SE516522C2 - Positionsbestämning - Google Patents

Description

516 522 2 I det andra exemplet anges koordinaterna i varje punkt på skrivytan med hjälp av streckkod, varvid en streckkod för X-koordinaten är angiven ovanför en streckkod för Y-koordinaten.

Som ett tredje exempel anges att ett schackruts- mönster kan användas för att koda X- och Y-koordinaterna.

Det finns dock ingen förklaring till hur schackruts- mönstret är uppbyggt eller hur det kan översättas till koordinater.

Ett problem med det kända mönstret är att det är uppbyggt av komplexa symboler och ju mindre dessa sym- boler görs desto svårare blir det att framställa den mönstrade skrivytan och desto större blir risken för felaktiga positionsbestämningar, men ju större symbolerna görs desto sämre blir positionsupplösningen.

Ett ytterligare problem är att bildbehandlingen blir tämligen komplicerad på grund av att det är komplexa sym- boler som skall tolkas. Ännu ett problem är att sensorytan på den anordning som används för att registrera symbolerna måste göras så stor att den kan registrera fyra symboler samtidigt så att den säkert får med minst en symbol i sin helhet, vilket krävs för att positionsbestämningen skall kunna genomföras.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att helt eller delvis avhjälpa ovannämnda problem.

Detta ändamål uppnås med en produkt enligt patent- krav 1, ett sätt att åstadkomma ett positionskodnings- mönster enligt patentkrav 9, en programvara enligt patentkrav 12 och 13, en anordning för positionsbestàm- ning enligt patentkrav 17 och en användning av ett positionskodningsmönster enligt patentkrav 20.

Uppfinningen avser närmare bestämt en produkt för positionsbestämning, vilken produkt har en yta och ett positionskodningsmönster som sträcker sig över ytan och kodar ett flertal positioner på ytan, varvid varje posi- 10 15 20 25 30 35 516 522 3 tion av nämnda flertal positioner kodas av en bestämd del av positionskodningsmönstret och varvid varje sådan be- stämd del av positionskodningsmönstret även bidrar till kodningen av angränsande positioner, vilket positionskod- ningsmönster vidare är baserat pà en första symbolsträng som innehäller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolstràngen så är dessa symbolers placering i den första symbolstràngen entydigt bestämd, varvid den första symbolstràngen används för att bestämma positionen i en första dimension på ytan, känne- tecknad av att positionskodningsmönstret innehåller en första rad med symboler som är ordnade enligt den första symbolsträngen, och en andra rad med symboler som är ordnade enligt en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbolsträngen, varvid en förskjutning' erhålles mellan den första och den tredje symbolstràngen längs den första och den andra raden när den första och den tredje symbolstràngen upprepas.

I den kända tekniken kodas varje position med en egen kod eller symbol, som är "isolerad" från de om- givande positionernas koder eller symboler. Därmed be- gränsas positionsupplösningen av den delyta som symbo- len/erna eller koden/erna för en position upptar. Enligt uppfinningen används emellertid en bestämd del av posi- tionskodningsmönstret för kodning av flera positioner. Pä detta sätt skapas en "flytande" övergång mellan olika positioner, vilket gör det möjligt att öka positions- upplösningen. Vidare kan förhållandet minskas mellan à ena sidan storleken av den del av positionskodningsmönst- ret som behöver läsas in för att möjliggöra positions- bestämning och à andra sidan storleken av den bestämda delen av positionskodningsmönstret som kodar en position.

Produkten pà vilken positionskodningsmönstret an- bringas kan vara vilken som helst produkt som har en yta pà vilken man vill bestämma en position. Den kan vara av passiv typ. Den behöver alltså inte själv sända ut sig- 10 15 20 25 30 35 516 522 4 naler, utan den har ett mönster som kan läsas av medelst en aktiv anordning.

I en föredragen utföringsform är positionskodnings- mönstret så arrangerat att för varje par av en första och en andra angränsande position, som kodas av en första och en andra bestämd del av positionskodningsmönstret så överlappar den första och den andra bestämda delen av positionskodningsmönstret alltid varandra delvis. Posi- tionskodningsmönstret är alltså delvis gemensamt för angränsande positioner. Uttryckt med andra ord är varje position på ytan associerad med en delyta på ytan. Om då den första position kodas med en första del av positions- kodningsmönstret som upptar en första delyta a, och den andra positionen, som gränsar till den första positionen, kodas med en andra del av positionskodningsmönstret som upptar en andra delyta b, så överlappar den första del- ytan a delvis den andra delytan b. I den kända tekniken ligger däremot delytorna a och b bredvid varandra för två angränsande positioner. Kodningen enligt den kända tek- niken är alltså kontextfri, medan kodningen enligt upp- finningen är kontextberoende.

Mönstret kan vara vilket som helst arrangemang av linjer, figurer, ytor eller liknande som gör det möjligt att koda positioner på det ovan beskrivna sättet.

