Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optisch-elektronischen Lesen von mit Hell-dunkel-Codezeichen versehenen Informationsträgern in einer Abtastebene, in der die In formationsträger mit ihren Codezeichen bei der Abtastung angeordnet sind, wobei die Informationsträger mit Licht abgetastet und zum Lesen der Informationsträger, unabhängig von ihrer Orientierung in der Abtastebene, mindestens ein Abtaststrahl auf in der Abtastebene gelegenen Kreisbahnen bewegt wird, deren doppelter Radius in der Abtastebene grösser als die Ausdehnung der Codezeichen in der Richtung, in der sie zwecks Erfassung eines in ihnen jeweils enthaltenen Codes abzutasten sind, also der Ableserichtung ist, wobei die Lage der Kreisbahnen des Abtaststrahls in der Abtastebene bei jedem Umlauf des Abtaststrahls in einer gleichbleibenden Verschieberichtung um ein Stück verschoben wird,
das kleiner ist als die Ausdehnung der Codezeichen quer zur Ableserichtung, und wobei der Informationsträger in der Abtastebene quer zur Verschieberichtung der Kreisbahnen des Abtaststrahls bewegt wird und die Umlaufgeschwindigkeit des Abtaststrahls gross ist gegen die Bewegungsgeschwindigkeit des Informationsträgers. Dabei können auch Hell-dunkel-Codezeichen abgetastet werden, die nicht nur aus einem einzelnen Balken, sondern aus einem Feld bestehen, das mehrere Balken enthält. Zu diesem Zweck können statt eines einzelnen Strahls deren mehrere so bewegt werden, dass sie in der Abtastebene Kreisbahnen beschreiben. Vorstehend aufgeführte Merkmale, unter anderem auch das Merkmal, dass der doppelte Radius der Kreisbahnen des Abtaststrahls grösser ist als die Ausdehnung der Codezeichen in deren Ableserichtung, sind aus der CH-PS 545 516'bekannt.
Die Vorrichtung hat ein Abtastfenster, das in der Abtastebene liegt. Das Fenster ist langgestreckt, und die mit den Hell-dunkel-Codezeichen versehenen Informationsträger werden quer zur Längsrichtung des Fensters über dieses hinwegbewegt, während der Abtaststrahl das Fenster durchdringt und innerhalb des Fensters eine Kreisbahn beschreibt, die in Längsrichtung des Fensters hin und her verschoben wird. Bei kontinuierlicher Verschiebung wird im Fenster eine stark verschlungene Zykloide erzeugt.
Bei einer derartigen Vorrichtung ist es erforderlich, dass die Breite des Abtastfensters mindestens so gross ist wie der Durchmesser der Kreisbahnen des Abtaststrahls. Bei der Länge der üblicherweise verwendeten Balkencodezeichen und dem sich daraus praktisch ergebenden wesentlich grösseren Durchmesser der Kreisbahnen des Abtaststrahls ergibt sich eine ansehnliche Breite des Abtastfensters, was konstruktiv unerwünscht ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, mit einem wesentlich schmaleren Abtastfenster auszukommen.
Diese Aufgabe wird bei der oben genannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass in Lichffortpflanzungsrichtung vor einem in der Abtastebene angeordneten Abtastfenster mindestens ein langgestrecktes Prisma angeordnet ist, dessen Kanten parallel zu zwei das Abtastfenster der Breite nach begrenzenden Kanten liegen, so dass der Abtaststrahl in der Abtastebene auf Abtastkreisbögen geführt ist, die Bruchstücke geschlossener Kreislinien sind, und dass die Breite eines in der Abtastebene angeordneten Abtastfensters kleiner als das Doppelte des grössten Radius der Abtastkreisbögen ist.
Durch die Wirkung des Prismas verlaufen die Kreisbahnen des Abtaststrahls in der Abtastebene in Abtastkreisbögen, indem sie durch die Lichtbrechung im Prisma, einander überlappend, in das Abtastfenster geworfen werden, dessen Breite wesentlich kleiner ist als das Doppelte des grössten Radius der Abtastkreisbögen. Hat das Prisma zwei Facetten, so beträgt die Breite des Abtastfensters die Hälfte, hat das Prisma fünf Facetten, so beträgt die Breite ein Fünftel des Durchmessers, den die Kreisbahn eines Abtaststrahls gemäss CH-PS 545 516 haben müsste.
Es können mehrere zueinander parallele Einzelprismen verwendet werden. Es kann aber auch nur ein einziges Prisma vorgesehen sein, dessen Breite dann mindestens so gross ist wie der Durchmesser einer vom Abtaststrahl am Ort des Prismas beschriebenen Kreisbahn.
