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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Datenakquisitionsausrüstung und
insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein System zum Liefern
einer Positionierungs- und Lese-Rückkopplung zu einem Benutzer
einer Datenakquisitionsvorrichtung.
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Hintergrund
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Datenakquisitionsvorrichtungen
sind zu einem wichtigen Werkzeug beim Verfolgen von vielen unterschiedlichen
Arten von Elementen geworden. Der vielleicht am besten bekannte
und am längsten verwendete
Typ einer Datenakquisitionsvorrichtung ist der Strichcodescanner,
der häufig
bei handelsüblichen
Anwendungen verwendet wird, wie z. B. in Lebensmittelgeschäften, um
Lebensmittel zu identifizieren, bei Dokumentenanwendungen, um Dokumente zu
finden usw. Strichcodescanner lesen und decodieren üblicherweise
einen linearen Strichcode, der entweder direkt auf einen Artikel
von Interesse gedruckt sein kann oder auf ein Etikett gedruckt und
dann an den Artikel angebracht sein kann. Der bekannteste Typ eines
linearen Strichcodes besteht üblicherweise aus
einer Reihe von schwarzen Strichen mit unterschiedlichen Breiten,
die voneinander durch weiße Zwischenräume getrennt
sind.
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Weniger
bekannt als der lineare Strichcode aber genauso wichtig, wenn nicht
wichtiger, sind zweidimensionale Codes, die auch als „Matrix"-Codes bekannt sind.
Der zweidimensionale Code weist mehrere Vorteile gegenüber dem
linearen Code auf, wovon die Wichtigsten die Fähigkeit, viel mehr Informationen
zu codieren als ein lineare Code, eine bei weitem verbesserte Datenintegrität und die
Einnahme von weit weniger Raum sind. Ein Nachteil von zweidimensionalen
Codes ist, dass sie schwieriger zu lesen und zu decodieren sind.
Zweidimensionale Codes werden üblicherweise
durch Maschinensichtkontrollsysteme gelesen, die im Wesentlichen
ein digitales Bild des zweidimensionalen Codes erfassen und dann
mit dem Analysieren dieses Bildes fortschreiten, um die Informationen
zu extrahieren, die in dem Code enthalten sind. Eine ständige Schwierigkeit,
die beim Lesen von zweidimensionalen Codes entstanden ist, ist das
Sicherstellen, dass der Maschinensichtkontrollscanner ein Bild des
Codes erwirbt, aus dem er Informationen extrahieren kann. Eine der
Schwierigkeiten beim Erwerben eines geeigneten Bildes ist das Sicherstellen,
dass der Code selbst in dem Betrachtungsfeld des Scanners positioniert
ist, und dass das Bild im Brennpunkt ist.
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Ein
Ansatz zum Liefern einer Positions- und Brennpunkt-Rückkopplung zu dem Benutzer
des Scanners ist in dem U.S.-Patent
Nr. 5,756,981 an Roustaei u. a. beschrieben. Roustaei beschreibt
ein Scannersystem, das ein Zielfindungs-Merkmal umfasst, das mehrere
Lichtstrahlen verwendet, um die Positionen von einigen der Grenzen
des Betrachtungsfeldes des Systems anzuzeigen. Das System von Roustaei
leidet unter verschiedenen Nachteilen. Unter anderem ist das System
auf das Anzeigen von den Positionen von nur zwei der Grenzen des
Betrachtungsfeldes eingeschränkt
oder alternativ der Positionen der vier Ecken des Betrachtungsfeldes. Roustaei
liefert keine Anzeige, wo die Mitte des Betrachtungsfeldes liegt.
Da die Mitte des Betrachtungsfeldes die optimale Position für ein Ziel
ist, dessen Bild erfasst werden soll, liefert Roustaei suboptimale
Ergebnisse, da es den Benutzer zwingt, die Mitte des Betrachtungsfeldes
entweder zu erraten oder visuell zu interpolieren. Ferner sagt das
Roustaei-Zielfindungs-Merkmal einem Benutzer nur, wann das Ziel
in dem Betrachtungsfeld ist, liefert aber keine Informationen, um
dem Benutzer beim Positionieren des Ziels in der richtigen Brennweite
zu helfen. Schließlich
verwendet das Zielfindungs-Merkmal von Roustaei sehr komplexe optische
Komponenten, wie z. B. Laser, Faseroptik, Strahlteiler und komplexe Konfigurationen
aus Spiegeln und Linsen. Das Wesen und die Komplexität der beteiligten
Komponenten führt
zu hohen Kosten und unumgänglich
zu einer schlechten Systemzuverlässigkeit.