Företrädesvis är emellertid mönstret uppbyggt av ett flertal symboler av minst en första typ. I det allra enklaste utförandet finns det bara symboler av den första typen och kodas positionerna med hjälp av avståndet mel- lan dessa symboler. Alternativt kan kodningen vara binär, varvid förekomsten av symbol representerar en etta och avsaknaden av symbol representerar en nolla. Denna form av kodning kan dock medföra problem i sådana positioner som kodas med enbart nollor eller övervägande nollor.

I den mest föredragna utföringsformen är positions- kodningsmönstret uppbyggt av ett flertal symboler av enbart en första och en andra typ eller utseende. Ett sådant mönster kan användas för en binär kodning. Det 10 15 20 25 30 35 516 522 5 blir enkelt att anbringa på en yta eftersom symbolerna kan vara mycket enkla och exempelvis bestà av tvä prickar. med olika diametrar. Produkten med ytan med detta mönster blir alltså enkel att framställa eftersom informations- innehållet i varje symbol är litet. Vidare blir bild- behandlingen enkel.

Företrädesvis är symbolerna vidare likformigt förde- lade över ytan, varvid det blir speciellt enkelt att framställa och tolka mönstret.

För att mönstret skall kunna byggas upp av symboler av ett fåtal olika typer, men ändå medge kodning av ett större antal positioner, kodas företrädesvis varje posi- tion av nämnda flertalet positioner med hjälp av ett ' flertal symboler. Det är då en fördel att symbolerna som kodar en position är fördelade i två dimensioner på så sätt att samma positionsupplösning kan åstadkommas i två vinkelräta riktningar på ytan. u Var och en av symbolerna bidrar företrädesvis till kodningen av mer än en av nämnda flertalet positioner.

Det kan dock förekomma randeffekter som gör att detta inte är uppfyllt för enstaka symboler.

Positionskodningsmönstret kan realiseras med vilken som helst parameter som kan avläsas av en areasensor pà en delyta på den yta över vilken positionskodnings- mönstret sträcker sig. Parametern kan vara elektrisk eller kemisk eller av annan typ. Mönstret kan exempelvis vara utformat så att konduktansen pà ytan varierar pä det angivna sättet. Mönstret är emellertid företrädesvis optiskt avläsningsbart för det blir då enkelt att an- bringa på ytan. Det skall alltså kunna reflektera ljus.

Ljuset behöver dock inte ligga i det synliga området.

Symbolerna i mönstret kan vara av vilken som helst lämplig typ. De är företrädesvis grafiska så att ingen teckenigenkänning (OCR) behöver göras vid positions- bestämningen, men de skulle även kunna bestå av tal eller tecken. 10 .'15 20 25 30 35 516 522 6 Ett positionskodningsmönster kan vara slumpmässigt utformat så att det i sig inte innehåller någon infor- mation om positionerna som det kodar, utan den del av positionskodningsmönstret som finns på en delyta måste matchas mot positionskodningsmönstret för hela ytan för' att positionen för delytan skall kunna bestämmas. Detta har dock nackdelen att det kräver stor processorkapacitet för positionsbestämningen. Dessutom är det svårt att slumpmässigt generera ett positionskodningsmönster utan tvetydigheter, såvida man inte accepterar en väldigt stor redundans.

Alternativt kan var och en av ett flertal positioner definieras av en första och en andra koordinat som kan' bestämmas med hjälp av en del av ett positionskodnings- mönster som finns pà en tillhörande delyta, varvid positionskodningsmönstret representerar en adress till en plats där den första och den andra koordinaten är lagrad.

Ett sådant utförande av ett positionskodningsmönster kräver dock mycket minnesutrymme.

Positionskodningsmönstret är därför så uppbyggt att positionskodningsmönstret som kodar en viss position har inherent information om positionen. ' Närmare bestämt är positionskodningsmönstret baserat på en första symbolsträng, som innehåller ett första för- utbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbeståmt antal, företrädesvis efter varandra följande, symboler ur den första symbolsträngen så är dessa symbolers placering i symbolsträngen entydigt bestämd, varvid den första symbolsträngen används för att bestämma positionen i en första dimension på ytan. Genom att man baserar positionskodningsmönstret på en symbol- sträng med ett ändligt antal symboler som är anordnade i en bestämd ordning kan man definiera en "formel" för att bestämma positionen i en första dimension på ytan. Här- igenom krävs bara ett litet minnesutrymme för att lagra symbolsträngen och positionsbestämningen kan göras snabbt och enkelt. Positionen i den första dimensionen kan exem- 10 «^15 20 25 30 35 516 522 7 pelvis ges som en koordinat i ett kartesiskt eller ett polärt koordinatsystem.

På motsvarande sätt är positionskodningsmönstret vidare företrädesvis baserat på en andra symbolsträng med samma egenskap som den första symbolsträngen, varvid den andra symbolsträngen används för att bestämma positionen i en andra dimension på ytan. Den andra symbolsträngen är lämpligen en talserie. Positionen i den andra dimensionen kan lämpligen också ges som en koordinat i ett kartesiskt eller ett polärt koordinatsystem.

