DE69621237T2

DE69621237T2 - Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung für ccd-abtaster

Info

Publication number: DE69621237T2
Application number: DE69621237T
Authority: DE
Inventors: A. Didomizio; Kurt Hecht
Original assignee: Accu Sort Systems Inc
Current assignee: Accu Sort Systems Inc
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: CA2218189C; AU1084297A; USRE37925E1; US5814802A; DE69621237D1; WO1997031474A1; JPH10506752A; JP2966111B2; EP0823177B1; ATE217743T1; CA2218189A1; EP0823177A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Beleuchten von codierten Informationssymbolen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich, mehr insbesondere, auf eine Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung für CCD-basierte Scanner.
Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, Bd. 27, Nr. 7A, 31. Dezember 1984, S. 3833-3834, XP002027871 D. E. GRANT ET AL: "Low-eccentricity, elliptical-cylindrical illuminator system".

Beschreibung des Standes der Technik

Es gibt viele Schwierigkeiten, die mit dem Abbilden von Objekten oder Barcodesymbolen und anderen maschinenlesbaren Symbolen auf Verpackungen verbunden sind. Ein fehlerhaftes Abbilden von durch Menschen oder Maschinen lesbaren Symbolen kann das Ergebnis eines schlechten Druckes der Symbole auf einem Etikett oder von Fremdmarkierungen oder Verunreinigungen sein, die auf dem Etikett vorhanden sind. Ein fehlerhaftes Abbilden ist jedoch oft das Ergebnis von schlechten Beleuchtungsbedingungen. Eine richtige Beleuchtung ist eines der wichtigsten Erfordernisse für jedes Maschinenabbildungssystem.
Die Beleuchtung eines Objekts oder eines Etiketts ist besonders kritisch bei Hochgeschwindigkeitsabtastsystemen, bei denen CCD-Detektoren eingesetzt werden. Dem einschlägigen Fachmann ist bekannt, daß die Fähigkeit von CCD-Abtastsystemen, ein Objekt genau zu erfassen, von der Menge an Licht abhängt, die von dem interessierenden Gebiet aus auf den CCD-Detektor reflektiert wird. Die Menge an Licht, die durch den CCD-Detektor erfaßt wird, ist eine Funktion sowohl der Integrationsperiode als auch der Beleuchtungsintensität.
Viele gegenwärtige Abbildungssysteme auf dem Gebiet der Materialhandhabung weisen Förderer variabler Geschwindigkeit auf, wobei sich die Geschwindigkeit des Förderers mit dem Volumen der Verpackungen verändert, die durch das System gehandhabt werden.
Wenn ein Beleuchtungsgrad geringer Intensität für einen Niedergeschwindigkeitsfördererbetrieb ausgewählt wird, kann derselbe Beleuchtungsgrad zum genauen Abbilden unzureichend sein, wenn die Förderergeschwindigkeit erhöht wird. Wenn ein Beleuchtungsgrad hoher Intensität ausgewählt wird, kann das Licht den CCD-Detektor sättigen, wenn der Förderer bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet.
Beleuchtungsquellen hoher Intensität sind auch dafür bekannt, daß sie große Mengen an Wärme erzeugen und so "Wellenverzerrungen" erzeugen, die die Fähigkeit eines CCD- Detektor-basierten Systems blockieren können, das Bild genau aufzulösen. Darüber hinaus erzeugen Quellen hoher Intensität eine Belästigung und sogar eine Sicherheitsgefahr für in der Nähe befindliche Bedienungspersonen.
Die oben erwähnte Vorrichtung, die aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin bekannt ist, umfaßt einen elliptisch-zylindrischen Reflektor niedriger Exzentrizität mit einer flachen Krümmung, der benutzt wird, um einen schmalen Fußabdruck von Licht auf einem Dokumentenglas zu erzeugen. Eine Anordnung von Lampe und Kühlung ist so gewählt, daß keine erhitzte Luft über den Abbildungslichtstrahlenpfad hinweggeht; deshalb werden große Linsenabbildungsprobleme, die durch optische Brechung von Licht durch erhitzte Luft verursacht werden, minimiert.
