DE2163949A1

DE2163949A1 - Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen

Info

Publication number: DE2163949A1
Application number: DE19712163949
Authority: DE
Inventors: Erwin 8021 Icking; Pinior Gernot 8034 Germering; Plöckl Johann 8025 Unterhaching Sick
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1972-10-12
Also published as: BE780932A; NL7201928A; CA983617A; US3752999A; DE2163949B2; DE2163949C3; GB1388135A; CH536524A; ZA721589B; FR2141021A5

Description

DR. - 'OLLEr.-BCSe · DR. MANITZ · DR. DRJFEL DIPL-ING. FINSTERWALD · DIPUNG. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE «7

¹ 1087

DEZ.

Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen, welche einer Ware zugeordnet und vorzugsweise auf derselben angebracht sindi

Diese Zeichen können Informationen, welche den betreffenden Waren zugeordnet sind, vorzugsweise in codierter Form, darstellen. Zur Ablesung eines solchen Zeichens wird ein Sendelichtstrahl über ein Zeichen geführt, von welchem je nach Reflexionsvermögen der jeweils vom Sendestrahl getroffenen Stelle des Zeichens ein Teil reflektiert wird. Ein mindestens aus einem Teil des reflektierten Lichtes gebildetes Empfangsstahlenbündel wird einer optisch-elektrischen Empfangsvorrichtung zugeführt und von dieser in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal kann in bekannter V/eise einem Computer iiugcführt und von diesem ausgewertet werden = Dan Ergebnis dieser Auswertung kann z.B. die Angabe des Warenpreises, die Eingabe dieses Warenpreises in eine

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Verrechnungsanlage, die Erfassung des Verkaufs verschiedener Artikel, deren Artikelnummern im Zeichen

betreffen .·
codiert sind/ oder~gänz allgemein der Lagerbewirtschaftung

dienen. -

Es sind bereits Lesevorrichtungen bekannt, welche für die Ablesung von Kennzeichen an Waren bestimmt sind. Bei diesen trifft ein Lichtstrahl, welcher über ein vorbeigeführtes Zeichen geführt wird, im rechten Winkel zur Ebene des Zeichens auf dieses. Wenn nun die Oberfläche der Ware, bzw. ihre Verpackung, auf welcher das Zeichen angebracht bzw. aufgedruckt ist, glänzend ist, oder wenn beispielsweise die Ware zusätzlich mit einer durchsichtigen Kunststoffolie, überzogen ist, so können spiegelnde Reflexionen auftreten, welche die richtige Ablesung des Zeichens verhindern.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nachteil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lesevorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, welche durch an dem Zeichen selbst oder an der Oberfläche, auf welcher das Zeichen angebracht ist, oder an einer spiegelnd reflektierenden durchsichtigen Umhüllung spiegelnd reflektiertes Licht weitgehend unbeeinflusst bleibt.

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Die Erfindung betrifft eine Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen, welche insbesondere einer Ware zugeordnet und an diese angebracht sind, bestehend aus einem

den, den optischen Sendestrahl erzeuger/~Bauteil, aus welchem ein bewegter Sendestrahl austritt, welcher gegen eine Bezugsebene gerichtet ist, in bezug auf die das Zeichen innerhalb vorbestimmter räumlicher Grenzen angeordnet ist, bzw, sich vorbeibewegt, wobei ein von dem Zeichen zurückgeworfenes Empfangsstrahlenbündel auf eine auf Aenderungen des zurückgeworfenen Lichtes ansprechende Empfangsvorrichtung trifft, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das den Sendestrahl erzeugende Bauteil dazu bestimmt und ausgebildet bzw. derart angeordnet ist, dass diejenige Fläche, in welcher sich der Sendestrahl vor seinem Auftreffen auf das Zeichen bewegt, mit der Bezugsebene-JJormale einen die spiegelnde Reflexion in die Empfangsvorrichtung herabsetzenden Winkel einschliesst.

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Im folgenden wir anhand der Zeichnung die Erfindung an AusfUhrungsbeispielen erläutert.

Dabei· zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung

■ eines ersten Ausfuhrungsbeispiels mit teilweise weggeschnittenen Teilen.

