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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Bildgebungsmodul und ein Bildgebungslesegerät, und ein Verfahren, zum Lesen eines Zieles, wie etwa ein Strichcodesymbol, das elektrooptisch durch Bilderfassung über ein Sichtfeld in einem Bereich von Arbeitsabständen entfernt von dem Modul/Lesegerät zu lesen ist, und, insbesondere, die Verwendung einer Zielmarkierung eines Ziellichtmusters um das Ziel in dem Sichtfeld im Wesentlichen zu zentrieren, vor allem in einem Feld voller Ziele, und, weiterhin insbesondere, um die Sichtbarkeit der Zielmarkierung optisch zu verbessern um als eine markantere visuelle Anzeige einer Mittelzone des Sichtfeldes zu dienen.
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Festkörper-Bildgebungssysteme oder -Bildgebungslesegeräte sind seit langem sowohl im Handbetrieb als auch im Freihandbetrieb in vielen Industriezweigen, wie etwa Einzelhandel, Fertigung, Lagerwesen, Vertrieb, Versand, Transport, Logistik, etc. verwendet worden, um elektrooptisch Ziele, wie etwa ein- oder zweidimensionale zu dekodierende Strichcodesymbole zu lesen. Ein bekanntes Bildgebungslesegerät beinhaltet im Allgemeinen ein Bildgebungsmodul das in einem Gehäuse montiert ist, und das ein Ziellichtsystem zur Projektion eines sichtbaren Ziellichtmusters entlang einer Zielachse aufweist, um ein Ziel innerhalb eines Sichtfeldes visuell zu lokalisieren und somit einen Bediener darauf hinzuweisen in welcher Richtung das Lesegerät vor dem Lesen zu bewegen ist um das Ziellichtmuster auf dem Ziel, üblicherweise auf einer Mitte davon, zu positionieren; ein Beleuchtungssystem zum Emittieren von Beleuchtungslicht in Richtung des Zieles zur Reflexion und Streuung davon; und ein Bildgebungssystem mit einem Festkörperbildgerät mit einem Sensorarray von Photozellen oder Lichtsensoren, und einer optischen Baugruppe zum Erfassen von zurückkehrendem, von dem Ziel gestreutes und/oder reflektiertes Beleuchtungslicht, das über das in einer Bildgebungsachse zentrierte Sichtfeld abgebildet wird, und zur Projektion des erfassten Beleuchtungslichts auf das Bildgerät um ein Erfassen eines Bildes des Zieles zu initiieren. Das Bildgerät erzeugt elektrische Signale, die durch eine/n programmierten Mikroprozessor oder Steuerung dekodiert und/oder verarbeitet werden zu Informationen die das Ziel betreffen, das gelesen wird, z.B. dekodierte Daten, die das Ziel identifizieren. Die Steuerung ist betreibbar zur Übertragung der dekodierten Daten, entweder über eine drahtlose oder eine drahtgebundene Verbindung, an einen entfernten Hostrechner zur weiteren Verarbeitung, z.B. Preisabfrage aus einer Preisdatenbank um einen Preis für das identifizierte Ziel zu erhalten.
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Das Ziellichtsystem ist üblicherweise physisch horizontal und/oder vertikal von dem Bildgebungssystem versetzt. Diese/r horizontale/vertikale Versatz oder Parallaxe positioniert das Ziellichtmuster derart, dass es bezüglich der Bildgebungsachse exzentrisch ist und ist vor allem unerwünscht, wenn Ziele im Nahbereich nahe am Lesegerät zu lesen sind, weil der Bediener fälschlicherweise angeleitet würde, das Lesegerät derart zu positionieren, dass ein Teil des Zieles üblicherweise außerhalb des Sichtfeldes liegen würde, und daher das Ziel oft nicht zentriert und gelesen wird.
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Es ist bekannt, das Ziellichtsystem in dem Bildgebungslesegerät einzurichten mit einem Laser, einer Fokussierungslinse und einem musterformenden optischen Element, wie etwa einem diffraktiven optischen Element (DOE) oder einem refraktiven optischen Element (ROE) um das Ziellichtmuster zum Beispiel als ein Fadenkreuz zur Platzierung in der Mitte des Zieles zu projizieren, oder als durchgängige Linien oder Zeilen von Lichtpunkten zur Platzierung auf dem Ziel um annähernd das Sichtfeld anzuzeigen. Die Laser und die optischen Komponenten solcher laser-basierten Zielsystem sind jedoch relativ teuer in der Herstellung und sind optisch ausgerichtet, wenn sie in das Lesergerät montiert werden, wodurch sie für kostengünstige Bildgebungslesegeräte unbrauchbar sind. Es ist außerdem bekannt, das Ziellichtsystem in dem Bildgebungslesegerät einzurichten mit einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs) um das Ziellichtmuster als, z.B. einen oder mehreren im Allgemeinen kreisförmigen Punkt, oder als eine einzelne Ziellinie, zur Platzierung auf dem Ziel zu projizieren. Solche Ziellichtmuster zeigen im Allgemeinen ungefähr an, wo die Mitte des Sichtfeldes ist, oder zeigen ungefähr an wo die äußeren Grenzen oder Schlussbegrenzungen des Sichtfeldes sind, jedoch nicht beides gleichzeitig. Auf jeden Fall unterliegen solche laser-basierten und LED-basierten Zielsysteme demselben vorstehenden horizontalen Versatz-Positionierfehler wenn die Bildgebungs- und die Ziellichtsysteme voneinander versetzt sind.