Die US-A-3 977 784 beschreibt eine Kondensorvorrichtung zum Beleuchten eines Originals, wie es in einer Facsimile- oder Kopiermaschine benutzt wird, die einen elliptischen reflektierenden Spiegel aufweist. Eine Lichtquelle hat ein doppelschaliges Lampengehäuse, so daß Umluft zwischen das Gehäuse zum Kühlen des Systems eingeleitet werden kann, ohne daß sie direkt auf die Lampe geblasen wird. Der Spiegel ist auf einem Halteteil durch Kompressionsringe abgestützt.
Die US-A-4 248 517 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung in einer Kopiervorrichtung, eine Facsimilevorrichtung und dgl., bei der ein Dokument beleuchtet wird und eine bildweise Belichtung des beleuchteten Dokuments bewirkt wird. Die Beleuchtungsvorrichtung umfaßt eine beleuchtende Leuchtstofflampe, die eine langgestreckte Röhre hat, und eine Maske, die eine Vielzahl von darin gebildeten Öffnungen hat. Die Maske ist um die Röhre in engem Kontakt mit derselben angeordnet. Die Öffnungen sind so konfiguriert, daß das Dokument mit einer gleichmäßigen Lichtverteilung beleuchtet wird.
Die DE 42 38 395 A beschreibt einen Bildprozessor, der eine optische Abtasteinheit hat, die mit einem Gehäuse bewegbar ist. Der Abbildungsprozessor ist dafür ausgebildet, Bildinformation von reflektierenden Dokumenten sowie von transmissiven Dokumenten zu lesen. Der Bildprozessor benutzt eine Reflektoreinrichtung, die eine Wärmeableiteinrichtung aufweist, welche eine Vielzahl von thermisch leitfähigen Einrichtungen hat (Fig. 27).
Die US-A-5 059 860 beschreibt eine Beleuchtungslichtquelle für eine Farbbildaufzeichnungsvorrichtung, die eine Glasröhre aufweist, welche einen vorbestimmten Durchmesser hat, wobei mit einem reflektierenden Film eine innere Wand der Glasröhre, mit Ausnahme eines Teils derselben, durch Beschichtung überzogen ist. Die Beleuchtungslichtquelle weist eine thermisch leitfähige Einrichtung als eine Wärmeableiteinrichtung auf (Fig. 3). Darüber hinaus hat die Beleuchtungslichtquelle ein Kühlgebläse zum Erzeugen eines Luftstroms zum Kühlen der Leuchtstofflampe.
Es gibt demgemäß einen Bedarf an einer Beleuchtungsbaugruppe, welche die gewünschte Beleuchtung für den Betrieb eines Förderers bei beliebiger Geschwindigkeit liefert.
Erreicht wird das gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung der oben genannten Art, die die Merkmale hat, welche in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist eine Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung, die für CCD- basierte Bilderfassungssysteme verwendet wird. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse, das separate Abteile hat, welche modulare Baugruppen ergänzen, die darin installiert sind. Ein Decoderabteil beherbergt eine CCD-Kamerakopfeinheit und Komponenten, die dem Auffinden und Erfassen und Decodieren eines Bildes zugeordnet sind. Ein Optikabteil beherbergt die Spiegel und zugeordnete Optiken zum Reflektieren des Bildes auf den CCD-Detektor. Ein Beleuchtungsabteil enthält die Lampen hoher Intensität und die zugeordneten Komponenten zum Beleuchten des abzubildenden Objekts. Das Beleuchtungsabteil enthält ein Wärmemanagementsystem, welches die Wärme aus den Lampen hoher Intensität ableitet und verhindert, daß Wärme in andere Abteile innerhalb des Gehäuses gelangt.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Beleuchtungsbaugruppe, die das optimale Ausmaß an Beleuchtung gemäß dem Bedarf, der durch das System gedeckt werden soll, liefert.
Weiter umfaßt die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung mit einem effektiven Wärmemanagementsystem.