Fig. 2 einen Schnitt durch die Längssymmetrieebene eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Darstellung einer weiteren Möglichkeit zur Erzeugung des Sendestrahls.

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Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel mit teilweise im Interesse der Übersichtlichkeit weggeschnittenen Teilen. Dabei sind der deutlichen Darstellung-wegen einzelne Teile nur angedeutet; im übrigen ist die Lesevorrichtung

nicht masstäblich gezeichnet. .

Die Lesevorrichtung 1 ist bspw. unterhalb einer bekannten Fördereinrichtung 2 mit einem Spalt 3 angeordnet'. Die Fördereinrichtung 2 besteht aus einem Förderband 2A, welches über eine Rolle 2B läuft, sowie aus einem Förderband 2C, welches über eine weitere Rolle 2D läuft, welche nur teilweise gezeichnet ist. Zwischen den Rollen 2B und. 20 bzw. zwischen den darüber laufenden Förderbändern 2A und 2C entsteht ein Spalt 3» durch welchen hindurch die Lesevorrichtung 1 auf ein auf einer Ware 4 vorzugsweise unten angebrachtes Zeichen 5 wirkt. Die Ware 4 kann auch von Hand über den Spalt 3 geführt werden. Ein solches Zeichen 5 kann vorteilhafterweise ein aus konzentrischen Kreisen bestehendes Codezeichen bekannter Art sein. ■ .. -. ■' Durch ein solches Codezeichen kann beispielsweise .der - " ·' Preis der betreffenden Ware 4 und/oder ihre Artikelhummer odor weitere zugeordnete Informationen, wie Gewicht, Dimension, spätestes Verkaufsdatum usw. ausgedrückt werden. I)¹IiI Zeichen '5 könnte auch, beispielsweise als Balkencode auf einer Seitenfläche 4A der V/are 4 aufgebracht sein.

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Im Idealfall befindet sich das Zeichen 5 während seiner Ablesung in einer Bezugsebene 6, welche in Fig. 1 durch strichpunktierte Umrandung angedeutet ist. Im vorliegenden Fall ist die Bezugsebene 6 horizontal liegend angenommen. Es könnte aber auch eine geneigte Lage angewendet werden. Da es in der Praxis nicht leicht auszuführen ist, dass das Zeichen 5 stets . exakt in der Bezugsebene 6 vor der Lesevorrichtung 1 angeordnet, bzw. vorbeigeführt wird, ist die Lesevorrichtung 1 so ausgebildet, dass sie innerhalb eines der Bezugsebene 6 zügeordneten.räumlichen Toleranzbereiches eine im Hinblick auf die Struktur des Zeichens ausreichend scharfe optische Abtastung des Zeichens 5 gewährleistet.

Erfindungsgemäss ist die Lesevorrichtung, bzw. ihr den Sendestrahl bildendes BauteilTso ausgebildet bzw. angeordnet, dass ein Sendestrahl 7 einen die spiegelnde Reflexion in einen Empfangsteil herabsetzenden Winkel cC gegen die Bezugsebenen-Normale 8 aufweist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind noch zu beschreibende optische Bauteile auf einer Grundplatte 9 befestigt, welche ihrerseits mit der Bezugsebene-Normale 8 ebenfalls den Winkel oO mindestens annähernd einschliesst. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des optischen Systems, sowie eine gute Raumausnutzung unterhalb der Fördereinrichtung 2.

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Im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel nach Pig. I dient als Lichtquelle für den Sendestrahl ein Laser 10, beispielsweise ein Helium-Gaslaser. Der Laser 10 ist auf der Grundplatte 9 montiert und mit bekannten Mitteln auf exakte Lage einjustierbar. Das aus einer Stirnfläche des Lasers 10 austretende, praktisch fast parallele Strahlenbündel 11 wird über einen ersten Umlenkspiegel 12 einer ersten Linse 13 zugeführt. Zufolge der ersten Linse 13 entsteht schliesslich ein divergierendes Strahlenbündel 11', welches durch eine zweite Linse 15 geschickt wird und diese als konvergierendes Strahlenbündel 11'' in Richtung zu einer Strahlablenkvorrichtung 16 verlässt.

