Aufsetzen auf den Codeträger und einen Sensor (26) zum Erfassen der Vertikalbewegung der Tastspitze aufweist, wobei ein Höhenprofil des Codeträgers ermittelt wird, und
die Information des Codeträger aus dem ermittelten Höhenprofil des Codeträgers decodiert wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26) als Beschleunigungssensor ausgebildet ist und aus der ermittelten Beschleunigung der von der Tastspitze (22) zurückgelegte Weg in vertikaler Richtung ermittelt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Decodierschritt das Lesegerät (10) an die Oberfläche (12) des zu codierenden Gegenstands (14) angesetzt wird, um dessen Schwingungen mittels des Beschleunigungssensors (26) zu ermitteln.

32. Verfahren zur Codierung von Gegenständen (14), wobei:
ein flächiger Codeträger (40, 140) mit Information bezüglich eines zu codierenden Gegenstand codiert wird, wobei der Codeträger zum Abtasten durch ein Lesegerät (10) in einer bestimmten Abtastreihenfolge vorgesehen ist und eine Abfolge von in Abtastrichtung durch jeweils einen Zwischenbereich (44, 144) voneinander getrennten Codierbereichen (42, 142), die jeweils den Wert einer Informationseinheit codieren, umfaßt, wobei jeder Codierbereich durch einen im wesentlichen über den gesamten Codierbereich konstanten Wert einer physikalischen Größe gekennzeichnet und für die Codierbereiche mindestens zwei unterschiedliche, bei der Abtastung unterscheidbare Werte der physikalischen Größe vorgesehen sind und der Wert der physikalischen Größe den Wert der Informationseinheit bestimmt und wobei der Wert der physikalischen Größe in jedem Zwischenbereich von diesen mindestens zwei Werten der physikalischen Größe in den Codierbereichen unterscheidbar ist, und
ein Lesegerät über den Codeträger bewegt wird, um den Wert der physikalischen Größe in Abhängigkeit von dem Detektionsort zu ermitteln, daraus die Zwischenbereiche von den Codierbereichen zu unterscheiden, und den Wert der physikalischen Größe eines jeden Codierbereichs und daraus wiederum die Information des Codeträger zu ermitteln.

33. Lesegerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste seismische Masse (28), die an den Schwingungssensor (26) gekoppelt ist, und eine zweite seismische Masse (32) vorgesehen sind, wobei die Ankoppelung der zweiten seismischen Masse an den Schwingungssensor stärkerde frequenzabhängig als die Ankoppelung der ersten seismischen Masse an den Schwingungssensor ist.

34. Lesegerät nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelung der zweiten seismischen Masse (32) bei niedrigen Frequenzen wesentlich stärker ist als bei hohen Frequenzen

35. Lesegerät nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die erste seismische Masse (28), die zweite seismische Masse (32) und der Frequenzgang der Ankoppelung der zweiten seismischen Masse an den Schwingungssensor (26) so gewählt sind, daß eine erste Resonanzfrequenz des Gesamtsystems im Bereich unter 1 kHz liegt und eine zweite Resonanzfrequenz des Gesamtsystems im Ultraschallbereich liegt.