Såsom nämnts ovan är det svårt att slumpmässigt generera ett positionskodningsmönster utan tvetydigheter.

Detta problem löses enligt en annan aspekt av uppfin- 6 ningen genom ett sätt att åstadkomma ett positionskod- ningsmönster, vilket positionskodningsmönster är avsett för kodning av ett flertal positioner på en yta, inne-, fattande steget att pà minst en första rad anordna sym- boler i enlighet med en första symbolsträng som inne- håller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolsträngen så är dessa sym- bolers placering i symbolsträngen entydigt bestämd, kän- netecknat av steget att på minst en andra rad anordna symboler i enlighet med en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbolsträngen på så sätt att en förskjutning erhålles mellan den första och den tredje symbolsträngen längs den första och den andra raden när den första och den tredje symbolsträngen upprepas.

Detta sätt är fördelaktigt för det gör det möjligt att pà ett regelbaserat sätt generera ett entydigt posi- tionskodningsmönster.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen avser denna en anordning för positionsbestämning innefattande en sensor för avbildning av en delyta av ett flertal del- ytor på en yta och bildbehandlingsorgan, som är anordnade att avkoda ett positionskodningsmönster på en produkt enligt något av krav 1-8. 10 =l5 20 25 30 35 516 522 8 Genom att bildbehandlingsorganen i anordningen är anordnade att bestämma positionen pà ett "regelbaserat" sätt, behöver anordningen ingen stor minneskapacitet, vilket är en fördel när det gäller tillverkningskostnaden för anordningen och möjligheten att göra en stand-alone-' enhet; _ Bildbehandlingsorganen utgörs med fördel av en lämp- ligt programmerad processor.

Anordningen kan realiseras som en självständig en- het. Alternativt kan sensorn finnas i ett första hölje, medan bildbehandlingsorganen finns i ett annat hölje, t ex en persondator till vilken av sensorn registrerade bilder överförs. ' Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen avser denna användning av ett positionskodningsmönster för bestämning av en position, vilket positionskodnings- mönster är baserat pà en första symbolsträng som inne- håller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolsträngen sä är dessa symbo- lers placering i symbolsträngen entydigt bestämd och vilket positionskodningsmönster bestár av symbolerna i den första symbolsträngen, varvid symbolerna är placerade i minst en första rad i enlighet med den första symbol- strängen och minst en andra rad i enlighet med en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbol- strängen pá sä sätt att en förskjutning erhålles mellan den första och den tredje symbolsträngen längs den första och den andra raden när den första och den tredje symbol- strängen upprepas.

En sàdan användning kan exempelvis bestå av lagring av mönstret i elektronisk form.

Uppfinningen kan tillämpas inom en rad olika om- råden. Den kan användas för att fortlöpande registrera positionen för en penna som förs över ett papper eller någon annan skrivyta. Den kan vidare användas i alla sammanhang där positionen behöver bestämmas för ett verk- lO .- 15 20 25 30 35 516 522 9 tyg eller liknande. Den kan vidare användas som musmatta för en mus.

Kort figurbeskrivning I det följande skall utföringsformer av föreliggande uppfinning beskrivas närmare under hänvisning till bi- fogade ritningar, pà vilka Fig l visar en del av en produkt, här ett papper, som är försett med ett mönster på sin yta som möjliggör positionsbestämning. V Fig 2 visar en anordning som gör det möjligt att bestämma positionen pá en yta pà en produkt.

Beskrivning av föredragna utföringsformer I fig 1 visas en del av ett papper 1, som pä sin yta 2 är försett med ett optiskt avläsningsbart mönster 3 som möjliggör positionsbestämning. I detta fall kan posi- tionsbestämning utföras på hela produktens yta. I andra fall kan ytan som medger positionsbestämning utgöra en mindre del av produkten.

Positionskodningsmönstret 3 är uppbyggt av symboler 4 av en första och en andra typ 4a, 4b och närmare be- stämt av prickar av tvà olika storlekar, varvid prickarna 4a med den större diametern representerar en etta och prickarna 4b med den mindre diametern en nolla. Prickarna har för àskàdlighetens skull förstorats.

Positionskodningsmönstret är så arrangerat att om en anordning avbildar prickarna pà en delyta med en förut- bestämd storlek kan delytans position på papprets yta bestämmas automatiskt med hjälp av bildbehandlingsorgan i anordningen. En första och en andra delyta Sa resp 5b visas med streckade linjer. Den del av positionskodnings- mönstret som finns pà den första delytan 5a utgör en första bestämd del 6a av positionskodningsmönstret. Denna första bestämda del kodar en första position 7a, som sammanfaller med den mittersta symbolen på delytan. Pà motsvarande sätt kodas en andra position 7b av den be- stämda delen 6b av positionskodningsmönstret som finns pà den andra delytan 5b. Positionskodningsmönstret är sä- 10 -15 20 25 30 516 522 10 ledes delvis gemensamt för de angränsande positionerna 7a och 7b.