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Ein
weiteres verwandtes und ständiges
Problem, das dem Maschinensichtkontroll-Scannen (-Abtasten) von
zweidimensionalen Codes zugeordnet ist, ist das Liefern von Rückkopplung
zu dem Benutzer, wenn der Code erfolgreich gelesen wurde. Aktuelle
Systeme liefern entweder einen hörbaren Ton,
wenn ein Code gelesen wird, oder enthalten eine oder mehrere Licht
emittierende Dioden (LEDs) an dem Gehäuse des Scanners, die aufleuchten, wenn
ein Code erfolgreich gelesen wird. Beide dieser Lösungsansätze haben
Nachteile. Wenn der hörbare Ton
zu laut ist, wird er schnell lästig
für menschliche Operatoren,
was diese dazu verleiten könnte,
den Ton abzuschalten oder ihn vollständig zu ignorieren. Wenn die
Lautstärke
des Tons reduziert wird, um ihn für den Operator weniger lästig zu
machen, ist der Operator vielleicht nicht in der Lage, den Ton in
einer Umgebung mit hohen Hintergrundgeräuschpegeln zu hören. Wenn
die LEDs an dem Gehäuse
des Scanners vorhanden sind, muss der Benutzer ständig von dem
Code wegblicken, den er oder sie zu scannen versucht, um auf die
LEDs zu sehen, um zu sehen, ob sie aufleuchten. Dies ist eine Ablenkung
für den Benutzer
und nimmt seine Aufmerksamkeit weg davon, den Code in dem Betrachtungsfeld
des Scanners zu halten.
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Die
US 6 060 722 offenbart eine
optische Vorrichtung zur Verwendung mit optoelektronischen Leseeinrichtungen
und weist einen Strukturerzeuger zum Erzeugen einer Zielfindungs-Struktur
auf, die mit dem Betrachtungsfeld der Bilderzeugungsvorrichtung
zusammenfällt.
Die
EP 1 172 756 offenbart
ferner eine optische Vorrichtung, die eine visuelle Anzeige eines
Lesebereichs einer Leseeinrichtung für codierte Informationen liefert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
wird eine Vorrichtung geschaffen, die Folgendes aufweist; eine Basis,
die zum Aufnehmen einer Kamera in der Lage ist, die eine Linse umfasst;
und einen Projektor, der mit der Basis gekoppelt ist und angepasst
ist, um eine Mehrzahl von Lichtstrahlen auf eine Ebene zu projizieren, die
bei einer Brennweite von der Basis aus positioniert ist, wobei die
Projektionen der Lichtstrahlen auf die Ebene geometrische Formen
sind und wobei ein Schnitt der geometrischen Formen in der Mitte
des Betrachtungsfelds der Linse liegt, unabhängig von dem Abstand zwischen
der Linse und der Ebene, wenn die Linse an der Basis installiert
ist.
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Die
Erfindung schafft ferner einen Prozess, der folgende Schritte aufweist;
Projizieren eines ersten Lichtstrahls auf eine Ebene, wobei die
Projektion des ersten Lichtstrahls auf die Ebene eine erste geometrische
Form ist; Projizieren eines zweiten Lichtstrahls auf die Ebene,
wobei die Projektion des zweiten Lichtstrahls auf die Ebene eine
zweite geometrische Form ist; und Ausrichten des ersten und des zweiten
Strahls, derart, dass ein Schnitt der ersten und der zweiten geometrischen
Form bei der Mitte des Betrachtungsfelds einer Linse einer Kamera liegt,
unabhängig
von dem Abstand zwischen der Linse und der Ebene.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Nicht
einschränkende
und nicht erschöpfende
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf die nachfolgenden
Figuren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche
Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, außer anderweitig
angegeben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Operation eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt.
