DE60216888T2

DE60216888T2 - Feste optische Kamera mit Visiermittel

Info

Publication number: DE60216888T2
Application number: DE60216888T
Authority: DE
Inventors: Guglielmo Piazzi; Claudio Mazzone; Claudio Saporetti
Original assignee: Datalogic SpA
Current assignee: Datalogic SpA
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: EP1798663A2; US20030174209A1; US20080174661A1; EP1798663A3; ATE349046T1; DE60216888D1; EP1345157A1; EP1345157B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stationäre optische Lesevorrichtung nach Art einer Kamera und Verfahren zu deren Installation sowie für die Diagnose ihrer Ausrichtung.
Unten in der Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen wird der Ausdruck „optische Lesevorrichtung" verwendet, um eine Vorrichtung zu bezeichnen, die optische Information, die mit einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene plaziert ist, (zum Beispiel Entfernung, Volumen, Platzbedarf oder Daten, die es identifizieren, insbesondere ein optischer Code, der dem Objekt zugeordnet ist) durch Erfassen und Verarbeiten eines Erfassungsbereichs auf der Trägerebene erfassen kann.
Unten in der Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen versteht man unter dem Ausdruck „Erfassungsbereich auf der Trägerebene", daß der Sichtkegel der Kamera zumindest auf einen Abschnitt der Trägerebene gerichtet ist, wobei der Sichtbereich auf eine entsprechende Entfernung fokussiert ist.
Unten in der Beschreibung und in den darauf folgenden Ansprüchen wird der Ausdruck „optische Information" verwendet, um jede grafische Darstellung anzugeben, die die Funktion des Speicherns einer codierten oder nicht codierten Information hat. Ein besonderes Beispiel der optischen Information besteht aus linearen oder zweidimensionalen optischen Codes, wobei die Information anhand geeigneter Kombinationen von Elementen codiert wird, die eine vorausbestimmte, zum Beispiel quadratische, rechteckige oder sechseckige Form haben, die dunkel sind (normalerweise schwarz), getrennt durch helle Elemente (Räume, normalerweise weiß), wie zum Beispiel Strichcodes, Stapel-Codes oder zweidimensionale Codes im allgemeinen, Farbcodes usw. Der Begriff „optische Information" umfaßt ferner allgemeiner auch andere grafische Formen, darunter gedruckte Zeichen (Buchstaben, Zahlen usw.) sowie besondere Formen („Muster") (wie zum Beispiel Stempel, Vorrichtungen, Unterschriften, Fingerabdrücke usw.). Der Begriff „optische Information" umfaßt ferner grafische Darstellungen, die, nicht nur im Bereich des sichtbaren Lichts, sondern auch im Bereich der Wellenlängen, die zwischen Infrarot und Ultraviolett liegen, erfaßt werden können.
Insbesondere wird der Ausdruck „stationäre optische Lesevorrichtung" verwendet, um eine solche optische Lesevorrichtung für den Gebrauch ohne Betätigung durch den Menschen („unbeaufsichtigter Scanner") anzuzeigen insbesondere an einem Förderband (oder an einer anderen beweglichen Einrichtung), auf welcher zu erfassende Artikel bewegt werden, sowie auch auf einem Posten, an dem ein Bediener manuell zu erfassende Artikel eingibt. Die Artikelerfassung kann das Lesen eines optischen Codes und/oder Messen einer Entfernung und/oder eines Volumens usw. umfassen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche stationäre optische Lesevorrichtung des Typs, der eine Kamera aufweist, die ein eindimensionales (lineares) oder zweidimensionales (Matrix) Array von Fotosensoren insbesondere des Typs CCD oder CMOS hat.
In den vergangenen Jahren hat sich der Gebrauch optischer Lesevorrichtungen nach Art einer Kamera (linear oder Matrix, insbesondere CCD oder CMOS) zunehmend für stationäre Posten in Systemen für das optische Erkennen von Strichcodes, zweidimensionaler Codes oder Zeichen (OCR = Optical Character Recognition, optische Zeichenerkennung) auf Objekten ausgebreitet, die auf eine Trägerebene plaziert werden, insbesondere eine sich bewegenden, wie zum Beispiel Pakete auf einem Förderband.
Typisch besteht diese Ausstattung aus mindestens einer eigentlichen Kamera und einer Lampe oder einem Festkörperbeleuchtungssystem. In den meisten realen Anlagen gibt es auch einen oder mehrere Ablenkspiegel. Wie unten klarer dargelegt, können diese Bestandteile in einem gemeinsamen Gehäuse oder in getrennten Gehäusen untergebracht werden.
Die Kamera hat die Aufgabe des Sammelns des Bilds, wobei die Information (das ganze Bild selbst) oder ein optischer Code, wie oben definiert, der darin enthalten ist, anhand eines entsprechenden optischen Systems und zugeordneter Optoelektronik oder Elektronik extrahiert werden muß, wobei ein optischer Sensor bestehend aus einem linearen oder Matrix-CCD oder CMOS existiert.
Wenn es sich um einen linearen Sensor handelt, wird das Bild durch Speichern aufeinander folgender Scanabtastungen gesammelt, wobei jede eine sehr dünne „Linie" des gesamten Bilds darstellt. Die Bewegung der Trägerebene oder des Objekts an dem stationären Leseposten erlaubt es, aufeinander folgende Zeilen anzusammeln und daher das ganze Bild zu schaffen.
Das Beleuchtungssystem erlaubt das Beleuchten des Erfassungsbereichs mit entsprechenden Lichtniveaus und Beleuchtungswinkeln.
Der Ablenkspiegel (oder die Ablenkspiegel) erlaubt das Installieren der Lesevorrichtung, die hinsichtlich des Raums, den sie in Bezug auf das Förderband belegt, zu optimieren ist, um daher den Kamerasichtbereich auf den gewünschten Bereich zu lenken.
Das Ausrichten der optischen Ausstattung bestehend aus einer Kamera des automatischen Typs, insbesondere des Typs lineare Kamera, hat verschiedene kritische Faktoren, die unten klarer gemacht werden.
Die hohe Auflösung der verwendeten Kameras und die hohe Geschwindigkeit der Objekte benötigen optische Anordnungen, die sehr kurze Belichtungszeiten haben, daher sehr offene Blenden und daher eine geringe Schärfentiefe (DOF). Unter diesen Umständen müssen sehr präzise optische Pfade garantiert werden.
Bei der vorliegenden Beschreibung und den darauf folgenden Ansprüchen wird der Ausdruck „Schärfentiefe" verwendet, um den Bereich der Entfernungen von Kamera zum Objekt anzugeben, um die Arbeitsentfernung, die jedes Mal eingestellt wird, innerhalb welcher das Objekt ausreichend fokussiert ist, um das Lesen der optischen Information zu erlauben.
Wie in 1 gezeigt, kann ein leichter Fehler in dem Installationswinkel der Kamera 100 in Bezug auf die Trägerebene 102 (Winkel α ≠ 0 in 1) zu Fehlern in dem optischen Pfad führen, vergleichbar mit oder größer als die Schärfentiefe DOF. Daraus ergibt sich, daß das Bild in einem ersten Bereich 103 der Trägerebene 102 fokussiert ist, in einem zweiten Bereich 104 der Trägerebene 102 jedoch unscharf, und daß es daher insgesamt minderwertig ist, was es schwierig macht, die optischen Symbole oder Zeichen zu erkennen.
In 1 und in den darauf folgenden Figuren stellt die Achse X die Querrichtung der Trägerebene 102 dar, die Achse Z die senkrechte Richtung und die Achse Y (in 1 nicht gezeigt) die Längsrichtung der Trägerebene 102. In dem Fall einer sich bewegenden Trägerebene stellt die Y-Achse ferner ihre Bewegungsrichtung dar.
Die extreme Präzision der Montage ist daher erforderlich, um einen entsprechenden Synchronlauf der Kamera sowohl beim Erzeugen des Anfangs und Endes der Bilderfassungssignale als auch beim Steuern des Autofokussystems, das typisch in der Kamera gegenwärtig ist, zu garantieren. Das ist unten besser veranschaulicht.
In 2 und 3 wird gezeigt, wie die fokussierte Oberfläche der Kamera, die von dem Autofokussystem getrieben wird, sein sollte (2) und wie sie im Gegenteil im Fall eines Positionsfehlers in Bezug auf einen Höhensensor ausfällt, der zu der Trägerebene 102 gehört und der der Kamera in einer als solchen bekannten Art ein Signal bereitstellt, das die Höhe eines Objekts anzeigt, das an der Kamera (3) vorbeigeht. Die Linie 105 stellt den Umriß eines Objekts dar, zum Beispiel ein Paket, das sich in die Richtung bewegt, die von dem Pfeil auf der Trägerebene 102 angezeigt ist, die Linie 106 stellt die fokussierte Oberfläche der Kamera 100 dar. In dem ersteren Fall (2) befindet sich die Kamera in einer korrekten Entfernung 107 von dem Höhensensor (nicht gezeigt, funktioniert aber entlang der Höhenmessungslinie 112). In einem solchen Fall überlappen sich die Linien 105 und 106 und die Bildqualität ist daher optimal. In dem zweiten Fall (3) und aufgrund eines Positionsfehlers 107' in Bezug auf den Höhensensor fokussiert die Kamera 100 das Objekt 105 zu spät und ist daher unscharf. Ähnliche Probleme ergeben sich, wenn die Kamera 100 in Bezug auf einen Gegenwartssensor (nicht gezeigt) nicht richtig positioniert ist.
Um die maximale Bildqualität sicherzustellen, ist es ferner erforderlich, die Position des Beleuchtungssystems zu optimieren. Das Licht muß so stark und gleichförmig wie möglich auf dem gesamten Erfassungsbereich sein (Scanlinie im Falle einer linearen Kamera) und bei beliebiger Höhe. Dieses Problem ist bei Festkörperbeleuchtungssystemen im Vergleich zu Lampensystemen noch drastischer, denn Erstere schaffen durch ihre eigene Beschaffenheit eine Lichtzunge, die besonders dünn und daher in Bezug auf die Scanlinie schwer zu zentrieren ist.
Die Gegenwart von Ablenkspiegeln außerhalb eines Gehäuses der Kamera führt zu weiteren Problemen.
Typisch ist die Erfassungsentfernung einer Kamera des hier besprochenen Typs relativ lang (der Nutzsichtbereich kann in einer Entfernung von zwei bis drei Metern von der Kamera plaziert sein). Eine solche Entfernung ist für den Sichtbereich des Sensors der Kamera 100 erforderlich, damit er das ganze Querausmaß der Trägerebene 102 bei jeder Arbeitsentfernung decken kann, das heißt unabhängig von der Höhe der Artikel. Um die Kamera direkt über der Tragebene zu installieren, wäre die Gegenwart von Räumen erforderlich, die nicht verfügbar sind (im Durchschnitt 2–3 Meter über dem Förderband, 3–5 Meter über dem Boden).
Der Einsatz von Ablenkspiegeln erlaubt es, den Sichtbereich der Kamera unterschiedlich zu orientieren und daher den Platzbedarf zu optimieren, wie in 4 gezeigt, wo zwei Ablenkspiegel 108, 109 gezeigt sind, die derart plaziert sind, daß sie es erlauben, daß die Höhe der Kamera 100 in Bezug auf das Förderband 102 beträchtlich verringert wird. Natürlich stellen alternative Anordnungen den Einsatz nur des Ablenkspiegels 108 oder den Einsatz von drei oder mehr Ablenkspiegeln (nicht gezeigt) bereit.
In einem solchen Fall ist es erforderlich, daß die Kamera genau auf die Mitte des ersten Ablenkspiegels 108 zielt, um das Licht zu maximieren, das von der Szene, auf die die Kamera 100 zielt, zurückgeworfen wird, und um einen blendenähnlichen Effekt des Rückwärtssignals zu vermeiden. Analog dazu müssen der oder die Spiegel 108 (, 109 ...) in Bezug zueinander und auf die Trägerebene 102 richtig positioniert werden.
Kleine Parallellauffehler zwischen der Kamera 100 und den Spiegeln 108 (,109, ...) oder zwischen Spiegeln und Trägerebene 102 können zu Fokussierungsproblemen ähnlich wie denen führen, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden. In den 5 und 6 wird zum Beispiel der Fall eines Ablenkspiegels 108, der in Bezug auf die Kamera 100 in der Ebene X, Y falsch ausgerichtet ist, gezeigt. Ein Abschnitt 103 des Erfassungsbereichs (der dem Abschnitt 103' des Ablenkspiegels 108 in 5 entspricht), ist fokussiert, aber ein Abschnitt 104 des Erfassungsbereichs (der einem Abschnitt 104' des Ablenkspiegels 108 in 5 entspricht) ist unscharf.
Man versteht daher problemlos, daß das Installieren der Kamera oder allgemeiner der gesamten Lesevorrichtung ein sehr komplexer, zeitaufwendiger und kritischer Prozeß ist, der die Gegenwart von Fachpersonal erfordert und beträchtliche Installationskosten verursacht. Das stimmt insbesondere im Fall einer linearen Kamera dadurch, daß es durch Beobachten des erfaßten Bilds fast unmöglich ist, zu verstehen, wohin die Kamera blickt.
Um das Ausrichten stationärer linearer Kameras zu erlauben, werden derzeit spezielle Muster mit bekannter Form, wie zum Beispiel dreieckig verwendet. Derartige Muster werden an vorbestimmten Positionen des Förderbands plaziert, und ein Bild des Förderbands selbst, das das Muster trägt, wird erfaßt. Aus der Analyse eines solchen Bilds kann man ableiten, ob ein Abschnitt des Musters erfaßt wurde, und daher zumindest grob verstehen, worauf die Kamera blickt. Die Kamera und/oder die Ablenkspiegel werden bewegt, bis es möglich ist, das Muster in richtiger Position innerhalb des Bilds, das von der Kamera erfaßt wird, zu sehen. Nach jedem Korrekturversuch eines erfaßten Ausrichtungsfehlers muß das Erfassen des Bilds des Förderbands, das die speziellen Muster trägt, wiederholt werden. Um die Installation zu vollenden, braucht man viel Zeit und Aufmerksamkeit sowie eine gründliche Analyse des Musterbilds.
Wenn Ablenkspiegel verwendet werden, sind die Ausrichtungsoperationen ferner länger und schwieriger, denn man muß sicherstellen, daß die Kamera auf die Mitte des Nutzbereichs jedes Spiegels blickt, und man kann nicht unmittelbar erkennen, ob die globale Ausrichtungsabweichung der Ausrichtungsabweichung zwischen der Kamera und dem ersten Spiegel, zwischen Spiegeln und/oder zwischen dem letzten Spiegel und dem Förderband zuzuschreiben ist.
Wenn Beleuchtungseinrichtungen, die von der Kamera getrennt sind, verwendet werden, sind die Ausrichtungsoperationen ferner langsamer und komplexer.
Kompakte Kameras mit einem externen optischen Pfad, (das heißt Lesevorrichtung, bei der die Kamera Ablenkspiegeln außerhalb des Kameragehäuses zugeordnet ist) werden über die speziellen Vorgehensweisen ausgerichtet, die zum Prüfen der geometrischen Position des ganzen Systems beschrieben sind. Diese Lösung erfordert eine sehr lange Justierungszeit und besonders spezialisiertes Personal.
Um die Installationsoperation zu erleichtern, wurden Lesevorrichtungen bestehend aus einer Kamera mit integriertem und werkseitig kalibriertem optischem Pfad, das heißt der gesamte optische Pfad (insbesondere mit einem oder mehreren Ablenkspiegeln) in ein einzelnes Gehäuse eingefügt, das die Kamera enthält, vorgeschlagen. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch in Bezug auf die Kamera als Alternative oder zusätzlich zu den Ablenkspiegeln in das gleiche Gehäuse eingeführt und in Bezug auf die Kamera vorkalibriert werden.
Ein Beispiel einer solchen Kamera 100 mit integriertem optischem Pfad jedoch ohne Beleuchtungseinrichtung ist in 7 gezeigt und weist innerhalb eines Gehäuses 110 einen Versor gungs- und Schnittstellenabschnitt 111 und eine optische Einheit auf. Die optische Einheit umfaßt, untergebracht in einem oberen Abschnitt des Gehäuses 110, einen CCD-Sensor 113, der mit einem Autofokussystem 114 versehen ist, eine Linse oder ein Linsensystem 115 vor dem CCD-Sensor 113, und einen ersten Ablenkspiegel 108 vor der Linse oder dem Linsensystem 115. Ferner weist die optische Einheit in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 110 untergebracht einen zweiten Ablenkspiegel 109 und einen dritten Ablenkspiegel 116 auf. Die Bauteile der optischen Einheit sind so angeordnet und ausgerichtet, daß sie einen optischen Pfad von dem CCD-Sensor 113 zu dem ersten Ablenkspiegel 108, zu dem zweiten Ablenkspiegel 109, zu dem dritten Ablenkspiegel 116 und zu einem Fenster 117 für Lichteingang (und Lichtausgang im Fall einer kompakten Kamera mit Beleuchtungssystem, das in dem gleichen Gehäuse wie die Kamera untergebracht ist) geschaffen in der Bodenfläche des Gehäuses 110, erstellt wird.
In dem Fall einer solchen Kamera 100 mit integriertem optischem Pfad ist es immer noch erforderlich, den Parallellauf zwischen dem Lichteingangsfenster/-ausgangfenster 117 des Gehäuses 110 und der Trägerebene (Nivellieren) sowie dem Zentrieren des Gehäuses 110 über der Trägerebene 102 zu garantieren, nämlich muß die Längsachse des Gehäuses 110 mit der Längsachse der Trägerebene 102 ausgerichtet sein, die die Y-Achse ist, die wie die Bewegungsrichtung der geförderten Objekte im Fall einer sich bewegenden Trägerebene ausgerichtet ist.
Die Kameras mit integriertem optischem Pfad sind jedoch sperrig, schwer und teuer. Vom Standpunkt der Anwendung her sind sie ferner weniger anpassungsfähig als die Lösung mit externen Spiegeln, und im Fall des Versagens eines Bauteils müssen sie komplett ersetzt werden.