I det följande skall beskrivas ett exempel på posi- tionskodningsmönster som möjliggör positionsbestämningen.

Mönstret är anpassat för positionsbestämning genom av- bildning av en delyta som innehåller 5 x 5 symboler. Sym- bolerna representerar såsom nämnts en binär kodning.

Pappret har en x-riktning och en y-riktning. För att koda positionen i x-riktningen genereras först en 32 bitar lång talserie av lzor och 0:or. I ett andra steg genereras en 31 bitar lång talserie av lzor och 0:or genom att den sista biten tas bort från 32-bitars serien.

Båda talserierna, som nedan kallas x-talserierna, skall ha egenskapen att om man tar fem efter varandra följande bitar var som helst i serien så får man en unik fembitars grupp som inte förekommer någon annanstans i serien. p Denna egenskap skall också gälla om man “kopplar ihop" slutet av serien med dess början. Fembitars gruppen ger alltså en entydig kodning av placeringen i serien.

Ett exempel på en 32-bitars talserie med ovannämnda egenskap är "O0001000110010100ll10l0l10lllllO". tar bort den sista Ozan i denna talserie erhålles en 31- Om man bitars talserie med samma egenskap.

De första fem bitarna i ovannämnda talserie, dvs 00001, utgör koden för position 0 i talserien, de näst första fem bitarna, dvs 00010, utgör koden för position 1 osv. I en första tabell lagras positionerna i X-tal- serierna som funktion av fembitars grupperna. Position 31 finns givetvis bara i 32-bitars serien. I tabell 1 nedan visas positionskodningen för exemplet ovan. 10 » 15 20 25 30 35 Tabell 1: Position G)\10\U'l|åh) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 516 522 11 Fembitars grupp 00001 00010 00100 01000 10001 00011 00110 01100 11001 10010 00101 01010 10100 01001 10011 00111 01110 11101 11010 10101 01011 10110 01101 11011 10111 01111 11111 11110 11100 11000 10000 00000 10 ~ 15 20 25 30 35 516 522 12 Med hjälp av 32-bitars serien kan man bara koda 32 positioner, dvs position 0-31. Om man däremot skriver 31- bitars serien 32 gånger i följd på en första rad och 32- bitars serien 31 gånger i följd pà en andra rad under den första raden så kommer serierna att förskjutas i för- hållande till varandra på så sätt två fembitars grupper som står ovanför varandra kan användas för att koda 31 X 32 = 992 positioner i radernas riktning. b Antag exempelvis att det på pappret finns följande kod: OOOmll1l1000001000110010l0O11lO10110l11110m 0OOm111l1000O10001100101001110101101l1ll00m Om man översätter fembitars grupperna till posi- tioner enligt tabell 1 så är följande positioner i 32- och 31-bitars serierna angivna på pappret. 0 1 2 0 1 2 ...30 31 O 1 2..,29 30 31 0 1 2 ...30 O 1 2 3...30 O 1 2 3 4 Kodningen i X-riktningen bygger alltså på att man använder en talserie av n bitar som är uppbyggd på så sätt att om man tar ut m eftervarandra följande tal i serien så kodar dessa m tal positionen i serien på ett entydigt sätt. Antalet kodningsbara positioner ökas genom att man använder en andra talserie, som är en delmängd av den första taleserien och som alltså har en annan längd än den första serien. Därigenom erhålles en förskjutning mellan serierna i radernas längdriktning.

Kodningen i Y-riktningen bygger på samma princip.

Man skapar en talserie, i det följande benämnd Y-tal- serien, vilken består av p tal, varvid serien är så upp- byggd att om man tar ut r efter varandra följande tal ur serien så kodar dessa r tal entydigt positionen i serien och alltså positionen i Y-riktningen. Talen i Y-talserien kodas i mönstret pà pappret som en på ett speciellt sätt 10 = 15 20 25 30 516 522 13 uträknad differens mellan positionerna i X-riktningen pà två rader.

Närmare bestämt skriver man ut omväxlande rader med 31-bitarsserien och 32-bitarsserien enligt följande: Rad 1 (31)(31)(31)(31)..

Rad 2 (32)(32)(32)(32)..

Rad 3=(31)(31)(31)(31)..

Rad 4=(32)(32)(32)(32)..

Rad 5 (31)(31)(31)(31)..

På pappret skrivs serierna naturligtvis ut med hjälp av de olika stora prickarna. Man börjar raderna i olika positioner i X-talserierna. Närmare bestämt börjar man" två eftervarandra följande rader pà sà sätt att om man bestämmer differensen modulo 32 mellan tvà positionstal som står ovanför varandra, uttrycker differensen med ett fembitars binärt tal och tar de två mest signifikanta bitarna i nämnda fembitars binära tal så skall detta tal bli det samma oberoende var pà raden man befinner sig.

