DE69937607T2

DE69937607T2 - Automatisches system und verfahren zum identifizieren und messen von paketen, transportiert durch einen laserabtasttunnnel

Info

Publication number: DE69937607T2
Application number: DE69937607T
Authority: DE
Inventors: Timothy A. Blackwood GOOD; Xiaoxun Philadelphia ZHU; David M. Sewell WILZ; George B. Audobon ROCKSTEIN; Stephen J. Brookhaven COLAVITO; Robert E. Woodbury Heights BLAKE; Ka Man Philadelphia AU; Sankar Philadelphia GHOSH; George Pennsawken KOLIS; Ian A. Haddonfield SCOTT; Thomas Turnersville AMUNDSEN; Gennady Cherry Hill GERMAINE; Andrew D. Cheltenham DEHENNIS; Leroy Morgan Hill DICKSON; Carl Harry Moorestown KNOWLES
Original assignee: Metrologic Instruments Inc
Current assignee: Metrologic Instruments Inc
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: CA2325527C; EP1066587A4; AU2004201888A1; EP1066587B1; AU772459C; CA2325527A1; DE69937607D1; EP1066587A1; AU2004201888B2; AU3204199A; CN1302417A; AU772459B2; CN1238808C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein automatisches tunnelartiges Laserabtastsystem zur Identifizierung und Messung von Paketen, welches an einer Hochgeschwindigkeitsförderanlage in verschiedenen Applikationen für die Weiterleitung und den Transport von Paketen zur Anwendung gelangt, sowie auch ein Verfahren zur Identifizierung und Messung von Paketen mit Strichmarkierungssymbolen an Oberflächen, die in jegliche Richtung ausgerichtet sind, mit einem 3-D Abtastvolumen.
Kurze Beschreibung des bisherigen Stands der Technik
Es besteht in vielen Umfeldern ein hoher Bedarf, Gegenstände (wie beispielsweise Päckchen, Pakete, Produkte, Gepäck, usw.) während ihres Transports entlang einer Förderanlage automatisch zu identifizieren und zu messen. Während über Kopf Laserabtastsysteme beim Abtasten von nach oben gerichteten Strichmarkierungen auf den beförderten Gegenständen wirksam sind, gibt es jedoch viele Anwendungsgebiete, wo es entweder unpraktisch oder nicht machbar ist, jeweils sicherzustellen, dass die Strichmarkierungsetiketten während ihres Transportes unter der Abtaststation nach oben gerichtet sind.
Unterschiedliche Typen von "tunnelartigen" Abtastsystemen wurden vorgeschlagen, so dass die Strichmarkierungen unabhängig von ihrer Ausrichtung innerhalb des Abtastvolumens des Systems abgetastet werden können. Ein derartiges tun nelartiges Abtastsystem nach dem bisherigen Stand der Technik wurde in US Patent No. 5,019.714 an Knowles offenbart. In diesem Abtastsystem nach dem bisherigen Stand der Technik wird eine Vielzahl von Abtastgeräten mit einer einzigen Abtastlinie über einer Förderanlage ausgerichtet, um ein beschränktes Ausmaß an ungerichteter Abtastung innerhalb des "tunnelartigen" Abtastumfelds zu gewährleisten. Es ist hierbei jedoch bemerkenswert, dass die tunnelartigen Abtastsysteme nach dem bisherigen Stand der Technik, einschließlich des Systems, das in US Patent No. 5,019.714 offenbart wurde, nicht dazu imstande sind, Strichmarkierungssysteme in einer echten omnidirektionalen Richtung, d. h. unabhängig von der Ausrichtung der Strichmarkierung, während ihres Transports entlang der Förderanlage, abzutasten. Im Bestfall gewährleisten Abtastsysteme nach dem bisherigen Stand der Technik ein ungerichtetes Abtasten auf der Ebene des Förderbands oder in Teilen von Ebenen, die sich orthogonal dazu befinden. Bis jetzt war jedoch ein echtes omnidirektionales Abtasten entlang der Hauptebenen eines großen 3-D Abtastvolumens nicht möglich.
US-A-5,699.161 beschreibt ein Verfahren und einen Apparat zur Messung von Länge, Breite und Höhe rechteckiger, massiver Gegenstände, die sich auf einer Förderanlage bewegen.
Der Apparat umfasst einen Lichtvorhang, zwei Laser-Triangulations-Distanzmesser sowie einen Impulsgeber, die auf einem Rahmen um eine Förderanlage montiert sind.
Obwohl eine Reihe der vorgeschlagenen Systeme zur automatischen Identifizierung von Messung von Dimensionen und Gewichten von Paketen auf einer Hochgeschwindigkeitsforderanlage vorgeschlagen wurden, bestanden zusätzlich bei den Systemen nach dem bisherigen Stand der Technik große Schwierigkeiten betreffend Herstellung und Wartung, sowie den verlässlichen Betrieb ohne den Einsatz von menschlicher Kontrolle.
Daher besteht im Fachgebiet ein hoher Bedarf für ein verbessertes tunnelartiges automatisches Laserabtastsystem zur Identifizierung und Messung von Paketen, sowie für ein Verfahren zur Identifizierung und Messung von Paketen, die entlang einer Hochgeschwindigkeitsförderanlage transportiert werden, bei gleichzeitiger Vermeidung der Defizite und Nachteile von Abtastsystemen und Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik.
OFFENBARUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Dementsprechend wäre es wünschenswert, ein neuartiges, tunnelartiges automatisches System zur Messung und Identifizierung von Paketen, das nicht die Defizite und Nachteile der tunnelartigen Lasterabtastsysteme und Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik aufweist, bereitzustellen.
Es ist ebenfalls wünschenswert, ein voll automatisiertes System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in dem ein ungerichteter Hologrammabtasttunnel dazu verwendet wird, Strichmarkierungen auf Paketen, welche in den Tunnel eintreten, zu lesen, während ein Subsystem zur Dimensionierung von Paketen verwendet wird, um Information über die Pakete vor deren Eingang in den Tunnel aufzuzeichnen.
Zusätzlich ist es wünschenswert, ein voll automatisiertes System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in dem mathematische Modelle auf Echtzeitgrundlage für sowohl die Geometrie des Pakets als auch für die Stellung des Laserabtaststrahls, der verwendet wird, um das darauf befindliche Strichmarkierungssymbol zu lesen, geschaffen werden.
Es ist darüber hinaus wünschenswert, ein voll automatisiertes System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in dem die mathematischen Modelle analysiert werden, um zu bestimmen, ob eine räumliche bzw. zeitliche Korrelation zu den gesammelten und in der Warteschlange befindlichen Paketidentifizierungsdaten besteht, unter Verwendung von auf Vektoren beruhenden Strahlverfolgungsverfahren, homogenen Transformationen und objektorientierter Entscheidungslogik, um die simultane Verfolgung von einer Vielzahl von Paketen, die durch den Abtasttunnel transportiert werden, zu ermöglichen.
Es ist zusätzlich wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem eine Vielzahl von Hologrammlaserabtastsubsystemen an einem Abtaststützrahmenwerk montiert sind, das an einem Hochgeschwindigkeitsförderband angeordnet ist, und so angeordnet ist, dass jedes Abtastsubsystem ein hoch definiertes 3-D ungerichtetes Abtastvolumen mit hoher Schärfentiefe über der Förderanlagestruktur projiziert, so dass kollektiv ein ungerichtetes Abtasten mit jeder der drei Hauptabtastebenen des tunnelartigen Abtastsystems gegeben ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem jedes Hologrammlaserabtasten ein hoch definiertes 3-D ungerichtetes Abtastvolumen mit hoher Schärfentiefe projiziert und im wesentlichen keine räumlich und zeitlich zusammenfallenden Abtastebenen aufweist, um im wesentlichen sicherzustellen, dass kein Nebensprechen unter den zahlreichen Laserabtastkanälen innerhalb eines jeden Hologrammlaserabtastsubsystems, die im System eingesetzt werden, aufritt.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem eine Split-Förderanlage mit einem Spalt zwischen ihrer ersten und zweiten Förderebene angewendet wird, um ein ungerichtetes Projektionstyp-Laserabtastsubsystem anzubringen, das sich unter den Plattformen der Förderanlage befindet und im wesentlichen die gesamte Breite der Plattform der Förderanlage abschließt.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem eine Vielzahl von Hologramm Laserabtastsubsystemen um das Fördersystem herum angeordnet sind, um ein bidirektionales Abtastmuster entlang der Hauptachsen des dreidimensionalen Laserabtastvolumens zu gewährleisten.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem jedes der im System eingesetzten Hologrammlaserabtastgeräte ein dreidimensionales Laserabtastvolumen mit einer Vielzahl von Fokusebenen und einer hoch eingegrenzter Geometrie entlang einer Projektionsachse, welche sich vom Abtastfenster des Hologrammabtastgeräts und über das Förderband des Systems erstreckt, aufweist.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in dem singulierte Pakete auf vollautomatische Art und Weise und ohne menschliches Zutun erfasst, dimensioniert, gewogen und identifiziert werden können, während sie durch ein Lasterabtasttunnelsubsystem unter Verwendung eines Paketfördersubsystems transportiert werden.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem ein Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen auf der Eingabeseite seines Abtasttunnelsubsystems bereitgestellt wird, um singulierte Pakete, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen passieren, zu erfassen und zu dimensionieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen für die Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, welche repräsentativ sind für die Identifizierung von Paketen, sowie deren Dimensionen bzw. Gewicht, bereitgestellt wird, und in welchem eine Verfolgungswarteschlange für in Bewegung befindliche Pakete aufrechterhalten wird, so dass Datenelemente, welche Gegenstände umfassen, die repräsentativ sind für erfasste Pakete, die in den Abtasttunnel eintreten, zusammen mit den Dimensions- und Messungsdaten, die für derartig erfasste Pakete gesammelt wurden, verfolgt werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Erfassung von Paketen an der Abgabeseite seines Abtasttunnelsubsystems bereitgestellt wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das bereitgestellte Tunnelabtastsubsystem eine Vielzahl von Laserabtastsubsystemen umfasst, und wobei ein jedes derartiges Laserabtastsubsystem imstande ist, automatisch für jedes vom Subsystem gelesene Strichmarkierungssymbol exakte Information betreffend den genauen Ursprungspunkt des Laserabtaststrahls und dessen optischen Pfades zu dem gelesenen Strichmarkierungssymbol zu generieren, sowie erzeugte Symbolcharakterdaten, die repräsentativ für das gelesene Strichmarkierungssymbol sind.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem die Vielzahl von Laserabtastsubsystemen ein ungerichtetes Laserabtastmuster innerhalb eines 3-D Abtastvolumens generierte, in welchem ein Strichmarkierungssymbol, die auf jedweder Seite eines sechsseitigen Pakets (z. B. einer Schachtel) angebracht ist, automatisch abgetastet und decodiert wird, wenn sie durch das 3-D Abtastvolumen unter Verwendung des Fördersubsystems transportiert wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem die Laserabtastsubsysteme Hologrammlaserabtastsubsysteme umfassen, und ebenfalls Polygontyp-Laserabtastsubsysteme, um Strichmarkierungssymbole zu lesen, welche auf die Oberfläche der Förderanlage ausgerichtet sind.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein jedes der im Tunnelabtastsubsystem eingesetzten Hologrammlaserabtastsubsysteme eine Vorrichtung zur Generierung von Information umfasst, welche holografische Abtastfacette oder welcher Hologrammfacettensektor (bzw. Segment) die Laserabtastdaten produzierte, die verwendet wurden, um eine jegliches Strichmarkierungssymbol mittels des Subsystems zu lesen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein jedes der im Tunnelabtastsubsystem eingesetzten Nicht-Hologrammlaserabtastsubsysteme (d. h. Polygontyp) eine Vorrichtung zur Generierung von Information umfasst, welche spezifiziert, welche Spiegelfacette oder welcher Spiegelsektor die Laserabtastdaten produzierte, die verwendet wurden, um eine jegliches Strichmarkierungssymbol mittels des Subsystems zu lesen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für die Abtaststrahlgeometrie umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der dazu verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol zu lesen, für welches Charakterdaten vom Lasterabtastsubsystem produziert wurden, in Relation zu einem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein erstes homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der dazu verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket zu lesen, von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für Paketoberflächen umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus einem geometrischen Modell von jeder Oberfläche auf allen von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen erfassten Paketen, in Relation zu einem lokalen Referenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, zu produzieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein zweites homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell von jeder Oberfläche eines erfassten Pakets von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Laserabtaststrahl und Paketoberfläche bereitgestellt wird, um zu bestimmen, welches erfasste Paket von dem Laserabtaststrahl abgetastet wurde, der ein bestimmtes Strichmarkierungssymbol las, und um Paketmessdaten im Zusammenhang mit dem erfassten Paket mit Paketidentifizierungsdaten im Zusammenhang mit dem Laserabtaststrahl, der ein Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket las, in Verbindung zu bringen (bzw. zu korrelieren).
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System mit einem Subsystem zur Messung der Paketgeschwindigkeit zu versehen, um die Geschwindigkeit des Pakets, das sich vom Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Pakten durch das Laserabtasttunnelsubsystem des Systems bewegt, zu messen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das Subsystem zur Messung der Paketgeschwindigkeit unter Verwendung von einem Paar von beabstandeten Laserstrahlen realisiert wird, die über die Förderanlage projiziert werden, so dass bei Unterbrechung dieser Laserstrahlen durch ein Paket, elektrische Impulse automatisch generiert und unter Verwendung einer Uhr weiter verarbeitet werden, um die Momentangeschwindigkeit eines jeden Pakets, das entlang des Förderbandsubsystems transportiert wird, zu messen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnelsubsystems angebrachte Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen ein erstes Paar von Licht übertragenden und empfangenden Strukturen umfasst, welche dermaßen angeordnet sind, um eine Vielzahl von Lichtstrahlen entlang einer Richtung, die parallel zum Förderband verläuft, zu übertragen, um Daten zu sammeln und um die Höhe eines jeden einzelnen Pakets, das durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust wird, sowie ein zweites Paar von übertragenden und empfangenden Strukturen, welche dermaßen angeordnet sind, um eine Vielzahl von Lichtstrahlen entlang einer Richtung, die senkrecht zum Förderband verläuft, zu übertragen, um Daten zu sammeln und um die Breite eines jeden singulierten Pakets, das durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust wird, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnelsubsystems vorhandene Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen zusätzlich einen Höhendatenprozessor zur Verarbeitung von Anordnungen von Höhenprofildaten umfasst, welche von dem ersten Paar der Licht übertragenden und empfangenen Strukturen gesammelt wurden, um gestapelte Paketanordnungen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen geschleust werden, zu erfassen, sowie einen Breitendatenprozessor zur Verarbeitung von Anordnungen von Breitenprofildaten umfasst, welche von dem zweiten Paar der Licht übertragenden und empfangenden Strukturen gesammelt wurden, um nebeneinander liegende Paketanordnungen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen geschleust werden zu erfassen, und um bei der Erfassung von entweder übereinander oder einer nebeneinander liegenden Paketanordnungen automatisch ein einzigartiges Datenelement zu generieren, welches derartige multiple Paketanordnungen entlang des Förderbandes anzeigt und dieses einzigartige Datenelement in die Verfolgungswarteschlange für sich in Bewegung befindliche Pakete in das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Daten einordnet, so dass dieses Subsystem ein Hilfssubsystem dazu veranlas sen kann, derartige multiple Pakete durch eine Vereinzelungseinheit umzuleiten und dann zu retournieren, um sie nochmals durch das System der vorliegenden Erfindung durchzuschleusen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem Durchlaufwiegesubsystem für das Abwägen von singulierten Paketen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust werden, und für die Bereitstellung von Gewichtsmessungsinformation für die Zuordnung zu allen erfassten Paketen, bereitgestellt wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in welchem singulierte Pakete auf vollautomatisch und ohne menschliches Zutun erfasst, dimensioniert, gewogen und identifiziert werden können, während sie durch ein Laserabtasttunnelsubsystem unter Verwendung eines Fördersubsystems durchgeschleust werden.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen an der Eingabeseite seines Abtasttunnelsubsystems vorgesehen ist, um singulierte Pakete, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust werden, zu erfassen und zu dimensionieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen bereitgestellt wird für die Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, welche repräsentativ sind für die Identifizierung von Paketen, sowie deren Dimensionen bzw. Gewicht, bereitgestellt wird, und in welchem eine Verfolgungswarteschlange für in Bewegung befindliche Pakete aufrechterhalten wird, so dass Datenelemente, welche Gegenstände umfassen, die repräsentativ sind für erfasste Pakete, die in den Abtasttunnel eintreten, zusammen mit den Dimensions- und Messungsdaten, die für derartig erfasste Pakete gesammelt wurden, verfolgt werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Erfassung von Paketen an der Abgabeseite seines Abtasttunnelsystems bereitgestellt wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Tunnelabtastsubsystem eine Vielzahl von Laserabtastsubsystemen umfasst, und wobei ein jedes dieser Laserabtastsubsysteme imstande ist, automatisch für jedes Strichmarkierungssymbol, das vom dem Subsystem gelesen wird, exakte Information zu generieren, welche den genauen Ursprungspunkt des Laserabtaststrahls und dessen optischen Pfades zu der gelesenen Strichmarkierung anzeigt, sowie produzierte Symbolcharakterdaten, die repräsentativ für das gelesene Strichmarkierungssymbol sind.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem die Pluralität der Laserabtastsubsysteme ein ungerichtetes Laserabtastmuster innerhalb eines 3-D Laservolumens generierte, worin ein Strichmarkierungssymbol, das auf irgendeiner der Seiten eines sechsseitigen Pakets (z. B. einer Schachtel) angebracht ist, automatisch abgetastet und decodiert wird, wenn es durch das 3-D Abtastvolumen unter Verwendung des Fördersubsystems durchgeschleust wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem die Laserabtastsubsysteme Hologrammlaserabtastsubsysteme umfassen und auch zu Polygontyp-Laserabtastsubsystemen, um Strichmarkierungssymbole zu lesen, die auf die Oberfläche der Förderanlage gerichtet sind.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem jedes der in dem Tunnelabtastsubsystem angewendeten Hologrammlaserabtastsubsysteme eine Anordnung für die Generierung von Information umfasst, welche spezifiziert, welche Hologrammabtastfacette oder welcher Hologrammabtastfacettensektor (bzw. welches Segment) die Laserabtastdaten produzierte, die dazu verwendet wurden, um ein jedwedes Strichmarkierungssymbol mittels des Subsystems zu lesen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein jedes der im Tunnelabtastsubsystem eingesetzten Nicht-Hologrammlaserabtastsubsysteme (d. h. Polygontyp) eine Vorrichtung zur Generierung von Information umfasst, welche spezifiziert, welche Spiegelfacette oder welcher Spiegelsektor die Laserabtastdaten produzierte, die verwendet wurden, um eine jegliches Strichmarkierungssymbol mittels des Subsystems zu lesen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für die Abtaststrahlgeometrie umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der dazu verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol zu lesen, für welche Charakterdaten vom Lasterabtastsubsystem produziert wurden, in Relation zu einem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein erstes homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der dazu verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket zu lesen, von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für Paketoberflächen umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus einem geometrischen Modell von allen Oberflächen auf allen von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen erfassten Paketen, in Relation zu einem lokalen Referenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, zu produzieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein zweites homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell von allen Oberflächen eines erfassten Pakets, von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Laserabtaststrahl und Paketoberfläche bereitgestellt wird, um zu bestimmen, welches erfasste Paket von dem Laserabtaststrahl abgetastet wurde, der ein bestimmtes Strichmarkierungssymbol las, und um Paketmessdaten im Zusammenhang mit dem erfassten Paket mit Paketidentifizierungsdaten im Zusammenhang mit dem Laserabtaststrahl, der ein Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket las, in Verbindung zu bringen (bzw. zu korrelieren).
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System mit einem Subsystem zur Messung der Paketgeschwindigkeit vorzusehen, um die Geschwindigkeit des Pakets, das sich vom Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Pakten durch das Laserabtasttunnelsubsystem des Systems bewegt, zu messen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das Subsystem zur Messung der Paketgeschwindigkeit durch die Verwendung eines Walzenrades realisiert wird, das in direktem Kontakt mit dem sich in Bewegung befindlichen Förderband steht, wodurch elektrische Impulse generiert werden, indem ein an den Schaft des Walzenrades angeschlossener optischer Codierer dazu veranlasst wird, eine komplette Drehung auszuführen, währenddessen sich das Förderband um einen Linearfuß weiterbewegt hat, und wobei diese generierten elektrischen Impulse unter Bezug auf eine Uhr gezählt werden, um die Momentangeschwindigkeit des Förderbandes zu berechnen, und dabei jedes einzelne Paket entlang desselben ohne Schlupf transportiert wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnelsubsystems vorgesehene Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen einen Laserabtastmechanismus umfasst, der einen Laserabtaststrahl mit modulierter Amplitude generiert, der über die Breite der Förderanlage im Paketfördersubsystem abgetastet wird, während der Abtaststrahl im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Förderstruktur angeordnet ist, und das von den abgetasteten Paketen reflektierte Licht eingesammelt, erfasst und weiterverarbeitet wird, um Information zu produzieren, welche für das Pakethöhenprofil über die Breite der Förderstruktur für jeden Zeitmessmoment, der von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen ausgeführt ist, repräsentativ ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnels vorgesehene Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen, zusätzlich einen Höhendatenprozessor zur Verarbeitung von Anordnungen von Höhenprofildaten umfasst, welche von dem ersten Paar der Licht übertragenden und empfangenen Strukturen gesammelt wurden, um gestapelte Paketanordnungen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen geschleust werden, zu erfassen, sowie einen Breitendatenprozessor zur Verarbeitung von Anordnungen von Breitenprofildaten umfasst, welche von dem zweiten Paar der Licht übertragenden und empfangenden Strukturen gesammelt wurden, um nebeneinander liegende Paketanordnungen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen geschleust werden zu erfassen, und um bei Erfassung von entweder einer übereinander oder nebeneinander liegenden Paketanordnung automatisch ein einzigartiges Datenelement zu generieren, welches derartige multiple Paketanordnungen entlang des Förderbandes anzeigt und dieses einzigartige Datenelement in die Verfolgungswarteschlange für sich in Bewegung befindliche Pakete in das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Daten einordnet, so das dieses Subsystem ein Hilfssubsystem dazu veranlassen kann, derartige multiple Pakete durch eine Singulierungseinheit umzuleiten und dann zu retournieren, um sie nochmals durch das System der vorliegenden Erfindung durchzuschleusen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zum Abwägen von in Bewegung befindlichen Paketen für das Abwägen von singulierten Paketen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust werden, und für die Bereitstellung von Gewichtsmessungsinformation für die Zuordnung zu allen erfassten Paketen, bereitgestellt wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, in dem mehrere Pakete, die entweder nebeneinander, übereinander oder singuliert konfiguriert sind, gleichzeitig vollautomatisch und ohne menschliches Zutun erfasst, dimensioniert, gewogen und identifiziert werden können, während sie durch ein Laserabtasttunnelsubsystem unter Verwendung eines Paketfördersubsystems transportiert werden.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen an der Eingabeseite des Abtasttunnelsubsystems vorgesehen ist, für die simultane Erfassung und Dimensionierung mehrerer Pakete, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust werden, und in welchem das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen mehrfache Verfolgungswarteschlangen für sich in Bewegung befindliche Pakete anwendet, welche hierin gleichzeitig für unterschiedliche räumliche Regionen über dem Förderband aufrechterhalten werden, so dass Datengegenstände, welche für die in derartigen, räumlich unterschiedlichen Bereichen erfasst werden, repräsentativ sind, zusam men mit Dimensions- und Messdaten, die an derartigen erfassten Paketen gesammelt wurden, produziert und verfolgt werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen für die Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, welche repräsentativ sind für die Identifizierung von Paketen, sowie deren Dimensionen bzw. Gewicht, bereitgestellt wird, und in welchem mehrfache Verfolgungswarteschlangen für sich in Bewegung befindliche Pakete gleichzeitig für räumlich unterschiedliche Regionen über dem Förderband aufrechterhalten werden, so dass Datenelemente, welche Gegenstände umfassen, welche für erfasste Pakete, die in den Abtasttunnel eintreten, repräsentativ sind, zusammen mit Dimensions- und Messdaten, die von derartigen erfassten Paketen gesammelt wurden, verfolgt werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung mehrerer Pakete an der Abgabeseite seines Abtasttunnelsystems bereitgestellt wird, und in welchem mehrfache Verfolgungswarteschlangen für sich in Bewegung befindliche Pakete gleichzeitig darin für räumlich unterschiedliche Regionen über dem Förderband aufrechterhalten werden, so dass Datenelemente, welche Gegenstände umfassen, welche für erfasste Pakete, die den Abtasttunnel verlassen, repräsentativ sind, zusammen mit Dimensions- und Messdaten, die von derartigen erfassten Paketen gesammelt wurden, verfolgt werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in dem das darin bereitgestellte Tunnelabtastsubsystem eine Vielzahl von Laserabtastsubsystemen umfasst, und wobei ein jedes derartige Laserabtastsubsystem imstande ist, automatisch für jedes vom Subsystem gelesene Strichmarkierungssymbol exakte Information betreffend den genauen Ursprungspunkt des Laserabtaststrahls und dessen optischen Pfades zu dem gelesenen Strichmarkierungssymbol sowie, Sym bolcharakterdaten, die repräsentativ für das gelesene Strichmarkierungssymbol sind, zu generieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, worin das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für die Abtaststrahlgeometrie umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol, für welches Charakterdaten vom Lasterabtastsubsystem produziert wurden, in Relation zu einem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, zu lesen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein erstes homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell eines jeden Laserabtaststrahls, der dazu verwendet wird, um ein spezifisches Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket zu lesen, von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein Modelliersubsystem für Paketoberflächen umfasst, um Koordinateninformation, bestehend aus einem geometrischen Modell von allen Oberflächen auf allen von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen erfassten Paketen, in Relation zu einem lokalen Referenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, zu produzieren.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das darin bereitgestellte Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich ein zweites homogenes Transformationsmodul für die Konvertierung der Koordinateninformation, bestehend aus dem geometrischen Modell von allen Oberflächen eines erfassten Pakets von dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserabtastsubsystem eingebettet ist, auf ein globales Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem tunnelartigen Abtastsystem eingebettet ist, umfasst.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Subsystem zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Laserabtaststrahl und Paketoberfläche bereitgestellt wird, um zu bestimmen, welches erfasste Paket von dem Laserabtaststrahl abgetastet wurde, der ein bestimmtes Strichmarkierungssymbol las, und um Paketmessdaten im Zusammenhang mit dem erfassten Paket mit Paketidentifizierungsdaten im Zusammenhang mit dem Laserabtaststrahl, der ein Strichmarkierungssymbol auf einem erfassten Paket las, in Verbindung zu bringen (d. h. zu korrelieren).