Andere Objekte und Vorteile werden für den einschlägigen Fachmann nach dem Lesen der ausführlichen Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform deutlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der modularen Beleuchtungsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A ist eine Seitenansicht der Beleuchtungsbaugruppe nach Fig. 2;
Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht der Beleuchtungsbaugruppe nach Fig. 2;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Vielzahl von modularen Beleuchtungsbaugruppen, die parallel angeordnet sind;
Fig. 5 ist eine grafische Darstellung des Beleuchtungsprofils einer bekannten Beleuchtungseinheit;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf das Fenster der Beleuchtungsbaugruppe, die eine Öffnung aufweist;
Fig. 7 ist eine grafische Darstellung des Beleuchtungsprofils der Beleuchtungsbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild des Beleuchtungsintensitätssteuersystems nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung, die die Auflösung des Abtastsystems zeigt; und
Fig. 10 ist das Rechteckwellenausgangssignal aus dem Tachometer.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die bevorzugte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben, in welchen gleiche Bezugszahlen überall dasselbe Element bezeichnen. Eine Hochgeschwindigkeitsabbildungsvorrichtung 12 nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Die Abbildungsvorrichtung 12 umfaßt einen Rahmen 14, der ein Hauptgehäuse 16 oberhalb eines Förderers 18 trägt. Wenn sich Packungen 20 längs des Förderers 18 bewegen, gehen sie unter dem Gehäuse 16 hindurch. Die Packungen 20 werden beleuchtet, um das Erfassen der Packungen 20 und von durch Menschen oder Maschinen lesbaren Symbolen, die darauf angeordnet sind, wie z. B. einem Barcode 22, zu erleichtern. Der Einfachheit halber wird die Erfindung unter Bezugnahme auf das Erfassen und Decodieren von Barcodes beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch bei jedem Typ von System zum Abbilden von Objekten oder zum Abbilden von durch Menschen oder maschinenlesbaren Symbolen anwendbar.
Es gibt viele Faktoren, die die Fähigkeit der Vorrichtung 12, jedes Barcodeetikett 22 genau zu erkennen, beeinträchtigen können; einschließlich der Geschwindigkeit des Förderers 18, der Beleuchtungsintensität und der Fähigkeit der Vorrichtung 12, sich akkurat auf das betreffende Barcodeetikett 22 zu fokussieren. Diese Faktoren werden durch die Abbildungsvorrichtung 12 nach der vorliegenden Erfindung bei dem Beleuchten und Erfassen von Barcodesymbolen berücksichtigt.
In Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, ist die Abbildungsvorrichtung 12, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, gezeigt. Die Vorrichtung 12 umfaßt eine Beleuchtungsbaugruppe 40 und ein Hauptgehäuse 42. Das Hauptgehäuse 42 enthält drei separate Abteile: 1) ein Optikabteil 44; 2) ein Decoderabteil 46; und 3) ein Beleuchtungsabteil 43. Zugangsluken 57, 59, 61 sind für den leichten Zugang zu Bauteilen innerhalb jedes Abteils 43, 44, 46 ebenfalls vorgesehen.
Das Optikabteil 44 beherbergt die Spiegel und die zugeordneten Optiken zum Reflektieren eines Bildes des betreffenden Barcode-Etiketts 22 auf einen CCD-Detektor. Das Decoderabteil 46 beherbergt die Komponenten wie eine CCD-Kamera-Kopfeinheit und die Bildverarbeitungsarchitektur, welche zum Erfassen und Decodieren des Barcodebildes verwendet wird. Das Decoderabteil 46 kann so konfiguriert sein, daß es verschiedene Typen von CCD- Detektoren von irgendeinem Hersteller beherbergt.