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2A–2C sind
Zeichnungen, die die Abweichung der Form des Schnittes der Striche
mit der Brennweite von der Ebene darstellen.
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3 ist
eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht, die die Komponenten
eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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4 ist
eine Frontalaufrissansicht der Basiskomponente, die in 2 dargestellt ist.
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5 ist
eine Seitenaufrissansicht, die den zusammengebauten Zustand der
Komponenten der Erfindung darstellt, die in 3 dargestellt
sind.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Operation des Bestätigungsstrahlmerkmals
des Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
der dargestellten Ausführungsbeispiele
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Ausführungsbeispiele
eines Systems und Verfahrens zum Liefern einer Positionierungs-
und Abtast-Rückkopplung
zu dem Benutzer eines Maschinensichtkontrollsystems werden hierin
beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden zahlreiche
spezifische Details beschrieben, um ein tief greifendes Verständnis der
Ausführungsbeispiele der
Erfindung zu geben. Ein Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet wird
jedoch erkennen, dass die Erfindung ohne ein oder mehrere der spezifischen Details
oder durch andere Verfahren, Komponenten, Materialien etc., praktiziert
werden kann. In anderen Fällen
sind gut bekannte Struktu ren, Materialien oder Operationen nicht
detailliert gezeigt oder beschrieben, um die Verunklarung von Aspekten
der Erfindung zu vermeiden.
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Ein
Bezug in dieser Beschreibung auf „ein Ausführungsbeispiel" bedeutet, dass ein
bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik, die in
Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, in zumindest einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung umfasst ist. Somit bezieht sich das Auftreten der Phrase „bei einem Ausführungsbeispiel" in dieser Beschreibung
nicht notwendigerweise immer auf dasselbe Ausführungsbeispiel. Ferner können die
bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristika auf jegliche
geeignete Weise bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kombiniert
sein.
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1 stellt
die Operation eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung dar, das ein Maschinensichtkontrollsystem 10 aufweist.
Ein Maschinensichtkontrollsystem 10 umfasst im Allgemeinen
eine Kamera mit einer Optik, die entworfen ist, um Zielbilder (oder „Ziele") zu erfassen, die
analysiert werden sollen, wie z. B. zweidimensionale Strichcodes,
die auch als „Matrix"-Codes bekannt sind.
Zweidimensionale Strichcodes sind nur ein Beispiel eines Ziels,
dessen Bild unter Verwendung einer Maschinensichtkontrolle analysiert
wird; andere Typen von Zielen können ebenfalls
analysiert werden. Im Allgemeinen wird die Optik basierend auf der
physischen Größe des Bildes ausgesucht,
das erfasst werden soll, sowie auf dem Abstand, den das System 10 von
dem Bild entfernt platziert ist. Wenn ein kleines Bild weit weg
von dem System 10 erfasst werden soll, dann wird eine Optik mit
einer langen Brennweite und einem kleinen Betrachtungsfeld verwendet;
umgekehrt, wenn ein großes
Bild nahe an dem System 10 erfasst werden soll, wird eine
Optik mit einer kürzeren
Brennweite und einem größeren Betrachtungsfeld
verwendet. Ob das System 10 Etiketten in Abständen A,
B oder C liest, hängt
von der Optik in dem System 10 ab.
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Um
einem Benutzer des Systems 10 zu ermöglichen, das Betrachtungsfeld
der Optik einfach mit dem Bild auszurichten, das erfasst werden
soll, projiziert das System 10 einen ersten Lichtstrahl 12 und
einen zweiten Lichtstrahl 14 hin zu einer Ebene, auf der
das Bild angeordnet ist. Beide Lichtstrahlen 12 und 14 sind
geformt, um aus dem System 10 als „flache" Strahlen auszutreten, derart, dass
die Projektion jedes Strahls auf eine Ebene in der Form eines Striches
erfolgt. Beide Strahlen 12 und 14 sind derart
ausgerichtet, dass die Striche 16 und 18, die durch
ihre Projektion auf eine Ebene erzeugt werden, einander schneiden.
