DE3931828A1 - Streifencode sowie verfahren und vorrichtung zum lesen eines solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lesen von Streifen­ oder Barcodes, wobei der Streifencode unter einen Lesekopf gebracht wird und der Code mittels des Lesekopfes abgelesen wird und eine Vorrichtung zum Lesen eines Streifen- oder Barcodes wechselnder elektromagnetischer Eigenschaften so­ wie einen Streifencode.

Optische Streifen- oder Barcodes sind bekannt. Sie bestehen aus einer Anzahl von schmalen und breiteren Strichen und Lücken, die parallel nebeneinander angeordnet sind. In der Regel beruht die Codierung einer Information in solchen Streifen und Lücken auf dem Binärprinzip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Streifencodema­ terialien vorzusehen sowie ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Lesen eines solchen zu schaffen, die auch unter Bedingungen einsetzbar sind, bei denen optische Streifencodes nicht eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß über einen durch Streifen und zwischen diesen befindlichen Lücken mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften gebildeten Streifencode ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt wird sowie ein durch den Streifencode ver­ änderbares Meßfeld detektiert wird. Eine Vorrichtung zum Lesen eines Streifencodes wechselnder elektromagnetischer Eigenschaf­ ten ist gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor mit einem Sensorkern, einer auf diesem aufsitzenden hochfrequent beauf­ schlagten Erregerspule und jeweils mindestens einer der Erreger­ spule eng benachbarten Sensorspule. Ein erfindungsgemäßer Strei­ fencode sieht auf einem Träger mit Zwischenräumen angeordneten Streifen aus elektrisch leitfähigem Material vor.

Insgesamt wird also ein Verfahren und System zum induktiven Erkennen von Streifencodes geschaffen, die aus einem elek­ trisch leitenden, vorzugsweise metallischen Material be­ stehen. Die Lücken oder Zwischenräume zwischen den Streifen aus elektrisch leitfähigem Material bleiben als Lücken des vorzugs­ weise nicht leitenden dielektrischen Trägermaterials erhalten oder können mittels solchen Materials, das auch als Deckschicht verwendet wird, ausgegossen werden. Insbesondere muß auch die Deckschicht nicht aus transparentem Material bestehen, sondern kann lichtundurchlässig sein.

Wenn die Streifen aus para- oder diamagnetischem, leitfähi­ gem Material, vorzugsweise Kupfer oder anderem gut leiten­ dem Material bestehen, so werden bei Einbringen eines Wechselfeldes über den Sensorkopf in dieses Material in die­ sem Wirbelströme erzeugt, die das Magnetfeld schwächen. Statt dielektrischem Träger- und Abdeckmaterials kann in diesem Falle auch ferromagnetisches Träger- und Abdeckmate­ rial vorgesehen werden, beispielsweise Edelstahl, insbeson­ dere bei korrosiven Umgebungen; gegebenenfalls sind der eigentliche Träger und das Abdeckmaterial durch Isolier­ schichten von den Streifen zu trennen.

Die Streifen können ebenfalls grundsätzlich aus ferromagne­ tischem Material bestehen. In diesem Falle wird aufgrund der durch dieses bedingten Verringerung des magnetischen Wider­ standes eine Feldverstärkung erzielt, die durch die Meßspule gemessen wird. Das Träger- und Abdeckmaterial besteht auch hier vorzugsweise aus dielektrischem Material, wie Kunst­ stoff oder dergleichen; grundsätzlich kann aber auch nicht ferromagnetisches, also para- oder diamagnetisches Träger­ und Abdeckmaterial verwendet werden.

Während es grundsätzlich möglich ist mit einem Erregerfeld und einem Sensorfeld zu arbeiten, ersteres erzeugt durch eine Erregerspule auf dem Sensorkern und letzteres gemessen mittels einer Meßspule, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung vor, daß zur Kompensation des Meßspulenstroms ein Referenz­ feld mittels einer Referenzspule gemessen wird. Das Referenz­ feld ist in der Regel ein Feldbereich, der durch die Code­ streifen praktisch nicht beeinflußt wird und wird entspre­ chend mit einer Referenzspule gemessen, die weiter aber von den Codestreifen liegt als die Meßspule, so daß das von ihr abgegebene Signal nicht beeinflußt wird. Die Referenzspule dient (bei Abwesenheit der zu messenden Streifen) zur Kom­ pensation des Meßfeldes bzw. zum Nullabgleich. Dieser kann rein mechanisch erfolgen, indem Meß- und Referenzspule mit Windungszahl und Anordnung auf dem Sensorkern derart aus­ gestaltet werden, daß bei Abwesenheit des Streifencodes die Ausgangssignale der Sekundärspulen auf Null abgeglichen werden, wobei diese einander gegengerichtet gekoppelt werden. Konkrete Ausgestaltungen sind in der Figurenbeschreibung be­ schrieben. Die Kompensation bzw. der Abgleich (für Abwesen­ heit von Streifencode) kann aber auch in Kombination mit elektrischen Maßnahmen oder rein elektronisch erfolgen; im ersteren Fall können in einem der beiden Zweige unterschied­ liche Verstärker angeordnet sein bzw. Verstärkungsfaktoren wirken; es können Phasenschieber vorgesehen sein. Die Refe­ renz- und Meßsignale werden einem Differenzverstärker zuge­ führt, dessen Ausgangssignal (bei Abwesenheit von Streifen­ codes) auf Null abgestimmt wird.