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System mit einem Subsystem zur Messung von Paketgeschwindigkeit zu versehen, das die Geschwindigkeit eines Pakets misst, wenn es sich von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durch das Laserabtasttunnelsubsystem des Systems bewegt.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das Subsystem zur Messung der Paketgeschwindigkeit durch die Verwendung eines Walzenrades realisiert wird, das in direktem Kontakt mit dem sich in Bewegung befindlichen Förderband steht, wodurch elektrische Impulse generiert werden, indem eine an den Schaft des Walzenrades angeschlossener optischer Encoder dazu veranlasst wird, eine komplette Umdrehung auszuführen, währenddessen sich das Förderband um einen Linearfuß weiterbewegt hat, und wobei diese generierten elektrischen Impulse unter Bezug auf eine Uhr gezählt werden, um die Momentan geschwindigkeit des Förderbandes zu berechnen, und dabei jedes einzelne Paket entlang desselben ohne Schlupf transportiert wird.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnelsubsystems vorgesehene Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen einen Laserabtastmechanismus umfasst, der einen Laserabtaststrahl mit modulierter Amplitude generiert, der über die Breite der Förderkonstruktion im Paketfördersubsystem abgetastet wird, während der Abtaststrahl wesentlich senkrecht zur Oberfläche der Förderkonstruktion angeordnet ist, und das von den abgetasteten Paketen reflektierte Licht eingesammelt, erfasst und weiterverarbeitet wird, um Information zu produzieren, welche für das Pakethöhenprofil über die Breite der Förderstruktur für jeden Zeitmessmoment, der von dem Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen ausgeführt ist, repräsentativ ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem das an der Eingabeseite des Laserabtasttunnelsystems vorgesehene Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen ein Stereoskopkamerasubsystem umfasst, welches Stereoskopbildpaare von Paketen, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen geschleust werden, aufnimmt, zusätzlich zu einem Echtzeit-Stereoskopbildprozessor, der programmiert ist, um im Blickfeld des Stereoskopbildsubsystem auftretende Mehrfachbilder zu erfassen und die Scheitelpunkte und Dimensionen eines jeden dermaßen erfassten Pakets zu berechnen.
Es ist zudem wünschenswert, ein solches System bereitzustellen, in welchem ein Durchlaufwiegesubsystem vorgesehen ist, um jedes Paket, bzw. alle nebeneinander befindlichen oder übereinander gestapelten Pakete, die durch das Subsystem zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen durchgeschleust werden, abzuwiegen, sowie um jedem erfassten Paket die entsprechende Gewichtmessinformation zuzuordnen, bzw. dies bei nebeneinander oder übereinander befindlichen Paketen relativ zu ihren jeweiligen Volumenmessungen zu tun.
Es ist zudem wünschenswert, ein bidirektionales System zur Erfassung und Dimensionierung von Paketen bereitzustellen, in welchem entweder die erste oder die zweite Seite von dessen Abtasttunnel als entweder Eingabe- oder Ausgabeseite fungieren kann, und wo mittels der Ausführung einer einfachen Programmierung je nach den gegebenen Erfordernissen zwei unterschiedliche Richtungen für den Fluss der Pakete gewährleistet werden kann.
Es ist zudem wünschenswert, ein verbessertes tunnelartiges Abtastsystem bereitzustellen, in welchem Strichmarkierungssymbole, die nach unten auf das Förderband ausgerichtet sind, automatisch abgetastet werden können, während sie unter hoher Geschwindigkeit durch das System geschleust werden.
Es ist zudem wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zur Identifizierung und Messung von Paketen in einem Tunnelabtastumfeld bereitzustellen, mittels dessen Gegenstände von unterschiedlichem Typus unter hoher Geschwindigkeit weiterbefördert werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, das durch niedrigere Arbeitsunkosten, einen höheren Lastwirkungsgrad, perfekte Destinationspräzision, extrem schnellen ID Durchsatz, exaktere Versandgebühren, schnelle und akkurate Verfolgung und Sortierung, sowie präzise Paketgewichte, -umrisse und -maße gekennzeichnet ist.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, das Strichmarkierungen überall auf einem sich auf einem schnellen Förderband in Bewegung befindlichen Paket lesen kann, egal ob diese oben, seitlich, vorne, hinten oder unten angebracht sind.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, welches die vollautomatische Handhabung von Paketen mit Strichmarkierungen in Echtgröße ermöglicht.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, welches während der Handhabung kein weiteres menschliches Zutun benötigt.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, welches die Pakete sortieren kann, nachdem die Systemsoftware die an den Paketen befindlichen Strichmarkierungsdaten gelesen und erfasst hat.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, welches die Pakete messen und wägen kann, wodurch die „Raterei", die oftmals von menschlichen Arbeitskräften verlangt wird, beseitigt werden kann.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches System zur Identifizierung und Messung von Paketen bereitzustellen, welches das genaue Abwägen und Messen von Paketen ermöglicht, was zu einer Minimierung an verschwendetem Cargoraum und größerer Versandkapazität führt; dadurch wird es Versandunternehmen ermöglicht, ihre Kunden mit größerer Präzision zu fakturieren, indem die berechneten Gebühren unmittelbar an Volumen, Umfang, Gewicht und Destination der jeweiligen Pakete geknüpft werden können.
Es ist zudem wünschenswert, ein automatisches Verfahren zur automatischen Identifizierung und Messung von Paketen, welche entweder singuliert, nebeneinander oder übereinander auf einer Förderanlage angeordnet sind, bereitzustellen Es ist zudem wünschenswert, ein neuartiges Verfahren und Mittel für die Digitalisierung digitaler Abtastdaten bei gleichzeitiger Korrelierung von Laserabtastinformation bereitzustellen.
Es ist zudem wünschenswert, ein neuartiges Verfahren und Mittel für die Decodierung von digitalen Abtastzähldaten bei gleichzeitiger Korrelierung von Laser abtastinformation für die Anwendung in unterschiedlichen Arten von Gegenstandsverfolgungsoperationen bereitzustellen.
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum vollständigeren Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte die nachstehende Detailbeschreibung der illustrativen Ausführungsform im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen wie folgt gelesen werden:
1A ist eine Perspektivansicht eines automatischen tunnelartigen Laserabtastsystems zur Identifizierung und Messung (d. h. Dimensionierung und Abwägung) von Paketen, das in Übereinstimmung mit der ersten illustrierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert wurde;
1B ist eine Seitenansicht des in 1A dargestellten Systems;
1C ist eine erste Perspektivansicht des tunnelartigen Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1D ist eine zweite Perspektivansicht des tunnelartigen Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen von 1A, in größerem Maßstab dargestellt und mit einem Teil seiner Förderstruktur entfernt von dem tunnelartigen Laserabtastsubsystem;
1E ist eine dritte Perspektivansicht des tunnelartigen Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen der ersten illustrativen Ausführungsform, wobei dieses vom Abtaststützrahmenwerk entfernt ist, um die O-Ring Förderplattform zur Staffelung von Paketen vor Eintritt in das 3-D Abtastvolumen und den mit dem Subsystem zur Paketdimensionierung zur Bestimmung des Totalvolumens von Paketen in Verbindung stehenden Lichtvorhang klar zu zeigen, und um zudem zu zeigen, ob mehrere Pakete in das 3-D Abtastvolumen eintreten, ein Abtastmanagementcomputersystem (d. h. eine Station) mit einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) zur leichten Konfiguration des Abtastsubsystems innerhalb des Systems und zur Überwachung des Paketstroms in den Abtasttunnel, sowie einen Ausgangssensor, um den Ausgang eines jeden abgetasteten Pakets innerhalb des Abtasttunnels zu erfassen;
1F ist eine Hochendansicht des tunnelartigen Laserabtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in mehr detaillierter Form dargestellt, und von einem Teil seines walzenbasierten Fördersubsystem und seinem Abtastmanagement-Subsystem abgehoben;
1G ist eine Perspektivansicht des Spaltsektionsfördersubsystems und seines bodenmontierten Laserabtastprojektions-Subsystems, sowie seiner Userinterface/Arbeitsstation, die abgebaut von dem in den Abbildungen 1A, 1B und 1C dargestellten Abtaststützrahmenwerk gezeigt werden.
2A ist eine Perspektivansicht des Split-Fördersubsystems, das vom Abtaststützrahmenwerk des Systems der ersten illustrativen Ausführungsform entfernt ist, welches ein Koordinatenreferenz-Rahmenwerk zeigt, das symbolisch in dem Fördersubsystem eingebettet ist, und gezeigt mit graphischen Darstellungen, welche die Richtung von Gierung, Neigung und Rollen eines jeden Hologrammabtastgeräts mit dreifacher Abtastscheibe, unterstützt von dem Abtaststützrahmenwerk des tunnelartigen Systems, das in den Abbildungen 1A und 1B dargestellt wird, beschreiben;
2B ist eine Perspektivansicht des Split-Fördersubsystems, das vom Abtaststützrahmenwerk des Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen der ersten illustrativen Ausführungsform entfernt ist, welches ein Koordinatenreferenzrahmenwerk zeigt, das symbolisch in dem Fördersubsystem eingebettet ist, und schematisch abgebildet mit graphischen Darstellungen, welche die Richtung von Gierung, Neigung und Rollen eines jeden Hologrammabtastgeräts mit einfacher Abtastscheibe, unterstützt von dem Abtaststützrahmenwerk des tunnelartigen Abtastsubsystems, das in den Abbildungen 1A und 1B dargestellt wird, beschreiben;
2C ist eine Tabelle, welche die Daten enthält, welche die Position und Orientierung der sechzehn ungerichteten Hologrammlaserabtastgeräte, die innerhalb des tunnelartigen Abtastsubsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht sind, spezifizieren, worin die Position eines jeden Hologrammabtastgeräts mit einfacher Abtastscheibe spezifiziert ist in Bezug auf das Zentrum der Hologrammabtastscheibe, die in jeder derartigen Abtasteinheit enthalten ist, sowie die Position eines jeden Hologrammabtastgeräts mit dreifacher Abtastscheibe spezifiziert ist in Bezug auf das Zentrum der mittleren Hologrammabtastscheibe, die sich in jeder derartigen Abtasteinheit befindet;
3A1 ist eine Schnittperspektive eines Hologrammlaserabtast-Subsystems mit einfacher Scheibe (z. B. angezeigt als L/F Ecke Nr. 1, L/F Ecke Nr. 2, L/B Ecke Nr. 1, L/B Ecke Nr. 2, R/F Ecke Nr. 1, R/F Ecke Nr. 2, R/B Ecke Nr. 1, R/B Ecke Nr. 2 in 1C und der Abtastgerätpositionierungstabelle, die in 2C dargestellt ist), angebracht innerhalb der Ecken des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform, welche die Hologrammabtastscheibe umgeben von einem ihrer sechs Strahlumlenkungsspiegel, Parabolspiegel-Empfangsoptik, Laserstrahlenproduktionsmodulen, Fotodetektoren, und analogen und digitalen Signalverarbeitungsplatinen, die auf der optischen Bank des Subsystems angebracht sind, zeigt;
3A2 ist eine Draufsicht des in dem tunnelartigen Subsystem der ersten illustrativen Ausführungsform verwendeten Hologrammlaserabtastsubsystems mit einfacher Scheibe, welche die Hologrammabtastscheibe umgeben von sechs Laserabtaststationen, bestehend aus einem Strahlumlenkungsspiegel, einer Parabolspiegel-Empfangsoptik und einem Laserstrahlproduktionsmodul (das ein VLD verwendet) zeigt, von denen ein jedes von einem kompakten Gehäuse umgeben ist, welches für verstellbare Unterstützung durch das im tunnelartigen Abtastsubsystem der illustrativen Ausführungsform angewendeten Abtaststützrahmenwerk angepasst ist;
3A3 ist eine Querschnittansicht des in 3A2 dargestellten Hologrammlaserabtast-Subsystems mit einer einzelnen Scheibe, welches dessen Hologrammabtastscheibe zeigt, die drehbar durch dessen Abtastmotor unterstützt auf der optischen Bank des Subsystems angebracht ist;
3A4 ist eine schematische Darstellung des Layouts des Hologrammoptikelements des Volumentransmissionstyps (HOEs), angebracht zwischen den Glasstützplatten der im Hologrammabtastsubsystem mit einer Scheibe angewendeten Hologrammabtastscheibe, installiert im tunnelartigen Abtastsystem der ersten illustrativen Ausführungsform;
3A5 bis 3A5C stellen gemeinsam eine Tabelle der Designparameter dar, die zur Konstruktion einer jeden Hologrammscheibe in dem Hologrammabtastsubsystem mit einfacher Scheibe, das in dem tunnelartigen Abtastsystem der ersten illustrativen Ausführungsform angewendet ist, verwendet wurden;
3A6 ist eine schematische Darstellung des von dem Hologrammlaserabtastsubsystem mit einfacher Scheibe, das in dem tunnelartigen Abtastsystem der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist, projizierten Laserabtastmusters;
3A7A bis 3A7C zeigen gemeinsam die Subkomponenten des Hologrammlaserabtast-Subsystems mit einfacher Scheibe der ersten illustrativen Ausführungsform, die zusammen auf den analogen Signalverarbeitungsplatinen, den Decodiersignalverarbeitungsplatinen und innerhalb des Gehäuses konfiguriert sind;
3A8A ist eine Seitenansicht des Prüfmoduls zum Anzeigen des Ausgangspulses der vorliegenden Erfindung zum Einsatz an jeder Hologrammabtastscheibe in dem System der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3A8B ist eine Draufsicht des in 3A8A dargestellten Prüfmoduls zum Anzeigen des Ausgangspulses;
3A8C1 und 3A8C2 stellen gemeinsam ein schematisches Diagramm einer analogen Signalverarbeitungsplatine dar, die zur Umsetzung des im Hologrammlaserabtastsubsystem der ersten illustrativen Ausführungs form der vorliegenden Erfindung angewendeten Prüfmoduls zum Anzeigen des Ausgangspulses verwendet werden kann;
3B1 ist eine Draufsicht des Hologrammabtast-Subsystems mit dreifacher Scheibe (z. B. als Oberseite/Vorderseite, Oberseite/Rückseite, Linke Seite/Vorderseite, Linke Seite/Rückseite, Rechte Seite/Vorderseite und Rechte Seite/Rückseite in 1C und der in 2C dargestellten Abtastungspositioniertabelle angezeigt), angebracht an der Oberseite sowie an den Seiten des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform, welche drei Hologrammabtastscheiben angebracht auf einer optischen Bank mit 33,782 cm Zwischenraum zwischen der Rotationsachse einer jeden benachbarten Hologrammabtastscheibe zeigt, und wo jede Hologrammabtastscheibe von sechs Strahlumlenkungsspiegeln, sechs Parabolspiegel-Empfangsoptiken, sechs Laserstrahlenproduktionsmodulen, sechs Fotodetektoren und sechs analogen und digitalen Signalverarbeitungsplatinen, die an der optischen Bank des Subsystems angebracht sind, umgeben ist;
3B2 ist eine schematische Darstellung des Layouts der Hologrammoptikelemente des Volumentransmissionstyps (HOEs), angebracht zwischen den Glasstützplatten von jeder der Hologrammabtastscheiben, die in dem in 3B1 dargestellten Hologrammabtastsubsystem mit dreifacher Scheibe angewendet werden;
3B3A und 3B3B ergeben gemeinsam eine Tabelle, welche die Designparameter zeigt, die zur Konstruktion eines jeden Hologrammabtastsubsystems, das in dem in 3B1 dargestellten Hologrammabtastsubsystem mit dreifacher Scheibe angewendet wird, innerhalb einer jeden Hologrammabtastscheibe, verwendet werden;
3B1 ist eine schematische Darstellung des Laserabtastmusters, das von dem in 3B4 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe angewendeten Hologrammlaserabtast-Subsystem mit einfacher Scheibe projiziert wird, wenn keine damit in Verbindung stehende Strahlumlenkungsspiegel winkelig angelegt oder rotiert werden;
3B5 ist eine Tabelle, welche die winkelige Anlage und Rotation eines jeden Strahlumlenkungsspiegels in den sich in der Mitte und an den Enden befindlichen Hologrammabtastsubsystems darstellt, welche in dem in 3B1 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe angewendet werden;
3B6 ist eine schematische Darstellung des Laserabtastmusters, das von dem in 3B1 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe angewendeten Zentralhologrammlaserabtast-Subsystem projiziert wird, wobei jeder damit in Verbindung stehende Strahlumlenkungsspiegel wie in der Tabelle von 3B5 dargestellt, winkelig angelegt und rotiert wird, um das erwünschte Abtastmuster zu erzielen;
3B7 ist eine schematische Darstellung des Laserabtastmusters, das von dem in 3B1 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe angewendeten Endhologrammlaserabtast-Subsystem projiziert wird, wobei jeder damit in Verbindung stehende Strahlumlenkungsspiegel winkelig angelegt und rotiert wird, um das erwünschte Abtastmuster zu erzielen;
3B8 ist eine schematische Darstellung des Laserabtastmusters, das von dem in 3B1 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe projiziert wird;
3C1 ist eine Draufsicht des Hologrammabtastsubsystems mit dreifacher Scheibe (z. B. als Vorderseite und Rückseite in 1C und der in 2C dargestellten Abtastpositionierungstabelle angezeigt), angebracht an der Oberseite des tunnelartigen Abtastsystems der illustrativen Ausführungsform, welche drei Hologrammabtastscheiben angebracht auf einer optischen Bank mit 35,56 cm Zwischenraum zwischen der Rotationsachse einer jeden benachbarten Hologrammabtastscheibe zeigt, und wo jede Hologrammabtastscheibe von sechs Strahlumlenkungsspiegeln, sechs Parabolspiegel-Empfangsoptiken, sechs Laserstrahlenproduktionsmodulen, sechs Fotodetektoren und sechs analogen und digitalen Signalverarbeitungsplatinen, die an der optischen Bank des Subsystems angebracht sind, umgeben ist;
3C2 ist eine schematische Darstellung des Laserabtastmusters, das von dem in 3C1 dargestellten Hologrammlaserabtastgerät mit dreifacher Scheibe projiziert wird;
3D1 ist ein Explosionsdiagramm des stationären Laserprojektionsabtastgeräts, das unter der Oberfläche des Förderbandes des Systems und zwischen der ersten und zweiten Förderbandplattform des Fördersubsystems, das in dem tunnelartigen Abtastsystem der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist, angebracht ist, welches die optische Bank zeigt, auf der acht Stationärprojektionstyp-Laserabtastsubsysteme angebracht und innerhalb eines Abtastgerätgehäuse mit einem stabilen Glasabtastfenster eingeschlossen sind, wodurch der zwischen der ersten und zweiten Förderbandplattform bestehende Zwischenraum überbrückt wird;
3D2 ist ein Perspektivdiagramm des Projektionstyp-Laserabtastsubsystems, angebracht innerhalb des in 3DI dargestellten, unten angebrachten, stationären Projektionsabtastgeräts, welches ein achtseitiges polygonförmiges Abtastelement zeigt, welches drehbar in der unmittelbaren Nähe einer Anordnung von Festspiegeln, bestehend aus vier Planspiegeln und einer Empfangsoptik, die zentral angelegt sind, um Licht auf einen Fotodetektor zu konzentrieren, der in geringer Entfernung von dem polygonförmigen Abtastgerät angebracht ist, angeordnet ist;
3D3A ist eine Draufsicht der acht Stationärprojektionstyp-Laserabtastsubsysteme, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts;
3D3B ist eine Seitenansicht der acht Stationärprojektionstyp-Laserabtastsubsysteme, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts, so dass das Abtastfenster/die Abtastfenster des Stationärprojektionstyp-Laserabtastsubsystems (d. h. Plattformen oder Bänke) in einem Winkel von ungefähr 28° in Bezug auf die optische Transparente, die sich über die Breitenausdehnung der Ebene der Förderbandstruktur des Systems erstreckt, angeordnet ist/sind.
