BR112012030417B1 - arranjo para gerar um padrão de luz de iluminação, leitor de formação de imagem para ler eletro-opticamente um símbolo por captura de imagem e método para gerar um padrão de luz de iluminação - Google Patents
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Abstract
ARRANJO PARA GERAR UM PADRÃO DE LUZ DE ILUMINAÇÃO, LEITOR DE FORMAÇÃO DE IMAGEM PARA LER ELETRO-OTICAMENTE UM SÍMBOLO POR CAPTURA DE IMAGEM E MÉTODO PARA GERAR UM PADRÃO DE LUZ DE ILUMINAÇÃO Um padrão de luz de iluminação distribuindo substancialmente uniforme é gerado sobre e ao longo de um símbolo a ser lido por captura de imagem. Um formador de imagem de estado sólido é montado sobre uma placa de circuito impresso inclinada em um punho inclinado de um leitor ergonômico. Um conjunto de lente de formação de imagem captura luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo ao longo de um eixo geométrico de formação e imagem, e projeta a luz de retorno capturada sobre o formador de imagem. Uma fonte de luz de iluminação é montada na placa para emitir luz de iluminação em um ângulo agudo de inclinação em relação ao eixo geométrico de formação de imagem. Um componente ótico inclui uma primeira porção de lente com uma superfície incidente polinominal para interceptar, flexionar e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo, e uma segunda porção de lente (...).
Description
[0001] Sistemas de formação de imagens de estado sólido ou leitores de formação de imagens têm sido usados, em modos de operação tanto manuais quanto/ou sem as mãos, para eletro- opticamente ler alvos, tais como símbolos de código de barras unidimensionais, particularmente da simbologia de Código de Produto Universal (UPC) tendo uma fileira de barras e espaços espaçados à parte ao longo de uma direção de varredura, bem como símbolos bidimensionais, tais como a simbologia Código 49 tendo uma pluralidade de fileiras empilhadas verticalmente de padrões de barras e espaços em um único símbolo, como descrito na Patente U.S. n° 4.794.239.
[0002] O leitor de formação de imagens de mão inclui um alojamento tendo um punho seguro por um operador, e um módulo de formação de imagens suportado pelo alojamento e apontado pelo operador no símbolo durante a leitura. O módulo de formação de imagens inclui um formador de imagens de estado sólido com um arranjo sensor de fotocélulas ou sensores de luz, que corresponde a elementos de imagem ou pixels [PICture ELement = Elementos de Figura] em um campo de visão do formador de imagem, e um conjunto de lentes de formação de imagem para capturar luz de retorno dispersada e/ou refletida a partir do símbolo tendo imagem formada ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem, e para projetar a luz de retorno sobre o arranjo sensor para iniciar a captura de uma imagem do símbolo. Tal formador de imagem pode incluir um dispositivo de acoplamento de carga (CCD) uni- ou bidimensional ou um dispositivo semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS) e circuitos associados para produzir e processar sinais eletrônicos correspondendo a um arranjo uni- ou bidimensional de dados de pixels através do campo de visão.
[0003] É, portanto, sabido usar o formador de imagem para capturar uma imagem monocrômica do símbolo como, por exemplo, divulgado na Patente U.S. n° 5.703.349. Também é sabido usar o formador de imagem com múltiplos canais embutidos para capturar uma imagem totalmente em cores do símbolo como, por exemplo, divulgado na Patente U.S. n° 4.613.895. É comum prover um CCD bidimensional com uma resolução de 640 x 480 comumente encontrada em monitores VGA, embora outros tamanhos de resolução sejam possíveis.
[0004] Para aumentar a quantidade de luz de retorno capturada pelo arranjo sensor, especialmente em ambientes escuros e/ou uma leitura de alcance distante, o módulo formador de imagem geralmente também inclui um conjunto de luz de iluminação para iluminar o símbolo com luz de iluminação para reflexão e dispersão a partir dele. Quando o arranjo sensor é unidimensional, isto é, linear, ou bidimensional com um campo de visão anamórfico, a luz de iluminação preferivelmente é distribuída ao longo de um padrão de iluminação distribuído, de pequena altura, também denominado linha de iluminação ou varredura, que se estende no sentido do comprimento ao longo do símbolo. O padrão de iluminação distribuído é tipicamente gerado usando uma única fonte de luz, p.ex., um diodo emissor de luz (LED) dimensionado na faixa de milímetros e uma única lente cilíndrica.