Die weiteren elektronischen Elemente der Verarbeitungsvor­ richtung sehen vor, daß Einrichtungen zum Ausfiltern stö­ render Gleich- und Oberwellenanteile (Bandpaß), ein Synchron- Demodulator bzw. eine Sample-Hold-Schaltung zur Gleichrich­ tung der Differenzspannungen und ein Tiefpaß oder ein äqui­ valentes Mittel zum Herausfiltern der Trägerfrequenz vorge­ sehen sind.

Das erhaltene gleichgerichtete reine Notsignal wird vorzugs­ weise mittels einer Spitzenwertdetektion, wie sie aus der DE-OS 36 01 083 bekannt ist und auf die ausdrücklich verwie­ sen wird und deren Offenbarungsgehalt zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird, eingesetzt. Das sich ergebende TTL-Signal, das genau den Streifencode repräsen­ tiert, kann dann in geeigneter Weise analysiert und demge­ mäß die im Streifencode enthaltene Information rückgewonnen werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Ausgestaltung eines Streifencodes;

Fig. 2 eine erste, prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen induktiven Sen­ sors;

Fig. 3-8 spezielle Ausführungsformen erfindungsge­ mäßer Sensoren bzw. Sensorkernen;

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Ausge­ staltung eines stationären Sensors;

Fig. 10 einen die Sensoren der Fig. 2-8 auf­ nehmenden Sensorkopf;

Fig. 11 ein Blockschaltbild der Auswerteelektronik;

Fig. 12(a-g) Darstellungen der im Zuge der elektroni­ schen Verarbeitung anfallenden Signalformen;

Fig. 13 die Schaltung einer spannungsabhängigen inverten Verstärkers;

Fig. 14 ein weiteres Schaltungsdetail der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 15 eine weitere Blockschaltbild-Darstellung einer anderen Ausgestaltung eines Schal­ tungsteils;

Fig. 16 eine weitere blockbildartige Darstellung eines Schaltungsteils; und

Fig. 17 ein Blockschaltbild der elektronischen Auswerteeinheit für eine stationäre Sen­ soranordnung gemäß der Fig. 9.

Die Fig. 1 zeigt auf einem ebenen flächigen Träger 1 ein Streifen- oder Balkenmuster 2 (Barcode) mit Streifen 3, 4 verschiedener oder dergleichen Breite, die durch Zwischenbe­ reiche oder Abstände 6, 7 ebenfalls verschiedener oder derglei­ chen Breite voneinander getrennt sind. Das Streifenmuster 2 ist weiterhin vorzugsweise durch eine Abdeckung 8 abgedeckt, die auch, ebenso wie das Material des Trägers 1, die Zwischenräume 6, 7 ausfüllen kann.

Die Streifen 3, 4 bestehen aus leitfähigem Material und zwar entweder aus gut leitfähigem dia- oder paramagnetischem Mate­ rial, wie Kupfer oder dergleichen, oder aber aus ferromagne­ tischem Material.

Der Träger 1 und die Abdeckung 8 bestehen in der Regel aus nicht leitfähigem, also dielektrischem Material, wie insbe­ sondere Kunststoff, der nicht durchsichtig sein muß.

In speziellen Fällen können bei Streifen 3, 4 aus ferromagne­ tischem Werkstoff Träger und Abdeckung aus anderen als dielektri­ schen, para- und diamagnetischen Werkstoffen bestehen, bei­ spielsweise aus Kupfer. In gleicher Weise kann in speziellen Anwendungen, insbesondere beim Einsatz in korrosiver Umgebung bei Streifen aus dia- oder paramagnetischem Material, als Mate­ rial für den Träger 1 und die Abdeckung 8 auch Edelstahl ein­ gesetzt werden.

So kann eine Karte aus Trägerplatte 1, 8 aus Edelstahl, Strei­ fen oder Codebalken 3, 4 aus Kupfer und zwischen diesen in Zwischenräumen eingelegten Edelstahlstreifen (nicht dargestellt) als "Codelücken" bestehen, wobei Kupfer in Edelstahlstreifen durch einen Stahlrahmen (nicht dargestellt) gehalten werden. Eine solche Anordnung kann durch Verschweißen oder Verbördeln fest verbunden sein, so daß eine solche Karte höchsten mechani­ schen, chemischen und thermischen Anforderungen genügt.

Die Auflösung oder Lesegenauigkeit wird durch die geometri­ schen Größen mitbestimmt. Die Schichtdicke der Codelinien wird vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100 Mikrometer ge­ wählt. Die Breite der Streifen 3, 4 und der Zwischenräume 6, 7 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 mm, kann aber auch bis zu 4 mm oder mehr betragen. Während das Trägermate­ rial weitgehend beliebig stark sein kann, sollte die Abdek­ kung 8 auf der Seite, auf der der Sensorkopf aufgesetzt wird, im Bereich von 0,1 bis 2 mm liegen; bei einer kartenartigen Streifenanordnung wird man auch das Trägermaterial in die­ ser Stärker wählen.

Die Länge der Streifen 3, 4 ist weitgehend unkritisch; prakti­ schwerweise wird sie im Bereich von 1 bis 4 cm gewählt.

