DE68919559T2

DE68919559T2 - Strichkode-Stiftabtaster.

Info

Publication number: DE68919559T2
Application number: DE68919559T
Authority: DE
Inventors: Brian J Bayley
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2009-06-14
Also published as: EP0351063A1; JPH0277987A; CA1323103C; US4855582A; JP2752437B2; KR900000792A; EP0351063B1; DE68919559D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strichcode-Lesespitze und insbesondere auf eine Strichcode-Lesespitze mit einer verbesserten Befestigung für eine Saphirkugelspitze.
Strichcode-Leser werden verwendet, um Informationen von Strichcode-Etiketten aufzunehmen. Ein Bediener dann durch einfaches Abtasten des Strichcode-Etiketts mit einem Handstift Daten für die Lagerbestandssteuerung, die Prozeßaus- Wertung, die Endverkaufspreisaufnahme und unterschiedliche andere Operationen eintasten. Die abgetasteten Daten können von dem Strichcode-Leser verarbeitet werden oder können über ein Kommunikationsnetzwerk zu einem Fernhauptcomputer übertragen werden. Oft wird in der Spitze eines Strichcode-Lesestifts eine Saphirkugel verwendet, da sie eine sehr glatte und harte Oberfläche liefert, die gut haltbar ist und die Strichcode-Etiketten nicht zerkratzt. Eine Saphirkugel liefert ferner einen guten Drehpunkt, auf dem der Stift zum bequemen Abtasten verkippt werden kann.
Es gibt jedoch zwei Hauptnachteile bei der Verwendung einer Saphirkugel in der Spitze des Stifts. Erstens muß die Kugel fest an ihrem Platz gehalten werden, um ihr Herausfallen zu verhindern, wenn der Stift auf eine Oberfläche gesenkt wird oder auftrifft. Die Befestigung der Saphirkugel ist ein potentieller Eintrittspunkt für Staub und andere Verunreinigungen, sowie für elektrostatische Entladungen (ESD; ESD = electrostatic discharge), die den Sensor und den Schaltungsaufbau in dem Stift beschädigen könnten. Da Strichcode-Stifte oft in industriellen Anwendungen verwendet werden, wo sie einer rauhen Handhabung ausgesetzt sind, ist eine solide Befestigung der Saphirkugel in der Spitze wichtig.
Zweitens ist die Saphirkugel ein sehr leistungsfähiges Linsenelement, da Saphir einen hohen optischen Brechungsindex (1,8) und die Kugel einen kleinen Durchmesser (in der Größenordnung von 3,18 mm oder 0,125 Inch) hat. Der Effekt dieses optischen Elements muß entweder in den optischen Fluß des Stifts eingebaut werden, oder muß irgendwie neutralisiert werden. Ein Einbau der Saphirkugel in den optischen Fluß macht es im allgemeinen erforderlich, daß die Kugel hinsichtlich anderer Elemente kritisch positioniert ist.
Ein Beispiel eines Stiftentwurfs, bei dem die Saphirkugel in den optischen Fluß des Stifts eingebaut ist, ist im U.S. Patent 3,784,794, "Electro-Optical Reader for Bar Codes or the Like", erteilt an Allais, gezeigt. Allais zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele, bei denen die Saphirkugel als ein Linsenelement sowohl zum Fokussieren des Lichts von einer Quelle in dem Stift zum Beleuchten des Strichcodes, als auch zum Leiten des Lichts, das vom Strichcode zu den Detektoren in dem Stift reflektiert wird, verwendet ist. Bei mehreren Ausführungsbeispielen ist die Saphirkugel einfach in einem zylindrischen Durchgang an der Spitze des Gehäuses des Stifts gehalten. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Saphirkugel in einer Fassung in einem gewundenen Aluminium- Trägerbauteil befestigt.
Bei allen Ausführungsbeispielen existiert ein ziemlich kurzer Leckpfad um die Spaphirkugel herum in das Innere des Stifts. Wegen der optischen Beschränkungen des Einbaus der Saphirkugel in den optischen Fluß sind bei allen Ausführungsbeispielen entweder die Detektoren oder die Lichtquelle direkt auf die Oberfläche der Saphirkugel geklebt. Dies erhöht die Anfälligkeit der elektronischen Komponenten, die auf der Kugel befestigt sind, beschädigt zu werden, wenn sie gesenkt wird, macht es schwierig, den Zusammenbau zu automatisieren, und macht ein Ersetzen der einzelnen Komponenten der Spitze unpraktisch.
