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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren eines Scanners relativ zu einer codierten Fläche und einen Scanner, insbesondere zum Lesen von Barcodes, zweidimensionalen Codes und Farbcodes.
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Um einen Scanner relativ zu einer codierten Fläche zu positionieren, wird üblicherweise in einem festen Abstand zum Scanner eine Glasscheibe angeordnet und die codierte Fläche wird auf diese Glasscheibe gedrückt. Dadurch wird während des Lesens der codierten Fläche ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Scanner und der codierten Fläche eingehalten. Auch bei Handlesegeräten wird dieses Verfahren eingesetzt, wobei hier das Lesegerät mit der durchsichtigen Scheibe auf den zu lesenden Barcode gedrückt wird, so dass wiederum ein vorbestimmter Abstand zwischen Lesegerät und Barcode eingehalten wird.
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Insbesondere bei Handlesegeräten wird jedoch häufig gewünscht, dass der Barcode auch in einem bestimmten Abstand, der beispielsweise zwischen 10 und 30 cm liegen kann, gelesen werden kann. Hierbei ist jedoch ein großes Problem, den richtigen Abstand zwischen Handlesegerät und codierter Fläche einzuhalten, um ein gutes Leseergebnis zu erzielen.
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Die
DE 692 28 209 T2 offenbart ein Hand-Strichcode-Lesegerät, bei dem ein Fleckstrahl als Zielfleck zum Zielen verwendet wird. Der sichtbare Fleck, der durch einen Projektor erzeugt wird, wird auf oder in der Nähe eines Barcodes gerichtet. Hierdurch weiß der Nutzer des Hand-Strichcode-Lesegeräts, dass er seinen Barcodeleser ordnungsgemäß zum Barcode hin ausgerichtet hat. Gemäß der DE 692 28 209 T2 wird der Zielfleck zum Messen der Entfernung von dem Lesegerät verwendet. Das Lesegerät ermittelt die Entfernung zwischen dem neben dem Strichcode projizierten Fleck und dem Strichcode selbst. Wenn der Zielfleck ganz ruhig neben den Strichcode projiziert wird, kann hieraus auch die Entfernung zwischen dem Strichcode und dem Lesegerät ermittelt werden. Dabei führt jedoch jede Bewegung des Hand-Strichcode-Lesegerätes zu einer immensen Ungenauigkeit der Entfernungsmessung.
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Die
DE 695 02 293 T2 offenbart ein Verfahren und ein Gerät für eine tragbare kontaktlose Bildaufnahmevorrichtung. An der Rückseite eines Datenterminals sind in den Ecken des Beleuchtungs-LED-Arrays vier Markier-LEDs montiert, die Ausrichtungsangaben liefern, die es dem Benutzer des Datenterminals gestatten, eine an der Rückseite des Datenterminals angebrachte CCD-Kamera passend auf ein Etikett auszurichten. Dabei emittiert jede der Markier-LEDs einen gebündelten Lichtstrahl, der auf eine Oberfläche unterhalb des Datenterminals einen Punkt wirft. Diese Punkte entsprechen dabei den Ecken des rechteckigen Blickfelds der CCD-Kamera. Dadurch kann der Benutzer das Datenterminal derart manipulieren, dass die von den Punkten definierte Fläche das Zieletikett umfasst. Eine Positionsmessvorrichtung, die einen Emitter und einen Detektor enthält, ist neben der CCD-Kamera montiert. Die Positionsmessvorrichtung erfasst den Abstand zwischen dem Paket und dem Datenterminal, während der Benutzer die CCD-Kamera ausrichtet. Wenn die Positionsmessvorrichtung anzeigt, dass der Abstand zwischen dem Paket und dem Datenterminal innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Abständen liegt, wird eine passende Verschlussgeschwindigkeit eingestellt, und die CCD-Kamera erfasst ein Bild des Paketetiketts. Der passende Abstand zwischen dem Datenterminal und dem Paket muss festgestellt werden, um sicherzustellen, dass das Bild bei der CCD-Kamera scharf ist und dass die Größe des von der CCD-Kamera erfassten Bilds für das CCD-Array weder zu groß noch zu klein ist, um durch einen Decodieralgorithmus genau dekodiert zu werden. Die Funktionsweise der Positionsmessvorrichtung wird nicht beschrieben.