3D4 ist eine schematische Darstellung des teilweisen Abtastmusters, das von dem achtseitigen, polygonförmigen Abtastelement und zwei stationären Spiegeln, angebracht neben der Zentralebene eines jeden Stationärprojektionstyp-Laserabtastsubsystem, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts, produziert wird;
3D5 ist eine schematische Darstellung des teilweisen Abtastmusters, das von dem achtseitigen, polygonförmigen Abtastelement und zwei äußeren stationären Spiegeln, angebracht neben den beiden innen liegenden Standspiegeln in jedem Stationärprojektionstyplasterab tastsubsystem, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts, produziert wird;
3D6 ist eine schematische Darstellung des vollständigen Abtastmusters, das von dem achtseitigen, polygonförmigen Abtastelement und vier Standspiegeln, angebracht in der Nähe der Zentralebene eines jeden Stationärprojektionstyplaserabtastsubsystems, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts, produziert wird;
3D7 ist eine schematische Darstellung des resultierenden (kollektiven) ungerichteten Abtastmusters, das durch das auf der Förderanlage angebrachten Abtastfenster von den acht Stationärprojektionstyplaserabtastsubsystemen, angebracht auf der optischen Bank des in 3D1 dargestellten, unten angebrachten Laserabtastgeräts, produziert wird;
4 ist ein schematischen Blockdiagramm, welches die Hologramm- und Stationärprojektionslaserabtast-Subsysteme, das Subsystem zur Dimensionierung von Messung von Paketen, das Subsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen, das Subsystem, das Pakete im Tunnel anzeigt, das Subsystem, das Pakete außerhalb des Tunnels anzeigt, das Durchlaufwiegesubsystem, das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen, das Input/Output-Port Multiplexsubsystem, und das Förderbandsubsystem zusammen im automatischen tunnelartigen System zur Identifizierung und Messung von Paketen die in der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integriert sind, veranschaulicht;
5A ist ein schematisches Diagramm, das die Richtungen des ungerichteten Abtastens, bereitgestellt in der X-Y Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen obervorderseitigen und oberrückseitigen Hologrammlaserabtast-Subsystems der ersten illustrativen Ausführungsform, sowie das darin angewendete unten angebrachte Stationärprojektionstypabtastsubsystem zeigt;
5B ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der Y-Z Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform durch das darin angewendete Stationärprojektionslaserabtastsubsystem zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der X-Y Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform durch das an der linken Vorderseite, linken Rückseite, rechten Vorderseite und rechten Rückseite befindlichen Hologrammlaserabtastsystem bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
7 ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der Y-Z Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform durch das an der oberen Vorderseite und oberen Rückseite befindlichen Hologrammlaserabtastsystem bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
8A ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der Y-Z Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die darin angewendeten Hologrammlaserabtastsubsysteme (angezeigt durch R/B Ecke Nr. 1, R/B Ecke Nr. 2, R/F Ecke Nr. 1 und R/F Ecke Nr. 2) bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
8B ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der X-Y Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die darin angewendeten Hologrammlaserabtastsubsysteme (angezeigt durch R/B Ecke Nr. 1, R/B Ecke Nr. 2, R/F Ecke Nr. 1 und R/F Ecke Nr. 2) bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
9A ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der Y-Z Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die darin angewendeten Hologrammlaserabtastsubsysteme (angezeigt durch L/B Ecke Nr. 1, L/B Ecke Nr. 2, L/F Ecke Nr. 1 und L/F Ecke Nr. 2) bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
9B ist ein schematisches Diagramm, das die Richtung des in der X-Y Ebene des 3-D Abtastvolumens des tunnelartigen Abtastsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die darin angewendeten Hologrammlaserabtastsubsysteme (angezeigt durch L/B Ecke Nr. 1, L/B Ecke Nr. 2, L/F Ecke Nr. 1 und L/F Ecke Nr. 2) bereitgestellten ungerichteten Abtastens zeigt;
10A ist eine schematische Darstellung der Komponenten auf der Steuerplatine und den Decodierverarbeitungsplatinen, die mit der Hologrammabtastscheibe assoziiert sind, die im tunnelartigen Subsystem der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden, welche den Ausgangspulsdetektor und den Ausgangsoffsetimpulsgenerator (HOP) auf der Steuerplatine, sowie den Facettenstartsektorimpulsgenerator (SOFSP), den Digitalisierschaltkreis, den Decodiersignalprozessor und den ROM, der Relativzeitinformation über jeden SOFSP in Relation zu dem HOP, der von der Steuerplatine der vorliegenden Erfindung an die Decodierprozessorplatine gesandt wurde, enthält, zeigt;
10B ist eine schematische Darstellung des Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP), der an jedem mit einem Hologrammlaserabtastsubsystem in dem System der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung assoziierten Decodierplatine angewendet wird;
10C ist eine erste Tabelle, die Parameter und Information enthält, welche innerhalb des SOFSP Generierungsmoduls des in 10B dargestellten SOFSP Generators verwendet werden;
10D ist eine schematische Darstellung der Operation des Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP), der in jedem SOFSP Generator der vorliegenden Erfindung angewendet wird, worin die Facettenstartimpulse innerhalb des SOFP Generators in Relation zu dem Ausgangsoffsetimpuls (HOP), der vom HOP Generator auf der Steuerplatine, die mit jeder Hologrammabtastscheibe assoziiert ist, empfangen wurde, generiert werden;
10E ist eine zweite Tabelle, welche Parameter und Information enthält, die innerhalb des SOFSP Generierungsmoduls des in 10B dargestellten SOFSP Generators verwendet werden;
10F1 und 10F2 stellen eine Tabelle dar, welche eine Reihe von innerhalb des SOFSP Generationsmoduls des in 10B dargestellten SOFSP Generators verwendeten Produktionsregeln enthält, um darin Facettenstartsektorimpulse zu generieren;
10G ist eine schematische Darstellung der Operation des Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP) der vorliegenden Erfindung, worin Facettenstartsektorimpulse (SOFSPs) innerhalb des SOFSP Generators in Relation zu dem vom Ausgangsoffsetimpuls (HOP), der vom HOP Generator an die Steuerplatine, die mit jeder Hologrammabtastscheibe assoziiert ist, empfangen wurde, generiert werden;
11A und 11A2 ergeben gemeinsam ein schematisches Diagramm des in 10A dargestellten Digitalisierschaltkreises, unter Anwendung eines Paares von FIFO-Speicherpuffern, um digitale Abtastdaten und Information über die Facettensektoren der optisch codierten Hologrammabtastscheibe von 12A, die verwendet wird, um den Laserabtaststrahl zu generieren, der dazu verwendet wurde, um derartige Digitalabtastdaten vom einem Strichmarkierungssymbol auf einem Paket, das durch das tunnelartige Abtastsubsystem geschleust wird, zu sammeln, in der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, synchron zu verfolgen;
11B ist ein schematisches Diagramm, das den in 10A dargestellten Digitalisierschaltkreis in mehr detaillierter Form zeigt;#
11C1, 11C2 und 11D stellen Tabellen dar, welche Parameter und Information enthalten, die innerhalb des Decodierprozessors der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 11B, verwendet werden, um Digitalzähldaten von zeitbasierter, facettensektorbezogener Information wiederzugewinnen, und um decodierte Symbolcharakterdaten, sowie die minimalen und maximalen Facettensektorwinkel, welche den Facettensektor an einer spezifischen Hologrammabtastscheibe, die dazu verwendet wird, um den Laserabtaststrahl/die Ebene zu ge nerieren, welche die Abtastdaten sammelt, die mit dem decodierten Strichmarkierungssymbol assoziiert sind;
11E ist Allgemeinübersichtsfließdiagramm, welches die Schritte in dem von dem Decodierprozessor der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 11B, ausgeführten Prozess beschreibt;
12A ist ein schematisches Diagramm der Hologrammabtastscheibe, welche ein optisch codiertes Anzeichen des Ausgangspulses zusätzlich zu einer Reihe von Facettenstartsektoranzeichen an dessen äußerem Rand enthält, um anzuzeigen, wo jeder Facettensektor entlang der Scheibe in Relation zu der Ausgangspulsmarkierung beginnt;
12B ist eine schematische Darstellung der Komponenten auf der Steuerplatine und den Decodierverarbeitungsplatinen, die mit einer optisch codierten Hologrammabtastscheibe assoziiert sind, die im tunnelartigen Subsystem der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, welche den Ausgangspulsdetektor und den Ausgangsoffsetimpulsgenerator (HOP) auf der Steuerplatine, sowie den Facettenstartsektorimpulsgenerator (SOFSP), den Digitalisierschaltkreis, den Decodiersignalprozessor und den ROM, der Relativzeitinformation über jeden SOFSP in Relation zu dem HOP, der von der Steuerplatine der vorliegenden Erfindung an die Decodierprozessorplatine gesandt wurde, enthält, zeigt;
12C ist eine schematische Darstellung des an jeder Decodierplatine, dargestellt in 12B, verwendeten Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP);
12D ist eine Tabelle, welche Parameter und Information enthält, welche innerhalb des SOFSP Generierungsmoduls des in 12C dargestellten SOFSP Generators verwendet werden;
12E ist eine schematische Darstellung der Operation des Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP), dargestellt in 12C, worin Facettenstartsektorimpulse darin in Relation zu dem vom Ausgangsoffsetimpuls (HOP), der vom HOP Generator an dem Kontrollpult, das mit jeder Hologrammabtastscheibe assoziiert ist, empfangen wurde, generiert werden;
13A1 und 13A2 stellen gemeinsam ein schematisches Diagramm des in 12B dargestellten Digitalisierschaltkreises dar, unter Anwendung eines Paares von FIFO-Speicherpuffern, um digitale Abtastdaten und Information über die Facettensektoren an einer Hologrammabtastscheibe, die verwendet wird, um den Laserabtaststrahl zu generieren, der dazu verwendet wurde, um derartige Digitalabtastdaten vom einem Strichmarkierungssymbol auf einem Paket, das durch das tunnelartige Abtastsubsystem hiervon geschleust wird, zu sammeln;
13B ist ein schematisches Diagramm, welches den Digitalisierschaltkreis von 13A1 und 13A2 in mehr detaillierter Form zeigt;
13C1 und 13C2 sind Tabellen, welche Parameter und Information enthalten, die innerhalb des Decodierprozessors der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 13A, verwendet werden, um Digitalzähldaten von zeitbasierter, facettensektorbezogener Information wiederzugewinnen, und um decodierte Symbolcharakterdaten, sowie die minimalen und maximalen Facettensektorwinkel, welche den Facettensek tor an einer spezifischen Hologrammabtastscheibe, die dazu verwendet wird, um den Laserabtaststrahl/die Ebene zu generieren, welche die Abtastdaten sammelt, die mit dem decodierten Strichmarkierungssymbol assoziiert sind;
13D ist ein Übersicht-Fließdiagramm, welches die Schritte in dem von dem Decodierprozessor der vorliegenden Erfindung, dargestellt in 12B, ausgeführten Prozess beschreibt;
14A ist eine schematische Darstellung der Komponenten auf der Steuerplatine und den Decodierverarbeitungsplatinen, die mit einer Hologrammabtastscheibe assoziiert sind, die in einer alternativen Ausführungsform des tunnelartigen Subsystems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, welche den Ausgangspulsdetektor und den Ausgangsoffsetimpulsgenerator (HOP) auf der Steuerplatine, sowie den Facettenstartsektorimpulsgenerator (SOFSP), den Digitalisierschaltkreis und den Decodiersignalprozessor zeigt.
14B ist eine schematische Darstellung des Facettenstartsektor-Impulsgenerators (SOFSP), der an jeder Decodierplatine verwendet wird, die mit einem in 14A dargestellten Hologrammlaserabtast-Subsystem assoziiert ist;
14C ist ein Fließdiagramm, welches die Operation des HOP Generators auf der Steuerplatine, die mit jeder Hologrammabtastschreibe assoziiert ist, beschreibt, worin Ausgangsoffsetimpulse (HOPs) automatisch von dem HOP Generator auf der Steuerplatine in jedem Hologrammlaserabtast-Subsystem unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit der darin angewendeten Hologrammabtastscheibe generiert werden;
14D ist ein Fließdiagramm, welches die Operation des SOFSP Generators auf jeder Decodierplatine beschreibt, worin Facettenstartimpulse (SOFPs) automatisch innerhalb des SOFP Generierungsmodul in Relation zu dem zu dem Ausgangsoffsetimpulse (HOP), empfangen von dem Kontrollmodul in dem SOFSP Generator unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit der Hologrammabtastscheibe des Subsystem, generiert werden, und worin Facettenstartsektorimpulse (SOFPs) automatisch innerhalb des SOFSP Generationsmodul in Relation zu SOFPs, generiert von dem SOFP Generationsmodul, unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit der Hologrammabtastscheibe des Subsystems, generiert werden;
15A ist eine schematische Darstellung des Subsystems zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen der vorliegenden Erfindung, konfiguriert in Relation zu den tunnelartigen Subsystemen zur Beförderung und Erfassung von Höhe und Breite von Paketen des Systems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15B1 ist eine schematische Darstellung, welche ein auf dualen Laser basiertes Subsystem zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen zeigt, installiert in einer Konfiguration für "Direktübermittlung/Direktempfang" an der Stelle der vertikalen und horizontalen Lichtvorhänge, welche in dem Subsystem zur Erfassung der Höhe und Breite von Paketen der vorliegenden Erfindung eingesetzt sind;
15B2 ist eine schematische Darstellung der Signale, die von den Fotoempfängern des in 15A dargestellten, auf dualen Laser basierten Subsystems zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen empfangen werden.
15B3 ist eine schematische Darstellung der Signale, die von dem Fotoempfängerschaltkreis generiert werden und als Input für den Signalprozessor des in 15A dargestellten, auf dualen Laser basierten Subsystems zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen bereitgestellt werden;
15B4 ist ein schematisches Diagramm eines Schaltkreises für den Betrieb der dualen Laserdioden, die in dem auf dualen Laser basierten Subsystem zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen in 15B1 verwendet werden;
15B4A und 15B5B ergeben gemeinsam ein schematisches Diagramm eines Schaltkreises für die Konditionierung der Signale, die von den Fotoempfängern empfangen werden, die in dem auf dualen Laser basiertem Subsystem zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen von 15B1 verwendet werden;
15C1 ist eine schematische Darstellung, welche das auf dualen Laser basierte Subsystem zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen zeigt, das in einer „Reflexions"-Konfiguration an der Stelle der vertikalen und horizontalen Strukturen, welche Licht übermitteln bzw. empfangen, eingesetzt in dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen der vorliegenden Erfindung, installiert ist;
15C2 ist ein schematisches Diagramm eines elektronischen Schaltkreises, adaptiert für die automatische Generierung von einem Paar von Laserstrahlen in einem bekannten Abstand zueinander, gerichtet auf eine Rückstrahlvorrichtung, welche an der entgegen gesetzten Seite des Förderbandes des Systems der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung positioniert ist, und zur automati schen Erfassung der reflektierten Strahlen und zur Verarbeitung derselben, um Signale herzustellen, die sich für die Berechnung von Länge und Geschwindigkeit eines Pakets, das durch die übermittelten Laserstrahlen innerhalb des auf dualen Laser basierten Subsystems zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen von 15C1 geschleust wird, eignen;
15D1 bis 15D3 stellen gemeinsam ein Fließdiagramm dar, welches die Schritte beschreibt, die der in dem auf dualen Laser basierten Subsystem zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen von 15A und 15C1 angewendete Signalprozessor durchführt, um die Geschwindigkeit (v) und die Länge (L) von Paketen zu berechnen, die durch die Laserstrahlen des auf dualen Laser basierten Subsystem desselben zur Erfassung der Geschwindigkeit und Maße von Paketen geschleust werden;
16A ist eine Perspektivansicht des automatischen Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen der vorliegenden Erfindung, welche die Lage des Subsystems zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen (und des Signalsubsystems für Pakete, die sich im Tunnel befinden) in Relation dazu, sowie das globale Koordinatenreferenzsystem R_global, das, wie gezeigt, symbolisch in dessen Struktur eingebettet ist, darstellt;
16B ist eine schematische Darstellung der horizontal und vertikal angeordneten Strukturen, welche Licht übermitteln und empfangen, in dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen in dem System der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17A ist eine Seitenansicht von einem Paar von Paketen, die nebeneinander angeordnet sind, und dabei sind, durch das Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B geschleust zu werden;
17B ist eine Draufsicht von einem Paar von Paketen, die nebeneinander angeordnet sind und dabei sind, durch das Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B geschleust zu werden;
17C ist eine Seitenansicht von einem Paar von Paketen, die nebeneinander angeordnet sind und durch das Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B geschleust, und somit erfasst, werden;
18A ist eine Seitenansicht von einem Paar von gestapelten Paketen, die entlang des Förderbandsubsystems transportiert werden, worin ein Paket durch das Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen in 16B durchgeschleust und somit erfasst wird, während das andere Paket noch nicht von dem Subsystem erfasst worden ist;
18B ist eine Seitenansicht von einem Paar von gestapelten Paketen, die entlang des Förderbandsubsystems transportiert werden, worin beide Pakete durch das Subsystem zur Erfassung von Höhe von Breite von Paketen in 16B durchgeschleust und somit erfasst werden;
18C ist eine Seitenansicht von einem Paar von gestapelten Paketen, die entlang des Förderbandsubsystems transportiert werden, worin ein Paket durchgeschleust und somit erfasst wird von dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B, während das andere Paket bereits von dem Subsystem erfasst wurde;
19A ist ein schematisches Diagramm eines verbesserten kubischen, nichtrekursiven FIR-Digitalfiltersystems (FIR), welches verwendet werden kann, um Datenströme, die von den Datenerfassungskanälen für Breite und Höhe des Subsystems zur Erfassung von Höhe und Breite von 16B produziert werden, zu filtern, um plötzliche Änderungen in den Breiten- und Höhenprofilen entlang des Förderbandes zu erfassen, im Kontext eines Verfahrens zur simultanen Erfassung und Verfolgung von Paketen, welche in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf Echtzeitbasis ausgeführt werden;
19B ist ein Fließdiagramm, das die Operation des FIR Digitalfiltersystems von 19A beschreibt und die Art und Weise, auf die es plötzliche Änderungen in den Datenströmen für Höhe und Breite, die von dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B produziert werden, erfasst;
19C ist ein Fließdiagramm, welches das Verfahren zur gleichzeitigen Erfassung der nebeneinander liegenden Konfigurationen von Paketen entlang eines Förderbandes unter Verwendung des FIR Digitalfiltersystems von 19A beschreibt, um plötzliche Änderungen in den Breitendatenströmen, die von dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B produziert werden, zu erfassen;
19D ist ein Fließdiagramm, welches das Verfahren zur gleichzeitigen Erfassung von „gestapelten" Paketkonfigurationen entlang eines Förderbandes unter Verwendung des FIR Digitalfilters von 19A beschreibt, um plötzliche Änderungen in den Höhendaten strömen, die von dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B produziert werden, zu erfassen;
20A ist eine schematische Seitenansicht des Durchlaufwiegesubsystems, das in dem System der ersten illustrativen Ausführungsform des vorliegenden Erfindung angewendet wird, worin dessen Waage- und Datenverarbeitungssubkomponenten in einer Anordnung an dem Subsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen von 16B gezeigt sind;
20B ist eine Draufsicht des in 20A dargestellten Durchlaufwiegesubsystems, worin ein sich in Bewegung befindliches Paket gezeigt wird, das auf der Waagekomponente abgewogen wird, während es entlang des Förderbandes des Systems der ersten illustrativen Ausführungsform transportiert wird;
21 ist ein schematisches Diagramm des Signalisierungssubsystems für Pakete, die sich im Tunnel befinden in dem automatischen System zur Identifizierung und Messung von Paketen der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
22A bis 22B stellen gemeinsam eine schematische Darstellung des in 4 der vorliegenden Erfindung gezeigten Subsystems zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen dar;
23A1 bis 23A2 stellen eine Tabelle von Regeln dar, die angewendet werden, um die Datenelemente zu bearbeiten, die in der Systemvorfallwarteschlange des Subsystems zur Warteschlangeneinordnung, Aufbe reitung und Verarbeitung von Datenelementen von 22A und 22B gespeichert sind;
24A ist eine schematische Darstellung eines Oberflächengeometriemodells, das für jede Paketoberfläche von dem Modelliersubsystem (d. h. Modul) für Paketoberflächengeometrie kreiert wurde, das mit dem Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen von 22A und 22B eingesetzt wird, welches illustriert und zeigt, wie jede Oberfläche eines jeden Pakets (das durch das Subsystem zur Dimensionierung und Messung von Paketen und das Subsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Pakten geschleust wird) mathematisch repräsentiert (d. h. modelliert) wird unter Anwendung von mindestens drei Positionsvektoren (die als x = 0, y = 0, z = 0 bezeichnet werden) im globalen Referenzrahmen R_global und einem normalen Vektor, der zur Paketoberfläche gezogen wird, was die Richtung der Einfallslichtreflexion davon anzeigt;
24B ist eine Tabelle, welche ein bevorzugtes Verfahren für die Schaffung eines vektorbasierten Modells für jede Oberfläche eines jeden Pakets, das durch das Subsystem zur Dimensionierung und Messung von Paketen und durch das Subsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen des diesbezüglichen Systems geschleust wird, darlegt;
25A1 bis 25A2 stellt eine schematische Darstellung eines brechungsbasierten geometrischen Optikmodells dar, das von dem Modelliersubsystem (d. h. Modul) für Abtaststrahlgeometrie von 22A kreiert wird, für die Übertragung des Laserabtaststrahls, der von einem spezifischen Punkt an der Facette ausgeht, auf seinen Reflexionspunkt an dem korrespondierenden Strahlumlenkungsspiegel, auf die Fokus ebene zu, die durch die Fokallänge der Facette, die innerhalb des in 22A und 22B gezeigten Abtaststrahl-Geometriemodelliermoduls geschaffen wird, ausgeht;
25B1 bis 25B3 stellen eine Tabelle von Parametern dar, die verwendet werden, um ein beugungsbasiertes geometrisches Optikmodell der Abtastfacette und des Laserabtaststrahls, gezeigt in 25A1 bis 25A2, zu konstruieren;
25C1 und 25C2 stellen gemeinsam eine Tabelle von Parametern dar, die im Spreadsheetdesign des Hologrammlaserabtast-Subsystem der vorliegenden Erfindung und in der Echtzeitgenerierung von geometrischen Modellen für Laserabtaststrahlen, welche 3-D Strahlenabtasttechniken anwenden, verwendet werden;
26 ist eine schematische Darstellung der Laserabtastscheibe, die in 25A1 bis 25A2 gezeigt wird, die mit spezifischen Parametern bezeichnet ist, die mit dem beugungsbasierten geometrischen Optikmodell von 25A1 bis 25A2 assoziiert sind;
27 ist eine Tabelle, welche ein bevorzugtes Verfahren für die Schaffung eines vektorbasierten Modells für Laserabtaststrahlen darlegt, die von einem Hologrammlaserabtast-Subsystem von dessen System produziert wurden, und die möglicherweise die Abtastdaten gesammelt haben, die mit einem decodierten Strichmarkierungssymbol, das hiervon in dem tunnelartigen Abtastsubsystem gelesen wurde, assoziiert sind;
28 ist eine schematische Darstellung des vektorbasierten 2-D Oberflächengeometriesystems, das für jeden potenziellen Abtaststrahl durch das Abtastoberflächenmodelliersubsystem (d. h. Modul), gezeigt in 22B, geschaffen wurde, und das zeigt, wie jedes ungerichtete Abtastmuster, das durch ein spezifisches polygonbasiertes Bodenabtastsystem produziert wurde, mathematisch repräsentiert (d. h. modelliert) wird unter Anwendung von vier Positionsvektoren (die als x = 0, y = 0, z = 0 bezeichnet werden) im globalen Referenzrahmen R_global und einem normalen Vektor, der zur Paketoberfläche gezogen wird, was die Richtung der Laserabtaststrahlen anzeigt, die von dort während den Abtastoperationen projiziert werden;
29 ist eine schematische Darstellung, die graphisch illustriert, wie ein vektorbasiertes Modell, das innerhalb eines lokalen Abtastkoordinatenreferenzrahmens R_global geschaffen wurde, in ein korrespondierendes vektorbasiertes Modell, das innerhalb des globalen Abtastkoordinatenreferenzrahmens R_global geschaffen wurde, unter Anwendung homogener Transformierungen umgewandelt werden kann;
30 ist eine schematische Darstellung, die graphisch illustriert, wie ein vektorbasiertes Paketoberflächenmodell, das innerhalb des lokalen Abtastkoordinatenreferenzrahmens R_global an der "Position zur Erfassung von Höhe von Breite von Paketen" geschaffen wurde, in ein korrespondierendes vektorbasiertes Modell, das innerhalb des globalen Abtastkoordinatenreferenzrahmens R_global an der "Position zur Erfassung von Höhe von Breite von Paketen" innerhalb des Tunnels geschaffen wurde, unter Anwendung homogener Transformierungen umgewandelt werden kann, und wie der Bewegungsabstand (d) zwischen den Positionen zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen berechnet werden kann, durch Verwendung der Paketgeschwindigkeit (v) und des Zeitunterschieds, angezeigt durch die Zeitstempel, platziert an dem Paketdatenelement und dem dazu angepassten Abtaststrahldatenelement, während jeder Bestimmung einer jeden Kreuzungsstelle zwischen Abtaststrahl und Paketoberfläche, ausgeführt innerhalb des Subsystems zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen von 22A und 22B;
31A und 31B ergeben gemeinsam ein Verfahren, um zu bestimmen, ob sich der Abtaststrahl (die Strahlen), assoziiert mit einem spezifischen Abtaststrahlendatenelement, produziert von einem Hologrammabtast-Subsystem mit irgendeiner Oberfläche an dem Paket, das an einer spezifischen Abtastposition abgetastet wurde, überschneidet, und ob deshalb ein spezifisches Paketidentifizierungsdatenelement mit einem spezifischen Paketmessungsdatenelement, das von dem System erworben wurde, zu korrelieren ist;
32A und 32B ergeben gemeinsam ein Verfahren, um zu bestimmen, ob sich die Abtastfläche, die mit einem spezifischen Abtaststrahlendatenelement assoziiert ist, das durch ein Nicht-Hologramm (d. h. auf einem Polygon basiertes), an der Unterseide befindliches Abtastsubsystem mit irgendeiner Oberfläche an dem Paket, das an einer spezifischen Abtastposition abgetastet wurde, überschneidet, und ob deshalb ein spezifisches Paketidentifizierungsdatenelement mit einem spezifischen Paketmessungsdatenelement, das von dem System erworben wurde, zu korrelieren ist;
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BESTEN AUSFÜHRUNGSARTEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den beiliegenden Zeichnungen werden die besten Ausführungsformsarten des automatischen Systems zur Identifizierung und Messung von Paketen der vorliegenden Erfindung auf sehr detaillierte Art und Weise beschrieben werden, wobei gleiche Elemente durch gleiche Referenznummern gekennzeichnet werden.