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Es ist auch bekannt, ein Ziellichtmuster mit einem Paar von Ziellichtlinien auf das Ziel zu projizieren, die jeweils eine vorbestimmte, gleichmäßige Helligkeit und lineare Endabschnitte aufweisen, die einander teilweise überlagern um eine Zielmarkierung zu bilden, die eine Helligkeit aufweist, die größer ist als die vorbestimmte gleichmäßige Helligkeit, um die Mittelzone des Sichtfeldes über dem Bereich von Arbeitsabständen ungefähr visuell anzuzeigen. Obwohl dies für den vorgesehenen Einsatzzweck im Allgemeinen zufriedenstellend ist, hat die Erfahrung gezeigt, dass die Zielmarkierung nicht immer in allen Fällen klar und erkennbar ist, und nicht immer sehr sichtbar oder ausreichend hell ist, wenn sie zum Beispiel auf weißem Hintergrund und/oder an hell erleuchteten Orten betrachtet wird, und/oder wenn Text oder Strichcodesymbole in das Sichtfeld eingeführt werden. Erfolgloses präzises Zentrieren eines Zieles ist insbesondere bedeutsam, wenn das Sichtfeld voller Ziele ist, zum Beispiel, wenn sich mehrere Ziele in einer Auswahlliste nahe beieinander befinden, aus der Lagerhauspersonal nur diejenigen Ziele auswählen und lesen muss, die bestellten Gegenständen entsprechen, die aus einem Lagerhaus oder einer ähnlichen Einrichtung geholt werden sollen.
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Dementsprechend wäre es wünschenswert, die Mitte des Sichtfeldes eines Bildgebungslesegerätes über einem Bereich von Arbeitsabständen trotz eines horizontalen Versatzes zwischen dem Bildgebungssystem und dem Ziellichtsystem des Lesegerätes präziser und markanter anzuzeigen.
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KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER
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ZEICHNUNG
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Die beiliegenden Figuren, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf identische oder funktional ähnliche Elemente über die einzelnen Ansichten hinweg beziehen, sind zusammen mit der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in die Beschreibung aufgenommen, bilden einen Teil derselben, und dienen dazu, Ausführungsformen von Konzepten weiter zu veranschaulichen, die die beanspruchte Erfindung umfassen und verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erläutern.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung eines elektrooptischen Handlesegerätes zum Lesen von Zielen durch Bilderfassung, in welchem ein Bildgebungsmodul gemäß dieser Offenbarung montiert ist.
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2 zeigt eine schematische Ansicht von Bestandteilen der Bildgebungs- und Ziellichtsysteme auf dem Bildgebungsmodul innerhalb des Lesegerätes von 1.
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3 zeigt eine vergrößerte, schematische Ansicht eines durch das Ziellichtsystem von 2 erzeugten Ziellichtmusters gemäß dieser Offenbarung.
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4 zeigt einen Graphen, der die horizontale Helligkeitsverteilung entlang des Ziellichtmusters von 3 zeigt.
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5 zeigt eine Seitenansicht einer in dem Ziellichtsystem von 2 verwendeten, beispielhaften Ziellinse.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht der beispielhaften Ziellinse aus 5.
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7 zeigt eine vergrößerte, schematische Ansicht, die zeigt, wie Lichtstrahlen optisch modifiziert werden um das Ziellichtmuster aus 3 zu bilden.
