DE4125899C2 - Strichcode-Abtastvorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strichcode-Abtast­ vorrichtung sowie auf ein Verfahren zum Betrieb der­ selben. Es wurde bereits vorgeschlagen, Strich- oder Barcodesymbole, insbesondere von der Art des "Universal Product Code" (UPC), durch Laser- und Nicht-Laser­ abtastvorrichtungen zu lesen und zwar der Bauart, wie sie beispielsweise in den folgenden US-Patenten beschrieben sind: 4 251 798, 4 387 297, 4 409 470, 4 806 742 und 4 825 057. Anmelder dieser US-Patente ist die Firma Symbol Technologies, Inc.

Typischerweise wird ein durch eine Laserquelle, bei­ spielsweise eine Gaslaserröhre oder eine Halbleiter­ laserdiode, erzeugter Laserstrahl mittels einer optischen Anordnung in einen im ganzen kreisförmigen Laserstrahl auf ein Symbol fokussiert. Der Strahlenpunkt wird durch eine Abtastkomponente über das Symbol hinweg verschwenkt und bildet darauf ein Abtastmuster. Von dem Symbol reflektiertes Laserlicht wird durch einen Lichtsensor, beispielsweise eine Photodiode detektiert, der bzw. die zusammen mit der Laserquelle, der optischen Anordnung und der Abtastkomponente in einem vorzugsweise mit einem Handgriff versehenen Gehäuse angeordnet, um einen hand­ gehaltenen, tragbaren Betrieb zu ermöglichen.

Das Symbol selbst ist ein codiertes Muster, welches eine Reihe von Strichen unterschiedlicher Breiten aufweist; die Striche sind voneinander mit Abstand angeordnet, um Räume unterschiedlicher Breiten zu begrenzen, wobei die Striche und die Räume unterschiedliche lichtreflektieren­ de Eigenschaften besitzen. Obwohl die Abmessungen sich abhängig von dem speziellen Anwendungsfall und auch abhängig von der Dichte des Symbols ändern, liegen die Maße jedes Strichs und Raums in der Größenordnung von Tausendstel eines Zolls (1 Zoll = 2,54 cm), und zwar gilt dies für ein UPC-Symbol, wie es typischerweise im Einzel­ handel zur Identifizierung von Einzelhandelsprodukten verwendet wird. In der Praxis hat der kreisförmige Laser­ strahlpunkt im allgemeinen einen Querschnittsdurchmesser in der Größenordnung von sechs bis zehn Tausendstel Zoll.

Obwohl die bekannten Laserabtastvorrichtungen kommerziell außerordentlich erfolgreich sind, besteht doch das Erfor­ dernis, die Kosten jeder Abtasteinheit zu vermindern. Die Laservorrichtungen erzeugen einen sehr intensiven Licht­ punkt kleiner Größe und zeigen somit inhärente Vorteile. Die Laserlichtquellen sind jedoch relativ kostspielig, wenn man sie mit beispielsweise nicht auf Laserbasis arbeitenden Quellen, wie beispielsweise lichtemittieren­ den Dioden (LEDs) vergleicht. Die Verwendung von Nicht- Laserquellen hat jedoch Probleme, da es schwierig ist, eine nicht-kollimierte LED-Quelle auf Strahlenpunktgrößen zu fokussieren, die in der Größenordnung von Tausendsteln Zoll liegen, mindestens aber nicht ohne zu teuren, schweren, mehrere Elemente aufweisenden optischen Vor­ richtungen greifen zu müssen oder einen Verlust an Leistung hinnehmen zu müssen. Typischerweise können LEDs auf Punktgrößen in der Größenordnung von Millimetern fokussiert werden. Die Verwendung eines derart groß bemessenen Strahlenpunktes zum Lesen von Strichen und Räumen, die Abmessungen in der Größenordnung von Tausendstel Zoll besitzen, bedeutet eine beträchtliche Bürde für die Signalverarbeitung und die Decodier­ schaltung für den Abtaster. Nicht erfolgreiche Lesungen und Lesefehler sind wahrscheinlich.

Auf Lasern basierende Systeme, wo die Laserstrahlpunkt- Dimensionen in der gleichen Größenordnung liegen, wie die bei der zu decodierenden Striche und Räume, zeigen dem­ gegenüber bei der Signalverarbeitung und der Decodier­ schaltung keine solche Bürde. Die Photodiode in derartigen auf Laser basierenden Systemen "blickt" auf ein großes Raumvolumen, welches den Strahlpunkt umgibt, und zwar in einer gemeinsamen Ebene damit.

