DE69725031T2

DE69725031T2 - Abtaster

Info

Publication number: DE69725031T2
Application number: DE69725031T
Authority: DE
Inventors: Rinaldo Zocca
Original assignee: Datalogic SpA
Current assignee: Datalogic SpA
Priority date: 1996-01-27
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2017-01-18
Also published as: JP4129302B2; EP0786734A3; ATE250782T1; EP0786734A2; US6049406A; JPH09319817A; DE69725031D1; EP0786734B1; ES2207703T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Scanner und ein Verfahren zum Erfassen optischer Information, insbesondere Strichcodes, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 8.
Scanner dieses Typs sind bereits bekannt. Sie werden verwendet, um Objekte zu identifizieren, die eine optische Information tragen. Es werden hier lediglich Scanner mit einer Laservorrichtung betrachtet, deren Lichtstrahl mittels einer passenden Deflektionseinrichtung über die zur scannende Oberfläche geführt wird, insbesondere mittels eines polygonalen Spiegels. Die hier betrachteten Scanner werden insbesondere dazu verwendet, Oberflächen zu scannen, welche in einer stark variierenden Entfernung von der Deflektionsvorrichtung angeordnet sind, beispielsweise in einem Entfernungsbereich, der um ungefähr 1 m variiert. Die Schärfentiefe des Lesebereichs eines individuellen Lasers erstreckt sich über einen Bereich von ungefähr 30 bis 40 cm. Wenn es daher gewünscht ist, einen Lesebereich von ungefähr 1 m mit einem Scanner des hier betrachteten Typs abzudecken, muß die Laservorrichtung drei Laserlichtquellen umfassen, die jeweils eine Schärfentiefe von ungefähr 30 cm haben und miteinander so abgestimmt sind, daß sich die Lese- oder Schärfentiefebereiche gegenseitig ergänzen und somit einen Gesamtentfernungsbereich von ungefähr 1 m vorsehen. In diesem Fall überstreicht die erste Laserlichtquelle beispielsweise den ersten Lese- oder Scannbereich von 0 bis 40 cm, die zweite Laserlichtquelle überstreicht den zweiten Scannbereich von 30 bis 70 cm und die dritte Laserlichtquelle überstreicht den dritten Scannbereich zwischen 60 und 100 cm. Es hat sich in der Praxis als Vorteil erwiesen, die Bereiche der einzelnen Laserlichtquellen ein wenig zu überlappen, so daß für alle Fälle ein fehlerfreies Signal erreicht werden kann, soweit dies möglich ist.
Es sind Scanner des hier betrachteten Typs bekannt, deren Deflektionseinrichtung einen polygonalen Spiegel aufweist, dessen benachbarte reflektierende Oberflächen jeweils einer spezifischen Laserlichtquelle zugeordnet sind, d. h. mit anderen Worten, daß der Scanner auf eine Weise gesteuert wird, so daß die zu einem Laser zugeordneten reflektierenden Oberflächen nur dessen Laserlicht ausgesetzt ist. Wenn ein Objekt in einem speziellen Lese- oder Abstandsbereich gescannt werden soll, ist es notwendig, zu warten, bis einerseits die Laserlichtquelle, welche dieser Entfernung zugeordnet ist, aktiviert ist und bis die zu dieser Lichtquelle zugordnete Oberfläche so angeordnet ist, daß der Laserlichtstrahl über die Oberfläche des zu scannenden Objekts gelenkt werden kann. Auch mit einer sehr schnellen Abfolge der reflektierenden Oberflächen und einem schnellen Wechsel der Laserlichtquellen ergeben sich Wartezeiten, bis ein Objekt bei einer speziellen Entfernung von der entsprechenden Laserlichtquelle gescannt werden kann. Daher ergibt sich, daß die zu scannenden Objekte nur mit einer beschränkten Geschwindigkeit an dem Scanner vorbeigeführt werden können. Dies ist insbesondere beim automatischen Scannen von Objekten nachteilig, da die Betriebsgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit abhängt, mit der die Objekte transportiert werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, einen Scanner des hier beschriebenen Typs, dessen Laservorrichtung zwei oder mehr Laserlichtquellen hat, mit einer Meßvorrichtung auszustatten, welche die Entfernung zu dem zu scannenden Objekt misst und ein entsprechendes Steuersignal aussendet. Mit Hilfe dieses Steuersignals folgt auf die Detektion des Objekts sofort die Aktivierung desjenigen Lasers, der passend zu der Entfernung des Objekts ist. Es ist ferner vorgesehen, daß das Licht von allen Laserlichtquellen auf jede gewünschte reflektierende Oberfläche der Deflektionsvorrichtung einfallen kann, die mit einem polygonalen Spiegel ausgerüstet ist.