Die Strahlen 12 und 14 sind derart ausgerichtet,
dass der Schnittpunkt der Striche in der Mitte des Betrachtungsfeldes
der Optik innerhalb des Systems 10 ist, unabhängig von
der Distanz von dem System. Anders ausgedrückt, egal ob das Bild, das
abgetastet werden soll, in einer Distanz A, B oder C von dem System 10 ist,
zeigt der Schnittpunkt der Striche die Mitte des Betrachtungsfelds
der Optik innerhalb des Systems an. Somit, wenn der Benutzer das
Bild, das durch das System gelesen werden soll, an dem Schnittpunkt
der Striche platziert, ist das Bild ordnungsgemäß positioniert, um durch das
System gelesen zu werden.
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Wie
nachfolgend weiter erklärt
wird, hängt die
genaue Art des Schnittpunkts von der Distanz zwischen dem System 10 und
der Ebene ab, auf die die Striche projiziert werden. Somit bilden
die Striche 16 und 18 in einer ersten Distanz
A eine „V"-Form, in einer zweiten
Distanz B bilden die Striche 16 und 18 eine „X"-Form und in einer
dritten Distanz C bilden die Striche 16 und 18 ein
Caret („^") (Auslassungszeichenform).
Die Form des Schnittspunkts der Striche 16 und 18 gibt
somit einem Benutzer, der das System 10 einrichtet, eine
Rückkopplung
im Hinblick auf die richtige Brennweite (Fokusdistanz) für das Bild.
Somit kann ein Benutzer unter Verwendung der Kombination des Schnittpunkts
der Striche und der Form, die durch den Schnitt der Striche gebildet
wird, ohne weiteres das Bild, das abgetastet werden soll, in dem Betrachtungsfeld
positionieren, in der richtigen Distanz, um den optimalen Fokus
zu erhalten, so dass die Kamera in dem System 10 ein scharfes
Bild erhalten kann.
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2A–2C stellen
ein mögliches
Ausführungsbeispiel
der Beziehung zwischen der Form, die durch den Schnitt der Striche 16 und 18 gebildet wird,
und der Brennweite (A, B oder C) zwischen dem System 10 und
der Ebene dar. Bei anderen Ausführungsbeispielen
könnten
auch unterschiedliche geometrische Formen, abgesehen von Strichen,
anstelle von oder zusätzlich
zu den Strichen verwendet werden „ um dieselben Betrachtungsfeld-
und Fokus-Informationen zu übermitteln.
Zum Beispiel könnten polygonale
Formen, wie z. B. Quadrate und Dreiecke, verwendet werden, sowie
Formen, wie z. B. Kreise etc. Jeder Strich 16 und 18 weist
ein erstes Ende E und ein zweites Ende D auf. Die Striche schneiden
sich an dem Punkt F, der, wie oben erwähnt wurde, immer der Mitte
des Betrachtungsfeldes der Optik in dem System entspricht, unabhängig von
der Distanz zwischen dem System 10 und der Ebene.
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In 2C schneiden
sich der erste Strich 16 und der zweite Strich 18 an
dem oder in der Nähe
von ihrem ersten Ende E, wodurch im Wesentlichen die Form eines
Carets („^") erzeugt wird. Wenn
sich die Striche in der gezeigten Caret-Form schneiden, weiß der Benutzer, dass die Ebene,
auf die die Striche projiziert werden, eine Distanz C von dem System
entfernt ist, und dass der Punkt F in der Mitte des Betrachtungsfeldes
der Linse innerhalb des Systems ist. Wenn somit die Optik derart
ist, dass die Brennweite die Distanz C ist, stellt der Benutzer
einfach die Distanz von dem System 10 derart ein, dass
der Caret-förmige
Schnitt erzeugt wird, und positioniert dann das Bild, das erfasst
werden soll, bei dem oder in der Nähe des Schnittpunkts F. 2B stellt
den Schnitt der Striche 16 und 18 dar, wenn die
Ebene, auf die sie projiziert werden, eine Distanz B von dem System
entfernt ist. In diesem Fall schneiden sich die Striche 16 und 18 im
Wesentlichen in einer „X"-Form, wobei der
Schnittpunkt F wiederum in der Mitte des Betrachtungsfeldes der
Optik ist. Die Striche 16 und 18 schneiden sich,
um einander im Wesentlichen zu halbieren; anders ausgedrückt schneidet
jeder Strich den anderen ungefähr
in die Hälfe.
