DE2238816C2 - Elektro-optische Abtasteinrichtung für Datenträger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektro-optische Abtasteinrichtung für mit reflektierenden Codemarkierungen versehene Datenträger, vorzugsweise Warenetiketten, die mit einer Lichtquelle und mit zwei rotierenden Polygonalspiegeln mit senkrecht aufeinanderstehenden Antriebswellen zur Erzeugung von Abtaststrahlen ausgestattet ist, deren reflektierte Strahlen mittels Foto-Dioden in auswertbare elektrische Signale umgesetzt werden.

In der deutschen Offenlegungsschrift 1912 213 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lesen eines Codes, ein hierfür geeigneter Code sowie eine Schaltungsanordnung zum Auswerten eines solchen Codes behandelt. Bei der bekannten Vorrichtung wird von der von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlung mittels einer Maske ein dünner breiter Lichtstrahl ausgeblendet und auf eine rotierende Spiegeltrommel gerichtet, die den Lichtstrahl als aufeinanderfolgende Abtaststrahlen über eine Sammellinse einem ebenfalls rotierenden Spiegelsystem zuführt, von dem aus die fokussieren Abtaststrahlen ein kreisförmiges Lesefeld überstreichen, über dem ein abzulesendes Etikett angeordnet ist. Die um den Drehpunkt des Spiegelsystems rotierenden Abtaststrahlen erfassen jedoch lediglich Strich- oder sonstige Codemarkierungen, deren Schwerpunkt annähernd mit der Rotationsachse des Spiegelsystems zusammenfällt. Dies bedingt eine Ausrichtung des Etiketts auf den Ablesebereich, was insofern schwierig ist, als das abzulesende Etikett unterhalb der Ware befestigt ist.

In der USA.-Patentschrift 3 246 126 sind elektrooptische Abtasteinrichtungen für die Auswertung von mit Codezeichen versehenen Warenetiketts bei Verkaufsvorgängen beschrieben, von denen die eine Abtasteinrichtung mit einer Strahlungsquelle zum Beleuchten der abzulesenden Etiketten und einem die reflektierende Strahlung erfassenden Vidicon arbeitet und die andere mit einer Kathodenstrahlröhre, deren reflektierte Strahlen von einem Foto-Multiplier erfaßt werden. Bei beiden Abtasteinrichtungen wird nach dem Erfassen des eine beliebige Lage einnehmenden Etiketts durch einen Abtaststrahl ein elektronisch gesteuerter Abtast-Raster wirksam, der so lange schrittweise gedreht wird, bis die Abtaststrahlen parallel zu den codierten Aufzeichnungen des auszuwertenden Etiketts verlaufen und der Auswertvorgang beginnen kann.

Die mit einem Vidicon oder einer Kathodenstrahlröhre ausgestatteten elektro-optischen Ableseeinrichtungen erfordern eine kostspielige Schaltungselektronik zur Steuerung des Abtastrasters und sind außerdem sehr störanfällig. Ein wesentlicher Nachteil stellt auch ihre begrenzte Lebensdauer bzw. ihre große Lichtempfindlichkeit dar, was sich insonderheit bei

hohem Durchsatz bzw. bei sehr hellen Geschäftsräumen ungünstig auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit mechanischen Strahlen-Umlenkmitteln ausgerüstete elektro-optische Abtasteinrichtung hoher Lebensdauer zur Auswertung lageunabhängiger Datenträger, vorzugsweise Etiketten, zu schaffen und bei einer derartigen elektro-optischen Abtasteinrichtung für Codemarkierungen den von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl in einen rotierenden, aus aufeinanderfolgenden parallelen Abtaststrahlen bestehenden Abtastraster umzuwandeln.

