DE3931044A1 - Vorrichtung zum opto-elektrischen abtasten von balkencodes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum opto-elektrischen Abtasten von Balkencodes.

Zum maschinellen Lesen von auf Waren, Werkstücken und anderem befindlichen Informationen sind Balkencodes bekannt, welche opto-elektrisch abgetastet werden. Die entstehenden elektrischen Signale werden decodiert und stehen zur Anzeige oder weiteren Informationsverarbeitung zur Verfügung. Häufig soll dabei der Balkencode beliebig orientiert an der Abtastvorrichtung vorbeigeführt und dabei mit großer Sicherheit richtig gelesen werden. Dazu sind Abtastvorrichtungen bekannt, bei welchen ein Laserstrahl derart abgelenkt wird, daß der Balkencode in mehreren Richtungen abgetastet wird. Nachteilig ist dabei ein erheblicher technischer Aufwand, der unter anderem durch die Verwendung eines Lasers bedingt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum opto-elektrischen Abtasten von Balkencodes vorzuschlagen, bei welcher nichtorientiert an einem Fenster vorbeigeführte Balkencodes mit möglichst geringem technischen Aufwand gelesen werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Objektiv ein Balkencode in einer Abbildungsebene abbildbar ist und daß in der Abbildungsebene ein opto-elektrischer Zeilensensor um eine optische Achse drehbar angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein beliebig orientierter Balkencode von Hand oder automatisch über ein Lesefenster - also durch das Blickfeld des Zeilensensors - geführt werden und wird bei richtiger Wahl der Umdrehungszahl des Zeilensensors sowie der Wiederholfrequenz beim Auslesen der Signale aus dem Zeilensensor und bei der Auswertung der ausgelesenen Signale zu einem bestimmten Zeitpunkt im richtigen Winkel im rotierenden Zeilensensor stehen, um richtig gelesen und ausgewertet zu werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Zeilensensor mit dem Objektiv eine rotierende Zeilenkamera bildet. Es ist jedoch auch möglich, das Objektiv fest anzuordnen.

Zur Führung der Gegenstände, welche mit dem Balkencode versehen sind, in einem zu einer Abbildung mit ausreichender Schärfe erforderlichen Abstand ist gemäß einer anderen Weiterbildung ferner ein vorzugsweise kreisrundes Lesefenster vorgesehen, das die Gegenstandsebene festlegt. Dazu ist vorzugsweise am Umfang des Lesefensters eine, gegebenenfalls aus mehreren Lichtquellen bestehende, Beleuchtungseinrichtung angeordnet.

Eine durch die Rotation des Zeilensensors und durch die Bewegung des den Balkencode tragenden Gegenstandes entstehende Bewegungsunschärfe wird gemäß einer anderen Weiterbildung dadurch verhindert, daß die Beleuchtung pulsierend erfolgt. Dabei ist vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung von Taktsignalen für den Zeilensensor vorgesehen, welche ferner dazu synchrone Impulse zur Taktung der pulsierenden Beleuchtung abgibt.

Es ist jedoch eine Verminderung der Bewegungsunschärfe auch dadurch möglich, daß die Beleuchtung im wesentlichen kontinuierlich erfolgt und daß der Zeilensensor derart betrieben wird, daß nur während eines Teils der gesamten Belichtungszeit einfallendes Licht ausgewertet wird. Auch eine Kurzzeitbelichtung des Zeilensensors bei kontinuierlicher Beleuchtung kann zur Verminderung der Bewegungsunschärfe dienen. Dazu sind an sich verschiedenartige Verschlüsse für Kameras bekannt.

Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Abtastung eines Balkencodes während einer Bewegung über das Lesefenster,

Fig. 2 ein teilweise als Blockschaltbild dargestelltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 das in Fig. 1 bereits dargestellte Lesefenster mit einer rotierenden Beleuchtungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 eine Seitenansicht des weiteren Ausführungsbeispiels.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 wird an einem durchsichtigen Lesefenster 1 ein nicht näher dargestellter Gegenstand vorbeigeführt, der mit einem Balkencode 2 versehen ist. Der Weg des Balkencodes 2 ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 3 verdeutlicht, auf welchem der Balkencode 2 zu verschiedenen Zeitpunkten, nämlich t₁, t₂ und t₃ dargestellt ist.