Scanner dieses Typs weisen den Nachteil auf, daß eine Vielzahl von Laserlichtquellen zur Erfassung der optischen Information vorgesehen werden müssen, die sich auf den Objekten befindet, welche in einem Abstandsbereich angeordnet sind, der größer als die Schärfentiefe des Lasers ist. Ein Scanner dieses Typs ist daher relativ teuer und hat einen erheblichen Platzbedarf, wodurch die Konstruktion der automatischen Erfassungssysteme wesentlich teurer wird.
US-A-5 426 288 offenbart ein optisches Informationsleseverfahren und eine Vorrichtung hierfür, wobei optische Scannmittel das optische Medium mit einem Laserstrahl scannen, der von einer laserstrahlemittierenden Vorrichtung ausgestrahlt wird, sowie Meßmittel, welche die Zeitdauer zwischen dem Ausstrahlen des Laserstrahls und der Reflexion des Laserstrahls durch das Informationsmedium sowie dem Empfangen durch eine Lichtempfangsvorrichtung messen. Wenn ein Erfassungsmittel erfasst, daß das Informationsmedium basierend auf der gemessenen Zeitdauer in einem passenden Lesebereich ist, führen Verarbeitungsmittel einen Prozeß durch, um das Lesen des Informationsmediums durch das Lesemittel zu ermöglichen; falls diese jedoch erfassen, daß das Informationsmedium nicht innerhalb eines geeigneten Lesebereichs ist, führen Verarbeitungsmittel einen Prozeß durch, um das Lesen des Informationsmediums durch die Lesemittel zu verhindern.
Ferner umfaßt die Lichtempfangseinheit eine Kondensorlinse und einen Linsenbewegemechanismus, der einen linearen Aktuator zum Bewegen der Kondensorlinse entlang der Richtung der optischen Achse mittels eines Stabs umfaßt. Die Zielentfernung der Bewegung für die Linse wird ermittelt, um das durch die Linse scharf auf den Photoempfänger fokussierte Laserlicht zu erfassen, so daß sich ein zufriedenstellendes Signal-/Rauschverhältnis des Lichtintensitätsignals von dem Photosensor sowie eine höhere Auflösung des optischen Systems ergibt.
Die Dokumente US-A-4 783 155 , JP 06 167646 und JP 58 085415 offenbaren jeweils die Verwendung von piezoelektrischen Anordnungen, um die Form der optischen Vorrichtungen, beispielsweise Linsen und reflektierende Elemente, zu verändern.
Das Dokument US-A-4 920 255 offenbart einen Scanner nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Bedienen des Scanners, wobei jedoch die Mittel zum Messen einen Ultraschallübertrager oder andere Vorrichtungen umfassen, die sich von der Laserlichtquelle der Erfassungsmittel unterscheiden und von diesen getrennt sind.
Ein Scanner zum Erfassen optischer Informationen, insbesondere Strichcodes, kann dazu verwendet werden, Objekte zu scannen, die sich in den Lese- oder Entfernungsbereichen befinden, welche wesentlich größer als der Schärfentiefebereich einer Laserlichtquelle sind. Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen solchen Scanner in einer Konstruktion vorzusehen, die so klein wie möglich baut.
Diese Aufgabe wird von einem Scanner nach dem Anspruch 1 aufgrund der Tatsache erfüllt, daß sich die Mittel zum Messen und die Mittel zum Erfassen die gleiche Laserlichtquelle teilen. Ein Scanner diesen Typs hat daher einen relativ kleinen Aufbau, obwohl der Bereich, in dem die Oberfläche der Objekte gescannt werden können, wesentlich größer als der Schärfentiefebereich der Laserlichtquelle ist. Der Abstandsbereich ist insbesondere größer als der Schärfentiefebereich einer Laserlichtquelle, welche keine Vorrichtung zum Fokussieren aufweist.
Insbesondere ist eine Ausführung des Scanners bevorzugt, in dem die Fokussiereinheit ein mechanisches Stellmittel aufweist. Eine Fokussiereinheit diesen Typs zeichnet sich dadurch aus, daß sie insbesondere weniger Raum beansprucht, schnell auf das Steuersignal der Mittel zum Messen reagiert und mit relativ geringem Aufwand realisiert werden kann.