Automatisches tunnelartiges Laserabtastsystem zur Identifizierung und Messung von Paketen der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
In 1A wird ein automatisches tunnelartiges Laserabtastsystem zur Identifizierung und Messung von Paketen (d. h. Dimensionierung und Messung) gezeigt, das entworfen wurde, um den Bedürfnissen von anspruchsvollen Klienten, wie beispielsweise dem U.S. amerikanischen Postwesen, gerecht zu werden, welche das „freihändige" Abtasten von Strichmarkierungen (oder Codesymbolen) von zumindest sechsseitigen Paketen erfordern, wobei das Etikett, welches das zu lesende Strichmarkierungssymbol enthält, in jeglicher Richtung an einer jeden der sechs oder mehr Seiten der Box- bzw. Containerstruktur positioniert sein könnte. Im nachstehend angewendeten Sinn bedeutet der Begriff „freihändig" das Abtasten von Strichmarkierungen auf Kisten oder Paketen, welche sich auf manchen Förderanlagen nur in einer Richtung an den Abtastgeräten vorbeibewegen.
In dieser illustrativen Ausführungsform sollte das Paket auf konventionelle Weise singuliert werden.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das automatische tunnelartige Abtastsystem der ersten illustrativen Ausführungsform, bezeichnet mit Referenznummer 1, eine Integration von Subsystemen, und zwar: ein Hochgeschwindigkeitspaketfördersystem 300 mit einem Förderband 302, bestehend aus mindestens zwei getrennten Abschnitten 302A und 302B (wie in 1C bis 1G illustriert), wobei jeder Abschnitt eine Breite von mindestens 76,2 cm hat, um eine oder mehrere Pakettransportbahnen entlang des Förderbands zu unterstützen; ein tunnelartiges Abtastsubsystem 100, welches eine Anordnung von Hologramm- und Nicht-Hologramm-Laserabtastsubsystemen 101 bis 117, welche Strichmarkierungssymbole lesen, einschließt, welche über und unter dem Förderband durch einen Stützrahmen 304 (wie in 1C–1E illustriert) gestützt werden, um ein echtes 3-D ungerichtetes Abtastvolumen über dem Förderband herzustellen, für das Abtasten von Strichmarkierungen auf Paketen, die hierdurch transportiert werden, unabhängig von der Orientierung von Paket oder Strichmarkierung; ein Subsystem 400 zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen; ein Subsystem 500 zur Erfassung von Paketen im Tunnel, realisiert als eine 2-D Lichtsensorstruktur, die über dem Förderband an der Eingabeseite des Tunnels angebracht ist, zur automatischen Erfassung der Gegenwart eines jeden Pakets, das sich in den Abtasttunnel bewegt; ein Subsystem 600 zur Dimensionierung (x-y) von Paketen, unter Anwendung der 2-D Lichtsensorstruktur von Subsystem 500, für die Produktion von x-y Profildaten von erfassten Paketen; ein Subsystem 700 zur Erfassung von Paketen außerhalb des Tunnels, realisiert als eine infrarote (IR) Lichtsensor-Objekterfassungsvorrichtung, die entlang des Förderbandes an der Ausgabeseite des Tunnels angebracht ist, zur automatischen Erfassung der Gegenwart von Paketen, die sich aus dem Tunnel herausbewegen; ein Durchlaufwiegesubsystem 750 für das Abwägen von Paketen, die entlang des Förderbandes transportiert werden; ein Input/Output Subsystem 800, um Inputs in und Output von dem System in 1A zu führen; und einen Datenmanagementcomputer 900 mit einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) 901, um ein Subsystem 1000 zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen, zusätzlich zu anderen Daten- und Systemmanagementfunktionen zu realisieren.
Tunnelartiges Laserabtastsubsystem der ersten illustrativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Wie in 1A bis AG dargestellt, umfasst das Tunnelabtastsystem gemäß des ersten Ausführungsbeispiels 1 eine Anordnung von Laserabtast-Subsystemen (d. h. Abtaster), die aufgrund Ihrer Platzierung relativ zum Förderanlage-Subsystem 300 im Wesentlichen ein „Tunnel"-Abtast-Subsystem über dem und um das Förderband des Förder-Subsystems 300 bilden. Im Bereich einer Packungssortierung, wobei es sich dabei um Post, Gepäck (wie z. B. in einem Flughafengebäude) oder andere Artikel oder Kartons handeln kann, ist diese Art von Codesymbol-Abtastsystem dem Fachmann als ein „Tunnelabtastsystem" bekannt.
Das Tunnelabtastsystem gemäß des ersten Ausführungsbeispiels, das im Einzelnen in 1A bis 9B dargestellt ist, wurde derart entworfen und konstruiert, um einem spezifischen Satz an kundendefinierten Abtastparametern gerecht zu werden. Das Barcode-Etikett könnte sich zum Beispiel an jeder beliebigen Seite eines Kartons mit sechs Seiten befinden. Das Barcode-Etikett könnte in jeder beliebigen Ausrichtung vorhanden sein. Weiterhin würde sich das das abzulesende Barcode-Etikett enthaltende Objekt an den Abtastern des Förderbands vorbei mit einer Geschwindigkeit von über 121,92 m/s bewegen. Bei dem Ausführungsbeispiel bewegen sich die Förderbänder 302A und 203B mit 158,496 m/s, können sich in anderen Ausführungsbeispielen jedoch schneller bewegen. Die Arten der abzulesenden Codes können Codes enthalten, wie Code 39, Code 128 sowie andere. Das Seitenverhältnis der abzulesenden Barcodes liegt in einem Größenbereich von 0,254 mm und höher.
Das Tunnelabtastsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden, zum Beispiel wenn die Barcodes abgelesen werden, um (a) die Identifizierung einlaufender Packungen, (b) die Identifizierung auslaufender Packungen und (c) das Sortieren auslaufender Packungen festzustellen. Bei Sortieranwendungen wird die vom Barcode abgeleitete Informationen nicht nur verwendet, um die Packung zu identifizieren, sondern auch um die Packung unter Anwendung von Leitblechen, Wegleitern und anderen gemäß dem Stand der Technik der Packungs- und Päckchenhandhabung wohl bekannten Apparaten einen bestimmten Weg entlang zu leiten.
Beim Ausführungsbeispiel beträgt das abzutastende Volumen im Tunnel-Subsystem (z. B. 3-D-Abtastvolumen) ungefähr: 1 Meter breit (d. h. die Breite des Förderbands); 3,048 m lang und 1 Meter hoch (d. h. die Höhe der höchsten Kiste, die durchpasst). Das durch den aufeinander abgestimmten Betrieb des in den Zeichnungen dargestellten, und oben beschriebenen holographischen Laserabtast-Subsystems hergestellte Laserabtastmuster füllt dieses gesamte 3-D-Abtastvolumen mit über 400.000 Abtastzeilen pro Sekunde aus. Das 3-D-Abtastvolumen des Tunnelabtastsystems, gemessen in Bezug auf die Oberfläche des Förderbands, beginnt an der Förderbandoberfläche, um flache Artikel (wie zum Beispiel Briefumschläge) abzutasten und erstreckt sich ungefähr 1 Meter ("H") über die Oberfläche des Förderband-Subsystems.
Wie in 1A bis 1D dargestellt, sind sechzehn holographische Laserabtast-Subsysteme 101 bis 116 an einem leichten Abtaststützrahmen 304 an den Positionen befestigt, die in der in 2C dargestellten Tunnelabtast-Positionierungsdaten-Tabelle aufgelistet sind. Die in dieser Tabelle enthaltenen Begriffe (z. B. „oben/vorne", „oben/hinten" usw.) die dazu verwendet werden, die einzelnen holographischen Abtast-Subsysteme des hierin beschriebenen Tunnelabtastsystems zu identifizieren, werden durchwegs auch in den Zeichnungen anstelle von Referenznummern verwendet. Das eine stationäre Projektionsabtast-Subsystem, das durch das Etikett „unten" oder 117 identifiziert ist, ist zwischen dem Zwischenraum 305 befestigt, der zwischen der ersten und zweiten Förderbandplattform 302A und 302B bereitgestellt ist, welche das Förderanlage-Subsystem 300 des Tunnelabtast-Subsystems 100 umfassen.
Dabei handelt es sich bei jedem dieser in den Ecken des Abtaststützrahmens befestigten holographischen Abtaster (bezeichnet mit R/F Ecke Nr. 1, R/F Ecke Nr. 2, R/B Ecke Nr. 1, R/B Ecke Nr. 2, L/F Ecke Nr. 1, L/F Ecke Nr. 2, L/B Ecke Nr. 1, L/B Ecke Nr. 2) um ein holographisches Einzelscheiben-Abtast-Subsystem mit fünf Brennpunktebenen, die unter Anwendung von sechs Laserabtaststationen gebildet werden, wobei jedes ein VLD, einen Strahlumlenkungsspiegel, eine Parabolspiegelempfangsoptik, Signalverarbeitungs-Schaltplatinen und ähnlichem und sind unter Anwendung der in den gleichzeitig anhängigen Anmeldungen des Anmelders, Serien Nr. 08/949,915, eingereicht am 14. Oktober 1997; 08/854,832, eingereicht am 12. Mai 1997; 08/886,806, eingereicht am 22. April 1997; 08/726,522, eingereicht am 7. Oktober 1996 und 08/573,949, eingereicht am 18. Dezember 1995 entworfen und konstruiert, wobei der Erfindungsgegenstand der letzten beiden U.S.-Anmeldungen in seiner Gesamtheit am 26. Juni 1997 von WIPO unter der WIPO Veröffentlichung Nr. WO 97/22945 herausgegeben wird und jeweils hierin unter Bezugnahme steht. Die Entwurfsparameter für die in 3A4 dargestellte holographische zwanzig-Facetten-Abtastscheibe 130 und das damit verwendet Stützsubsystem sind in der Tabelle von 3A5A bis 3A5C dargestellt. Die in der Tabelle von 3A5A bis 3A5C dargestellten Entwurfsparameter sind namentlich im Einzelnen in den oben genannten U.S.-Patentanmeldungen definiert. Das in der mittigen (dritten) Brenn-/Abtastebene eines jeden solchen holographischen Einzelscheiben-Abtast-Subsystems projizierte Abtastmuster ist in 3A6 dargestellt.
Die verschiedenen omnidirektionalen Abtastrichtungen, die für innerhalb des 3-D Abtastvolumens des Tunnelabtastsystems gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, werden schematisch in 5A bis 9B dargestellt. Diese Illustrationen deuten an, wie jedes der Laserabtast-Subsysteme innerhalb des Tunnelabtastsystems dazu beiträgt, die durch diesen Tunnelabtaster erhaltenen echten omnideriktionalen Abtastleistungen zu erzeugen.
Die vier holographischen Dreifachscheiben-Abtaster (bezeichnet als linke Seite vorne, linke Seite hinten, rechte Seite vorne und rechte Seite hinten) sind an den linken und rechten Seiten des Abtaststützrahmens 304 befestigt. Jedes dieser vier holographischen Dreifachscheiben-Abtast-Subsysteme wird im Einzelnen in 3B1 bis 3B8 dargestellt. Jedes dieser holographischen Abtast-Subsysteme weist fünf Brennpunktebenen auf, die unter Anwendung von drei Sätzen (Gruppen) von sechs Laserabtaststationen gebildet werden, die auf einer zwanzig-Facetten-Abtastscheibe angeordnet sind. Jede Laserabtaststation auf der Abtastscheibe enthält ein VLD, einen Strahlumlenkungsspiegel, eine Parabolspiegelempfangsoptik, Signalverarbeitungs-Schaltplatinen und ähnliches. Jedes holographische Laserabtast-Subsystem innerhalb dieser Dreifachscheiben-Abtaster ist unter Anwendung der Verfahren entworfen und konstruiert worden, die in der oben genannten WIPO Herausgabe Nr. WO 97/22945 detailliert beschrieben sind, die hierdurch unter Bezugnahme enthalten sind. Die Entwurfsparameter jeder in 3B2 dargestellten holographischen zwanzig-Facetten-Abtastscheibe 130 sowie das damit verwendete Stützsubsystem ist in der Tabelle von 3B3A und 3B3B aufgeführt. Die in der Tabelle von 3B3A und 3B3B aufgeführten Entwurfsparameter sind namentlich im Einzelnen in der oben genannten WIPO Veröffentlichung Nr. WO 97/22945 aufgeführt. Das in der mittigen (dritten) Brennpunkt-/Abtastebene eines jeden solchen holographischen Dreifachscheiben-Abtast-Subsystems projizierte Abtastmuster ist in 3B8 dargestellt.
Wie dargestellt sind die beiden holographischen Dreifachdisk-Abtastgerät (bezeichnet als vorne und hinten) über der Förderanlage durch den Abtaststützrahmen 304 befestigt. Jedes dieser holographischen Dreifachdisk-Abtast-Subsysteme ist im Einzelnen in 3C1 und 3C2 dargestellt. Jedes dieser holographischen Abtast-Subsysteme weist fünf Brennpunktebenen auf, die unter Anwendung von drei Sätzen (Gruppen) von sechs Laserabtaststationen gebildet werden, die auf einer zwanzig-Facetten-Abtastdisk angeordnet sind. Jede Laserabtaststation auf der Abtastdisk enthält ein VLD, einen Strahlumlenkungsspiegel, eine Parabolspiegelempfangsoptik, Signalverarbeitungs-Schaltplatinen und ähnliches. Jedes holographische Laserabtast-Subsystem innerhalb dieser Dreifachdisk-Abtastgerät ist unter Anwendung der Verfahren entworfen und konstruiert worden, die in der oben genannten WIPO Veröffentlichung Nr. WO 97/22945 detailliert beschrieben ist, die hierin unter Bezugnahme enthalten ist. Die Entwurfsparameter jeder in der Tabelle von 3A4 dargestellten holographischen zwanzig-Facetten-Abtastdisk sowie das damit verwendete Stützsubsystem sind in der Tabelle von 3B3A bis 3B3B aufgeführt. Die in der Tabelle von 3B3A bis 3B3B aufgeführten Entwurfsparameter sind namentlich im Einzelnen in der oben genannten WIPO Veröffentlichung aufgeführt. Das in der mittigen (dritten) Brenn-/Abtastebene ei nes jeden solchen holographischen Dreifachdisk-Abtast-Subsystems projizierte Abtastmuster ist in 3C2 dargestellt.
Der am Sockel ortsfest befestigte Projektionsabtastgerät (bezeichnet als unten), der im hier beschriebenen Tunnelabtastsystem eingesetzt wird, wird im Einzelnen in 3D1 bis 3D7 dargestellt. Wie in 3D1 dargestellt, umfasst der am Sockel ortsfest unten befestigte Abtastgerät acht ortsfeste Projektions-Laserabtast-Subsysteme 118, die entlang der optischen Bank 119 befestigt sind. Wie in 3D2 dargestellt, umfasst jedes ortfeste Projektionsabtast-Subsystem 118: vier stationäre Spiegel 120A bis 120D, die um eine mittige Referenzebene vorbei am Längsausmaß der optischen Bank 121 des Subsystems entlang fährt; ein achtseitiges, motorangetriebenes Polygonabtastelement 122, das nahe der geschachtelten Spiegelanordnung 120A bis 120D befestigt ist; eine Spiegelempfangsoptik 123, die über der geschachtelten Anordnung entlang der mittigen Referenzebene befestigt ist; eine Laserdiode 124 zum Erzeugen eines Laserstrahls, der durch Spiegelempfangsoptiken 123 hindurch fährt und auf das Polygonabtastelement 122 auftrifft sowie einen Fotodetektor 125, der zur Erfassung von reflektiertem Laserlicht über dem Polygonabtastelement 122 befestigt ist und Abtastdatensignale erzeugt, die bezeichnend für eine Laserlichtintensität für eine anschließende Signalverarbeitung auf eine Weise, die gemäß dem Stand der Barcode-Ablesetechnik bekannt ist.
Wie in 3D1 dargestellt, ist jedes Subsystem 118 an der optischen Bank 119 befestigt und ein Gehäuse 126 mit einer Lichtdurchlässigkeitsblende 127 ist ebenfalls auf herkömmliche Weise an der optischen Bank 119 befestigt. Wie dargestellt, wird eine schützende, kratzfeste Abtastglasdisk 128 über der Lichtdurchlässigkeitsblende 127 befestigt, um das Innere des Gehäuses vor Staub, Schmutz und anderen Fremdkörpern zu versiegeln. Wie in 3D3B dargestellt, ist die untere Abtasteinheit 117 an ein Paar Befestigungsbügeln 129 befestigt, die wiederum an einem Sockelbefestigungsbügel 132 befestigt sind, der mit dem Abtasttunnelrahmen 304A (in 1E illustriert) verbunden ist. Die Abtasteinheit 117 ist relativ zu den Förderbandabschnitten 302A und 302B derart befestigt, dass das Abtast fenster 128 an der unteren Abtasteinheit 117 bei etwa 28° zum schützenden Förderanlagenfenster 306 angeordnet ist, das über dem zwischen den Förderanlagenabschnitten 302A und 302B gebildeten Abstandsbereich 305 (d. h. etwa 12,7 cm breit) angeordnet ist. Die untere Abtasteinheit 117 ist etwa 31,75 cm unterhalb des Förderanlagen-Abtastfensters 306 befestigt. Die Symbolzeichen-Datenausgaben der Subsysteme 118 werden ebenfalls einem digitalen Datenmultiplexer 133 zugeführt, der die Symbolzeichendaten an das E/A-Subsystem 800 wie in 4 dargestellt überträgt.
Die von den einzelnen, stationären Spiegeln 120B, 102C und 120A, 120D in jedem Laserabtast-Subsystem erzeugten Teilabtastmuster sind jeweils in 3D4 und 3D5 dargestellt. Das von jedem Subsystem 118 erzeugte vollständige Muster ist in 3D6 dargestellt. Der omnidirektionale Verbund-Fotodetektor-Stützrahmen 153 ist stationär an der optischen Bank durch das vertikale Erstrecken der Stützelemente 154A bis 154F befestigt. Das von jedem Fotodetektor erzeugte elektrische, analoge Abtastdatensignal wird auf herkömmliche Weise durch seine analoge Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 201A (bis 201F) erzeugt, die ebenfalls wie dargestellt auf dem Fotodetektor-Stützrahmen 153 gelagert ist. Es sei zu bemerken, dass die Höhe der Fotodetektor-Stützplatine in Bezug zur Basisplatine (d. h. der optischen Bank 143) derart gewählt ist, dass sie geringer als die Mindesthöhe ist, sodass die Strahlumlenkungsspiegel 142A–142F sich über der holographischen Disk 130 erstrecken müssen, um das vorbestimmte Laserabtastmuster gemäß des Ausführungsbeispiels realisieren zu können. In der Praxis wird dieser Höhenparameter erst dann ausgewählt (d. h. bestimmt), nachdem die holographische Disk vollständig gemäß dem Entwurfsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet worden ist, während die dem Diskentwurfsverfahren unterliegenden Entwurfseinschränkungen dabei entsprochen wird. Wie im Einzelnen in der WIPO Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO 98/22945 erklärt, ermöglicht die Verwendung eines tabellenartigen Computerprogramms zur analytischen Modellierung der geometrischen Struktur sowohl des Laserabtastapparats als auch der Strahlenoptik des Laserstrahlabtastverfahrens dem Designer die geometrischen Parameter festzustellen, die den holographischen Abtastfacetten auf der Disk zugehörig sind, die bei der festgelegten maximalen Höhe der Strahlumlenkungsspiegel (Y ist in 25A2 definiert) das vorbestimmte Laserabtastmuster (einschließlich der Brennpunktauflösung) bei gleichzeitiger Maximierung der Verwendung des verfügbaren Lichtempfangsoptikbereich auf der holographischen Abtastdisk erzeugen.