Wenn die Optik innerhalb des Systems 10 wiederum derart
ist, dass B die korrekte Brennweite ist, stellt ein Benutzer die Distanz
von dem System ein, bis die X-Form gebildet wird und positioniert
das Bild an dem Punkt F. Das Bild ist in der richtigen Distanz und
an dem richtigen Ort für
ein Abtasten durch das System. 2A stellt die
Struktur dar, die durch die Striche in einer Brennweite A von dem
System 10 gebildet wird. In diesem Fall schneiden sich
die Striche 16 und 18 an den oder in der Nähe ihrer
zweiten Enden D, wodurch im Wesentlichen eine „V"-Form gebildet wird. Wenn wie vorher
die Optik innerhalb des Systems derart ist, dass A die richtige
Brennweite ist, stellt ein Benutzer einfach die Distanz von dem
System 10 zu der Ebene ein, bis die „V"-Form gebildet wird, und positioniert dann
das Bild an oder in der Nähe
von dem Punkt F. Das Bild ist dann ordnungsgemäß positioniert und im Fokus
zur Erfassung durch die Optik. 3 stellt
ein Ausführungsbeispiel
des internen Aufbaus eines Maschinensichtkontrollsystems 10 dar.
Das System 10 umfasst ein Gehäuse, das eine obere Hälfte des
Gehäuses 20 und
eine untere Hälfte
des Gehäuses 22 aufweist.
In dem Gehäuse
sind die Haupt- oder Primär-Komponenten
des Systems enthalten: eine Basis 24, die die Optik und
andere Komponenten primär hält und ausrichtet,
ein Beleuchtungssystem 26, ein vorderes Fenster 28 und
ein Bilderfassungssystem 30. Ferner sind in dem System 10 andere
Komponenten 32 umfasst, die Funktionen handhaben, wie z. B.
eine digitale Signalverarbeitung (DSP), Eingabe/Ausgabe (I/O) und ähnliches.
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Die
primäre
Funktion der Basis 24 ist das Tragen und Ausrichten der
Komponenten des Systems 10, die die Optik 34 umfasst
(z. B. Linsen, Aperturen und ähnliches).
Die Basis 24 weist einen unteren Abschnitt 36 und
einen oberen Abschnitt 38 auf und hat eine Vorderseite 40 und
eine Rück seite 42. Wenn
die Basis in ihrem zusammengebauten Zustand ist und der obere Abschnitt
auf dem unteren Abschnitt 36 befestigt ist, umfasst die
Basis einen röhrenförmigen Hohlraum 44,
der entworfen ist, um die Optik 34 zu tragen und auszurichten,
die durch das System verwendet wird. Die Optik 34 liegt
in dem röhrenförmigen Hohlraum 44 vor
und fokussiert das Bild, das erfasst werden soll, auf den Bildsensor 66 auf
dem Bilderfassungssystem 30 (siehe unten). Zusätzlich zu
dem zentralen, röhrenförmigen Hohlraum 44 werden
zwei relativ gesehen kleinere, röhrenförmige Holräume 46 gebildet,
wenn der obere Abschnitt 38 auf dem unteren Abschnitt 36 befestigt
ist. Eine Licht emittierende Diode (LED) 68 ist in die Rückseite
jedes röhrenförmigen Hohlraums 46 eingefügt, und
eine Strahlbildungsvorrichtung ist ebenfalls in jedem der röhrenförmigen Hohlräume 46 befestigt.
Die Strahlbildungsvorrichtung weist einen Schlitz 70 auf,
der in der Nähe
der Rückseite
des Hohlraums 46 befestigt ist, um den Lichtstrahl in einen
flachen Strahl zu bilden, gekoppelt mit einer Linse 71,
die in der Nähe
der Vorderseite des Hohlraums 46 befestigt ist. Die Linse 71 ist
entworfen, um das Licht zu bündeln,
das aus dem Schlitz austritt, so dass es von dem System 10 projiziert
wird. In Betrieb, wenn die LEDs 68 leuchten, bewegen sich
Lichtstrahlen von dem Hinterende jedes Hohlraums 46 durch
den Hohlraum, durch den Schlitz 70, durch die Linse 71,
dann durch das Loch 52 in der Beleuchtungsplatte und hinaus
durch das vordere Fenster und auf die Ebene, auf die sie projiziert
werden.