Ferner ist ein Scanner bevorzugt, dessen Fokussiereinheit ein piezoelektrisches Element hat, welches als mechanisches Stellmittel dient. Piezoelektrische Kristalle sind besonders klein und können daher sehr schnell auf Steuersignale reagieren. Die Massenträgheit einer Fokussiereinheit diesen Typs ist sehr klein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen optischer Informationen von zumindest einem Objekt mittels eines Scanners, der einen vorbestimmten Schärfentiefebereich aufweist.
Weitere Verbesserungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im weiteren mit Bezug auf die Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei die Figuren im einzelnen zeigen:
1 zeigt eine schematische Skizze eines Scanners;
2 zeigt eine schematische Skizze einer ersten beispielhaften Ausführung einer Fokussiereinheit eines Scanners;
3 zeigt eine schematische Skizze einer zweiten Ausführung einer Fokussiereinheit eines Scanners;
4 zeigt ein erstes Diagramm, welche das Verfahren zum Betrieb des Scanners erklärt; und
5 zeigt ein zweites Diagramm, welche das Verfahren zum Betreiben des Scanners erklärt.
Die Darstellung in 1 zeigt einen Scanner mit einer Lasereinheit, von der ein Laserlichtstrahl 5 ausgeht und die auf eine Deflektionseinheit 7 trifft, die in diesem Fall einen rotieren den polygonalen Spiegel 9 aufweist. Der Laserlichtstrahl 5 wird von einer reflektierenden Oberfläche 11 deflektiert. Wenn der polygonale Spiegel 9 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn ausführt, wird ein von der reflektierenden Oberfläche 11 reflektierter Lichtstrahl dementsprechend in Uhrzeigerrichtung geschwenkt. Dies ist durch einen Lichtstrahl 5a, der mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet ist, und mit einem Lichtstrahl 5b dargestellt, der mit einer gestrichelten Linie gezeichnet ist. Der Laserlichtstrahl 5 wird auf ein zu registrierendes Objekt gerichtet, auf dem optische Informationen vorgesehen ist, beispielsweise in Form eines Strichcodes 15.
Das Licht, das von dem Strichcode reflektiert wird, fällt auf die reflektierende Oberfläche 11 und wird durch diese auf einen Deflektionsspiegel 17 reflektiert, der eine Öffnung 19 für das von der Lasereinheit 13 ausgehende Licht aufweist. Das von der Oberfläche des Objekts 13 reflektierte Licht wird mittels eines optischen Systems direkt auf den Deflektionsspiegel 17 gerichtet, welches eine Linse 21 auf einer Empfangseinheit 23 aufweist, welche die optischen Signale in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal wird in einer Meßeinheit 27 verarbeitet, welches die Entfernung registriert, die zwischen dem Scanner 1 und dem zu scannenden Objekt 13 besteht und gibt über eine Leitung 29 ein Steuersignal an eine Fokussiereinrichtung 31 aus.
Die Fokussiereinrichtung 31 hat ein mechanisches Stellglied 35, welches das Fokussieren des Laserlichtstrahls 5 beeinflußt.
Der Scanner 1 unterscheidet sich dadurch, daß die Lasereinrichtung 3 nur eine einzige Laserlichtquelle 37 aufweist. Durch dieses Merkmal kann der Laser einen sehr kompakten und raumsparenden Aufbau aufweisen.
Hinsichtlich der Funktion des Scanners 1 sollte das folgende näher betrachtet werden:
Von der Lasereinheit 3 oder von der Laserlichtquelle 37 wird ein Laserlichtstrahl 5 zum Erfassen optischer Informationen emittiert, welche auf Objekten 13 vorgesehen sind, insbesondere Strichcodes 15. Der Laserlichtstrahl 5 wird mittels einer Fokussiereinrichtung 31 durch die Öffnung 19 in dem Deflektionsspiegel 17 gelenkt, soweit die reflektierende Oberfläche 11 der Deflektionseinheit 7 dies zuläßt. Aufgrund der Drehbewegung des polygonalen Spiegels 9 streicht der von der reflektierenden Oberfläche 11 reflektierte Strahl über die Oberfläche des zu scannenden Objekts 13 und somit auch über den Strichcode 15. Das von der Oberfläche des Objekts 13 reflektierte Licht wird von der reflektierenden Oberfläche 11 und dem Deflektionsspiegel 17 durch die Linse 21 zu der Empfangseinheit 23 und der Meßeinheit 27 weitergeleitet, welche den Abstand zwischen dem Scanner 1 und dem Objekt 13 aufnimmt. Die Fokussiereinheit 31 wird über die Leitung 29 durch ein Steuersignal so eingestellt, daß das von dem Objekt 13 reflektierte Licht scharf auf der Empfangseinheit 23 abgebildet wird.