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Fachleute werden erkennen, dass in den Figuren dargestellte Elemente aus Gründen der Einfachheit und Klarheit nur veranschaulicht und nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind. Zum Beispiel können die Abmessungen und Positionen von einigen der Elemente in den Figuren vielleicht relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um dabei zu helfen, die Verständlichkeit von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
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Die Bestandteile des Moduls, des Lesegeräts und des Verfahrens wurden, wo es angemessen ist, durch übliche Symbole in der Zeichnung wiedergegeben, wobei nur die spezifischen Details gezeigt werden, die zum Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sachdienlich sind, so dass die Offenbarung nicht durch Details unklar wird, die einem Durchschnittsfachmann ohne weiteres ersichtlich sind, der von der vorgelegten Beschreibung profitiert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Merkmal dieser Offenbarung, ist ein Bildgebungsmodul zum Lesen eines Zieles, z.B. ein Strichcodesymbol, durch Bilderfassung über einem Bereich von Arbeitsabständen entfernt von dem Modul betreibbar. Das Modul beinhaltet ein Bildgebungssystem, das einen Bildgebungssensor, z.B. einen zweidimensionalen, Festkörpersensor, wie etwa eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) oder ein sich ergänzendes Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Array von Bildsensoren aufweist, um Licht, das von dem Ziel zurückkehrt, entlang einer Bildgebungsachse über einem Sichtfeld aufzunehmen, das sich entlang zueinander rechtwinkeligen, horizontalen und vertikalen Achsen erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zur Bildgebungsachse sind. Das Modul beinhaltet außerdem ein Ziellichtsystem, das von dem Bildgebungssystem versetzt ist und das ein Ziellichtmuster auf das Ziel richtet und optisch mit einer Zielmarkierung in einem mittleren Gebiet des Ziellichtmusters und mit einem Paar von Ziellichtlinien, die kollinear entlang der horizontalen Achse verlaufen, das Ziellichtmuster bildet. Das Ziellichtsystem verbessert außerdem optisch die Sichtbarkeit der Zielmarkierung gegenüber einem übrigen Gebiet des Ziellichtmusters durch optisches Einrichten der Ziellichtlinien derart, dass sie keine gleichmäßige Helligkeit aufweisen und insbesondere derart, dass sie nahe der Bildgebungsachse eine größere Helligkeit und weiter entfernt von der Bildgebungsachse eine geringere Helligkeit aufweisen. Die Zielmarkierung mit verbesserter Sichtbarkeit stellt eine markante visuelle Anzeige einer Mittelzone des Sichtfeldes dar, in welcher das Ziel über dem Bereich von Arbeitsabständen positioniert wird. Daher kann das Ziel verlässlich in dem Sichtfeld ohne Parallaxe zu der Bildgebungsachse zentriert werden, was von besonderer Bedeutung ist, wenn das Feld voller Ziele ist, die sich nahe beieinander befinden, und dann elektrooptisch durch Bilderfassung gelesen werden.
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Vorteilhafterweise beinhaltet das Ziellichtsystem ein Paar von Ziellichtbaugruppen, die an gegenüberliegenden Seiten des Bildgebungssensors entlang der horizontalen Achse voneinander beabstandet sind. Die Lichtbaugruppen beinhalten ein Paar von Ziellichtquellen, z.B. Leuchtdioden, zum Emittieren eines Paares von Ziellichtern entlang eines Paares von Zielachsen, ein Paar von Zielquellenblenden, bevorzugt gestreckte Öffnungen, die sich entlang der horizontalen Achse erstrecken, durch welche die jeweiligen Ziellichter entlang der Zielachsen passieren, und einem Paar von Ziellinsen zum jeweiligen Modifizieren der Ziellichter so dass sie das Ziellichtmuster bilden.
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Die Ziellinsen sind speziell eingerichtet, um die Ziellichtlinien in nicht gleichmäßiger Helligkeit zu bilden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist jede Ziellinse eine Eintrittsfläche, auf welcher die Ziellichter einfallen, und eine Austrittsfläche auf, aus welcher die Ziellichter auf das Ziel projiziert werden. Jede Austrittsfläche ist eine einzelne, durchgängige Freiformfläche, die keine Unterbrechungen aufweist. Die Ziellinsen sind symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten der Bildgebungsachse angeordnet. Jede Ziellinse weist eine innere Hochleistungsregion mit größerer optischer Leistung, die sich näher an der Bildgebungsachse befindet, und eine äußere Kleinleistungsregion mit geringerer optischer Leistung auf, die sich weiter weg von der Bildgebungsachse befindet. Jede Hochleistungsregion geht nahtlos in seine jeweilige Kleinleistungsregion über. Jede Ziellinse weist eine optische Leistung auf, die entlang der horizontalen Achse in einer Richtung zu der Bildgebungsachse hin ansteigt, und jede Ziellichtlinie weist eine Helligkeit auf, die entlang der horizontalen Achse in einer Richtung zu der Bildgebungsachse hin ansteigt. Die inneren Hochleistungsregionen projizieren einen Hauptanteil der Ziellichter auf die Zielmarkierung, und die äußeren Kleinleistungsregionen projizieren einen geringeren Anteil der Ziellichter auf das übrige Gebiet des Ziellichtmusters. Daher ist die Zielmarkierung sichtbar markanter und heller bezüglich seiner Lichtstärke als das übrigen Gebiet des Ziellichtmusters. Die inneren Hochleistungsregionen und die äußeren Kleinleistungsregionen sind gekrümmt, und die inneren Hochleistungsregionen weisen eine größere Krümmung auf als die äußeren Kleinleistungsregionen.