[0005] Embora geralmente satisfatório para seu propósito pretendido, o uso do LED único e da lente cilíndrica única tem sido problemático, porque o padrão de iluminação distribuído tipicamente tem uma altura mais alta que o desejado, não tem bordas nítidas, é dominado por aberrações óticas, e é não uniforme em intensidade uma vez que a intensidade da luz é mais brilhante ao longo de um eixo geométrico óptico sobre o qual o LED está centrado, e então cai fora se afastando do eixo geométrico, especialmente em regiões extremas opostas do padrão de iluminação distribuído. Também a eficiência do acoplamento entre o LED e a lente cilíndrica tem sido fraca. Adicionar um ponto de abertura entre o LED e a lente cilíndrica melhorará a nitidez (isto é, diminuirá a altura) do padrão de iluminação distribuído, mas ao custo de uma eficiência de acoplamento mais fraca e um padrão de iluminação distribuído mais opaco que, claro, degrada a performance de leitura.
[0006] Para um padrão de iluminação distribuído mais brilhante, um par de LEDs espaçados à parte e um par de lentes cilíndricas podem ser empregados. Entretanto, isto aumenta custo adicionalmente, introduz mais aberrações óticas, e reduz adicionalmente a eficiência do acoplamento. Também as luzes de iluminação emitidas pelo par de LEDs se sobrepõem em uma região central do padrão de iluminação distribuído, criando desta forma uma ponto “quente”, brilhante e transições abruptas de intensidade luminosa no padrão de iluminação distribuído, todos os quais podem fazer a performance de leitura se deteriorar.
[0007] Os sistemas de formação de imagem conhecidos são localizados por cima próximos de uma janela de alojamento de leitura através da qual a luz de iluminação e a luz de retorno passam. Logo, o campo de visão do conjunto de lente de formação de imagem é relativamente amplo para confiavelmente ler símbolos localizados na faixa próxima de distâncias de trabalho em relação à janela. Isto, por sua vez, reduz a resolução na faixa distante de distâncias de trabalho em relação à janela e também espalha a iluminação através de uma área mais ampla, reduzindo desta forma sua intensidade e novamente reduzindo a performance de leitura.
[0008] Para boa ergonomia, o punho do alojamento é vantajosamente inclinado para trás, por exemplo, em cerca de quinze graus em relação à vertical. O conjunto de luz de iluminação pode vantajosamente ser montado sobre uma placa de circuito impresso (PCB) montada no punho inclinada e, portanto, também inclinado em relação à vertical. A luz de iluminação emitida pelos LEDs a bordo da PCB inclinada, portanto, necessita ser redirecionada e alinhada com o eixo geométrico de formação de imagem geralmente horizontal da lente de formação de imagem. Leitores de formação de imagem conhecidos garantem tal alinhamento configurando o punho e a PCB nele para ficarem rigidamente verticais, mas isto resulta em um alojamento com um design fraco em ergonomia que aumenta a fadiga e desconforto do operador e diminui a produtividade.
[0009] Uma característica da presente invenção reside em, registrado resumidamente, um arranjo para gerar um padrão de iluminação distribuído substancialmente uniforme de luz sobre e ao longo de um símbolo a ser lido por captura de imagem. O arranjo inclui um sistema de formação de imagem tendo um formador de imagem de estado sólido com um arranjo de sensores de imagem, tal como um CCD ou um CMOS, e um conjunto de lente de formação de imagem para capturar luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo e ao longo de um eixo de formação de imagem, e para projetar a luz de retorno capturada no arranjo. O arranjo é unidimensional, isto é, linear, ou é bidimensional com um campo de visão anamórfico. O campo de visão do sistema de formação de imagem é geralmente perpendicular ao eixo geométrico de formação de imagem e geralmente combina com o padrão de iluminação distribuído de luz sobre e ao longo do símbolo. O conjunto de lente de formação de imagem preferivelmente inclui uma pluralidade de lentes de formação de imagem, vantajosamente uma dupla ou um trio Cooke, espaçadas à parte ao longo do eixo geométrico de formação de imagem, ou em vizinhança próxima entre si.