In dem Fall von Kameras mit einem Matrixsensor sind die oben beschriebenen Ausrichtungsprobleme weniger kritisch, weil jedes von der Kamera gesammelte Bild einen zweidimensionalen Bereich der Trägerebene aufweist, so daß die Trägerebene unmittelbar sichtbar wird. Die Ausrichtungsprüfung erfordert jedoch die Analyse des von der Kamera erfaßten Bilds und das Anordnen von Mustern auf der Transportebene, wenn sie einfarbig ist.
Die anderen auffallenden kritischen Faktoren, zum Beispiel das mögliche Unscharfsein eines Abschnitts 104 der Trägerebene 102 oder des Unscharfseins eines Objekts aufgrund der Ausrichtungsabweichung 107' in Bezug auf den Höhen- oder Gegenwartssensor, ergeben sich bei diesen Kameratypen ebenfalls.
Schließlich sollte bemerkt werden, daß die Ausrichtung der Kamera im Laufe der Zeit und allgemeiner der optischen Lesevorrichtung aufgrund zum Beispiel eines Lockerwerdens der Befestigungsmittel, eines Zusammenstoßes verursacht durch einen zu großen Artikel, der die Kamera passiert, usw. verändert werden.
Es ist daher offensichtlich, daß jedes Mittel, das es erlaubt, die Installation zu optimieren und wenn möglich die Umsetzung von Ausrichtungsdiagnosefunktionen erlaubt, den Gebrauch dieser stationären Lesevorrichtungssysteme einfacher machen wird.
US 5 920 061 offenbart eine tragbare Datensammelvorrichtung mit Zielbeleuchtungselementen, die jeweils ein Fadenkreuzmuster aus Beleuchtung erzeugen. An der besten Fokusposition stimmen die Fadenkreuze überein oder überlappen sich und erzeugen ein einziges rechteckiges Kreuzen oder Fadenkreuzmuster aus Beleuchtung. Wird die Vorrichtung von der besten Brennweite wegbewegt, trennen sich die Zielfadenkreuze horizontal und informieren den Bediener daher, daß die Entfernung zwischen der Vorrichtung und dem Zielobjekt für ein bestes Abbilden oder Abbilden und Decodieren nicht richtig ist. Wird die Vorrichtung nach vorn oder rückwärts gekippt, werden die senkrechten Abschnitte der Beleuchtungsmuster winkelig verschoben oder verstellt.
Der Grad des Überlappens der Fadenkreuze kann jedoch nur visuell beurteilt werden. Der Ausrichtungsgrad, der anhand der Vorrichtung des oben genannten Dokuments erzielt werden kann, ist daher relativ grob.
EP 0 623 835 offenbart eine ähnliche Ausstattung.
Das technische Problem, das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, ist das des Vereinfachens und weiteren Verbesserns der Installation einer optischen Lesevorrichtung des Typs Kamera sowohl mit einer linearen Kamera (Linienscankameras) als auch mit einer Matrixkamera.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Umsetzen einer Ausrichtungsdiagnosefunktion der Ausstattung zu erlauben.
Die Erfindung betrifft daher in einem ersten Aspekt eine stationäre optische Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene plaziert ist, die eine Kamera mit einem Array aus Lichterfassungselementen zum Erfassen eines Bilds eines Erfassungsbereichs auf der Trägerebene, Richtmittel zum Erzeugen einer leuchtenden Zielabbildung, die sich in wenigstens eine erste Richtung erstreckt, die eine vorbestimmte geometrische Beziehung zu dem Sichtkegel der Kamera hat, aufweist, und Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung, um die Ausrichtung des Erfassungsbereichs in Bezug auf die Trägerebene zu prüfen.
Durch das Erfassen der leuchtenden Zielabbildung kann eine feinere Einstellung stattfinden. Sehr präzise Information darüber, ob die Vorrichtung tatsächlich in Bezug auf den Erfassungsbereich ausgerichtet ist oder nicht, kann durch Analysieren des Bilds der leuchtenden Zielabbildung erzielt werden.
Insbesondere kann sich die Trägerebene bewegen, wie zum Beispiel ein Förderband.
Vorteilhafterweise werden die Zielmittel zum Einschalten und vorzugsweise auch zum Ausschalten durch Mittel zum Steuern der Anlage gesteuert.
Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise eine Software-, Firmware- oder Hardwareanlage und eine Setup- und/oder Ausrichtungsdiagnoseroutine auf.
Eine solche Routine ist vorzugsweise innerhalb der Kamera der Lesevorrichtung untergebracht.
Alternativ befindet sich eine Routine in einer externen Verarbeitungseinheit, die mit der Lesevorrichtung verbunden ist, wobei in einem solchen Fall die Routine vorzugsweise über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) verwaltet wird.
Während einer solchen Installations- und Setuproutine werden in bekannter Weise bestimmte Parameter der Lesevorrichtung, wie zum Beispiel die Digitalisierungsschwellwerte des Lesesignals als eine Funktion des Umgebungslichts, die Verzögerung in Bezug auf das Signal eines Artikelgegenwartssensors und/oder eines Artikelhöhensensors abhängig von der Förderbandgeschwindigkeit usw. eingestellt.
Am Ende des Installierens und des Setups und/oder der Ausrichtungsdiagnose werden die Richtmittel vorzugsweise ausgeschaltet, so daß sie das Erfassen des Bilds durch die Kamera in dem Fall nicht stören, bei dem die leuchtende Zielabbildung innerhalb des Sichtbereichs der Kamera liegt. Befindet sich die leuchtende Zielabbildung außerhalb des Sichtbereichs der Kamera, kann das Richtmittel am Ende der oben erwähnten Routine ausgeschaltet werden, um Energie zu sparen und das Senden potenziell gefährlicher Strahlung zu vermeiden, alternativ kann es eingeschaltet bleiben, falls die Diagnosefunktion ununterbrochen aktiv bleibt.
Alternativ kann das Richtmittel einen manuell zu betätigenden Schalter haben, der von einem Schalter der Kamera unabhängig ist, um nur im Zeitpunkt des Installierens der Vorrichtung oder des Prüfens ihrer Ausrichtung ein- und ausgeschaltet zu werden.
Um das Erfassen von Ausrichtungsabweichungen, die nach dem Installieren der Vorrichtung aufgetreten sind, zu erleichtern, kann sie ferner eine steuerungsaktivierte Einrichtung zum Speichern charakteristischer Parameter des Ausgangssignals der Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung und eine Einrichtung zum Vergleichen charakteristischer Parameter des momentanen Ausgangssignals der Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung mit den Parametern, die in der Speichereinrichtung gespeichert sind, aufweisen.
Bei einer Ausführungsform weist die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals auf, wenn die verglichenen Parameter um einen Betrag voneinander abweichen, der größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert. Ein Bediener kann daher das Wiederholen der Ausrichtungsvorgehensweise sicherstellen.
Alternativ oder zusätzlich, und um eine Ausrichtungsselbstkorrektur zu verwirklichen, kann die Einrichtung Antriebsmittel zum Bewegen wenigstens der Kamera oder irgendeiner der Einrichtungen zum Reflektieren des Bilds des Erfassungsbereichs auf das Array aus Fotosensoren oder irgendeines Beleuchtungsmittels zum Beleuchten des Erfassungsbereichs und eine Einheit aufweisen, die das Antriebsmittel auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung steuert.
Wenn sich die leuchtende Zielabbildung innerhalb des Erfassungsbereichs erstreckt, besteht die Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung vorzugsweise aus dem Array aus Fotosensoren, nämlich der Kamera selbst. In einem solchen Fall wird die Ausrichtungsabweichung der Vorrichtung durch das Fehlen der leuchtenden Zielabbildung in dem Bild erfaßt, das von der Kamera aufgenommen wurde, oder durch seine Verschiebung innerhalb des erfaßten Bilds.
Alternativ kann die Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung von dem Fotosensor-Array getrennt sein.
In einem solchen Fall können sie sich außerhalb eines Gehäuses, das die Kamera enthält, befinden.
Es ist zum Beispiel möglich, als Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung eine andere Kamera der ganzen Lesevorrichtung zu verwenden. Mit anderen Worten ist es bei Leseanlagen mit mehreren Kameras, die auf die Trägerebene oder das Förderband zeigen, möglich, eine Diagnosefunktion zu verwirklichen, die zum Beispiel die Richtmittel und Fotosensoren von Kamerapaaren gekreuzt nutzen.
Wenn sich die leuchtende Zielabbildung außerhalb des Erfassungsbereichs erstreckt, kann die Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung eine reflektierende Oberfläche aufweisen. In einem solchen Fall wird die Ausrichtungsabweichung der Vorrichtung durch das Verschieben des reflektierten Bilds der leuchtenden Zielabbildung erfaßt, mit dem Vorteil, daß jede Ausrichtungsabweichung durch die Reflektion verdoppelt wird.
Bei bestimmten Ausführungsformen weisen die Richtmittel Mittel zum Erzeugen mindestens zweier Lichtstrahlen auf, und die Einrichtung zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung weist mindestens zwei Empfänger auf, die von dem Array Licht erfassender Elemente getrennt sind. In einem solchen Fall kann die Ausrichtungsabweichung der Vorrichtung durch die niedrigere Stärke oder das Fehlen von Licht auf den Empfängern erfaßt werden.
In besonders bevorzugter Weise weisen die mindestens zwei Empfänger zwei zweite Lichterfassungselemente auf, die Mittel zum Berechnen des Maßes des optischen Pfads des Lichts zwischen der Erzeugungseinrichtung und den zweiten Lichterfassungselementen haben. Derart ist es möglich, Ausrichtungsabweichungen der Vorrichtung auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen der Messung zu erfassen, die von den zwei Fotosensoren ausgeführt werden, oder auf der Grundlage einer Änderung zwischen der Messung, die ausgeführt wird, und der zuvor ausgeführten Messung, die bei einer richtigen Ausrichtung gespeichert wurde. Ferner kann der Absolutwert der Messungen genutzt werden, um die Vorrichtung oder Bauteile der Vorrichtung in vorbestimmten gegenseitigen Entfernungen oder in Bezug auf die Trägerebene zu installieren.
Das Messen des optischen Pfads kann auf einer Phasenverschiebung zwischen gesendeten und empfangenen modulierten Laserlichtstrahlen beruhen oder auf der „Laufzeit" eines Laserlichtimpulses. Entsprechend kann das Richtmittel Mittel zum Erzeugen mindestens zweier modulierter Laserlichtstrahlen oder Mittel zum Erzeugen mindestens zweier gepulster Laserlichtstrahlen aufweisen.
Typisch weist die Ausstattung ferner eine Einrichtung zum Beleuchten des Erfassungsbereichs auf.
Die Beleuchtungseinrichtung kann in dem gleichen Gehäuse wie die Kamera eingerichtet werden.
Typisch weist die Vorrichtung ferner Reflektiermittel zum Reflektieren des Bilds des Erfassungsbereichs auf das Fotosensorenarray auf.
Die Reflektiermittel können auch im gleichen Gehäuse wie die Kamera eingerichtet werden.
Alternativ oder zusätzlich und wenn das Reflektiermittel einen ersten Spiegel außerhalb eines Gehäuses der Kamera aufweist, kann das Richtmittel Mittel zum Erzeugen zweier Lichtstrahlen in einer Ebene parallel zu einer Mittellinie eines Objektivs der Kamera aufweisen, zwei zweite Spiegel zum Ablenken der zwei Lichtstrahlen, wobei die zweiten Ablenkspiegel mit dem ersten Spiegel einstückig sind und in einem vorbestimmten Winkel zu diesem stehen. Eine solche Anordnung erlaubt das korrekte Installieren der Kamera in Bezug auf den ersten Spiegel durch einfaches Prüfen, ob der Lichtstrahl auf die zweiten Ablenkspiegel auftrifft.
Bevorzugt erstrecken sich die Reflektiermittel zum Reflektieren des Bilds des Erfassungsbereichs auf das Fotosensorenarray weiter in dem optischen Pfad zwischen dem Richtmittel und der Trägerebene.
Bei bestimmten Ausführungsformen weist das Richtmittel Mittel zum Erzeugen mindestens eines Paars von Lichtstrahlen auf, die zu einer optischen Achse eines Objektivs der Kamera symmetrisch sind.
Insbesondere können die zwei Lichtstrahlen des mindestens einen Paars in einer Mittenebene des Objektivs der Kamera angeordnet werden.
Ferner können die zwei Lichtstrahlen divergieren oder konvergieren. Wenn die Strahlen divergieren, erstreckt sich die leuchtende Zielabbildung, die aus zwei Lichtflecken besteht, weiter in die erste Richtung und erleichtert dadurch die Installationsvorgänge; wenn die Strahlen konvergieren, wird hingegen die Verschiebung der zwei Lichtflecken, die durch eine Ausrichtungsabweichung der Vorrichtung verursacht wird, maximiert.
Die Einrichtung zum Erzeugen des oder jedes Paars von Lichtstrahlen weist mindestens eine Laser- oder LED-Lichtquelle auf.
Bei einer Ausführungsform weist die Einrichtung zum Erzeugen des oder jedes Paars von Lichtstrahlen zwei Laserlichtquellen auf.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Einrichtung zum Erzeugen des oder jedes Paars von Lichtstrahlen eine Laserlichtquelle und zwei Strahlteiler auf.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Einrichtung zum Erzeugen des oder jedes Paars von Lichtstrahlen eine Laserlichtquelle, einen Strahlteiler und einen Spiegel auf.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform weist die Einheit zum Erzeugen des oder jedes Paars von Lichtstrahlen eine Laserlichtquelle und Mittel zum Scannen des Laserlichts entlang einer Linie symmetrisch zu einer optischen Achse eines Objektives der Kamera und in einer zentralen Ebene des Kameraobjektivs eingerichtet auf.
Die Einrichtung zum Scannen kann einen oszillierenden Spiegel oder einen drehenden Vieleckspiegel aufweisen.
Bei einer alternativen Ausführungsform weist die Einrichtung zum Erzeugen jedes Paars von Lichtstrahlen mindestens zwei LEDs auf.
Bei den verschiedenen oben genannten Ausführungsformen weist das Richtmittel wenigstens eine geformte Blende auf, die mit jeder Lichtquelle assoziiert ist, sei es Laser oder LED, um als die Enden einer leuchtenden Zielabbildung Flecken mit vorbestimmter Form, zum Beispiel kreisförmig, linear, kreuzförmig usw. zu erzeugen.
Alternativ oder zusätzlich zu der Blende kann das Richtmittel wenigstens eine Fokussierungslinse assoziiert mit jeder Lichtquelle, sei es Laser oder LED, aufweisen.
Bei einer Ausführungsform weist das Richtmittel wenigstens ein Paar Laser- oder LED-Lichtquellen auf, die außerhalb des Fotosensorenarrays symmetrisch zu einer Achse davon angeordnet sind, wobei das von den Lichtquellen gesendete Licht durch ein Objektiv der Kamera fokussiert wird.
Die jeweiligen Blenden können mit den Lichtquellen wie oben erwähnt assoziiert werden.
Wenn die Lichtquellen in Berührung mit dem Sensor eingerichtet sind, wird ihr Ausrichten mit dem Fotosensorenarray ebenfalls besonders vereinfacht.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Richtmittel vier Quellen zum Erzeugen von vier Lichtstrahlen um den Sichtkegel der Kamera auf.
Die vier Quellen können zwei oberhalb des Fotosensorenarrays und zwei unterhalb des Fotosensorenarrays angeordnet werden, wobei das von den Lichtquellen gesendete Licht durch ein Objektiv der Kamera fokussiert wird.
Jeweilige Blenden können mit den Lichtquellen wie oben erwähnt assoziiert werden.
Vorzugsweise werden die vier Lichtquellen in Berührung mit dem Sensor angeordnet.
Das Richtmittel kann abnehmbar mit der Kamera assoziiert sein. Ein Gehäuse der Kamera kann zum Beispiel einen oder mehrere Clips zum Befestigen eines oder mehrerer Laser- oder LED-Richtmittel aufweisen, die selbst versorgt oder mit einem elektrischen Stecker zum Versorgen über die Kamera versehen sind.
Bei einer Ausführungsform befindet sich das Richtmittel außerhalb eines Gehäuses, das die Kamera der Lesevorrichtung enthält, und die leuchtende Zielabbildung befindet sich innerhalb des Sichtbereichs der Kamera.
Bei allen Ausführungsformen kann das Array aus Lichterfassungselementen linear oder zweidimensional sein.
Bei einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lesesystem zum Erfassen optischer Information, die mit mindestens einem Objekt assoziiert ist, umfassend eine stationäre optische Vorrichtung wie oben beschrieben und eine bewegliche Trägerebene zum Aufnehmen des mindestens einen Objekts.
Bei einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Installieren einer stationären optischen Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene plaziert ist, wobei die Vorrichtung eine Kamera aufweist, die ein Array Licht erfassender Elemente zum Erfassen eines Bilds eines Erfassungsbereichs auf der Trägerebene hat, und ein Richtmittel, das eine leuchtende Zielabbildung erzeugen kann, die sich entlang wenigstens einer ersten Richtung erstreckt, die eine vorbestimmte geometrische Beziehung mit dem Sichtkegel der Kamera hat, bestehend aus den folgenden Schritten:

a) Installieren der Kamera in einer ersten Ebene parallel zu der Trägerebene und mit einer ersten vorbestimmten Höhe über der Trägerebene,
b) Einschalten des Richtmittels und
c) Ausrichten der Kamera, indem sie in der ersten Ebene bewegt wird, bis die leuchtende Zielabbildung eine gewünschte Ausrichtung in Bezug auf die Trägerebene hat, und
z) Erfassen der leuchtenden Zielabbildung, um die Ausrichtung des Erfassungsbereichs in Bezug auf die Trägerebene zu prüfen.

Vorzugsweise weist der Schritt c) des Ausrichtens der Kamera die folgenden Schritte auf:

d) Prüfen, ob sich die erste Richtung entlang der Quer- oder Längsrichtung der Trägerebene erstreckt und ob die Entfernungen zwischen den Enden der leuchtenden Zielabbildung in die erste Richtung und die Längskanten der Trägerebene gleich sind, und:
d1) im negativen Fall, Drehen und/oder Verschieben der Kamera in der ersten Ebene und Zurückkehren zu der Ausführung des Prüfschritts d),
d2) im positiven Fall Beenden des Schritts c) des Ausrichtens der Kamera.

Insbesondere, wenn die Kamera keine Kamera mit integriertem optischem Pfad ist, können die folgenden Schritte ferner Folgendes aufweisen:

e) Installieren eines ersten Ablenkspiegels in einer vorbestimmten Entfernung von der Kamera und mit einer zweiten vorbestimmten Höhe über der Trägerebene, und
f) Zentrieren des ersten Ablenkspiegels in Bezug auf die Trägerebene und Nivellieren der Achse des ersten Ablenkspiegels in Bezug auf die Trägerebene, wobei der Schritt c) des Ausrichtens der Kamera die folgenden Schritte aufweist:
g) Bewegen der Kamera in der ersten Ebene, bis sich die erste Richtung entlang der Quer- oder Längsrichtung des ersten Ablenkspiegels erstreckt und die Entfernungen zwischen den Enden der leuchtenden Zielabbildung in die erste Richtung und die jeweils benachbarten Kanten des ersten Ablenkspiegels gleich sind, und
h) Einstellen des Neigungswinkels des ersten Ablenkspiegels, bis die leuchtende Zielabbildung die gewünschte Ausrichtung in Bezug auf die Trägerebene hat.

Wenn mehrere Spiegel bereitgestellt werden, erfolgt das Ausrichten Spiegel für Spiegel, so daß die folgenden Schritte dazukommen:

e1) Installieren eines zweiten Ablenkspiegels in einer vorbestimmten Entfernung von dem ersten Ablenkspiegel und in einer dritten vorbestimmten Höhe über der Trägerebene,
f1) Zentrieren des zweiten Ablenkspiegels in Bezug auf die Trägerebene und Nivellieren der Achse des zweiten Ablenkspiegels in Bezug auf die Trägerebene, und
h1) Einstellen des Neigungswinkels des zweiten Ablenkspiegels, bis sich die erste Richtung entlang der Quer- oder Längsrichtung des zweiten Ablenkspiegels erstreckt und die Entfernungen zwischen den Enden der leuchtenden Zielabbildung in die erste Richtung und die jeweiligen benachbarten Kanten des zweiten Ablenkspiegels gleich sind, und bis die leuchtende Zielabbildung die gewünschte Ausrichtung in Bezug auf die Trägerebene hat.

Wenn die Beleuchtungseinrichtung nicht in dem gleichen Gehäuse wie die Kamera eingerichtet ist, kommen die folgenden Schritte dazu:

i) Montieren einer Beleuchtungseinrichtung in einer vorbestimmten Entfernung von der Kamera und in einer vorbestimmten Höhe über der Trägerebene, und
j) Einstellen des Neigungswinkels der Beleuchtungseinrichtung, bis die leuchtende Zielabbildung auf der Trägerebene die gewünschte Ausrichtung in Bezug auf den von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Bereich hat.