Die Erfindung geht von einer elektro-optischen Abtasteinrichtung für mit reflektierenden Codemarkierungen versehene Datenträger, vorzugsweise Warenetiketten, die mit einer Lichtquelle und mit zwei rotierenden Polygonalspiegeln mit senkrecht aufeinanderstehenden Antriebswellen zur Erzeugung der Abtaststrahlen ausgestattet ist, deren reflektierte Strahlen mittels Foto-Dioden od. dgl. in auswertbare elektrische Signale umgesetzt werden, aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Polygonalspiegel auf einem schrittweise oder kontinuierlich rotierenden Träger gelagert sind, von denen der mit hoher Drehzahl umlaufende Polygonalspiegel den von einer Lichtquelle gesendeten Lichtstrahl in aufeinanderfolgende Abtaststrahlen zerlegt und letztere auf den quer dazu lagernden mit erheblich geringerer Drehzahl umlaufenden Polygonalspiegel leitet, von dem die Abtaststrahlen auf einen Ablesebereich als rotierender Abtastraster gerichtet sind.

Die parallelen Abtaststrahlen des rotierenden Abtastrasters ermöglichen es, die Codestrichemarkierungen od. dgl. von Warenetiketten, die unausgerichtet über einen relativ großflächigen Ablesebereich eines Kassentisches transportiert werden, mehrfach voll zu erfassen und damit deren einwandfreie Auswertung sicherzustellen.

An sich ist durch die deutsche Patentschrift 209 320 ein Verfahren zur elektrischen Fernübertragung von Bildern bekannt geworden, bei dem zur zeilenweise erfolgenden Abtastung eines Bildfeldes zwei um 90° versetzte drehbare Polygonalspiegel verwendet werden. Mit diesen Polygonalspiegeln läßt sich jedoch lediglich eine zeilenweise erfolgende Abtastung des Bildfeldes durchführen. Für die Abtastung von Etiketten mit Strichcodierung od. dgl., die unausgerichtet über einen relativ großflächigen Abtastbereich bewegt werden, ist die Anordnung zweier ortsfest drehbar lagernder Polygonalspiegel nicht brauchbar, da die Abtastrichtungen durch die Lage der Drehachsen bestimmt sind.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß die den Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle gestellfest angeordnet, der Lichtstrahl längs der Drehachse des als Drehtisch ausgebildeten Trägers geführt und über Umlenkspiegel, die auf dem Träger starr befestigt sind, auf den die Abtaststrahlen erzeugenden Polygonalspiegel gerichtet ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ergibt sich aus den unterschiedlichen separaten Antriebseinrichtungen für die Polygonalspiegel, von denen der mit hoher Drehzahl rotierende durch einen kollektorlosen Gleichstrommotor und der andere durch einen Synchronmotor angetrieben ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 das Drehspiegelsystem der elektro-optisehen Abtasteinrichtung in der Ansicht,

Fig. 2 die abzulesenden Etiketten von unten gesehen,

Fig. 3 das Drehspiegelsystem in vereinfachter Darstellung in der Draufsicht,

ίο Fig. 4 die elektro-optische Abtasteinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 5 die elektro-optische Abtasteinrichtung in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt.

Ein mit einem als Sichtfenster 1 (Fig. 1) ausgebildeter rechteckiger Ablesebereich 2 eines Kassenstandes herkömmlicher Bauweise weist eine elektro-optische Abtasteinrichtung zum Auswerten eines Etikettes 3 auf, das an einer Warenpackung 4 befestigt ist, die von Hand oder maschinell über das Sichtfenster transportiert wird. Das Etikett 3 (Fi g. 2) trägt die zur Auswertung erforderlichen Informationen, wie Verkaufspreis, Warennummer, Größe, Gewicht usw. in maschinell auswertbarer Strichcodierung C und außerdem den Verkaufspreis der Ware zusätzlich in Druckschrift 5, so daß die Maschinenbedienerin sowie die Kundschaft jederzeit visuelle Nachkontrollen durchführen können. Beim Auswertvorgang muß das Etikett 3 dem Sichtfenster 1 zugekehrt sein. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird beim Auswertvorgang das Etikett 3 parallel zur Förderrichtung 6 über das Sichtfenster 1 bewegt, wobei ein annähernd parallel zur Förderrichtung 6 verlaufender Abtaststrahl 7 die gesamte Strichcodierung C der Länge nach erfaßt. Ein ebenfalls in Förderrichtung 6 bewegtes Etikett 8 hingegen kann nur durch einen rechtwinkelig zur Förderrichtung 6 verlaufenden Abtaststrahl 9 voll erfaßt werden, während für die Etiktetten 10, 11 lediglich die zur Förderrichtung 6 geneigten Abtaststrahlen 12, 13 auswertbare Ergebnisse zeitigen.