[0010] O arranjo inclui adicionalmente um conjunto de luz de iluminação tendo uma fonte de luz de iluminação para emitir luz de iluminação em um ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem, e um componente óptico incluindo uma primeira porção de lente para interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão de luz de iluminação distribuído substancialmente uniforme ao longo do símbolo em uma direção de varredura geralmente perpendicular ao eixo de formação de imagem, e uma segunda porção de lente para colimar a luz de iluminação alinhada em uma direção transversal geralmente perpendicular à direção de varredura para gerar o padrão de luz de iluminação distribuído substancialmente uniforme sobre o símbolo. Vantajosamente, o componente óptico pode compreender uma metade inferior de uma lente de tamanho completo simétrica sobre um eixo geométrico óptico que é deslocado do eixo geométrico de formação de imagem.
[0011] A fonte de luz inclui pelo menos um diodo emissor de luz (LED) e, preferivelmente, uma pluralidade de LEDs, tal como um par de LEDs espaçados à parte ao longo de uma direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo. Um ponto de abertura é posicionado entre cada LED e o componente óptico, preferivelmente em vizinhança próxima ao LED, para limitar a extensão ou altura vertical da luz de iluminação emitida incidente sobre o componente óptico e, por sua vez, a altura vertical do padrão de iluminação distribuído ao longo da direção transversal. Os LEDs e o arranjo são preferivelmente montados na superfície sobre uma placa de circuito impresso (PCB) inclinada no ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem. Na configuração preferida, a PCB inclinada é montada dentro de um punho inclinado de um leitor de formação de imagem ergonômico para ler eletro-opticamente o símbolo por captura de imagem. O leitor tem uma janela através da qual a luz de retorno e o padrão de iluminação distribuído de luz passam. A janela pode ser inclinada em relação ao eixo geométrico de formação de imagem para evitar reflexões da luz de iluminação emitida de alcançar o conjunto de lente de formação de imagem. O conjunto de lente de formação de imagem é localizado remotamente da janela, por exemplo, mais de quarenta milímetros afastado.
[0012] As luzes de iluminação emitidas a partir de cada LED se sobrepõem em uma zona central do padrão de iluminação distribuído. Logo, para reduzir a intensidade luminosa na zona central, a primeira porção de lente é configurada com uma superfície polinomial incidente, também operativa para modificar opticamente a luz de iluminação para ficar geralmente ao longo de uma linha reta ao longo da direção de varredura. A segunda porção de lente é configurada com uma superfície aesférica de saída toroidal ou cilíndrica para projetar a luz de iluminação da altura vertical limitada passando pelo ponto de abertura no sentido do símbolo, e para colimar a luz de iluminação alinhada sobre o símbolo. O componente óptico pode ser uma lente unitária se estendendo ao longo da direção de varredura entre os LEDs, ou um par de lentes discretas, cada uma para cada LED, cada lente sendo configurada com a primeira e segunda porções de lente.
[0013] De acordo com esta invenção, o componente óptico forma o padrão de luz de iluminação distribuído sobre e ao longo do símbolo com uma intensidade uniforme não dominada por aberrações óticas ou transições abruptas de intensidade. A eficiência de acoplamento entre a fonte de luz e o componente óptico é muito melhorada, aumentando desta forma a produção de luz, intensificando a performance de leitura, e melhorando a visibilidade do padrão de luz de iluminação distribuído. A ergonomia do leitor é reforçada.
[0014] Uma outra característica da presente invenção reside em um método para gerar o padrão de luz de iluminação distribuído substancialmente uniforme sobre e ao longo do símbolo a ser lido por captura de imagem. O método é executado capturando luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem, projetando a luz de retorno capturada sobre um formador de imagem de estado sólido, emitindo luz de iluminação em um ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem, interceptando, flexionando e alinhando a luz de iluminação emitida com uma primeira porção de lente de um componente óptico, e colimando a luz de iluminação alinhada com uma segunda porção de lente do componente óptico para gerar o padrão de luz de iluminação distribuída substancialmente uniforme sobre e ao longo do símbolo.
[0015] Os novos aspectos que são considerados como característicos da invenção estão registrados em particular nas reivindicações anexas. A própria invenção, entretanto, tanto quanto a sua construção quanto ao seu método de operação, junto com objetivos e vantagens adicionais da mesma, serão mais bem entendidos a partir da descrição seguinte de configurações específicas quando lida em conexão com os desenhos anexos.
