DE69230846T2

DE69230846T2 - Strichkodeleser

Info

Publication number: DE69230846T2
Application number: DE69230846T
Authority: DE
Inventors: Hideki Imai; Keiichi Kobayashi; Seiichiro Tamai; Takahiro Yamao
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-25
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2012-07-26
Also published as: EP0524653A2; CA2074653A1; DE69230846D1; EP0524653B1; JPH0535905A; JP2720641B2; EP0524653A3; US5349171A; CA2074653C

Description

Hintergrund der Erfindung:

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Barcode-Lesevorrichtung, die einen Bildsensor wie ein CCD verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Barcode-Lesevorrichtung mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des Barcodes, einen Bildsensor zum Empfangen des reflektierten Lichts von dem Barcode und zum Erzeugen eines Bildsignals, wobei der Bildsensor Lichtempfangselemente umfasst, die in einen CCD-Array ausgebildet sind, eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Bildsensors, einen Verstärker zum Verstärken des Bildsignals, wobei der Verstärker erste und zweite Operationsverstärker umfasst, wobei der Verstärker eine Amplituden-Steuereinrichtung zum Steuern der Amplitude des Signals umfasst, das von den ersten und zweiten Betriebsverstärkern erzeugt wird, und eine Digitalisierschaltung zum Digitalisieren des verstärkten Bildsignals und Erzeugen eines den Barcode darstellenden digitalen Signals.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In Fig. 5 ist eine Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik gezeigt, die eine Spannungsquelle PS zum Zuführen von 5 V, einen DC-DC-Wandler 21 zum Ändern der Spannung von 5 V auf 12 V, einen Bildsensor 5 wie beispielsweise ein CCD mit 2048 Pixel, der bei 12 V betrieben wird, einen Operationsverstärker 9 zum Verstärken des Ausgangs von den CCD 5, eine Digitalisierschaltung 10, die von einem Operationsverstärker zum Ändern des verstärkten Signals in ein digitales Signal ausgebildet ist, eine Tiefpegelschaltung zum Ändern des Signals in dem System mit der VCC von 12 V in das System mit der VCC von 5 V, und einem Mikrocomputer zum Verarbeiten des gelesenen Barcodesignals umfasst. Der Mikrocomputer 14 umfasst einen Zähler 15 zum Zählen der Breite eines Streifens, einen I/O-Port 16, einen seriellen Port 17, ein ROM 18 und ein RAM 19. Der Mikrocomputer 14 verarbeitet die Lesedaten mittels eines zuvor in dem ROM 19 installierten Programms, und das Ergebnis wird einem Puffer 20 zugeführt und ferner zu einer weiteren Verarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) übertragen.
Die Barcode-Lesevorrichtung umfasst ferner eine Lichtquelle 2, die aus LEDs ausgebildet ist, die in einem Array angeordnet sind, um einen Lichtstreifen mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren, eine Bildsensor-Ansteuerschaltung 12 zum Ansteuern des CCD 5, und einen Indikator 13, der von einem Buzzer oder einer Lampe ausgebildet ist, um anzuzeigen, dass der Lesevorgang beendet ist.
Der Bildsensor 5 und Schaltungen 9, 10 und 11 werden in der Barcodelesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik mit der Betriebsspannung VCC von 12 V betrieben, und die Schaltung 2, 12 und 13 wird mit der Betriebsspannung VCC von 5 V betrieben. Die erste Schaltung wird als 12 Volt-Schaltungssystem bezeichnet, und die zweite wird als 5 Volt-Schaltungssystem bezeichnet. Da die Barcode- Lesevorrichtung nur eine Spannungsquelle hat, ist es notwendig, zwei Spannungspegel, 5 V und 12 V vorzubereiten. Dazu wird ein DC-DC-Wandler 21 in der Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik bereitgestellt. Um die Verwendung des in dem 12 Volt-Schaltungssystem erzeugten Signals in dem 5 Volt-Schaltungssystem zu ermöglichen, ist eine Tiefpegelschaltung 11 notwendig.
Wenn ein derartiger DC-DC-Wandler eingesetzt wird, wird die Barcode-Lesevorrichtung groß und die Herstellungskosten nehmen zu. Wenn ferner eine Batterie als Spannungsquelle verwendet wird, besitzt die Batterie keine lange Lebensdauer aufgrund der Verwendung von hoher Spannung und der Energie, die in den DC-DC Wandler 21 und der Tiefpegelschaltung 11 verbraucht wird.