Die Umlenkung der Richtung des Sti*ahlenbündels 11 über die Umlenkspiegel 12 und 14 ist nicht zwingend. Sie erweist sich hingegen als vorteilhaft, um bei verhältnismässig kleinen Abmessungen der Lesevorrichtung 1 die aus optischen Gründen erforderliche Strahllänge zu erreichen. Ebenso ist die Anwendung der Linsen 13 und 15 nicht zwingend. Weist, jedoch das abzulesende Zeichen 5 eine sehr feine Struktur auf und ist das aus der Lichtquelle, beispielsweise dem Laser 10 austretende Lichtbündel 11 nicht genügend fein oder parallel, so kann eine solche oder äquivalente Linsenanordnung zur Erzeugung eines besonders feinen Abtastlichtflecks bzw.. einer dünnen Abtastspur auf dem

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Zeichen 5 vorteilhaft sein.

JBs ist weiterhin vorteilhaft, wenigstens einen der Umlenkspiegel 12 und 14 ein wenig, beispielsweise einige Y/inkelgrade, in bezug auf die Senkrechte zur Grundplatte 9 zu neigen. Hierdurch kann nämlich erreicht werden, dass die Strahlenbündel 11', II¹' schräg von der Grundplatte 9 weg verlaufen und sich von ihr entfernen, wodurch bei zur Grundplatte 9 senkrechter Stellung der Spiegelfläche 16A, der Strahlablenkvorrichtung 16 das von ihr reflektierte Strah- ^ lenbündel 11''' über die ihm sonst in Wege stehende linse 15 und den Umlenkspiegel 14 hinwegstreicht.

Das Strahlenbündel 11' " ist gegen eine in Richtung des Spaltes 3» also auch parallel zu den Rollen 2B und 2D angeordnete dritte Linse 17 gerichtet. Die dritte Linse 17 ist vorteilhafterweise eine Zylinderlinse, deren Länge mindestens gleich der Abtastamplitude des Strahlenbündels II¹¹¹ am Ort der Linse 17 ist. Die Linse 17 wirkt als Sende- ^ linse.

Aus der durch eine Fläche der dritten Linse 17 gebildeten Schmalseite des den Sendestrahl erzeugenden Bauteils IA tritt der Sendestrahl 7 aus. Der Sendestrahl 7 wird in der Bezugsebene 6 fokussiert. In der Bezugsebene 6 oder innerhalb vorbestimmter räumlicher Grenzen ausserhalb der Bezugsebene 6 befindet sich gemäss Fig. 1 eine Begrenzungsfläche einer scheraatisch angedeuteten Ware.4 an der das abzulesende, optisch erkennbare Zeichen 5

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angebracht ist. Die genannte Begrenzungsflache kann vorteilhaft erweise horizontal liegen. Es ist aber zufolge des schrägen Einfalles des Sendestrahls 7 auch eine Schrägstellung der genannten Begrenzungsfläche innerhalb vorbestimmter Grenzen zulässig.

Die Abtastung erfolgt derart, dass das von der Strahlablenkvorrichtung 16, beispielsweise einem rotierenden Spiegelrad, kommende Strahlbündel II¹¹¹ periodisch über die der Strahlablenkungsvorrichtung 16 zugekehrte Schmalseite der dritten Linse 17 streicht.

Infolge der Fokussierung des Sendestrahls 7 in der Bezugsebene 6 erzeugt der 'Sendestrahl auf einem dort angeordneten Zeichen 5 eine feine Abtastspur.

Die beschriebene Anordnung zur Erzeugung des Sendestrahls 7 gewährleistet bei vorteilhaft gewählten · optischen Daten für praktische Zwecke hinreichende Tiefenschärfe. Der Sendestrahl 7 bewegt sich während der Abtastung in einer Fläche, welche unter dem Winkel gegen die Bezugsebene-Normale 8 geneigt ist. Zur Vermeidung störender spiegelnder Reflexionen wird der Winkel O^ beispielsweise in einem Bereich von 10°- liegend gewählt, vorzugsweise 15 . Es ist aber auch ausführbar, den Winkel O^ noch grosser, beispielsweise 45 ■ zu wählen, wobei sich dann als weiterer Vorteil ergibt, dass die Ebene des Zeichens 5 in einem

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verhältnismässig grossen vorbestimmten Winkelbereich gegen die Bezugsebene 6 geneigt sein darf, ohne dass hierdurch seine sichere Ablesung beeinträchtigt wird.