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Die Ziellinsen können einzelne Bauteile oder bevorzugt in einteiliger Bauweise sein. Noch bevorzugter überlagert ein lichtdurchlässiges Fenster den Bildgebungssensor, und die Ziellinsen sind in einteiliger Bauweise mit dem Fenster. Die Linsen und das Fenster können aus Plastik und/oder Glas sein, aber bevorzugt sind die Plastik-Ziellinsen gemeinsam mit dem Plastik-Fenster gegossen. Vorteilhafterweise ist das Fenster in direktem, versiegelndem Kontakt mit dem Modul positioniert, um die Baugruppen darin gegen die Umgebung abzudichten.
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Gemäß einem anderen Merkmal dieser Offenbarung ist das oben genannte Bildgebungsmodul in einem Gehäuse eines Bildgebungslesegerätes montiert, das ein lichtdurchlässiges Fenster aufweist. Der Bildgebungssensor nimmt Licht, das von dem Ziel durch das Fenster zurückkehrt auf, und das Ziellichtmuster wird durch das Fenster auf das Ziel gerichtet. Das Gehäuse ist bevorzugt ausgeführt als ein tragbares, einsatzortgeeignetes, schusswaffenförmiges Handgehäuse, aber kann auch als ein kastenförmiges Gehäuse, oder in jeder anderen Bauweise einschließlich einer Freihandkonfiguration ausgeführt sein.
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Gemäß noch einem anderen Merkmal dieser Offenbarung wird ein Verfahren zum Lesen eines Zieles durch Bilderfassung über einem Bereich von Arbeitsabständen entfernt von einem Bildgebungslesegerät durchgeführt durch Aufnehmen von Licht, das von dem Ziel zurückkehrt, entlang einer Bildgebungsachse über einem Sichtfeld, das sich entlang zueinander rechtwinkeligen, horizontalen und vertikalen Achsen erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zur Bildgebungsachse sind, durch Richten eines Ziellichtmusters auf das Ziel richtet, durch optisches Bilden des Ziellichtmusters mit einer Zielmarkierung in einem mittleren Gebiet des Ziellichtmusters und mit einem Paar von Ziellichtlinien, die kollinear entlang der horizontalen Achse verlaufen, und durch Verbessern der Sichtbarkeit der Zielmarkierung gegenüber einem übrigen Gebiet des Ziellichtmusters durch optisches Einrichten der Ziellichtlinien, so dass sie keine gleichmäßige Helligkeit aufweisen. Die Zielmarkierung mit verbesserter Sichtbarkeit stellt eine markante visuelle Anzeige einer Mittelzone des Sichtfeldes dar, in welcher das Ziel über dem Bereich von Arbeitsabständen positioniert wird.
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Bezugnehmend auf die Zeichnung identifiziert Bezugszeichen 30 in 1 im Allgemeinen ein Handbildgebungslesegerät zum elektrooptischen Lesen von Zielen 24, wie etwa Strichcodesymbole oder ähnliche Vermerke, über einem eckigen Bildgebungssichtfeld (FOV) 20. Das Lesegerät 30 beinhaltet ein Gehäuse 32 in welchem eine Bildgebungs- oder Scan-Engine oder ein Bildgebungsmodul 40, wie nachstehend in Verbindung mit 2 ausführlich beschrieben, montiert ist. Das Gehäuse 32 beinhaltet einen im Allgemeinen länglichen Griff- oder unteren Handgriff-Abschnitt 28 und einen Lauf- oder oberen Körper-Abschnitt mit einem vorderen Ende an welchem sich ein lichtdurchlässiges Fenster 26 befindet. Die Querschnittsabmessungen und Außenmaße des Griffes 28 sind derart, dass das Lesegerät 30 bequem in der Hand eines Bedieners gehalten werden kann. Die Körper- und Griff-Abschnitte können aus einem leichtem, widerstandsfähigem, stoßdämpfendem, druckfestem Material hergestellt sein, wie etwas aus einem synthetischen Plastikmaterial. Das Plastikgehäuse 32 kann spritzgegossen sein, aber es kann auch vakuumgeformt oder blasgeformt sein, um eine dünne, hohle Hülle zu bilden, die einen Innenraum begrenzt, dessen Volumen ausreichend ist, um die verschiedenen Komponenten und Systeme dieses Lesegeräts 30 zu enthalten. Ein manuell betätigbarer Auslöser 34 ist in einer beweglichen Bindung auf dem Griff 28 in einer nach vorne ausgerichteten Region des Lesegerätes 30 montiert. Ein Zeigefinger eines Bedieners wird zum Bestätigen des Lesegerätes 30 verwendet, um durch Niederdrücken des Auslösers 34 das Lesen zu initiieren. Obwohl das Gehäuse 32 als tragbares, einsatzortgeeignetes, schusswaffenförmiges Handgehäuse dargestellt wurde, ist dies lediglich beispielhaft, da das Gehäuse auch als kastenförmiges Handgehäuse, oder in jeder anderen Bauweise einschließlich einer Freihandkonfiguration ausgeführt sein kann.