Das Beleuchtungsabteil 43 ergänzt die Beleuchtungsbaugruppe 40 zum Befestigen der Beleuchtungsbaugruppe 40 an dem Hauptgehäuse 42. Gemäß Fig. 3A, auf die nun Bezug genommen wird, hat die Beleuchtungsbaugruppe 40 eine Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50, ein Fenster 51, ein Querstromgebläse 52, Lampenfassungen 56, Lampen 58 und ein Elektronikabteil 60. Die Lampen 58 bilden die Beleuchtungsquelle 62 zur Barcodeerfassung. Die Lampenfassungen 56 halten die Lampen 58 in ihrer Lage fest und versorgen die Lampen 58 mit elektrischer Energie. Vorzugsweise gibt es zwei Lampen 58, und jede Lampe 58 ist eine Hochdruck-Natriumdampf-Lampe von 400 Watt. Um möglichst viel von dem Ausgangssignal der Lampen 58 auszunutzen, wird eine Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50 benutzt. Die Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50 ist ein Aluminiumstranggußteil, das so poliert worden ist, daß es eine reflektierende, spiegelnde Oberfläche 70 auf einer Seite hat und Wärmeableitrippen 72 auf der anderen Seite aufweist. Die Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50 bildet eine einfache und billige Einrichtung sowohl zur Lichtreflexion als auch zur Wärmeableitung. In bezug auf die Lichtreflexion wird die Beleuchtung, die von den Lampen 58 in einer Richtung weg von dem Förderer 18 emittiert wird, durch die Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50 durch das Fenster 51 umgelenkt und zu dem Förderer 18 gelenkt.
Die Vielzahl von Wärmeableitrippen 72 gibt dem Reflektor/Wärmeableiter 50 bauliche Steifigkeit. Daher wird sich der Reflektor/Wärmeableiter 50 nicht wesentlich verformen, selbst bei rauhen Umgebungsbedingungen. Das ist ein bedeutsamer Vorteil gegenüber bekannten Reflektoren, die üblicherweise dünne reflektierende Materialien aufweisen, welche durch einen Rahmen oder ein anderes Gebilde abgestützt sind. Diese bekannten Reflektorbaugruppen können leicht eingedrückt oder verformt werden, was somit gestattet, daß Licht fehlgeleitet wird.
In bezug auf die Wärmeableitung ist, da der Reflektor 50 auch ein Wärmeableiter 50 ist, die Wärmeableitung extrem effizient. Die Wärmeableitung wird weiter durch eine laminare Luftströmung 75 über die Wärmeableitrippen 72 bewirkt. Das Querstromgebläse 52 saugt Luft durch den Kühllufteinlaßsammelraum 71 von unterhalb der Beleuchtungsbaugruppe 40 und über die Wärmeableitrippen 72. Die erhitzte Luft wird auf der Rückseite der Beleuchtungsbaugruppe 40 über einen Warmluftausstoßraum 73 abgegeben. Die laminare Luftströmung 75 kühlt die Rückseite und die Oberseite des Reflektors/Wärmeableiters 50. Die laminare Luftströmung 75 verhindert auch den Aufbau von Wärme in der Beleuchtungsbaugruppe 40, die später in das Optikabteil 44 wandern und optische Verwindungen aufgrund von Wärmewellen oder eines "Oaseneffekts" erzeugen würde.
Das Querstromgebläse 52 ist nicht nur bei dem Kühlen der Kombination aus Reflektor/Wärmeableiter 50 wirksam, sondern auch bei dem Wegleiten der heißen Luft von den benachbarten Barcodescannern 51, 63. Demgemäß können mehrere Beleuchtungsbaugruppen für ein breites Förderersystem 59, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, parallel plaziert werden.
In Fig. 3B, auf die nun Bezug genommen wird, ist die Beleuchtungsbaugruppe 40 ausführlicher dargestellt. Die laminare Luftströmung 75 isoliert den Reflektor/Wärmeableiter 50 thermisch von anderen Teilen der Beleuchtungsbaugruppe 40. Das verhindert effektiv eine thermische Beschädigung von Bauteilen in dem Elektronikabteil 60, die für eine Beschädigung durch wärmebezogene Beanspruchung empfänglicher sind. Ein Gebläse 54 entfernt jegliche restliche Wärme aus dem Elektronikabteil 60.