Die japanische Patentanmeldung JP-A-62179072 offenbart die Barcode- Lesevorrichtung, die einen Verstärker mit einer Verstärkungssteuereinrichtung zum Steuern der Amplitude des Signals bereitstellt, dass von den Operationsverstärkern zum Verstärken des Bildsignals erzeugt wird. Diese Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik umfasst auch einen Mikroprozessor, der das verstärkte Ausgangssignal des Bildsensors empfängt. Um das Lesen des Barcodes mit unterschiedlichen Reflektionsindizes zu ermöglichen, ändert der Mikrocomputer - wenn das Lesen unmöglich ist - den Zustand seiner Ausgangsanschlüsse und gibt die Barcodedaten mit unterschiedlicher Verstärkung ein. Die Nachteile dieser Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik sind seine Größe und seine hohen Herstellungskosten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist mit dem Ziel entwickelt worden, die vorstehend beschriebenen Nachteile im Wesentlichen zu lösen und besitzt als wesentliche Aufgabe das Bereitstellen einer verbesserten Barcode-Lesevorrichtung. Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst die Barcodelesevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes:
eine Lichtquelle zum Beleuchten des Barcodes,
einen Bildsensor zum Empfangen des von dem Barcode reflektierten Lichts und Erzeugen eines Bildsignals, wobei der Bildsensor in einem CCD-Array ausgebildete Lichtempfangselemente aufweist,
eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Bildsensors, einen Verstärker zum Verstärken des Bildsignals,
wobei der Verstärker erste und zweite Operationsverstärker aufweist, wobei der Verstärker eine Amplituden-Steuereinrichtung zum Steuern der Amplitude des von den ersten und zweiten Operationsverstärkern erzeugten Signals aufweist,
und eine Digitalisierschaltung zum Digitalisieren des verstärkten Bildsignals und Erzeugen eines den Barcode darstellenden digitalen Signals, wobei die in dem CCD-Array ausgebildeten Lichtempfangselemente mit einer Betriebsspannung VCC von 5 V betrieben werden, wobei die ersten und zweiten Operationsverstärker jeweils einen ersten auf VCC von 5 V anliegenden Spannungsquellen-Anschluß und einen zweiten auf Erde anliegenden Spannungsquellen-Anschluß aufweisen, wobei der Verstärker eine Offsetpegel- Steuereinrichtung zum Steuern des Offsetpegels des von der Amplitudensteuereinrichtung empfangenen Signals aufweist, wobei die Digitalisierschaltung einen dritten Operationsverstärker aufweist, der einen ersten auf VCC von 5 V anliegenden Spannungsquellen-Anschluß und einen zweiten auf Erde anliegenden Spannungsquellen-Anschluß aufweist.
Da die Barcode-Lesevorrichtung der vorliegenden Erfindung den Bildsensor aufweist, der mit einer Betriebsspannung VCC von 5 V betrieben wird, und den Verstärker und die Digitalisierschaltung aufweist, die mit VCC von 5 V betrieben werden können, ist es notwendig, den DC-DC-Wandler oder die Tiefpegelschaltung bereitszustellen, wie es in der Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Somit kann die Barcode-Lesevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kosteneffektiv und in kompakter Größe hergestellt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich werden, wobei in der Zeichnung dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Es zeigen:
Fig. 1a und 1b jeweils eine schematische Ansicht einer Barcode-Lesevorrichtung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Barcode-Lesevorrichtung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der Schaltung 23, die eine Abwandlung davon zeigt,
Fig. 4b und 4b jeweils ein Wellenformdiagramm, das in der Schaltung von Fig. 3 verarbeitete Signale zeigt, und