Sind statt eines einzigen Abtastkreises mehrere konzentrische Kreisbahnen zur Abtastung von Mehrbalkencodezeichen vorgesehen, so werden die vor Durchlaufen des Prismas noch geschlossenen konzentrischen Kreisbahnen in der gleichen Weise in Abtastkreisbögen zerlegt in das schmale Abtastfenster geworfen.
Das Prisma hat die hier unerwünschte Eigenschaft, einen einfallenden Lichtstrahl in ein Spektrum aulzufächern, was mindestens zu unscharfen Abtastlinien führt. In Fällen, in denen hierdurch eine Ablesung erschwert oder unmöglich gemacht wird, kann eine mindestens annähernd monochromatische Lichtquelle, insbesondere ein Laser, verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt in der Abtastebene eine stark verschlungene Zykloide, wie sie durch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der CH-PS 545 516 entsteht.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in einer Ansicht quer zum Abtastfenster.
Fig. 3 zeigt einen Teil derselben Vorrichtung in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus dem Abtastfenster der Vorrichtung nach der Erfindung, in das einige durch die Zerlegung gewonnene Abtast-Kreisstücke eingezeichnet sind.
Fig. 5 ist eine Endansicht eines Prismas mit fünf Facetten.
Fig. 6 ist eine Hilfskonstruktion zur Ermittlung der Abtast-Kreisstücke,
Fig. 7 ist ein Ausschnitt aus einem Abtastfenster, in das die Kreisstücke nach Fig. 6 eingezeichnet sind, und
Fig. 8 ist eine vergrösserte Darstellung des Ausschnittes aus einem Abtastfenster mit mehreren in diesem erscheinenden Codezeichen.
Fig. 1 zeigt eine Schar von Kreisen, wie sie sich ergibt, wenn Abtastkreise längs des Abtastfensters diskontinuierlich verschoben werden. Bei kontinuierlicher Verschiebung der Abtastkreise ergibt sich dagegen eine stark verschlungene Zykloide. Das Abtastfenster muss mindestens die Breite B haben.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 ist (in der Bildebene der Fig. 2) ein Laser 1 vorgesehen, der einen Abtaststrahl 2.1 erzeugt. Dieser Strahl fällt schräg in ein Dachkantprisma 3 ein. Dieses Prisma hat die Form eines Satteldaches mit einem Querschnitt in Form eines rechtwinkligen Dreiecks. Das Dachkantprisma 3 wird durch nicht dargestellte Mittel um eine Achse 5 gedreht, die rechtwinklig zur Mitte der Bodenfläche 7 des Dachkantprismas verläuft. Nach Umlenkung im Dachkantprisma verlässt der Abtaststrahl es so, dass sein Abschnitt 2.2 einen Kegel beschreibt, dessen Spitze in einem Punkt 9 liegt.
Ein ebener Spiegel 11 ist um eine Achse schwenkbar, die senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2 und durch den Punkt 9 verläuft. Durch Hin- und Herschwenkungen des Spiegels 11 wird ein vom Punkt 9 ausgehender (zu einer Achse 12 symmetrischer) Abtaststrahlenkegel in Längsrichtung des Abtastfensters 13 hin und her bewegt. Die Schwenkbewegungen des Spiegels 11 sind langsam in Vergleich zur Rotation des Dachkantprismas 3, so dass sich in einer gedachten Ebene 17 die stark verschlungene Zykloide nach Fig. 1 ergibt.
In die Bahn des Kegels der Abtaststrahlen 2.3 ist ein Prisma 19 gelegt,und zwar so, dass seine Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des Abtastfensters 13 verläuft. Das Prisma hat eine ebene Grundfläche 19.1 und drei Facetten 19.2, 19.3 und 19.4. Die Winkel zwischen den Facetten 19.2 und 19.4 gegenüber der Facette 19.3 sind einander gleich, d. h. die Facette 19.3 ist parallel zur Grundfläche 19.1. Der Abtaststrahl 2.3 wird, wenn er in den mittleren Bereich des Prismas fällt, nicht abgelenkt, so dass die mittleren Abschnitte 20.1 des Abtastkreises 20 unabgelenkt in das Abtastfenster 13 (Fig. 4) fallen. Fällt der Abtaststrahl 2.3 dagegen in einen der Aussenbereiche des Prismas, so wird durch die Facetten 19.2 oder 19.4 der Abtaststrahl 2.4 nach innen abgelenkt.