Wie am besten in 3A3 illustriert, ist die Parabolspiegelempfangsoptik 149A (bis 149F), die jeder Laserabtaststation zugehörig ist, unterhalb der holographischen Abtastdisk 130 entlang der mittigen Referenzebene angeordnet, die der Laserabtaststation zugehörig ist. Obwohl dies nicht aus dieser Figur ersichtlich ist, ist die präzise Platzierung des Parabolempfangsoptikelements (z. B. Spiegel) 149A relativ zu den holographischen Facetten auf der Abtastdisk 130 eine kritische Maßgabe für den effektiven Lichtempfang durch den Fotodetektor 152A (bis 152F), der jeder Laserabtaststation zugehörig ist. Die Platzierung des Fotodetektors am Brennpunkt der Parabolspiegelempfangsoptik allein reicht nicht für die optimale Lichterfassung im Lichterfassungs-Subsystem der vorliegenden Erfindung aus. Wie durch die WIPO Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO 98/22945 gelehrt, muss die Lichtbeugungswirksamkeit der holographischen Facetten auf der Abtastdisk und der Polarisationszustand oder die Polarisationszustände von dadurch empfangenen und fokussierten Lichtstrahlen zur Erfassung sorgfältig analysiert werden. Wie im Nachfolgenden besser ersichtlich wird, dient der Zweck einer solchen Lichtbeugungswirksamkeitsanlayse sicherzustellen, dass zwei wichtige Konditionen realisiert werden, nämlich: (i) dass im Wesentlichen sämtliche eintreffenden Lichtstrahlen, die vom Objekt (z. B. dem Barcodesymbol) reflektiert werden und durch die holographische Facette (die den entsprechenden momentanen Abtaststrahl erzeugt) hindurch treten, von der Parabolspiegelempfangsoptik empfangen werden; und (ii) dass sämtliche von der Parabolspiegelempfangsoptik empfangenen Lichtstrahlen durch dieselbe holographische Facette auf den zur Station zugehörigen Fotodetektor reflektiert werden, wobei nur ein geringer mit der Lichtbeugung und Brechungsstreuung in Verbindung stehender Verlust innerhalb der holographischen Facette auftritt. Ein im Einzelnen aufgeführtes Verfahren wird in der WIOP Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO 98/22945 für den Entwurf und Einbau einer Parabolspiegelempfangsoptik beschrieben, um die oben genannten kritischen Betriebsbedingungen zu erfüllen.
Wie in 3A2 und 3A3 illustriert, sind die sechs digitalen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatinen 202A bis 202F derart angeordnet, um die von den jeweiligen analogen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatinen 201A bis 201F erzeugten analogen Abtastdatensignale zu empfangen und zur Verarbeitung bereitzustellen. Wie am besten in 3A2 und 3A3 illustriert, ist jede digitale Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 202A bis 202F vertikal hinter ihrem entsprechenden Strahlumlenkungsspiegel 142A bis 142F befestigt. Eine Steuerplatine (z. B. eine Hauptplatine) 200 ist ebenfalls auf der Grundplatine 143 zur Verarbeitung von Signalen befestigt, die von den digitalen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatinen erzeugt werden. Eine herkömmliche Energieversorgungsplatine 155 ist ebenfalls auf der Grundplatine 143 innerhalb einer ihrer äußersten Ecken befestigt. Die Funktion der digitalen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatinen 202A–202F, der zentralen Verarbeitungsplatine 200 und der Energieversorgungsplatine wird nachfolgend im Einzelnen anhand des in 3A7A bis 3A7C illustrierten Systemfunktionsdiagramm beschrieben. Wie in 3A7A bis 3A7C illustriert, werden die Elektrokabel verwendet, um die elektrischen Signale jeder analogen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 201A–201F in ihre zugehörige digitale Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 202A–202F und von jeder digitalen Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine an die zentrale Verarbeitungsplatine 200 zu leiten. Gesteuerte Energieversorgungsspannungen werden durch einen Elektrokabelbaum (nicht dargestellt) zur Verteilung an die verschiedenen elektrischen und elektrooptischen Vorrichtungen, die gemäß 3A7B und 3A7C elektrischen Strom im holographischen Laserabtastgerät benötigen, an die zentrale Signalverarbeitungsplatine 200 bereitgestellt. Auf herkömmliche Weise wird elektrischer Strom aus einer standardmäßigen 120 Volt, 60 Hz Energieversorgung an die Energieversorgungsplatine durch eine flexible elektrische Verkabelung (nicht dargestellt) bereitgestellt. Die von der zentralen Verarbeitungsplatine 200 erzeugten Symbolkenndaten werden über ein Seriendatenübertragungskabel, das mit einer in einer Wand des Abtastgehäuses 140 (140') installierten Serienausgabe-(z. B. der Norm RS232)Kommunikationsbuchse verbunden ist, an das E/A-Subsystem 800 übermittelt.
Viele der Systemkomponenten, die jede der holographischen Laserabtasteinheiten 101 bis 116 umfassen, werden auf einer Kontrollplatine 200, den mehrfach (z. B. sechs) analogen Verarbeitungsplatinen 201A bis 201F und den sechs digitalen Signalverarbeitungsplatinen 202A bis 202F realisiert.
In dem in 3A7A illustrierten Ausführungsbeispiel hat jede analoge Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 201A bis 201F die folgenden Komponenten darauf befestigt: einen Fotodetektor 152A (bis 152F) (z. B. eine Silikonfotozelle) zur Erfassung von wie oben beschriebenen analogen Abtastdatensignalen sowie eine analoge Signalverarbeitungsplatine 235A (bis 235F) zur Verarbeitung der erfassten analogen Abtastdatensignale.
Im Ausführungsbeispiel ist jeder Fotodetektor 152A bis 152F als ein optoelektronisches Gerät und jede analoge Signalverarbeitungsplatine 235A bis 235F auf der analogen Signalverarbeitungsplatine (201A bis 201F) als ein anwendungsspezifischer integrierter Platinenchip (ASIC) realisiert. Diese Chips sind geeigneterweise auf einer kleinen (PC) Leiterplatte zusammen mit elektrischen Verbindern befestigt, die eine Kopplung mit anderen Platinen innerhalb des Abtastgehäuses ermöglichen. Mit allen ihren darauf befestigten Komponenten ist jede PC-Platine geeigneterweise am Fotodetektor-Stützrahmen 153 entlang seines entsprechenden zentralen Referenzrahmens, wie in 3A1 illustriert, befestigt.
Das optische Abtastdatensignal D₀ wird auf herkömmliche Weise auf den Fotodetektor 152A während der Abtastbetriebe durch Lichtstrahlen eines bestimmten Polarisationszustands (z. B. S-Polarisationszustand) fokussiert, der dem gebeugten Laserstrahl zugehörig ist, der über eine lichtreflektierende Oberfläche (z. B. die Linien und Abstände eines Barcodesymbols) abgetastet und davon zerstreut wird. Typischerweise wird die Polarisationszustandsverteilung der gestreuten Lichtstrahlen verändert, wenn die abgetastete Oberfläche diffuse Reflexionsmerkmale aufweist. Danach wird ein Teil der gestreuten Lichtstrahlen entlang des gleichen ausgehenden Lichtstrahlwegs zur holographischen Facette reflektiert, die den abgetasteten Laserstrahl erzeugt hat. Diese reflektierten Lichtstrahlen werden von der abgetasteten Facette empfangen und ultimativ auf den Fotodetektor des zugehörigen Lichtempfangs-Subsystems durch seine Parabolspiegelempfangsoptik 149A bis 149F fokussiert, die unterhalb der Abtastdisk 130 angeordnet ist. Die Funktion jedes Fotodetektors 152A bis 152F ist, Variationen in der Amplitude (z. B. Intensität) der optischen Abtastdatensignale D₀ zu erfassen und als Reaktion darauf ein elektrisches analoges Abtastdatensignal D₁ zu erzeugen, das solchen Variationen der Intensität entspricht. Wird ein Fotodetektor mit geeigneten Lichtsensitivitätsmerkmalen verwendet, stimmen die Variationen des elektrischen analogen Abtastdatensignals D₁ linear mit den Lichtreflexionsmerkmalen der abgetasteten Oberfläche (z. B. des abgetasteten Barcodesymbols) überein. Die Funktion der analogen Signalverarbeitungsschaltkreise ist, das elektrische analoge Abtastdatensignal D₁ per Bandpass zu filtern und vorzuverstärken, um das SNR des Ausgabesignals zu verbessern.
Im Ausführungsbeispiel ist jede digitale Abtastdatensignal-Verarbeitungsplatine 202A bis 202F im Wesentlichen auf gleiche Art konstruiert. Auf jeder dieser Signalverarbeitungsplatinen werden folgende Vorrichtungen bereitgestellt: ein analog-digital (A/D) Wandlungsschaltkreis 238A bis 238F, wie gemäß den anhängigen U.S.-Anmeldungen Nr. 09/243,078, eingereicht am 2. Februar 1999 und 09/241,930, eingereicht am 2. Februar 1999, gelehrt, der als ein erster anwendungsspezifischer, integrierter Schaltkreischip (ASIC) realisierbar ist; ein programmierbarer Digitalisierschaltkreis 239A bis 239F, der als ein zweiter ASIC-Chip realisiert ist; ein Anfang des Facettensektors Pulsgenerator (SOFSP) 236A bis 236F, der als ein programmierbarer IC-Chip zum Erzeugen von SOFSPs relativ zu den Hauptversatz-Pulsen (HOP) realisierbar ist, die durch einen HOP Erzeugungsschaltkreis 244 auf der in 3A7B illustrierten Kontrollplatine 200 erzeugt und durch den SOFSP Generator empfangen wird; ein EPROM 237A bis 237F zum Speichern der in den Tabellen von 10C, 10E, 10F1 und 10F2 dargestellten Parameter und Informationen sowie ein programmierter Decodercom puter 240A bis 240F, der als ein Mikroprozessor und zugehöriges Programm und Datenspeicher und Systembus zur Ausführung von Symbol dekodierenden Betrieben und der Wiederherstellung der SOFSPs vom Digitalisierschaltkreis 239A in einer synchronen Weise in Echtzeit realisierbar ist, die nachfolgend noch näher beschrieben wird. Im Ausführungsbeispiel werden die ASIC-Chips, der Mikroprozessor, seine zugehörigen Speicher und Systembusse alle auf einer einzigen Leiterplattenplatine (PC) unter Anwendung geeigneter elektrischer Verbinder in einer Weise befestigt, die gemäß dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Funktion des A/D Wandlungsschaltkreises 238A bis 238F ist, eine Grenzwertfunktion am zweiten derivativen Null-Übergangssignal auszuführen, um das elektrische analoge Datensignal D₁ in ein entsprechendes digitales Abtastdatensignal D₂ mit ersten und zweiten (z. B. binären) Signalebenen umzuwandeln, die den Linien und Abständen des abzutastenden Barcodesymbols entsprechen. In der Praxis erscheint das digitale Abtastdatensignal D₂ als eine Impulsbreiten moduliertes Signalart während der Anteil der ersten und zweiten Signalebenen desselben je nach Breite der Linien und Abstände im abgetasteten Barcodesymbol variieren.
Die Funktion des programmierbaren Digitalisierschaltkreises 239A bis 239F gemäß der vorliegenden Erfindung ist zweifältig: (1) um das digitale Abtastdatensignal D2, das jedem abgetasteten Barcodesymbol zugehörig ist, in eine entsprechende Sequenz aus digitalen Wörtern (z. B. eine Sequenz aus digitalen Zählwerten) D₃ umzuwandeln, die für Verpackungs-Identifikations-(I.D.)Daten sind; und (2) um die zeitliche (oder positionsbasierte) Informationen über den Facettensektor auf der Abtastdisk zu korrelieren, die die digitalen Sequenzzähldaten (die einer Abtastlinie oder einem Teil davon entsprechen) erzeugt haben, die dazu verwendet wurden, um das entschlüsselte Barcodesymbol auf der abgetasteten Verpackung im Abtasttunnel-Subsystem 100 abzulesen. Es sei bemerkt, dass in der digitalen Wortsequenz D3 jedes digitale Wort eine Zeitdauer der ersten oder zweiten Signalebene im entsprechenden digitalen Abtastdatensignal D₂ darstellt. Bevorzugt befinden sich die digitalen Zählwerte in einem geeigneten digitalen Format, um zur Ausführung verschiedener Symbolentschlüsselungsbetriebe verwendet werden zu können, die wie das Abtastmuster und das Volumen gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich durch die bestimmte vorliegende Abtastanwendung bestimmt werden. Es wird Bezug auf das U.S.-Patent Nr. 5,343,027 genommen, erteilt an Knowles, da es diese technische Einzelheiten bezüglich dem Entwurf und der Konstruktion von mikroelektrischen Digitalisierschaltkreisen bereitstellt, die zur Anwendung in jedem holographischen Laserabtast-Subsystem 101 bis 116 im System gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind.
Bei den Barcodesymbol-Abtastanwendungen weist jeder programmierte Entschlüsselungscomputer 240A bis 240F zwei Hauptfunktionen auf: (1) um jede digitale Wortsequenz D₃ zu empfangen, die von ihrem entsprechenden Digitalisierschaltkreis 239A bis 239F erzeugt wurde und dieses einem oder mehreren Barcodesymbol-Entschlüsselungsalgorithmen auszusetzen, um festzustellen, welches Barcodesymbol durch die digitale Wortsequenz D₃ angezeigt ist, die ursprünglich von dem entsprechenden, durch den dem Entschlüsselungscomputer zugehörigen Fotodetektor erfassten Abtastdatensignal D₁ abgeleitet ist, und (2A) um eine Spezifikation für den Laserabtaststrahl (oder Ebenensektor) zu erzeugen, der verwendet wurde, um die dem entschlüsselten Barcodesymbol zugrunde liegenden Abtastdaten zu erfassen oder alternativ dazu, (2B) um eine Spezifikation des holographischen Abtastfacettensektor oder -segment zu erzeugen, das die erfassten Abtastdaten D1 erzeugt hat, von denen jedes laserabgetastete Barcodesymbol abgelesen wird.
Gemäß den allgemeinen Grundsätzen besteht die erste Funktion des hierin beschriebenen programmierten Entschlüsselungscomputers 240A bis 240F darin, jede digitale Wortsequenz D₃ zu empfangen, die vom Digitalisierschaltkreis 239A bis 239F erzeugt wurde und dieses einem oder mehreren Mustererkennungsalgorithmen (z. B. Schriftzeichenerkennungsalgorithmus) auszusetzen, um festzustellen, welches Muster durch die digitale Wortsequenz D₃ angezeigt ist. Bei Barcodesymbol-Ableseanwendungen, in denen abgetastete Codesymbole eine jegliche Symbologiezahl sein kann, kann ein Barcodesymbol-Entschlüsselungsalgorithmus mit Autodiskriminierungsfähigkeiten in der dem Stand der Technik bekannten Weise eingesetzt werden.
Die zweite Funktion des programmierten Entschlüsselungsprozessors 240A bis 240F wird am besten unter Bezugnahme der 11D und 11E beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt jeder programmierte Entschlüsselungscomputer 240A bis 240F eine Spezifikation für den Laserabtaststrahl (oder Ebenensektor) hinsichtlich der Mindest- und Maximum-Facettenwinkel, die durch den am Abtasten des entschlüsselten Barcodesymbols beteiligten Facettensektor abgegrenzt sind. Solche Mindest- und Maximum-Facettenwinkel sind in der letzten Spalte der in 11D illustrierten Tabelle aufgeführt. Alternativ dazu könnte jeder programmierte Entschlüsselungscomputer 240A bis 240F eine Spezifikation des holographischen Abtastfacettensektors oder -segments erzeugen, der die erfassten Abtastdaten erzeugt hat, von denen jedes laserabgetastete Barcodesymbol abgelesen wird. In einem solchen Fall würde jeder programmierte Entschlüsselungsprozessor die nachfolgenden Informationen für jedes entschlüsselte Barcodesymbol erzeugen: die Identifikationsnummer des Lasterabtast-Subsystems, das die zugrunde liegenden Abtastdaten erzeugt hat, von denen das Barcodesymbol abgelesen wurde; die Identifikationsnummer der Laserabtaststation, die die zugrundeliegenden Abtastdaten erzeugt hat, von denen das Barcodesymbol abgelesen wurde; die Anzahl der Facetten der Abtastfacette auf der Abtastdisk, die die zugrunde liegenden Abtastdaten erzeugt hat, von denen das Barcodesymbol abgelesen wurde; und die Anzahl der Facettensektoren der Abtastfacette auf der Abtastdisk, die die zugrunde liegenden Abtastdaten erzeugt hat, von denen das Barcodesymbol abgelesen wurde. Solche Informationen könnten unter Anwendungen von Tabellen erzeugt werden, die ähnlichen denen in 11D sind, außer, dass anstatt dem Ablesen der Mindest- und Maximumfacettenwinkel (wie in der Spalte ganz rechts dargestellt) die Anzahl der Facettensektoren (oder -segmente) abgelesen werden könnte und zusammen mit den anderen Informationen gesammelt werden kann, die die Spezifikation darüber bereitstellen, wie der betreffende Laserabtaststrahl von dem holographischen Laserabtast-Subsystem erzeugt wurde. In jedem Fall ermöglichen es solche Informationen dem Datenverwaltungs- Computersystem 900 von 4 ein vektorbasierendes, geometrisches Modell des Laserabtaststrahls zu errechnen, das zum Abtasten des durch die koordinierten Symbolzeichendaten dargestellte, abgelesene Barcodesymbol verwendet wird. Wie nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird das geometrische Modell des Laserstrahls in Echtzeit auf dem Datenverwaltungs-Computersystem 900 unter Anwendung von „3-D Strahlenmarkierungstechniken" erzeugt, die den Lasterabtaststrahl von (1) seinem ursprünglichen Punkt auf der holographischen Abtastdisk, (2) auf seinen Reflexionspunkt vom entsprechenden Strahlungsumlenkungsspiegel, und (3) zum Brennpunkt des Laserabtaststrahls markiert, der durch die Fokuslänge der bei der Erzeugung des Laserabtaststrahl beteiligten Abtastfacette bestimmt wird. Vom errechneten vektorbasierenden, geometrischen Modell des Laserabtaststrahls kann die Stelle des entschlüsselten Barcodesymbols (d. h. als es durch den geometrisch modellierten Laserabtaststrahl erfasst wurde) in Echtzeit relativ zu einem örtlichen Koordinatenreferenzsystem bestimmt werden, dass innerhalb des Laserabtast-Subsystems eingebettet ist.
Wie in 3A7B bis 3A7C dargestellt, umfasst die Steuerplatine 200 eine Reihe von Komponenten, die auf einer kleinen PC-Platine befestigt sind, nämlich: einen programmierten Mikroprozessor 242 mit einem Systembus und zugehörigem Programm und Datenspeicher zur Regelung des Systembetriebs des holographischen Laserabtastgeräts und zum Durchführen anderer Hilfsfunktionen; erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Seriendatenkanäle 243A bis 243F zum Empfang von Seriendateneingaben von den programmierten Entschlüsselungscomputern 240A bis 240F; eine Eingabe-/Ausgabe-(E/A)Schnittstellenplatine 248 als Schnittstelle und zur Übertragung von Symbolzeichendaten und anderen Informationen an das E/A-Subsystem 800 und ultimativ zum Datenverwaltungs-Computersystem 900 von 4; Ausgangspulsdetektor 245, der als ein in 3A8C dargestellter elektronischer Schaltkreis zum Abtasten des Ausgangspulses realisierbar ist, der erzeugt wird, wenn der Laserstrahl 250 vom VLD 253 (im in 3A8A dargestellten Ausgangspuls-Markierungsabtastmodul 251) durch den Ausgangspulsabstand 131 (zwischen Facetten Nr. 5 und 12) gerichtet und durch den Fotodetektor 253 abgetastet wird; und einen Ausgangsversetzungspuls (HOP) Generator 244, der als ein ASIC-Chip zum Erzeugen eines Satzes aus sechs Hauptversetzungspulsen (HOPs) in Reaktion auf die Erfassung jedes Ausgangspulses durch die Platine 245 realisiert ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist jeder Seriendatenkanal 243A bis 243F als eine RS232-Buchse realisiert, obwohl es sich versteht, dass andere Strukturen verwendet werden können, um die dadurch ausgeführte Funktion zu realisieren. Der programmierte Kontrollcomputer 242 erzeugt ebenfalls Motorkontrollsignale und Laserkontrollsignale während dem Systembetrieb. Diese Kontrollsignale werden durch eine Energieversorgungsplatine 252 als Eingabe empfangen, die auf der Energieversorgungs-PC-Platine realisiert ist. Andere Eingabesignale an die Energieversorgungsplatine 252 sind ein 900 Volt, 60 Hz Leitungsspannungssignal von einer standardmäßigen Stromverteilungsplatine. Auf der Basis des empfangenen Eingabesignals produziert der Energieversorgungsschaltkreis folgendes als Ausgabe: (1) Laserquellen-Freigabesignale, um die jeweiligen VLDs 253A, 253B und 253 anzutreiben und (2) ein Motorfreigabesignal, um den Abtastdiskmotor 150 anzutreiben, der an die holographische Abtastdisk 130 gekoppelt ist.
Erstes Verfahren zur Feststellung der Laserstrahlposition bei holographischen Laserabtastgeräten unter konstanten Abtastmotor-Geschwindigkeitskonditionen
In 10A bis 11E wird ein erstes Verfahren zur Feststellung der Position des Laserabtaststrahls dargestellt, der durch holographische Laserabtast-Subsysteme unter konstanten Abtastmotor-Geschwindigkeitskonditionen und synchronen Codierfacetten-Abschnittsinformationen mit digitalen Zähldaten im Digitalisierschaltkreis jeder Entschlüsselungsplatine produziert wird. Im Allgemeinen umfasst dieses Verfahren das optische Codieren der/des „Ausgangspuls-Markierungs-/Abstands 131" entlang der Kante der holographischen Abtastdisk und nach Erfassung desselben, das Erzeugen von Hauptversetzungspulsen (HOPs), die verwendet werden, um den Start jedes Facettenpulses (SOFPs) automatisch zu generieren und die SOFPs werden wiederum dazu verwendet, um die Beginn-des-Abschnitts-Pulse (SOFSPs) auf jeder Entschlüsselungsplatine auto matisch zu generieren. Die Einzelheiten dieses Verfahrens werden nachfolgend beschrieben.
Anhand von 10A bis 11E sei bemerkt, dass jeder vom HOP-Generationsschaltkreis 244 generierte Hauptversetzungspuls an den SOFSP-Generator 236A bis 236F auf der Entschlüsselungsverarbeitungsplatine bereitgestellt wird. Wenn der HOP-Puls am SOFSP-Generator 236A bis 236F auf einer bestimmten Entschlüsselungsverarbeitungsplatine empfangen wird, beginnt der Ausgangspulsabstand 131 auf der Abtastscheibe 130 damit, durch den dadurch gerichteten Laserstrahl an der Abtaststation durchzulaufen, der der Entschlüsselungssignalverarbeitungsplatine zugehörig ist. Wie in 10A bis 11E dargestellt, werden die in den in diesen Figuren dargestellten Tabellen gespeicherten Zeitinformationen durch den SOFSP-Generator 236A (bis 236F) dazu verwendet, um einen Satz an SOFSPs als Reaktion auf den während jeder Umdrehung der Abtastscheibe empfangenen HOP-Puls zu generieren. Dies ermöglicht eine digitale Nummernzählung (referenziert vom HOP), die zusammen mit den digitalen Datenzählungen generiert und korreliert werden, die innerhalb des Digitalisierschaltkreises 239A auf synchrone Weise erzeugt werden. Wie in 10B dargestellt, umfasst jeder SOFSP-Generator 236A bis 236F: einen Zähler 260 zum Erzeugen der Taktimpulse (z. B. mit einer Pulsdauer von etwa 4 Mikrosekunden): ein SOFP-Generationsmodul 261 zum Generieren von SOFPs unter Anwendung der Tabelle in 10C gemäß dem in 10D abgebildeten Verfahren; ein SOFSP-Generationsmodul 262 zum Generieren von SOFSP unter Anwendung der Tabelle in 10E und Produktionsregeln, die in 10F1 und 10F2 dargelegt sind, gemäß dem in 10G dargestellten Verfahren; und ein Kontrollmodul 263 zum Regeln des SOFP-Generators 261 und des SOFSP-Generators 262 und zum Zurückstellen des Taktgebers 260 nach jedem Erfassen eines neuen HOPs vom HOP-Generator auf der Steuerplatine 200, die der holographischen Abtasteinheit zugehörig ist.