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Barcode-Lesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine Barcodelesevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In einem Behälter 8 sind eine Lichtquelle 2, die aus LEDs ausgebildet ist, die in einem Array angeordnet sind, um einen Lichtstreifen mit einer Wellenlänge von 660 nm zu emittieren, ein Spiegel 3 zum Führen des von einem Barcode 1 reflektierten Lichts, eine Bildausbildungslinse 4, ein Bildsensor 22 wie beispielsweise ein CCD mit 2048 Pixeln, der bei 5 V betrieben wird, eine Verarbeitungsschaltung 6, und eine Kommunikationsleitung 7 zum Senden von Daten zu einem Endgerät, wie ein POS, bereitgestellt. Anstelle der Kommunikationsleitung 7 kann ein drahtloses System 7' zur Übertragung der Daten verwendet werden, wie es in Fig. 1b gezeigt ist. Für das drahtlose System 7' kann eine Fotodiode zum Erzeugen von Licht (Infrarotlicht) oder ein Wellengenerator zum Erzeugen einer Welle mit einer Frequenz in dem Bereich von 400 MHz verwendet werden.
Fig. 2 zeigt die Schaltungen, die hauptsächlich in der Verarbeitungsschaltung 6 bereitgestellt sind. Die Schaltung umfasst eine Spannungsquelle PS zum Bereitstellen von 5 V, den Bildsensor 22, einen Operationsverstärker 23 zum Verstärken des Ausgangs von der CCD 22, eine Digitalisierschaltung 24, die von einem Operatonsverstärker zum Ändern des verstärkten Signals in ein digitales Signal ausgebildet ist, und einen Mikrocomputer 14 zum Verarbeiten des gelesenen Barcodesignals. Der Mikrocomputer 14 umfasst einen Zähler 15 zum Zählen der Breite eines Streifens, einen I/O-Port 16 einen seriellen Port 17, ein ROM 18 und ein RAM 19. Mittels eines zuvor in dem ROM 18 installierten Programms verarbeitet der Mikrocomputer 14 die Lesedaten und das Ergebnis wird einem Puffer 20 zugeführt und weiter an eine andere (nicht gezeigte) Verarbeitungsvorrichtung übertragen. Der Shiftgatepuls SH und Systemtakte φ werden von dem I/O-Port 16 an die Ansteuerschaltung 12 angelegt, die dann den ersten Takt CK1, zweiten Takt CK2, Shiftgatepuls SH und Resetpuls RS erzeugt und dem Bildsensor 22 bereitstellt.
Die Schaltung umfasst ferner die Lichtquelle 2, eine Bildsensor-Ansteuerschaltung 12 zum Ansteuern des CCD 22 und einen Indikator 13, der von einem Buzzer oder einer Lampe bereitgestellt wird, um anzuzeigen, dass das Lesen beendet ist.
Fig. 3 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Bildsensors 22, Verstärker 23 und der Digitalisierschaltung 24.
Der Bildsensor 22 ist von einem CCD wie beispielsweise TCD 1201 ausgebildet, der mit einer Betriebsspannung VCC von 5 V betrieben wird. Der CCD empfängt den ersten Takt CK1, zweiten Takt CK2, Shiftgatepuls SH und Resetpuls RS genauso wie das CCD mit der Betriebsspannung VCC von 12 V. Wenn ein Barcode abgetastet ist, erzeugt der Bildsensor 22 ein Bildsignal OS und ein Kompensationssignal DS.
Der Verstärker 23 umfasst einen ersten Verstärker, einen zweiten Verstärker, einen Differenzverstärker und einen Aktivfilter. Der erste Verstärker ist durch einen Transistor Tr1 und Widerstände r1, r2, r3 und r7 definiert. Der Zweitverstärker ist durch einen Transistor Tr2, die Widerstände r4, r5, r6, r7', r8 und r0 und eine Zenerdiode D3 definiert. Die Zenerdiode D3 hat einen Spannungsabfall von 2,4 V und dieser Spannungsabfall wird zum Einstellen des Betriebspunktes des Operationsverstärkers op1 verwendet. Die Transistoren Tr1 und Tr2 sind jeweils in einer Emitterfolgeverbindung angeordnet. Der Differenzverstärker ist durch einen Operationsverstärker op1 und einen Widerstand r9 definiert. Der Aktivfilter ist durch einen Operationsverstärker op2, Widerstände r10 und r11 und Kondensatoren C1 und C2 definiert.
Der erste Verstärker verstärkt das Bildsignal OS, und der zweite Verstärker verstärkt das Kompensationssignal DS. Der Differenzverstärker empfängt das verstärkte Bildsignal OS und das verstärkte Kompensationssignal DS und erzeugt ein Differenzsignal, das einen Unterschied zwischen den Signalen OS und DS darstellt. Der Aktivfilter, der als Tiefpassfilter dient, empfängt das Differenzsignal und schneidet ein Hochfrequenz-Rauschsignal ab, das eine größere Frequenz als 300 KHz hat. Der Aktivfilter erzeugt demnach ein geglättetes Signal.