Die gestrichelt gezeichneten Durchmesser des kreisförmigen Lesefensters 1 sind jeweils diejenigen Linien, welche zu diskreten Zeitpunkten vom Zeilensensor abgetastet werden. Zu diesen Zeitpunkten wird jeweils eine Belichtung vorgenommen, die derart kurzzeitig ist, daß eine durch die Rotation des Zeilensensors bedingte Bewegungsunschärfe unter einem zulässigen Maß gehalten wird. Gleichzeitig wird dadurch auch eine durch die Bewegung des Balkencodes 2 entstehende Bewegungsunschärfe weitgehend vermieden.

In der zum Zeitpunkt t₁ vorliegenden Stellung des Balkencodes wird dieser in einer ungeeigneten Richtung abgetastet, so daß keine zur Auswertung geeigneten Signale entstehen. Zu dem Zeitpunkt t₂ jedoch wird bei der mit 4 bezeichneten Stellung des Zeilensensors eine richtige Abtastung des Balkencodes vorgenommen, die zu Signalen führt, welche mit der erforderlichen Sicherheit auswertbar sind. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß geeignete Codezeichen Abweichungen von der Abtastrichtung bis zu ± 30° zulassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist zur Beleuchtung des Balkencodes 2 eine ringförmige Blitzlampe 21 vorgesehen. Die Zeilenkamera besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 5, einem Objektiv 6 und einem Zeilensensor 7, der auf einem Träger 8 angeordnet ist, welcher von der Welle 9 eines Motors 10 in rotierende Bewegung versetzt wird. Über einen Anschluß 13 wird dem Motor 10 eine geeignete Betriebsspannung zugeführt. Außer einem im Motor 10 vorhandenen Lager ist ein weiteres Lager 11 für die Welle 11 vorgesehen.

Rotierende Übertrager 12 dienen zur Übertragung von Signalen von und zum Zeilensensor 7 sowie zur Übertragung einer Betriebsspannung für den Zeilensensor 7. Die rotierenden Übertrager können magnetische, kapazitive und/oder optische Übertrager sein oder von Schleifringen gebildet werden, wobei die zu übertragenden Signale gegebenenfalls auf Träger mit geeigneten Frequenzen moduliert werden. Da derartige Übertrager an sich bekannt sind, ist es nicht erforderlich, zur Erläuterung der Erfindung im einzelnen darauf einzugehen. Es sind daher der besseren Übersichtlichkeit halber die elektrischen Leitungen vom und zum Zeilensensor ohne Rücksicht auf die Übertrager dargestellt.

Zum Betrieb des Zeilensensors sind mindestens ein Taktsignal T_H, das jeweils den Start des Auslesens der zu einer Zeile gehörenden Signale bewirkt, sowie eine Betriebsspannung, die über einen Anschluß 14 zugeführt wird, erforderlich. Einzelheiten der Taktsignale und Betriebsspannungen hängen von der Art des Zeilensensors ab und sind in den Unterlagen des jeweiligen Herstellers angegeben.

Zur Erzeugung des Taktsignals ist ein Taktsignalgeber 15 vorgesehen, der ferner synchron zum Taktsignal T_H ein Taktsignal T_L erzeugt, das ein Steuergerät 16 für die Blitzlampe 21 derart steuert, daß jeweils vor dem Auslesen einer Zeile ein Lichtblitz gezündet wird. Dem Steuergerät 16 wird über einen Eingang 17 eine geeignete Betriebsspannung zugeführt.

Die aus dem Zeilensensor 7 ausgelesenen Videosignale werden mit Hilfe eines Verstärkers 18 auf einen zur Auswertung erforderlichen Pegel gebracht. Der Verstärker 18 kann aus einem kleinen integrierten Schaltkreis bestehen und gemeinsam mit dem Zeilensensor 7 auf dem Träger 8 angeordnet sein, was den Vorteil hat, daß über die rotierenden Übertrager Signale mit einem größeren und dabei störunempfindlicheren Pegel übertragen werden. Die verstärkten Videosignale werden einem Decoder 19 zugeführt, der in an sich bekannter Weise die Decodierung der Videosignale und damit des Balkencodes vornimmt. An einem Ausgang 20 stehen dann die digitalen Signale, welche den jeweiligen Inhalt des Balkencodes repräsentieren, zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durch eine andere Beleuchtungseinrichtung. Es ist unterhalb des Lesefensters 1 eine LED-Zeile 22 angeordnet, die zusammen mit dem Zeilensensor rotiert. Dazu ist die LED-Zeile 22 über eine geeignete Halterung 23 mit dem Gehäuse 5 verbunden.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß die LED-Zeile 22 neben der von dem Zeilensensor 7 abgetasteten Linie 4 angeordnet ist. Dabei kann auch die LED-Zeile 22 mittig angeordnet und die abzutastende Linie, also auch der Zeilensensor, entsprechend versetzt sein. Die einzelnen lichtemittierenden Dioden 24 der LED-Zeile 22 werden nacheinander kurzzeitig angesteuert, so daß ein Lichtfleck mit der Abtastung durch den Zeilensensor mitläuft.

