Übung: AutoID Barcodes Teil 2

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1 Identifizierungs- und Automatisierungstechnik Übung: AutoID Barcodes Teil 2 Prof. Dr. Michael ten Hompel Sascha Feldhorst, Ulrich Franzke Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen TU Dortmund 1

2 AutoID Barcodes Teil 2 Gliederung 1. Lesetechnik 2. Typische Probleme 3. Systemauswahl 4. Mehrdimensionale Barcodes 2

3 Lesetechnik: Aufgabe 1 Lesetechniken Lichtquelle emittiert Lichtstrahl Licht wird vom Material (Papier mit Barcode) reflektiert Photoelektrischer Empfänger wandelt einfallendes Licht in elektrische Spannung um Helle Flächen reflektieren besser als dunkle Helle Flächen erzeugen höhere Spannung 3

4 Lesetechnik: Aufgabe 1.1 Aufbau eines Scanners Skizzieren Sie den internen Aufbau eines Barcode-Laserscanners. 4

5 Lesetechnik: Lösung 1.1 Aufbau eines Scanners Skizzieren Sie den internen Aufbau eines Barcode-Laserscanners. Bildquelle: Sortier- und Verteiltechnik (D. Jodin) 5

6 Lesetechnik: Aufgabe 1.2 Ablauf einer Lesung Das Leseprinzip von Barcodes ist durcheinander geraten. Bitte sortieren sie es und tragen Sie die Signalverläufe gegebenen Strichcode ein. Digitale Darstellung Codeart, Start- Stop-zeichen) Umwandlung Lichtsignal in Analogspannung Wandlung in Binärformat Signalvorverarbeitung Filter/Verstärker 4711 Strichcodeabtastung S(t) S(t) Daten Signalverlauf (analog) t Signalverlauf (digital) t 6

7 Lesetechnik: Lösung 1.2 Ablauf einer Lesung Strichcodeabtastung Umwandlung Lichtsignal in Analogspannung S(t) Signalvorverarbeitung Filter/Verstärker Wandlung in Binärformat S(t) Digitale Darstellung (Codeart, Start- Stoppzeichen) 4711 Daten Signalverlauf (analog) t Signalverlauf (digital) t 7

8 Typische Probleme: Aufgabe 2 Print-Contrast-Signal (PCS) Das PCS ist abhängig von Hintergrund und Druckfarbe Matter Hintergrund ist besser geeignet als reflektierender Reflexivität der Farbe im Spektrum des Lesers beachten Der PCS berechnet sich wie folgt: PCS = R L R B R L 100 R L : Lückenreflexion [%] R B : Balkenreflexion [%] 8

9 Typische Probleme: Aufgabe 2.1 PCS-Berechnung Empfehlung Alte Lesegeräte: PCS >= 70% Neue Lesegeräte: PCS >= 35% Gegeben ist ein weißer Barcode auf blauem Grund und ein schwarzer Barcode auf gelbem Grund R L (blau)= 5% R L (gelb) = 60% PCS = R L R B R L 100 R B (weiß)= 75% R B (schwarz)=2% Warum ist zu erwarten, dass der blau-weiße Barcode vielen Lesegeräten Probleme bereit, obwohl der Kontrast zwischen Lücken und Balken ausreichend groß ist? Wie würde im Vergleich der gelb-schwarze abschneiden? 9

10 Typische Probleme: Lösung 2.1 PCS-Berechnung PCS-Werte weisen bereits auf Probleme hin: PCS bw = -14% (PCS wb =93,3%) PCS gs = 96,6% Problem: Invertierter Code Balken hell, Lücken dunkel Invertiertes Scanprofil Dekodierung in den meisten Fällen nicht möglich Lösung: Keine invertierte Codes verwenden, z.b. Schwarz auf Gelb Bildquelle: EN ISO/IEC (Mitte) 10

11 Typische Probleme: Aufgabe 2.2 Einfluss des Lichts Die meisten Laserscanner arbeiten mit rotem Laserlicht, vereinzelt wird auch mit Blaulichtscannern gearbeitet. Gegeben sind die zwei folgenden Barcodes: Sind beide Codes mit einem Rotlichtscanner lesbar? Was ändert sich bei Verwendung eines Blaulichtscanners? Welche Farbkombination ist unabhängig vom verwendeten Licht? 11

12 Typische Probleme: Lösung 2.2 Einfluss des Lichts Sind beide Codes mit einem Rotlichtscanner lesbar? Blau auf Rot ist lesbar Rot auf Blau ist nicht lesbar Grund: Rot reflektiert und Blau absorbiert rotes Licht => Invertierung Was ändert sich bei Verwendung eines Blaulichtscanners? Blau auf Rot ist nicht lesbar Rot auf Blau ist lesbar Grund: Rot absorbiert und Blau reflektiert blaues Licht => Invertierung Welche Farbkombination ist unabhängig vom verwendeten Licht? Schwarz auf Weiß Grund: Weiß reflektiert und Schwarz absorbiert alle Bestandteile des Lichts 12