Uttryckt med andra ord så börjar man serierna pà så sätt att förskjutningarna mellan serierna på tvâ eftervarandra följande rader håller sig inom ett bestämt intervall längs hela raden. I detta exempel kan den maximala för- skjutningen vara 31 positioner eller bitar och den mini- mala förskjutningen vara O positioner eller 0 bitar. För- skjutningarna längs varje par av rader ligger då inom något av intervallen 0-7, 8-15, 16-23 och 24-31 posi- tioner/bitar.

Antag exempelvis att serierna är utskrivna på föl- jande vis (uttryckt i positionstal). 10 f15 20 25 516 522 14 Rad 1: O 1 2 3 4 5 6 7....3O O 1 2 3 Rad 2: 0 1 2 3 4 5 6 7....30 31 0 .1 2 Rad 3: 25 26 27 28 29 30 O 1....24 25 26 27 28 Rad 4: 17 18 19 20 21 22 23 24....16 17 18 19 20 Rad 5: 24 25 26 27 28 29 30 O....23 24 25 26 27 Om man bestämmer differensen på ovan angivna sätt blir den 0 mellan rad 1 och 2, 0 mellan rad 2 och 3, 1 mellan rad 3 och 4 och 3 mellan rad 4 och 5. Tag exem- pelvis 26-18 i rad 3 och 4, som blir 8, vilket binärkodat blir 01000. De tvà mest signifikanta siffrorna blir 01¿ Tag istället 0 - 23 pà samma rader, vilket modulo 32 blir lika med 9, varvid på samma sätt som i det föregående exemplet de tvà mest signifikanta siffrorna blir 01. I detta exempel erhålles fyra differenstal 0,0,l,3. Om man nu pà samma sätt som för X-riktningen har skapat en Y- talserie av talen 0, 1, 2 och 3 som har egenskapen att om man tar ut fyra eftervarandra följande tal ur serien så bestäms positionen i serien entydigt sà kan man genom att gà in i en tabell med talet 0013 som adress entydigt be- stämma positionen i Y-riktningen. Pà detta sätt kan man bestämma 256 unika positioner i Y-riktningen.

Ett exempel pà början och slutet av en Y-talserie som innehåller talen 0-3 är följande: 10 » 15 20 25 30 516 522 15 Tabell 2: o oooo 1 ooo1 2 oo1o 3 0100 4 1oøo 5 oooz 6 oozo 7 ozoo a zooo 9 ooo3 10 oo3o ~ 251 2333 252 3333 253 3330 254 33oo 255 3ooo I det följande skall beskrivas hur positionsbestäm- ningen går till. Antag att man såsom beskrivits ovan har ett papper vilket pà sin yta är försett med ett mönster som är uppbyggt av en första symbol som representerar en 1:a och en andra symbol som representerar en 0:a. Symbo- lerna är anordnade i rader och kolumner och i 32-bitars och 31-bitars serier enligt ovan. Antag vidare att man vill bestämma den position på pappret där man sätter ner en anordning som är försedd med en sensor som kan re- gistrera en bild som innehåller 5 x 5 symboler.

Antag att en bild som den optiska sensorn regist- rerar ser ut enligt följande: 10 »'15 20 25 30 35 516 522 16 O ' O O F' |-* O O F' l-' |-' I-J P O F* |-' O O i-I |-' |-' |-' F* O F* F' I ett första steg går anordningen in och översätter dessa fembitars grupper till positioner med hjälp av tabell 1. Följande positioner erhålles: 26 (11o1o) 26 (11o1o) 11 (o1o11) 10 (o1o1o) os (ooioi) Därefter bestämmes storleken av förskjutningen mellan positionstalen på de olika raderna genom att ta differensen modulo 32. De två mest signifikanta siffrorna i de sålunda bestämda differenserna uttryckt som fem- bitars binära tal blir 0, 1, 0, 0. Detta differenstal ger enligt tabell 2 positionen 3 i Y-riktningen. Koordinaten för den andra dimensionen på pappret är alltså 3.

I en tredje tabell finns lagrat startpositionen för varje rad, dvs i vilken position i X-talserierna som varje rad börjar. Med hjälp av y-koordinaten 3 kan man i detta fall slå upp startpositionerna för de rader som de registrerade fembitars grupperna är hämtade från. Med kännedom om startpositionerna för de rader från vilka de två översta fembitars grupperna är hämtade och om de X- positioner som dessa båda fembitars grupper motsvarar, dvs positionerna 26 och 26 kan man bestämma den inlästa bildens X-koordinat eller position i den första dimen- sionen. Antag exempelvis att startpositionerna för de översta båda raderna är 21 resp. 20. Då ser det alltså ut enligt följande på de båda rader från vilka de båda 10 15 20 25 30 35 516 522 17 översta fembitars grupperna i den inlästa bilden är hämtade ifrån: Rad 3: 21 22 23....29 30 31 O l 2...25 26 27..