Spiegelnd reflektiertes Licht wird bei paralleler Lage des Zeichens 5 zur Bezugsebene 6 in einem Winkel-flC zur Bezugsebene-Normale 8 zurückgeworfen, es fällt also weder in den Sendestrahl 7 zurück, noch wird es zur Empfangsvorrichtung geworfen.

Aus dem von der abgetasteten Fläche der Ware 4 bzw. des Zeichens 5 im wesentlichen diffus reflektierten Licht wird ein Empfangsstrahlenbündel 18 gebildet, dessen Hauptstrahl 19 unter einem Winkel ρ zur Bezugsebene-Norinale 8 verläuft. Der Winkel /3 ist dabei noch grosser als der Winkel oC . Die durch spiegelnde Reflexion bedingte Störmöglichkeit wird hierdurch weiter herabgesetzt, sodass auch bei relativ schräger Anordnung des optisch erkennbaren Zeichens 5 in bezug auf die Bezugsebene 6 noch eine relativ reflexionsfreie Ablesung gewährleistet ist.

Das Empfangsstrahlenbündelie ist gegen eine vierte

_v welche als Empfangs linse wirkt.,· Linse 20 gerichtet,V Die vierte Linse 20, vorzugsweise ebenfalls eine Zylinderlinse, ist parallel zur dritten Linse angeordnet. Zwischen der dritten Linse L7 und der vierten Linse 20 ist vorteilhafterweise c Lne lichtabsorbierende Schicht angeordnet, um den Uet -tritt von

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Licht aus dem Sendestrahlenbündel in das Empfangsstrahlenbündel zu verhindern.

Von der vierten Linse 20 wird das Empfangsstrahlenbündel 18 vorzugsweise durch eine Blende 21 und vorzugsweise

ybspw. eine weitere Linse oder einen Hohlspiegel/ durch eine Äbbildungsvorrichtung 22'einer photoelektrischen

Empfangsvorrichtung 23 zugeführt.

Ein elektrisches Ausgangssignal der photoelektrischen Empfangsvbrrichtung 23 kann einem Verstärker 24 zugeführt sein, bevor es in bekannter Weise beispielsweise einem Computer zur Auswertung zugeführt wird.

Anhand von Fig. 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert. Die Fig. 2 zeigt anen Schnitt durch die Längseymmetrieebene einer Lesevorrichtung und sie zeigt eine weitere Möglichkeit, der Lichtstrahlführung in dem den Sendestrahl erzeugenden Bauteil. Nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das den Sendestrahl 7 erzeugende Bauteil, bzw. die Kontageplatte 9 horizontal angeordnet.

hier. Demzufolge verläuft das Strahlenbündel 11·'·/wenigstens annähernd horizontal. Zur Erzeugung eines Sendestrahls 7, der gegen die Bezugsebene-Normale 8 um den Winkel oC geneigt xst, ist eine Strahlumlenkvorrichtung 26 vorgesehen. Die Strahluialenkvorrichtung 26 kann beispielsweise ein schmaler langer Spiegel sein, welcher parallel zur Achse der dritten und vierten Linse angeordnet ist. Anstelle eines Spiegels kann auch ein optisches Prisma

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verwendet werden. Die spiegelnde Fläche dieser Strahlablenkvorrichtung 26 ist dabei um einen Winkel /** gegen die Horizontale geneigt, wobei </** — _"~_?