Aus der US 48 45 349 ist bereits eine Strichcodeabtast­ vorrichtung bekannt, wobei ein rasches Ein- und Aus­ schalten des Lasers während des Scan-Vorgangs vorgesehen ist. Dies geschieht derart, daß der Laser nur kurz betätigt wird, und er dann ausgeschaltet wird, während versucht wird, das von einem Strichcodesymbol reflek­ tierte Licht zu decodieren. Bei einer erfolgreichen Decodierung bleibt der Laser ausgeschaltet, bei einer nicht erfolgreichen Decodierung wird er automatisch wieder gestartet, um nach einer kurzen Abtastung während des erneuten Versuchs einer Decodierung wieder abge­ schaltet zu werden. Die Abtastvorrichtung gemäß der US 48 45 349, die sich speziell auf die Aufgabe konzen­ triert, die Einschaltzeit des Lasers kurz zu halten, ist in Verbindung mit einem manuellen Trigger beschrieben, der betätigt werden muß, um die Abtastvorrichtung zu aktivieren.

Ferner wird auf die Druckschrift US 46 72 215 verwiesen. Dieser Druckschrift liegt die Aufgabe zugrunde, das menschliche Auge vor einer zu langen Laserbestrahlung zu schützen. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Vorrichtung gemäß US 46 72 215 einen Bewegungssensor vor, der Bewe­ gungen einer Abtastvorrichtung abfühlt, sowie einen Timer, der die Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Bewegungen feststellt. Wenn für eine bestimmte Zeit­ periode keine Bewegung festgestellt wurde, schaltet der Laser automatisch ab, da dadurch angezeigt wird, daß der Laserstrahl zu lange auf einen Punkt gerichtet war, wo­ durch, falls es sich um das menschliche Auge handelt, eine Schädigung des Auges möglich wäre. Neben dem Bewe­ gungssensor ist auch ein manueller Trigger notwendig, der zum Einschalten des Lasers dient.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kosten einer Strichcodeabtastvorrichtung zu senken. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Strichcode­ abtastvorrichtung gemäß Anspruch 7, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Strichcodeabtastvorrichtung gemäß An­ spruch 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen. Gemäß der Erfindung wird ein üblicherweise bei einer Strichcodeabtastvorrich­ tung vorhandener mechanischer Trigger eliminiert und durch einen Bewegungssensor ersetzt, der automatisch bei einer Bewegung der Abtastvorrichtung diese einschaltet. Durch Ersetzen des mechanischen Triggers durch den er­ findungsgemäßen Bewegungssensor ergibt sich einerseits eine Kostenreduzierung bei der Herstellung, und anderer­ seits muß der Bediener der Abtastvorrichtung keinen Knopf drücken, und er kann sich daher besser auf seine anderen Tätigkeiten konzentrieren.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispie­ len anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen, nicht auf einem Laser basierenden Systems zum Lesen von Strichcodesymbolen;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Sichtfensters, welches einem Abtastpunkt überlagert ist, der seinerseits einem zu lesenden Strichcodesymbol überlagert ist, und zwar soll das Lesen durch das System gemäß Fig. 1 erfolgen;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Abtastmotor- und Spie­ gelanordnung, verwendet in der Abtastvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Abtastmotor- und Spie­ gelanordnung der Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer in der Hand zu haltenden Abtasteinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 3 und 4;

Fig. 6 ein elektrisches schematisches Schaltdiagramm einer Bewegungsdetektorschaltung, die gemäß einem Merkmal eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in dem System der Fig. 1 bis 5 verwendet wird;

Fig. 7 eine schematische diagrammatische Ansicht (ent­ sprechend Fig. 1) eines weiteren Ausführungs­ beipiels eines nicht auf einem Laser basierenden Systems zum Lesen von Strichcodesymbolen;

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht eines Strichcodesymbols mit zwei Sichtfenstern und einem Abtastpunkt (entsprechend Fig. 2) für das Ausführungsbeispiel der Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein derzeit bevorzugtes kommerzielles Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Abtastkopfes;

Fig. 10 eine Seitenansicht eines derzeit bevorzugten kommerziellen Ausführungsbeispiels des Abtast­ kopfes gemäß der Erfindung, und

Fig. 11 ein elektrisches Schaltungsdiagramm in schema­ tischer Form, und zwar von einer Digitalisier­ schaltung, die in dem System der Fig. 1 bis 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden kann.

Im folgenden seien nunmehr spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt ein System zum Lesen von Symbolen. Mit dem Ausdruck "Symbol" werden Indizien oder Zeichen bezeichnet, die aus Teilen mit unterschiedlichen lichtreflektierenden Eigenschaften bestehen. Die Zeichen können in einem bevorzugten Falle die häufig verwendeten UPC-Strichcodesymbole sein oder andere Codes, wie beispielsweise Code 39, Codabar, Interleaved 2 von 5 und auch andere Zeichen.