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Die
US 5,483,051 offenbart einen Laser-Strichcode-Scanner, der einen geplusten Laser und einen Phasendecodierer umfasst, mittels dem der Abstand zu einem Strichcode durch das zurückgeworfene Licht bestimmt werden kann. Der Abstand wird folglich basierend auf einer Phaseninformation ermittelt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Positionieren eines Scanners relativ zu einer codierten Fläche und einen Scanner, insbesondere zum Lesen von Barcodes, zweidimensionalen Codes und Farbcodes so weiterzuentwickeln, dass das Positionieren des Scanners erleichtert wird.
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Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass mit einem Projektor oder mit mehreren Projektoren, die in einem festen Abstand zu einer Scaneinrichtung positioniert sind, Signale ausgesendet werden, die im Bereich der codierten Fläche reflektiert werden, und die reflektierten Signale mit einer Scan-Einrichtung gemessen und mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden. Dabei kann die Scan-Einrichtung unabhängig von der Code-Lese-Einrichtung ausgestaltet sein. Um den konstruktiven Aufwand niedrig zu halten, wird vorzugsweise der selbe Sensor für die Scan-Einrichtung verwendet, wie für die Code-Lese-Einrichtung.
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Je nach Abstand zwischen dem Scanner und der codierten Fläche entsteht ein anderes reflektiertes Signal, so dass aus dem Vergleich zwischen projiziertem und reflektiertem Signal auf den Abstand zwischen Scanner und codierter Fläche zurückgeschlossen werden kann. Vorzugsweise ist der vorgegebene Wert der Wert, der einem bestimmten Abstand zwischen Scanner und codierter Fläche entspricht und bei dem der Scanner optimal auf die codierte Fläche fokussiert ist.
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Bei Abweichungen zwischen dem gemessenen reflektierten Signal und dem vorgegebenen Wert kann entweder der Abstand zwischen dem Scanner und der codierten Fläche verändert werden, oder die Fokussierung des Scanners wird so geändert, dass sie dem Abstand entspricht. Bei einer schnellen Änderung der Fokussierung entsprechend dem gemessenen Abstand kann eine zufällig gewählte Position des Scanners relativ zur codierten Fläche unverändert bleiben. Als Alternative kann jedoch auch über Signale auf die Richtung und den Betrag einer notwendigen Abstandskorrektur hingewiesen werden.
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Letztlich ist auch eine kontinuierliche Entfernungsvariation möglich, bei der beispielsweise der Scanner auf die codierte Fläche zubewegt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden hierbei kontinuierlich oder quasi kontinuierlich die Entfernungen ermittelt und bei Erreichen des vorgegebenen Wertes, der der optimalen Fokussierung der Scaneinrichtung entspricht, wird der Lesevorgang ausgelöst.
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Eine einfache Art der erfindungsgemäßen Auswertung liegt darin, dass die Intensität des reflektierten Signals mit einer vorgegebenen Intensität verglichen wird. Hierbei kann beispielsweise die Leuchtkraft eines reflektierten Laserlichtes oder die Stärke eines reflektierten Ultraschallsignals zur Auswertung dienen. Da die Intensität des reflektierten Signals in besonders großem Maße bei steigender Entfernung zwischen Scanner und codierter Fläche abnimmt, ist sie für die Entfernungsmessung gut geeignet.
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Eine alternative Art der Messung sieht vor, dass die Abmessung des reflektierten Signals mit einer vorgegebenen Abmessung verglichen wird. Auch die Abmessungen eines Signals werden bei erhöhtem Abstand zwischen Scanner und codierter Fläche kleiner und geben somit ein Maß für die Entfernung an. Beispielsweise kann eine Linie, die etwas länger ist als der Barcode auf die codierte Fläche projiziert werden. Wenn diese Linie anschließend vom Scanner aufgenommen wird, kann ihre Länge mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden. Vorzugsweise ist dieser vorgegebene Wert die Länge, die dem optimalen Abstand zwischen Scanner und codierter Fläche entspricht. Verständlicherweise sind auch Kreise und Quadrate für diese Messung von Vorteil, wobei die codierte Fläche auch im Kreis oder Quadrat angeordnet werden kann. Die zweidimensionale Erstreckung eines reflektierten Signals hat darüber hinaus den Vorteil, dass über die Verzerrung des projizierten Musters nicht nur der Abstand sondern auch der Winkel zwischen Scanner und projizierter Fläche ermittelt werden kann.