In der in Fig. 3 gezeigten Schaltung werden die Operationsverstärker op1, op2 und op3 mit einer Betriebsspannung VCC von 5 V betrieben. Daher ist es notwendig, den DC-DC-Wandler oder die Tiefpegelschaltung bereitzustellen, wie bei der Barcodelesevorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Jeder der Operationsverstärker op1, op2 und op3 hat einen Spannungsquellenanschluss, der auf VCC von 5 V liegt, und einen anderen Spannungsquellenanschluss, der auf Erde liegt, so dass der dynamische Bereich des Operationsverstärkers in dem gesamten Betriebsbereich verwendet werden kann.
In Fig. 3 umfasst der Verstärker 23 ferner eine Amplitudensteuerschaltung und eine Offsetpegel-Steuerschaltung. Die Amplitudensteuerschaltung ist durch einen Operationsverstärker op4, Widerstände r17, r18 und r19 und einen Analogschalter SW1 definiert, der von einem Mikrocomputer 14 gesteuert wird. Der Analogschalter SW1 ist ein normalerweise offener Schalter. Die Offsetpegel- Steuerschaltung ist durch einen Operationsverstärker op5, Widerstände r20, r21, r22, r23 und r24 und einen Analogschalter SW2 definiert. Der Analogschalter SW2 ist ein normalerweise geschlossener Schalter.
Wenn beim Dekodieren des digitalen Signals, das den Barcode in den Mikrocomputer 14 eingibt, ein Dekodierfehler erfaßt wird, der von einer kleinen Amplitude des Barcodeerfassungssignals verursacht wird, wie es in Fig. 4a auf der linken Seite gezeigt ist, erzeugt der Mikrocomputer 14 ein An-Signal entlang der Leitung L1, um den Schalter SW1 einzuschalten. Somit ist ein Widerstand r18 parallel zu dem Widerstand r17 geschaltet, um die Verstärkungsrate des Operationsvestärkers op4 zu erhöhen. Somit zeigt das Barcode-Erfassungssignal vom Operationsverstärker op4 eine größere Verstärkung, wie es in Fig. 4 auf der rechten Seite gezeigt ist.
Wenn beim Dekodieren des digitalen Signals, das den Barcode darstellt, ein Dekodierfehler erfaßt wird, der von einer Sättigung des Barcodeerfassungssignals verursacht wird, wie es auf der linken Seite in Fig. 4b gezeigt ist, erzeugt der Mikrocomputer 14 ein Off-Signal auf der Leitung L2, um den Schalter SW2 auszuschalten. Dies kann passieren, wenn der Kontrast zwischen den Streifen und Räumen relativ klein ist. Somit wird ein Widerstand r24 mit einem Widerstand r23 in Reihe geschaltet, um den Betriebspunkt des Operationsverstärkers op5 zu verschieben. Somit wird das Barcodeerfassungssignal vom Operationsverstärker op5 in den Sättigungsbereich verschoben, wie es in Fig. 4b auf der rechten Seite gezeigt ist.
Die ein und aus Signale von Leitung L1 oder L2 werden im Ansprechen auf den Shiftgatepuls SH derart erzeugt, dass eine Ein-Bedingung oder Aus-Bedingung für zumindest einen Zyklus zwischen zwei Shiftgatepulsen aufrecht erhalten wird.
In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel wird nur ein Analogschalter SW1 zum Steuern der Verstärkungsrate bereitgestellt, aber eine Vielzahl von Analogschaltern kann bereitgestellt werden, um die Verstärkungsrate in eine Vielzahl von unterschiedlichen Schritten zu ändern.
Genauso kann eine Vielzahl von Analogschaltern für Schalter SW1 bereitgestellt werden, um den Offsetpegel in eine Vielzahl von unterschiedlichen Pegeln zu ändern.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das CCD mit 2048 Pixeln, die in einem linearen Array (eindimensionale Anordnung) angeordnet sind, mit einem Betriebsspannungsbereich von 4,5 bis 5,5 V in dem Bildsensor 22 eingesetzt. Also kann die Pixelanordnung in dem CCD in zwei Dimensionen anstelle von einer Dimension angeordnet werden.
Ferner ist es möglich für die Spannungsquelle eine Trockenbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie zu verwenden. Für die Kommunikationsleitung 7 ist es möglich, ein drahtloses Kommunikationssystem unter Verwendung von Licht (Infrarotlicht) oder einer Welle mit einer Frequenz in dem Bereich von 400 MHz zu verwenden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung all die Schaltungen mit dem Bildsensor 22 die Betriebsspannung VCC von 5 V aufweisen, ist es möglich, die Barcode-Lesevorrichtung in einer kompakten Größe herzustellen, und gleichzeitig kann die Betriebszuverlässigkeit verbessert werden. Die Barcode-Lesevorrichtung kann auch kostengünstig hergestellt werden.