Das in Fig. 1 gezeigte System weist eine Lichtquelle 10 der Nicht-Laserbauart auf, beispielsweise eine LED- oder eine Halbleiter-Diode. Die Quelle 10 erzeugt einen nicht- kohärenten, nicht-kollimierten, weltwinkeligen Licht­ strahl 11, der durch einen gekrümmten Spiegel 12 auf eine Ebene 13 fokussiert wird. Das zu lesende Strichcodesymbol (Symbol) 14 ist in Fig. 2 dargestellt, und man erkennt, daß der durch den fokussierten Strahl 11 erzeugte Lichtpunkt (Punkt) 15 viel größer ist als die Minimalabmessung 16 der Striche oder Räume des Symbols 14 in der Sichtebene. Ein Lichtsensor (Sensor) 17, wie beispielsweise eine Photodiode, ist in dem System der Fig. 1 vorgesehen, und das von dem Symbol 14 infolge des Lichtstrahls 11 reflektierte Licht wird durch einen kleineren gekrümmten Spiegel 18 auf die Detektieroberfläche dieses Sensor fokussiert. Eine mit einer Öffnung oder Apertur versehene Wand 19 blockiert das reflektierte Licht, so daß dieses nicht den Sensor 17 erreichen kann mit Ausnahme des Teils, der durch einen Schlitz 20 läuft. Dieser Schlitz hat vorzugsweise eine elliptische Form von einer Größe von beispielsweise 6 × 16 Tausendstel Zoll, um ein Sichtfeld oder Sicht­ fenster 21 für den Sensor - wie in Fig. 2 gezeigt - zu definieren. Das Sichtfenster 21 des Sensor 17 wird durch den Spiegel 18 fokussiert, um in einer Ebene (Abtastebene) 22 zu liegen, die axial mit Abstand gegenüber der Brennebene (Ebene) 13, erzeugt durch den Spiegel 12 für den Lichtstrahl 11, angeordnet ist. Das zu lesende Symbol 14 ist in der Ebene 22 derart angeordnet, daß das Bild des Schlitzes 20 in der Ebene 22 das Sichtfenster 21 auf dem Symbol bildet. Die Brennweiten der zwei Spiegel 12 und 18 sind in einem Ausführungsbeispiel die gleichen, so daß der Abstand zwischen der Ebene 13 und der Ebene 22 auf die Differenz des Abstands der Lichtquelle 10 und des Sensors 17 von den Spiegeln zurückzuführen ist.

Die Spiegel 12 und 18 werden - wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt - durch einen Motor (Abtastmotor) 23 angetrieben, so daß der Punkt 15 und das Sichtfenster 21 sich in der Ebene 22 über das Symbol 14 in einer in Fig. 2 gezeigten Abtast­ linie 24 bewegen. Der kleinere Spiegel 18 ist auf dem größeren Spiegel 12 angebracht und ist winkelmäßig in der Weise versetzt, daß eine Mittelachse des Spiegels 18 um einen Winkel alpha bezüglich der Mittelachse des Spiegels 12 versetzt ist. Die Lichtquelle 10 befindet sich auf einer Achse bezüglich des Spiegels 12, die winkelmäßig um einen Winkel beta bezüglich einer Achse, auf der der Sensor 17 sich befindet, versetzt ist. Der Winkel alpha ist halb so groß wie der Winkel beta.