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Wie schematisch in 2 gezeigt, beinhaltet das Bildgebungsmodul 40 ein Bildgebungssystem mit einem Festkörperbildgerät 10 und eine Bildgebungslinsen-Baugruppe 12, die in einer röhrenartigen Halterung 14 montiert ist, die eine Kreisblende 16 aufweist. Das Bildgerät 10 ist ein zweidimensionales Ladungsspeicherbaustein-(CCD)-Array oder ein sich ergänzendes Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Array von Zellen oder Sensoren, das entweder einen Global- oder einen Rolling-Shutter aufweist. Um die Kosten niedrig zu halten, kann ein CMOS-Bildgerät vorteilhafter Weise mit einem Rolling-Shutter verwendet werden. Das Bildgerät 10 und die Bildgebungslinse 12 sind vorzugsweise entlang einer Mittelachse oder einer optischen Bildgebungsachse 18 ausgerichtet, die sich im Allgemeinen mittig im oberen Körper-Abschnitt des Gehäuses 32 befindet.
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Beim Betrieb erfasst das Bildgebungssystem von dem Ziel 24, das sich in einem Bereich von Arbeitsabständen entfernt von dem Fenster 26 befindet, zurückkehrendes Licht, das entlang der in dem Bildgebungssichtfeld 20 der Bildgebungslinsen-Baugruppe 12 zentrierten Bildgebungsachse 18 durch eine mittlere Zone 54 des Fensters 26 passiert. Das Bildgerät 10 ist vorteilhafter Weise näher an einer Rückwand des oberen Körper-Abschnitts als an einer Stirnseite des Gehäuses 32 positioniert um das Bildgebungssichtfeld 20 in dem nahen Bereich von Arbeitsabständen nahe des Lesegeräts 30 zu vergrößern. Die Bildgebungslinsen-Baugruppe 12 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Linsen mit fest eingestelltem Fokus, vorzugsweise ein Cooke-Triplet, das eine Bildgebungs- oder Ziel-Ebene aufweist, an der das Ziel 24 am besten fokussiert und auf das Bildgerät 10 abgebildet wird. Das Sichtfeld 20 ist im Allgemeinen rechteckig und erstreckt sich entlang der dargestellten, zueinander rechtwinkeligen, horizontalen X-Achse und vertikalen Y-Achse (siehe 1), die beide im Allgemeinen senkrecht zu der Bildgebungsachse 18 stehen. Die Sensoren erzeugen elektrische Signale, die einem zweidimensionalen Array von Bildpunktinformationen entsprechen, für ein Bild des Ziels 24. Die elektrischen Signale werden durch eine Steuerung oder einen programmierten Prozessor 22 zu Daten verarbeitet, die für das gelesene Ziel 24 bezeichnend sind. Die Steuerung 22 ist mit einem Speicher 36 zur Datenabfrage und -Speicherung verbunden. Die Steuerung 22 und der Speicher 36 können auf einer Leiterplatte 38 (engl. “printed circuit board”, PCB) montiert sein, die durch das Modul 40 gestützt ist.
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Das Bildgebungssystem ist in der Lage, bei verschiedenen Lichtverhältnissen ein vollständiges Bild des Ziels 24 zu erlangen. Ein nicht gezeigtes Beleuchtungssystem kann ebenfalls auf dem Modul 40 montiert sein, zum Bereitstellen von Beleuchtungslicht, um das Ziel zu beleuchten. Die Belichtungszeit wird durch die Steuerung 22 gesteuert. Die Auflösung des Arrays kann verschiedene Werte haben, obwohl eine VGA-Auflösung von 640 × 480 Bildpunkten verwendet werden kann, um Kosten zu minimieren.
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Ein Zielsystem, das eine oder mehrere Ziellichtbaugruppen beinhaltet, ist auf dem Modul 40 unterstützt, und ist von dem Bildgebungssystem abgesetzt. Das Zielsystem ist betreibbar, um ein Ziellichtmuster 100 mit einer Zielmarkierung 60 und einem Paar von Ziellichtlinien 50 (siehe 2 bis 3) auf das Ziel 24 zu projizieren. Die Ziellichtbaugruppen sind entlang der horizontalen X-Achse an gegenüberliegenden Seiten des Bildgebungssensors 10 beabstandet. Jede Ziellichtbaugruppe beinhaltet eine auf dem PCB 38 montierte Ziellichtquelle oder einen Emitter, z.B. eine Leuchtdiode (LED) 42; eine im Allgemeinen lineare Zielblende 46, die sich entlang der horizontalen X-Achse vor der jeweiligen LED 42 erstreckt; und eine Ziellinse 44, die entfernt von seiner jeweiligen LED 42 montiert ist, und die wie detaillierter nachstehend beschrieben speziell eingerichtet ist. Jede Ziel-LED 42, Ziellinse 44 und Zielblende 46 ist zentriert und liegt entlang einer jeweiligen Zielachse 48. Die Zielachsen 48 liegen im Allgemeinen in einer gemeinsamen Ebene und sind im Allgemeinen parallel zueinander. Die Ziel-LEDs 42 und der Sensor 10 können entlang einer gemeinsamen horizontalen X-Achse montiert sein, aber das muss nicht der Fall sein, da die Ziel-LEDs 42 sowohl über als auch unter dem Bildgerät 10 montiert werden können. Vorteilhafter Weise liegt die Bildgebungsachse 18 in derselben Ebene und ist im Allgemeinen parallel zu den Zielachsen 48.
