DE2208459B1 - Optische abtasteinrichtung - Google Patents

Description

• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer optischen Abtasteinrichtung, den von einem Laser od. dgl. ausgehenden Lichtstrahl mittels eines um mehrere Achsen verdreh- oder schwenkbaren Spiegels in der Weise auszulenken, daß der auf den abzutastenden Aufzeichnungsträger gerichtete Ab-
• taststrahl Pendelbewegungen hoher Frequenz ausführt, die um ihren Schwerpunkt rotieren, der quer zur Pendelrichtung verschiebbar ist.
• Die optische Abtasteinrichtung für mit Codestrichmarkierungen oder dergleichen versehene Aufzeichnungsträger, vorzugsweise Warenetiketten, bei der mittels eines drehbaren Spiegels ein von einer Lichtquelle ausgehender kohärenter Abtaststrahl auf den auszuwertenden Aufzeichnungsträger abgelenkt und die reflektierte Strahlung gebündelt einer Fotodiode zur Umwandlung in elektrische Signale zugeführt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausrichtung des Abtaststrahles auf die Codestrichmarkierungen eines unausgerichtet über einen begrenzten Abtastbereich geführten Aufzeichnungsträgers, der den Abtaststrahl ablenkende Spiegel mittels elektrischer Antriebseinrichtungen mit un terschiedlichen Frequenzen um zwei in der Spiegelebene liegende und senkrecht aufeinander stehende Achsen schwenkbar und um eine auf beiden Achsen senkrecht stehende dritte Achse dreh- oder schwenkbar ist.
• Der auf den Abtastbereich gerichtete Abtaststrahl wird durch den mit hoher Geschwindigkeit um seine erste Achse schwingenden Spiegel pendelnd ausgelenkt. Der pendelnde Abtaststrahl wird gleichzeitig durch die mit erheblich geringerer Geschwindigkeit erfolgende Verschwenkung des Spiegels um seine zweite Achse mit seinem Schwerpunkt quer zur Pendelrichtung beidseitig verlagert. Durch die gleichzeitig erfolgende Drehung des um zwei Achsen schwingenden Spiegels um seine senkrechte Mittelachse dreht der pendelnde Abtaststrahl um seinen jeweiligen Schwerpunkt, so daß durch geeignete Abstufung der Frequenzen für die Schwing- und Drehbewegungen der gesamte Abtastbereich überdeckt wird. Sobald ein Aufzeichnungsträger den Abtastbereich überquert, erfaßt der pendelnde Abtaststrahl in irgend einer seiner Positionen bei einer vollen Ausschwingung alle Codestrichmarkierungen mehrmals quer zur Strichrichtung, so daß eine sichere Auswertung gewährleistet ist.
• Die Erfindung ist an mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben und zeichnerisch näher veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 eine optische Abtasteinrichtung in schematischer Darstellung, F i g. 2 ein Etikett in der Draufsicht, F i g. 3 den Ablenkspiegel mit seinen eingezeichneten Drehachsen in perspektivischer Darstellung, F i g. 4 eine teilweise dargestellte Transporteinrichtung mit einem für die Abtastung vorgesehenen Bereich in der Draufsicht, Fig.5 eine weitere optische Abtasteinrichtung in schematischer Darstellung.
• Eine in Fig.l schematisch dargestellte optische Abtasteinrichtung besteht aus einem Laser 1 zur Erzeugung eines kohärenten Abtaststrahles 2, der durch eine Bohrung3 eines ortsfesten Spiegels 4 hindurchtritt und auf einen Ablenkspiegel 5 auftrifft, von dem er auf ein Etikett 6 (F i g. 2) gerichtet wird. Das Etikett 6 ist auf einer nicht dargestellten Warenpackung befestigt, die in Förderrichtung 7 über ein rechteckiges Feinster 8 einer Fördereinrichtung 9 kontinuierlich bewegt wird. Der Ablenkspiegel 5 ist mittels seiner Zapfen 10, 11 um die z-Achse (F i g. 3) drehbar.