Dadurch werden die Kreissegmente 20.2 und 20.4 durch Lichtbrechung ebenfalls in das Abtastfenster 13 geworfen. Die Breite C des Abtastfensters 13 beträgt nur etwa ein Drittel der Grösse des Durchmessers des Abtastkreises 20 in der Fensterebene.
Innerhalb des Abtastfensters überlappen sich die Abtastkreisbögen jedes Abtastkreises, aber auch die Abtastkreisbögen mehrerer Abtastkreise, die vom Spiegel 11 in Längsrichtung des Abtastfensters hin und her bewegt werden.
Wird ein mit einem Hell-dunkel-Codezeichen versehener Informationsträger quer über das Abtastfenster 13 bewegt und ist das Abtastfenster mindestens so breit wie das Hell-dunkel Codezeichen, so wird immer mindestens eines der Kreisbogenstücke das Hell-dunkel-Codezeichen abtasten. Im Falle von Hell-dunkel-Codezeichen, die aus mehreren nebeneinander liegenden Balkencodezeichen bestehen und die deshalb in einer zur Fig. 5 des CH-PS 545 516 analogen Weise durch mehrere in konzentrischen Kreisen umlaufende Abtaststrahlen abgetastet werden, werden sich immer konzentrische Kreisbogenstücke finden, die alle Balken beim Herüberlaufen über das Abtastfenster abtasten.
In Fig. 8 ist ein Ausschnitt aus einem Abtastfenster gezeigt, das ähnlich dem der Fig. 4 auf ein Drittel des Durchmessers der Abtastkreisbahn reduziert ist. Einige der sich während der Abtastung ergebenden .kreisbogenförmigen Bahnen des Durchstosspunktes des Abtaststrahles 2.4 durch das Abtastfenster 13 sind eingezeichnet. Die Dichte dieser Bahnen hängt vom Verhältnis der Geschwindigkeit des Prismas 3 zur Geschwindigkeit des Spiegels 11 der Fig. 2 ab. Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise genügt die in Fig. 8 dargestellte Folge von Kreisbogenstücken. Im Abtastfenster 13 befinden sich beim dargestellten Beispiel drei Codezeichen 30, damit ersichtlich wird, dass sie unabhängig von ihrer Orientierung im Abtastfenster abgelesen werden können. Im praktischen Fall wird sich in der Regel aber nur jeweils ein Codezeichen 30 im Abtastfenster 13 befinden.
Die Codezeichen 30 wandern in Pfeilrichtung 31 quer durch das Abtastfenster 13.
Ihre Ableserichtung ist dagegen durch die strichpunktierte Gerade 32 angedeutet, die bei einem der Codezeichen mit eingezeichnet ist. Die Ableserichtung ist ganz allgemein die dem Codezeichen selbst zugeordnete Richtung, in der ein Abtaststrahl über das Zeichen hinweglaufen muss, damit sich eine für die nachgeschaltete Auswertelektronik auswertbare Folge von Hell-dunkel-Werten ergibt. Diese Definition der Ableserichtung entspricht der im CH-PS 545 516 gebrauchten Bedeutung. Die Ableserichtung ist also die Richtung der leserechten Aufeinanderfolge der einzelnen Codeelemente eines Codezeichens.
Durchläuft die Bahn des Durchstosspunktes des Abtaststrahles 2.4 durch das Ablesefenster 13 das Codezeichen 30 etwa in Ableserichtung 32, so ergibt sich auf einem in bekannter Weise dahinter geschalteten Fotowandler die für das jeweilige Codezeichen charakteristische Folge von Hellund Dunkelwerten. Die Darstellung der Fig. 8 lässt erkennen, dass die Codezeichen 30 unabhängig von der Orientierung ihrer Ableserichtung 32 stets von einem Abtastkreisbogen stück etwa in Ableserichtung durchlaufen werden, weil sie während der Zeit, in der sie das Abtastfenster 13 durchwan dern, alle möglichen Richtungen der über sie hinweglaufenden Bahnen des Abtaststrahles 2.4 vorfinden.
Soll das Abtastfenster noch schmaler gemacht werden als nach Fig. 4, so kann ein Prisma mit mehr als drei Facetten ver wendet werden, z. B. ein Prisma mit fünf Facetten nach Fig. 5.
Fig. 6 zeigt, wie der Abtastkreis 20 hierdurch in Teilstücke zerlegt wird. Fig. 7 zeigt, wie sich diese Teilstücke in das Abtastfenster 13 einfügen. Die Breite D des Abtastfensters beträgt etwa ein Fünftel des Durchmessers des Abtastkreises 20.