Bei einem weiteren Entwurf nach dem Stand der Technik, der in Fig. 1 gezeigt ist, bildet eine optische Planfläche 19 den Boden der Saphirkugel 11, um die optische Leistung der hinteren Oberflache der Kugel zu eliminieren. Die Kugel 11 ist in einem Gehäuse 13 befestigt, das ferner einen Sensor 15 enthält. Bei dem gezeigten Entwurf ist das Gehäuse 13 gewunden, so daß es auf die Spitze eines Stifts geschraubt werden kann. Die Kugel muß in dem Gehäuse in der ordnungsgemäßen Orientierung, mit der optischen Planfläche 19 senkrecht zu der optischen Mittellinie 17, sicher befestigt, z.B. geklebt, werden.
Dieser Entwurf leidet an mehreren Nachteilen. Es ist aufwendig, die optische Planfläche auf die Saphirkugel zu schleifen. Eine Befestigung ist erforderlich, um die Planfläche während des Zusammenbaus ordnungsgemäß zu orientieren. Die Befestigung schafft einen relativ kurzen Leckpfad. Lücken im Kleber können Leckpfade für Staub und ESD zur Folge haben.
DE-A-3 423 131 offenbart einen Strichcode-Lesestift mit einem Gehäuse, das eine optische Anordnung einschließt; einer Kugel, durch die Licht in das Gehäuse eingelassen wird; einem Befestigungslager, das aus einem Material mit einem relativ hohen optischen Brechungsindex hergestellt ist, mit einer vorderen Oberfläche mit einer Vertiefung zur Befestigung der Kugel, wobei die Form der Vertiefung im wesentlichen der hinteren Oberfläche der Kugel entspricht, so daß der optische Lichtpfad, der durch die Kugel zu und von der optischen Anordnung in den Stift führt, durch das Befestigungslager läuft; und einer Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers an dem Gehäuse.
Eine ähnliche Anordnung ist in FR-A-2,251867 gezeigt.
Jedoch ist die Kugel in Kontakt mit der optischen Anordnung. Dies macht es schwierig, den Stift abzudichten, um Staub und Flüssigkeiten daran zu hindern, in ihn einzudringen.
Demgemäß schafft die Erfindung einen Strichcode-Lesestift, der folgende Merkmale aufweist: ein Gehäuse, das eine optische Anordnung einschließt; eine Kugel, durch die Licht in das Gehäuse eingelassen wird; ein Befestigungslager, das aus einem Material mit einem relativ hohen optischen Brechungsindex hergestellt ist, mit einer vorderen Oberfläche mit einer Vertiefung zum Befestigen der Kugel, wobei die Form der Vertiefung im wesentlichen der hinteren Oberfläche der Kugel entspricht, so daß der optische Lichtpfad, der durch die Kugel zu und von der optischen Anordnung in dem Stift führt, durch das Befestigungslager läuft; und eine Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers an dem Gehäuse; dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung nicht den Körper des Befestigungslagers durchdringt.
Ein Strichcode-Leser, der die Befestigungsstruktur der vorliegenden Erfindung einschließt, ist gegen Staub und Flüssigkeiten, die um die Kugel herum in den Stift eindringen, abgedichtet. Dies ist für Anwendungen, wie z.B. Supermarktkassen, wichtig, bei denen ausgelaufene Flüssigkeiten und Pulver vorhanden sein können.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Befestigung für eine Saphirkugel in der Spitze eines Strichcode-Lesestifts zu schaffen, die den Effekt der Saphirkugel als optisches Element minimiert, die Kugel sicher an ihrem Platz hält und Leckpfade für Staub, ESD oder andere Verunreinigungen zu dem Sensor und dem Schaltungsaufbau in dem Stift um die Saphirkugel herum eliminiert.
Fig. 1 zeigt eine Strichcode-Lesestiftspitze mit einer nach dem Stand der Technik bekannten Saphirkugel- Befestigungsstruktur.
Fig. 2 zeigt eine Aufbauansicht eines Teilschnitts eines Strichcode-Lesestifts, der eine Spitze, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist, einschließt.
Fig. 3 zeigt eine Strichcode-Lesestiftspitze mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Saphirkugel-Befestigungsstruktur, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 4 zeigt eine Strichcode-Lesestiftspitze mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Saphirkugel-Befestigungsstruktur, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem das Stiftgehäuse eine Saphirkugel-Befestigung aufweist, die in der Spitze gebildet ist, um eine einteilige Struktur zu bilden.