Dem Fachmann dürfte klar sein, daß nicht die gesamte Wärme, die durch die Lampen 58 erzeugt wird, durch die laminare Luftströmung abgeleitet wird. Die Kühlung des Reflektors/Wärmeableiters 50 wird durch direkte Aufhängung des Reflektors/Wärmeableiters 50 an den Seitenwänden 78 der Beleuchtungsbaugruppe 40 weiter gesteigert. Das erlaubt, die verbleibende Wärme längs der Wärmeableitrippen 72 und auf die Seitenwände 78 nach außen abzustrahlen.
Um die Intensität der Lampen 58 zu überwachen, wird ein Lichtintensitätsrückkopplungssystem 80 verwendet. Das System 80 umfaßt ein Lichtrohr 82, 83 für jede Lampe 58, das einen Teil der Beleuchtung aus jeder Lampe 58 zu einer lichtempfindlichen Vorrichtung wie einem Photowiderstand 65, 67 leitet, der in dem Elektronikabteil 60 der Beleuchtungsbaugruppe 46 angeordnet ist. Die Lichtrohre 82, 83 sind thermisch leitfähige Rohre, die wahlweise innerhalb derselben laminaren Luftströmung 75 plaziert sind, welche den Reflektor/Wärmeableiter 50 kühlt. Jeder Photowiderstand 65, 67 überwacht die Beleuchtung, die durch sein betreffendes Lichtrohr 82, 83 übertragen wird, und liefert ein elektrisches Ausgangssignal, das der relativen Beleuchtungsintensität für diese Lampe 58 entspricht. Das ergibt eine Rückkopplungsanordnung, wodurch die Beleuchtung dieser Lampe 58 individuell überwacht und gesteuert werden kann, wie es ausführlicher im folgenden beschrieben ist. Die Verwendung der leitfähigen Lichtrohre 82, 83 gestattet den Photowiderständen 65, 67, die relative Intensität der Lampen 58 direkt zu überwachen, wobei gleichzeitig die unerwünschten Auswirkungen von wärmebezogener Verschlechterung minimiert werden, welche durch Anordnen der Photowiderstände 65, 67 in enger Nähe zu den Lampen 58 verursacht werden würden.
Der modulare Aufbau der vorliegenden Erfindung bietet beträchtliche Vorteile gegenüber bekannten Systemen. Da das Hauptgehäuse 42 drei separate Abteile bereitstellt (das Optikabteil 44, das Dekodierabteil 46 und das Beleuchtungsabteil 43), können Bauteile innerhalb jedes Abteils 43, 44, 46 entfernt werden, ohne die Bauteile in anderen Abteilen zu stören. Der modulare Aufbau der Beleuchtungsbaugruppe 40 ermöglicht ein schnelles Entfernen und Austauschen. Darüber hinaus sorgt die Aufteilung des Hauptgehäuses 42 in Abteile für eine besondere thermische Trennung zwischen den Abteilen 43, 44, 46, wodurch jegliche nachteiligen Auswirkungen auf elektrische Bauteile durch Wärme, welche durch die Lampen 58 erzeugt wird, minimiert werden.
Eines der üblichen Probleme, die mit bekannten Beleuchtungseinheiten verbunden sind, besteht darin, daß die Beleuchtung, die durch diese Beleuchtungseinheiten emittiert wird, ein ungleiches Profil hat, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die Beleuchtungsintensität tendiert dazu, in der Nähe der Mitte des Profils größer zu sein, und nimmt zu den Enden des Profils hin ab, die typisch mit den äußeren Rändern des Förderers 18 zusammenfallen.
Gemäß Fig. 6, auf die nun Bezug genommen wird, wird bei der Beleuchtungsbaugruppe 40 nach der vorliegenden Erfindung eine Öffnung zum Ausgleichen der Beleuchtungsintensität über der Breite des Beleuchtungsprofils verwendet. Die Öffnung 47 reduziert die Intensität der Beleuchtung in dem Zentrum des Beleuchtungsprofils, beeinträchtigt aber nicht wesentlich die Beleuchtung an beiden Enden des Beleuchtungsprofils. Demgemäß wird ein gleichmäßigeres Profil erzielt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Ein gleichmäßiges Beleuchtungsprofil steigert die Leistung der Abbildungsvorrichtung 12 durch Gestatten der Erfassung von gleichförmigeren CCD-Bildern höherer Qualität. Dem Fachmann dürfte klar sein, daß die Form der Öffnung 47 modifiziert werden kann, um ein anderes Beleuchtungsprofil zu erzielen, abhängig von dem für eine spezielle Anwendung gewünschten Profil.