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Das
Beleuchtungssystem 26, wie sein Name sagt, liefert eine
Beleuchtung für
das Ziel, so dass ein Bild des Ziels durch den Bildsensor 66 erfasst
werden kann. Das Beleuchtungssystem 26 ist an der Vorderseite 40 der
Basis 24 befestigt. Das Beleuchtungssystem 26 weist
eine Schaltungsplatine 48 auf, die ein mittleres Loch 50 in
derselben aufweist, das entworfen ist, um mit dem zentralen Hohlraum 44 der Basis
zusammenzufallen, wenn das Beleuchtungssystem 26 an der
Vorderseite der Basis befestigt ist. Zusätzlich dazu ist ein Lochpaar 52 in
der Schaltungsplatine 48 entworfen, um mit den Vorderenden der
röhrenförmigen Hohlräume 46 zusammenzufallen,
durch die das Licht aus den LEDs 68 geleitet wird. Der
Zweck der Löcher 50 und 52 ist,
zu ermöglichen,
dass das Licht durch das Beleuchtungssystem aus dem vorderen Fenster 28 und
auf das Bild, das erfasst werden soll, geleitet wird.
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Um
das Mittelloch 50 auf der Schaltungsplatine 48 ist
eine Mehrzahl von Beleuchtungs-LEDs 54. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Beleuchtungs-LEDs 54 rot, obwohl bei anderen Ausführungsbeispielen
andere Farben verwendet werden können,
und bei anderen Ausführungsbeispielen
können Lichtquellen,
abgesehen von LEDs, zur Beleuchtung verwendet werden. Zusätzlich zu
den Beleuchtungs-LEDs 54 umfasst das Beleuchtungssystem zwei
Bestätigungs-LEDs 56,
die bei diesem Ausführungsbeispiel
grün sind.
Die Bestätigungs-LEDs
sind wirksam mit einer Signalverarbeitungseinheit verbunden; wenn
die Signalverarbeitungseinheit anzeigt, dass ein Code erfolgreich
decodiert wurde, blinken beide Bestätigungs-LEDs.
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Der
primäre
Zweck des vorderen Fensters 28, zusätzlich zum Schließen und
Abdichten des Inneren des Systems 10, ist das Diffundieren
des Lichts, das durch alle Beleuchtungs-LEDs 54 emittiert
wird, auf der Schaltungsplatine 48, so dass sie den Bereich
einheitlich beleuchten, wo das Ziel positioniert ist. Das vordere
Fenster 28 weist ein im Wesentlichen flaches Materialstück auf,
wie z. B. aus Glas oder Kunststoff, mit einer Beschichtung, die
darauf aufgebracht ist, um es vor Verkratzen und Abrasion zu schützen. Ein
Großteil
des vorderen Fensters 28 ist mattiert, um die Diffusion
zu erreichen, obwohl die Diffusion z. B. ebenfalls unter Verwendung
einer Mehrzahl von Fresnel-Linsen erreicht werden kann, die in Kunststoff
oder Glas geschliffen sind, aus dem das vordere Fenster besteht.
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Mehrere
Bereiche des vorderen Fensters 28 sind nicht mattiert.
Ein mittlerer Bereich 58 des vorderen Fensters ist entworfen,
um mit dem Loch 50 auf der Schaltungsplatine 48 zusammenzufallen.
Dieser mittlere Bereich ist transparent, um zu ermöglichen, dass
sich Licht durch das vordere Fenster und das Mittelloch 50 und
in die Optik 34 bewegt, die in dem röhrenförmigen Hohlraum 44 der
Basis enthalten ist. Somit soll der mittlere, transparente Bereich 58 in dem
vorderen Fenster 28 dem Licht ermöglichen, sich ohne Dispersion
oder Dissipation die gesamte Strecke zu dem Bildsensormodul 30 zu
bewegen. Das vordere Fenster 28 umfasst ferner zwei transparente
Bereiche 62, die mit den Löchern 52 in der Schaltungsplatine 58 zusammenfallen.