Rad 4: 20 21 22....28 29 30 O, 1' 2...25 26 27..

Att de två första fembitars grupperna är hämtade från rad 3 och 4 följer från att y-koordinaten är 3. Att rad 3 är uppbyggd av en 32-bitars talserien medan rad 4 är uppbyggd av 31-bitars talserien följer från att udda rader är uppbyggda av 31-bitars och jämna av 32-bitars talserien.

Från dessa uppgifter kan man bestämma x-koordinaten till 35. Riktigheten kan kontrolleras genom att upprepa dessa steg för övriga par av fembitars grupper i den inlästa bilden. Det finns alltså en viss feltolerans.

Noggrannheten i positionsbestämningen kan ökas ytterligare genom bestämning av hur den mittersta pricken i 5 x 5-gruppen är placerad i förhållande till bildens mittpunkt. Positionsupplösningen kan alltså bli bättre än avståndet mellan två symboler.

Ovanstående steg utförs naturligtvis av programvaran i positionsbestämningsanordningen, vilken som utsignal lämnar koordinaterna 3 och 35 i detta exempel.

Positionskodningsmönstret kan också användas för att bestämma positionen i en tredje dimension i förhållande till ytan, dvs i Z-riktningen. Detta uppnås genom att storleken av symbolerna i den inlästa bilden bestäms och jämförs med ett referensvärde, som representerar stor- leken på symbolerna när de avbildas med en positions- bestämningsanordning som hålls intill ytan på vilken positionskodningsmönstret finns. På detta sätt kan an- ordningen alltså automatiskt avgöra om anordningen be- finner sig nära ytan, varvid positionsbestämning skall utföras, eller på avstånd från ytan, varvid positions- bestämning inte skall utföras och trigga bildregistre- ringen i beroende av detta. l0 /15 20 25 30 35 516 522 18 Ovan beskrivna exempel är just ett exempel som kan generaliseras. Antalet tal i den första X-talserien be- höver inte vara 32. Antalet styrs av hur många olika symboler som skall användas i mönstret i kombination med hur många symboler som registreras i X-riktningen vid positionsbestämningen. Om antalet olika symboler är 3 och antalet registrerade symboler är 3 blir till exempel det maximala antalet tal i X-talserien 3x3x3=27 istället för 32. Motsvarande resonemang gäller för Y-talserien. Basen för dessa talserier kan alltså vara olika, antalet sym- boler som kodar en position kan variera och därmed också antalet positioner som kodas av talserien. Vidare behöver serierna inte vara talbaserade utan kan vara baserade pä andra symboler och de kan därför betecknas som symbol- strängar.

Symbolerna kan såsom nämnts se ut pà många olika sätt. De kan också utgöras av siffror, men dä erfordras OCR-programvara för att genomföra positionsbestämningen, vilket gör anordningen för positionsbestämning dyrare och mera komplicerad. Felkänsligheten ökar också.

Det ovan beskrivna sättet att koda positioner på en yta och att utföra positionsbestämningen pà ytan är för- delaktigt för att kräver mycket lite minne och processor- kapacitet. I exemplet ovan krävs bara lagring av tabell 1 med 32 rader, tabell 2 med 256 rader och tabell 3 med 256 rader. Positionsbestämningen kan göras med tre tabell- uppslagningar och en enkel beräkning.

Sättet att koda positioner pä ytan är vidare för- delaktigt för att bilden pà vilken positionsbestämningen baseras kan tas med vilken som helst vridning i förhål- lande till ytan pà vilken positionen skall bestämmas. För det första innehåller en bild ett antal rader som skall vara horisontella. Detta ger bara fyra möjliga oriente- ringar. I 98% av fallen ger bara en av de fyra oriente- ringarna en position. I de fall då tveksamheter före- kommer kan dessa undanröjas genom att registrera tvá bilder intill varandra, bestämma positionerna utifrån 10 = 15 20 25 30 35 516 522 19 dessa bilder med alla tänkbara orienteringar av symbo- lerna på bilderna, varvid kriteriet är att positions- bestämningen skall resultera i två positioner intill varandra.

På basis av ovannämnda kod kan positionsbestämningen också utföras pä andra sätt än vad som beskrivits ovan.

Den registrerade bilden av en delyta av positions- kodningsmönstret kan matchas mot en bild av hela posi- tionskodningsmönstret. Detta kräver emellertid mycket processorkapacitet.

Alternativt kan symbolerna i bilden översättas till en adress till en tabell i vilken koordinaterna finns lagrade. Detta kräver dock mycket minnesutrymme._ En utföringsform av en anordning för positions- bestämning visas schematiskt i fig 2. Den innefattar ett hölje 11, som är format ungefär som en penna. I höljets kortända finns en öppning 12. Kortänden är avsedd att ligga an mot eller hållas på litet avstånd fràn den yta pà vilken positionsbestämningen skall ske.

Höljet inrymmer i huvudsak en optikdel, en elektro- nikdel och en strömförsörjning.