Die im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 erläuterten Vorrichtungen haben zwar den Vorteil, daß Balkencodes beliebiger Ausrichtung gelesen werden können. Dieses gilt jedoch bei einer Bewegung des Balkencodes im Randbereich des Lesefensters nur mit Einschränkungen. Bei den im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 erläuterten Ausführungsbeispielen ist demgegenüber der Bereich, in welchem die Balkencodes in jeder beliebigen Ausrichtung gelesen werden können, größer.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 erfolgt außer einer Rotation des Zeilensensors noch eine Rotation des Drehpunktes des Zeilensensors um die optische Achse. Dabei erfolgen die Drehbewegungen mit verschiedenen Frequenzen. In Fig. 5 bewegt sich der Drehpunkt der abgebildeten Linien auf einem Kreis 31, wobei die Drehzahl des Zeilensensors größer als diejenige des Drehpunktes ist. Die verschiedenen Bewegungsphasen sind in den Zeitpunkten t₁ bis t₁₂ dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber erfolgte die Darstellung nur während etwa einer viertel Umdrehung des Drehpunktes auf dem Kreis 31. Pfeile veranschaulichen die jeweilige Drehbewegung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der Zeilensensor außerhalb der Drehachse derart angeordnet, daß die Abtastzeile 33 des Zeilensensors 32 tangential zu einem gedachten Kreis um die Drehachse verläuft. Ein Schwingspiegel 34 wird durch an sich bekannte Mittel in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung zum Schwingen gebracht. Das Gehäuse 35 wird ähnlich wie bei den bereits beschriebenen Vorrichtungen in Rotation versetzt. Auch die übrigen Teile der Vorrichtungen nach den Fig. 2 und 4 können im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach Fig. 6 verwendet werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum opto-elektrischen Abtasten von Balkencodes, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Objektiv (6) ein Balkencode (2) in einer Abbildungsebene abbildbar ist und daß in der Abbildungsebene ein opto-elektrischer Zeilensensor (7) um eine optische Achse drehbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilensensor (7) mit dem Objektiv (6) eine rotierende Zeilenkamera bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein vorzugsweise kreisrundes Lesefenster (1) vorgesehen ist, das die Gegenstandsebene festlegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Lesefensters (1) eine, gegebenenfalls aus mehreren Lichtquellen bestehende, Beleuchtungseinrichtung (4) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung pulsierend erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (15) zur Erzeugung von Taktsignalen für den Zeilensensor vorgesehen ist, welche ferner dazu synchrone Impulse zur Taktung der pulsierenden Beleuchtung abgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtung erfolgt, die mit der Abtastung durch den Zeilensensor mitgeführt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeile (22) lichtemittierender Dioden (24) im Bereich des Lesefensters (1) synchron mit dem Zeilensensor (7) drehbar angeordnet ist und daß die Dioden (24) synchron zur Abtastung durch den Zeilensensor (7) ansteuerbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung im wesentlichen kontinuierlich erfolgt und daß der Zeilensensor derart betrieben wird, daß nur während eines Teils der gesamten Belichtungszeit einfallendes Licht ausgewertet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung im wesentlichen kontinuierlich erfolgt und daß vor dem Zeilensensor (7) ein optischer Kurzzeitverschluß angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (10) zur Rotation des Zeilensensors (7) und Mittel (12) zur Übertragung von Signalen und Energie zwischen einem feststehenden Teil und dem rotierenden Zeilensensor (7).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem rotierenden Träger (8) für den Zeilensensor (7) ein Verstärker (18) für die Ausgangssignale des Zeilensensors (7) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Lesefensters (1) größer als die Abmessungen des Balkencodes (2) ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung des Balkencodes auf dem Zeilensensor und/oder die Drehung des Zeilensensors derart erfolgen, daß die jeweils auf dem Zeilensensor abgebildeten Linien um einen Punkt rotieren, der wiederum um einen weiteren Punkt rotiert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des Zeilensensors ein Schwingspiegel (33) derart vorgesehen ist, daß eine Auslenkung des Schwingspiegels (33) einen seitlichen Versatz der auf dem Zeilensensor (32) abgebildeten Linie zur Folge hat.