[0016] A figura 1 é uma vista em elevação de um leitor de formação de imagem portátil operativo para gerar um padrão de luz de iluminação distribuído substancialmente uniforme sobre e ao longo de um alvo ou símbolo a ser lido por captura de imagem de acordo com esta invenção;
[0017] A figura 2 é um diagrama esquemático de vários componentes do leitor da figura 1;
[0018] A figura 3 é uma vista em perspectiva, explodida, de vários componentes do leitor da figura 1, incluindo o conjunto de luz de iluminação da figura 2;
[0019] A figura 4 é uma vista em perspectiva montada dos componentes da figura 3;
[0020] A figura 5 é uma vista lateral ampliada, destacada representando a operação do conjunto de luz de iluminação da figura 4;
[0021] A figura 6 é uma vista em corte transversal ampliada, destacada do conjunto de lente de formação de imagem;
[0022] A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma configuração de um componente óptico do conjunto de luz de iluminação; e
[0023] A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma outra configuração de um componente óptico do conjunto de luz de iluminação.
[0024] O numeral de referência 30 na figura 1 identifica geralmente um leitor de formação de imagem ergonômico configurado como um alojamento com formato de pistola tendo um barril ou corpo superior 32 e um punho inferior 28 inclinado para trás para longe do corpo 32 em um ângulo de inclinação de, por exemplo, quinze graus em relação à vertical. Uma janela 26 está localizada adjacente à frente ou nariz do corpo 32 e também é preferivelmente inclinada em um ângulo de inclinação de, por exemplo, quinze graus, como mais bem mostrado na figura 5, em relação à vertical. O leitor de formação de imagem 30 é mantido em uma mão de operador e usado em um modo manual no qual um gatilho 34 é apertado manualmente para iniciar a formação de imagem de sinais do alvo, especialmente símbolos unidimensionais, a ser lido em uma faixa de distâncias de trabalho em relação à janela 26. Alojamentos de outras configurações também podem ser empregados.
[0025] Como mostrado esquematicamente na figura 2, um sistema ou módulo de formação de imagem inclui um formador de imagem 24 montado sobre uma placa de circuito impresso (PCB) 22 no leitor 30. A PCB 22 é montada dentro do punho inclinado 28 e, como mais bem mostrado na figura 5, também é inclinada em um ângulo de inclinação de, por exemplo, quinze graus, em relação à vertical. O formador de imagem 24 é um dispositivo de estado sólido, por exemplo, um formador de imagem de CCD ou um de CMOS tendo um arranjo unidimensional de sensores de imagem ou pixels endereçáveis arranjados em uma única fileira linear, ou um arranjo bidimensional de tais sensores arranjados em fileiras e colunas mutuamente ortogonais, preferivelmente com um campo de visão anamórfico, e operativo para detectar luz de retorno capturada por um conjunto de lente de formação de imagem 20 ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem 46 através da janela 26. A luz de retorno é dispersada e/ou refletida a partir de um alvo ou símbolo 38 através do campo de visão. O campo de visão é geralmente perpendicular ao eixo geométrico de formação de imagem 46.
[0026] O conjunto de lente de formação de imagem 20 é parte do sistema de formação de imagem e é operativo para focalizar a luz de retorno sobre o arranjo de sensores de imagem para permitir o símbolo 38 ser lido. Detalhes do conjunto de lente de formação de imagem 20, como mais bem visto na figura 6, são descritos abaixo. O símbolo 38 pode ser localizado em qualquer lugar em uma faixa de distâncias de trabalho entre uma distância de trabalho de close (WD1) e uma distância de trabalho afastada (WD2). Em uma configuração preferida, WD1 é cerca de 12,7 mm (meia polegada) a partir da janela 26, e WD2 é cerca de 508,0 mm (vinte polegadas) a partir da janela 26. O conjunto de lente de formação de imagem 20 está localizado remotamente da janela 26, por exemplo, cerca de quarenta milímetros afastado.