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Eine weitere Möglichkeit der Messung sieht vor, dass der Zeitpunkt des reflektierten Signals mit einem vorgegebenen Zeitpunkt verglichen wird. Der Abstand zwischen diesen Zeitpunkten ist ein genaues Maß für den Abstand zwischen dem Scanner und der reflektierten Fläche. Hierbei stellt verständlicherweise ein Lichtsignal höhere Anforderungen an die Messeinrichtungen, als ein akustisches Signal.
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Bevorzugt ist die Verwendung eines Laserlichtsignals als ausgesendetes und reflektiertes Signal. Ein derartiges Lasersignal kann beispielsweise so abgelenkt werden, daß eine Linie oder ein Quadrat entsteht, so dass deren Reflexion zur Messung des Abstandes und der Position des Scanners relativ zur codierten Oberfläche dienen kann.
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Um Beeinträchtigungen beim Ablesen der codierten Fläche zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das ausgesendete Signal außerhalb der codierten Fläche reflektiert wird. Vorzugsweise weist es einen zentralen lichtfreien Bereich wie beispielsweise eine quadratische Fläche auf. Dies ermöglicht es, das Signal am Rand der codierten Fläche zu reflektieren.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu wird vorgeschlagen, dass das ausgesendete Signal getaktet emittiert wird. Dies ermöglicht es, zwischen den ausgesendeten Lichtimpulsen die Fläche zu decodieren, so dass das emittierte Licht den Ablesevorgang nicht behindert.
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Eine weiter Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Abweichung zwischen einer vorgegebenen Position des reflektierten Signals relativ zum Code und der gemessenen Position gemessen wird. Wenn beispielsweise eine bestimmte Position des reflektierten Signals neben der codierten Fläche eine Position des Scanners beschreibt, in der der Scanner optimale Ableseeigenschaften aufweist, sollte jede Abweichung von dieser Position für das System ermittelbar sein oder dem Benutzer des Systems mitgeteilt werden. Dies führt dazu, dass im ersten Fall das System diese Abweichung durch Rechenvorgänge ausgleicht und im zweiten Fall der Benutzer des Systems den Scanner so positioniert, dass die Abweichungen geringer werden.
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Vorrichtungsmäßig wird die erfindungsgemäße Aufgabe mit einem Scanner, insbesondere zum Lesen von Barcodes, zweidimensionalen Codes und Farbcodes gelöst, der einen Projektor aufweist, um im Bereich einer codierten Fläche ein Reflektionssignal zu erzeugen.
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Dieser Projektor projiziert beispielsweise ein Quadrat um die codierte Fläche. Die Kantenlänge des Quadrates gibt hierbei einen Aufschluss über die Entfernung zwischen Scanner und codierter Fläche. Dieser Wert ist jedoch nur dann korrekt, wenn alle vier Kantenlinien des reflektierten Quadrats gleich lang sind. Wem die Kanten unterschiedlich lang sind, ist dies ein Hinweis darauf, dass der Scanner nicht genau senkrecht auf die codierte Fläche gerichtet ist, sondern in einem Winkel zur codierten Fläche steht. Aus den Verhältnissen der unterschiedlichen Kantenlängen des Quadrates zueinander ist jedoch auf die Schräglage des Scanners zurückzuschließen, so dass diese Ungenauigkeit rechnerisch eliminiert werden kann. Letztlich sollte das Quadrat zentriert um die codierte Fläche herum angeordnet sein. Insbesondere grobe Abweichungen zwischen Ist- und Sollage können hierbei durch spezielle Signale am Scanner angezeigt werden. Dies ermöglicht es dem Benutzer des Scanners, die Position des Scanners entsprechend diesen Signalen auszurichten.