Der sich durch den Lichtstrahl 11 ergebende abgetastete Punkt 15 ist viel größer als das Sichtfenster 21 des Sensors, so daß nur ein sehr kleiner Teil der Beleuchtung des Lichtstrahls abgefühlt wird; natürlich erreicht nur ein kleiner Teil des reflektierten Lichts den Photo­ detektor. Eine LED erzeugt zudem im allgemeinen einen Lichtstrahl von niedrigerer Intensität, verglichen mit einer Laserquelle. Es ist somit wichtig, daß der Spiegel 12 groß ist, so daß mehr LED-Licht auf die Abtastebene fokussiert wird und die Lichtdichte im Punkt 15 eine vernünftige Höhe besitzt. Es sei bemerkt, daß die Kon­ struktion einer typischen Laserabtastvorrichtung um­ gekehrt ist von dem, was in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist; in einem Laserabtaster erzeugt ein scharf fokussierter Laserstrahl einen Punkt mit ungefähr der Größe der Minimalabmessung 16 des Strichcodemusters, wobei dann der verwendete Photodetektor ein Sichtfeld besitzt, was viel größer ist als der Laserstrahlpunkt. Im Gegensatz dazu ist hier der durch den Lichtstrahl erzeugte Punkt 15 groß, und das Sichtfenster 21 ist klein.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Abtastsystems der Fig. 1 bis 3, und zwar angeordnet in einem in der Hand zu haltenden pistolenförmigen Gehäuse 25 mit einem Handgriff 26 und einem Trommelteil 27. Das System ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Strichcodeabtastvorrich­ tung der "Kontakt"- oder "Berührungs"-Bauart, insofern als eine das Strichcodesymbol 14 aufweisende Packung direkt vor dem vorderen oder Schnauzenende des Gehäuses angeordnet ist, wenn der Lesevorgang vorgenommen wird. Ein Fenster (Öffnung) 28 im vorderen Ende des Trommelteils 27 des Gehäuses 25 ist für den Lichtstrahl 11 transparent und auch für das zurück zum Sensor 17 laufende reflektierte LED-Licht, und ferner ist dieses Fenster 28 in Kontakt mit oder sehr nahe an der Ober­ fläche 29 der Packung angeordnet, die das Strichcode­ symbol 14 trägt. Ein tatsächliches Fensterelement kann weggelassen werden (d. h. es kann einfach ein Loch im Gehäuse ausgebildet sein) oder aber das Fenster 28 kann gegenüber dem Vorderende des Gehäuses um einen Abstand von beispielsweise 1,25 cm angeordnet sein, wobei dieser Abstand das Fenster gegenüber Kratzern schützt.

Die Ebene 22 des Bildes des Schlitzes 20 liegt fast in der gleichen Ebene wie die des Lichtsensors 17, da der Sensor nahe dem vorderen Ende der Trommel 27 liegt, und zwar vertikal versetzt gegenüber dem Fenster 28. Die Spiegel 12 und 18 und der Abtastmotor 23 sind im hinteren Ende des Trommelteils 27 angeordnet. Die zur Verarbeitung des durch den Sensor erzeugten elektrischen Signals verwendete Schaltung und die andere in der Einheit erforderliche Steuerschaltung sind auf Leiterplatten 30 im Handgriff 26 angeordnet. Die Einheit der Fig. 5 ist mit einer Anschluß- oder Basisstation durch ein Kabel 31 verbunden, welches Leiter enthält, um die verarbeiteten Strichcodedaten, wie auch die Spannungsversorgungen für die Lichtquelle 10 und den Motor 23 zu führen. Alternativ kann eine HF-Verbindung benutzt werden, um Signale zurück zu einer Basisstation zu senden, wobei in diesem Falle eine Batterie innerhalb des Gehäuses 25, beispielsweise im Handgriff, vorgesehen ist. In jedem Falle wird auf diese Weise eine kompakte, ein geringes Gewicht besitzen­ de, in der Hand zu haltende Einheit vorgesehen.

Fig. 6 zeigt ein Verfahren zum Ein- und Ausschalten des Abtastmotors 23. Üblicherweise wird eine Triggerschaltung verwendet, so daß der Benutzer von Hand den Abtastbetrieb durch Niederdrücken eines Auslösers am Handgriff der in der Hand zu haltenden Abtasteinheit niederdrücken kann, wenn der Benutzer bereit ist, ein Strichcodesymbol zu lesen. Zum Zwecke der Verminderung der Teilezahl und der Zusammenbauzeit und auch somit zur Absenkung der Kosten und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit wird der mechanische Auslöseschalter dadurch eliminiert, daß man die Einheit dann einschaltet, wenn der Benutzer sie hochhebt. Es wird somit ein Bewegungs- oder Beschleunigungsdetektier-Mecha­ nismus verwendet, so daß immer dann, wenn die Einheit auf einen Tisch durch den Benutzer niedergelegt wird, der Abtastmotor 23 und die LED-Lichtquelle 10 abgeschaltet werden (wie beispielsweise durch eine zeitliche Abschalt­ anordnung), wohingegen dann, wenn die Einheit aufgehoben wird, diese Bewegung detektiert und zur Initiierung des Betriebs der Abtasteinheit verwendet wird.