[0027] Um conjunto de luz de iluminação também é montado no leitor de formação de imagem e inclui uma fonte de luz de iluminação, p.ex., pelo menos um diodo emissor de luz (LED), e preferivelmente uma pluralidade de LEDs, tal como um par de LEDs 10, 12, e um componente óptico configurado para gerar um padrão de luz de iluminação distribuído substancialmente uniforme sobre e ao longo do símbolo 38 para ser lido por captura de imagem. Pelo menos parte da luz de retorno dispersada e/ou refletida é derivada do padrão de luz de iluminação sobre e ao longo do símbolo 38. O componente óptico pode compreender uma metade inferior de uma lente de tamanho completo (mostrada em linhas tracejadas na figura 5) que é simétrica sobre um eixo geométrico óptico 56. O componente óptico pode ser uma lente unitária como mostrado na figura 7, ou um par de lentes 16, 18 como mostrado na figura 8. Detalhes do conjunto de luz de iluminação, como mais bem vistos nas figs. 3-5, são descritos abaixo. A janela 26 é inclinada para evitar reflexões da luz de iluminação a partir dos LEDs 10, 12 de alcançar o conjunto de lente de formação de imagem 20.
[0028] Como mostrado na figura 2, o formador de imagem 24 e os LEDs 10, 12 são operativamente conectados a um controlador ou microprocessador 36 operativo para controlar a operação destes componentes. Uma memória 14 é conectada e acessível ao controlador 36. Preferivelmente, o microprocessador é o mesmo que o usado para processar a luz de retorno a partir de símbolos alvos 38 e para decodificar as imagens alvos capturadas.
[0029] Em operação, o microprocessador 36 envia um sinal de comando para energizar os LEDs 10, 12 por um período de tempo de exposição curto, digamos 500 microssegundos ou menos, e energiza e expõe o formador de imagem 24 para coletar a luz de retorno, p.ex., luz de iluminação e/ou luz ambiente, a partir do símbolo alvo 38 somente durante o citado período de exposição. Um arranjo típico necessita cerca de 18-33 milissegundos para adquirir toda a imagem alvo e opera em uma taxa de quadros de cerca de 30-60 quadros por segundo.
[0030] Voltando agora para as figs. 3-5, tanto os LEDs 10, 12 quanto o formador de imagem 24 são cada um montado sobre a PCB inclinada 22. A montagem superficial elimina o uso de cabos de fitas e PCBs e conectores separados. Os LEDs 10, 12 são montados em uma elevação mais alta que, e em lados opostos de, o formador de imagem 24. Os LEDs 10, 12 são espaçados à parte ao longo de uma direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo 38. Quando energizado, cada LED 10, 12 emite para baixo um feixe de luz de iluminação substancialmente contra o componente óptico 16, 18 no ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem geralmente horizontal 46. Um ponto de abertura 40 é posicionado no eixo geométrico óptico 56 na frente de cada LED, preferivelmente em vizinhança próxima ao respectivo LED, para limitar a extensão vertical ou altura do feixe de luz de iluminação emitido incidente sobre o componente óptico 16, 18. Os LEDs 10, 12 são contidos em uma carcaça 42 sobreposta por um dossel 44. O componente óptico 16, 18 é suportado na frente da carcaça 42.
[0031] O componente óptico 16, 18 forma imagem de cada ponto de abertura 40 e inclui uma primeira porção de lente 48 para interceptar, defletir e alinhar os feixes de luz de iluminação emitidos para gerar o padrão de luz de iluminação distribuída substancialmente uniforme ao longo da direção de varredura que é geralmente perpendicular ao eixo geométrico de formação de imagem 46, e uma segunda porção de lente 50 para colimar verticalmente os feixes de luz de iluminação alinhados ao longo de uma direção transversal geralmente perpendicular à direção de varredura. Os feixes de luz de iluminação emitidos a partir dos LEDs se sobrepõem na zona central do padrão de iluminação distribuído. A primeira porção de lente 48 é configurada com uma superfície polinomial incidente 52 para reduzir a intensidade luminosa dos feixes sobrepostos na zona central, e para conformar o padrão de iluminação distribuído como uma linha geralmente reta ao longo da direção de varredura. A segunda porção de lente 50 é configurada com uma superfície aesférica de saída toroidal ou cilíndrica 54 para projetar a luz de iluminação de altura vertical limitada passando pelo ponto de abertura 40 contra o símbolo 38 e para colimar a luz de iluminação alinhada sobre e ao longo do símbolo 38. O componente óptico 16, 18 pode ser uma lente unitária (veja a figura 7) se estendendo ao longo da direção de varredura entre os LEDs 10, 12. Alternativamente, o componente óptico compreende um par de lentes 16, 18 (veja a figura 8) uma para cada LED, cada lente 16, 18 tendo separadamente a primeira e segunda porções de lente 48, 50 e configuradas separadamente com a superfície polinomial incidente 52 e a superfície de saída toroidal ou cilíndrica 54. Cada superfície polinominal 52 cria um padrão de intensidade luminosa assimétrico com luz menos intensa na zona central; portanto, quando as luzes menos intensas de ambos os feixes se sobrepõem na zona central, elas tendem a combinar a intensidade da luz em zonas extremas opostas do padrão de distribuição através da faixa toda de distâncias de trabalho.