Wie in 11A1 und 11A2 dargestellt, umfasst der Digitalisierschaltkreis 239A gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Subkomponenten. Insbesonde re wird ein Abtastdaten-Eingabeschaltkreis 322 zum Empfang des digitalen Abtastdatensignals D₂ bereitgestellt. Eine Taktgebereingabe 312 wird von einer externen, feststehenden Frequenzquelle 313 bereitgestellt, z. B. einem 40 MHz Kristall, oder einem anderen externen Taktgeber 15, um eine Impulsfolge zu erzeugen. Die Ausgabe des Taktgebereingabeschaltkreises 312 wird an die Taktgeberteilerschaltkreise 314 bereitgestellt. Dieser Schaltkreis 314 umfasst Teiler zur aufeinander folgenden Aufteilung der Frequenz der Taktgeberimpulse um einen zweifachen Faktor, um eine Vielzahl von Taktfrequenzen zu erzeugen, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Diese Vielzahl an Taktsignalen wird an einen Taktmultiplexer 316 bereitgestellt. Wie in 11A1 und 11A2 dargestellt, wird das 30 MHz Takteingabesignal ebenfalls direkt an den Taktmultiplexer 316 bereitgestellt. Der Taktmultiplexer 316 wählt die gewünschten Ausgabefrequenzen für das Gerät basierend auf den von den Taktkontrollschaltkreisen im programmierten Prozessor 240A und in den zugehörigen Schaltkreisen empfangenen Kontrollsignalen aus. Die Ausgabe des Taktmultiplexers 316 umfasst ein S-Taktsignal, das den Grundtakt für den Digitalisierschaltkreis 239A sowohl als auch die Eingabe an Digitalzähler bereitstellt. Die Verarbeitung der Eingabe-(Barcode)Abtastdaten D₂ wird vom Signalprozessor 238A bereitgestellt. Der Abtasteingabeschaltkreis 322 stellt Ausgabesignale bereit, die das erfasste zu verarbeitende Barcodesignal darstellen und die dem Übergangs- und Etiketterfassungsschaltkreis 324 bereitgestellt werden. Dieser Schaltkreis erfasst den Übergang einer Linie zu einem Abstand oder von einem Abstand zu einer Linie aus der dafür bereitgestellten Eingabesignalen und stellt ebenfalls fest, ob es sich bei dem vor dem Übergang vorkommenden Symbol um eine Linie oder einen Abstand handelt. Dadurch stellt der Übergangs- und Etikettdetektor 324 ein Signal bereit, das das „Etikett: Informationen (als das „SIGN" Signal bezeichnet) trägt, das an den Multiplexer 342 bereitgestellt wird und daher einen FIFO-Speicher, der als die Eingabe des programmierbaren Prozessors 240A dient. Der Übergangs- und Etikettschaltkreis 324 stellt ebenfalls ein Signal an das Sequenzierungsmittel 328 bereit, um mit dem Betrieb des Sequenzierungsschaltkreises 328 zu beginnen. Der Sequenzierungsschaltkreis 328 sequenziert den Digitalisierschaltkreis durch eine vorbestimmte Anzahl von Schritten, die beim Vorkommen jedes Symbolübergangs beginnt und die nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben wird. Der Sequenzierungsschaltkreis 328 stellt ein FIFO-Schreibsignal an die FIFO-Eingabe des Haupt-FIFOs 340 und des Behelfs-FIFOs 341 zum geeigneten Zeitpunkt bereit, damit es darin Daten akzeptieren kann. Der Sequenzierungsschaltkreis 328 stellt Eingabesignale an den Digitalisierzählschaltkreis 330 bereit, sodass das Starten und Stoppen des Zählers, das bei der Erfassung jedes Übergangs vorkommt, ordnungsgemäß sequenziert wird. Der Zählerschaltkreis 330 empfängt ebenfalls ein Eingabesignal vom Zählermultiplexer 316 (S-Takt). Dieses Signal lässt die Zähler bei einer ausgewählten Rate laufen, wenn diese dazu durch die Sequenzierungsmittel 328 befähigt sind. Der Taktmultiplexer 316, der Sequenzierungsschaltkreis 328 und der Zählerschaltkreis 330 speisen jeweils Signale an den Schnittstellenschaltkreis 333, wodurch dieser ordnungsgemäß durch die digitalisierten Zähldaten zu den Haupt- und Behelfs-FIFOs 340 und 341 über den Multiplexer 342, wie in 11A1 und 11A2 dargestellt, laufen kann. Der Taktmultiplexer 316 ist derart angeordnet, um zwei Banken von verfügbaren Frequenzen zur Verwendung durch das Gerät bereitzustellen, nämlich eine obere und eine untere Bank. Die Auswahl der Frequenzen aus der oberen Bank oder der unteren Bank wird durch einen Frquenzbankschaltkreis 362 bestimmt. Der Frequenzbankschaltkreis 362 stellt ebenfalls eine Eingabe an eine Anordnungsrückstellung 38 bereit, die wiederum ein Signal zum Rückstellen des Taktteilers 314 auf Befehl bereitstellt. Der Taktteilerschaltkreis 314 generiert ebenfalls ein TEST-Rückstellsignal durch Umkehren des Anordnungsrückstellsignals Das TEST-Rückstellsignal stellt den Rest des Schaltkreises 239A zurück. Der Befehl, der diesen Rückstellzustand auslöst, wird normalerweise durch ein Testgerät (nicht abgebildet) generiert, das mit dem Gerät 239A verbunden ist und verwendet wird, um dieses nach Herstellung zu testen.
Wie in 11A1 und 11C dargestellt, werden digitale Zähldaten oder eine Reihe von Nullen (die korrelierten SOFP-Daten oder Zählwerte aus dem HOP darstellen) in den Haupt-FIFO unter Anwendung des Multiplexers 342 und Schreibfreigabesignalen geschrieben, die durch den Sequenzierungsschaltkreis 328 generiert werden. Der SOFP-Marker (d. h. die Reihe von Nullen) wird über die Daten im Haupt-FIFO 340 überschrieben, wenn die SOFP-Zähldaten an den Digitalisier schaltkreis übergeben werden. Die digitalen Zähldaten oder eine Reihe von Nullen (die korrelierten SOFP-Daten oder Zählwerte aus dem HOP darstellen) werden ebenfalls in den Behelfs-FIFO 341 unter Anwendung des Multiplexers 342 und Schreibfreigabesignalen geschrieben, die durch den Sequenzierungsschaltkreis 328 generiert werden. Der SOFSP-Marker (d. h. die Reihe von Nullen) wird über die Daten im Behelfs-FIFO 341 überschrieben, wenn die SOFP-Zähldaten an den Digitalisierschaltkreis übergeben werden. Bei einem solchen Datencodierschema kann der Decoder 240A die Erfassungszähldaten in den FIFOs decodier-verarbeiten und auch feststellen, welcher Facettensektor den Laserabtaststrahl erzeugt hat. Die letztere Funktion wird unter Anwendung der in 11C1 bis 11D dargestellten Tabellen und gemäß dem im Ablaufdiagramm von 11E beschriebenen Verfahren ausgeführt. Wie in 11B dargestellt, handelt es sich bei der Ausgabe von dem 240A um ein Abtaststrahldatenelement, umfassend die Verpackungs-ID-Daten, die Abtastgerätenummer (SN), die Laserabtaststationsnummer (SSN), Facettennummer (FN) und die Mindest- und Maximum-Facettenwinkel, die dem Facettensektor gegenüberliegen, der am Generieren des Laserstrahls zum Lesen des entschlüsselten Barcodesymbols, das die Verpackungs-ID-Daten darstellt, beteiligt ist. Zusätzliche Einzelheiten bezüglich dem Entwurf und der Konstruktion des Digitalisierschaltkreises (239A) sind dem U.S.-Patent Nr. 5,343,027 des Mitanmelders zu entnehmen.
Zweites Verfahren zur Feststellung der Laserstrahlposition bei holographischen Laserabtastgeräten unter konstanten Abtastmotor-Geschwindigkeitskonditionen
In 12A bis 13D wird ein alternatives Verfahren zur Feststellung der Position des Laserabtaststrahls dargestellt, der durch holographische Laserabtast-Subsysteme unter konstanten Abtastmotor-Geschwindigkeitskonditionen und synchronen Codierfacetten-Abschnittsinformationen mit digitalen Zähldaten im Digitalisierschaltkreis jeder Entschlüsselungsplatine produziert wird. Dieses Verfahren umfasst das optische Codieren des Beginns jeder Facettensektor-(SFS)Markierung entlang der äußeren Ecke der holographischen Abtastdisk 130, wie in 12A dargestellt. Dieses optische Codierverfahren kann zum Zentralisieren der Ab tastdisk unter Anwendung eines Maskenmusters während der Laserbelichtung ausgeführt werden. Das oben beschriebene Hauptpulsabstands-Abtastmodul kann verwendet werden, um den Hauptpulsabstand sowohl als auch die SFS-Markierungen entlang der Ecke der Abtastdisk verwendet werden. Wie dargestellt, generiert der Hauptabstand oder die funktionsmäßige äquivalente Markierung einer vorbestimmten Opazität einen Hauptpuls, wobei die SFS-Markierungen eine Reihe von SOFSPs während jeder Rotation der Abtastdisk generieren. Der Hauptpuls wird am Hauptpuls-Abtastschaltkreis an der Steuerplatine erfasst und dazu verwendet, HOPs wie im oben beschriebenen Fall zu generieren. Die HOPs werden jeder Entschlüsselungsplatine übermittelt, wo sie dazu verwendet werden zu referenzieren (d. h. zählen), wie viele SOFSPs seit dem empfangenen HOP gezählt worden sind und daher festzustellen, durch welchen Facettensektor der Laserstrahl durchtritt, während die Abtastdisk rotiert. Digitale Zählungen, die jedes SOFSP darstellen, werden synchron vom SOFSP-Generator auf jeder Entschlüsselungsplatine generiert und in den Hilfs-FIFO 341 geladen, während korrelierte digitale Abtastdaten sowohl in den Haupt- als auch in die Hilfs-FIFOs auf ähnliche Weise wie oben beschrieben geladen werden. Der Entschlüsselungsprozessor kann die Informationen in Tabellen 13C1 und 13C2 verwenden um festzustellen, welche SOFSP-Zählungen mit welchen Mindest- und Maximum-Facettenwinkeln nach dem in 13D beschriebenen Entschlüsselungsverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung übereinstimmt. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es erwartungsgemäß weniger sensibel auf Variationen der Winkelgeschwindigkeit der Abtastdisk reagiert.
Unter Bezugnahme von 4 werden die einzelnen Abtast-Subsysteme innerhalb des Systems des ersten Ausführungsbeispiels schnittstellenangepasst mit dem Datenverwaltungs-Computersystem 900 durch ein E/A-Buchsen-Subsystem 800 dargestellt, das gemäß dem Stand der Technik wohl bekannt ist. Wie dargestellt weist das Datenverwaltungs-Computersystem 900 eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) 901 auf, die durch ein Anzeigeterminal, ein Symbol Zeigegerät (z. B. einem Mausgerät), Tastatur, Drucker, und ähnlichem unterstützt wird. Die GUI ermöglicht das Programmieren des Systems sowohl als auch die Ausführung anderer Verwaltungs- und Instandhaltungsfunktionen, die mit dem ordnungsgemäßen Betrieb des Systems einhergehen. Bevorzugt umfasst das Datenverwaltungs-Computersystem 900 ebenfalls eine Netzwerk-Schnittstellenkarte für die Schnittstelle zu einem Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Informationsnetzwerk, das ein Netzwerkprotokoll unterstützt, wie z. B. TCP/IP, das gemäß dem Stand der Technik wohl bekannt ist.
Die oben beschriebenen Verfahren zur Feststellung der Laserstrahlposition bei holographischen Laserabtastsystemen umfasst die Wiederherstellung der Laserpositionsinformationen unter Anwendung einer „Hauptpuls"-Markierung auf der holographischen Disk, die bei einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotiert. Es wurde jedoch festgestellt, dass solche Techniken nur dann einwandfrei funktionieren, wenn die Winkelgeschwindigkeit der Disk sehr nahe der ausgelegten Winkelgeschwindigkeit während Inbetriebnahme- und Dauerzustandsbetrieb beibehalten werden. Bei vielen Anwendungen ist es schwierig oder anderweitig unmöglich, die Winkelgeschwindigkeit der Abtastdisk bei solchen Betriebszuständen konstant zu halten, auch wenn geschwindigkeitshemmende oder -steuernde Techniken eingesetzt werden, die gemäß dem Stand der Motortechnik bekannt sind. Dadurch besteht bei vielen Anwendungen der Bedarf eines Laserstrahlpositions-Feststellungssystems und Verfahren, das für jede Abtastdisk-Motorgeschwindigkeit sowohl als auch unter geringen Beschleunigungen (und Verminderungen) des Abtastdiskmotors, hier als variierende Abtastmotor-Geschwindkeitskonditionen bezeichnet, funktionieren.
Feststellung der Laserposition bei holographischen Laserabtastgeräten unter variierenden Abtastmotor-Geschwindigkeitskonditionen
In 14A bis 14D wird ein neuartiges System und Verfahren zur präzisen Feststellung der Position des Laserabtaststrahls bei holographischen Laserabtast-Subsystemen unter variierenden Abtastdiskmotor-Geschwindigkeitskonditionen dargestellt. Bei dieser Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine holographische Abtastdisk mit einer Ausgangspulsmarkierung oder einem – abstand 131 wie in 3B2 dargestellt, dazu verwendet werden, um das erforderliche Laserabtastmuster zu generieren. Wie in 3B1 dargestellt, wird jede holographische Abtastdisk ebenfalls mit einem Ausgangspuls-Abtastmodul 251 und einem Ausgangspuls-Erfassungsschaltkreis 245, wie in 3A8A, 3A8B und 3A8C dargestellt und oben im Einzelnen beschrieben, bereitgestellt.
Wie in 14A dargestellt, wird jedes Mal, wenn eine Ausgangspulsmarkierung oder ein Abstand auf der Abtastdisk 130 durch das Ausgangspuls-Abtastmodul 251 durchtritt, ein Ausgangspuls (HP) automatisch vom Ausgangspulsabtastschaltkreis 245'' generiert. Jedes Mal, wenn ein Ausgangspuls vom Ausgangspulsabtastschaltkreis 234'' generiert wird, wird ein Satz Ausgangsversetzungspulse (HOPs) vom HOP Generationsschaltkreis 244'' gemäß dem in 14C dargestellten Verfahren in Sequenz erzeugt. Die Anzahl der als Reaktion auf jeden erfassten HP erzeugten HOPs ist der Anzahl der Laserabtaststationen (d. h. der Abtastmodule) N, die auf der Laserabtastdisk angeordnet sind, gleichwertig. Jeder generierte HOP wird dem SOFSP-Generator (236A'' bis 236F'') auf der Entschlüsselungsverwaltungsplatine (202A'bis 202F') bereitgestellt, die dem HOP zugehörig ist. Wenn der HOP-Puls am SOFSP-Generator oder seiner entsprechenden Entschlüsselungssignalverarbeitungsplatine empfangen wird, beginnt die Ausgangspulsmarkierung oder der Abstand der Abtastdisk 130 dann damit, durch den Laserstrahl durchzutreten, der dort an der Laserabtaststation hindurchgeführt wird, die der Entschlüsselungssignalverarbeitungsplatine zugehörig ist. Während jeder Rotation der Abtastdisk generiert das SOFSP-Generationsmodul 261'' innerhalb jedem SOFSP-Generationsschaltkreis 236'' bis 236'' einen Satz an Facettenstarten-Impulsen (SOFPs) relativ zum HOP und ebenfalls einen Satz an Facettenstarten-Impulsen (SOFSPs) relativ zu jedem SOFSP. Dadurch kann ein SOFP und ein SOFSP (referenziert vom HOP) durch jeden SOFSP-Generationsschaltkreis 236A'' bis 236F'' generiert werden und an den Digitalisierschaltkreis 239A bis 239F bereitgestellt werden, sodass die SOFP- und SOFSP-Daten mit den digitalen Datentakten korreliert werden können, die innerhalb der Digitalisierschaltkreise auf synchrone Weise erzeugt werden. Innerhalb des Entschlüsselungsprozessors können SOFP- und SOFSP-Daten in Laserstrahlpositionsdaten umgesetzt werden, die im Sinne der Mindest- und Maximumwinkel ausgedrückt werden, die den Facettensektor abgrenzen, der die Abtastdaten, von denen das Barcodesymbol entschlüsselt wurde, erzeugen.
Im Ausführungsbeispiel wird der HOP-Generationsschaltkreis 244'' unter Anwendung eines 87C51 Mikrokontrollers eingesetzt. Der Mikrokontroller verwendet zwei Eingaben: das Ausgangspulsabtastsignal vom Ausgangspulsabtastschaltkreis 245'', der mit dem Unterbrechungsgin des 87C51 verbunden ist und ein „Motor stabiles" Signal von der Abtastmotorsteuerung. Der Mikrokontroller weist so viele Ausgaben auf, wie Laserabtaststationen (z. B. Abtastmodule) in jedem Laserabtast-Subsystem vorhanden sind. Jeder Ausgabepin ist dafür bestimmt, HOPs an bestimmte Laserabtaststationen innerhalb des Subsystems zu senden.
Im Allgemeinen wird jeder SOFSP-Gernationsschaltkreis als programmierter Mikroprozessor realisiert. Für Zecke des besseren Verständnisses der SOFSP-Generationsschaltkreise ist es hilfreich, dieses schematisch derart darzustellen, dass es wie in 14B dargestellt eine Reihe von Subkomponenten umfasst. Wie darin dargestellt, umfasst jeder SOFSP-Generator 236A'' bis 236F'': einen Taktgeber 260'' zum Erzeugen von Taktimpulsen (z. B.: mit einer Impulsdauer von etwa 4 Mikrosekunden); ein SOFP-Generationsmodul 261'' zum Generieren von SOFPs gemäß dem in 14D dargestellten Verfahren; ein SOFSP-Generationsmodul 262'' zum Generieren von SOFSPs gemäß dem in 14D dargestellten Verfahren; und ein Steuermodul 263'' zum Steuern des SOFP-Generators 261'' und des SOFSP-Generators 262'' und zum Rückstellen des Taktgebers 260'' nach jeder Erfassung eines neuen HOPs vom HOP-Generator 244'' auf der Steuerplatine 200'', die der holographischen Abtasteinheit zugehörig ist.
Im Ausführungsbeispiel wurde der SOFP-/SOFSP-Generationsschaltkreis 236A2 (bis 236F'') unter Anwendung eines programmierten 87C52 Mikrokontrollers eingesetzt, der an jeder Entschlüsselungsplatine befestigt ist, die einer bestimmten Abtaststation zugehörig ist. Der HOP für die entsprechende Abtaststation wird am Unterbrechungsgin des Mikrokontrollers empfangen. Der Mikrokontroller gibt drei Signale an den Entschlüsselungsprozessor 240A (bis 240F) aus: (i) SOFPs; (ii) SOFSPs; und (iii) ein Signalprozessor-Anpassungssignal, das ein Niveau hoch (oder niedrig) konstituiert, wenn es sich bei der durch den Laser der Abtaststation durchtretenden Facette um eine Facette auf einer benachbarten (oder entfernten) Brennebene handelt.
Der Betrieb des HOP-Generationsschaltkreises 244'' und des SOFSP-Generationsschaltkreises 236A'' (bis 236F'') wird nun anhand der in 14C und 14D dargestellten Ablaufdiagramme beschrieben. Bei diesen nachfolgend beschriebenen Ablaufdiagrammen wird die nachfolgende Symbolliste verwendet:

• t_i = Taktgeberwert beim Start des Ausgangspulses für die i. Rotation der Disk;
• T_i = Taktperiode der (i – l). Rotation der Disk;
• x_HJ = winkelförmiger Wert der Position des Lasers der j. Abtaststation (z. B. Abtastmodul) des Systems relativ zur vorherigen Abtaststation (Ausgangspulslaser für Abtaststation 1);
• x^Fj = winkelförmige Breite der j. Facette der Disk;
• x^Fjm = winkelförmige Breite des m^1b Sektors (z. B. Segment) der j. Facette der Disk;
• t_i ^Hj = verstrichene Zeit zwischen dem j. HOP und dem (j – l). HOP der j. Rotation der Disk;
• t_i ^Fj = verstrichene Zeit zwischen dem Start des Facettenimpulses (SOFP) der Facette j und der Facette j – l der i. Rotation der Disk;
• t_i ^Fjm = verstrichene Zeit zwischen dem Start des Facettensegmentimpulses (SOFSP) des Sektors m und Sektors m – l von Facette j der i. Rotation der Disk;
• t_i ⁿ = Zeit, bei welcher der n. HOP/SOFP der j. Rotation der Disk ausgegeben wird und
• t_i ^pn = Zeit, bei welcher der p. SOFSP der n. Facette der i. Rotation der Disk ausgegeben wird.

Jedes Mal, wenn die „Starten der Ausgangspuls-Markierung" erfasst wird, erzeugt der hier beschriebene Ausgangspuls-Kontaktgeber-Schaltkreis 251 automatisch einen negativ eingeschalteten Impuls, der wie in 14A dargestellt an den HOP-Generationsschaltkreis 244'' bereitgestellt wird. Der HOP-Generationsschaltkreis 244' verwendet diesen negativ eingeschalteten Ausgangsimpuls, um die Zeiten zu errechnen, bei welchen die Ausgangspulsmarkierung die verschiedenen Module (z. B. die Laserabtaststationen) erreicht und als Reaktion auf derartig errechnete Zeit, um HOPs automatisch zu generieren und an den SOFSP-Generationsschaltkreis 236A' (bis 236F') bereitzustellen. Die Errechnung basiert auf der wichtigen Annahme, dass die Motorgeschwindigkeit für die i. Rotation der Motorgeschwindigkeit für die (i – l). Rotation sehr nahe kommt.