Die Fähigkeit zum individuellen Steuern der Intensität der Lampen 58 ist auch bei dem Gewährleisten des richtigen Betriebes des CCD-Detektors kritisch. Gemäß Fig. 8 wird ein Mikroprozessor 100 benutzt, um einen Intensitätswert zu bestimmen, der auf gewissen Betriebsbedingungen basiert. Unter Verwendung einer Suchtabelle gibt der Mikroprozessor 100 einen Analogwert, der einem Digitalwort entspricht, an einen Lampentreiber 103 ab. Der Analogwert präsentiert die gewünschte Beleuchtungsintensität. Der Lampentreiber 103 steuert die Lampen 58 entsprechend an. Vorzugsweise wird jede Lampe 58 individuell überwacht und auf die gewünschte Intensität eingestellt. Das gestattet der Beleuchtungsbaugruppe 40, Schwankungen der Leistung jeder Lampe 58 zu berücksichtigen, die stark variieren können, wenn das Alter der Lampen 58 zunimmt.
Die Intensität der Lampen 58 kann aufgrund von mehreren verschiedenen Parametern gesteuert werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Intensität der Lampen 58 gesteuert in Relation zu: 1) der Geschwindigkeit des Förderers 18 und 2) der Höhe jeder Packung, die abgetastet wird. In Bezug auf die Geschwindigkeit des Förderers 18 wird mit einem CCD- System mit fester Auflösung eine Zeile von Daten für eine feste Distanz der Bewegung des Förderers 18 erfaßt. Die Zeit, die benötigt wird, um die Distanz zurückzulegen, variiert mit der Geschwindigkeit des Förderers 18. Demgemäß ist die Belichtungszeit für eine Zeile von Daten gleich der Zeit, die benötigt wird, um die festgelegte Distanz zurückzulegen. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten des Förderers 18 ist die Belichtungszeit länger als bei höheren Geschwindigkeiten des Förderers 18. Demgemäß wird eine niedrigere Beleuchtungsintensität für längere Belichtungszeiten verlangt.
Ein Tachometer 110 des Förderers 18 gibt ein Signal an den Mikroprozessor 100 ab, der den gewünschten Intensitätswert für diese besondere Förderergeschwindigkeit bestimmt. Der Mikroprozessor 100 gibt einen Analogwert an den Lampentreiber 103 ab, und die Intensität der Lampen 58 wird demgemäß eingestellt. Bei langsameren Geschwindigkeiten des Förderers 18 ist ein niedrigerer Beleuchtungsgrad erwünscht. Das führt zu niedrigerem Stromverbrauch und zu einem höheren Bequemlichkeitswert für die Bedienungsperson.
Die Intensität der Lampen 58 kann auch in Relation zu der Höhe jeder Packung, die gescannt wird, gesteuert werden. Für Packungen, die kürzer sind und die somit weiter weg von dem Scanner sind, wird eine höhere Beleuchtungsintensität verlangt, um ein konstantes Signal-Rausch-Verhältnis in den CCD-erfaßten Bildern aufrechtzuerhalten. Für größere Packungen, die näher bei dem Scanner sind, wird eine niedrigere Beleuchtungsintensität verlangt. Der Packungshöhedetektor 111 kann einen Lichtvorhang aufweisen, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, oder irgend einen anderen Typ von herkömmlicher Höhenerfassungseinrichtung. Der Höhendetektor 111 bestimmt die Höhe einer Packung und gibt diese Information an den Mikroprozessor 100 ab. Der Mikroprozessor 100 bestimmt den gewünschten Intensitätswert für die besondere Packungshöhe. Dem Fachmann dürfte klar sein, daß die Packungshöhe und die Förderergeschwindigkeit gleichzeitig betrachtet werden können, um eine optimale Beleuchtungsintensität zu berechnen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tachometerumskalierung verwendet, um die CCD-Zeilengeschwindigkeit (oder die Auflösung) der Abbildungsvorrichtung 12 längs der Bewegungsrichtung direkt zu steuern. Gemäß der Darstellung in Fig. 9 variiert die