[0032] Como mostrado na figura 6, o conjunto de lente de formação de imagem 20 inclui uma pluralidade de lentes de formação de imagem 58, 60, 62, preferivelmente configuradas com uma dupla ou um trio Cooke espaçadas à parte ao longo do eixo geométrico de formação de imagem 46, ou em vizinhança próxima entre si, e montadas em um prendedor 64. A lente central 60 tem um grau negativo. O trio compensa aberrações óticas.
[0033] Voltando para a figura 5, o centro do ponto de abertura 40 fica sobre, ou está substancialmente paralelo e próximo a, o eixo geométrico óptico 56 tal que os raios de luz de iluminação emitidos partindo saindo do componente óptico 16, 18 sejam substancialmente paralelos ao eixo geométrico óptico 56. Um eixo geométrico central 70 é definido como o centro geométrico do componente óptico 16, 18 e é linear com, ou substancialmente paralelo e próximo a, o eixo de formação de imagem 46. O eixo geométrico central 70 também é substancialmente paralelo a, e verticalmente deslocado do eixo geométrico óptico 56. Em algumas configurações, pode ser desejável que o centro do ponto de abertura 40 seja descentrado ou inclinado com relação ao eixo geométrico óptico 56, tal que os raios de luz de iluminação partindo sejam direcionados em um ângulo de inclinação em relação ao eixo geométrico central 70.
[0034] O arranjo desta invenção desperdiça menos iluminação que arranjos da técnica anterior e combina melhor o campo de visão de iluminação com o campo de visão do sistema de formação de imagem. Esta invenção permite um formador de imagem de menor resolução ser empregado, mas sem sacrificar a legibilidade em distâncias de trabalho mais afastadas.
[0035] Ficará entendido que cada um dos elementos descritos acima, ou dois ou mais juntos, também podem encontrar uma aplicação útil em outros tipos de construções diferindo dos tipos descritos acima. Por exemplo, o componente óptico pode ser substituído por uma lente e uma cunha ótica.
[0036] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita como um arranjo ou módulo para, e um método para, gerar um padrão de luz de iluminação substancialmente uniforme sobre e ao longo de um símbolo a ser lido por captura de imagem por um leitor de formador de imagem, ela não é intencionada a ficar limitada aos detalhes mostrados, uma vez que várias modificações e mudanças estruturais podem ser feitas sem se desviar de qualquer modo do espírito da presente invenção.
[0037] Sem análise adicional, o anterior assim revelará completamente o fundamento da presente invenção que outros podem, aplicando o conhecimento corrente, prontamente adaptá- lo para várias aplicações sem omitir características que, a partir do ponto de vista da técnica anterior, constituem razoavelmente as características essenciais dos aspectos genéricos ou específicos desta invenção e, portanto, tais adaptações devem e são intencionadas a estar compreendidas dentro do significado e abrangência de equivalência das reivindicações seguintes.
[0038] O que é reivindicado como novo e desejado a ser protegido por Carta de Patente está registrado nas reivindicações anexas.