Zu diesem Zweck ist die Spule 50 des Motors 23 über einen FET- Schalter 51 in Serie mit der Leistungsversorgung 52 ge­ schaltet, so daß der Motor 23 nur dann erregt wird, wenn der FET-Schalter 51 eingeschaltet wird. Die Spannung an der Spule 50 wird durch einen Detektor 53 detektiert, so daß dann, wenn die Motorspule nicht erregt ist, jede Bewegung der Motorwelle abgefühlt werden kann, und zwar infolge einer kleinen, durch die Spule erzeugten Spannung infolge der Bewegung des Rotors an den Spulen vorbei. Die Spiegel 12 und 18 werden verschwenkt, um sich frei mit der Motorwelle zu drehen und jede kleine Bewegung bewirkt die Bewegung der Spiegel, wenn die Motorspule 50 nicht erregt ist. Die Ausgangsgröße 54 vom Detektor 53 wird an eine Steuervorrichtung 55 angelegt, und eine Ausgangs­ größe 56 von der Steuervorrichtung 55 wird an das Gate des FET-Schalters angelegt, um den Motor ein- oder aus­ zuschalten. Die Steuervorrichtung 55 kann eine Mikro­ steuervorrichtung (Microcontroller) der Type 8031 der Firma Intel sein (als Beispiel) und kann die Steuer­ vorrichtung sein, die verwendet wird, um die digitali­ sierten Strichcodesignale auszuwerten. Zudem wird eine Ausgangsgröße 57 von der Steuervorrichtung 55 verwendet, um die Lichtquelle 10 zu aktivieren. Ein Anzeigelicht (oder ein Summer) kann durch die Steuervorrichtung 55 aktiviert werden, wenn ein gültiger Strichcode decodiert wird, was dem Benutzer anzeigt, daß seine Aufgabe voll­ endet ist. Die Steuervorrichtung 55 kann auch Zeitsteuer­ register enthalten, die verwendet werden, um verschiedene "Zeit-Aus-Perioden" herabzuzählen; beispielsweise können der Motor und die Lichtquelle automatisch ausgeschaltet werden, nachdem eine gegebene Zeitperiode seit dem durch den Detektor 53 hervorgerufenen Einschalten vergangen ist, oder aber nachdem ein gültiger Strichcode erkannt wurde. Wenn die Einheit aufgrund der abgelaufenen Zeit ausgeschaltet wird, während der Benutzer das Gehäuse 25 noch immer in seiner Hand hat und andere Strichcodes liest, so erfolgt die Einschaltung wiederum infolge der Bewegung bei der Orientierung zum nächsten Strichcode­ symbol hin.

Anstelle der Abtastvorrichtung der Kontaktbauart gemäß Fig. 5 kann die Einheit mehrere Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) oder mehr vom zu lesenden Symbol weggehalten werden, wie dies beispielsweise aus den US-Patenten 4 387 297, 4 409 470 und 4 816 660 bekannt ist. Der Abtastmechanis­ mus einschließlich der Spiegel 12 und 18, angeordnet auf der Welle 60 des Motors 23, dient im Betrieb zum Überstreichen des Lichtpunktes 15 über das Symbol 14 in einer Abtastung, und zwar handelt es sich vorzugsweise um einen Hochgeschwindigkeits-Abtastmotor der Bauart, wie er in US-PS 4 387 397 beschrieben ist. Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung reicht es aus, darauf hinzuweisen, daß der Abtastmotor 23 eine Abtriebs­ welle 60 besitzt, auf der der Spiegel 12 fest angebracht ist. Der Motor 23 wird betrieben, um die Welle und den Spiegel wiederholt hin- und herschwingen zu lassen, und zwar in abwechselnden Umfangsrichtungen um die Achse der Welle 60 über Bogenlängen in einer ge­ wünschten Größe, typischerweise, einer Größe, die wesent­ lich kleiner als 360° ist (das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 5 verwendet einen Winkel von ungefähr 32°), wobei ferner diese Oszillationsbewegung mit einer Geschwindigkeitsrate in der Größenordnung einer Vielzahl von Oszillationen pro Sekunde erfolgt. In einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel werden der Spiegel 12 und die Welle 60 gemeinsam oszilliert, so daß der Licht­ punkt 15 wiederholt in einer linearen Abtastlinie 24 über das Symbol 14 der Länge nach läuft, und zwar um einen Winkelabstand oder eine Bogenlänge an der Abtastebene 22 von ungefähr 32° mit einer Rate von ungefähr 20 bis 40 Oszillationen bzw. Abtastungen pro Sekunde.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer einzigen linearen Abtastlinie 24, die sich über ein Symbol 14 erstreckt, beschrieben ist, soll die Erfindung doch nicht in dieser Weise begrenzt sein, da auch andere Arten von Abtastmuster über dem zu lesenden Symbol gebildet werden können. Beispielsweise kann das Abtastmuster aus einem Satz von gegenseitig parallelen linearen Abtastlinien bestehen, wie dies in der US-Patentanmeldung Ser. No. 317 533 vom 1. März 1989, nachveröffentlicht als US 5 396 054, oder in den US-Patenten 4 369 361 oder 4 387 297 beschrieben ist.