Optikdelen innefattar minst en lysdiod 13 för be- lysning av den yta som skall avbildas och en ljuskänslig areasensor 14, exempelvis en CCD- eller CMOS-sensor, för registrering av en tvàdimensionell bild. Eventuellt kan anordningen dessutom innehålla ett linssystem.

Strömförsörjningen till anordningen erhålls från ett batteri 15 som är monterat i ett separat fack i höljet.

Elektronikdelen innehåller bildbehandlingsorgan 16 för bestämning av en position på basis av den inlästa bilden och närmare bestämt en processorenhet med en pro- cessor som är programmerad till att läsa in bilder fràn sensorn och utföra positionsbestämning pà basis av dessa bilder.

Anordningen innefattar också en pennspets 17, med vars hjälp man kan skriva vanlig färgämnesbaserad skrift pà ytan pá vilken positionsbestämningen skall ske. Penn- 10 15 20 25 516 522 20 spetsen 17 är in- och utfällbar så att användaren kan styra om den skall användas eller ej.

Anordningen innefattar vidare knappar 18 med vars hjälp anordningen aktiveras och styrs. Den har också en sändtagare 19 för trådlös överföring, t ex med IR-ljus eller radiovågor, av information till och från anord- ningen. Anordningen kan vidare innefatta en display 20< för visning av positioner.

I sökandens svenska patent nr 9604008-4 beskrivs en anordning för registrering av text. Denna anordning kan användas för positionsbestämning om den programmeras på lämpligt sätt. Om den skall användas för färgämnesbaserad skrivning så måste den vidare kompletteras med en penn- spets.

Såsom tidigare nämnts, kan anordningen vara uppdelad i olika fysiska höljen, varvid ett första hölje inne- håller komponenter som är nödvändiga för att ta bilder av positionskodningsmönstret och för att överföra dessa till komponenter som finns i ett andra hölje och som utför positionsbestämningen på basis av den eller de registre- rade bilderna.

I utföringsexemplet ovan är mönstret optiskt avläs- ningsbart och sensorn således optisk. Såsom nämnts kan mönstret vara baserat på en annan parameter än en optisk parameter. I sådant fall måste naturligtvis sensorn vara av en typ som kan avläsa den aktuella parametern.

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 516 522 21 PATENTKRAV

1. l. Produkt för positionsbestämning, vilken produkt har en yta (2) och ett positionskodningsmönster (3), som sträcker sig över ytan och kodar ett flertal positioner (7a, 7b) på ytan, varvid varje position av nämnda flertal positioner kodas av en bestämd del (6a, 6b) av positions- kodningsmönstret och varje sådan bestämd del av posi- tionskodningsmönstret även bidrar till kodningen av an- gränsande positioner, vilket positionskodningsmönster vidare är baserat på en första symbolstrång som inne- håller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolsträngen så är dessa symbo- lers placering i den första symbolsträngen entydigt bel stämd, varvid den första symbolsträngen används för att bestämma positionen i en första dimension pà ytan, k ä n n e t e c k n a d av att positionskodningsmönstret innehåller en första rad med symboler som är ordnade enligt den första symbolsträngen, och en andra rad med symboler som är ordnade enligt en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbolsträngen, varvid en förskjutning erhålles mellan den första och den tredje symbolsträngen längs den första och den andra raden när den första och den tredje symbolsträngen upprepas.

2. Produkt enligt krav 1, varvid den tredje symbol- strängen är en delmängd av den första symbolsträngen.

3. Produkt enligt krav 1 eller 2, varvid positions- kodningsmönstret innehåller ett flertal första rader och ett flertal andra rader, varvid förskjutningarna mellan den första och den tredje symbolsträngen är olika stora mellan olika rader.

4. Produkt enligt krav 3, varvid förskjutningen mellan den första och den tredje symbolsträngen i varje par av en angränsande första och andra rad ligger inom ett av ett flertal förutbestämda intervall. 10 15 20 25 30 35 516 522 22

5. Produkt enligt krav 3 eller 4, varvid positions- kodningsmönstret vidare är baserat pà en andra symbol- sträng med samma egenskap som den första symbolsträngen, varvid den andra symbolsträngen används för att bestämma positionen i en andra dimension på ytan.

6. \6. Produkt enligt krav 5, varvid den första symbol- serien är en serie av binära tal och den andra symbol-^ serien är en talserie med en annan bas.

7. Produkt enligt något av krav 3-6, varvid de första och de andra raderna börjar i varierande posi- tioner i den första och den tredje symbolserien.

8. Produkt enligt något av föregående krav, varvid symbolerna är av enbart en första och en andra typ, som har samma form men olika storlek.