Wird dagegen nur eine Verringerung der Breite des Ab tastfensters auf den halben Durchmesser des Abtastkreises gewünscht, so kann man mit einem einfachen Dachkantprisma anstelle des Prismas 19 auskommen.
The invention relates to a device for opto-electronic reading of information carriers provided with light-dark code characters in a scanning plane in which the information carriers with their code characters are arranged during scanning, the information carriers being scanned with light and for reading the information carriers independently of their orientation in the scanning plane, at least one scanning beam is moved on circular paths located in the scanning plane, the double radius of which in the scanning plane is greater than the extension of the code characters in the direction in which they are to be scanned for the purpose of detecting a code contained in them, i.e. the reading direction, the position of the circular paths of the scanning beam in the scanning plane being shifted by a certain amount with each revolution of the scanning beam in a constant displacement direction,
which is smaller than the extension of the code characters transversely to the reading direction, and wherein the information carrier is moved in the scanning plane transversely to the displacement direction of the circular paths of the scanning beam and the speed of rotation of the scanning beam is high compared to the movement speed of the information carrier. Light-dark code characters can also be scanned, which not only consist of a single bar, but of a field that contains several bars. For this purpose, instead of a single beam, several can be moved so that they describe circular paths in the scanning plane. Features listed above, including the feature that double the radius of the circular paths of the scanning beam is greater than the extent of the code characters in their reading direction, are known from CH-PS 545 516 '.
The device has a scanning window that lies in the scanning plane. The window is elongated, and the information carriers provided with the light-dark code characters are moved across the window transversely to the longitudinal direction of the window, while the scanning beam penetrates the window and describes a circular path within the window which is shifted back and forth in the longitudinal direction of the window . With continuous shifting, a strongly intertwined cycloid is created in the window.
In such a device it is necessary that the width of the scanning window is at least as large as the diameter of the circular paths of the scanning beam. Given the length of the bar code characters usually used and the substantially larger diameter of the circular paths of the scanning beam that results in practice, the scanning window has a considerable width, which is structurally undesirable. The object of the present invention is therefore to create a device which makes it possible to make do with a significantly narrower scanning window.
This object is achieved in the above-mentioned device in that at least one elongated prism is arranged in front of a scanning window arranged in the scanning plane in the direction of light propagation, the edges of which are parallel to two edges delimiting the scanning window so that the scanning beam in the scanning plane Scanning arcs are guided, the fragments of closed circular lines, and that the width of a scanning window arranged in the scanning plane is less than twice the largest radius of the scanning arcs.
Due to the effect of the prism, the circular paths of the scanning beam in the scanning plane run in scanning arcs by being thrown by the refraction of light in the prism, overlapping each other, into the scanning window, the width of which is significantly smaller than twice the largest radius of the scanning arcs. If the prism has two facets, the width of the scanning window is half; if the prism has five facets, the width is one fifth of the diameter that the circular path of a scanning beam according to CH-PS 545 516 would have to have.
Several parallel single prisms can be used. However, only a single prism can also be provided, the width of which is then at least as large as the diameter of a circular path described by the scanning beam at the location of the prism.
If, instead of a single scanning circle, several concentric circular paths are provided for scanning multi-bar code characters, the concentric circular paths still closed before passing through the prism are thrown into the narrow scanning window in the same way, broken up into scanning arcs.
The prism has the undesirable property of fanning out an incident light beam into a spectrum, which at least leads to blurred scanning lines. In cases in which this makes reading difficult or impossible, an at least approximately monochromatic light source, in particular a laser, can be used.
Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing.
In the scanning plane, FIG. 1 shows a strongly intertwined cycloid, such as is created by a device for performing the method according to CH-PS 545 516.
Fig. 2 shows a device according to the present invention in a view across the scanning window.
FIG. 3 shows part of the same device in a view in the direction of arrow A in FIG. 2.
Fig. 4 is a detail from the scanning window of the device according to the invention, in which some scanning circular pieces obtained by the decomposition are drawn.
Figure 5 is an end view of a five facet prism.
Fig. 6 is an auxiliary construction for determining the scanning circle segments,
FIG. 7 is a detail from a scanning window in which the circular segments according to FIG. 6 are drawn, and FIG
FIG. 8 is an enlarged illustration of the section from a scanning window with several code characters appearing in it.
Fig. 1 shows a family of circles, as it results when scanning circles are shifted discontinuously along the scanning window. On the other hand, continuous shifting of the scanning circles results in a strongly intertwined cycloid. The scanning window must have at least the width B.