Fig. 2 zeigt eine Aufbauansicht eines Teilschnittes eines Strichcode-Lesestifts 100, der eine Spitze 110, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist, einschließt. Ein Gehäuse 103 enthält die optischen und elektronischen Komponenten des Strichcode-Lesestifts. Das Ende des Gehäuses in der Nähe der Spitze 110 weist einen verjüngten Abschnitt 105 auf, um ein Abtasten zu erleichtern. Die Stiftspitze 110 enthält einen sphärischen Saphirkörper, der als Kontaktfläche für die Abtastung dient und Licht in das und aus dem Inneren des Gehäuses sendet. Hinter der Spitze befindet sich eine optische Anordnung 107. Die optische Anordnung 107 schließt typischerweise eine Lichtquelle zum Beleuchten des Strichcodes und einen Sensor zum Erfassen des Lichts, das vom Strichcode reflektiert wird, ein. Die optische Anordnung ist mit einem elektronischen Schaltungsaufbau 109 verbunden, der die Ausgangssignale des Sensors verarbeitet. Der elektronische Schaltungsaufbau 109 kann Verstärker, Spitz endetektoren, Filter, Analog-/Digital-Umsetzer und Signaldekodierer enthalten. Das Ausgangssignal des Strichcode-Lesestifts ist mit einem nachfolgenden Gerät, wie z.B. einem Computer, über ein Ausgangskabel 111, das durch eine hintere Ummantelung 113 sicher an dem Gehäuse 103 befestigt ist, verbunden.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen Saphirkugel-Befestigungsstrukturen, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut sind. Fig. 3 zeigt eine Strichcode-Lesestiftspitze 320 mit einer zweiteiligen Befestigungsstruktur, die es ermöglicht, die optischen und strukturellen Komponenten aus verschiedenen Materialien herzustellen. Fig. 4 zeigt eine Strichcode-Lesestiftspitze 430 mit einer einteiligen Befestigungsstruktur, bei der die Stiftspitze als ein Stück gebildet sein kann. Dieser Aufbau hat weniger Teile, so daß er einfacher und billiger zusammenzubauen ist und weniger Toleranzdimensionen aufweist, die die Position der optischen Oberflächen beeinflussen könnten. Fig. 5 zeigt einen Strichcode-Lesestift, bei dem die Befestigungsstruktur einen integrierten Teil des Gehäuses darstellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 umfaßt die Spitze 320 eine Saphirkugel 311, die in einem Befestigungslager 321 enthalten ist, welches wiederum an einem Gehäuse 323 befestigt ist. Das Gehäuse 323 weist einen Abschnitt 331 mit Rippen 329 zum Befestigen der Spitze 320 am Gehäuse durch Ultraschall-Schweißen auf. Alternativ könnten der Abschnitt 331 und der dazupassende Teil des Gehäuses gewunden sein, wodurch das Gehäuse und die Spitze trennbar wären. Wie üblich weist das Gehäuse 323 einen Raum zum Enthalten einer optischen Anordnung 315, die eine Lichtquelle und einen Sensor einschließen kann, auf.
Das Befestigungslager 321 hat eine im wesentlichen halbsphärische Vertiefung 325, die der Oberfläche der Kugel 311 entspricht. Die Saphirkugel ist durch einen transparenten Kleber, wie z.B. einen optischen UV-Aushärtungskleber, in der Vertiefung 325 befestigt. Die relativ große Kontaktoberfläche zwischen der Kugel 311 und dem Befestigungslager 321 liefert eine starke sichere Befestigung. Da die Vertiefung 325 den Körper des Befestigungslagers 321 nicht durchdringt, eliminiert dieser Aufbau die Möglichkeit von Lecks um die Saphirkugel herum in den Stift.
Das Befestigungslager 321 ist in einem zylindrischen Durchgang 327 in dem Gehäuse 323 befestigt. Dies kann bewerkstelligt werden, indem die zusammenpassenden Oberflächen des Befestigungslagers 321 und des Durchgangs 327 Ultraschall-gelötet werden, indem ein Kleber verwendet wird, indem ein Preßsitz zwischen den zwei Teilen hergestellt wird, oder indem eine Vielzahl von anderen geeigneten Einrichtungen verwendet wird. Das Ultraschall-Löten dichtet den Durchgang ab, wobei es die Möglichkeit, daß irgendein Leck auftritt, minimiert.