Die Fokussiereinheit 31 unterscheidet sich dadurch, daß das Stellglied 35 mechanisch konstruiert ist und daher sehr schnell auf die Steuersignale der Meßeinheit 27 reagieren kann.
Die 2 zeigt eine erste Ausführung der Fokussiereinheit 31, die mit einem piezoelektrischen Element 39 ausgerüstet ist. Das piezoelektrische Element wird zum einen fest mit einer unbeweglichen Halterung 41 verbunden und ist zum anderen mit einem Reflexionselement 43 verbunden. Das Reflexionselement zeigt eine reflektierende gekrümmte Oberfläche 45, auf die der Laserlichtstrahl 5 auftrifft, der von der Laserlichtquelle 37 ausgeht. Der Laserlichtstrahl 5 wird von der gekrümmten Oberfläche 45 fokussiert, wobei der Abstand des Brennpunktes von der Krümmung der Oberfläche 45 abhängt.
Das Reflexionselement 43 ist so geschaffen, daß die Entfernung zwischen dem Reflexionselement und der unbeweglichen Halterung 41 verändert wird, wenn das piezoelektrische Element 39 die Größe verändert, wodurch der Krümmungsradius der Oberfläche 45 verändert wird.
In einer hier dargestellten beispielhaften Ausführung ist das Piezoelement in einer Einlassung 47 in der Halterung 41 vorgesehen und auf dem Boden der Einlassung 47 fest verankert. Wenn eine Steuerspannung, die von der Meßeinheit 27 erzeugt wird, an das piezoelektrische Element 39 angelegt wird, ändern sich die Abmessungen des piezoelektrischen Elements 39. Diejenige. Oberfläche des piezoelektrischen Kristalls, welche dem Boden der Einlassung 47 gegenüberliegt, ändert ihre Entfernung gegenüber dem Boden. Das Reflexionselement 43 ist auf der Seite des piezoelektrischen Kristalls befestigt, die dem Boden der Einlassung gegenüberliegt, wobei das Reflexionselement 43 auf einer Halterungsoberfläche 49 vorgesehen ist, die den Einlaß zumindest teilweise umgibt. Der Bereich des Reflexionselements 43, welcher die Einlassung 47 frei überspannt, ist mit der Seite des piezoelektrischen Elements verbunden, die dem Boden der Einlassung 47 gegenüberliegt.
Wenn sich die Größe des piezoelektrischen Elements 39 aufgrund einer Spannring verändert, die von der Meßeinheit 27 angelegt wird, wird das flexible Reflexionselement 43 in stärkerem oder schwächerem Maße in die Einlassung 47 gezogen, wodurch die Krümmung der reflektierenden Oberfläche 45 verändert wird. Dadurch wird zudem der Brennpunkt des Laserlichtstrahls 5 verändert.
Das Reflexionselement 43 ist so geschaffen, daß es sich zurück in eine ursprüngliche Position bewegt, wenn das piezoelektrische Element 39 keine Kraft ausübt, welche eine elastische Deformation des Reflexionselements verursacht.
Eine solche Konfiguration des Reflexionselements 43 benötigt keine wiederherstellenden Einheiten, die das Reflexionselement 43 in eine definierte Grundposition bringen.
Die 3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführung der Fokussiereinheit 31, die ein Linsensystem aufweist, in diesem Fall eine stationäre Linse 51 und eine bewegliche Linse 53. Die stationäre Linse 51 wird von einer passenden stationären Halterung 55 getragen. Die bewegliche Linse 53 ist mit einem piezoelektrischen Element 39 verbunden.
Das Element, welches die bewegliche Linse 53 trägt, ist fest mit einer stationären Halterung verbunden. In der hier gezeigten beispielhaften Ausführung hat das piezoelektrische Element 39 einen Aufbau, der in der Seitenansicht im wesentlichen rechteckig ist. Es liegt mit der Grundfläche 59 auf der stationären Halterung 57, während die bewegliche Linse 53 auf der gegenüberliegenden Grenzfläche 61 des piezoelektrischen Elements angebracht ist. Wenn von der Meßeinheit 27 eine Steuerspannung an das piezoelektrische Element 39 angelegt wird, ändert sich der Abstand zwischen der Grenzfläche 61 und der Grundfläche 59. Dadurch wird die bewegliche Linse, die in dem Lichtweg der Laserlichtquelle 37 angeordnet ist, ebenfalls verschoben, und verursacht eine Fokussierung.