Die Herstellung des Streifencodes kann in beliebiger geeigne­ ter Weise erfolgen. Die Streifen können aus dem entsprechen­ den Material ausgestanzt oder ausgeschnitten und anschließend beispielsweise in Kunststoff eingeschmolzen werden. Zur Her­ stellung kann Ätzen, wie es bei der Herstellung von Leiter­ platten üblich ist, eingesetzt werden. Weiterhin können ande­ re geeignete Dick- oder Dünnschichtverfahren oder auch Klebe­ verfahren je nach den verwendeten Materialien eingesetzt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Sensors 11. Der Sensor 11 weist einen Sensor­ kern 12 aus ferromagnetischem Material auf. Der Sensorkern 12 trägt im dargestellten Ausführungsbeispiel 3 Spulen 13, 14, 16. Der Kern 12 ist H-förmig ausgebildet. Zur Verkleinerung der Streuwirkung des magnetischen Feldverlaufes und einer Stei­ gerung der räumlichen Auflösung, kann der H-Kern-Sensor an einer (bzw. an beiden) Stirnseite(n) "zugespitzt" werden, indem er mit einem (Sattel-)Dach und einer entsprechenden (Sattel-)Kante 15 versehen ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Auf dem H-Steg ist die Spule 13 als Erregerspule gewickelt. An der Erreger-Spule 13 wird eine hochfrequente Wechselspannung angelegt. Durch die beaufschlagte Erregerspule 13 werden zwei getrennte magnetische Kreise aufgebaut, die jeweils über die Stirnseiten benachbarter Schenkel des H-Kerns 12 geschlossen sind. Auf den zwei benachbarten Schenkeln des H-Kerns ist je­ weils eine der Spulen 14, 16 gewickelt, wobei eine der Spulen (hier 14) die Meßspule ist, während die Spule 16 eine Referenz­ spule ist. Durch das über die hochfrequente Wechselspannung in der Spul 13 erzeugte magnetische Wechselfeld wird wie­ derum in den Spulen 14, 16 jeweils eine Spannung induziert, die bei Gegeneinanderschaltung der Spulen 14, 16 auf Null abgeglichen wird.

Eine Verbesserung besteht darin, den groben Abgleich über Win­ dungszahl und Spulenlage zu vollziehen und einen Feinabgleich über eine Aufaddierung eines in Amplitude und Phasenlage ein­ stellbaren Korrektursignales durchzuführen.

In der Fig. 3 ist ein H-Kern 12a dargestellt, der grund­ sätzlich die Form eines auf dem Kopf stehenden A′s besitzt, wobei aber die Seitenschenkel des A′s im Bereich der zu­ laufenden Spitze einander nicht berühren, sondern einen Spalt 17 bilden. Die Schenkel 18, 19 sind weiterhin im Querschnitt etwa halbkreisförmig ausgebildet, so daß der Spitzenbereich bei 21, insgesamt etwa einer Kreisfläche mit einem Durchmesser a ergibt.

Bei dem H-Kern 12b der Fig. 4 sind nicht nur zwei benach­ barte Schenkel zueinander hingeführt, wie dies bei der Fig. 3 der Fall ist, sondern beide Schenkelpaare zueinander hin­ geführt, so daß also das "H" sich von seinem Mittelsteg 22 zu den Enden der Schenkel hin verjüngt. Auch hier sind die Stirnseiten des Sensorkerns wieder nahezu kreisförmig mit einem Schlitz 17 ausgebildet.

Weitere Formen für H-förmige Sensorkerne 23, 24 sind den Fi­ guren 5 und 6 zu entnehmen. Auch hier sind die freien Enden der Schenkel zueinander hingeführt, diesmal bogenförmig, so daß zwischen den freien Enden der Schenkel jeweils ein schmaler Luftschlitz gebildet ist. Eine andere Ausgestaltung eines Sensorkerns 26 ist in der Fig. 7 dargestellt. Dieser Kern ist nicht H-förmig, sondern E-förmig ausgebildet, wobei der Sensorkern 26 derart eingesetzt wird, daß er auf den freien Enden seiner E-Schenkel steht. Die Erregerspule 13 ist um den mittleren E-Schenkel 27 gewickelt, während um einen seitlichen E-Schenkel 28, 28a jeweils eine Spule als Meß­ bzw. Referenzspule 14, 16 gewickelt ist. Dieser E-Kern 26 wird derart über das Streifenmuster geführt, daß der mittlere Schenkel 27 gerade über die Stirnkanten des Streifenmusters geführt wird und der die Meßspule 14 tragende Schenkel 28 über den Streifen entlang geführt wird, während der die Re­ ferenzspule 16 tragende Schenkel 28a neben den Streifen vor­ beigeführt wird.

Eine andere Ausgestaltung eines Sensorkerns 31 ist der Fig. 8 zu entnehmen. Hier ist der die Erregerspule 13 tragende Kernteil 32 als ein Stab ausgebildet, der in seinen Endbe­ reichen von Ringkernen 33, 33a umgeben ist, die jeweils die Meß- und Referenzspule 14, 16 tragen.