Wie zuvor erwähnt, liegt jeder der Striche und Zwischenräume des Symbols 14 mit einer Dichte, wie sie üblicherweise in der Verkaufsindustrie zur Identifizierung von Einzelhandels­ waren dient, in der Größenordnung von einigen wenigen Tausendstel Zoll. Der Lichtpunkt 15, der durch den Spiegel 12 fokussiert ist, hat eine Abmessung in der Größenordnung von mehreren Millimetern würde somit zu Decodierfehlern führen, da der Lichtpunkt 15 viel zu groß ist, um in zuverlässiger Weise die vorderen und hinteren (voreilenden und nacheilenden) Kanten oder Flanken jedes Strichs des Symbols zu detektieren. Für auf einem Laser basierende Abtastvorrichtungen mißt der Quer­ schnitt des Abtastpunktes am Symbol im allgemeinen zwischen sechs bis zehn Tausendstel Zoll (1 Zoll = 2,54 cm) und diese Größe wird im allgemeinen als optimal angesehen, um Decodier- und Lesefehler zu minimieren, ohne auf komplizierte, außerordentlich verkünstelte Signalverarbeitungsschaltungen oder einen übermäßigen Leistungsverlust zurückgreifen zu müssen.

Somit sind gemäß der Erfindung Abbildmittel im Gehäuse 25 vorgesehen, um ein Betrachtungs- oder Sichtfenster 21 des Sensors 17 abzubilden, wobei das Sichtfenster 21 eine Fläche besitzt, die kleiner ist als die des Lichtpunktes 15 und vollständig innerhalb davon angeordnet ist. Die Abbildmittel weisen vorteilhafterweise einen Spie­ gel 18 und eine mit Öffnungen versehende Wand 19 auf, die eine Öffnung oder einen Schlitz 20 besitzt, der durch­ gehend in dieser Wand 19 ausgebildet ist. Der Spiegel 18 ist vorteilhafterweise auf dem Spiegel 12 für eine gemeinsame Bewegung damit durch den Abtastmotor 23 um die Achse oder Welle 60 angeordnet. Der Spiegel 18 ist winkelmäßig gegenüber der Achse des Spiegels 12 um einen Winkel alpha versetzt. Der Schlitz 20 ist unmittelbar benachbart zu einer Sensoröffnung der Photodiode 17 angeordnet. Die Sensoröffnung kann selbst als der Schlitz 20 dienen. Alternativ kann der Sensor 17 vorteilhafterweise ein sehr kleiner Photodetektor sein. Ein solch kleiner Photodetektor vermindert das Rauschen, senkt die Kosten der Abtastvorrichtung und verringert die Empfindlichkeit gegenüber verschmutzten Optikmitteln. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schlitz 20 mit einem im ganzen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt gebildet, dessen kürzere Dimension, beispielsweise 6 Tausendstel Zoll, längs der Abtastrichtung angeordnet ist und dessen größere Dimension, beispielsweise 16 Tausendstel Zoll, quer zu der Abtastrichtung angeordnet ist. Der rechteckige Schlitz 20 bildet zusammen mit dem Spiegel 18 das 1 Sichtfenster 21 mit einer ähnlichen rechteckigen Form, wie dies am besten in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Schlitz 20 die bevorzugte elliptische Form besitzt, dann hat das Sichtfenster 21 eine ähnliche elliptische Form.

Der Spiegel 18, der auch eine im ganzen sphärische 1 Reflexionsoberfläche besitzt, positioniert das Sicht­ fenster 21 an einer Abtastebene 2 die außerhalb des Gehäuses 25 angeordnet ist. Die Abtastebene 22 ist in Längsrichtung mit Abstand weg von der Ebene 13 geordnet. Sowohl der Fokussier- als auch der Spiegel 12 und 18 sind vorzugsweise, aber nicht not­ wendigerweise, mit gleicher Brennweite (Fokallänge) ausgestattet. Der Schlitz 20 wird an der Abtastebene 22 mit einer Vergrößerung nahe eins abgebildet, wodurch sich eine Bildgröße des Schlitzes von ungefähr 6 × 16 Tausendstel Zoll (die Größe des Sichtfensters 21) ergibt. Eine erste optische Achse verläuft konzentrisch mit dem Lichtstrahl 11 zwischen der Lichtquelle 10 und dem Spiegel 12, und eine zweite optische Achse verläuft konzentrisch mit dem Rücklauflichtstrahl zwischen dem Spiegel 18 und dem Sensor 17. Der zwischen den ersten und zweiten optischen Achsen eingeschlossenen Winkel beta liegt in der Größenordnung des Doppelten der Winkelversetzung alpha zwischen den Abbild- und Fokussierspiegeln.