In dem Bereich, in welchem die bewegliche Linse 53 befestigt ist, weist das piezoelektrische Element 39 eine Perforation auf, durch die das Licht, welches von der Laserquelle 37 emittiert wird, zur Linse 53 passieren kann und von dort auf die Linse 51 und schließlich auf den zu scannenden Strichcode treffen kann.
Das Fokussierverfahren wird anhand der 4 detailliert erklärt. Der Abstand d zwischen einer Empfangseinheit, die Laserlicht empfängt, und einem zu scannenden Strichcode ist in der 4 gegenüber der Zeit t aufgetragen. Die maximale Entfernung d_max, in der ein zu erfassender Strichcode von dem Scanner 1 entfernt vorliegen kann, ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Der Lesebereich des Scanners wird durch zwei gestrichelte Linien und einen doppelten Pfeil 63 angegeben.
Bis zu dem Zeitpunkt t₁ wird eine Oberfläche registriert, die in einer Entfernung zu dem Scanner vorgesehen ist, welche größer als d_max ist.
In dem Intervall zwischen t₁ und t₂ wird ein erstes Objekt registriert, dessen Oberfläche mit einem Abstand von dem Scanner angeordnet ist, der geringer als t_max ist.
In dem Intervall zwischen t₂ und t₃ liegt kein Objekt im möglichen Lesebereich des Scanners vor.
In dem Intervall zwischen t₃ und t₄ wird ein zweites Objekt registriert, dessen Oberfläche merklich näher zu dem Scanner ist, als das Objekt, welches in dem Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ registriert wurde.
In dem Intervall zwischen t₅ und t₆ wird ein drittes Objekt registriert. Schließlich wird in dem Intervall t₇ bis t₈ ein weiteres Objekt registriert, welches in einer deutlich größeren Entfernung von dem Scanner angeordnet ist, als das oben erwähnte.
In dem Intervall bis t₁ wird der Scanner auf eine maximale Entfernung eingestellt, so daß der Lesebereich für die maximale Entfernung d_max eingestellt ist.
Der gestrichelte Schärfentiefebereich in dem Intervall bis t₁, innerhalb dessen der Scanner eine Oberfläche eines Objekts registrieren kann, legt daher direkt die maximale Lesedistanz d_max fest.
Die Oberfläche des registrierten Objekts in dem Intervall zwischen t₁ und t₂ liegt außerhalb dieses Bereichs. Die Meßeinheit 27 gibt daher ein Steuersignal an das piezoelektrische Element aus, wodurch der Lesebereich verändert wird. Der Lese- oder Schärfentiefebereich, der durch zwei parallele gepunktete Linien dargestellt ist, ist nun so eingestellt, daß die Oberfläche des in dem Intervall t₁ bis t₂ registrierten Objekts innerhalb dieses Bereichs liegt.
Nach dem Zeitpunkt t₂ wird der Lesebereich nicht verändert, da hier der Scanner über einer Oberfläche in einer Entfernung angeordnet ist, die außerhalb von dessen maximalem Lesebereich liegt.
Die in dem Zeitintervall zwischen t₃ und t₄ registrierte Oberfläche des nächsten Objekts liegt innerhalb der maximalen Entfernung des Scanners, jedoch außerhalb des vorab vorgegebenen Lesebereichs.
In Reaktion darauf wird die Fokussiereinrichtung 31 so angesteuert, daß der Lesebereich verändert wird, die in dem Zeitintervall t₃ bis t₄ registrierte Oberfläche durch den Scanner gescannt werden kann und der Strichcode auf dieser Oberfläche gelesen werden kann.
Um den Lesebereich zu verändern, wird wiederum ein Steuersignal an das piezoelektrische Element 39 angelegt und entweder die Oberfläche 45 des Reflexionselements 43 oder die Position der beweglichen Linse 53 wird verändert, bis der Scanner Oberflächen in dem hier erwünschten Lesebereich registriert.
Nach dem Zeitpunkt t₄ ist der Scanner wiederum über einer Oberfläche angeordnet, beispielsweise die Unterlage für die zu scannenden Objekte, welche außerhalb seiner maximaler Leseentfernung d_max liegt. Daher wird die Fokussiereinheit 31 nicht verändert, da keine Oberfläche registriert wird, die innerhalb eines einstellbaren Lesebereichs liegt.
In dem Intervall zwischen t₅ und t₆ wird eine Oberfläche registriert, die innerhalb des vorher eingestellten Lese- oder Schärfentiefebereichs liegt. Die Fokussiereinheit wird daher nicht verändert.