Die transparenten Bereiche 62 ermöglichen es den Strahlen, die durch
die LEDs 68 in Verbindung mit dem Schlitz 70 und
der Linse 71 gebildet werden, durch das vordere Fenster
zu passieren, für
eine Projektion auf die Zielebene. Zusätzlich dazu liegen zwei kleine
transparente Bereiche 60 auf dem vorderen Fenster 28 vor, deren
Position entworfen ist, um mit der Position der Bestätigungs-LEDs 56 zusammenzufallen.
Diese transparenten Bereiche ermöglichen
dem Licht, das durch die Bestätigungs-LEDs 56 emittiert
wird, durch das vordere Fenster auszutreten und direkt auf die Ebene
ohne Diffusion projiziert zu werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen
können
die transparenten Bereiche 58, 60 und 62 auch
derart geformt sein, dass sie Licht brechen, um eine weitere Fokussierung,
Bündelung
oder Formung des Lichts bereitzustellen, das sich durch das vordere
Fenster 28 bewegt.
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Das
Bilderfassungsmodul 30 weist eine Schaltungsplatine 64 auf,
auf der ein Bildsensor 66 befestigt ist. Der Bildsensor 66 kann
jede Art von handelsüblich
erhältlichem
Sensor sein, wie z. B. ein komplementärer Metalloxidhalbleiter-Chip (CMOS-Chip;
CMOS = complementary metal oxide semiconductor), eine ladungsgekoppelte
Vorrichtung (CCD; charge coupled device) und ähnliches. Ebenfalls ist an
die gedruckte Schaltungsplatine 64 ein Paar aus lichtemittieren den
Dioden (LEDs) 68 angebracht. Die LEDs 68 sind
die Lichtquellen, die verwendet werden, um die Strahlen 12 und 14 zu
erzeugen, die dann die Striche 16 und 18 erzeugen,
wenn sie auf eine Ebene projiziert werden. Bei einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
emittieren die LEDs 68 rotes Licht, obwohl andere Farben
möglich
sind. Ferner, obwohl LEDs als Lichtquellen bei diesem bestimmten
Ausführungsbeispiel
verwendet werden, können
auch andere Arten von Lichtquellen, die geeignet zur Verwendung
beim Erzeugen der Strahlen 12 und 14 sind, verwendet
werden. Zusätzlich
dazu, obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel
die LEDs 68 auf derselben Schaltungsplatine 64 mit
dem Bildsensor positioniert sind, können sie stattdessen anderswo
in dem System 10 positioniert sein.
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4 ist
ein Frontaufriss der Basis 24 in ihrem zusammengebauten
Zustand, in dem der obere Abschnitt 38 an dem unteren Abschnitt 36 angebracht
ist. Sobald der obere Abschnitt 38 an dem unteren Abschnitt 36 angebracht
ist, wird ein mittlerer Hohlraum 44 gebildet. Wie oben
erklärt
wurde, ist es der Zweck dieses mittleren Hohlraums, die Optik zu tragen
und auszurichten, die verwendet wird, um ein Bild des Ziels zu erfassen
und es auf das Bilderfassungsmodul 30 zu fokussieren. Zusätzlich dazu
werden zwei kleinere Hohlräume 46 gebildet,
wenn die obere Hälfte
an die untere Hälfte
angebracht ist. Wie oben erklärt
wurde, weisen die hinteren Enden der Hohlräume 46 Schlitze 70 in
denselben auf, die verwendet werden, um das Licht, das durch die
LEDs 68 emittiert wird, in eine flache Form zu bilden,
und die Vorderenden der Hohlräume 46 enthalten
Linsen, die zum Fokussieren oder Bündeln des Lichts verwendet werden,
das aus den Schlitzen emittiert wird.
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5 ist
ein Seitenaufriss des Systems 10, der seinen zusammengebauten
Zustand darstellt. Die Basis 24 ist an die untere Hälfte des
Gehäuses 22 durch
einige Befestigungseinrichtungen angebracht, wie z. B. Schrauben,
Klemmen etc. Das Bilderfassungsmodul 30 ist an der Rückseite
der Basis 24 derart befestigt, dass jede der LEDs 68 in
die Rückseite
von einem der kleinen, röhrenförmigen Hohlräume 46 eingefügt ist.