Zur Erzeugung dieser Abtaststrahlen 7, 9, 12, 13 wird auf eine rechteckige Spiegelfläche 14 (Fig. 1 und 3) eines Polygonalspiegels 15, der auf einer vertikal angeordneten mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Welle 16 befestigt ist, ein in der Rotationsebene des Polygonalspiegels 15 verlaufender gebündelter Lichtstrahl 17 gerichtet, der durch die rotierende Spiegelfläche 14 abgelenkt, von einem Punkt 18 bis zu einem Punkt 19 einer Spiegelfläche 20 (Fig. 3) als Abtaststrahl 21 wandert. Die Spiegelfläche 20 ist Teil eines weiteren um 90° versetzten und auf einer drehbaren, horizontal gelagerten Welle 22 befestigten Polygonalspiegels 23, der mit erheblich niedrigerer Geschwindigkeit sich in Pfeilrichtung 24 dreht. Der mit hoher Geschwindigkeit (etwa 12 000 U/min) umlaufende Polygonalspiegel 15 zerlegt den kontinuierlich ankommenden kohärenten Lichtstrahl 17 in aufeinanderfolgende Abtaststrahlen 21..., die, bezogen auf Fig. 3, eine seitlich durch die Punkte 18 und 19 nach oben und unten begrenzte Zone in Pfeilrichtung 25 überstreichen.

Durch die Spiegelfläche 20 des gegenüber dem Polygonalspiegel 15 wesentlich langsamer rotierenden Polygonalspiegels 23 werden die Auftreffwinkel der hintereinander in rascher Folge ankommenden Abtaststrahlen 21 stetig verändert und letztere einer plankonvexen Sammellinse 26 zugeführt, weiche die einzelnen Abtaststrahlen 21 senkrecht auf das Sichtfenster 1 ausrichtet. Durch den rotierenden Polygo-

nalspiegel 23 bedingt, überstreichen die parallelen Abtaststrahlen 21 mit geringem Zwischenraum voneinander den Ablesebereich 2 von der linken Seitenkante 27 bis zur rechten Seitenkante 29. Sobald die der Spiegelfläche 20 nachfolgende Spiegelfläche 28 zur Einwirkung gelangt, erfolgt ein neuer Durchlauf. Mit der bisher beschriebenen Anordnung wird ein quadratischer Abtastraster parallel ausgerichteter und aufeinanderfolgender Abtaststrahlen 21 gleichbleibender Länge erzeugt, die parallel zu dem in Fig. 2 dargestellten Abtaststrahl 7 verlaufen und gemäß den Fig. 1 oder 2 von links nach rechts kontinuierlich aufeinander folgen. Keiner dieser Abtaststrahlen 21 kann jedoch die Codierung C eines der Etiketten 8, 10 oder 11 voll erfassen.

Der gebündelte Lichtstrahl 17 (Fig. 4) wird zur besseren Raumausnutzung und Verkleinerung der Bauhöhe zweckmäßig von einer waagerecht und gestellfest angeordneten Lichtquelle 30, die zweckmäßig als Laser ausgebildet ist, erzeugt, über ein Linsensystem, ζ. B. in Form von Sammellinsen 31 bis 33 fokussiert und mittels reflektierender Prismen 34, 35 senkrecht nach oben umgelenkt.

Der umgelenkte Lichtstrahl 17 durchdringt eine vertikale Bohrung 36 eines unter etwa 45° geneigten gestellfesten Spiegels 37, der ebenfalls gestellfest angeordnet ist, und trifft auf einen Spiegel 38, von welchem der fokussierte Lichtstrahl 17 über einen weiteren Spiegel 39 auf den Polygonalspiegel 15 fällt, der den Lichtstrahl 17 in einzelne aufeinanderfolgende Abtaststrahlen 21 gleicher Länge und Winkelgeschwindigkeit unterteilt.