Somit sieht gemäß der Erfindung den Sensor 17 nur einen sehr kleinen Mitteteil des Lichtpunktes 15. Das Bild des Schlitzes 20 bildet den tatsäch­ lichen Abtastpunkt. Das sich ergebende System hat daher keine Decodierfehler, die der Verwendung eines mit mehreren Millimeter bemessenen Abtastpunktes innewohnen würden, sondern verwendet vielmehr ein Sichtfenster, dessen Dimensionen zumindest bei Betrachtung entlang der Abtastrichtung in der gleichen Größenordnung liegen wie diejenigen der Striche und Räume (Zwischenräume) des zu lesenden Symbols.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung rechteckiger Schlitze begrenzt, da auch andere Formen möglich sind. Die Form des Schlitzes bestimmt den Scharfeinstellbereich bzw. die Tiefenschärfe (depth of focus) und die Lese­ fähigkeit des Symbols.

Wie im alternativen Ausführungsbeispiel der Fig. 7 gezeigt ist, wird dort, anstelle sich auf eine einzige Photodiode zu verlassen, ein Paar von Photodioden 17a und 17b im Strichcodeleser vorgesehen, wobei jede Photodiode und jede mit Öffnungen versehene Wand mit ihrem eigenen Abbildspiegel 18a und 18b assoziiert ist, die ihrerseits ein Paar von überlagerten Sichtfenstern 21a und 21b bilden, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das Sichtfenster 21a ist mehr geeignet für hochdichte Strichcodesymbole, wohingegen das Sichtfenster 21b größer ist und geeigneter ist für niedrigdichte Strichcodesymbole. Das Fenster 21b hat eine Weite, die der Minimalbreite der Merkmale des Strichcodesymbols 14b entspricht. Alternativ können die Sichtfenster 21a und 21b in unterschiedlichen Sichtebenen 22 sein, und zwar versetzt gegenüber einander wie auch von der Ebene 13; auf diese Weise können Symbole in unterschiedlichen Abständen von der Leseeinheit fokus­ siert werden, wodurch der Arbeitsbereich erweitert wird.

Die Fig. 9 und 10 zeigen das derzeit bevorzugte kommer­ zielle Ausführungbeispiel eines Abtastkopfes gemäß der Erfindung. Die Abtastkomponenten sind innerhalb eines Gehäuses 62 enthalten, welches vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen Kunststoff hergestellt ist, dennoch aber stabil genug ist, um den Beanspruchungen bei normalem Gebrauch zu widerstehen. Sämtliche Komponenten können auf einer gedruckten Leiterplatte 64 angeordnet sein. Diese Hauptkomponenten weisen eine lichtemittie­ rende Diode (LED) 66, einen Photodetektor 68, eine Abtastanordnung 70 und auch verschiedene elektronische und andere Komponenten auf, um das Abtasten der Symbole in der hier beschriebenen Weise vorzusehen.

Die Abtastanordnung 70 weist eine Spule 72, einen Mag­ neten 74, einen Motortragrahmen 76, ein Paar von Blatt­ federn 78, vorzugsweise aus Mylar®, einen kleineren Spiegel 80 und einen größeren Spiegel 82 auf. Das von der LED 66 kommende Licht folgt einer Achse 84 und reflek­ tiertes Licht, welches zu der Abtastvorrichtung von einem Symbol vom Photodetektor zurückkommt, folgt einer Achse 86. Wie zuvor, ist der Winkel zwischen den Achsen 84 und 86 vorzugsweise beta, beispielsweise vorzugsweise ungefähr 8°. Das von der LED 66 kommende Licht wird von dem größeren Spiegel 82 reflektiert, verläßt die Abtast­ vorrichtung und kehrt zur Abtastvorrichtung in einer Abtastebene 88 zurück. Der Winkel Gamma zwischen der Achse 84 und der Abtastebene 88 ist vorzugsweise ungefähr 7,5° bis 8° als Beispiel. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist die LED etwas nach oben gekippt, um diesen Winkel vorzu­ sehen, und zwar in Kombination mit der Anordnung des größeren Spiegels 82.