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Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird zunächst vorgeschlagen, dass der Scanner eine erste Messeinheit aufweist, um das Reflexionssignal mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen. Hierbei kann die Messung auf der Abweichung der oben beschriebenen Parameter Intensität, Abmessung oder Zeitpunkt beruhen.
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Um den gemessenen Wert in eine Information umzuwandeln wird vorgeschlagen, dass der Scanner einen ersten akustischen oder optischen Signalgeber aufweist, der ein der Abweichung zwischen Reflexionssignal und vorgegebenem Wert entsprechendes Signal aussendet. Dies kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein, die bei Annäherung an den optimalen Abstand zwischen Scanner und codierter Fläche immer stärker blinkt und bei der optimalen Position vollständig leuchtet.
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Vorzugsweise weist der Scanner eine zweite Messeinheit auf, um die Position des reflektierten Signals relativ zur Position des Codes zu ermitteln. Diese Messeinheit ermittelt, in welche Richtung der Scanner relativ zum Code verschoben werden soll, um ein optimales Ablesen des Codes zu gewährleisten.
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Um diese Information an den Benutzer weiterzugeben wird vorgeschlagen, dass der Scanner einen zweiten akustischen oder optischen Signalgeber aufweist, der ein der Abweichung zwischen einer vorgegebenen Position des reflektierten Signals relativ zum Code und der gemessenen Position entsprechendes Signal aussendet. Die vorgegebene Position kann beispielsweise ein Leuchtpunkt in der unteren rechten Ecke eines quadratischen Codes sein. Wenn die gemessene Position des reflektierten Signals beispielsweise an der unteren linken Ecke des quadratischen Codes ermittelt wird, zeigt beispielsweise ein blinkender Pfeil am Gehäuse des Scanners in eine nach rechts weisende Richtung, die dem Benutzer angibt, dass er den Scanner weiter nach rechts zu bewegen hat.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scanners ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
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1 schematisch einen Scanner, der ein Signal auf eine Fläche projiziert,
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2 einen Scanner in einer Winkellage relativ zu einer Fläche und
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3 die Ansicht eines auf eine Fläche projizierten Signals.
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Der in 1 gezeigte Scanner 1 besteht aus einem Gehäuse 2, in dem eine Scaneinrichtung 3 angeordnet ist. In unmittelbarer Nähe der Scaneinrichtung 3 ist im Gehäuse 2 außerdem ein Projektor 4 angeordnet, der in Richtung einer codierten Fläche 5 ein Signal 6 projiziert. Im vorliegenden Fall ist das projizierte Signal eine Linie 7 mit einer bestimmten Länge.
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Im Gehäuse 2 ist außerdem eine erste Messeinheit 8 angeordnet, die mit der Scaneinrichtung 3 und einem ersten Signalgeber 9 in Verbindung steht. Dieser erste Signalgeber 9 ist eine Leuchtdiode, die leuchtet oder blinkt.
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Eine zweite Messeinheit 10 ist mit der Scaneinrichtung 3 und einem zweiten Signalgeber 11 verbunden. Der zweite Signalgeber 11 besteht aus vier orthogonal zueinander angeordneten Pfeilen, die jeweils durch eine Leuchtdiode beleuchtet werden. Diese Pfeile 12, 13, 14, 15 sind so von der zweiten Messeinheit 10 ansteuerbar, dass sie eine beliebige Richtungsänderung des Gehäuses anzeigen können.
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Bei der Verwendung des Scanners 1 wird mittels des Projektors 4 ein Laserlichtstreifen 7 auf die codierte Fläche 5 projiziert. Die Scaneinrichtung 3 erfasst das reflektierte Lichtsignal der Linie 7 und die erste Messeinheit 8 ermittelt die Abweichung der Länge der Linie 7 von einem vorgegebenen Wert. Solange der Scanner 1 zu weit von der codierten Fläche 5 entfernt ist, ist die gemessene Länge der reflektierten Linie 7 kleiner als der vorgegebene Wert. Dies wird durch ein langsames Blinken des ersten Signalgebers 9 angezeigt. Wenn daraufhin der Scanner 1 näher an die codierte Fläche 5 herangeführt wird, verringert sich die Abweichung zwischen gemessenem Wert und vorgegebenem Wert und dabei wird das Blinken des ersten Signalgebers 9 immer schneller, bis bei einer Übereinstimmung der Werte ein kontinuierliches Leuchtsignal angezeigt wird.
