Grundlegende optische Eigenschaften

Damit ein Barcode-System sicher funktioniert, müssen Anforderungen an den Barcode und an das Lesegerät gestellt werden, d.h. Barcode und Lesegerät müssen aufeinander abgestimmt werden. Sehr wesentlich sind dabei die codespezifischen, geometrischen und optischen Eigenschaften des Barcodes.

Letztlich handelt es sich um ein optisches Problem, das mit den Mitteln der klassischen Strahlenoptik gelöst werden kann. In der Praxis ist es ausreichend, Kenntnisse aus dem Fotobereich anzuwenden.

Abbildung: Das reflektierte Licht ist immer eine Überlagerung.

Der Scanner sieht immer eine Überlagerung verschiedener Effekte. Zuerst die Effekte, die aufgrund der Überlagerung durch die Schichtung aus Label, Kleber und möglicherweise farbigem Untergrund entstehen (siehe Abbildung). Zudem werden gerichtete (spiegelnde) und diffuse Reflexion überlagert, die u.a. durch die Oberflächeneigenschaften (matt oder glänzend) des Materials hervorgerufen wird (siehe Abbildung). Zudem muss bei der Anordnung eines Scanners daran gedacht werden, dass er nicht in Vollreflexion betrieben wird, da der Sensor ansonsten den Hell-Dunkel-Kontrast nicht mehr diskriminieren kann.

Abbildung: Gerichtete und ungerichtete Reflexion

Es fragt sich also, welches Signal am Scanner ankommt. Die Abbildung zeigt ein gemessenes Signal an einem Scanner. Offensichtlich weicht der reale Kurvenzug deutlich vom Ideal (binär hoch und tief) ab. Die Ursachen dafür sind vielfältig.

Abbildung: Ausdruck einer Reflexionsmessung [WL97]

Druckqualität: Eine Ursache für schlechte Signale ist die Druckqualität. Je besser die Druckqualität, desto klarer sind die Signale am Detektor. Umso einfacher und sicherer werden somit die Lesbarkeit des Codes und die Erst-Lese-Rate und desto geringer ist die Gefahr der Falschlesung. Fehlstellen in den Strichen und Flecken in den Lücken müssen kleiner sein als das Auflösungsvermögen des Lesegerätes, damit diese nicht als gültige Striche oder Lücken erkannt werden.

Kontrast: Er beschreibt das geforderte Reflexionsverhalten von Strichen und Lücken. Der Kontrast des zu lesenden Barcodes muss damit größer sein als der geforderte Mindestkontrast eines bestimmten Lesegerätes.

Farbeinfluss: Der von einem Lesegerät „gesehene“ Kontrast ist auch sehr wesentlich von Farbkombinationen abhängig. So sind zum Beispiel rote Striche auf weißem Grund für ein Rotlicht-Lesegerät nicht erfassbar, da Rot und Weiß für das Lesegerät gleich gut reflektieren. Für das menschliche Auge oder einen CCD -Scanner stellt sich dieser Kontrast jedoch auf Grund der anderen spektralen Empfindlichkeit, bei weißer Beleuchtung, als ausreichend dar.

Abbildung: Kombinationsmöglichkeiten bei Farbdrucken

Auflösungsvermögen: Das Auflösungsvermögen des Lesegerätes muss, bezogen auf die Modulbreite X des Barcodes, ausreichend sein. Bei Einhaltung dieser Bedingung ist garantiert, dass der Barcode im Lesegerät richtig abgebildet wird. Dabei müssen Toleranzen in Druck, Scanner und gewählter Symbologie berücksichtigt werden.

Leseabstand: Der maximale Leseabstand und die Tiefenschärfe richtet sich nach dem optischen System eines Lesegerätes. Je nach Anwendung ist das geeignete Lesegerät zu bestimmen. Der zu erreichende Leseabstand bzw. Tiefenschärfe ist direkt von der Modulbreite X des Barcodes abhängig.

Abbildung: Lichtfleckdurchmesser / Modulbreite [SF00]

(Geometrische) Verzerrung: Wölbungen, Krümmungsradien und Folien sind als Negativeinflüsse auf die optische Abbildung im Scanner zu bewerten und deshalb zu beachten.

Lesefeldhöhe des Lesegerätes: Sie muss mindestens so groß sein, dass die Länge des Barcodes inklusive Ruhezone vollständig erfasst werden kann. Sind in der Applikation Toleranzen bezüglich Führung, Codeposition, variable Codelängen oder verschiedene Paketgrößen vorhanden, so sind diese in der Lesefeldhöhe entsprechend zu berücksichtigen.

Abtastrate: Jeder Barcode sollte durch das Lesegerät mehrfach erfasst werden, da dadurch die Decodierung erleichtert wird. Die Abtastrate ist ein Parameter in einer Applikation, der die Geschwindigkeit bestimmt. Die richtige Auslegung eines Systems berechnet sich nach der Formel H = A*v/fscan.
H = Barcodehöhe, A = minimale Zahl der Abtastungen 5...10, v = Transportgeschwindigkeit, fscan = Abtastrate des Lesegerätes (Scans/s)

Barcode.GrundlegendeOptischeEigenschaften by Katrin Reiher at 12.03.2007 16:29