13 Systemauswahl: Aufgabe 3 Bei der Auswahl von Barcode-Systemen spielen viele verschiedene Faktoren eine Rolle, wie Physische Aspekte Art der Anbringung Ort der Anbringung und Ausrichtung Größe der gekennzeichneten Objekte Physikalische Randbedingungen Entfernung zwischen Leser und Code Relativbewegung zwischen Leser und Code Fördergeschwindigkeit Zur Verfügung stehender Platz für den Code Monetäre Aspekte Anschaffungskosten Laufende Kosten Kosten im Fehlerfall 13

14 Systemauswahl: Aufgabe 3.1 Ausrichtung Sie sollen die Barcode-Lesetechnik für eine Förderanlage auswählen: Transportgut: Pakete in drei verschiedenen Größen Barcode-Familie: Code 2/5 Interleaved Barcode-Anbringung: Direkte Kennzeichnung mit geklebten Etiketten Fördergeschwindigkeit: < 2 m/s Anwendung: Identifizierung der transportierten Pakete zwecks Verzweigung Bestimmen Sie denkbare technische Lösungen und nennen Sie Vor- und Nachteile? 14

15 Systemauswahl: Lösung 3.1 Technische Möglichkeiten Lesegerät Unidirektional (z.b. Laserscanner) Omnidirektional (z.b. CCD-Kamera) Anbringung Etikett An einer Seite in definierter Richtung An einer Seite in mehreren Richtungen An mehreren Seiten Anbringung Lesegerät Ein Lesegerät an einer Seite Mehrere Lesegeräte an mehreren Seiten (z.b. Lesetor) 15

16 Systemauswahl: Lösung 3.1 Vergleich 16

17 Systemauswahl: Aufgabe 3.2 Platzbedarf Sie möchten einen möglichst einfachen Code unter folgenden Randbedingungen auswählen: Platz für Kodierung : 7 cm Daten: 7-stellige Nummer + eigene Prüfziffer Modulbreite: 0,5mm Füllen Sie die folgenden Tabelle aus und entscheiden Sie sich für einen Code: 17

18 Systemauswahl: Lösung 3.2 Platzbedarf Sie möchten einen möglichst einfachen Code unter folgenden Randbedingungen auswählen: Platz für Kodierung : 7 cm Daten: 7-stellige Nummer + eigene Prüfziffer Modulbreite: 0,5mm Füllen Sie die folgenden Tabelle aus und entscheiden Sie sich für einen Code: 18

19 Mehrdimensionale Barcodes: Aufgabe 4.1 Klassifizierung Welche Klassen von Barcodes gibt es und worin unterscheiden sich diese? 19

20 Mehrdimensionale Barcodes: Lösung 4.1 Klassifizierung Die Codes unterscheiden sich in den folgenden Punkten Verwendete Dimensionen Datendichte und Redundanz Verbreitung und Standardisierung 20

21 Mehrdimensionale Barcodes: Aufgabe 4.2 2D-Barcodes Probleme von 1D-Barcodes: Informationsgehalt beschränkt Zu lange Barcodes nicht handhabbar Einsatzgebiete von 2D-Barcodes: Kleinstprodukte (z.b. Produkte im Gesundheitswesen, Elektronik) Konsumgüter mit hohem Informationsbedarf (z.b. mengenvariable Ware, Gutscheine, Tickets) Transporteinheiten mit hohem Informationsbedarf (z.b. Mischpaletten) Ausführungsarten: Stapelcodes Matrixcodes 21

22 Mehrdimensionale Barcodes: Aufgabe 4.2 2D-Barcodes erkennen Welche Barcodes sind hier links abgebildet? Welchen der abgebildeten Codes würden Sie verwenden um eine sehr lange Ziffernfolge zu kodieren? Welcher der Ihnen bekannten 2D-Codes wäre dafür am Besten geeignet? 22

23 Mehrdimensionale Barcodes: Lösung 4.2 2D-Barcodes erkennen Welche Barcodes sind hier links abgebildet? Data Matrix Code (DMC) Codablock PDF-417 Welchen der abgebildeten Codes würden Sie verwenden um eine sehr lange Ziffernfolge zu kodieren? DMC kann bis zu Ziffern kodieren (Codablock: 2.728, PDF-417: 2.700) Welcher der Ihnen bekannten 2D-Codes wäre dafür am Besten geeignet? QR-Code kann bis zu Ziffern kodieren! 23

24 Mehrdimensionale Barcodes: QR-Code Anwendungsbeispiele Marketing: QR-Codes mit Logo Google Favorite Places Logistik: QR-Code Briefmarke Skurriles: Mode (Taschen, T-Shirts, usw.) Hotelfassaden Bildquelle: Söhne & Patner (Hotel), Kroatische Post (Briefmarke) 24

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 25

26 Ansprechpartner Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen LogistikCampus Joseph-von-Fraunhofer-Str Dortmund Telefon: Fax: Prof. Dr. Michael ten Hompel Mojtaba Masoudinejad, M.Sc. Telefon: Lehrstuhl für Förder-und Lagerwesen Technische Universität Dortmund Prof. Dr. Michael ten Hompel

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