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Claims

Pat entansprüche

Lesevorrichtung für optisch erkennbare Zeichen, welche insbesondere einer Ware zugeordnet und an dieser angebracht' sind, bestehend aus einem den optischen Sendestrahl erzeugenden Bauteil, aus welchem ein bewegter Sendestrahl austritt, welcher gegen eine Bezugsebene gerichtet ist und in bezug auf die das Zeichen innerhalb vorbestimmter räumlicher Grenzen angeordnet ist, bzw. sich vorbeibewegt, wobei ein von dem Zeichen zurückgeworfenes Empfangsstrahlenbündel auf eine auf Änderungen des zurückgeworfenen Lichtes ansprechende Empfangsvorrichtung trifft, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sendestrahl (7) erzeugende Bauteil (1A) dazu bestimmt und ausgebildet bzw. derart angeordnet ist, daß diejenige Fläche, in welcher sich der Sendestrahl (7) vor seinem Auftreffen auf das Zeichen (5) bewegt, mit der Bezugsebene-Normale (8) einen die spiegelnde Reflexion in die Empfangsvorrichtung herabsetzenden Winkel (p6) einschließt.

2. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel (pö) zwischen 10° und JO⁰ liegt.

5. Lesevorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ζχύ) 15° beträgt.

4. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangsstrahlenbündel (18, 19) einen größeren Winkel (ß) mit der Bezugsebenen-Normale (8) einschließt als der Sendestrahl (7)·

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5· Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangsstrahlenbündel (18, 17) einen derart größeren Winkel 05) mit der Bezugsebenen-Normale (8) einschließt, als das den Sendestrahl· (?) erzeugende Bauteil (1A), daß das Empfangs strahlenbündel (18) an dem genannten Bauteil (1A) vorbeigelenkt wird.

6. Lesevorrichtung nach einem der-vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das den Sendestrahl erzeugende Bauteil (1A) an der Strahlaustritt sseite durch eine als Sendelinse wirkende Zylinderlinse (17) abgeschlossen ist, deren Länge mindestens gleich der Abtastamplitude am Ort dieser Zylinderlinse ist.

7· Lesevorrichtung nach Anspruch 1 -»**- 6, dadurch gekennzeichnet , daß sich bei der Strahlaustrittsschmalseite eine weitere Linse (20), vorzugsweise eine Zylinderlinse, unter einem größeren Winkel (p) relativ zur Bezugsebenen-Normale (8) als Empfangslinse erstreckt, deren Länge wenigstens annähernd gleich der Abt ast amplitude ist_o

8. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n " zeichnet , daß das tsset den Sende strahl erzeugende Bauteil (1A) eine wenigstens annähernd unter dem genannten Winkel (?o) zur Bezugsebene-Normale (8) angeordnete Montageband (9) aufweist, an der optische Elemente befestigt sind.

9· Lesevorrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch ge kenn zeichnet , daß die der Montagewand (9) gegenüberliegende Seite des den Sendestrahl erzeugenden Bauteils (1A) durch eine Abdeckwand (9A) abgedeckt ist.

10. Lesevorrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente der Empfangsvorrichtung an . der Außenseite der Abdeckwand (9A) befestigt sind.

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11. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendestrahl (7) vor seinem Austritt aus dem den Sendestrahl erzeugenden Bauteil (1A) in diesem über ein TJmI enkor gang- (26) in eine Fläche abgelenkt wird, welche mit der Bezugsebene-Normale (8) einen die spiegelnde Reflexion in die Empfangsvorrichtung herabsetzenden Winkel £*6) einschließt.

12. Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Sendestrahl erzeugende Bauteil (1A) eine wenigstens angenähert unter dem genannten Winkel ζ»φ angeordnete flache Bauform aufweist.

13.Lesevorrichtung mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ablenkung des Sendestrahls ein Spiegelrad oder Schwingspiegel vorgesehen ist, wobei das Spiegelrad bzw. der Schwingspiegel im unteren Bereich des den Sendestrahl erzeugenden Bauteils angeordnet und der Antrieb dafür mindestens teilweise in dem durch die Schräganordnung des den Sendee tr ah! erzeugenden Bauteils entstehenden Eckraum (25) untergebracht ist·

14«, Lesevorrichtung nach Anspruch 1 und IJ, dadurch g e ke nnzei chne t , daß in dem Eckraum (24) auch elektronische Bauelemente der Lesevorrichtung untergebracht sind.

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