Während die vorgenannten Sensorkerne 12, 12a, 12b, 23, 24, 26, 31 relativ zu dem Streifenmuster 2 und zwar senkrecht zur Er­ streckung der einzelnen Streifen zu diesem bewegt werden, um den Code zu lesen, wobei die genannten Kerne in einem Sen­ sorkopf 34 der Fig. 10 oder einem ähnlichen Sensorkopf un­ tergebracht sein können, zeigt die Fig. 9 eine Ausgestal­ tung, bei der Streifenmuster und damit der dieses tragende Träger sowie eine Sensoranordnung 36 während der Messung bzw. des Lesens des Streifencodes relativ zueinander in Ruhe oder stationär gehalten werden. Aus diesem Grunde besteht die Sensoranordnung 36 aus einer Vielzahl von Einzelsensoren 37, die entsprechend einem der vorgenannten Sensoren, vorzugs­ weise entsprechend einem der Sensoren der Fig. 2 bis 7, ausgestaltet sind. Die Abmessungen der H-förmigen Einzelsen­ soren 37 (es können auch E-förmige Einzelsensoren verwendet werden) senkrecht zu der das entsprechende Buchstabenbild wiedergebenden Ebene und der Abstand zwischen den Sensoren in der gleichen Richtung, entspricht den minimalen Streifen­ und Zwischenraumdimensionen (der Streifen 3, 4 bzw. Zwischen­ räume 7, 6), wobei vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, die Code-Streifen und Code-Zwischenräume oder -lücken ein ungerades Vielfaches der entsprechenden Streifen oder Lücken mit den geringsten Querabmessungen sind, damit die Einzel­ sensoren beidseitig eines Einzelsensors, der über eine brei­ te Lücke angeordnet ist, jeweils über Code-Streifen zu liegen kommen.

Die Elektronik (Fig. 11) weist zunächst einen Oszillator 41 und einen diesem zugeordneten Sinusumsetzer 42 auf, mit dem das Oszillator-Signal in eine Sinuswelle umgesetzt wird. Die genann­ ten Komponenten können durch einen Baustein NE 5521 der Firma Valvo oder einen entsprechenden Baustein verwirklicht sein. Alternativ kann als Oszillator ein LC-Oszillator, insbeson­ dere nach Franklin, vorgesehen werden, der derart modifiziert ist, daß die Primärspule des Sensors 11 parallel zum Konden­ sator des LC-Oszillators geschaltet ist und die Induktivität des Oszillators bildet.

Es wird mit einer hohen Frequenz gearbeitet, wobei hierunter Frequenzen im Bereich von 5 bis 100 KHz verstanden werden. Im konkreten Ausführungsbeispiel wurde eine Frequenz von 58,8 KHz verwendet.

Die Amplitudenhöhe richtet sich nach der benutzten Betriebs­ spannung und beträgt beispielsweise bei einer Betriebsspannung von +10 Volt ca. 6 V_S. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit kann durch Betrieb der Spulen 13, 14, 16 in Resonanz durch Pa­ rallelschaltung geeigneter Kapazitäten erreicht werden.

Die in den Sekundärspulen 14, 16 (Fig. 2, 7, 8) des Sensors 11 induzierten Sekundärspannungen (Meß- und Referenzspannung) werden gesondert über separate Verstärker 43, 44 einem Addierer 45 zugeführt, wobei eine der Spannungen über einen Phasenschie­ ber 46, gegebenenfalls in Form eines Allpasses, geführt wird, um einen Nullabgleich der Differenz beider der Spannungen bei Abwesenheit des betreffenden Streifenmusters durchzuführen. Der Abgleich der Amplitude der Amplitutenwerte erfolgt zunächst durch Veränderung von Verstärkungsfaktoren in den verschie­ denen Zweigen. Zusätzlich oder alternativ kann die Windungszahl in geeigneter Weise gewählt werden. Bei einem symmetrischen H- Kern werden die Windungen der Sekundärspulen 14, 16 im wesentli­ chen gleich sein, während bei einer unsymmetrischen Ausgestal­ tung (Fig. 3) die Windungszahlen zum Nullabgleich unterschied­ lich gewählt werden. Soweit keine parasitären Kapazitäten vorhan­ den sind, ist die Phasenlage der Spannungen zueinander und zur Primärspule gleich Null. Wenn dies nicht der Fall ist, so muß eine Phasenkorrektur durch den Phasenschieber 44 vor­ genommen werden. Grundsätzlich könnte ein Nullabgleich statt mittels eines Referenzsignals auch durch ein dieses vollständig elektronisch simulierendes Signal vorgenommen werden bzw. indem das Meßsignal der Meßspule 14 rein elektronisch bzw. ausgehend vom die Primärspule 13 beaufschlagenden Signal kompensiert wird. In diesem Falle könnte die Referenzspule 16 entfallen.

Das Ausgangssignal des Addierers 45 wird anschließend einem Bandpaß 47 zur Herausfilterung störender Gleich- und Oberwellen­ anteile zugeführt.

Statt des vorstehend erläuterten separaten Abgriffs der bei­ den Sekundärsignale von Referenz- und Meßspule kann auch vorgesehen sein, daß zunächst die Induktivität der Erreger­ spule so gewählt werden, daß die die Sinusspannung liefernde Konstantspannungsquelle 41, 42 nicht überlastet wird, was durch 150 bis 200 Windungen eines Kupfer-Lackdrahts mit einem Durchmesser von 0,05 mm erreichbar ist. Ist die Be­ lastung nicht so groß, kann auf den Erregerschwingkreis und damit auf die der Erregerspule 13 parallel geschaltete Ka­ pazität verzichtet werden. Hierdurch wird ein driftarmes, stabiles Eingangssignal erreicht.