Nach dem Zeitpunkt t₆ ergibt sich ein weiteres Mal die Situation, daß keine Oberfläche innerhalb des Lesebereichs liegt oder innerhalb der maximalen Leseentfernung d_max registriert wird. Die Fokussiereinheit 31 wird daher nicht verändert.
Schließlich wird in dem Intervall zwischen t₇ und t₈ eine Oberfläche registriert, die tatsächlich außerhalb des vorher eingestellten Lesebereichs liegt, obwohl sie innerhalb des maximalen Leseabstands d_max liegt. Daher wird die Fokussiereinheit 31 nun so angesteuert, daß ein Lesebereich erzeugt wird, in welchem die zu scannende Oberfläche vorliegt.
Da die Fokussiereinheit wegen der geringen Massenträgheit des piezoelektrischen Elements sehr schnell reagieren kann, wird der Lesebereich sehr schnell eingestellt, wodurch die zu scannende Oberfläche fast ohne Verzögerung in diesen Bereichs kommt. Beispielsweise wird der Lesebereich innerhalb einer Zeit Δ t₁ so eingestellt wird, daß die nach dem Zeitpunkt t₁ registrierte Oberfläche innerhalb des Lesebereichs liegt. Da die maximale Einstellgeschwindigkeit des Fokussiersystems begrenzt ist, hängt die Zeit Δt, in der das Fokussieren möglich ist, davon ab, wie sehr die zu scannende Oberfläche außerhalb des aktuellen Lesebereichs liegt.
Mit dem Lese- und Fokussierverfahren, das anhand der 4 erklärt wurde, ist es möglich, nur ein Objekt in jedem Fall zu scannen.
Anhand der 5 wird erklärt, wie eine Vielzahl von Objekten gleichzeitig gescannt werden können:
Zunächst wird der Abstand aller Objekte innerhalb des Lesebereichs des Scanners registriert und daraus wird die minimale Leseentfernung ermittelt. In dem in 5 dargestellten Diagramm wurden zwei Objekte registriert, wobei die Entfernung zwischen dem ersten Objekt und dem Scanner mit d₁ dargestellt ist und die Entfernung zwischen dem zweiten Objekt und dem Scanner mit d₂ dargestellt ist.
Für die zwei Objekte wird die Leseentfernung ermittelt.
Wenn der Unterschied zwischen den Entfernungen d₁ und d₂ kleiner ist, als der Schärfentiefebereich des Scanners, wird die erforderliche Lesedistanz auf den Mittelwert der Leseentfernungen d₁ und d₂ eingestellt.
Sollte der Unterschied zwischen den zwei Leseentfernungen größer als der Schärfentiefebereich sein, wird die Fokussiereinrichtung so aktiviert, daß die Oberfläche des einen Objektes und dann die Oberfläche des anderen Objektes abwechselnd innerhalb des Lesebereichs liegen und gescannt werden können. Vorzugsweise wird die Fokussiereinrichtung so eingestellt, daß die zu registrierenden Oberflächen mit den äußeren Bereichen des Lesebereichs zusammenfallen, wie in 5 dargestellt ist. Dadurch wird gewährleistet, daß die Fokussiereinheit nur eine minimale Einstellverschiebung durchführen muß.
Die 5 zeigt, daß die benötigte Leseentfernung (Required Scan Distance, RSD) so gewählt wird, daß die Oberfläche eines einzelnen Objektes ungefähr in der Mitte des Lesebereichs liegt, wenn diese registriert wird. Dies ist in der 5 für das Intervall zwischen t₁ und t₂ gezeigt.
Wenn zunächst wiederum 4 betrachtet wird, kann erkannt werden, daß der Lesebereich in dem Intervall zwischen t₁ und t₂ vorzugsweise so eingestellt ist, daß die zu scannende Objektoberfläche in der Mitte des Lesebereichs liegt. Diese Einstellung wird ebenfalls für das in dem Intervall t₃ bis t₄ gescannte Objekt erzeugt: Die Oberfläche des Objekts liegt in der Mitte des Lesebereichs. Die Oberfläche des nächsten Objekts, das in dem Intervall t₅ bis t₆ gescannt wird, liegt außerhalb der Mitte des Lesebereichs, da die Fokussiereinheit nicht aktiviert ist. Dies ist nicht notwendig, da die Oberfläche des in diesem Moment registrierten Objekts immer noch in dem Lesebereich liegt.