Um das Prüfen zu erleichtern, ohne jedes Mal die Position der Enden der leuchtenden Zielabbildung auf der Transportebene messen zu müssen, kann in Schritt k) das Einrichten auf der Trägerebene von Zielmitteln aufweist, die die erwartete Position der Enden der leuchtenden Zielabbildung entlang der Quer- und Längsrichtung der Trägerebene anzeigen und in gleichen Entfernungen von den Längskanten der Trägerebene.
Typisch weist Schritt a) den Unterschritt des Zentrierens der Kamera in Bezug auf die Querrichtung der Trägerebene auf.
Typisch weist ferner Schritt a) den Unterschritt des Nivellierens der Kamera mit einer Nivellierwaage auf.
Wenn das Richtmittel Einrichtungen zum Messen einer Entfernung aufweist, kann Schritt a) den Unterschritt des Messens der Entfernung der Kamera von der Trägerebene durch die Richtmittel aufweisen.
Alternativ kann Schritt e) den Unterschritt des Messens der Entfernung der Kamera von dem ersten Ablenkspiegel durch die Richtmittel aufweisen.
Wenn die leuchtende Zielabbildung zumindest teilweise innerhalb des Sichtbereichs der Kamera liegt, ist der Schritt des Ausschaltens des Richtmittels am Ende des Schritt c) des Ausrichtens der Kamera inbegriffen.
Zum späteren Prüfen der Ausrichtung der Vorrichtung weist das Verfahren zum Installieren ferner eventuell den Schritt des Speichern charakteristischer Parameter eines Bilds der leuchtenden Zielabbildung an dem Ende des Schritt c) des Ausrichtens der Kamera in der Vorrichtung auf.
Bei einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Diagnostizieren der Ausrichtung einer stationären optischen Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit mindestens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene plaziert wird, wobei die Vorrichtung eine Kamera aufweist, die ein Array Licht erfassender Elemente zum Erfassen eines Bilds der Zielabbildung auf der Trägerebene hat, ein Richtmittel, das eine leuchtende Zielabbildung erzeugen kann, die sich entlang wenigstens einer ersten Richtung erstreckt, und eine Einrichtung zum Erfassen eines Bilds der leuchtenden Zielabbildung, die folgenden Schritte aufweisend:

a) Installieren der Kamera derart, daß der Erfassungsbereich eine gewünschte Ausrichtung in Bezug zu der Trägerebene hat,
b) Einschalten des Richtmittels,
c) Erfassen eines Bilds der leuchtenden Zielabbildung,
d) Speichern der Werte charakteristischer Parameter des erfaßten Bildes,
e) Erfassen eines zweiten Bilds der leuchtenden Zielabbildung und
f) Prüfen, ob die Werte der charakteristischen Parameter des zweiten erfaßten Bilds den Werten, die im Schritt d) gespeichert wurden, entsprechen.

Bei der Umsetzung der vorliegenden Erfindung erfolgt Schritt e) des Erfassens eines zweiten Bilds der leuchtenden Zielabbildung typisch nach einem längeren Gebrauch der optischen Lesevorrichtung, zum Beispiel bei jedem Einschalten der optischen Lesevorrichtung oder in regelmäßigen Abständen.
Wenn die leuchtende Zielabbildung mindestens zwei leuchtende Elemente aufweist, die in dem Sichtbereich der Kamera eingerichtet sind, werden die Schritte c) und e) des Erfassens vorzugsweise von der Kamera ausgeführt.
Die charakteristischen Parameter der Schritte d) und f) weisen vorzugsweise die Entfernung der Helligkeitsspitzen auf, die den zwei leuchtenden Elementen in Bezug auf eine Referenz zu dem von der Kamera erfaßten Bild entsprechen.
Auf Schritt d) des Speicherns folgt vorzugsweise ein Schritt des Ausschaltens des Richtmittels, und dem Schritt e) des Erfassens des zweiten Bilds geht ein Schritt des Wiedereinschaltens der Richtmittel voran.
Bei einer Ausführungsform befinden sich die Richtmittel außerhalb eines Gehäuses der Kamera. Das maximiert das Verlegen der Leuchtstärkenspitzen infolge einer Ausrichtungsabweichung der Ausstattung.
Alternativ und bevorzugt, wenn die leuchtende Zielabbildung außerhalb des Sichtbereichs der Kamera liegt, werden die Schritte c) und e) des Erfassens durch eine Erfassungseinrichtung, die von der Kamera getrennt ist, ausgeführt.
Die von der Kamera getrennte Erfassungseinrichtung kann Licht erfassende Elemente aufweisen.
Alternativ kann die Erfassungseinrichtung, die von der Kamera getrennt ist, eine zweite Kamera der stationären optischen Lesevorrichtung aufweisen.
Insbesondere und vorzugsweise, wenn die leuchtende Zielabbildung mindestens zwei leuchtende Elemente außerhalb des Sichtbereichs der Kamera aufweist, können die Schritte c) und e) des Erfassens anhand von zwei Empfängern erfolgen, die von dem Fotosensorenarray getrennt sind, und die charakteristischen Parameter können zumindest die Gegenwart oder Abwesenheit von Licht auf den zwei Empfängern aufweisen.
Vorteilhafterweise weist das Richtmittel mindestens zwei Lichtquellen auf, wobei die Empfänger zwei zweite Licht erfassende Elemente aufweisen und die charakteristischen Parameter das Messen des optischen Pfads des Lichts zwischen den Lichtquellen und den zweiten Licht erfassenden Elementen aufweisen.
In einem solchen Fall sind die zwei Lichtquellen vorzugsweise modulierte oder gepulste Laserlichtquellen.
Das Diagnoseverfahren kann ferner die Schritte des Plazierens eines Objekts auf der Trägerebene in dem optischen Pfad und das Prüfen aufweisen, ob die Höhe des Objekts, die von einem Höhensensor erfaßt wird, der eine Autofokusvorrichtung der Kamera treibt, und die Messung des optischen Pfads übereinstimmen.
Ferner kann das Verfahren den Schritt des Plazierens mindestens zweier Ablenkspiegel in dem optischen Pfad aufweisen, um die Verschiebungen der Enden der leuchtenden Zielabbildungen, die durch Ausrichtungsfehler der Vorrichtung verursacht werden, zu verdoppeln.
Bei einer Ausführungsform weist der Schritt des Plazierens mindestens zweier Ablenkspiegel in dem optischen Pfad das Plazieren mindestens zweier Ablenkspiegel integral mit mindestens einem ersten Ablenkspiegel der Vorrichtung auf, wobei der mindestens erste Ablenkspiegel zum Reflektieren des Bilds des Erfassungsbereichs auf dem Array Licht erfassender Elemente dient. Derart wird die Ausrichtung der Kamera in Bezug auf den ersten Spiegel unmittelbar durch die Tatsache angezeigt, daß die Lichtstrahlen, die von den mindestens zwei Spiegeln reflektiert werden, auf die jeweiligen Quellen oder Ziele nahe dazu auftreffen.
Vorzugsweise erfolgt der Schritt d) des Speicherns, während eine Beleuchtungseinrichtung der optischen Vorrichtung ausgeschaltet ist. Derart sind die Enden der leuchtenden Zielabbildung besser sichtbar.
Obwohl das Verfahren zum Diagnostizieren an herkömmlich installierte Ausstattung angewandt werden kann, weist der Schritt a) des Ausrichtens vorzugsweise das Verfahren zum Installieren, das oben beschrieben wurde, auf.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erfolgen. In den Zeichnungen, deren 1 bis 7 bereits erwähnt wurden:
zeigen die 1 bis 3 schematisch einige Typen von Leseproblemen, die auf Ausrichtungsfehler einer optischen Lesevorrichtung mit stationärer Kamera verursacht werden,
zeigt 4 schematisch eine optische Lesevorrichtung mit stationärer Kamera mit externen Ablenkspiegeln gemäß dem früheren Stand der Technik,
zeigen die 5 und 6 schematisch weitere Leseproblemtypen, die auf einen Ausrichtungsfehler der Vorrichtung der 4 zurückzuführen sind,
zeigt 7 eine optische Lesevorrichtung, die aus einer Kamera mit integriertem optischem Pfad besteht,
zeigen die 8 und 9 eine Kamera der stationären optischen Lesevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
zeigt 10 schematisch die Beziehung zwischen dem Sichtbereich der Kamera der 8 und den Lichtstrahlen, die von deren Richtmittel erzeugt werden,
zeigen die 11 bis 14 schematisch die Kamera der 8 in ihrer jeweiligen stationären optischen Lesevorrichtung und die Funktion der Lichtstrahlen, die von dem Richtmittel erzeugt werden,
zeigen die 15 bis 17 schematisch eine erste Art der Umsetzung eines Verfahrens zum Installieren einer stationären optischen erfindungsgemäßen Lesevorrichtung,
zeigen die 18 bis 20 schematisch eine zweite Art der Umsetzung eines Verfahrens zum Installieren einer optischen erfindungsgemäßen Lesevorrichtung,
sind die 21 bis 26 schematische Diagramme, die zum Verstehen eines Diagnoseverfahrens des Ausrichtens einer erfindungsgemäßen stationären optischen Lesevorrichtung nützlich sind,
ist 27 ein Blockschaltbild, das ein Diagnoseverfahren der Ausrichtung einer erfindungsgemäßen stationären optischen Vorrichtung veranschaulicht,
zeigt 28 schematisch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen stationären optischen Lesevorrichtung in Bezug auf die in 8 gezeigte Ausführungsform modifiziert,
zeigt 29 schematisch eine Kamera einer erfindungsgemäßen stationären optischen Lesevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform und die Beziehung zwischen ihrem Sichtbereich und den Lichtstrahlen, die von dem Richtmittel erzeugt werden, und
zeigen die 30 bis 31 schematisch eine Kamera der erfindungsgemäßen optischen Lesevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform und die Beziehung zwischen ihren Sichtbereichen und der leuchtenden Zielabbildung.
Die 8 und 9 zeigen eine Kamera 10, die ein Array aus Fotosensoren 11, ein Objektiv 12 und eine Elektronik 13 zum Verarbeiten des Ausgangssignals der Fotosensoren hat. Die Kamera 10 ist in einem Gehäuse 20 installiert, das mit einem Lichteingangsfenster 21, an welchem sich das Objektiv 12 der Kamera erstreckt, versehen ist.
Erfindungsgemäß sind zwei Laserrichtmittel 30 in der Mittenebene des Arrays aus Fotosensoren 11 zu beiden Seiten der Kamera 10 angeordnet und von der Achse des Objektivs 12, das senkrecht zu dem Array aus Fotosensoren 11 liegt, beabstandet. Zwei Ausgangsschlitze 22 für zwei Laserlichtstrahlen, die von den zwei Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, sind in der Wand des Gehäuses 20, die das Lichteingangsfenster 21 aufweist, angelegt.
Die Kamera 10 und die Laserrichtmittel 30 werden in dem Gehäuse 20 durch ein Tragelement 23, das entsprechend geformt ist, um die gegenseitige Anordnung und die Anordnung in Bezug auf das Gehäuse sicherzustellen, installiert.
Stromabwärts der Lichtquelle in jedem Laserrichtmittel 30 ist vorzugsweise ein Objektiv (nicht gezeigt) angeordnet, das als eine Fokussierungslinse für den gesendeten Laserstrahl 31 dient.
Stromabwärts der Lichtquelle in jedem Laserrichtmittel 30 und noch stromaufwärts des Objektivs, wenn es bereitgestellt ist, kann ferner eine zum Beispiel kreisförmig, linear, kreuzförmig usw. geformte Blende (nicht gezeigt) angeordnet werden. Alternativ kann jedes Objektiv eine zylindrische Linse aufweisen, um dem Laserlichtstrom 31 eine lineare Form aufzuerlegen.
Die 8 und 9 zeigen eine kompakte Kamera 10 mit Lichteingangsfenstern 21 für das Objektiv 12 und Ausgangsschlitzen 22 für den Laserlichtstrahl 31, der von den Laserrichtmitteln 30 abgegeben wird, auf einer Vorderwand des Gehäuses 20.
In dem Fall einer Kamera mit integriertem optischem Pfad werden derartige Lichteingangsfenster 21 und Ausgangsschlitze 22 typisch in der Bodenwand des Gehäuses 20 angelegt. Siehe dazu 7, die in der Einleitung der vorliegenden Beschreibung beschrieben ist, und die 15 bis 17, die weiter unten beschrieben sind.
10 zeigt schematisch in dem Fall eines linearen Arrays von Fotosensoren 11, daß die gegenseitige Anordnung der Kamera 10 und das Laserrichtmittel 30 derart ist, daß eine Koplanarität der Strahlen 31, die von den Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, und dem Sichtbereich 15 der Kamera besteht. In dem Fall eines zweidimensionalen Arrays von Fotosensoren 11 wird die Koplanarität der Strahlen 31 und der Mitte des Sichtbereichs der Kamera 10 sichergestellt.
In dem Fall der 10 divergieren die Laserstrahlen 31 weniger als der Sichtbereich 15. Beim Starten aus einer bestimmten Mindestentfernung d von der Kamera 10, treten die Laserstrahlen 31, die von den zwei Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, daher in den Sichtbereich 15 der Kamera 10 ein und erzeugen daher zwei Flecken 34 (oder unterschiedliche Figuren in dem Fall einer Blende), die zu der Sichtlinie 16 (oder Scanlinie) der Kamera 10 gehören. Die Laserstrahlen 31 oder jeweils die Flecken 34 sind ferner perfekt symmetrisch innerhalb des Sichtbereichs 15 oder jeweils innerhalb der Sichtlinie 16 angeordnet.
Wie oben erwähnt, wird die Kamera dem Benutzer und daher dem Installationstechniker mit bereits in Bezug auf die Kamera 10 ausgerichteten Laserrichtmitteln 30 bereitgestellt. Eine derartige Operation erfolgt im Herstellungswerk auf sehr präzise Art.
Derart können die Laserflecken 34, die von den Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, beim ersten Positionieren des Gehäuses 20, das die Kamera 10 enthält, verwendet werden, ohne ein Anzeigen oder gar eine Analyse des Bilds der Trägerebene 102, die von der Kamera 10 gesehen wird, zu erfordern, das heißt ohne das Erfordernis des Einschaltens der Kamera 10. In dem Fall einer beweglichen Trägerebene oder eines Förderbands ist es nicht erforderlich, das Förderband zu betätigen. Erfindungsgemäß wird jedoch das Bild der leuchtenden Zielabbildung erfaßt, um die Feinausrichtung zu prüfen.
Insbesondere werden das Einschalten und das Ausschalten der Laserzielmittel 30 durch ein Signal gesteuert, das durch entsprechende Steuermittel gesteuert wird. Die Steuermittel können zum Beispiel durch eine Software-, Hardware- oder Firmwareinstallations- und Einstellungsroutine, das in der Elektronik 13 der Kamera 10 oder in einer Verarbeitungseinheit außerhalb dieser gespeichert ist, erfolgen. Die Installationsroutine kann ferner weitere Parameter der Lesevorrichtung verwalten, wie zum Beispiel Digitalisierungsschwellwerte des Lesesignals als eine Funktion des Umgebungslichts, die Verzögerung in Bezug auf das Signal eines Artikelgegenwartssensors und/oder eines Artikelhöhensensors in Abhängigkeit von der Förderbandgeschwindigkeit usw.
Sobald die Installation ausgeführt ist, werden die Laserrichtmittel 30 anhand der oben erwähnten Routine ausgeschaltet und stören daher den normalen Betrieb der Kamera 10 nicht.
Alternativ kann es einen Schalter (nicht gezeigt) zum Versorgen der Laserrichtmittel 30 getrennt von einem Ein-/Ausschalter der Kamera 10 geben.
Die Flecken 34, die von den zwei Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, können insbesondere verwendet werden, um zu prüfen, daß der Sichtbereich 15 der Kamera 10 perfekt zentriert ist und die gewünschte Neigung in Bezug auf die Trägerebene 102, nämlich entlang der X-Achse hat und symmetrisch zu der Y-Achse oder in Bezug auf einen oder mehrere Ablenkspiegel 108 (,109, 116...) der optischen Lesevorrichtung.
11 zeigt beispielhaft den Fall einer Drehung (Ausrichtungsabweichung in der Ebene X, Z) zwischen der Kamera 10 und einem Ablenkspiegel 108, der zwischen der Kamera 10 und der Trägerebene 102 angeordnet ist. Der Sichtbereich 16' der Kamera 10 am Spiegel 108 ist gezeigt. Es ist in 11 klar, daß die Laserflecken 34', die von den Laserstrahlen 31 an dem Spiegel 108 erzeugt werden, außerhalb der Mittellinie 108' des Spiegels 108 liegen, daß sich insbesondere einer (der linke) über der Mittellinie 108' und der andere (der rechte) unter ihr befindet. Eine solche Anordnung der Laserflecken 34' weist auf einen Ausrichtungsfehler (Rotation) zwischen der Kamera 10 und dem ersten Spiegel 108 hin, ein Ausrichtungsfehler, der bei Fehlen der Richtmittel 30 von dem Installationstechniker nicht erkannt werden könnte.
Die 12 und 13 zeigen beispielhaft den Fall von Parallelismusfehlern zwischen der Achse A des Objektivs der Kamera 10 und der Achse A' des Spiegels 108 (Ausrichtungsfehler in der Ebene X, Y), die zu einer Verschiebung der Laserflecken 34' entlang der Mittellinie 108' des Spiegels 108 führen. Insbesondere sind die Laserflecken 34' nicht gleich von der Achse des Spiegels 108 oder von dessen Kanten beabstandet.
Natürlich können die verschiedenen Ausrichtungsfehler kombiniert vorliegen und sind analog durch die visuelle Anzeige erkennbar, die von den Laserflecken 34' auf der Ebene des Spiegels 108 bereitgestellt werden.
Wenn die Kamera 10 und der Spiegel 108 richtig ausgerichtet sind, können die Flecken 34, die von den Laserstrahlen 31 auf der Trägerebene 102 erzeugt werden, verwendet werden, um den Sichtwinkel α stromabwärts des Spiegels 108 zu prüfen, gezeigt in 14, in der der Sichtkegel 15 der Kamera 10 des Typs mit eindimensionalem Array von Fotosensoren 11 mit einer gepunkteten Linie gezeigt ist. Ein solcher Sichtwinkel α muß präzis eingestellt sein, denn er muß einen vorbestimmten Wert haben, der von der jeweiligen Anwendung abhängt.
Bevorzugte Arten der Umsetzung der Installationsverfahren einer erfindungsgemäßen stationären optischen Lesevorrichtung werden unten beschrieben.
Bei einer stationären optischen Lesevorrichtung mit einer komplett integrierten Kamera 10 (Kamera, ein oder mehrere Spiegel und Beleuchtungseinrichtung in einem Gehäuse oder nur Kamera und Beleuchtungseinrichtung in einem Gehäuse ohne externe Ablenkspiegel), versehen mit zwei Richtmitteln 30, weist der Installationsvorgang die folgenden Schritte auf, die unter Bezugnahme auf die 15 bis 17 beschrieben sind:

1) Installieren der Kamera 10 (insbesondere des alleinigen Gehäuses 20) in der erforderlichen Höhe H über der Trägerebene 102 (Förderband) und zentriert zu ihrer Achse. Zu bemerken ist, daß die Höhe H, in der die Kamera 10 angeordnet werden muß, von den optoelektronischen Merkmalen der Kamera selbst abhängt und auch von dem Anwendungstyp, für den sie verwendet wird.
2) Nivellieren der Kamera in Bezug auf die Ebene des Förderbands 102, zum Beispiel mit Hilfe einer Nivellierwaage.
3) Anordnen auf dem Förderband eines Ziels 120, das die erwartete Position der Sichtlinie 16 (oder Mitte des Sichtbereichs in dem Fall einer Matrixkamera) und daher die Position anzeigt, an der die Flecken 34 der Richtlaserstrahlen 31 auftreffen müssen. Dieser Schritt kann mit Hilfe eines Metermaßes, eines Quadrats und möglicherweise mit einer Lotschnur erfolgen. Das Ziel 120 kann zwei Kennzeichnungen 120 aufweisen, die erste auf einer Seite in Bezug auf die Längsachse der Trägerebene 102, und die zweite auf der anderen Seite und in gleicher Entfernung von der jeweiligen benachbarten Längskante der Trägerebene 102 angeordnet.
4) Einschalten der Laserrichtmittel 30.
5) Prüfen der Ausrichtung der Kamera 10 an den Kanten des Förderbands 102. Die Position der Kamera 10 wird eingestellt, bis die zwei Flecken 34, die von den Laserrichtmitteln 30 erzeugt werden, auf die jeweiligen Kennzeichnungen auf dem Ziel 120 auftreffen. Bei diesem Schritt erlaubt es die Gegenwart zweier Flecken 34 auf der Trägerebene 102, den Winkel der Kamera einzustellen, so daß der Winkel 6 gleich Null ist, und die Kamera 10 in der Ebene parallel zu der Trägerebene 120 in der Höhe H so zu verschieben, daß die Kamera 10 perfekt zentriert ist, nämlich so daß D1 = D2 = D3 = D4. Eine Ausrichtungsabweichung der Kamera 10, das heißt ein Winkel δ nicht Null und/oder Entfernungen D1, D2, D3, D4, die nicht alle gleich sind, bewirkt nämlich, daß die zwei Laserflecken 34 entlang einer geraden Linie nicht quer die Trägerebene 102 und/oder in unterschiedlichen Entfernungen von den Längskanten der Trägerebene 102 oder, mit anderen Worten, nicht auf das Ziel 120 wie in 17 gezeigt auftreffen.

In diesem Fall werden werkseitig die Neigung α der Sichtebene der Kammer 10, die Neigung β des Winkels der Beleuchtungseinrichtung und alle gegenseitigen Positionen zwischen Kamera, irgendwelchen Spiegeln, die in dem Gehäuse 20 vorhanden sind, und der Beleuchtungseinrichtung geprüft.
In den 15 bis 17 sind ferner die Schärfentiefe DOF der Kamera 10, die Breite A, B des Sichtbereichs der Kamera 10 an den Grenzen der Schärfentiefe und die Breite W der Trägerebene 102 gezeigt.
Obwohl das Plazieren des Ziels 120 die Installationsoperationen beschleunigt, weil die Messungen nur einmal ausgeführt zu werden brauchen, ist es auch möglich, den Gebrauch des Ziels 120 zu vermeiden und die korrekte Anordnung der Laserflecken 34 (entlang einer geraden Linie quer zu der Trägerebene 102 und in gleichen Abständen von ihren Längskanten) durch direkte Messung der Positionen der Laserflecken 34 auf der Trägerebene 102 zu prüfen und erfindungsgemäß durch ein davon erfaßtes Bild.
Ferner kann das Zentrieren der Kamera 10 im oben genannten Schritt 1) vermieden werden, denn Zentrierfehler können auf jeden Fall aus der Position der Flecken 34 auf der Trägerebene 102 in dem oben genannten Schritt 5) erkannt werden.
Bei einem nicht integrierten System mit einer Kamera 10, das mit zwei Richtmitteln 30, einem Spiegel 108 und einer Beleuchtungseinrichtung 121 in drei getrennten Gehäusen versehen ist, weist die Installationsoperation die folgenden Schritte auf (siehe 18 bis 20):

1') Installieren der Kamera 10 in der geforderten Höhe H über der Trägerebene 102 und in Bezug auf ihre Achse (D1 = D2) zentriert.
2') Nivellieren der Kamera 10 in Bezug auf die Trägerebene 102.
3') Installieren des Spiegels 108 in der geforderten Entfernung MC von der Kamera 10, in der Höhe H + MH über der Trägerebene 102 und in Bezug auf ihre Achse zentriert (D3 = D4).
4') Nivellieren der Achse des Spiegels 108 in Bezug auf die Trägerebene 102.
5') Anordnen auf der Trägerebene 102 eines Ziels (nicht gezeigt, siehe 17), das die erwartete Position der Sichtlinie 16 anzeigt und daher die Position, an der die Laserstrahlen 34 auftreffen müssen. Dieser Schritt kann mit Hilfe eines Metermaßes, eines Quadrats und möglicherweise einer Lotschnur erfolgen.
6') Einschalten der Laserrichtmittel 30.
7') Feinanordnen der Kamera 10, so daß die Flecken, die von den Richtmitteln erzeugt werden, in Bezug auf die senkrechte Achse des Spiegels 108 gleich beabstandet und auf seiner horizontalen Achse zentriert sind (Einstellen der gegenseitigen Höhe zwischen Kamera und Spiegel und des Winkels δ).
8') Einstellen des Winkels α des Spiegels 108, so daß die zwei Flecken 34 auf die geforderten Punkte auf dem Ziel auf der Trägerebene 102 auftreffen. Wenn die Einstellung von α nicht reicht (wenn die Flecken 34 nicht ausgerichtet oder nicht gleich von den Kanten der Trägerebene 102 beabstandet sind), Prüfen der während der vorhergehenden Schritte ausgeführten Messungen.
9') Installieren der Beleuchtungseinrichtung 121 in der geforderten Höhe IH und in einer Entfernung MI von der Kamera 10.
10') Ausrichten des Winkels β der Beleuchtungseinrichtung 121, so daß die Lichtzunge optimal in Bezug auf die zwei Laserflecken 34 positioniert ist, und daß die zwei Flecken 34 daher in der Mitte des Leuchtbereichs auftreffen.