Claims (18)
1. Arranjo para gerar um padrão de luz de iluminação, distribuído uniforme sobre e ao longo de um símbolo a ser lido por captura de imagem, compreendendo: - um sistema de formação de imagem incluindo um formador de imagem de estado sólido (24) tendo um arranjo de sensores de imagem e um conjunto de lente de formação de imagem (20) para capturar luz de retorno sobre um campo de visão a partir do símbolo (38) ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem (46) e para projetar a luz de retorno capturada sobre o arranjo; e - um conjunto de luz de iluminação incluindo uma fonte de luz de iluminação (10, 12) para emitir luz de iluminação em um ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46) e um componente óptico incluindo uma primeira porção de lente (48) para interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo (38), e uma segunda porção de lente (50) para colimar a luz de iluminação alinhada para gerar o padrão em uma direção transversal perpendicular à direção de varredura; e caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir pelo menos um par de diodo emissor de luz (10, 12) (LED) montado na superfície sobre uma placa de circuito impresso (22) (PCB) inclinada no citado ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46) e sendo que o formador de imagem (24) também é montado sobre a superfície da (PCB).
2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o componente óptico ter um eixo geométrico central (70) e um ponto de abertura (40) tendo um centro posicionado em relação ao eixo geométrico óptico tal que a luz de iluminação emitida seja direcionada no citado ângulo de inclinação em relação ao eixo geométrico central (70).
3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir pelo menos um diodo emissor de luz (10, 12) (LED) e um ponto de abertura (40) entre o LED e o componente óptico para limitar um tamanho transversal da luz de iluminação emitida incidente no componente óptico ao longo da direção transversal.
4. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38), sendo que a luz de iluminação emitida a partir de cada LED se sobrepõe em uma zona central do padrão de iluminação distribuído e sendo que a primeira porção de lente (48) tem uma superfície polinomial incidente para reduzir intensidade de luz na zona central e para conformar o padrão de iluminação distribuído para ficar linearmente ao longo da direção de varredura.
5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a segunda porção de lente (50) ter uma superfície asférica cilíndrica ou de saída toroidal para colimar a luz de iluminação alinhada.
6. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38) e sendo que o componente óptico é uma lente unitária se estendendo ao longo da direção de varredura entre os LEDs.
7. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38) e sendo que o componente óptico compreende um par de lentes (16, 18), uma para cada LED, cada lente tendo a primeira (48) e segunda (50) porções de lente.
8. Arranjo para gerar um padrão de luz de iluminação, distribuído uniforme sobre e ao longo de um símbolo a ser lido por captura de imagem, compreendendo: - um sistema de formação de imagem tendo um arranjo de sensores de imagem e um conjunto de lente de formação de imagem (20) para capturar luz de retorno sobre um campo de visão a partir do símbolo (38) ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem (46) e para projetar a luz de retorno capturada sobre o arranjo; - um componente óptico incluindo uma primeira porção de lente (48) para interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo (38) e uma segunda porção de lente (50) para colimar a luz de iluminação alinhada para gerar o padrão em uma direção transversal perpendicular à direção de varredura o arranjo sendo caracterizado pelo fato de compreender um conjunto de luz de iluminação incluindo uma fonte de luz de iluminação (10, 12) para emitir luz de iluminação em um ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46); e sendo que o componente óptico tem um eixo geométrico central (70) e um ponto de abertura (40) tendo um centro posicionado sobre um eixo geométrico óptico que é deslocado do, e paralelo ao, eixo geométrico central (70) ao longo da direção transversal.
9. Leitor de formação de imagem para ler eletro-opticamente um símbolo por captura de imagem, compreendendo: - um alojamento tendo um punho ergonômico (28) inclinado em um ângulo de inclinação agudo em relação à vertical; - uma placa de circuito impresso (22) (PCB) montada no punho (28) e inclinada no citado ângulo de inclinação agudo; e - um módulo de formação de imagem suportado pelo alojamento, o módulo incluindo um sistema de formação de imagem incluindo um formador de imagem de estado sólido (24) tendo um arranjo de sensores de imagem montados sobre a PCB e um conjunto de lente de formação de imagem (20) para capturar luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo (38) ao longo de um eixo de formação de imagem (46) e para projetar a luz de retorno capturada sobre o arranjo; e - um componente óptico incluindo uma primeira porção de lente (48) para interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo (38) e uma segunda porção de lente (50) para colimar a luz de iluminação alinhada para gerar o padrão em uma direção transversal perpendicular à direção de varredura, o leitor sendo caracterizado pelo fato de compreender um conjunto de luz de iluminação incluindo uma fonte de luz de iluminação montada sobre a PCB para emitir luz de iluminação no citado ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46), sendo que a placa de circuito impresso (22) (PCB) é inclinada no citado ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo de formação de imagem (46).