9. Sätt att åstadkomma ett positionskodningsmönster, vilket positionskodningsmönster är avsett för kodning av ett flertal positioner på en yta, innefattande steget att på minst en första rad anordna symboler i enlighet med en första symbolsträng som innehåller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolsträngen så är dessa symbolers placering i symbolsträngen entydigt bestämd; k ä n n e t e c k n a t av steget att på minst en andra rad anordna symboler i enlighet med en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbolsträngen på så sätt att en förskjutning erhålles mellan den första och den tredje symbolsträngen längs den första och den andra raden när den första och den tredje symbolsträngen upprepas.

10. Sätt enligt krav 9, vidare innefattande steget att åstadkomma ett flertal första rader och ett flertal andra rader med symboler anordnade enligt den första resp den tredje symbolsträngen på så sätt att förskjutningarna mellan den första och den tredje symbolsträngen är olika stora mellan olika rader. 10 15 20 25 30 35 516 522 23

11. Sätt enligt krav 10, vidare innefattande steget att åstadkomma förskjutningen mellan den första och den tredje symbolsträngen i varje par av en angränsande första och andra rad så att denna ligger inom ett av ett flertal förutbestämda intervall.

12. A12. Datorprogramprodukt, innefattande ett dator- program med instruktioner för avkodning av positionskod- ningsmönstret pà en produkt enligt något av patentkraven 1-8.

13. Datorprogramprodukt innefattande ett dator- program för bestämning av en delytas (5a, Sb) position på en yta (2), som är försedd med ett positionskodnings- mönster (3), som innefattar ett flertal symboler (4a, 4b), utifrån en bild som representerar delytan, vilket datorprogram innefattar instruktioner för att identifiera ett flertal symboler i bilden, vilka- symboler är anordnade i ett förutbestämt antal symbol- grupper; bestämma varje symbolgrupps placering i en första förutbestämd symbolsträng; bestämma ett differenstal som är baserat pà symbol- gruppernas inbördes placeringar i nämnda minst en första ”förutbestämd symbolsträng; bestämma nämnda differenstals placering i en andra förutbestämd talserie; bestämma en andra koordinat för delytan position pà ytan på basis av nämnda differenstals placering i den andra förutbestämda talserien, “ k ä n n e t e c n a t av instruktioner för att bestämma en första koordinat för delytans position på ytan pà basis av tvà angränsande symbolgruppers in- bördes placeringar i nämnda minst en första förutbestämd symbolsträngen.

14. Datorprogramprodukt enligt krav 13, varvid symbolerna i positionskodningsmönstret är anordnade i rader, så att varje symbolgrupp hämtas frän en rad, och varvid instruktionerna för att bestämma en första ko- 10 15 20 25 30 35 516 522 24 ordinat innefattar instruktioner för att, för två symbol- grupper från angränsande rader, bestämma i vilken posi- tion symbolserien startar på raden, och att utgående från dessa båda startpositioner och de båda symbolgruppernas inbördes placeringar i den första symbolsträngen bestämma den första koordinaten.

15. Datorprogramprodukt enligt krav 13 eller 14, varvid varje symbolgrupps placering i den första förut- bestämda symbolsträngen hämtas i en första tabell, och varvid nämnda differenstals placering i den förutbestämda talserien hämtas i en andra tabell.

16. Datorprogramprodukt enlig krav 14, varvid nämnda startpositioner hämtas i en tredje tabell. '

17. Anordning för positionsbestämning, innefattande en sensor (14) för avbildning av en delyta av ett flertal delytor på en yta och bildbehandlingsorgan (16), som är anordnade att avkoda ett positionskodningsmönster på en produkt enligt något av krav 1-8.

18. Anordning enligt krav 17, vidare innefattande en pennspets (17) som gör det möjligt att skriva på ytan.

19. Anordning enligt krav 17 eller 18, vidare inne- fattande organ (19) för trådlös överföring av positions- information.

20. Användning av ett positionskodningsmönster för bestämning av en position, vilket positionskodnings- mönster är baserat på en första symbolsträng som inne- håller ett första förutbestämt antal symboler och som har egenskapen att om man tar ett andra förutbestämt antal symboler ur den första symbolsträngen så är dessa symbo- lers placering i symbolsträngen entydigt bestämd och vilket positionskodningsmönster består av symbolerna i den första symbolsträngen, varvid symbolerna är placerade i minst en första rad i enlighet med den första symbol- strängen och minst en andra rad i enlighet med en tredje symbolsträng med samma egenskap som den första symbol- strängen på så sätt att en förskjutning erhålles mellan den första och den tredje symbolsträngen längs den första 10 15 516 522 25 och den andra raden när den första och den tredje symbol- strängen upprepas.

21. Användning enligt krav 20, varvid den tredje symbolserien är en delmängd av den första symbolserien.

22. Användning enligt krav 20 eller 21, varvid positionskodningsmönstret innefattar ett flertal första och ett flertal andra rader och vidare är baserat på en andra symbolsträng som är en talserie och har samma egenskap som den första symbolsträngen, varvid symbolerna är placerade på nämnda rader så att förskjutningarna mellan symbolsträngarna pá angränsande rader är anordnade i enlighet med den andra symbolsträngen.