Die gleichen Betrachtungen wie oben in Bezugnahme auf die erste Umsetzungsart gelten auch hier.
Wenn es mehrere Ablenkspiegel gibt (zum Beispiel 4), müssen die Schritte 3'–4' und 7'–8' für jeden Spiegel wiederholt werden.
In dem Fall eines Systems mit zwei Einheiten, darunter (i) ein Gehäuse, das die Kamera 10 und den oder die Spiegel 108 (, 109, 116,...) oder nur die Kamera 10 enthält, und (ii) mit einer getrennten Beleuchtungseinrichtung 121, gelten die Schritte 1 bis 5 der ersten Installationsmethode für die Umsetzung und zusätzlich die Schritte 9'–10' der zweiten Umsetzungsart.
In dem Fall eines Systems mit zwei Einheiten, nämlich (i) einem Gehäuse mit der Kamera 10 und der Beleuchtungseinrichtung 121 und (ii) einem oder mehreren getrennten Spiegeln 108 (,109, 116,...), enthält die Installation die Schritte 1'–8' der zweiten Umsetzungsart.
Das Bereitstellen der Richtmittel 30 gemäß der vorliegenden Erfindung kann es vorteilhafterweise erlauben, eine Diagnosefunktion auszuführen, die gefährliche Ausrichtungsabweichungen der optischen Vorrichtung erkennen kann, die während des normalen Betriebs der optischen Lesevorrichtung aufgetreten sind.
Es kann nämlich passieren, daß während der normalen Lebensdauer der Leseanlage aus verschiedenen Gründen, wie zum Beispiel Lockerwerden der Befestigungsmittel, Kollisionen von Objekten usw. die verschiedenen Bauteile der Vorrichtung (Kamera 10, Spiegel 108, 109 und Beleuchtungseinrichtung 121) nicht mehr richtig zueinander und/oder zu der Trägerebene 102 im Vergleich zu der bei der ursprünglichen Installation eingerichteten Situation ausgerichtet sind.
Der Einsatz der Richtmittel 30 kann periodisch Angaben zu dem Zustand der Ausrichtung der Vorrichtung liefern.
Wenn nämlich nach dem Ausführen des Ausrichtens und Einstellens anhand des oben beschriebenen Ablaufs die zwei Laserrichtmittel 30 eingeschaltet bleiben und das Bild (vorzugsweise bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung 121), das von dem Array aus CCD- oder CMOS-Fotosensoren 11 erzielt wird, gespeichert wird, zeigt das von der Kamera 10 erfaßte Bild eine Helligkeitsspitze an jedem Laserfleck 34. 21 zeigt schematisch die Leuchtstärke, die von der Kamera 10 entlang der Sichtlinie 16 unter den oben beschriebenen Bedingungen erfaßt wird.
Die folgenden Parameter können gespeichert werden:

– Entfernung X1 von dem ersten Fleck 34 ab dem Anfang der Scanlinie,
– Entfernung X2 des zweiten Flecks 34 ab dem Anfang der Scanlinie.