Claims

1. Barcode-Lesevorrichtung mit

einer Lichtquelle (2) zum Beleuchten des Barcodes,

einem Bildsensor (22) zum Empfangen des von dem Barcode reflektierten Lichts und Erzeugen eines Bildsignals, wobei der Bildsensor (22) in einem CCD-Array ausgebildete Lichtempfangselemente aufweist, und die in dem CCD-Array ausgebildeten Lichtempfangselemente mit einer Betriebsspannung Vcc von 5 V betrieben werden,

einer Ansteuerschaltung (12) zum Ansteuern des Bildsensors (22), einem Verstärker (23) zum Verstärken des Bildsignals,

wobei der Verstärker (23) erste und zweite Operationsverstärker (op1 und op2) aufweist, und die ersten und zweiten Operationsverstärker (op1 und op2) jeweils einen ersten auf Vcc von 5 V anliegenden Spannungsquellen- Anschluß und einen zweiten auf Erde anliegenden Spannungsquellen-Anschluß aufweisen,

wobei der Verstärker (23) eine Amplituden-Steuereinrichtung (op4, sw1) zum Steuern der Amplitude des von den ersten und zweiten Operationsverstärkern (op1 und op2) erzeugten Signals aufweist,

wobei der Verstärker (23) eine Offsetpegel-Steuereinrichtung (op5, sw2) zum Steuern des Offsetpegels des von der Amplitudensteuereinrichtung (op4, sw1) empfangenen Signals aufweist, und

einer Digitalisierschaltung (24) zum Digitalisieren des verstärkten Bildsignals und Erzeugen eines den Barcode darstellenden digitalen Signals, wobei die Digitalisierschaltung (24) einen dritten Operationsverstärker (op3) aufweist, der einen ersten auf Vcc von 5 V anliegenden Spannungsquellen-Anschluß und einen zweiten auf Erde anliegenden Spannungsquellen-Anschluß aufweist.

2. Barcode-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Digitalisierschaltung (24) nach jedem Abtastvorgang des Bildsensors (22) zurückgesetzt wird.

3. Barcode-Lesevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem Prozessor (14) zum Decodieren des digitalen Signals.

4. Barcode-Lesevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Datenkommunikationssystem (7 oder 7') zum Übertragen des decodierten digitalen Signals.

5. Barcode-Lesevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Datenkommunikationssystem ein kabelloses System mit einer Photodiode ist.

6. Barcode-Lesevorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Datenkommunikationssystem ein kabelloses System mit einem Wellengenerator ist.