Auflösung der Abbildungsvorrichtung 12 über der Breite des Förderers 18 mit der Distanz eines Objekts von der Abbildungsvorrichtung 12. Abbildungsungenauigkeiten können sich ergeben, wenn diese Variation in der Auflösung nicht durch die Abbildungsvorrichtung 12 berücksichtigt wird, während diese einen Barcode abbildet, der auf der Packung angeordnet ist. Das ist in Fällen besonders kritisch, wo CCD-Detektoren mit zeitverzögerter Integration (time delayed Integration oder TDI) benutzt werden, da das Verschieben der Ladung mit der Objektbewegung eng gekoppelt sein muß, um eine genaue Abbildungsauflösung aufrechtzuerhalten.
Ein Beispiel der Variation bei der Abbildungsauflösung ist in Fig. 9 gezeigt. Die Abbildungsvorrichtung 12 kann Packungen mit einer Vielzahl von Höhen 200, 202, 204 abtasten. Der Tachometer 110 erzeugt ein Ausgangssignal, das zu der Geschwindigkeit des Förderers 18 proportional ist. Ein Impuls wird für jeweils 0,01 Zoll an Fördererbewegung erzeugt, die als die "Y"-Richtung bezeichnet ist. Daher ist die Auflösung der Abbildungsvorrichtung 12 in der Y-Richtung konstant. In der Höhe 200 wird das Sichtfeld X1 des CCD-Detektors in der X- Richtung relativ klein sein. Das führt zu einer hohen Auflösung in der X-Richtung. In der Höhe 202 ist das Sichtfeld X2 größer als das Sichtfeld X1 in der Höhe 200. Da jedoch dieselbe Zahl von Pixeln auf dem CCD-Detektor das breitere Sichtfeld X2 abbildet, hat die Auflösung in der X-Richtung abgenommen. In dieser Höhe 202 ist die Auflösung in der X-Richtung gleich der Auflösung Y2 in der Y-Richtung. In der Höhe 204 ist das Sichtfeld X3 wieder größer, wodurch die Auflösung in der X-Richtung verringert wird. Demgemäß wird die Auflösung in der X-Richtung in der Höhe 204 kleiner sein als die Auflösung in der Y-Richtung. Diese Variation der Auflösung in der X-Richtung aufgrund der Packungshöhe verursacht Abbildungsanomalien und Dekodierungsungenauigkeiten.
Gemäß Fig. 10, auf die nun Bezug genommen wird, ist das Signal, das der Tachometer 110 erzeugt, eine Rechteckschwingung 120 mit 50% Tastverhältnis, die an den Mikroprozessor 100 abgegeben wird. Der Mikroprozessor 100 tastet die Rechteckschwingung 120 digital ab, und es wird ein Rohdigitalzählwert erzielt, der der Zeit zwischen ansteigenden Flanken 122 entspricht. Unter Verwendung einer Suchtabelle ermittelt der Mikroprozessor 100 einen Skalierfaktor, der eine Funktion der Linsenbrennweite und der Objektdistanz ist. Der Mikroprozessor 100 wendet diesen Skalierfaktor auf den Rohdigitalzählwert an und erzeugt einen umskalierten Digitalzählwert. Der umskalierte Digitalzählwert liefert das CCD- Zeilentaktsignal, das an den CCD-Detektor abgegeben wird. Demgemäß wird die CCD- Zeilen-Taktfrequenz modifiziert, um ein Vergrößerungsverhältnis von 1 : 1 sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel, wenn eine Packung groß ist und somit nahe bei der Abbildungsvorrichtung 12 ist, muß die CCD-Zeilen-Taktfrequenz erhöht werden. Der Mikroprozessor 100 gewinnt den Rohdigitalzählwert und greift für einen Skalierfaktor auf die Suchtabelle zu. In dieser Höhe kann der Skalierfaktor in der Größenordnung von zehn Prozent liegen. Der Rohdigitalzählwert wird mit 1, 1 multipliziert, um ein vergrößertes CCD-Zeilen-Taktsignal zu erzeugen. Die Implementierung des Umskalierverfahrens, wie es beschrieben ist, wird zu einer stark verbesserten Leistungsfähigkeit von TDI-basierten CCD-Detektoren in Anwendungsfällen mit großer Feldtiefe führen.
Die Erfindung ist zwar zum Teil unter ausführlicher Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, diese ausführliche Beschreibung soll jedoch instruktiv und nicht restriktiv aufgefaßt werden.