Das Befestigungslager 321 ist aus einem Material mit einem relativ hohen Brechungsindex hergestellt. Die Oberfläche der Vertiefung 325 bildet eine erste optische Oberfläche, die im wesentlichen mit der Oberfläche der Saphirkugel 311 in Kontakt ist. Kunststoffe, wie z.B. Acryl und Polykarbonat, mit Brechungsindizes von etwa 1,5 (einem optischen Brechungsindex im Bereich von 1,4 bis 1,6) können als Materialien für das Befestigungslager verwendet werden. Da Kunststoff einen viel höheren Brechungsindex als Luft aufweist, ist der optische Effekt an der Grenzfläche zwischen der ersten optischen Oberfläche und der Saphirkugel viel geringer. In anderen Warten heißt das, daß Lichtstrahlen, die vom Saphir in den Kunststoff gehen, viel weniger abgelenkt werden, als dies bei Lichtstrahlen der Fall wäre, die vom Saphir in die Luft gehen. Als eine Folge davon ist die Positionierung der Saphirkugel 311 und des Befestigungslagers 321 hinsichtlich der Sensorelemente weniger kritisch.
Zusätzlich bildet die Rückseite des Befestigungslagers 321 eine zweite optische Oberfläche 333, die geformt sein kann, um den optischen Fluß des Stifts zu modifizieren. Z.B. können die Krümmung und die Position der Oberfläche 333 gewählt werden, um die Vergrößerung der Stiftoptiken zu ändern. Folglich kann durch die Verwendung von austauschbaren Spitzen mit unterschiedlicher Vergrößerung die Auflösung eines Stifts beim Lesen von verschiedenen Strichcode-Typen einfach durch das Wechseln der Spitze optimiert werden.
Das Gehäuse 323 kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, da bei diesem Ausführungsbeispiel seine optischen Eigenschaften nicht kritisch sind.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Spitze 430 in seiner Gesamtheit einteilig gebildet. Das Gehäuse 439 ist aus einem stark zusammengepreßten Kunststoff mit einem hohen optischen Brechungsindex gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte die Farbe des Gehäusematerials gewählt werden, um Umgebungslicht abzublocken (z.B. könnte das Gehäusematerial gefärbt sein) und nur Licht bei der Beleuchtungsfrequenz durchzulassen. Eine halbsphärische Vertiefung 435 ist in der Vorderseite des Gehäuses 439 gebildet und es existiert kein separates Befestigungslager. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist die Saphirkugel in der Vertiefung mit einem optischen Kleber sicher befestigt. Ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel bildet die hintere Oberfläche des Gehäuses 439 eine zweite optische Oberfläche 437, die geformt sein kann, um einen gewünschten Effekt im optischen Fluß des Stifts zu liefern. Das Gehäuse 439 ist mit einem gewundenen Abschnitt zum Befestigen des Gehäuses an dem Stiftgehäuse gezeigt. Selbstverständlich könnte dieses Gehäuse ebenfalls mit Rippen zum Ultraschall- Löten, wie in Fig. 3 gezeigt ist, hergestellt sein.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem das Stiftgehäuse eine Saphirkugel-Befestigung aufweist, die in der Spitze gebildet ist, um eine einteilige Struktur zu bilden. Das Gehäuse 539 ist aus einem stark zusammengepreßten Kunststoff mit einem hohen optischen Brechungsindex gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte die Farbe des Gehäusematerials ebenfalls gewählt werden, um Umgebungslicht zu blockieren und nur Licht bei der Beleuchtungsfrequenz durchzulassen. Eine halbsphärische Vertiefung 535 ist in der Vorderseite des Gehäuses 539 gebildet. Es gibt kein separates Gehäuse oder Befestigungslager. Wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ist die Saphirkugel mit einem optischen Kleber sicher in der Vertiefung befestigt. Hinter der Vertiefung 535 ist ein Hohlraum 542 in dem Gehäuse gebildet, um die optische Anordnung zu enthalten. Ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Hohlraum 542 eine zweite optische Oberfläche 537, die geformt sein kann, um einen gewünschten Effekt im optischen Fluß des Stifts zu liefern. Die äußere Oberfläche des Gehäuses kann aus Gründen des Erscheinungsbilds texturiert sein.
Es gibt viele Möglichkeiten, die Saphirkugel sicher in der Vertiefung zu befestigen, z.B. könnten eine Abdeckung oder ein Deckelring anstelle des Klebers verwendet werden.