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Die Ziellichtbaugruppen sind betreibbar um das von jeder Ziel-LED 42 ausgestrahlte Ziellicht durch die jeweilige Blende 46 und die jeweilige Ziellinse 44 entlang der jeweiligen Zielachse 48 über ein eckiges Zielfeld 52, das auf der jeweiligen Zielachse 48 zentriert ist, auf das Ziel 24 zu richten. Auf dem Ziel beschreiben diese Zielfelder 52 das Paar von Ziellichtlinien 50, von denen jede eine vorbestimmte Helligkeit aufweist. Wie in 3 gezeigt, sind die Ziellichtlinien 50 kollinear entlang der horizontalen X-Achse. Die Ziellichtlinien 50 weisen innere lineare Endregionen 50A auf, die sich über die Bildgebungsachse 18 hinaus erstrecken und die sich auf dem Ziel 24 überlappen, um die Zielmarkierung 60 zu bilden, die eine Helligkeit aufweist, die wegen der Überlagerung der inneren linearen Endregionen 50A größer ist als, zum Beispiel, ungefähr das Zweifache der vorbestimmten Helligkeit, um visuell ein mittleres Gebiet des Sichtfelds 20 über dem Bereich von Arbeitsabständen anzuzeigen. Somit kann der Bediener die Zielmarkierung 60 auf dem 24 Ziel positionieren und das Ziel 24 wird im Wesentlichen in dem Bildgebungssichtfeld 20 zentriert. Die Ziellichtlinien 50 weisen ebenfalls äußere lineare Endregionen 50B auf, die sich entlang der horizontalen X-Achse zu entgegengesetzten Endregionen 50C erstrecken, die ungefähre Begrenzungszonen oder Endgrenzen des Sichtfeldes 20 über den Bereich von Arbeitsabständen visuell anzeigen. Somit wird der Bediener geführt, um die äußeren linearen Endregionen 50B auf dem Ziel 24 zu positionieren, so dass das Ziel 24 im Wesentlichen vollständig innerhalb des Bildgebungssichtfeldes 20 enthalten ist.
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Wie am besten in 2 zu sehen ist, können die Ziellinsen 44 mit dem Fenster 26 in einteiliger Konstruktion an gegenüberliegenden Seiten und entfernt von der mittleren Zone 54 gebildet werden, durch die das Bild des Ziels 24 erfasst wird. Das Fenster 26 kann aus Glas und/oder gegossenen Plastikmaterialien bestehen, und die Ziellinsen 44 können gleichfalls aus Glas und/oder gegossenen Plastikmaterialien bestehen. Daher kann das Fenster 26 aus Glas gemacht sein und jede Ziellinse 44 kann aus demselben Glas gemacht sein. Alternativ kann das Fenster 26 aus Plastik gemacht sein und jede Ziellinse 44 kann aus demselben Plastik gemacht sein. In anderen Variationen kann das Fenster 26 aus Glas gemacht sein und jede Ziellinse 44 kann aus Plastik gemacht sein, das in einem als Überspritzung oder Nachbildung bekannten Prozess auf das Glas aufgetragen oder gegossen wird, oder anders herum, so dass das Fenster 26 aus Plastik gemacht sein kann und jede Ziellinse 44 aus Glas gemacht sein kann, das in das Plastik gegossen wird. Obwohl die Ziellinsen 44 auf der äußeren Oberfläche des Fensters 26 gezeigt sind, können sie ebenfalls auf der inneren Oberfläche des Fensters 26 gebildet werden. Die Ziellinsen 44 sind daher mit dem Fenster 26 aus einem Stück, wodurch die Gesamtanzahl von Komponenten, die individuell herzustellen, zu installieren und auszurichten sind, reduziert wird. Alternativ können die Ziellinsen 44 gemeinsam aus einem Stück sein und eine einzelne, vom Fenster 26 getrennte, optische Komponente darstellen, oder die Ziellinsen 44 können einzelne optische Bauteile sein, die jeweils von einander und vom Fenster 26 getrennt sind.