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Wenn der Scanner zu nah an die codierte Fläche herangeführt wird, ist das gemessene Reflexionssignal der Linie 7 größer als der vorgegebene Wert und dies führt zu einem Leuchten der Leuchtdiode des ersten Signalgebers 9 in einer anderen Farbe. Beispielsweise kann die Leuchtdiode zunächst in grüner Farbe blinken und bei einem zu geringen Abstand zwischen dem Scanner 1 und der codierten Fläche 5 rot leuchten.
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Während mit dem Projektor, der ersten Messeinheit und dem ersten Signalgeber der Abstand zwischen Scanner 1 und gescannter codierter Fläche 5 ermittelt wird, dient die Scaneinrichtung 3 in Verbindung mit der zweiten Messeinrichtung 10 und dem zweiten Signalgeber 11 dazu, den Scanner 1 auf die codierte Fläche 16 auszurichten. Die Scaneinrichtung 3 ermittelt hierzu die relative Position der Linie 7 zur codierten Fläche 16. Diese relative Position wird von der zweiten Messeinheit 10 erfasst und durch den zweiten Signalgeber 11 angezeigt.
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Beispielsweise kann eine vorgegebene Lage der Linie 7 mittig unterhalb der codierten Fläche 16 festgelegt werden. Wenn dann die Linie 7 relativ weit rechts von der codierten Fläche gescannt wird gibt die zweite Messeinheit 10 ein Signal an den zweiten Signalgeber 11, der den linken Pfeil 12 mittels einer Leuchtdiode erleuchtet. Der Benutzer des Scanners 1 weiß dann, dass er den Scanner weiter nach links schwenken muss, um ihn optimal zu positionieren. Sofern er den Scanner zu weit nach links schwenkt, leuchtet der rechte Pfeil 15. Entsprechend werden die weiteren Pfeile 13 und 14 dazu eingesetzt, anzuzeigen, wenn die Linie 7 zu weit oben oder zu weit unten auf der codierten Fläche 16 liegt.
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Alternativ zum Schwenken des gesamten Scanners 1 kann entsprechend den Signalen des zweiten Signalgebers 11 auch die Scaneinrichtung 3 mittels Stellmotoren so ausgerichtet werden, dass die Abweichungen eliminiert werden und der Scanner direkt auf die codierte Fläche 16 gerichtet wird.
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Ein weiteres Positionierungsproblem besteht darin, dass der Scanner 1 häufig nicht genau in einem rechten Winkel zur codierten Fläche 5 angeordnet ist. Gerade bei einem sehr schrägen Auftreffen des Signals 6 auf der codierten Fläche 5 verlängert sich jedoch die Linie 7, wodurch Messfehler entstehen können.
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Der in 2 gezeigt Scanner projiziert daher ein Lichtsignal in Form eines Quadrates auf die codierte Fläche 5. Die optimale Position dieses Quadrates 17 ist eine Lage, bei der das Quadrat 17 wie ein Rahmen um die Fläche des Codes 16 angeordnet ist.
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Bei der in 2 gezeigten Schräglage wird das Quadrat 17 in einem Winkel a auf die codierte Fläche 5 projiziert und dadurch entsteht aus dem Quadrat 17 ein Rechteck, dessen vergrößerte Seitenlängen 18, 19 der Schräglage des Scanners 1 entsprechen.
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Die 2 und 3 zeigen deutlich, dass die Abweichungen einer projizierten Linie oder Fläche von der reflektierten Geometrie ein deutliches Maß für die Winkelanordnung des Scanners relativ zur codierten Fläche 5 bilden. Beispielsweise kann aus der Verzerrung des Quadrates auf die Position des Scanners zurückgeschlossen werden, um entweder mittels einer Anzeige auf zu große Winkellagen hinzuweisen. Alternativ dazu kann die dem System somit bekannte Winkellage auch dazu genutzt werden, beim Scannen der codierten Flächen 16 die empfangenen Signale entsprechend der Schräglage zu korrigieren, um trotz Schräglage ein gutes Ergebnis des Scanvorganges zu erhalten.