X1 und X2 sollten über die Zeit konstant bleiben. Weicht aus irgend einem Grund das System aus optischer Vorrichtung/Trägerebene von seiner Ausrichtung ab, tendieren die Laserflecken 34, wenn auch nur geringfügig, dazu, sich zu verschieben, und die Entfernungen tendieren daher dazu, sich zu ändern, oder einer der Laserflecken 34 kann auch dazu tendieren, von der Sichtlinie 16 zu verschwinden. Das Verschieben der Flecken von der mit 34 gekennzeichneten Position, wenn die Ausrichtung richtig ist (Sichtlinie 16), zu der mit 34a gekennzeichneten Position, wenn eine Ausrichtungsabweichung aufgetreten ist (Sichtlinie 16a), ist in 22 gezeigt und in 23 hervorgehoben, die davon eine teilweise Vergrößerung ist. Das Verlagern der Helligkeitsspitzen und die Änderung der Entfernungen von X1, X2 zu X1', X2' sind in 24 gezeigt.
Auch wenn die Laserstrahlen 31 durch ihre eigene Struktur und die Strahlen, die die Kamera 10 sieht, nämlich praktisch parallel sind, führen kleine Verlagerungen des Blickpunkts zu kleinen Verlagerungen der Flecken 34, die die Kamera sieht (siehe Linien 35, 35a).
Wenn zum Beispiel bei jedem Einschalten der optischen Vorrichtung daher periodisch die Werte X1' und X2' geprüft und mit den entsprechenden Werten X1, X2, die sofort nach dem Installieren erfaßt wurden (in der Kamera 10 selbst oder in einer externen mit ihr verbundenen Verarbeitungseinheit gespeichert), verglichen werden, erhält man einen nützlichen Hinweis auf den Zustand der Ausrichtung.
Der Vergleich kann automatisch durch entsprechende Software-, Hardware- oder Firmware-Vergleichsmittel innerhalb der Elektronik der Kamera 10 ausgeführt werden.
Sollten die Messwerte X1' und X2' nicht innerhalb eines voreingestellten Toleranzbereichs um die gespeicherten Werte X1, X2 liegen, können ein Alarm- und Wartungsaufforderungssignal erzeugt werden. Diese Situation entspricht nämlich einer Ausrichtungsabweichung zwischen der Kamera 10, dem oder den Spiegeln 108 (, 109, 116,...) und der Trägerebene 102 oder der Ebene des Förderbands.
Es kann ferner vorteilhaft sein, einen oder mehrere Motoren (nicht gezeigt) zum Bewegen der Kamera 10, irgendwelcher Spiegel 108 (, 109, 116,...) und irgendeiner Beleuchtungseinrichtung 121 sowie eine Steuereinheit (nicht gezeigt und vorzugsweise in der oben erwähnten dezentralen Verarbeitungseinheit eingebaut) der Motoren auf der Grundlage des Ausgangssignals der Vergleichsmittel vorzusehen.
Eine höhere Empfindlichkeit auf Ausrichtungsänderungen kann erzielt werden, indem zwei Richtmittel 40 alternativ oder zusätzlich zu den zwei Richtmitteln 30 außerhalb der Kamera 10 und mit unabhängigem optischen Pfad angeordnet werden, zum Beispiel wie in 25 veranschaulicht und in 26, die eine teilweise Vergrößerung der 25 ist, hervorgehoben.
In 25 sind solche Richtmittel 40, die Laserstrahlen erzeugen, gezeigt. Die Laserstrahlen 41 bilden die Flecken 42 auf der Trägerebene 102, intern von der Sichtlinie 16 im Fall einer richtigen Ausrichtung der Vorrichtung, und die Flecken 42a innerhalb der Sichtlinie 16a in dem Fall einer Ausrichtungsabweichung. Mit 35, 35a sind Linien, die die optischen Pfade der Bilder der Flecken 42, 42a, die die Kamera 10 sieht, darstellen, angegeben.
Derart würde jeder Ausrichtungsabweichung der Kamera oder der Spiegel eine signifikante Bewegung der Laserflecken oder sogar ihr völliges Verschwinden von der Sichtlinie 16a entsprechen.
Eine sehr vorteilhafte Alternative, die nicht unbedingt für die Ausrichtungsfunktion erforderlich ist, die aber für die Diagnosefunktion extrem nützlich ist, auch wenn sie teurer ist, kann durch den Einsatz von Richtmitteln mit moduliertem Laserlicht und entsprechenden Empfängern für die Laserstrahlung dargestellt werden. Wie bekannt, erlaubt es Lichtmodulation, die Entfernung zwischen der Quelle und dem Empfänger durch den Phasenunterschied zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Signal (Phasenverschiebung) zu messen, das heißt es erlaubt praktisch das Messen der Entfernung zwischen der Quelle und der Trägerebene 102 oder einem anderen Element, das den Laserstrahl reflektiert, und das in den optischen Pfad des Laserstrahls eingefügt wird.
Gemäß einer solchen Alternative kann daher neben der visuellen Anzeige eine Information über die Entfernung zwischen den Richtmitteln 30 und der Trägerebene 102 erzielt werden. Wenn die Richtmittel daher in die Kamera 10 integriert sind, kann die Entfernung zwischen der Kamera 10 und der Trägerebene 102 berechnet werden.
Alternativ können analoge Vorrichtungen verwendet werden, jedoch auf der Grundlage des Messprinzips der „Laufzeit" eines Laserimpulses, wie dem Fachmann gut bekannt ist.
In diesem Fall kann das Messen der Entfernung zwischen der Kamera 10 und der Trägerebene 102 sofort nach dem Installieren ausgeführt werden, und es kann regelmäßig geprüft werden, um sicherzustellen, daß keine Ausrichtungsabweichung aufgetreten ist, und zwar alternativ oder zusätzlich zu Messung, Speichern und Vergleichen der Entfernungen X1, X2, X1', X2' der Laserflecken 34, 42 innerhalb der Scanlinie.
In dem Fall der mit der Kamera 10 eingebauten Richtmittel 30 garantiert die Tatsache, daß die zwei Laserstrahlen 31 zu der optischen Achse der Kamera 10 symmetrisch und werkseitig vorausgerichtet sind, dafür, daß die Messung, die von den zwei Empfängern erzielt wird, in dem Fall einer richtigen Ausrichtung der optischen Vorrichtung gleich ist.
Wenn sich daher im Laufe der Zeit die von den Empfängern, die mit den zwei Richtmitteln 30 assoziiert sind, gelieferten Werte im Vergleich zu den ursprünglichen Werten ändern und/oder wenn sich die zwei Werte voneinander unterscheiden, wird wieder ein Fehlersignal, das der Ausrichtungsabweichung des Systems entspricht, erzeugt, oder die anderen oben beschriebenen Korrekturmaßnahmen werden getroffen.
Was die Lösung mit den Lasersendern 30 mit der alleinigen Funktion der visuellen Anzeigen betrifft, erlaubt diese alternativ eine größere Präzision der periodischen Prüfung des Ausrichtungszustands der optischen Vorrichtung, weil Fehler von weniger als einem Zentimeter gemessen werden können.
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß sie es erlaubt, einen kompletten Prüfvorgang auch während des normalen Betriebs des Systems auszuführen, weil sie keine Analyse des von der Kamera 10 erfaßten Bilds erfordert (und daher das normale Erfassen der Information in Zusammenhang mit den Objekten nicht unterbricht).
Wenn zum Beispiel auf der sich bewegenden Transportebene 102 unter der Kamera 10 Pakete mit einer Größe durchlaufen, die gleichzeitig die zwei Laserflecken 34 betreffen, kann neben der Ausrichtung des Systems aus optischer Vorrichtung/Trägerebene auch die Güte des Höhenmesssystems geprüft werden, das normalerweise in Verbindung mit der Kamera 10 verwendet wird, um Information über die Höhe des durchgehenden Pakets zu einem beliebigen Autofokussystem zu liefern.
Da dieser Vorgang das erfaßte Bild (und daher die Ablesung) aufgrund der Gegenwart der Laserflecken 34 innerhalb des Bilds selbst beeinträchtigen könnte, wird dieser Vorgang vorzugsweise auf einem Musterpaket oder auf bekannten Flächen zwischen Paketen, zum Beispiel der Fläche einer der Plattformen eines Plattformenförderbands 102 ausgeführt.
Wenn die Richtmittel 30 die Flecken 34 außerhalb des Sichtbereichs der Kamera erzeugen, kann der Prüfvorgang ununterbrochen sein.
27 ist ein Blockschaltbild, das das Verfahren zum Diagnostizieren der Ausrichtung der vorliegenden Erfindung zusammenfasst. Ausgehend von einem Block 200 gibt es einen ersten Schritt des Einschaltens der Richtmittel (Block 201) gefolgt von einem Schritt des Installierens der optischen Lesevorrichtung (Block 202). Block 201 ist als optional gezeigt, weil das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen im Fall des Installierens der Vorrichtung mit herkömmlichen Methoden ausgeführt werden kann, nämlich ohne Zuhilfenahme von Richtmitteln 30.
Wird der erste Schritt 201 des Einschaltens der Richtmittel nicht ausgeführt, oder wenn Richtmittel 40 außerhalb des Gehäuses 20 der Kamera 10 ausschließlich oder zusätzlich verwendet werden, folgt auf den Schritt 202 des Installierens der Vorrichtung ein zweiter Schritt des Einschaltens der Richtmittel 30, 40 (Block 203). Ein solcher zweiter Schritt 203 des Einschaltens der Richtmittel wird hingegen weggelassen, wenn der erste Schritt 201 des Einschaltens der Richtmittel bereits für alle Richtmittel 30, 40, die vorhanden sind, ausgeführt wurde.
Dann geht das Verfahren zu einem ersten Schritt des Erfassens eines Bilds der leuchtenden Zielabbildung 34, 32, die von den Richtmittel 30, 40 erzeugt wird, weiter (Block 204). Ein solcher Schritt des Erfassens 204 wird von der Kamera 10 selbst oder über spezielle, von ihr getrennte Fotodetektoren ausgeführt.
Auf den ersten Schritt 204 des Erfassens folgt (Block 205) ein Schritt des Speicherns der Werte der charakteristischen Parameter des im ersten Schritt 204 des Erfassens erfaßten Bilds. Zu solchen charakteristischen Parametern können die Gegenwart oder die Position innerhalb des Bilds mindestens eines Punkts der leuchtenden Zielabbildung und/oder das Messen der Entfernung zwischen der Lichtquelle jedes Richtmittels 30 und einem zu ihm gehörenden Detektor gehören.
Auf den Schritt 205 des Speicherns der Werte der charakteristischen Parameter folgt ein optionaler Schritt des Ausschaltens der Richtmittel 30, 40 (Block 206) der vorzugsweise insbesondere ausgeführt wird, wenn die leuchtende Zielabbildung 34, 42 innerhalb des Sichtbereichs 16 der Kamera 10 liegt.
Das Verfahren geht dann in jedem Fall weiter mit einem Schritt des normalen Gebrauchs der optischen Vorrichtung zum Lesen optischer Information (Block 207).
Wenn man wünscht, das richtige Ausrichten der optischen Lesevorrichtung noch einmal zu prüfen, zum Beispiel regelmäßig oder bei jedem Einschalten der Vorrichtung selbst, kann das Verfahren einen dritten Schritt des Einschaltens der Richtmittel 30, 40 (Block 208) bereitstellen. Es ist klar, daß, ob der dritte Schritt 208 des Einschaltens der Richtmittel 30, 40 bei einem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt wird oder nicht, davon abhängt, ob der Schritt 206 des Ausschaltens der Richtmittel ausgeführt wird oder nicht.
Das Verfahren geht dann in jedem Fall weiter zu einem zweiten Schritt des Erfassens eines Bilds der leuchtenden Zielabbildung 34, 42, die von den Richtmitteln 30, 40 erzeugt wird (Block 209). Wie der erste Schritt des Erfassens 204, tritt der zweite Schritt des Erfassens 209 ebenfalls durch die Kamera 10 selbst oder anhand geeigneter Fotodetektoren, die von der Kamera getrennt sind, auf.
Auf den zweiten Schritt des Erfassens 209 folgt ein Schritt (Block 210) des Erfassens der Werte der oben genannten charakteristischen Parameter des Bilds, das im zweiten Erfassungsschritt 209 erfaßt wurde.
Auf den Schritt 210 des Erfassens der Werte charakteristischer Parameter folgt ein Schritt (Block 211) des Vergleichens zwischen den im Speicherschritt 205 gespeicherten Werten und dem im Erfassungsschritt 210 erfaßten Werten.
Ergibt der Vergleich ein positives Ergebnis, nämlich in dem Fall, in dem die erfaßten Werte, eventuell bis auf voreingestellte Toleranzen ΔX, mit den gespeicherten Werten (Ausgang JA aus Block 211) übereinstimmen, kehrt das Verfahren zu dem normalen Gebrauch der optischen Lesevorrichtung (Block 207) zurück, dem eventuell das Ausschalten der Richtmittel vorausgeht (Block 206).
Ergibt der Vergleich ein negatives Resultat, nämlich, wenn sich die erfaßten Werte von den gespeicherten Werten unterscheiden, eventuell um mehr als die voreingestellte Toleranz ΔX (Ausgang NEIN aus Block 211), sieht das Verfahren einen Schritt des Neuausrichtens der Vorrichtung (Block 212) vor, bevor es zum normalen Gebrauch der optischen Lesevorrichtung zurückkehrt (Block 207), dem eventuell das Ausschalten der Richtmittel vorangeht (Block 206).
Schritt 212 des Neuausrichtens der Vorrichtung kann manuell erfolgen, allenfalls durch Erzeugen eines Alarmsignals, oder er kann komplett durch das Betätigen von Motoren zum Korrigieren der Position der Bestandteile der optischen Lesevorrichtung automatisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform können die von den Richtmitteln 30 erzeugten Laserstrahlen parallel zu dem Sichtbereich 16 der Kamera 10 sein, aber nicht koplanar zu dem Sichtbereich 16. Wie in 28 veranschaulicht, treffen die Laserflecken 34 in diesem Fall auf zwei Spiegel 36 auf, die außerhalb des optischen Hauptpfads angeordnet sind, nämlich außerhalb des Sichtbereichs 15 der Kamera 10, aber integral mit dem Ablenkspiegel 108, und die einen vorbestimmten Winkel γ damit bilden.
Um eine extrem präzise gegenseitige Anordnung zwischen der Kamera 10 und dem Spiegel 108 sicherzustellen, braucht man nur zu prüfen, daß der Rückstrahl jedes Laserrichtmittels 20 genau auf den Sender auftrifft, einen speziellen Fotoempfänger oder, auf jeden Fall, ein vorbestimmtes Ziel für einen visuellen Vergleich durch einen Bediener.
Diese Lösung ist deutlich komplexer, weil sie weitere Spiegel 36 vorsieht, sie erlaubt aber ein noch schnelleres und präzises Positionieren des Spiegels 108 als die vorhergehende Lösung: jeder Winkelfehler wird nämlich durch das Reflektieren auf die Hilfsspiegel verdoppelt. Zu be merken ist, daß es diese Lösung, wenn sie alternativ zu den Laserrichtmitteln 30 koplanar zu dem Sichtbereich verwendet wird, nicht erlaubt, die Position der Flecken auf der Trägerebene 102 zu prüfen.
Ferner ist es bei dieser Lösung durch Gebrauch modulierten oder gepulsten Laserlichts und entsprechender Empfänger möglich, die Ausrichtung und die Ausrichtungsabweichung aus dem Vergleich der Messung der Entfernungen jedes der zwei Empfänger zueinander und in Bezug auf die bei einer richtigen Ausrichtung gespeicherten Werte zu prüfen.
Alternativ zu Laserrichtmitteln 30, die divergierende Strahlen 31 wie oben veranschaulicht erzeugen, können die Laserrichtmittel 30 Strahlen 31 erzeugen, die ursprünglich konvergieren und sich dann vor der Trägerebene kreuzen. In dem Fall konvergierender Strahlen wird in der Ausrichtungsdiagnose die Verstärkung der Unterschiede zwischen den Positionen X1', X2' der Laserflecken 34' und der Positionen X1, X2 der Flecken 34 bei einer korrekten Ausrichtung maximiert, indem der Winkel, der von den zwei Strahlen 31 bei konvergierenden Strahlen gebildet wird, größer ist als in dem Fall divergierender Strahlen.
Die Richtmittel 30 können auch ausgerichtet und symmetrisch zu der optischen Achse der Kamera 10 angeordnet werden, aber eine oberhalb und die andere unterhalb des Arrays von Fotosensoren 11. Es ist klar, daß die so eingerichteten Richtmittel ebenso gut das Installieren der Kamera 10 erlauben, das durch Prüfen, daß die Enden der leuchtenden Zielabbildung (nämlich die Flecken 34) entlang einer Längsachse der Trägerebene 102 oder entlang einer Querachse des oder der Ablenkspiegel 108 (, 109, 116,...) gleich von den Kanten entfernt liegen, erfolgt.
Ferner kann die Anzahl der Richtmittel 30 auch anders sein als zwei. Man kann sich zum Beispiel den Gebrauch einer anderen Anzahl von Lasern vorstellen, sogar ein einziger Laser reicht für die oben beschriebene Ausrichtungsdiagnosefunktion, wie offensichtlich ist.
Mit vier Lasern könnte man zum Beispiel den gesamten Sichtkegel, wie er in 29 für den Fall einer linearen Kamera veranschaulicht ist, hervorheben. In der Entfernung von der Kamera 10, die dem optimalen Fokussieren entspricht, reduzieren sich die Laserflecken 34, die von den vier Strahlen 31 erzeugt werden, auf zwei und heben die Sichtlinie 16 hervor, während die Laserstrahlen 31 bei kleineren Entfernungen vier Laserflecken 34' erzeugen, die eine Rechteckzone abgrenzen, die den Sichtkegel 15 der Kamera 10 enthält.
In diesem Fall können die Zielabbildungen, die erzeugt werden, auch kreisförmig, linear, kreuzförmig usw. sein, indem eine Blende verwendet wird, die zwischen jedem Laser und seinem Ziel plaziert wird.
Alternativ kann eine Ziellinie an Stelle einzelner Flecken erzeugt werden, zum Beispiel, indem stromabwärts jedes Lasers ein Objektiv mit zylindrischen Linsen oder ein beweglicher (drehender oder oszillierender) Spiegel verwendet wird, wie zum Beispiel beim Scannen des Laserstrahls in optischen Codelesegeräten, die Lasertechnologie verwenden. Der Spiegel könnte zum Beispiel unter dem Empfangsobjektiv der Kamera angeordnet werden.
An Stelle von zwei (oder vier) Laserrichtmitteln 30 könnten auch verschiedene optische Systeme zum Erzeugen der leuchtenden Zielabbildung verwendet werden.
So können daher Strahlteiler verwendet werden, um die Anzahl der Laser zu verringern, wobei die Anzahl der erzeugten Flecken gleich ist. Eine einzelne Laserquelle kann zum Beispiel auf einer Seite der Kamera 10 und mit zwei Strahlteilern installiert werden, oder ein Strahlteiler und ein Spiegel, eine andere virtuelle Quelle kann auf der anderen Seite geschaffen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können verschiedene Laserquellen verwendet werden, zum Beispiel LED-Quellen oder auch Glühbirnen verbunden mit Laseroptiken. Die LED-Quellen können mit einer Blende und/oder einem Objektiv wie oben für die Laserrichtmittel angegeben assoziiert werden.
Vorteilhafterweise können solche Quellen auf der Seite von und in der gleichen Ebene wie das Array aus CCD-Fotosensoren 11 angeordnet werden, um das Hauptobjektiv 12 zu nutzen, statt ein Objektiv für jedes Richtmittel zu verwenden.
30 veranschaulicht eine solche Anordnung, wobei zwei LED- oder Laserquellen über dem Array aus Fotosensoren 11 angeordnet sind, und zwei LED- oder Laserquellen darunter angeordnet sind, wobei beide Paare zu der senkrechten Achse des Arrays aus Fotosensoren 11 symmetrisch sind. Der Erfassungsbereich des Arrays aus Fotosensoren ist ferner mit 11' veranschaulicht. 31 veranschaulicht die Sichtlinie 16 und die vier Flecken 34 der leuchtenden Zielabbildung auf der Trägerebene 102 (oder auf einem Ablenkspiegel 108).
Durch weiteres Anordnen der Laser- oder LED-Quellen 30 in direktem Kontakt mit dem Array aus Fotosensoren 11, wie in 30 gezeigt, ergibt sich der beachtliche Vorteil, daß die Richtmittel 30 automatisch in Bezug auf das Sichtbereich 16 der Kamera 10 ohne Erfordernis des Ausrichtens werkseitig ausgerichtet werden.
Bei einer analogen Ausführungsform (nicht gezeigt) kann der Einsatz von nur zwei Laser- oder LED-Quellen bereitgestellt werden, eventuell mit Blenden, oder zwei faseroptischen Enden, die entlang der Längs- oder Quermittellinie und an den zwei Seiten des Arrays aus Fotosensoren 11 vorzugsweise in Kontakt damit angeordnet werden.
Wenn die Lichtquellen der Richtmittel 30 so angeordnet werden, daß die Flecken 34 außerhalb des Sichtbereichs 16 der Kamera 10 auftreffen, um die oben beschriebene Ausrichtungsdiagnose umzusetzen, ist es natürlich erforderlich, von der Kamera 10 getrennte Mittel (nicht gezeigt) zum Erfassen des Bilds der Flecken 34 vorzusehen.
Es ist zum Beispiel möglich, eine weitere Kamera der ganzen Lesevorrichtung zu verwenden, das heißt bei Leseanlagen, die mehrere Kameras aufweisen, die zu der Trägerebene oder dem Förderband zeigen, ist es möglich, eine Diagnosefunktion zu verwirklichen, die zum Beispiel in gekreuzter oder zyklischer Art die Richtmittel und Fotodetektoren von Paaren von Kameras nutzt.
Bei einer weiteren Alternative kann man die Kamera 10 statt mit Richtmitteln, die integral und innerhalb des Gehäuses 20 sind, mit Befestigungen in einer kalibrierten Position für abnehmbare Richtmittel versehen.
Schließlich und obwohl hauptsächlich auf lineare Kameras Bezug genommen wurde, ist es klar, daß die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und die Verfahren zum Installieren und für die Diagnose der Ausrichtung ohne Änderungen auch mit Matrixkameras angewandt werden können.