Sekundärseitig können die beiden Spulen auf Differenz, also gegeneinander, in Reihe geschaltet werden. Zu beiden wird parallel eine gemeinsame Kapazität zur Erzeugung eines Schwingkreises geschaltet. Bei dieser Beschaltung der Sensor­ spulen kann die Differenzspannung nicht mehr elektrisch bzw. elektronisch, sondern ausschließlich mechanisch durch Verändern der Windungszahl und Verändern der Lage der Spule auf Null ab­ geglichen werden (bei Abwesenheit der Code-Streifen). Bei Störung eines magnetischen Sekundärkreises wird die gesam­ te Induktivität so verändert, daß der ausgangsseitige Schwingkreis in Resonanz kommt; es ist eine hohe Empfind­ lichkeit gegeben. Bei dieser Beschaltung wird also bei De­ tektion, das heißt bei Störung des magnetischen Kreises durch Code-Streifen, der Sekundärkreis mit Meß- und Reso­ nanzspule 14, 16 in die Resonanz hinein betrieben, wodurch das Driftverhalten gegenüber der oben genannten Schaltung, bei der bei Detektion in einem Kreis aus der Resonanz heraus die Differenzspannung erzeugt wird, reduziert wird.

Störende Einflüsse können hierdurch weitgehend ausgeschaltet werden.

Das abgeglichene Signal wird - gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung - einem Synchron-Demodulator 48 (Multiplizierer) zur Gleichrichtung der Sekundär-Differenzspannung mittels des Primärsignals zugeführt. Je nach Art der Störung, die der Meßkreis 14 des Sensors 11 erfährt, ergibt sich eine andere Phasenlage zwischen Primär- und Differenzspannung. Da Voraussetzung der Synchron-Gleichrichtung Phasengleich­ heit oder Phasendifferenz von 180 Grad zwischen Primär- und Differenzspannung ist, muß eine weitere Phasenkorrektur zwischen Primär- und Differenzspannung erfolgen, wozu bei der dargestellten Ausführungsform ein Phasenschieber 49 im Kreis des vom Sinusansetzer 42 zugeführten Primärsignals vorgesehen ist. Der Phasenschieber wird vorzugsweise durch einen Allpaß gebildet.

Nach der Gleichrichtung wird schließlich die Trägerfrequenz mittels eines Tiefpasses 51 herausgefiltert. Diesem folgt ein invertierender, vorzugsweise spannungsabhängig verstärkender Verstärker 52.

Die weitere Verarbeitung des Ausgangssignals des Verstärkers 52 erfolgt über einen Differenzierer 53, einem spannungsab­ hängigen Phasenschieber 54 und in einer ersten Ausführungs­ form einem das nicht verschobene mit dem durch den Phasen­ schieber 54 verschobene Signal vergleichenden Komparator 56, dem ein UND-Gatter 57 nachgeschaltet ist, welches das Kompa­ rator-Signal in Abhängigkeit des Schaltzustandes einer vom nicht differenzierten Signal (Ausgang von 52) geschalteten Torschaltung 58 durchläßt. Das Auslaßsignal des UND-Gatters ist das gewünschte, dem Streifen 3, 4 entsprechende TTL-Signal, das zur weiteren Auswertung und Erkennung der Signalabfolge weiter­ gegeben werden kann, beispielsweise an einen Rechner.

Der sich an wesentlichen einzelnen erfindungsgemäßen Kompo­ nenten der Fig. 11 ergebende Signalverlauf ist in der Fig. 12 dargestellt. Die Fig. 12a zeigt schematisch eine Anordnung der elektrisch leitenden Streifen eines Streifen-Codes, wobei die schraffierten Balken den Kupferbahnen entsprechen.

Die Aufnahme dieses Codes mit dem Sensor 11 ergibt eine den Code-Streifen entsprechende, durch den Einfluß ihrer Leit­ fähigkeit modulierte Hochfrequenz- oder Trägerspannung, die durch den Synchrondemodulator 48 gleichgerichtet wird und de­ ren Hochfrequenzanteil durch den Tiefpaß ausgefiltert wird, so daß sich hinter dem Tiefpaß 51 das in der Fig. 12b dar­ gestellte (Niederfrequenz-)Signal ergibt.

Wie aus der Fig. 12b ersichtlich ist, erzielen die schma­ leren Kupferbahnen gegenüber den breiteren eine deutlich schwächere Wirbelstromausbreitung und sind daher im Signal nach der Fig. 12b nur als kleine schmale positive Spitzen zu erkennen. Da für die Weiterverarbeitung mit dem Differen­ zierer die Signal-Flanken des Signals der Fig. 12b nicht sauber verarbeitet werden können, erfolgt über den inver­ tierenden Verstärker 52 eine spannungsabhängige Verstärkung dahingehend, daß die schmalen Spitzen geringerer Höhe stär­ ker verstärkt werden, also mehr angehoben werden als die breiten Spitzen, ohne daß letztere (nach Invertierung) in die negative Begrenzung gehen. Die Addition einer zusätzlichen Offset- Spannung unterstützt den gewünschten Effekt dadurch, daß in dem positiven Bereich eine sehr hohe Verstärkung erfolgt, während sie im negativen Bereich bis zur maximalen Ausgangs­ spannung (von minus 3,3 Volt) annähernd logarithmisch auf nahezu 1 zurückgeht.