• Die Zapfen 10, 11 greifen in Lager 12, 13 eines Ringes 14 ein, dessen quer zu den Zapfen 10, 11 angeordnete Stifte 15, 16 in Augen 17, 18 einer Gabel 19 lagern und damit eine Drehbewegung des Ringes 14 um die x-Achse zulassen. An der Gabel 19 ist eine Welle 20 befestigt, die in einem ortsfesten Lager 21 drehbar angeordnet ist und mittels Motorkraft oder durch einen Magneten die Gabel 19 um die y-Achse verdeht.
• Das Etikett 6 besteht vorzugsweise aus einem Licht reflektierenden Material und die Codezeichen 22 aus Licht absorbierenden Farbstoff. Die in Klarschrift aufgedruckte Preisangabe 23 hingegen soll vorzugsweise aus einem Farbstoff erstellt sein, der annähernd die gleichen Eigenschaften wie das Etikettmaterial aufweist.
• Als Lichtquelle kann an Stelle des Lasers auch eine Galliumarsenid-Diode verwendet werden. Zum Antrieb um die z-Achse und um die x-Achse werden zweckmäßig nicht dargestellte federbelastete Drehmagnete bekannter Bauart vorgesehen, die an einem der Zapfen 10, 11 bzw. an einem der Stifte 15, 16 angreifen und den Ablenkspiegel S bzw. den Ring 16 in Schwingbewegungen unterschiedlicher Frequenzen versetzen. Der Antrieb der um die y-Achse drehenden Welle 20 hingegen wird durch einen Elektromotor bewirkt oder kann auch bei Bedarf mittels eines federbelasteten Drehmagneten erfolgen. Durch das Schwingen des Ablenkspiegels 5 um die x-Achse mit hoher Frequenz überstreicht der Abtaststrahl 2 das Fenster 8, bezogen auf F i g. 4, von oben nach unten und zurück gemäß Pfeilrichtung 24. Durch stetiges oder absatzweises Drehen der Welle 20 rotiert der hin- und hergehende Abtaststrahl 2 um den Mittelpunkt 25 seines durch den Ablenkspiegel 5 festgelegten Schwenkbereiches. Durch Verschwenken des Ablenkspiegels 5 um die z-Achse wird der Mittelpunkt 25 des rotierenden Strahles 2, bezogen auf Fig.4, nach rechts oder nach links und zurück verschoben.
• Damit werden die Codezeichen 22 von dem Abtaststrahl2, wie aus Fig.4 hervorgeht, an irgendeiner Stellung optimal erfaßt und können dadurch einwandfrei mehrfach ausgewertet werden. Die jeweilige Lage des über das Fenster 8 geschobenen Etiketts 6 spielt daher beim Abtastvorgang keine Rolle. Die vom Etikett 6 ausgehende reflektierende Strahlung 26 wird von dem Spiegel 5 erfaßt und über den Spiegel 4 auf einen Photomultiplier 27 abgelenkt, der die Lichtsignale in elektrische Signale umsetzt und letztere der elektronischen Datenverarbeitungsanlage 28 zur Auswertung zuführt.
• In Abweichung zu der in F i g. 1 dargestellten Einrichtung kann der von einem Laser 29 (F i g. 5) ausgehende Abtaststrahl 30 über einen um drei Achsen x, y, z schwenkbaren Ablenkspiegel 31 auf eine rechteckige Ausnehmung 32 einer Fördereinrichtung 33 gerichtet sein, über welche ein Etikett 34 stetig bewegt wird. Ein Linsensystem 35 erfaßt in diesem Fall den reflektierten Strahl 36 und führt ihn einem Photomultiplier 37 zu, welcher die Umsetzung bewirkt und die Signale an die elektronische Datenverarbeitungsanlage 38 abgibt. An Stelle der Drehmagneten zum Antrieb der Schwenkbewegungen des Ablenkspiegels 5 können gegebenenfalls auch magnetostriktive Antriebselemente treten, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Ferner können unter Umständen auch piezo-elektrische Elemente mit steuerbarer Frequenz zur Anwendung gelangen, da die Dimensionen des für die Strahlenumlenkung verwendeten Ablenkspiegels relativ klein, die Umlenkwinkel ebenfalls klein und die bewegten Massen auf ein Minimum beschränkt werden können.