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Wie bisher beschrieben ist die Zielmarkierung 60 wegen der Überlagerung der inneren linearen Endregionen 50A heller als das übrige Gebiet des Ziellichtmusters. Dennoch ist die resultierende Zielmarkierung 60, wie zuvor beschrieben, nicht immer in allen Fällen klar und erkennbar und nicht immer sehr sichtbar oder ausreichend hell, zum Beispiel, wenn sie vor weißen Hintergründen und/oder an hell erleuchteten Orten betrachtet wird, und/oder wenn Text oder Strichcodesymbole in das Sichtfeld 20 eingeführt werden. Gemäß dieser Offenbarung verbessert das Ziellichtsystem weiterhin die Sichtbarkeit der Zielmarkierung 60, so dass diese viel heller bezüglich der Lichtstärke ist, wie zum Beispiel durch die Helligkeitsverteilung des Ziellichtmuster der 3 entlang der horizontalen X-Achse verdeutlicht, wie in 4 gezeigt, in welcher die Helligkeit der Zielmarkierung 60 an der Mittelzone mehr als zweimal, zum Beispiel circa sechsmal größer, bezüglich der Lichtstärke ist als die Helligkeit der äußere lineare Endregionen 50B an den Randzonen. Diese verbesserte Helligkeit wird erreicht, indem jede Ziellinse 44 speziell eingerichtet ist, um jede der Ziellichtlinien in nicht gleichmäßiger Helligkeit zu bilden, wie ausführlich nachstehend beschrieben.
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Daher weist jede Ziellinse 44, wie in 5 bis 7 gezeigt, eine Eintrittsfläche S1, auf welcher die durch die jeweilige Zielblende 46 passierenden Ziellichter einfallen, und eine Austrittsfläche S2 auf, aus welcher die Ziellichter auf das Ziel 24 projiziert werden. Jede Eintrittsfläche S1 ist vorzugsweise im Allgemeinen wie abgebildet eben, aber könnte auch eine optische Leistung aufweisen. Jede Austrittsfläche S2 ist eine einzelne, durchgängige, polynomische Freiformfläche, die keine Unterbrechungen, z.B. abrupte Kanten oder Segmente, aufweist. Wie in 2 gezeigt, sind die Ziellinsen 44 symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten der Bildgebungsachse 18 angeordnet. Jede Ziellinse 44 weist eine sich näher an der Bildgebungsachse 18 befindende, innere Hochleistungsregion B1 mit größerer optischer Leistung, und eine sich weiter weg von der Bildgebungsachse 18 befindende, äußere Kleinleistungsregion B2 mit geringerer optischer Leistung auf. Jede innere Hochleistungsregion B1 weist eine größere Krümmung CR1 als die geringere Krümmung CR2 der jeweiligen äußeren Kleinleistungsregion B2 auf. Jede Hochleistungsregion B1 geht nahtlos in ihre jeweilige äußere Kleinleistungsregion B2 über. Jede Ziellinse 44 weist eine optische Leistung auf, die entlang der horizontalen X-Achse in einer Richtung zu der Bildgebungsachse 18 hin ansteigt.
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Wie am besten in 7 gezeigt, sammeln und projizieren die inneren Hochleistungsregionen B1 einen Hauptanteil der Ziellichter auf die Zielmarkierung 60 an der Mittelzone des Ziellichtmusters, und die äußeren Kleinleistungsregionen B2 sammeln und projizieren einen geringeren Anteil der Ziellichter auf das übrige Gebiet oder Randzonen des Ziellichtmusters. Daher wird die Sichtbarkeit der Zielmarkierung 60 verbessert, indem die Helligkeit jeder Ziellichtlinie nicht gleichmäßig gemacht wird. Insbesondere steigt die Helligkeit jeder Ziellichtlinie wegen der inneren Hochleistungsregionen B1 in Richtung zu der Bildgebungsachse 18 hin an. Die verbesserte Zielmarkierung 60 stellt eine markantere visuelle Anzeige der Mittelzone des Sichtfeldes 20 dar, in welchem das Ziel 24 über den Bereich von Arbeitsabständen positioniert ist.
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In der vorangehenden Spezifikation wurden präzise Ausführungsformen beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann wird jedoch verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen gemacht werden können, ohne sich vom Bereich der Erfindung zu entfernen, der in den nachstehenden Patentansprüchen dargelegt wird. Entsprechend sind die Spezifikation und Zeichnung in einer veranschaulichenden statt einer einschränkenden Bedeutung zu würdigen, und alle solche Modifikationen sind gedacht als im Bereich der vorliegenden Lehre beinhaltet.
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Die Nutzen, Vorteile, Lösungen zu Problemen und jegliche(s) Element(e), die ein Auftreten von Nutzen, Vorteile oder Lösungen verursachen oder ausgeprägter werden lassen sollen nicht als entscheidende, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente eines oder aller Patentansprüche ausgelegt werden. Die Erfindung wird einzig durch die angehängten Patentansprüche definiert, die jegliche Änderungen während des Erteilungsverfahrens dieser Anmeldung beinhalten, und aller Äquivalente der erteilten Patentansprüche.