Wie in Block A in 14C dargestellt, definiert der Prozess innerhalb des SOFSP-Generationsschaltkreises 236'' N als die Anzahl der Laserabtaststationen (z. B. Abtastmodule) im holographischen Abtastgerät und x^Hj als der winkelförmige Versatz (z. B. Position) einer Laserabtaststation vom Ausgangspuls-Abtastmodul (z. B. Kontaktgeber) 251. Bei Block B in 14C umfasst der Prozess das Starten der Taktperiode oder Einstellen von T₀ = 0. Dann, bei Block C stellt der HOP-Generationsschaltkreis fest, ob ein Ausgangspuls (HP) an seiner Eingangsbuchse erfasst worden ist. Bis ein HP erfasst worden ist bleibt der Schaltkreis in diesem Steuerungsblock. Wird ein HP erfasst, startet der Schaltkreis bei Block D darin den Taktgeber (z. B. t = t₀). Dann, bei Block E stellt der Schaltkreis fest, ob ein weiterer HP erfasst worden ist. Wie dargestellt bleibt der Schaltkreis bei diesem Steuerungsblock, bis der nächste HP erfasst wird. Wird der HP erfasst, tastet der Schaltkreis bei Block F den Taktgeber. Die Zeitperiode der Rotation der Abtastdisk wird wie folgt aus zwei aufeinander folgenden Ausgangspuls-Erfassungen errechnet:
T_i = t_i – t_i-1, wobei T_i die Zeitperiode für die i. Rotation der Disk ist. Dann, bei Block G stellt der Schaltkreis fest, ob die Zeitperiode für die i. Rotation für die der (i – l). Rotation „nahe" ist.
Wie bei Block G angedeutet wird ein Maß an „Nähe" wie folgt definiert: |T_i – T_i-1| < 45 μS. Falls das Zeitmaß nicht nahe liegt, d. h. |T_i – T_i-1| > 45 μS ist, und wenn die Zeitperiode der Rotation für die i. und (i – l). Rotation nicht zufriedenstellend ist, |T_i – T_i-1| < 45 μS, prüft der Schaltkreis bei Block H um festzustellen, ob die Abtastdisk wenigstens 100 Mal rotiert hat (experimenteller Wert). Falls die Abtastdisk nicht wenigstens 100 Mal rotiert hat fährt der Schaltkreis mit Block E fort und wartet auf den nächsten Ausgangspuls und führt den Steuerungsprozess erneut aus. Da es für die Leistung des Abtastgeräts äußerst wichtig ist, dass jedes Abtasten jeder Laserpositionsinformation zugeordnet wird, muss die Zeitperiode präzise prognostiziert werden, falls die Zeitperiode zwischen den aufeinander folgenden Rotationen der Disk aus irgendeinem Grund um mehr als 45 μS abweicht (experimenteller Wert). Die Annahme hier ist, dass sich die Abtastmotorgeschwindigkeit nicht plötzlich zwischen zwei Rotationen verändern kann.
Falls die Abtastdisk wenigstens 100 Mal rotiert hat (z. B. i > 100), fahrt der Schaltkreis mit Block I fort und schätzt die Zeitperiode der derzeitigen Rotation T_i durch Anwendung der Zeitperiodendaten der letzten n Rotationen der Disk, was wie folgt ausgedrückt wird:
wobei die n Koeffizienten a_i-1-n bis a_i-1 vorher (und offline) wie folgt errechnet werden können:
Wenn T_i die tatsächliche Zeitperiode der Rotation _i der Disk ist, können wenigstens Quadratschätzungen der Zeitperiode für die Rotation i + l durch Minderung der nachfolgenden Funktion errechnet werden,
in Bezug auf jeweils a_j (j = l, ..., n) Der endgültige Ausdruck für die geminderten „optimalen" Werte der Koeffizienten aj ergeben sich wie folgt: aj = (Σ kT*k T*k-j )/(Σ kΣ jT*k-j )
Ein guter Wert für n mit sinnvoller Rechenkomplexität war 5.
Wie bei Block J angegeben, errechnet der Schaltkreis dann den „Inter-HOPS" t_t ^Hj, der die Zeit darstellt, die durch die Ausgangspulsmarkierung zum Erreichen der Abtaststation j von der Abtaststation j – l genommen wird. Diese Maßnahme wird wie folgt ausgedrückt: t_i ^Hj = x^Hj·T_j, j_ = l, ..., N
Schließlich sendet (z. B. überträgt) der Schaltkreis bei Block K HOPs an den SOFSP-Generationsschaltkreis jeder Laserabtaststation (für die i. Rotation) für jeden Zeitmoment, wie nachfolgend ausgedrückt:
Danach geht der Steuerungsprozess wie in 14C dargestellt zu Block E zurück. Falls bei Block G, ist das Zeitmaß „nahe" (d. h.: |T_i – T_i-1| < 45 μS).
Wie oben beschrieben prognostiziert der HOP-Generationsschaltkreis 244'' auf der Steuerungsplatine 200 präzise, warm die Ausgangspulsmarkierung auf der Abtastdisk bei jeder Abtaststation ankommt und sendet einen negativ eingeschalteten Impuls an jede Laserabtaststation. Im Gegensatz dazu verwendet der SOFP-Generationsschaltkreis 236A'' die HOPa, um auszurechnen, wann jede Facette/jeder Facettensektor durch das Lasermodul in jeder Laserabtaststation durchtritt. Es sei bemerkt, dass hier die wichtige Annahme besteht, dass die Abtastmotorgeschwindigkeit nicht zu sehr zwischen zwei aufeinander folgenden Rotationen der Abtastdisk variiert.
Wie bei Block A in 14D angezeigt definiert der Prozess innerhalb des SOFSP-Generationsschaltkreises 236A2 die nachfolgenden Parameter: N als die Anzahl der Laserabtastfacetten auf der holographischen Abtastdisk; M als die Anzahl der Sektoren (oder „Ticks") auf jeder Facette der Abtastdisk; x^Fj als die winkelförmige Breite der Facette j der Abtastdisk; und x^Fjm als die winkelförmige Breite des Sektors m der Facette i der Abtastdisk.
Bei Block B in 14D umfasst der Prozess das Starten der Zeitperiode oder Einstellen von T₀ = 0. Dann, bei Block C stellt der SOFSP-Generationsschaltkreis fest, ob ein Ausgangspuls (HP) an seiner Eingangsbuchse erfasst worden ist. Bis ein HP erfasst worden ist bleibt der Schaltkreis in diesem Steuerungsblock. Wird ein HP erfasst, startet der SOFSP-Generationsschaltkreis bei Block D darin den Taktgeber (z. B. t = t₀). Dann, bei Block E stellt der SOFSP-Generationsschaltkreis fest, ob ein weiterer HP erfasst worden ist. Wie dargestellt bleibt der SOFSP-Generationsschaltkreis bei diesem Steuerungsblock, bis der nächste HP erfasst wird. Wird der HP erfasst, tastet der SOFSP-Generationsschaltkreis bei Block F den Taktgeber ab. Die Zeitperiode der Rotation der Abtastdisk wird wie folgt aus zwei aufeinander folgenden Ausgangspuls-Erfassungen errechnet: T_i = t_i – t_i-1, wobei T_i die Zeitperiode für die i. Rotation der Disk ist. Dann, bei Block G stellt der SOFSP-Generationsschaltkreis fest, ob die Zeitperiode der i. Rotation der Zeitperiode der (i – l). Rotation „nahe" ist.
Wie bei Block G dargelegt, ist ein Maß an „Nähe" wie folgt definiert: |T_i – T_i-1| < 45 μS. Falls das Zeitmaß nicht nahe liegt, stellt die Zeitperiode der Rotation für die i. und (i – l). Rotation |T_i – T_i-1| < 45 μS nicht zufrieden und der SOFSP-Generationsschaltkreis geht wie in 14D dargestellt zu Block E zurück und sieht sich nach einem andere HOP um, ohne SOFPs/SOFSPs zu senden.
Falls die Zeitperiode der Rotation für die i. und (i – l). Rotation |T_i – T_i-1| < 45 μS zufriedenstellt, fährt der SOFSP-Generationsschaltkreis mit Block H fort, bei dem die Zeit zwischen dem Starten des Facettenimpulse (SOFPs) für die Facetten j – l und j der Disk für die i. Rotation anhand des folgenden Ausdrucks errechnet wird: tFjt = xFj·Ti j = 1, ..., N
Dann, bei Block I errechnet der SOFSP-Generationsschaltkreis die „Inter-HOPs", wie als die Zeit zwischen dem Starten der Sektorimpulse m – l und m für Facette j entsprechend der Rotation i der Disk definiert ist. Solche Inter-SOFSPs werden wie nachfolgend ausgedrückt errechnet: tFjmi = tFji /M m =1, ..., M
Bei Block J sendet der SOFP-Generationsschaltkreis SOFPs (an den Entschlüsselungsprozessor) zu den wie nachfolgend ausgedrückten Zeiten aus:
Auf ähnliche Weise sendet der SOFSP-Generationsschaltkreis SOFSPs (an den Entschlüsselungsprozessor) zu den wie nachfolgend ausgedrückten Zeiten aus:
Unter Anwendung der übertragenen SOFPs/SOFSPs, die mit den Barcode-Abtastdaten am Digitalisierschaltkreis 239A (bis 239F) korreliert wurden, kann dann der Entschlüsselungsschaltkreis 240A (bis 240F) die Laserstrahlposition im Sinne des Mindest- und Maximum-Winkels des Abtastfacettensektors bestimmen, der die Barcodeabtastdaten generiert hat, die mit diesem unter Anwendung eines Doppel-FIFO-Digitalisierschaltkreises 239A (bis 239F) gemäß der vorliegenden Erfindung korreliert wurden. Typischerweise werden Errechnungen für jeden SOFP/SOFSP in einer leitungsähnlichen Weise durchgeführt, da die Gesamter rechnungszeit weit über der Zeit zwischen zwei beliebigen SOFSPs liegt. Das in 14A bis 14D dargestellt und oben beschriebene Laserstrahlpositionsfeststellungs-Subsystem wurde konstruiert und in einem holographischen Tunnelabtastsystem getestet, unter Anwendung holographischer Laserabtastgeräte mit 5 Laserabtaststationen, Abtastdisks mit 16 Facetten und 20 Facettensektoren/-segmenten sowie Abtastmotor-Geschwindigkeitsvariationen innerhalb eines Bereichs von zwischen 4800 U/m und 5800 U/m. Das System kann geringfügige Abtastmotor-Beschleunigungen (und Minderungen) handhaben.
Es sei bemerkt, dass das oben beschriebene Subsystem Beschränkungen der Anzahl der Sektoren (oder Segmente) aufweist, in die jede Facette entlang der Abtastdisk aufgelöst werden kann. Während eine große Anzahl von Sektoren pro Facette einer akkuratere Laserstrahlpositionsinformation garantiert, ist das Subsystem auf die Rechenzeit beschränkt, die zur Ausgabe jedes SOFSPs erforderlich ist. Durchschnittliche Rechenzeiten zur Ausgabe von SOFPs liegt bei 20 μS und etwa 12 μS bei SOFSPs.
Das auf Laser basierende Packungsgeschwindigkeits- und Längenmaß-Subsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung
In 15A ist das Packungsgeschwindigkeits- und Längenmaß-Subsystem 400 in Relation zum Tunnelförder-Subsystem 500 und das Packungshöhen-/breiten-Profilierungs-Subsystem 600 des Ausführungsbeispiels konfiguriert. In 15B1 wird eine direkte Übermittlungs-/Empfangskonfiguration des auf Doppellaser basierenden Packungsgeschwindigkeits- und Messungs-Subsystems 400' an der Stelle der vertikalen und horizontalen Lichtgitter 601 und 602 installiert, die im Packungshöhen-/breiten-Profilierungs-Subsystem 600 eingesetzt werden. Wie in 15B1 dargestellt, umfasst das Subsystem 400 jeweils ein Paar Laserdioden (D1 und D2) 401A und 401B, die um etwa 5,08 cm voneinander beabstandet und auf der Seite des Förderbands befestigt sind, ein Paar Fotodioden 402A und 402B, die um etwa 5,08 cm voneinander beabstandet und auf der Seite des Förderbands gegenüber des Laserdiodenpaars 401A und 401B befestigt sind sowie elektroni sche Schaltkreise, einschließlich einem programmierten Mikroprozessor 403 zum Bereitstellen von Antriebssignalen an die Laserdioden 401A und 401B und zum Empfang und zur Verarbeitung der elektrischen Datensignale P1 und P2, die durch die Fotodioden 402A und 402B erzeugt werden, sodass die Informationen, die die Länge (L) und Geschwindigkeit (V) der auf dem Förderband bewegenden Packung 404 darstellen, automatisch gemäß des in 15D1 bis 15D3 dargestellten Ablaufdiagramms errechnet werden.
In 15C1 wird dargestellt, wie eine retro-reflektierende Konfiguration des auf Doppellaser basierenden Packungsgeschwindigkeits- und Messungs-Subsytems 400 an der Stelle der vertikalen und horizontalen Lichtgitter 601 und 602 installiert wird, die im Packungshöhen-/breiten-Profilierungs-Subsystem 600 eingesetzt werden. Die im auf Doppellaser basierenden Packungsgeschwindigkeits- und Längenmaß-Subsystem 400 eingesetzten Doppellaserdioden 405A und 405B können unter Anwendung der in 15C2 dargestellten VLD-Teiberschaltkreise 406A und 406B angetrieben werden. In 15C1 werden die elektronischen Schaltkreise 407A und 407B zum Konditionieren der von den Fotoempfängern 407A und 407B in diesem Subsystem empfangenen Signale dargestellt. Die Geschwindigkeit (v) und Länge (L) der durch das Packungsgeschwindigkeits- und Messungs-Subsystem 400 transportierten Packungen kann unter Anwendung eines Mikrorechensystems 409 errechnet werden, das die in 15D1 bis 15D3 offenbarten Algorithmen ausführt. Wie in 15C2 dargestellt, wird der von der Laserdiode 405A übermittelte Laserstrahl durch den Retro-Reflektor 410A retroreflektiert, der an der Stützrahmenstruktur 411 gegenüber der Stützstruktur 412 angeordnet ist, die die Laserdioden 405A und 405B und die Fotodioden 408A und 408B trägt. Wie in 15C1 dargestellt, wird der Laserstrahl von der Laserdiode 405A vom Retro-Reflektor 410A abreflektiert und durch die Fotodiode 408A erfasst, wobei der Laserstrahl von der Laserdiode 405B vom Retro-Reflektor 410B abreflektiert und von der Fotodiode 408B erfasst wird. Wie bei 15C1 werden die Ausgabesignale von den Fotodetektoren 408A und 408B jeweils zur Verarbeitung an die Fotoempfangsschaltkreise 407A und 408B bereitgestellt und werden dann dem Mikrorechensystem 409 bereitgestellt, sodass die Länge (L) und Ge schwindigkeit (v) der sich bewegenden Packungen gemäß dem in 15D1 und 15D3 beschriebenen Algorithmen errechnet werden. In dem in 15C1 und 15C2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Laserdiode 405A und die Fotodiode 408A als ein bei Block 413 angegebenes erstes Lasertransceivermodul verpackt, wohingegen die Laserdiode 408B und die Fotodiode 408B als ein zweites Lasertransceivermodul verpackt wird. Wie in 15C1 und 15C2 dargestellt, umfasst das Mikrorechensystem 409 einen Mikroprozessor (CPU) 409A, ein Anzeigegerät 409B und eine Tastatur 409C.
Das Packungshöhen-/breiten-Profilierungs-Subsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung
Wie in den 16A und 16B gezeigt, ist das globale Koordinatenreferenzsystem R_global symbolisch innerhalb der Struktur des Teilsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen 600 eingebettet (und auch in das Teilsystem zur Signalisierung von Anwesenheit von Paketen im Tunnel 500). Wie in 16B gezeigt, sind die vertikal arrangierten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 601A und 601B dem Teilsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen zugehörig, ebenso die horizontal arrangierten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 602A und 602B, die dem zugehörig sind und werden auf eine Weise arrangiert, die im Allgemeinen in der Umgangstechnik mit Paketen bekannt ist. Wie in 16A gezeigt, werden die vertikal arrangierten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 601A und 601E durch ein Höhensteuerungsgerät 603 gesteuert, welches als Output ein Signal SH produziert, das aus zeitgemessenen Höhendaten des Pakets besteht, die entlang der vertikalen Erstreckung des Abtasttunnelgeräts gemessen wurden, ähnlich werden horizontal arrangierten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen durch ein Breitensteuerungsgerät 604 gesteuert, welches als Output ein Signal S_W produziert, das aus zeitgemessenen Breitendaten des Pakets besteht, die entlang der horizontalen Ersteckung des Abtasttunnelgeräts gemessen wurden. Die Ausgangsdatenströme der Höhen- und Breitensteuerungsgeräte 603 und 604 und das Teilsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen 400 werden als Input an einen Höhen-/Breiten-Datenprozessor 605 bereitgestellt, programmiert zur Produktion (i) eines Datenelements zur Paketprofildimension (z. B. H, Gewicht usw. sowie (ii) Paket-in-Tunnel (PIT) Indikation (symbolische) Datenelement für jedes im Teilsystem 600 entdecktes Paket.
In einem beschreibenden Ausführungsbeispiel wird das Teilsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen 600 durch die Integration (i) des Profiler-Systems (Modell Nummer P101-144-200) von KORE, Inc. aus Grand Rapids, Michigan, erreicht und (ii) ein Teilsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen 400, wie oben beschrieben und durch das Bereitstellen eines programmierten Höhen-/Breiten-Datenprozessors 605 in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Die Hauptfunktion des Teilsystems zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen 600 dient dem Erhalt der X und Y Koordinaten in Zusammenhang mit dem Profil eines jeden Paketes, wenn es das Lichtgitter passiert, arrangiert in der x-y Ebene des globalen Koordinatenreferenzsystems R_global. Die Funktion des Teilsystems zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen 400 dient dem Erhalt der z Koordinate(n) (d. h. die Lauflänge L) des Pakets im Verhältnis zum globalen Referenzsystem zum Zeitpunkt der Erfassung der Höhe/Breite (d. h., wenn das Paket den dualen Laserstrahl-Transceiver dieses Teilsystems passiert hat). Im besonderen Maße führt das Teilsystem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen 600 die Funktion des Teilsystems zur Signalisierung von Anwesenheit von Paketen im Tunnel 500 aus. Immer dann, wenn ein Paket an der Eingangsseite des Abtasttunnels entdeckt wird, generiert das Teilsystem 600/500 automatisch ein Paket-im-Tunnel (PIT) Datenelement zur Übertragung an das Teilsystem zur Warteschlangeneinordnung, Aufbereitung und Verarbeitung von Datenelementen 1000, das im Folgenden detaillierter beschrieben wird.
Im Tunnelabtastsystem des ersten beschreibenden Ausführungsbeispiels müssen Pakete entlang der Förderanlage einzeln transportiert werden (d. h., physisch so arrangiert werden, dass ein Paket hinter dem anderen mit Platz dazwischen entsendet wird). Im Fall, dass dieser Zustand nicht zufrieden stellend ist, ist das Teilsys tem zur Erfassung von Höhe und Breite von Paketen 600 so ausgelegt, dass es automatisch Pakete innerhalb des Systems entdeckt, die nicht entsprechend einzeln sind (d. h., die in einer nebeneinander befindlichen und/oder übereinander gestapelten Konfiguration arrangiert sind) und ein Kontrollsignal generieren, das verursacht, dass der flussabwärts verlaufende Paketdeflektor multiple Pakete ohne menschliche Einflussnahme durch ein Paketvereinzelungsgerät umleitet und dann durch das Abtasttunnelsystem umgeleitet.
Das Teilsystem 600 kann zum Beispiel gleichzeitig entdecken, wenn zwei Boxen 608 und 609 sich entlang eines Förderbands 300 bewegen, eine nicht vereinzelte kleine Lücke oder Abstand 610 zwischen den Boxen passieren, wie in 17A bis 17C gezeigt. In diesem Fall wird automatisch das horizontale Lichtgitter T_W' R_W des Teilsystems für die Paketdimensionierung 600 die Lücke 610 entdecken.
Wenn die Boxen 611 und 612 nahe beieinander liegen oder wenn sich eine auf der anderen befindet, wie in den 18A bis 18C gezeigt, setzt das Teilsystem ein gleichzeitiges Paketentdeckungsverfahren ein, basierend auf den Abmessungen der Paketbreite (oder Höhe). Dieses Verfahren der gleichzeitigen Paketentdeckung wird am besten beschrieben durch die Beachtung der Breitenabmessungen, die durch das Teilsystem über einen Zeitraum erfolgt und die mit [x_i, x₂ ... x_n] beschrieben werden kann. Entsprechend dieses gleichzeitigen Paketentdeckungs-/Nachverfolgungsverfahrens setzt das Teilsystem 600 ein neuartiges FIR digitales Filtersystem ein, wie in den 19A bis 19D beschrieben wird.
Im Allgemeinen hat die FIR digitale Filterformel die Aufgabe der Übertragung, die zur linearen Operation der Differenzierung passt, mit d/dt e^iwt = iwe^iwt. In der Frequenzdomäne impliziert dies, dass die Transferfunktion die folgende Form hat: H(w) = iw.
Damit erhält der digitale Filter die Form Y_a = (N/Z_K = _–N) C_kX_n-k mit Koeffizienten C_k = –C_k' kann die Transferfunktion ausgedrückt werden als: H(w) = [2cisinw + 2c2sin 2w + ... + 2cNsinNw]i
Eine Fourier-Serienschätzung der Funktion kann ausgedrückt werden als: = H(w) = {iw|w| < wc {c|w| > wc
Der daraus resultierende Filter hat einen Durchlassbereich von [o, w_c]. Dies ist ein geringer Durchlass (glättender) Differenzierer für w_c < π. Die Filterkoeffizienten können berechnet werden mit der Formel C_k = (a_k + ib_k)/2 wobei k = 0 ist; wo αk = νand bk = (1/π)I–πu(w)sinkwdw bk = (2/π)Iwc0 iwdinkwdw Ck = (–1/π)((sinkwck) – (wccoskwc/k))
Insbesondere ist wc ein Wert im Bereich von [0, π], wobei w_c = π und ferner Ck = (1/k)(–1)k
Unter der Verwendung der oben genannten Formel kann ein digitaler Filter für das gleichzeitige Paketentdeckungsverfahren des Teilsystems 600 entworfen werden. Für den ersten räumlichen Differentialquotienten verfügt ein Filter über eine geringe Durchlassfrequenz von F_c + o (1 wird verwendet, wo w_c = 2π ist. Dies wird beim Herausfiltern der Störungen während der Messoperationen im Teilsystem 600 helfen. Für den zweiten räumlichen Differentialquotienten wird ein ganzer Durchlassbereich w_c = π Filter verwendet. Um die Entdeckungsleistung zu verbessern, insbesondere, um die Flash-Alarmrate zu reduzieren, lehrt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines dritten räumlichen Differentialquotientensignals zum Abtasten der zweiten derivativen Nulldurchgänge des zweiten räumlichen Differentialquotientensignals und stellt damit sicher, dass keine falschen Alarme ausgelöst werden aufgrund der Verringerung des ersten derivativen Schwellwerts im digitalen Filterdesign. Die Details des FIR digitalen Filters der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Referenz auf 11A beschrieben.