• Die Drehmagnete werden vorzugsweise mit umsteuerbarer Drehrichtung ausgeführt, um insbesondere bei hohen Frequenzen ein kontrolliertes Schwingen der kardanisch gelagerten AblenkspiegelS bzw.
• 31 zu erzwingen. Beim Überstreichen des Etiketts 6 bzw. 34 mittels des Abtaststrahles 2 bzw. 30 werden die Codezeichen 22 mehrfach optimal erfaßt, wodurch sich eine absolut sichere Auswertung ergibt.
• Neben den gezeigten Strichmarkierungen können selbstverständlich auch alle anderen optisch auswertbaren Codemarkierungen sicher erfaßt werden.
• Ferner ist es möglich, den Abtaststrahl 2 bzw. 30 in einer Ebene pendelnd quer zur Pendelrichtung über das Fenster 8 bzw. über die Ausnehmung 32 streichen zu lassen und schrittweise nach diesen parallelen Abtastvorgängen die Abtastebene incremental zu verdrehen, so daß durch den Abtastvorgang jedes im Fenster 8 bzw. in der Ausnehmung 32 erscheinende Etikett 6 erfaßt werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Optische Abtasteinrichtung für mit Codestrichmarkierungen od. dgl. versehene Aufzeichnungsträger, vorzugsweise Warenetiketten, bei der mittels eines drehbaren Spiegels ein von einer Lichtquelle ausgehender kohärenter Abtaststrahl auf den auszuwertenden Auszeichnungsträger abgelenkt und die reflektierte Strahlung gebündelt einer Fotodiode zur Umwandlung in elektrische Signale zugeführt wird, dadurch gekennz e i c h n e t daß zur Ausrichtung des Abtaststrahles (2, 30) auf die Codestrichmarkierungen (22) eines unausgerichtet über einen begrenzten Abtastbereich (8, 22) geführten Aufzeichnungsträgers (6, 34), der den Abtaststrahl (2, 30) ablenkende Spiegel (5, 31) mittels elektrischer Antriebseinrichtungen mit unterschiedlichen Frequenzen um zwei in der Spiegelebene liegende und senkrecht aufeinander stehende Achsen (x, z) schwenkbar und um eine auf beiden Achsen (x, z) senkrecht stehende dritte Achse (y) dreh- oder schwenkbar ist.
2. 2. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß der mit hoher Frequenz um die erste Achse (x) schwingende Spiegel (5, 31) den auf den Abtastbereich (8, 22) gerichteten Abtaststrahl (2, 30) in Pendelbewegungen versetzt und der pendelnde Abtaststrahl (2, 30) durch Drehung des Spiegels (5, 31) um die dritte Achse (y) mit erheblich niedrigerer Frequenz um seinen Schwerpunkt (25) rotiert, der durch die Verschwenkung des Spiegels (5, 31) um seine zweite Achse (z) quer zur Pendelrichtung des Abtaststrahles (2, 30) verlagert wird.
3. 3. Optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (5, 31) in der Spiegelebene kardanisch gelagert und seine kardanische Lagerung (10 bis 16) um die senkrechte Mittelachse des Spiegels (5, 31) verdreh- bzw. verschwenkbar angeordnet ist.
4. 4. Optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Drehachsen (x,y,z) des Spiegels (5, 31) zugeordneten Antriebsglieder (10, 11, 15, 16, 20) mit umsteuerbaren Drehmagneten verbunden sind.
5. 5. Optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich überlagernden Schwenk- und/oder Drehbewegungen des Spiegels (5, 31) durch piezoelektrische und/oder magnetostriktive Elemente erzeugt werden.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtasteinrichtung für mit Codestrichmarkierungen oder dergleichen versehene Aufzeichnungsträger, vorzugsweise Warenetiketten.