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Darüber hinaus können in diesem Dokument relationale Begriffe wie etwa erstes und zweites, oberes und unteres und Ähnliche ausschließlich verwendet werden, um einen Gegenstand oder Handlung von einem anderen Gegenstand oder einer anderen Handlung zu unterscheiden ohne irgendeine tatsächliche solche Beziehung oder Ordnung zwischen solchen Gegenständen oder Handlungen notwendiger Weise zu erfordern oder zu unterstellen. Die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „aufweist”, “mit”, „beinhaltet”, „beinhaltend”, „enthält”, „enthaltend” oder irgendeine Variation davon sind bestimmt, um eine nicht-exklusive Beinhaltung abzudecken, so dass ein Prozess, ein Verfahren, ein Artikel oder eine Anordnung, welche/welches/welcher eine Liste von Elementen umfasst, aufweist, beinhaltet oder enthält nicht nur diese Elemente beinhält, sondern andere Elemente beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder einer solchen Anordnung inhärent ist. Ein Element, dem „umfasst ... ein”, „das ... ein ... aufweist“, „beinhält ... ein“ oder „enthält ... ein“ vorangestellt ist, schließt nicht, ohne weitere Einschränkungen, die Existenz von weiteren identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder Anordnung, der/das das Element umfasst, aufweist, beinhält oder enthält, aus. Die Begriffe „ein“ und „eine“ sind in der Abwesenheit einer anderslautenden expliziten Angabe hierin definiert als ein oder mehr. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „wesentlich“, „ungefähr“, „etwa“ oder jede andere Version davon sind als Näherung definiert, wie von einem Durchschnittsfachmann verstanden, und in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist der Begriff definiert als innerhalb von 10%, in einer weiteren Ausführungsform innerhalb von 5%, in einer weiteren Ausführungsform innerhalb von 1%, und in einer weiteren Ausführungsform innerhalb von 0,5%. Der Begriff „gekoppelt“, wie hierin verwendet ist definiert als verbunden, obwohl nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in einer bestimmten Art und Weise „eingerichtet“ ist, ist eingerichtet in zumindest dieser Art und Weise eingerichtet, aber kann ebenfalls in nicht aufgelisteten Arten und Weisen eingerichtet sein.
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Es versteht sich, dass manche Ausführungsformen umfasst sein können von einem oder mehreren generischen oder spezialisierten Prozessoren (oder „Prozessorvorrichtungen“) wie etwa Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, angepasste Prozessoren und Field Programmable Gate Arrays (FPGA) und einmalig gespeicherte Programanweisungen (beinhaltend sowohl Software als auch Firmware), die die einen oder mehreren Prozessoren steuern, um zusammen mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen einige, die meisten oder alle der Funktionen des Verfahrens und/oder der Anordnung wie hierin beschrieben zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, die keine gespeicherten Programmanweisungen hat, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (engl. application specific integrated circuit, ASIC) implementiert werden, in der jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen als angepasste Logik implementiert sein. Natürlich kann auch eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden.
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Darüber hinaus, kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeichertem computerlesbarem Code zum Programmieren eines Computers (z.B. umfassend einen Prozessor) implementiert werden, um ein Verfahren wie beschrieben und hierin beansprucht durchzuführen. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien beinhalten, aber sind nicht begrenzt auf eine Festplatte, eine CD-ROM, ein optisches Speichergerät, ein magnetisches Speichergerät, ein ROM (Read Only Memory), ein PROM (Programmable Read Only Memory), ein EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), ein EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) und ein Flashspeicher. Weiterhin, ist davon auszugehen, dass ein Durchschnittsfachmann, trotz möglicherweise signifikantem Aufwand und vielen Gestaltungsmöglichkeiten, motiviert durch beispielsweise verfügbare Zeit, aktueller Technologie und ökonomischen Erwägungen, ohne Weiteres dazu in der Lage sein wird solche Softwareanweisungen und Programme und integrierte Schaltungen mit geringem Experimentieraufwand zu erzeugen, wenn er durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien geleitet wird.
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Die Zusammenfassung der Offenbarung ist vorgesehen, um es dem Leser zu ermöglichen, schnell das Wesen der technischen Offenbarung zu bestimmen. Sie ist vorgelegt unter der Annahme, dass sie nicht zum Interpretieren oder Beschränken des Umfanges oder der Bedeutung der Patentansprüche verwendet wird. Zusätzlich kann der vorstehenden Ausführlichen Beschreibung entnommen werden, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengruppiert sind, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Vorgehen in der Offenbarung soll nicht als Widerspieglung der Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern als ausdrücklich in dem jeweiligen Patentanspruch ausgeführt. Stattdessen, wie die folgenden Patentansprüche wiedergeben, besteht der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offengelegten Ausführungsform. Somit sind die folgenden Patentansprüche hiermit in die Ausführliche Beschreibung einbezogen, wobei jeder Patentanspruch für sich selbst als separat beanspruchter Gegenstand steht.