In the device according to FIGS. 2 and 3, a laser 1 is provided (in the image plane of FIG. 2) which generates a scanning beam 2.1. This beam falls obliquely into a roof prism 3. This prism has the shape of a gable roof with a cross section in the shape of a right triangle. The roof prism 3 is rotated by means not shown about an axis 5 which is perpendicular to the center of the bottom surface 7 of the roof prism. After deflection in the roof prism, the scanning beam leaves it in such a way that its section 2.2 describes a cone, the tip of which lies at a point 9.
A plane mirror 11 can be pivoted about an axis which runs perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2 and through point 9. By pivoting the mirror 11 back and forth, a scanning beam cone emanating from the point 9 (symmetrical to an axis 12) is moved back and forth in the longitudinal direction of the scanning window 13. The pivoting movements of the mirror 11 are slow compared to the rotation of the roof prism 3, so that the strongly entwined cycloid according to FIG. 1 results in an imaginary plane 17.
A prism 19 is placed in the path of the cone of the scanning beams 2.3 in such a way that its longitudinal direction runs parallel to the longitudinal direction of the scanning window 13. The prism has a flat base 19.1 and three facets 19.2, 19.3 and 19.4. The angles between the facets 19.2 and 19.4 with respect to the facet 19.3 are equal to one another, i. H. the facet 19.3 is parallel to the base 19.1. The scanning beam 2.3 is not deflected when it falls into the central region of the prism, so that the central sections 20.1 of the scanning circle 20 fall undeflected into the scanning window 13 (FIG. 4). If, on the other hand, the scanning beam 2.3 falls into one of the outer regions of the prism, the scanning beam 2.4 is deflected inward by the facets 19.2 or 19.4.
As a result, the circle segments 20.2 and 20.4 are also thrown into the scanning window 13 by refraction. The width C of the scanning window 13 is only about a third of the size of the diameter of the scanning circle 20 in the window plane.
Within the scanning window, the scanning arcs of each scanning circle, but also the scanning arcs of several scanning circles, which are moved to and fro by the mirror 11 in the longitudinal direction of the scanning window, overlap.
If an information carrier provided with a light-dark code symbol is moved across the scanning window 13 and the scanning window is at least as wide as the light-dark code symbol, then at least one of the circular arc pieces will always scan the light-dark code symbol. In the case of light-dark code characters, which consist of several bar code characters lying next to one another and which are therefore scanned in a manner analogous to FIG. 5 of CH-PS 545 516 by several scanning beams circulating in concentric circles, concentric circular arcs will always be found, which scan all bars as they pass over the scan window.
FIG. 8 shows a detail from a scanning window which, similar to that of FIG. 4, is reduced to a third of the diameter of the circular scanning path. Some of the circular arc-shaped paths of the point of penetration of the scanning beam 2.4 through the scanning window 13 that arise during scanning are shown. The density of these paths depends on the ratio of the speed of the prism 3 to the speed of the mirror 11 of FIG. The sequence of circular arc pieces shown in FIG. 8 is sufficient to illustrate the mode of operation. In the example shown, there are three code characters 30 in the scanning window 13 so that it can be seen that they can be read regardless of their orientation in the scanning window. In the practical case, however, there will generally only be one code character 30 in the scanning window 13.
The code characters 30 migrate in the direction of arrow 31 across the scanning window 13.
Their reading direction, however, is indicated by the dash-dotted straight line 32, which is drawn in with one of the code characters. The reading direction is quite generally the direction assigned to the code symbol itself, in which a scanning beam must run across the symbol so that a sequence of light-dark values that can be evaluated by the downstream evaluation electronics results. This definition of the reading direction corresponds to the meaning used in CH-PS 545 516. The reading direction is therefore the direction of the readable sequence of the individual code elements of a code character.
If the path of the piercing point of the scanning beam 2.4 passes through the reading window 13, the code symbol 30 approximately in the reading direction 32, the sequence of light and dark values characteristic of the respective code symbol is obtained on a photo transducer connected downstream in a known manner. The illustration in FIG. 8 shows that the code characters 30, regardless of the orientation of their reading direction 32, are always traversed by a circular arc piece approximately in the reading direction, because they wander through all possible directions during the time in which they wander through the scanning window 13 find over them running paths of the scanning beam 2.4.
If the scanning window is to be made even narrower than that shown in FIG. 4, a prism with more than three facets can be used, e.g. B. a prism with five facets according to FIG. 5.
Fig. 6 shows how the scanning circle 20 is thereby broken down into parts. 7 shows how these sections fit into the scanning window 13. The width D of the scanning window is approximately one fifth of the diameter of the scanning circle 20.
If, on the other hand, only a reduction in the width of the scanning window to half the diameter of the scanning circle is desired, a simple roof prism instead of the prism 19 can be used.