   In der USA.-Patentschrift 3 246 126 ist eine Abrechnungsanlage für Selbstbedienungsläden beschrieben, bei der die zu registrierenden Waren über ein Förderband einer optisch-elektronischen Ableseeinrichtung zugeführt werden. Diese Ableseeinrichtung ist nach einem Ausführungsbeispiel mit einer Lichtquelle ausgestattet, welche die an den Waren befestiften Preisetiketts in der Ablesezone anstrahlt. Mittels eines Linsensystems werden die reflektierten Strahlen einem Vidicon zugeführt, das die reflektrierten Strahlen in elektrische Signale umwandelt. Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Ableseeinrichtung eine Kathodenstrahlröhre auf, deren Kathodenstrahl über ein Linsensystem ein Preis etikett überstreicht. Die reflektierten Strahlen werden von einem Photomultiplier erfaßt und ebenfalls in elektrische Signale umgewandelt. Bei beiden Ableseeinrichtungen sind ele-ktronische Steuermittel vorgesehen, die den Abtaststrahl durch Drehung des Rasters auf das abzulesende Etikett ausrichten, und der Auswertvorgang der Etiketts beginnt, sobald der Raster auf die optimale Abtastrichtung eingeschwenkt ist.

   Die Steuerungselektronik für die Ablenkmittel der Kathodenstrahlen ist sehr aufwendig und daher teuer in der Herstellung. Des weiteren sind die verwendeten Kathodenstrahlröhren bzw. Vidicons relativ störanfällig und nutzen sich im Dauerbetrieb sehr schnell ab.

   In der deutschen Auslegeschrift 1 251 984 ist eine optische Abtasteinrichtung für mit Lochmarkierungen versehene Aufzeichnungsträger beschrieben, bei der durch einen Drehspiegel ein von einer Lichtquelle ausgehendes Strahlenbündel auf den Aufzeichnungsträger geworfen wird. Beim Vorhandensein einer Lochmarkierung wird das Strahlenbündel durch einen hinter dem Aufzeichnungsträger angeordneten Kreiszylinderspiegel auf den Drehspiegel zurückgeworfen und von letzterem auf eine Fotodiode reflektiert. Mit dieser Abtasteinrichtung können lediglich Markierungen abgetastet werden, die beim Abtastvorgang genau ausgerichtet sind.

   Ferner ist durch die deutsche Patentschrift 1 098082 eine fotoelektrische Vorrichtung für die Abtastung des Verlaufes einer Linie und Umwandlung von Richtungsänderungen der Linie in elektrische Signale bekanntgeworden, bei welcher Punkt für Punkt der zu verfolgenden Linie absatzweise durch ein optisches System auf eine lichtempfindliche Zelle unter Verwendung eines ablenkenden Spiegels projiziert wird. Die Ablenkbewegungen des Spiegels werden durch diametral angeordnete Magnetspulenpaare erzeugt, die gegensinnig geschaltet sind, wobei eines dieser Magnetspulenpaare an eine Sinusspannung und das andere an eine Cosinusspannung angeschlossen ist.

   Für die Abtastung von mit Codestrichmarkierungen versehene Aufzeichnungsträger, die während des Abtastvorganges unausgerichtet über einen festgelegten Abtastbereich geleitet werden, ist diese Vorrichtung ebenfalls nicht geeignet.

   Zweck der Erfindung ist es, eine für automatische Datenerfassungsanlagen verwendbare optische Abtasteinrichtung für mit Codestrichmarkierungen versehene und während der Abtastung in Bewegung befindliche Aufzeichnungsträger zu schaffen, die beim Abtastvorgang eine beliebige Position einnehmen können.