Der spannungsabhängige invertierende Verstärker 52 liefert derart das Signal der Fig. 12c.

Eine bevorzugte Schaltung für den Verstärker 52 ist in der Fig. 13 dargestellt. Mit OP ist ein Operationsverstärker, z. B. ein solcher mit der Bezeichnung TL 084, mit D1 eine Siliziumdiode (z. B. 1 N 41 48) und mit D2 eine Zehnerdiode (z. B. ZPD 3,3) bezeichnet. Der vom Synchronmodulator bzw. dem nachgeordneten Tiefpaß 49 kommende Eingang 60 ist auf den negativen Eingang des Operationsverstärkers geführt, während der positive Eingang auf einem festen Wert liegt (Invertierung). Die spannungsabhängige Verstärkung erfolgt über D1, D2, während die Offset-Spannung durch das links angeordnete Potentiometer P einstellbar ist.

Das durch den Differenzierer 53 differenzierte Signal ist als Signal 61 in der Fig. 12d dargestellt. In der gleichen Figur ist als phasenverschobenes Signal 62 das Ausgangssignal des spannungsabhängigen Phasenschiebers wiedergegeben.

Ein bevorzugter Aufbau eines spannungsabhängigen Phasenschie­ bers der Schaltung der Fig. 11 ist der Fig. 14 zu entnehmen, in der neben dem Phasenschieber 54 der nachgeschaltete Kom­ parator 56 dargestellt ist. Der Phasenschieber 54 besteht aus zwei antiparallel angeordneten Dioden D3, D4, die mit einem Kondensator C zu einer RC-Kombination geschaltet sind.

Ist der Spannungsbetrag des Eingangssignals größer als ein vorgegebener Wert (beispielsweise 0,7 Volt), so ist eine der beiden Dioden leitend. Es ergibt sich ein geringer Durchlaßwi­ derstand. Die gebildete RC-Kombination ergibt eine geringe Phasenverschiebung zum Eingangssignal 61 (Fig. 12c). Ist hingegen der Spannungsbetrag des Eingangssignals kleiner als der vorge­ nannte Spannungswert, so sperren beide Dioden. Es ergibt sich ein hoher Sperrwiderstand, so daß die RC-Kombination eine große Phasenverschiebung zum Eingangssignal 61 bedingt. Hierdurch werden die differenzierten Signale auch im Sattelbereich, wo sie nahezu parallel verlaufen, hinreichend weit auseinanderge­ zogen, so daß sie sich nicht kreuzen und der Komparator 56 in diesem Bereich keine Schaltvorgänge durchführt, während in den Spitzenbereichen des differenzierten Signals die Phasenverschie­ bung gering ist. Das verschobene und das unverschobene Signal kreuzen sich nahe ihrer Maxima. In diesem Kreuzungspunkt schaltet der Komparator. Aufgrund der erzeugten geringen Ver­ schiebung in diesem Bereich gibt der Schaltpunkt des Kompa­ rators 56 eine Flanke im Ausgangsstreifenmuster sehr genau wieder.

Der spannungsabhängige Phasenschieber 54 kann durch Auswahl und Anzahl der antiparallel gerichteten Dioden hinsichtlich des Spannungsbereichs, an dem eine Änderung der Phasenver­ schiebung einsetzt, verändert werden, während durch Reihen­ schaltung von Widerständen zu den Dioden die Phasenverschie­ bung in beiden Bereichen variiert werden kann.

Das Komparatorsignal ist in der Fig. 12e wiedergegeben.

Gegenüber einer an sich möglichen Spitzenwertdetektion ergibt sich ein einfacherer Aufbau, eine sicherere Erfassung der positiven und negativen Spitzen, selbst wenn deren Werte oder Intensitäten stark schwanken; unerwünschte Schaltpunkte wer­ den zuverlässig ausgeschlossen und eine Anpassung an die je­ weiligen Problemstellungen ist leicht durchführbar.

Da die vorbeschriebene Phasenverschiebung in dem Falle, in dem überhaupt keine Decodierung erfolgt, ein unerwünschtes "Takten" des Komparators nicht vermeiden kann (wie bei 63 in Fig. 12e angedeutet) und um in diesem Falle nicht die ganze Einrichtung jeweils abschalten zu müssen, kann die in der Fig. 11 dargestellte Torschaltung 58 vorgesehen sein, mittels der das spannungsabhängig verstärkte und invertierte Analogsignal nach der Fig. 12c mit einer festen, vorgebbaren Schwelle 64 verglichen wird, wobei der Komparator nur öffnet, wenn der (invertierte) Analogwert unterhalb der Schwelle liegt, während er schließt, wenn ein invertierter und gemäß obiger Erläuterung versetzter "Nullwert" des Signals oberhalb der Schwelle liegt, so daß er kein Ausgangs-Signal abgibt und damit das UND-Gatter in diesem Falle keiner Messung schließt. Wenn relative Maxima des (invertierten) Analogsignals nach Fig. 12c die Schwelle überschreiten sollten, so daß der Komparator kein positives Signal abgibt, so liegt ein solcher Fall (bei 65 in Fig. 12c und f) immer außerhalb der durch die Flanken bestimmten Peaks des Signals des Komparators 56, so daß dieser Fall zulässig ist und hierdurch keine Information ausgeblendet wird.