Auf diese Weise wird das Licht, das durch die LEDs 68 emittiert
wird, durch den röhrenförmigen Hohlraum
zu dem Schlitz 70 kanalisiert, dann durch die Linse 71,
dann durch ein Loch in dem Beleuchtungssystem 26 und abschließend hinaus
durch das vordere Fenster 28. Das Bilderfassungsmodul 30 ist
ebenfalls an der Rückseite
der Basis derart befestigt, dass der Bildsensor 66 mit
der Mitte des röhrenförmigen Hohlraums 44 der
Basis ausgerichtet ist. Wie oben erklärt wurde, trägt der röhrenförmige Hohlraum 44 die
Optik und richtet diese aus, die das Bild auf den Bildsensor 66 zur
Erfassung fokussiert.
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Das
Beleuchtungssystem 26 ist an die Vorderseite der Basis 24 angebracht,
so dass das Licht aus den Beleuchtungs-LEDs 54 durch das
vordere Fenster hinaus und auf das Ziel projiziert werden kann,
das erfasst werden soll. Das vordere Fenster 28 ist ganz
vorne an der Einheit 10 positioniert, so dass es das Rotlicht
diffundieren kann, das durch die LEDs 54 emittiert wird,
und eine einheitliche Beleuchtung des Ziels liefert. Wie oben erklärt wurde,
weist das vordere Fenster transparente Abschnitte auf, um zu ermöglichen,
dass das Licht, das von der LED 68 durch die kleineren,
röhrenförmigen Hohlräume 46 übertragen
wird, auf das Ziel übertragen
wird, und um ferner zu ermöglichen,
dass das Licht von dem Ziel ungehindert durch das vordere Fenster 28 und
die Optik 34 und auf den Bildsensor 66 strömt.
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6 stellt
die Operation der Bildverarbeitungsbestätigung dar, die oben beschrieben
wurde. Die Bestätigungs-LEDs 56,
die auf dem Beleuchtungssystem 26 angeordnet sind, werden
mit der Bildverarbeitungselektronik 32 gekoppelt. Nachdem ein
Bild unter Verwendung des Bildsensors 66 erfasst wird,
wird es durch die digitale Signalverarbeitungshardware (DSP-Hardware)
verarbeitet. Wenn die DSP-Hardware das Bild erfolgreich decodiert,
sendet es ein Signal zu den zwei Bestätigungs-LEDs 56. Ansprechend
auf dieses Signal blinken die Bestätigungs-LEDs 56, wodurch
ein schnelles Aufleuchten von grünem
Licht auf die Ebene projiziert wird, die das Ziel enthält, und
dem Benutzer eine Rückkopplung
liefert, dass ein erfolgreiches Lesen erreicht wurde. Auf diese
Weise muss der Benutzer seine oder ihre Augen nicht weg von dem
Feld oder dem Bild nehmen, um zu wissen, ob ein erfolgreiches Lesen erreicht
wurde, sondern stattdessen wartet er oder sie auf das grüne Aufleuchten,
das ein erfolgreiches Decodieren des Etiketts anzeigt.
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Die
obige Beschreibung von dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung,
einschließlich dem,
was in der Zusammenfassung beschrieben ist, soll nicht erschöpfend sein
oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen einschränken. Während spezifische
Ausführungsbeispiele
von und Beispiele für
die Erfindung hierin zu darstellenden Zwecken beschrieben sind,
sind verschiedene entsprechende Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der
Erfindung möglich,
wie Fachleute auf dem relevanten Gebiet der Technik erkennen werden.
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Diese
Modifikationen können
an der Erfindung unter Berücksichtigung
der obigen, detaillierten Beschreibung ausgeführt werden. Die Ausdrücke, die
in den nachfolgenden Ansprüchen
verwendet werden, sollten nicht derart betrachtet werden, dass sie
die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele einschränken, die
in der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart sind. Stattdessen
soll der Schutzbereich der Erfindung vollständig durch die nachfolgenden
Ansprüche
bestimmt sein, die gemäß bestehenden
Grundsätzen
der Anspruchsinterpretation betrachtet werden sollen.