Um ein Symbol abzutasten, wird die Spule 72 mit elektri­ scher Leistung gepulst oder getastet um eine Größenordnung von bei­ spielsweise 40 Abtastungen pro Sekunde vorzusehen. Wenn die Spule 72 erregt ist, so zieht der Magnet 74 an, der an einem Spiegeltragrahmen 90 angebracht ist. Der Spiegeltragrahmen 90 trägt die Spiegel 80 und 82. Das Anziehen des Magneten 74 in die Spule 72 schwenkt den Spiegeltragrahmen 90 und die Spiegel 80 und 82 um einen Schwenkpunkt 92. Die Schwenkwirkung erzeugt eine Torsionsbeanspruchung in den Blattfedern 78, und wenn die Spule enterregt bzw. abgeschaltet ist, bringen die Blatt­ federn den Spiegeltragrahmen und die Spiegel in ihre Ruheposition zurück. Das Pulsen der Spule 72 mit einer elektrischen Impulsfolge koordiniert mit der Rückholkraft oder -stärke der Blattfedern 78 sieht eine glatte, gleichmäßige Abtastung der gewünschten Frequenz und Abtastbreite vor.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, macht die Abtast­ vorrichtung der Erfindung keinen Auslöser wie bei be­ kannten Abtastvorrichtungen erforderlich. Der Abtaster verwendet vorzugsweise den unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschriebenen Bewegungssensor, der detektiert, wann der Benutzer die in der Hand zu haltende Einheit aufhebt, und schaltet dann die Lichtquelle und auch die Quelle für die elektrische Impulsfolge zur Spule 72 infolge dieser Detektion ein. Die Impulsfolge und Lichtquelle können sodann durch eine Zeitablaufschaltung abgeschaltet werden, oder aber infolge der Decodierung eines gültigen Strichcodes. Der Bewegungssensor kann auch abfühlen, wann der Benutzer den Abtaster zu einem nächsten Strichcode bewegt und dadurch eine Abtastung einleiten.

Gemäß Fig. 11 ist der Sensor 17 mit einer Schaltung verbunden zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die als ein Resultat der Strichcodeabtastung erzeugt werden. Diese Digitalisierschaltung kann von der gleichen all­ gemeinen Bauart sein, wie dies in US-Patentanmeldung Ser. No. 440 510 vom 22. November 1989, nachveröffentlicht als US 5 272 323 beschrieben wurde, oder aber eine Digitalisierschaltung, wie sie in einem der oben ge­ nannten Patente beschrieben wurde. Beispielsweise kann diese Signalverarbeitungsschaltung von der Art sein, wie sie in US-PS 4 360 798 beschrieben wurde.

Es sei bemerkt, daß jedes der oben beschriebenen Elemente oder zwei oder mehr zusammen auch in anderen Arten von Konstruktionen anwendbar sind, als sie oben beschrieben wurden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betrieb einer in der Hand zu haltenden Strichcodeabtastvorrichtung mit einem Abtastmotor (23) und einer Lichtquelle (10), bei der

• 1. im Ruhezustand der Abtastmotor (23) und die Lichtquelle (10) abgeschaltet sind
• 2. ein Bewegungszustand ermittelt wird, wenn der Benutzer die Strichcodeabtastvorrichtung zu einer Strichcodeleseposition bewegt, und
• 3. der Abtastmotor (23) und die Lichtquelle (10) aufgrund der Ermittlung einer Bewegung der Strichcodeabtastvorrichtung angeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlungen des Bewegungszustands das Ermitteln der Bewegung eines beweglichen Teils des Abtastmotors (23) umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bewegungszustand mittels einer in einer Spule des Abtastmotors (23) erzeugten Spannung ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Lichtquelle (10) ein Lichtstrahl (11) erzeugt wird, der mittels des Abtastmotors (23) ein Strichcodesymbol (14) überstreicht und abtastet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Strichcodesymbol reflektierte Licht erfaßt wird und in ein dem reflektierten Licht entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch das Abschälten des Abtastmotors (23) und der Lichtquelle (10), nachdem das elektrische Signal anzeigt, daß ein Strichcode abgetastet wurde, oder nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode.

7. Strichcodeabtastvorrichtung, mit

• 1. einer in der Hand zu haltenden Einheit mit einem Abtastmotor (23) und einer Lichtquelle (10), die sich in einem Ruhezustand in einem ausgeschalteten Zustand befinden,
• 2. einem Detektor (53), der auf eine Bewegung der Einheit anspricht, wenn der Benutzer die Einheit zu einer Strichcodeleseposition hin bewegt, und
• 3. einer Steuervorrichtung, die auf den Detektor (53) anspricht und den Abtastmotor (23) und die Licht­ quelle (10) einschaltet.

8. Strichcodeabtastvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (23) ein Umlauf- oder ein Schwingmotor ist.

9. Strichcodeabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Abtasten eines Strichcodesymbols (14) mit einem Lichtstrahl (11) einen gekrümmten Spiegel (12) auf­ weist, der durch den Antriebsmotor (23) angetrieben wird.

10. Strichcodeabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (10) eine Leuchtdiode (LED) ist.

11. Strichcodeabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit einen Lichtsensor (17) aufweist, der über einen durch den Abtastmotor (23) angetriebenen, gekrümmten Spiegel (18) auf das von dem Symbol reflektierte Licht anspricht.