Claims

1. Vorrichtung (12) zum Abtasten von Objekten (20) innerhalb eines vorbestimmten Gebietes, mit:

einer Einrichtung (40) zum Beleuchten des Gebietes, wobei die Einrichtung (40) aufweist:

eine Einrichtung (58) zum Erzeugen von Licht;

eine Reflektoreinrichtung (70) zum Richten des Lichtes auf das Gebiet;

eine Einrichtung (50) zum Ableiten von Wärme, die durch die Lichterzeugungseinrichtung (58) erzeugt wird;

einer Erfassungseinrichtung (44) zum Empfangen von reflektiertem Licht von dem Objekt, wenn dieses innerhalb des Gebietes angeordnet ist; und

einer Einrichtung zum Fokussieren des reflektierten Lichtes auf die Erfassungseinrichtung (44),

wobei die Reflektoreinrichtung (70) die Einrichtung (50) zum Ableiten von Wärme aufweist;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wärmeableiteinrichtung (50) eine Vielzahl von thermisch leitfähigen Rippen (72) aufweist;

daß die Beleuchtungseinrichtung (40) ein Gebläse (52) aufweist zum Erzeugen eines Stroms von Luft über den thermisch leitfähigen Rippen (72), um Wärme abzuleiten;

daß die Wärmeableiteinrichtung (50) und die Reflektoreinrichtung (70) eine einzelne einstückige extrudierte Einheit (50) bilden; und

daß die Vorrichtung weiter einen Förderer (18) aufweist zum Vorbeibewegen der Objekte (20) an der Lichterfassungseinrichtung (44) mit veränderlichen Geschwindigkeiten;

daß sich die Entfernung zwischen der Lichterfassungseinrichtung (44) und den Objekten (20) als eine Funktion der Höhe der Objekte verändert; und

wobei die Beleuchtungseinrichtung (40) weiter aufweist:

eine Einrichtung (111) zum Bestimmen der Entfernung zwischen den Objekten (20) und der Lichterfassungseinrichtung (44); und

eine Einrichtung (103) zum Modulieren der Intensität der Lichterzeugungseinrichtung (58), wobei die Moduliereinrichtung (103) auf die Entfernung anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Moduliereinrichtung (103) die Intensität der Lichterzeugungseinrichtung (58) erhöht, wenn die Entfernung zunimmt, und die Intensität der Lichterzeugungseinrichtung (58) verringert, wenn die Entfernung abnimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, weiter mit einer Einrichtung (110) zum Bestimmen der Geschwindigkeit der Objekte (20) relativ zu der Lichterfassungseinrichtung (44), wobei die Moduliereinrichtung (103) weiter auf die Geschwindigkeit anspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Moduliereinrichtung (103) die Intensität der Lichterzeugungseinrichtung (58) erhöht, wenn die Geschwindigkeit zunimmt, und die Intensität der Lichterzeugungseinrichtung (58) verringert, wenn die Geschwindigkeit abnimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (40) weiter eine Appertureinrichtung (47) aufweist, die die Beleuchtung aus der Lichterzeugungseinrichtung (58) wahlweise blockiert, um eine gleichmäßige Beleuchtungsintensität in dem Gebiet zu schaffen.