Zur Erfassung der quer oder schräg zur Förderrichtung 6 bewegten Etiketten 8,10 und 11 muß die aus den Spiegeln 38, 39 und den Polygonalspiegeln 15, 23 sowie deren Antriebsmotoren 40, 41 (Fig. 5) bestehende Einrichtung schrittweise oder stetig verdreht werden, um einen rotierenden Abtastraster zu erzeugen. Zu diesem Zweck sind die zuvor genannten Spiegel auf einem als Drehtisch ausgebildeten Träger 42 montiert, dessen vertikale Hohlwelle 43 in gestellfesten Kugellagern 44, 45 angeordnet ist. Der Antrieb des Trägers 42 erfolgt durch einen Getriebemotor 46 über einen Keilriemen 47. Die Umlaufgeschwindigkeit des horizontal rotierenden Trägers 42, des Polygonalspiegels 15 sowie des Polygonalspiegels 23 stehen in einem festen Verhältnis zueinander und sind im wesentlichen von der maximalen Geschwindigkeit abhängig, mit der die abzutastenden Etiketten 3, 8, 10,11 nacheinander über das Sichtfenster 1 transportiert werden.

Von wesentlicher Bedeutung ist auch die Bedingung, daß mindestens zwei aufeinanderfolgende Abtaststrahlen 21 des rotierenden Abtastrasters die Codierung C der Etiketten 3, 8, 10, 11 voll erfassen müssen, um zuverlässige Auswertergebnisse durch Vergleich sicherstellen zu können. Der Strahlablenkungspunkt 48 des Spiegels 39 soll zweckmäßig in der durch den Schwenkpunkt 49 (Fig. 1) des Polygonalspiegels 15 gehenden Rotationsebene liegen. Der von dem Polygonalspiegel 15 ausgehende Abtaststrahl 21 wiederum soll auf eine durch die Punkte 18 und 19 des Polygonalspiegels 23 begrenzte Strahlablenkfläehe auftreffen, deren Mittelpunkt 50 in Höhe der zuvor genannten Rotationsebene des Polygonalspiegels 15 verläuft und deren Mittelpunkt 50 ferner in Verlängerung des durch die Hohlwelle 43 geführten Lichtstrahls 17 liegen soll. Um über längere Zeit gute

ίο Gleichlaufeigenschaften zu erhalten, wird der Antriebsmotor 40 des Polygonalspiegels 15 als kollektorloser Gleichstrommotor und der Antriebsmotor 41 des Polygonalspiegels 23 als Synchronmotor ausgelegt. Durch diese Maßnahmen wird ein um die Drehachse des Trägers 42 rotierender Abtastraster erzeugt, von dem mindestens zwei Abtaststrahlen 21 das auszuwertende Etikett 3, 8, 10, 11 erfassen.

Die von dem jeweils erfaßten Etikett 3, 8, 10, 11 reflektierte Strahlung51 (Fig. 4) läuft auf dem umgekehrten Weg zurück, den zuvor der Abtaststrahl 21 bzw. der Lichtstrahl 17 zurückgelegt hat. Durch die Streuung der reflektierten Strahlung 50 wird dieselbe durch den Spiegel 37 abgelenkt und einer Sammeloptik 52 zugeführt, welche die diffus ankommende Strahlung 51 bündelt und einem nachgeordneten Foto-Multiplier 53 zuführt. Der Foto-Multiplier 53 verstärkt die schwachen Lichtimpulse und stellt sie als auswertbare elektrische Signale der nachgeschalteten elektronischen Datenverarbeitungsanlage 54 zur Verfügung.