Das in dem Intervall zwischen t₇ und t₈ registrierte Objekt macht eine neue Einstellung des Lesebereichs erforderlich. In diesem Fall ist wiederum gewährleistet, daß die zu scannende Oberfläche in der Mitte des Lesebereichs liegt.
Anhand der 5 kann erkannt werden, daß nach dem Zeitpunkt t₂ bis zum Zeitpunkt t₃ zwei Objekte in dem Erfassungsbereich des Scanners liegen, dessen Bereich durch den Wert d_max begrenzt ist, der durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Da die zwei zu scannenden Oberflächen 65 und 67 in der Zeit zwischen t₂ und t₃ nicht mehr innerhalb des Lesebereichs liegen, der durch den doppelten Pfeil 63 dargestellt ist, in dem Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ vorliegt und durch gestrichelte Linien begrenzt ist, wird die Fokussiereinheit 31 zu dem Zeitpunkt t₂ aktiviert, um so präzise zu sein, daß einerseits die Oberfläche 65 des ersten Objekts und andererseits die Oberfläche 67 des zweiten Objekts gescannt werden kann. In dem Verfahren, das in der 5 dargestellt ist, wird der Lesebereich so eingestellt, daß die Oberfläche 65 des ersten Objekts manchmal mit der unteren Grenze 69 des Lesebereichs zusammenfällt und wird manchmal so eingestellt, daß die Oberfläche 67 des zweiten Objekts mit der oberen Grenze 61 des Lesebereichs zusammenfällt.
Sobald der Zeitpunkt t₃ erreicht ist, wird der Schärfentiefebereich so eingestellt, daß die Oberfläche 67 des zweiten Objekts ungefähr in der Mitte des Lesebereichs liegt. Eine weitere Aktivierung der Fokussiereinheit wird im weiteren nicht benötigt, da nur eine einzige Oberfläche in dem Scannbereich des Scanners liegt.
Es ist daher möglich, den Scanner 1 auf die Entfernung des Objektes 13 einzustellen und eine scharfe Abbildung des Objekts und des darauf vorgesehenen Strichcodes 15 zu gewährleisten, sofort nachdem ein oder mehrere Objekte registriert wurden. Aufgrund der hohen Fokussiergeschwindigkeit der Fokussiereinheit 31 ist es vollkommen ausreichend, die Lasereinheit 3 mit einer einzigen Laserlichtquelle 37 auszustatten. Weitere Laserlichtquellen, welche die Objekte 13 in verschiedenen Lese- oder Entfernungsbereiche scannen können, sind daher nicht notwendig. Die Fokussiereinrichtung 31 stellt die einzelne Laserlichtquelle 37 auf die korrekte Entfernung, sofort nachdem ein oder mehrere Objekte registriert wurden, wodurch der Strichcode 15 verläßlich und vorteilhafterweise fehlerfrei erfaßt werden kann.
Das in diesem Fall verwendete mechanische Stellglied 35 ist dann ein piezoelektrisches Element oder ein piezoelektrischer Kristall, dessen Abmessungen basierend auf einem Steuersignal veränderlich sind, welches verwendet wird, um das Fokussieren des reflektierten Lichts 25 auf die Empfangseinheit 23 zu gewährleisten.
Das mechanische Stellglied 35 unterscheidet sich in allen Fällen dadurch, daß es sehr schnell auf das Steuersignal der Meßeinheit reagiert und gewährleistet, daß der Strichcode 15 scharf auf die Empfängereinheit 23 abgebildet wird. Es ist daher dann möglich, von weiteren Laserlichtquellen abzusehen. Es ist ferner möglich, Objekte 13 in einem Entfernungsbereich zu registrieren, der wesentlich größer ist, als der Lesebereich einer einzelnen Laserlichtquelle.

Claims

Scanner (1) zum Erfassen optischer Information, wobei der Scanner umfaßt: – Mittel zum Erfassen optischer Information, die auf der Oberfläche eines Objekts (13) ist, wobei die Mittel zum Erfassen optischer Information eine Lasereinheit (3) mit einer Laserlichtquelle (37) zum Abgeben eines Laserlichtstrahls (5) sowie eine Empfängereinheit (23) umfassen, die von der Oberfläche des Objektes (13) reflektiertes Laserlicht (25), das die optische Information trägt, erfaßt; – Mittel zum Messen der Entfernung zwischen der Oberfläche des Objekts (13) und dem Scanner, welche eine Meßeinheit (27) umfassen; – und eine Fokussierungseinheit (31) zur Fokussierung des abgegebenen Laserstrahls (5) entsprechend der gemessenen Entfernung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen dieselbe Laserlicht quelle (37) wie die Mittel zum Erfassen optischer Information umfassen.
Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung (31) ein mechanisches Stellglied (35) hat.
Scanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Stellglied (35) ein piezoelektrisches Element (39) umfaßt.
Scanner (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung (31) zumindest eine Linse (53) umfaßt, die auf dem Ausbreitungsweg des Lichtes des abgegebenen Laserlichtstrahls angeordnet ist und so angebracht ist, daß sie durch das piezoelektrische Element (39) bewegt werden kann.
Scanner (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Linse (35) direkt mit dem piezoelektrischen Element (39) verbunden ist.
Scanner (1) nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung (31) weiterhin zumindest eine feste Linse (51) umfaßt.
Scanner nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung (31) ein Reflexionselement umfaßt, das eine flexible, reflektierende, gekrümmte Oberfläche (45) hat, deren Krümmungsradius variabel ist.
Verfahren zum Erfassen optischer Information von zumindest einem Objekt (13) mittels eines Scanners (1), der einen vorbestimmten Bereich der Schärfentiefe hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: a) Abgeben eines Laserlichtstrahls in Richtung einer Oberfläche des zumindest einen Objekts (13), das die optische Information trägt; b) Erfassen des von der Oberfläche des zumindest einen Objekts (13) reflektierten Laserlichts, um die optische Information zu erfassen; c) Messen der Entfernung zwischen der Oberfläche des zumindest einen Objekts (13) und dem Scanner (1); und d) Fokussieren des abgegebenen Laserlichtstrahls gemäß der gemessenen Entfernung, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt c) gemessene Entfernung auf dem Licht basiert, das in dem Schritt des Erfassens b) erfaßt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Schritte: – e) Einstellen einer maximalen Entfernungsgrenze (d_max) für die Erfassung der optischen Information; – c1) Messen einer zweiten Entfernung zwischen der Oberfläche eines zweiten des zumindest einen Objektes (13) und dem Scanner; – wenn die zweite in Schritt c1) gemessene Entfernung innerhalb der maximalen Entfernungsgrenze (d_max) und außerhalb des Bereichs der Schärfentiefe des in Schritt d) fokussierten abgegebenen Laserlichtstrahls ist, Ausführen eines Schritts d1) des Fokussierens des abgegebenen Laserlichtstrahls gemäß der zweiten Entfernung; – wenn die in Schritt c1) gemessene zweite Entfernung entweder innerhalb des Bereiches der Schärfentiefe des abgegebenen, in Schritt d) fokussierten Laserlichtstrahls oder außerhalb der maximalen Entfernungsgrenze (d_max) ist, Beibehalten der in Schritt d) gesetzten Fokussierung.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt d) der abgegebene Laserlichtstrahl so fokussiert wird, daß die Oberfläche von zumindest ei nem Objekt (13) im wesentlichen in der Mitte des Bereichs der Schärfentiefe des Scanners (1) liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß: – das zumindest eine Objekt ein erstes Objekt und ein zweites Objekt umfaßt, – der Schritt c) das Messen einer ersten Distanz (d1) zwischen der Oberfläche des ersten Objekts und dem Scanner sowie einer zweiten Distanz (d2) zwischen der Oberfläche des zweiten Objekts und dem Scanner umfaßt; – ein Schritt e) des Überprüfen, ob die Differenz zwischen der ersten Entfernung (d1) und der zweiten Entfernung (d2) größer ist als der Bereich der Schärfentiefe des Scanners (1), vor dem Schritt d) des Fokussierens ausgeführt wird; und – wenn der Schritt e) ein negatives Ergebnis ergibt, Ausführen des Schritts d) des Fokussierens des abgegebenen Laserlichtstrahls, so daß die Mitte des Bereichs der Schärfentiefe des Scanners (1) im wesentlichen auf den Mittelwert der ersten Distanz (d1) und der zweiten Distanz (d2) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der Schritt e) ein positives Ergebnis ergibt, der Schritt d) des Fokussierens abwechselnd das Fokussieren des abgegebenen Laserlichtstrahls umfaßt, so daß die Oberfläche des ersten Objekts und die Oberfläche des zweiten Objekts wechselweise innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe des Scanners (1) liegen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt d) des Fokussierens das wechselweise Fokussieren des abgegebenen Laserlichtstrahls umfaßt, so daß die Oberfläche des ersten Objekts und die Oberfläche des zweiten Objekts sich im Wechsel mit den Grenzen des Bereichs der Schärfentiefe des Scanners (1) decken.