Claims

1. Ein Strichcode-Lesestift (100) mit einem Gehäuse (103, 539), das eine optische Anordnung (107) enthält; einer Kugel (311), durch die Licht in das Gehäuse eingelassen wird; einem Befestigungslager (321), das aus einem Material mit einem relativ hohen optischen Brechungsindex hergestellt ist, mit einer vorderen Oberfläche mit einer Vertiefung (325, 435, 535) zum Befestigen der Kugel, wobei die Form der Vertiefung im wesentlichen der hinteren Oberfläche der Kugel entspricht, so daß der optische Lichtpfad, der durch die Kugel zu und von der optischen Anordnung in dem Stift führt, durch das Befestigungslager läuft; und einer Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers an dem Gehäuse; dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung den Körper des Befestigungslagers nicht durchdringt.

2. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers (321) an dem Gehäuse (103, 539) des Stifts ein Ultraschall-gelötete Verbindung zwischen dem Befestigungslager und dem Gehäuse aufweist.

3. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers (439) an dem Gehäuse (103, 539) des Stifts einen gewundenen Abschnitt des Befestigungslagers zum Koppeln mit einem gewundenen Abschnitt in dem Gehäuse aufweist.

4. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers an dem Gehäuse des Stifts ein Gehäuse (323) mit einem Durchgang zum Aufnehmen des Befestigungslagers aufweist, wobei das Gehäuse einen Abschnitt (331) aufweist, der zum Ultraschall-Löten an das Gehäuse angepaßt ist.

5. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum sicheren Befestigen des Befestigungslagers an dem Gehäuse des Stifts ein Gehäuse (323) mit einem Durchgang zum Aufnehmen des Befestigungslagers aufweist, wobei das Gehäuse einen Abschnitt aufweist, der zum Koppeln mit einem gewundenen Abschnitt in dem Stiftgehäuse angepaßt ist.

6. Ein Lesestift (100) gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Material ein Kunststoff mit einem optischen Brechungsindex im Bereich von 1,4 bis 1,6 ist.

7. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 6, bei dem das Material ein Polykarbonat-Kunststoff ist.

8. Ein Lesestift (100) gemäß Anspruch 6, bei dem das Material ein Acryl-Kunststoff ist.

9. Ein Lesestift (100) gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Material gefärbt ist, um Umgebungslicht herauszufiltern, wobei im wesentlichen nur Licht der Frequenz einer Beleuchtungsquelle 107 in dem Stift durchgelassen wird.

10. Ein Lesestift (100) gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Befestigungslager (321) eine hintere Oberfläche (333, 437) in dem optischen Lichtpfad aufweist, der durch die Kugel zu und von der optischen Anordnung führt, wobei die hintere Oberfläche geformt ist, um die optischen Eigenschaften des optischen Flusses des Stiftes zu beeinflussen.