Die bisher beschriebene elektro-optische Abtasteinrichtung ermöglicht es, je nach Wahl der aus dem Linsensystem 31 bis 33 bestehenden Optik, den Lichtstrahl 17 und damit die den Abtastraster bildenden Abtaststrahlen 21 beliebig zu fokussieren. Durch diese Maßnahme kann die Auflösung wesentlich verbessert und damit die Balkenbreite des Codes C vermindert werden. Durch die frei wählbare Fokussierung des Lichtstrahls 17 bzw. der daraus abgeleiteten Abtaststrahlen 21 läßt sich auch der Abstand des Polygonalspiegels 23 zum Sichtfenster 1, von der Brennweite des Linsensystems 31 bis 33 abhängig, auf einen Wert steigern, der ein Optimum an Auflösung bietet, da durch diese Maßnahme die Tiefenschärfe bei gleichzeitiger Verkleinerung des Ablenkwinkels durch die Linse 26 vergrößert wird. Es ist selbstverständlich, daß der erzeugte Abtastraster der Mindestbreite der Diagonalen des Sichtfensters 1 entsprechen muß. Des weiteren kann die Breite des Sichtfensters 1 den praktischen Erfordernissen leicht angepaßt werden, da in neuzeitlichen Selbstbedienungsgeschäften Waren unterschiedlicher Dimensionen verkauft werden. Der frei wählbare Abstand zwisohen dem Polygonalspiegel 23 und dem Sichtfenster 1 ermöglicht in Verbindung mit dem hohen Auflösungsvermögen des rotierenden Abtastrasters eine einwandfreie AbIe-. sung der über das Sichtfenster 1 des Kassenstandes bewegten Etiketten 3,8,10,11, die beim Ablesevorgang jede beliebige Lage einnehmen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektro-optische Abtasteinrichtung für mit reflektierenden Codemarkierungen versehene Datenträger, vorzugsweise Warenetiketten, die mit einer Lichtquelle und mit zwei rotierenden Polygonalspiegeln mit senkrecht aufeinanderstellenden Antriebswellen zur Erzeugung der Abtaststrahlen ausgestattet ist, deren reflektierte Strahlen mittels Foto-Dioden od. dgl. in auswertbare elektrische Signale umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polygonalspiegel (15, 23) auf einem schrittweise oder kontinuierlich rotierenden Träger (42) gelagert sind, von denen der mit hoher Drehzahl umlaufende Polygonalspiegel (15) den von einer Lichtquelle (30) gesendeten Lichtstrahl (17) in aufeinanderfolgende Abtaststrahlen (21) zerlegt und letztere auf den quer dazu lagernden mit erheblich geringerer Drehzahl umlaufenden Polygonalspiegel (23) leitet, von dem die Abtaststrahlen (21) auf einen Ablesebereich (2) als rotierender Abtastraster gerichtet sind.

2. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Abtastraster aus parallelen Abtaststrahlen (21) gleichbleibender Länge besteht und um die Drehachse des Trägers (42) rotiert.

3. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit hoher Drehzahl umlaufende Polygonalspiegel (15) auf dem in einer horizontalen Ebene rotierenden Träger (42) vertikal und der mit verminderter Drehzahl umlaufende Polygonalspiegel (23) auf dem Träger (42) horizontal gelagert ist.

4. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der gestellfest angeordneten Lichtquelle (30) ausgehende Lichtstrahl (17) längs der Drehachse des als Drehtisch ausgebildeten Trägers (42) verlauf! und durch Umlenkspiegel (38, 39), welche auf dem Träger (42) starr befestigt sind, auf den Polygonalspiegel (15) gerichtet ist.

5. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Raumausnutzung der von der Lichtquelle (30) ausgehende Lichtstrahl (17) durch Sammellinsen (31 bis 33) fokussiert und durch Prismen (34, 35) mehrfach umgelenkt wird.

6. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Ablenkspiegel (39) ausgehende Abtaststrahl (21) rechtwinkelig zur Drehachse des Polygonalspiegels (15) auf dessen Spiegelflächen (14) auftrifft.

7. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Polygonalspiegel (15) ausgehende Abtaststrahl (21) horizontal auf die wirksame Spiegelfläche (20) des Polygonalspiegels (23) ausgerichtet ist.

8. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Abtaststrahlen (21) erzeugende Polygonalspiegel (15) durch einen kollektorlosen Gleichstrommotor (40) angetrieben ist.

9. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des die Abtaststrahlen (21) umlenkenden Polygonalspiegels (23) durch einen Synchronmotor (41) erfolgt.

10. Elektro-optische Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Abtastrasters mit der Drehachse des Trägers (42) fluchtet.