Das vom UND-Gatter 57 abgegebene TTL-Ausgangssignal ist in der Fig. 12g dargestellt. Dieses kann, wie gesagt, weiterver­ arbeitet werden, beispielsweise in einem Rechner.

Eine alternative Schaltung zur Verhinderung des Taktens des Komparators sieht vor, daß statt der Torschaltung zwischen spannungsabhängigem Phasenschieber und Komparator ein Addie­ rer angeordnet ist, der dem spannungsabhängig phasenverscho­ benem Differenzsignal 62 eine negative Offset-Spannung über­ lagert, so daß auch die "Nullwerte" des unverschobenen und des phasenverschobenen Signals in ihren Werten (intensitätsmäßig) "auseinandergezogen" werden. In diesem Falle ist der spannungsab­ hängige Phasenverschieber durch einen Impedanzwandler abge­ schlossen, dessen Ausgang das Eingangssignal des Addierers liefert (im einzelnen nicht dargestellt). In diesem Fall kann dann das TTL-Ausgangssignal des Komparators 56 unmittelbar zur Weiterverarbeitung verwendet werden.

Die weitere Verarbeitung des Signals der Fig. 12c nach einem Verstärker 52 kann auch grundsätzlich durch Spitzenwertdetektion erfolgen, wie sie in der DE-OS 37 23 348 für ein optisches Barcode-Lesesystem erläutert ist, worauf ausdrücklich verwiesen wird. Das sich ergebende gewünschte, den Streifen 3, 4 entspre­ chende TTL-Signal wird zur weiteren Auswertung und Erkennung der Signalabfolge, beispielsweise einem Rechner, weitergegeben. Der guten Ordnung halber sei erwähnt, daß die Verknüpfungsschaltung 38 der DE-OS 37 23 348 zur Unterdrückung des Einflusses der dort gelesenen einzelnen Matrix-Druckerpunkte vorgesehen war und die damit verbundenen Probleme hier nicht auftreten, so daß dieses Glied nicht erforderlich ist.

Der Synchrondemodulator 48 sowie der Tiefpaß 51 der Fig. 11 können in der aus der Fig. 15 ersichtlichen Weise durch einen Rechteckumsetzer 71, einen nachfolgenden retriggerba­ ren Monoflop 72 im Erregerstromkreis sowie eine Sample-und- Hold-Schaltung 73, die durch den Takt des Monoflops 72 ge­ taktet wird, ersetzt werden. Das Ausgangssignal der Sample­ und Hold-Schaltung 73 entspricht dem der Fig. 12d.

Eine weitere Alternative besteht darin, die Synchrondemodu­ lation der Fig. 11 beizubehalten, aber die Tiefpassung da­ durch zu ersetzen, daß das Erregersignal gegebenenfalls über einen weiteren Phasenschieber 81 relativ zum Meß- bzw. Dif­ ferenzsignal korrigiert wird, sich wieder ein Rechteckum­ setzer 82 im Erregerstromkreis und diesem nachfolgend eine Schaltung zur Frequenzverdopplung mit parallel zu einander angeordneten gegensinnig geschalteten Monoflops 83, 84 so­ wie einem nachfolgenden Odergatter 85 zur Erzeugung des Takts für eine Sample-und-Hold-Schaltung 86 im Meßsignal­ kreis (Fig. 16).

Bei einem statischen Lesekopf, wie er unter Bezugnahme auf Fig. 9 oben erläutert wurde, werden die Einzelsensoren mittels einer Multiplex-Schaltung (Fig. 17) nacheinander auf ihren jeweiligen Zustand abgefragt. Hierzu ist im Erregerstrom­ kreis dem Sinusumsetzer 42 ein Demultiplexer 91 nachgeordnet, der das Erregersignal nacheinander den einzelnen Sensorkernen 92 zuweist, während in entsprechender Abfolge die Meß- und gegebenenfalls Referenzspulen 14, 16 der Einzelsensoren 92 durch den Multiplexer 93 abgefragt werden. Die Ablauf­ steuerung erfolgt durch einen Mikroprozessor 94. Die weitere Verarbeitung der Signale erfolgt über den Verstärker 47, den Synchrondemodulator 48 sowie den Tiefpaß 51 bzw. eine der entsprechenden vorstehend erläuterten Ersatzschaltungen dieser Elemente. Da die Einzelsensoren während des Ablesens stationär über den Code-Streifen bzw. -Lücken gehalten sind, kann der Nullabgleich unmittelbar am Sensor (mechanisch) erfol­ gen. Die differenzierte Spannung wird in der vorstehend be­ schriebenen Weise (Schaltungsblöcke 66, 95) dargestellt. Die entsprechenden digitalen Zustände der Einzelsensoren werden in einem Speicher 96 (RAM) abgelegt. Von hier sind sie über eine parallele oder serielle Schnittstelle 97, 98 weiterverarbeitbar.