Claims

Stationäre optische Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene (102) plaziert ist, wobei die Vorrichtung eine Kamera (10) mit einem Array von Lichterfassungselementen (11) zum Erfassen eines Bildes eines Erfassungsbereichs (16) auf der Trägerebene (102), Richtmitteln (30, 40), die geeignet sind, eine leuchtende Zielabbildung (34, 42) zu erzeugen, die sich in wenigstens eine erste Richtung erstreckt, die eine vorbestimmte geometrische Beziehung zu dem Sichtkegel der Kamera (10) hat, und Mittel (10, 204, 209) zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung (34, 42) umfaßt, um die Ausrichtung des Erfassungsbereichs (16) bezüglich der Trägerebene (102) zu prüfen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trägerebene bewegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten (201, 203, 208) der Richtmittel (30, 40) von einer Einrichtung zum Steuern der Installation und/oder der Diagnose der Ausrichtung der Vorrichtung gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschalten (206) der Richtmittel (30, 40) von der Steuereinrichtung gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Diagnoseprogramm für Installation und Aufbau und/oder Ausrichtung umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine steuerungsaktivierte Einrichtung (205) zum Speichern charakteristischer Parameter (X1, X2) des Ausgangssignals der Mittel (10, 204) zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung und eine Einrichtung (211) umfaßt, welche die charakteristischen Parameter (X1', X2') des momentanen Ausgangssignals der Mittel (209) zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung mit den Parametern (X1, X2) vergleicht, die in der Speichereinrichtung (205) gespeichert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung (211) eine Einrichtung umfaßt, die ein Alarmsignal erzeugt, wenn die verglichenen Parameter um einen Betrag voneinander abweichen, der größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert (DX).
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Antriebsmittel zum Bewegen wenigstens der Kamera (10), beliebiger reflektierender Elemente (108, 109, 116) zum Reflektieren des Bildes des Erfassungsbereichs (16) auf das Array von Lichterfassungselementen (11) oder einer beliebigen Beleuchtungseinrichtung (121) zum Beleuchten des Erfassungsbereichs (16) und eine Einheit (212) zum Steuern der Antriebsmittel basierend auf einem Ausgangsignal von der Vergleichseinrichtung (211) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leuchtende Zielabbildung (34, 42) innerhalb des Erfassungsbereichs (16) erstreckt und die Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung (34, 42) aus dem Array von Lichterfassungselementen (11) bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung (34) außerhalb eines Gehäuses (20) angeordnet sind, das die Kamera (10) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leuchtende Zielabbildung (30) außerhalb des Erfassungsbereichs (16) erstreckt und die Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung (34) eine reflektierende Oberfläche (36) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30, 40) eine Einrichtung zum Erzeugen wenigstens zweier Lichtstrahlen (31, 41) umfaßt und die Mittel zum Erfassen der leuchtenden Zielabbildung wenigstens zwei Empfänger umfassen, die von dem Array von Lichterfassungselementen (11) getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Empfänger zwei zweite Lichterfassungselemente umfassen, die eine Einrichtung zum Berechnen des Maßes des optischen Wegs des Lichts zwischen der Erzeugungseinrichtung und den zweiten Lichterfassungselementen haben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (121) zum Beleuchten des Erfassungsbereichs (16) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie reflektierende Einrichtungen (108, 109, 116) zum Reflektieren des Bildes des Erfassungsbereichs (16) auf das Array von Photosensoren (11) umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Einrichtungen (108, 109, 116) einen ersten Spiegel (108) umfassen, der außerhalb eines Gehäuses (20) der Kamera (10) angeordnet ist, daß die Richtmittel (30) eine Einrichtung zum Erzeugen zweier Lichtstrahlen (31) in einer Ebene umfassen, die parallel zu der Mittellinie eines Objektivs (12) der Kamera (10) ist, und daß zwei zweite Spiegel (36) zum Ablenken der beiden Lichtstrahlen (31) vorgesehen sind, wobei die zweiten Ablenkspiegel (36) einstückig mit dem ersten Spiegel sind und in einem vorbestimmten Winkel (γ) zu diesem stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die reflektierenden Einrichtungen (108, 109, 116) ferner in dem optischen Weg zwischen den Richtmitteln (30) und der Trägerebene (102) erstrecken.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30, 40) eine Einrichtung zum Erzeugen wenigstens eines Paars Lichtstrahlen (31) umfassen, die bezüglich einer optischen Achse (A) eines Objektivs (12) der Kamera (10) symmetrisch sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtstrahlen (31) des wenigstens einen Paars in einer mittleren Ebene des Objektivs (12) der Kamera (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtstrahlen (31) konvergieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30, 40) wenigstens eine Laser- oder LED-Lichtquelle umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) wenigstens eine geformte Blende umfassen, die mit der wenigstens einen Lichtquelle verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) wenigstens eine Fokussierlinse umfassen, die mit der wenigstens einen Lichtquelle verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21–23, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) beweglich mit der Kamera (10) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–22, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) wenigstens ein Paar Lichtquellen (30) umfassen, die außerhalb des Arrays von Photosensoren (11) symmetrisch bezüglich einer Achse (A) derselben angeordnet sind, wobei das Licht, das von den Lichtquellen (30) emittiert wird, von einem Objektiv (12) der Kamera (10) fokussiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–23, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (40) außerhalb eines Gehäuses (20) angeordnet sind, das die Kamera (10) enthält, und die leuchtende Zielabbildung (42) innerhalb des Sichtbereichs (16) der Kamera (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Array von Lichterfassungselementen (11) linear ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Array von Lichterfassungselementen (11) zweidimensional ist.
Lesesystem zum Erfassen optischer Informationen, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert sind, das eine feste optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine sich bewegende Trägerebene (102) zum Aufnehmen des wenigstens eines Objekts umfaßt.
Verfahren zum Installieren einer stationären optischen Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene plaziert wird, wobei die Vorrichtung eine Kamera (10) mit einem Array von Lichterfassungselementen (11) zum Erfassen eines Bildes eines Erfassungsbereichs (16) auf der Trägerebene (102) und Richtmittel (30) umfaßt, die geeignet sind, eine leuchtende Zielabbildung (34) zu erzeugen, die sich in wenigstens eine erste Richtung erstreckt, die eine vorbestimmte geometrische Beziehung zu dem Sichtkegel (15) der Kamera (10) hat, wobei das Verfahren umfaßt: a) Installieren der Kamera (10) in einer ersten Ebene parallel zu der Trägerebene (102) in einer ersten vorbestimmten Höhe (H) über der Trägerebene (102), b) Einschalten der Richtmittel (30), c) Ausrichten der Kamera (10) durch Bewegen derselben in der ersten Ebene, bis die leuchtende Zielabbildung (34) eine gewünschte Ausrichtung bezüglich der Trägerebene (102) hat, und z) Erfassen der leuchtenden Zielabbildung (34, 42), um die Ausrichtung des Erfassungsbereichs (16) bezüglich der Trägerebene (102) zu prüfen.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt c) des Ausrichtens der Kamera (10) die folgenden Schritte umfaßt: d) Prüfen, ob sich die erste Richtung in Quer- (X) oder Längsrichtung (Y) der Trägerebene (102) erstreckt und ob die Entfernungen zwischen den Extremen der leuchtenden Zielabbildung in der ersten Richtung und die Längskanten der Trägerebene (102) gleich sind, und d1) im negativen Fall, Drehen und/oder Verschieben der Kamera (10) in der ersten Ebene und Zurückkehren zu der Ausführung des Schritts d) des Prüfens; d2) im positiven Fall, Beenden des Schritts c) des Ausrichtens der Kamera (10).
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, das die folgenden Schritte umfaßt: e) Installieren eines ersten Ablenkspiegels (108) mit einer vorbestimmten Entfernung (MC) von der Kamera (10) und in einer zweiten vorbestimmten Höhe (H + MH) über der Trägerebene, und f) Zentrieren des ersten Ablenkspiegels (108) bezüglich der Trägerebene (102) und Ausrichten der Achse des ersten Ablenkspiegels (108) bezüglich der Trägerebene (102), und wobei der Schritt c) des Ausrichtens der Kamera (10) die folgenden Schritte umfaßt: g) Bewegen der Kamera (10) in der ersten Ebene, bis sich die erste Richtung in Quer- oder Längsrichtung des ersten Ablenkspiegels (108) erstreckt und die Entfernungen zwischen den Extremen der leuchtenden Zielabbildung (34') in der ersten Richtung und die jeweils benachbarten Kanten des ersten Ablenkspiegels (108) gleich sind, und h) Einstellen des Neigungswinkels (a) des ersten Ablenkspiegels (108), bis die leuchtende Zielabbildung (34) die gewünschte Ausrichtung bezüglich der Trägerebene (102) hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30–32, das ferner die folgenden Schritte umfaßt: i) Montieren einer Beleuchtungseinrichtung (121) in einer vorbestimmten Entfernung (MI) von der Kamera (10) und in einer vorbestimmten Höhe (IH) über der Trägerebene (102), und j) Einstellen des Neigungswinkels (b) der Beleuchtungseinrichtung (121), bis die leuchtende Zielabbildung (34) auf der Trägerebene (102) eine gewünschte Ausrichtung bezüglich des Bereichs hat, der von der Beleuchtungseinrichtung (121) beleuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30–33, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt k) des Anordnens (102) einer Zieleinrichtung (120) auf der Trägerebene umfaßt, wobei die Zieleinrichtung die erwartete Position der Extreme der leuchtenden Zielabbildung (34) entlang der Quer- (X) oder Längsrichtung (Y) der Trägerebene (102) und mit gleichen Abständen (D1, D2, D3, D4) von den Längskanten der Trägerebene (102) angibt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) eine Einrichtung zum Messen einer Entfernung umfassen und der Schritt a) den Unterschritt des Messens der Entfernung der Kamera (10) von der Trägerebene (102) durch die Richtmittel (30) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) eine Einrichtung zum Messen einer Entfernung umfassen und der Schritt e) den Unterschritt des Messens der Entfernung der Kamera (10) von dem ersten Ablenkspiegel (108) durch die Richtmittel (30) umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30–36, dadurch gekennzeichnet, daß sich die leuchtende Zielabbildung (34) zumindest teilweise innerhalb des Sichtbereichs (16) der Kamera (10) befindet, wobei das Verfahren den Schritt des Ausschaltens der Richtmittel (30) am Ende des Schritts c) des Ausrichtens der Kamera (10) umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 30–37, das den Schritt des Speicherns charakteristischer Parameter eines Bildes der leuchtenden Zielabbildung in der Vorrichtung am Ende des Schritts c) des Ausrichtens der Kamera umfaßt.
Verfahren zum Diagnostizieren der Ausrichtung einer stationären optischen Vorrichtung zum Erfassen optischer Information, die mit wenigstens einem Objekt assoziiert ist, das auf einer Trägerebene (102) plaziert wird, wobei die Vorrichtung eine Kamera (10) mit einem Array von Lichterfassungselementen (11) zum Erfassen eines Bildes eines Erfassungsbereichs (16) auf der Trägerebene (102), Richtmitteln (30, 40), die geeignet sind, eine leuchtende Zielabbildung (34, 42) zu erzeugen, die sich in wenigstens eine Richtung erstreckt, und Einrichtungen (10, 204, 209) zum Erfassen eines Bildes der leuchtenden Zielabbildung (34, 42) umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: a) Installieren (202) der Kamera (10) derart, daß der Erfassungsbereich (16) eine gewünschte Ausrichtung bezüglich der Trägerebene (102) hat, b) Einschalten (201, 203) der Richtmittel (30, 40), c) Erfassen (204) eines Bildes der leuchtenden Zielabbildung (34, 42), d) Speichern (205) von Werten charakteristischer Parameter (X1, X2) des erfaßten Bildes, e) Erfassen (209) eines zweiten Bildes der leuchtenden Zielabbildung (34, 42), und f) Prüfen (211), ob die Werte (X1', X2') der charakteristischen Parameter des zweiten erfaßten Bildes den Werten (X1, X2) entsprechen, die in Schritt d) gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schritt d) und Schritt e) ein Schritt (207) des Verwendens der optischen Lesevorrichtung zum Lesen optischer Informationen ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die leuchtende Zielabbildung (34, 42) wenigstens zwei leuchtende Elemente (34, 42) umfaßt, die sich innerhalb des Sichtbereichs (16) der Kamera (10) befinden, wobei die Schritte c) und e) des Erfassens (204, 209) durch die Kamera (10) ausgeführt werden, wobei die charakteristischen Parameter den Abstand (X1, X2, X1', X2') von Helligkeitsspitzen umfassen, die den beiden leuchtenden Elementen (34, 42) bezüglich einer Referenz des Bildes ent sprechen, das von der Kamera (10) erfaßt wird, wobei auf den Schritt d) des Speicherns (205) ein Schritt des Ausschaltens (206) der Richtmittel folgt und dem Schritt e) des Erfassens (209) eines zweiten Bildes ein Schritt des erneuten Einschaltens (208) der Richtmittel (30, 40) vorausgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39–41, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (40) außerhalb eines Gehäuses (20) der Kamera (10) angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39–41, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte c) und e) des Erfassens (204, 209) durch zwei Empfänger ausgeführt werden, die von dem Array von Photosensoren (11) getrennt sind, und die charakteristischen Parameter wenigstens das Vorhandensein oder Fehlen von Licht an den beiden Empfängern umfassen.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel (30) wenigstens zwei Lichtquellen (30) umfassen, die beiden Empfänger zwei zweite Lichterfassungselemente umfassen und die charakteristischen Parameter das Maß des optischen Wegs des Lichts zwischen den Lichtquellen (30) und den beiden zweiten Lichterfassungselementen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 44, das die folgenden Schritte umfaßt: Plazieren eines Objekts auf der Trägerebene (102) in dem optischen Weg und Prüfen, ob die Höhe des Objekts, die von einem Höhensensor erfaßt wird, der eine Autofokusfokus-Vorrichtung der Kamera (10) antreibt, und das Maß des optischen Wegs konform sind.
Verfahren nach Anspruch 44, das den Schritt umfaßt: Plazieren wenigstens zweier Ablenkspiegel (36) in dem optischen Weg.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Plazierens wenigstens zweier Ablenkspiegel (36) in dem optischen Weg das Plazieren der wenigstens zwei Ablenkspiegel (36) einstückig mit wenigstens einem ersten Ablenkspiegel (108) der Vorrichtung umfaßt, wobei der wenigstens erste Ablenkspiegel (108) zum Reflektieren des Bildes des Erfassungsbereichs (16) auf das Array von Lichterfassungselementen (11) dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39–47, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt d) des Speicherns (205) ausgeführt wird, wenn eine Beleuchtungseinrichtung (121) der optischen Vorrichtung ausgeschaltet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39–48, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt a) des Ausrichtens (202) das Verfahren zum Installieren nach einem der Ansprüche 30–38 umfaßt.