10. Leitor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a fonte de luz incluir um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38), sendo que a luz de iluminação emitida a partir de cada LED se sobrepõe em uma zona central do padrão de iluminação distribuído, sendo que a primeira porção de lente (48) tem uma superfície polinomial incidente (52) para reduzir a intensidade de luz na zona central e para conformar o padrão de iluminação desejado para ficar linearmente ao longo da direção de varredura e sendo que a segunda porção de lente (50) tem uma superfície aesférica cilíndrica ou de saída toroidal ou para colimar a luz de iluminação alinhada.
11. Leitor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o alojamento ter uma janela (26) através da qual a luz de retorno e o padrão de luz de iluminação distribuído passam e sendo que o conjunto de lente de formação de imagem (20) está localizado remotamente da janela (26).
12. Método para gerar um padrão de luz de iluminação, distribuída uniforme sobre um símbolo (38) a ser lido por captura de imagem, compreendendo as etapas de: - capturar luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo (38) ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem (46) e projetar a luz de retorno capturada sobre um formador de imagem de estado sólido (24); - interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo (38) com uma primeira porção de lente (48) de um componente óptico; - colimar a luz de iluminação alinhada para gerar o padrão em uma direção transversal perpendicular à direção de varredura; o método sendo caracterizado pelo fato de emitir luz de iluminação em um ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46); sendo que a etapa de emissão é executada por um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) e a montagem na superfície dos LEDs e do formador de imagem (24), ser sobre uma placa de circuito impresso (22) (PCB) inclinada no citado ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46).
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a etapa de emissão ser executada por pelo menos um diodo emissor de luz (LED) e a limitação de um tamanho transversal da luz de iluminação emitida interceptada pelo componente óptico ao longo da direção transversal posicionando um ponto de abertura (40) entre o LED e o componente óptico.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a etapa de emissão ser executada por um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38), sendo que a luz de iluminação emitida a partir de cada LED se sobrepõe em uma zona central do padrão de iluminação distribuído e configurando a primeira porção de lente (48) com uma superfície polinomial incidente (52) para reduzir a intensidade de luz na zona central e para conformar o padrão de iluminação distribuído para ficar linearmente ao longo da direção de varredura.
15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de configurar a segunda porção de lente (50) com uma superfície asférica cilíndrica ou de saída toroidal para colimar a luz de iluminação alinhada.
16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a etapa de emissão ser executada por um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38) e configurar o componente óptico como uma lente unitária se estendendo ao longo da direção de varredura entre os LEDs.
17. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a etapa de emissão ser executada por um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) espaçados ao longo da direção de varredura no sentido do comprimento do símbolo (38) e configurar o componente óptico como um par de lentes (16, 18), uma para cada LED, cada lente sendo configurada com a primeira (48) e segunda (50) porções de lente.
18. Método para gerar um padrão de luz de iluminação, distribuída uniforme sobre um símbolo (38) a ser lido por captura de imagem, compreendendo as etapas de: - capturar luz de retorno através de um campo de visão a partir do símbolo (38) ao longo de um eixo geométrico de formação de imagem (46) e projetar a luz de retorno capturada sobre um formador de imagem de estado sólido (24); - interceptar, defletir e alinhar a luz de iluminação emitida para gerar o padrão em uma direção de varredura ao longo do símbolo (38) com uma primeira porção de lente (48) de um componente óptico; - colimar a luz de iluminação alinhada para gerar o padrão em uma direção transversal perpendicular à direção de varredura; caracterizado pelo fato de a etapa de emissão ser executada por um par de diodos emissores de luz (10, 12) (LEDs) e a montagem na superfície dos LEDs e do formador de imagem (24), ser sobre uma placa de circuito impresso (22) (PCB) inclinada no citado ângulo de inclinação agudo em relação ao eixo geométrico de formação de imagem (46); e - prover o componente óptico (16, 18) com um eixo geométrico central e posicionar um ponto de abertura (40) com um centro ficando sobre um eixo geométrico óptico (56) que é deslocado do, e paralelo ao, eixo geométrico central (70) ao longo da direção transversal.
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