Im Fall einer stationären Sensoranordnung mit E-förmigen Sensorkernen befindet sich die Erregerwicklung, wie gesagt, auf dem mittleren Schenkel. Die Sekundärwicklungen auf den beiden äußeren Schenkeln müssen symmetrisch behandelt wer­ den, so daß deren Schaltungsteile 66, 95 an entsprechenden Flä­ chen 66a, 95a parallel geordnet sind. Es ist wesentlich, daß die Positioniergenauigkeit relativ zu dem Streifencode eingehal­ ten wird, also einer der beiden äußeren Schenkel zusammen mit dem mittleren Schenkel über den Streifen, der andere aber außer­ halb derselben angeordnet ist.

Claims (28)

1. Verfahren zum Lesen von Streifen- oder Barcodes, wo­ bei der Streifencode unter einen Lesekopf gebracht wird und der Code mittels des Lesekopfes abgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß über einem durch Streifen und zwischen diesen befindlichen Lücken mit unterschiedlichen elektromagnetischen Eigenschaften gebildeten Streifencode ein elektromagnetisches Wechsel­ feld erzeugt wird sowie ein durch den Streifencode ver­ änderbares Meßfeld detektiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfeld weitab vom elektromagnetischen Strei­ fencode auf Null kompensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Streifencode praktisch nicht beein­ flußbares Referenzfeld detektiert und das Meßfeld mit diesem auf Null abgeglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfeld rein elektronisch auf Null kompen­ siert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über einem Streifencode in festem Abstand senkrecht zur Erstreckung der Einzelstreifen nebeneinander mehrere Erregerfelder erzeugt und Meß­ signale abgenommen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Multiplex-Verfahren die Erregerfelder erzeugt und die Meßverfahren abgegriffen werden.

7. Vorrichtung zum Lesen eines Streifen- oder Barcodes wechselnder elektromagnetischer Eigenschaften, ge­ kennzeichnet durch mindestens einen Sensor (11) mit einem Sensorkern (12), einer auf diesem aufsitzenden hochfrequent beaufschlagten Erregerspule (13) und jeweils mindestens einer der Erregerspule eng benach­ barten Sensorspule (14).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Sensorkern (12) sowohl eine Meß- als auch eine Referenzspule (14, 16) als Sensorspulen aufge­ bracht sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensorkern (12) H-förmig ausgebil­ det ist und die Erregerspule auf dem H-Steg angeordnet ist, während die Sensorspule(n) auf H-Schenkeln (18, 19) angeordnet ist (sind).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern sich zumindestens einem Ende benachbarter Schenkel (18, 19) A-förmig verjüngt, wobei zwischen den Spitzen der Schenkel (18, 19) frei­ gelassen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der H-Sensorkern (12) sich vom Steg zu seinen beiden freien Enden der Schenkel (18, 19) hin verjüngt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch benachbarte Schenkel (18, 19) gebildete Stirnseite (21) einen mit einem Schlitz (17) versehenen Kreis bildet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, 8 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkern (26) E-förmig ausgebildet ist und die Wicklungen (13, 14, 16) auf Schenkeln (27, 28, 28a) des E-Sensorkerns (26) angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (11) zylindersymmetrisch mit einem Erregerstab (32) und diesen an seinen En­ den umgebenden Meßzylindern (33, 33a) ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (13, 14, 16) am Sensor­ kern (12, 26; 32, 33, 33a) verklebt sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, ge­ kennzeichnet durch Parallelschaltung von Kapazitä­ ten zu den Spulen (13, 14, 16).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, ge­ kennzeichnet durch eine Einrichtung zum Nullabgleich der Meßspannung.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Referenz- und Meßspule (14, 16) gegensinnig in Reihe geschaltet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, gekenn­ zeichnet durch in Reihe geschalteten Phasenschieber und Differenzverstärker (43, 44).

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Spitzenwert­ detektion (53, 54, 56, 57, 58, 59) mit nachgeschaltetem Flip-Flop (61).

21. Streifencode, gekennzeichnet durch auf einem Träger (1) mit Zwischenräumen (6, 7) angeordneten Streifen (3, 4) aus elektrisch leitfähigem Material, wobei die Zwischenräume ggfls. mit unterschiedlichem Material gefüllt sind.

22. Streifencode nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (3, 4) durch eine Deckschicht (8) abgedeckt sind.

23. Streifencode nach Anspruch 21 oder 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streifen (3, 4) aus para- oder diamagnetischem Material bestehen.

24. Streifencode nach Anspruch 21 oder 22, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streifen (3, 4) aus ferromagne­ tischem Material bestehen.

25. Streifencode nach einem der Ansprüche 21 bis 24, da­ durch gekennzeichnet, daß Träger (1) und/oder Abdec­ kung (8) aus dielektrischem Material bestehen.

26. Streifencode nach Anspruch 21 oder 22 in Verbindung mit Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (1) und/oder Deckschicht (8) aus ferromagnetischem Material bestehen.

27. Streifencode nach einem der Ansprüche 21 oder 22 in Verbindung mit Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß Träger (1) und/oder Deckschicht (8) aus para­ oder diamagnetischem Material bestehen.

28. System zum Lesen von in Streifencodes codierten Infor­ mationen, gekennzeichnet durch einen Streifencode nach einem der Ansprüche 21 bis 27 und eine Lesevor­ richtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20.