Wie in 19A veranschaulicht, besteht die digitale Filtermethode der vorliegenden Erfindung aus: (A) Berechnung der 1. Raumableitung (oder Gradientenfunktion) von x(n) für alle Raumabtastungen n; (B) Berechnung der 2. Raumableitung von x(n) für alle Abtastungen n; (C) Berechnung der 3. Raumableitung von x(n) für alle Raumabtastungen n; (D) Bestimmung, ob das 1. Raumableitungssignal x'(n) größer als der Schwellenwert ☐1 ist; (E) Benutzung des Schwellenwertbasierten 1. Raumableitungssignals x'(n) zur Abtastung des 2. Raumableitungssignals x''(n); (F) Ermittlung der Nulldurchgänge von x''(n) zur Erzeugung eines Nulldurchgangssignals; (G) Abtastung des erfassten Nulldurchgangssignals unter Benutzung des 3. Raumableitungssignals x'''(n) zur Erzeugung eines abgetasteten Nulldurchgangssignals; (H) Thresholding des abgetasteten Nulldurchgangssignals gegen den Schwellenwert ☐2 zur Ermittlung plötzlicher Veränderungen im Wert von x(n) und (I) Analyse der Veränderungen im Wert von x(n) über einen Zeitraum von Zeitabtastungsperioden hinweg, um zu bestimmen, ob die Pakete nebeneinander, aufeinander gestapelt oder singuliert konfiguriert werden.
In 19B wird die erfindungsgemäßen digitale Filtermethode in einem Flussdiagramm dargestellt, in dem die jeweiligen Operationen angezeigt werden, die in Echtzeitsequenz durchgeführt wurden.
Wie am Block A in 19B angezeigt, wird ein abgetastetes Positionssignal x(n) für n = 0, 1, 2, ..., N – 1 bezogen; die digitalen Filterkoeffizienten c[i] werden ausgewählt und die Schwellenwerte ☐1 und ☐2 werden durch Anwendung empirischer Methoden bezogen. An Block B in 19B wird die 1. Raumableitung von x(n), angegeben als x'(n), für alle Abtastungen n berechnet. An Block C in 19B wird die 2. Raumableitung von x(n), angegeben als x''(x) für alle Abtastungen n berechnet. An Block D in 19B wird die 3. Raumableitung von x(n), angege ben als x'''(x), für alle Abtastungen n berechnet. An Block E in 19B wird der Positionsindex n auf Null gestellt. An Block F in 19B bestimmt der Filter, ob das 1. Raumableitungssignal x'(n) größer als der Schwellenwert ☐₁, ob das Zeichen (x''[x]) ☐Zeichen (x''[n – 1]) und ob x''[n] > ☐₂ ist. Wenn auch nur eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird an Block G der Positionsindex n um 1 erhöht (d. h. n = n + 1) und sodann an Block H überprüft, ob der Positionsindex n kleiner als N ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird an Block I keine Veränderung festgestellt. Wenn n < N ist, kehrt der Prozessfluss zu Block F, wie an Block F angezeigt, zurück. Wenn an Block F alle drei der hier aufgelisteten Bedingungen erfüllt sind, wird an Block J eine Veränderung an der Position n über die Breite des Förderbandes hinweg festgestellt.
Insbesondere wird das in 19A und 19B veranschaulichte digitale FIR Filtersystem als grundsätzliches Filtermodul im H/W Datenprozessor 605 der 16B benutzt. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Systems führt der H/W Datenprozessor 605 das erfindungsgemäße simultane Paketerfassungsverfahren durch, das im Folgenden unter Bezugnahme auf 19C und 19D beschrieben wird.
Grundsätzlich bestehen zwei grundlegende Szenarien, die bei der Durchführung der erfindungsgemäßen simultanen Paketerfassungsmethode zu beachten sind: (1) wenn ein Karton neben einem anderen abgestellt wird, wie in 17A bis 17C gezeigt und (2) wenn ein Karton auf einen anderen gestapelt wird, wie in 18A bis 18C gezeigt. Die Fälle mit mehr als 2 Kartons lassen sich leicht von diesen 2 Kartonszenarien ableiten.
Unter Berücksichtigung des in 17A bis 17C gezeigten Falles der nebeneinander aufgestellten Kartons ist festzustellen, dass jeweils die Licht übertragenden und empfangenden Strukturen (Tw, Rw) 602A und 602B, dazu benutzt werden, um die Breite der Pakete zu messen, wenn diese sich durch die Lichtvorhangsstruktur der 16B bewegen, worauf sich Fachleute wiederholt berufen. Im Falle der nebeneinander angeordneten Kartons ändert sich das Maß der Paketbrei te, während die Verpackungen durch die Lichtvorhangstruktur laufen. Die Methode der gleichzeitigen Erfassung der Pakete, die nebeneinander konfiguriert sind, wird im Flussdiagram der 19C veranschaulicht.
Wie an Block A in 19C angezeigt, erfordert der erste Schritt der Methode das Beschaffen einer Reihe von N abgetasteten Breitenmessungen W(n) entlang der Gesamtbreite des Förderbandes (d. h. Kante zu Kante), während das Förderband mit den darauf befindlichen Paketen durch den in 16B gezeigten Lichtvorhang transportiert wird. Die Sammlung der durch W(n) für n = 0, 1, 2, ..., N – 1 angegebenen Reihe von Breitendatenelementen wird durch Benutzung der Reihe von Lichtstrahlübertragern und -empfängern 602A and 602B erreicht, die in 16B gezeigt werden. Normalerweise wird die Raumabtastungsfrequenz (und damit die Anzahl und Position der N Abtastungen entlang des Förderbandes) ausgewählt, sodass ausreichend Breitenmessungen genommen und Lücken zwischen den Paketen ermittelt werden können.
Wie an Block B in 19C angezeigt, erfordert der zweite Schritt der Methode das Bereitstellen einer Reihe von abgetasteten Breitenmessungen W(n) als Eingabe zum digitalen Filtersystem der 19A, damit plötzliche Veränderungen der Breitendaten an einer oder mehreren Positionen entlang der Breite des Förderbandes entdeckt werden können. Die erste Raumableitung der diskreten Menge an Breitenabtastungen W(n) ist definiert als W'(n) = W(n) – W(n – 1), wobei n = 1, 2, ... N ist. Die zweite Raumableitung der diskreten Menge an Höhenabtastungen W (n) ist definiert als W''(n) = W'(n) – W'(n – 1), wobei n = 1, 2, ... N ist. Die dritte Raumableitung der diskreten Menge an Breitenabtastungen W(n) ist definiert als w'''(n) = w''(n) – w''(n – 1), wobei n = 1, 2, ... N ist. Das digitale Filtersystem in 19A unterscheidet die plötzlichen Veränderungen bei den W(n) Werten vom Geräusch (z. B. Messfehler und leichte Unregelmäßigkeiten bei der Kartonform). Wie an Block F in 19B veranschaulicht, sind folgende Entscheidungsregeln für die gleichzeitige Erfassungsmethode gegeben:

(1) Bestimmung, dass die Kartons „nebeneinander angeordnet" sind, wenn W'(n) > ☐1, Zeichen (W''[n])
Zeichen (W''[n – 1]) und W''(n) > ☐2, für alle n; und
(2) anderenfalls bestimmen, dass die Kartons singuliert angeordnet sind.

Die durch das Symbol () angezeigte Zeichenfunktion gibt insbesondere die algebraische Zeichenfunktion an, die dazu benutzt wird, um Nulldurchgänge im 2. Raumableitungssignal W''(n) zu finden. Simulationen zeigen, dass die obigen Entscheidungsregeln bezüglich Geräuschen gut funktionieren und plötzliche Veränderungen bei den Breitendaten immer zutreffend lokalisieren, was notwendig ist, um zu bestimmen, dass die Kartons in einer nebeneinander liegenden Position konfiguriert sind.
Wie an Block C in 19C angezeigt, erfordert der dritte Schritt der Methode die Analyse der erfassten Veränderungen bei den Breitendatenreihen W(n) für n = 0, 1, 2, ..., N – 1 für eine Anzahl Zeitabtastperioden, um die spezifische „neben einander angeordnete" Konfiguration der Pakete auf dem Förderband zu bestimmen.
Wie an Block D in 19C angezeigt, erfordert der vierte und letzte Schritt der Methode die Korrelation der Paketdimensionsdaten (falls diese gesammelt wurden) mit jedem Paket, für das eine „nebeneinander angeordnete" Konfiguration erfasst wurde sowie die Übertragung eines besonderen Datenelements zur Anzeige von „mehrfachen Paketen im Tunnel" (z. B. MPIT Datenelement) an das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen 1000 handhabt und verarbeitet und die Warteschlange betreibt und anzeigt, dass sich innerhalb des Subsystems 1000 entweder ein irregulär geformtes Paket im Tunnel befindet oder mehrfache neben einander angeordnete Pakete im Tunnel befinden. Das Subsystem 1000 kann dann ein Steuerungssignal erzeugen und dadurch einen nachgeschalteten Paketverteiler dazu veranlassen, solche mehrfachen Pakete durch eine Pakettrenneinheit und sodann nochmals durch das Abtasttunnelsystem zu leiten, ohne dass dazu menschliches Eingreifen notwendig ist. Bei Beachtung des Falles der „aufeinander gestapelten" Kartons in 18A bis 18C ist festzustellen, dass die Licht übertragenden und empfangenden Strukturen (Tw, Rw) 601A und 601B jeweils dazu benutzt werden, um die Höhe der Pakete zu messen, während sich diese durch die in 16B gezeigte Lichtvorhangstruktur bewegen. Im Fall der aufeinander gestapelten Kartons ändert sich das Maß der Pakethöhe, während die Pakete durch den Lichtvorhang laufen. Die Methode der gleichzeitigen Erfassung der Pakete, die in der „aufeinander gestapelten" Konfiguration angeordnet sind, wird im Flussdiagramm in 19D veranschaulicht.
Wie an Block A in 19D angezeigt, erfordert der erste Schritt der Methode die Beschaffung einer Reihe von N abgetasteten Höhenmessungen W(n) entlang der Gesamthöhe der Tunnelöffnung (d. h. von oben bis unten), während das Förderband mit den sich darauf befindlichen Paketen durch die in 16B gezeigte Lichtvorhangstruktur transportiert wird. Die Sammlung der Reihe der Höhendatenelemente, die durch H (n) für n = 0, 1, 2, ..., N – 1 angegeben werden, wird durch die Benutzung der in 16B gezeigten Reihe der Lichtstrahlübertrager und – empfänger 601A und 601B erreicht. Normalerweise wird die Abtastfrequenz (und damit die Position der N Abtastungen oberhalb des Förderbandes) ausgewählt, sodass ausreichende Höhenmessungen genommen werden.
Wie an Block B in 19D angezeigt, erfordert der zweite Schritt der Methode die Bereitstellung der Reihe der abgetasteten Höhendaten H(n) als Eingabe in das digitale Filtersystem der 19A, um die Datenreihe(n) zu verarbeiten und plötzliche Veränderungen bei den Höhendaten bei einer oder mehreren Positionen oberhalb der Höhe des Förderbandes zu ermitteln. Die erste Raumableitung der diskreten Menge an Höhenabtastungen H(n) ist definiert als H'(n) = H(n) – H(n – 1), wobei n = 1, 2, ..., N ist. Die zweite Raumableitung der diskreten Menge an Höhenabtastungen H(n) ist definiert als H''(n) = H'(n) – H'(n – 1), wobei n = 1, 2, ... N ist. Die dritte Raumableitung der diskreten Menge an Höhenabtastungen H(n) ist definiert als H''(n) = H''(n) – H''(n – 1), wobei n = 1, 2, ... N ist. Das digitale Filtersystem der 19B unterscheidet die plötzlichen Änderungen bei den Werten von H(n) nach Geräusch (z. B. Messfehler und leichte Unregelmäßigkeiten bei der Kartonform). Wie an Block F in 19A veranschaulicht, sind folgende Entscheidungsregeln für die mit abgetasteten Höhenmessungen betriebene gleichzeitige Ermittlungsmethode gegeben:

(1) Bestimmung, dass die Kartons „aufeinander gestapelt" sind, wenn H(n) > ☐₁, Zeichen(H''[n])☐ .Zeichen(H''[n – 1]) und H''(n) > ☐₂, für alle n; und
(2) anderenfalls, bestimme dass die Kartons singuliert angeordnet sind.

Die durch das Symbol () angezeigte Zeichenfunktion gibt insbesondere die algebraische Zeichenfunktion an, die dazu benutzt wird, um Nulldurchgänge im 2. Raumableitungssignal W''(n) zu linden. Simulationen zeigen, dass die obigen Entscheidungsregeln bezüglich Geräuschen gut funktionieren und plötzliche Veränderungen bei den Breitendaten immer zutreffend lokalisieren, was notwendig ist, um zu bestimmen, dass die Kartons in einer aufeinander gestapelten Position konfiguriert sind.
Wie an Block C in 19D angezeigt, erfordert der dritte Schritt der Methode die Analyse der erfassten Veränderungen bei der Höhendatenreihe H(n) für n = 0, 1, 2, ..., N – 1 für eine Anzahl von Zeitabtastperioden, damit die spezifische „aufeinander gestapelte" Konfiguration der Pakete auf dem Förderband bestimmt werden kann.
Wie an Block D in 19 angezeigt, erfordert der vierte und letzte Schritt der Methode die Korrelation der Paketdimensionsdaten (falls diese gesammelt wurden) mit jedem Paket, für das eine „aufeinander gestapelte" Konfiguration erfasst wurde sowie die Übertragung der korrespondierenden Paketanzeigedatenelemente (z. B. PIT Datenelemente) an das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen 1000. Im Folgenden wird deutlich werden, dass diese PIT Datenelemente es ermöglichen, dass erfasste Pakete mit dem Gesamtsystem verfolgt und schließlich mit den korrespondierenden Paketidentifikationsdaten verbunden werden, die durch die innerhalb des Tunnelabtastsystems eingesetzten Subsysteme zum Ablesen der Strichmarkierungssymbole erfasst werden.
Durch die Benutzung der oben beschriebenen Paketerfassungsmethode können alle Anordnungen nicht singuliert angeordneter Kartons auf dem Förderband automatisch erfasst und erfolgreich verfolgt werden.
Die Abtastfrequenz der oben beschriebenen digitalen Filtermethode, angegeben durch T, kann folgendermaßen bestimmt werden:
Die Geschwindigkeit des Kartons/Förderbandes sei ☐, und die Minimaltoleranz der Pakettrennnung sei mit D angegeben. Unter Beachtung der notwendigen Datenpunkte zur Durchführung der zweiten Raumableitung muss der folgende Ausdruck zutreffen: T ≈ 3D/ν
Bei Anwendung dieser Regel für ein Förderband von 183 m/min bei einer Minimaltoleranz von 50 mm, wird die Abtastperiode mit ungefähr 5 ms berechnet, was einer Abtastfrequenz von etwa 200 Hz entspricht.
Das Subsystem zum Wiegen von in Bewegung befindlichen Paketen des ersten dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
Wie in 20A und 20B gezeigt, ist das Subsystem für in Bewegung befindliche Pakete 750 bevorzugt um das Höhen/Breiten-Profilierungssubsystem 600 für Pakete angeordnet. Wie gezeigt, besteht das Subsystem für in Bewegung befindliche Pakete 750 aus:
einer Plattformwaage 751, die mit dem Förderanlagensubsystem 300 integriert ist, zur Erzeugung analoger oder digitaler Gewichtssignale, die das Gewicht des/r Pakets/e 754 anzeigen, die sich entlang der Plattformwaage 751 bewegen; eine Filterschaltung 752 zur Filterung der analogen oder digitalen Gewichtssignale, um von diesen die Geräuschkomponenten und Artefakte zu entfernen; sowie einem Signalprozessor 753 zur Verarbeitung der gefilterten Gewichtssignale, um eine digitale Wortbezeichnung des gemessenen Gewichts des Pakets zu erzeugen. Insbesondere das Subsystem zum Wiegen von in Bewegung befindlichen Paketen des erfindungsgemäßen dargestellten Ausführungsbeispiels kann durch die Benutzung des Models 9480 EXPRESSWEIGHT^TM In-Motion Variable Box and Package Weighing System von Mettler-Toledo, Inc. aus Worthington, Ohio realisiert werden.
Das Subsystem zur Signalisierung von Anwesenheit von Paketen im Tunnel des ersten dargestellten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
Das Subsystem zur Signalisierung von Anwesenheit von Paketen im Tunnel 500 kann auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Eine in 21 gezeigte Art und Weise benutzt eine Licht übertragende/empfangende Struktur, wie im Paketidentifikations- und Messsystem 600 eingesetzt, und erzeugt ein Datenelement ,Paket-außerhalb-des-Tunnels' (POOT, package out of tunnel), sobald ermittelt wurde, dass ein Paket aus dem Abtasttunnel austritt. Wie in 21 gezeigt, sind die vertikal angeordneten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 801A und 801B, sowie die horizontal angeordneten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 802A und 802B in einer dem grundsätzlichen Stand der Verpackungshandhabungsstechnik entsprechenden Art und Weise angeordnet. Wie in 21 gezeigt, werden die vertikal angeordneten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 801A und 801B durch ein Höhenkontrollgerät 803 gesteuert, das als Ausgabe ein Signal SH produziert, das aus Zeit abgetasteten Pakethöhendaten besteht, die entlang der vertikalen Ausdehnung der Abtasttunnelöffnung gesammelt werden. Gleichermaßen werden die horizontal angeordneten Licht übertragenden und empfangenden Strukturen 803 durch das Breitenkontrollgerät 804 gesteuert, das als Ausgabe ein Signal Sw erzeugt, das aus Zeit abgetasteten Pakethöhendaten besteht, die entlang der horizontalen Ausdehnung der Abtasttunnelöffnung gesammelt wurden. Die Ausgabedaten fließen von Höhen- und Breitenkontrollgeräten 803 und 804, und das Subsystem zur Messung der Paketlänge/Paketgeschwindigkeit 400 wird als Eingabe an den H/W Datenprozessor 805 bereit gestellt, der programmiert ist, für jedes durch 800 erfasste Paket ein ,Paket-außerhalb-des-Tunnels' (POOT) Anzeigedatenelement (Token) zu produzieren. Im Ausführungsbeispiel wird das Subsystem 800 dadurch realisiert, dass (i) das Erfassungssystem (Modell Nr. P101-144-200) von KORE, Inc. aus Grand Rapids, Michigan integriert wird und den programmierten H/W Datenprozessor 805 bereit stellt, der das in 19A bis 19D beschriebene digitale Filtersystem beinhaltet, um gleichzeitig die nebeneinander angeordnete, aufeinander gestapelte sowie einzelne Konfiguration der Pakete in der oben detailliert beschriebenen Art und Weise zu ermitteln.
Wie in 21 gezeigt, befindet sich die beste Position für dieses Subsystem an der Ausgangsfläche des Abtasttunnels. Das POOT Datenelement wird an das Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen 1000 geliefert, und zwar in einer allen anderen Datenelementen ähnlichen Art und Weise, die vom Subsystem für Höhen/Breitenerfassung der Pakete 600 erzeugt werden, indem die Geräte abgetastet werden, die mit dem Subsystem für Tunnelabtastsystem und dem Subsystem zur Signalisierung von Anwesenheit von Paketen im Tunnel 500 assoziiert sind.
Das Subsystem Datenelement zur Handhabung und Verarbeitung und Betreibung der Warteschlange des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
In 22A und 22B wird die Struktur und Funktion des Subsystem Datenelements zur Handhabung und Verarbeitung und Betreibung der Warteschlange 1000 detaillierter dargestellt. Wie in 22A gezeigt, werden alle Datenelemente, die in das Subsystem 1000 eingegeben werden an ein I/O Subsystem 1001 geliefert, dessen Ausgabeport mit einem Datenelement Zeitstempelgerät 1003 verbunden ist, das durch ein Zeitsteuerungsgerät 1002 gesteuert wird. Das Ausführungsbeispiel zeigt vier mögliche Typen von Datenelementen, die in die Systemereigniswarteschlange 1004 geladen werden können und als dem Stand der Technik des Computerwesens bekannte FIFO Datenstruktur anerkannt werden. Wie in 22A gezeigt, sind die folgende vier mögliche Datenelementtypen gegeben: Paket(Mess-)Datenelemente; Abtaststrahl-(d. h. Paketidentifizierung)Datenelemente; Datenelemente zur Anwesenheit von Paketen im Tunnel (PIT) und Datenelemente zur Anzeige von Paketen-außerhalb-des-Tunnels (POOT).
Wie in 22 gezeigt, besteht das Subsystem Datenelement zur Handhabung und Verarbeitung und Betreibung der Warteschlange 1000 weiterhin aus einer Anzahl anderer Module, nämlich: eine Warteschlange von sich in Bewegung befindlichen Paketen 1005, die als dem Stand der Technik des Computerwesens bekannte FIFO Datenstruktur zur Warteschlangeneinordnung von Paketdatenelementen, Anwesenheit von Paketen im Tunnel (PIT) Datenelementen und Pakete-außerhalb-des-Tunnels (POOT) Datenelemente anerkannt wird; sowie ein Datenelementanalyseprogramm 1006 (z. B. programmierte Mikroprozessoren und damit assoziierte Speicherstrukturen) zum Ablesen der verschiedenen Arten von Datenelementen von der Ausgabe der Systemereigniswarteschlange 1004 und Analyse sowie Handhabung derselben in Übereinstimmung mit den in 23A1 und 23A2 dargelegten Datenelementhandhabungsregeln.
Wie in 22A gezeigt, müssen Abtaststrahldatenelemente, die durch ein „holographisches" Subsystem mit Laserabtastung erzeugt werden, durch Benutzung eines Datenverarbeitungsmodulsystems verarbeitet werden. Wie in 22A gezeigt, besteht dieses Datenverarbeitungsmodulsystem aus einem Datenelementkombinationsmodul 1007A für die Kombination (i) jedes Abtaststrahldatenelement, das von „holographischen" Laserabtastsubsystemen erzeugt wird und von der Systemereigniswarteschlange 1004 mit (ii) jedem einzelnen Paketdatenelement in der Warteschlange zur Verfolgung von sich in Bewegung befindlichen Paketen 1005 abgerufen wird, um eine Pluralität von kombinierten Datenelementpaaren zu erzeugen; einem Modul zur Modellierung der Paketoberflächengeometrie 1008A zur Erzeugung eines geometrischen Models für das Paket, das durch das Paketdatenelement in jedem kombinierten Datenelementpaar dargestellt wird, das durch das Modul zur Datenelementkombination 1007A erzeugt wird; ein homogenes Transformationsmodul (HG) 1009A zur Transformation (d. h. Konvertie rung) der Koordinaten jedes Paketoberflächengeometriemodells, das an der „Dimensionierungsposition" im globalen Koordinatenbezugsrahmen R_global erzeugt wird, in Modellkoordinaten der Paketoberflächengeometrie an der „Abtastposition" innerhalb des Abtasttunnels (d. h. versetzt um eine Distanz z von der Paketdimensionierungsposition); ein Modul zur Modellierung der Abtaststrahlgeometrie 1010A zur Erzeugung eines geometrischen Models für den Laserabtaststrahl, der durch das Abtaststrahldatenelement in jedem kombinierten Datenelementpaar dargestellt wird, das durch das Modul zur Datenelementkombination 1007A erzeugt wird; ein homogenes Transformationsmodul (HG) 1011A zur Transformation (d. h. Konvertierung) der Koordinaten jedes Abtaststrahlgeometriemodells, das auf den örtlichen Koordinationsbezugsrahmen bezogen wird und symbolisch innerhalb des holographischen Laserabtastsystems eingebettet wird, in die Koordinaten des Abtaststrahlgeometriemodells, das an der „Abtastposition" innerhalb des Abtasttunnels auf den globalen Koordinatenbezug R_global bezogen wird; ein Modul zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Abtaststrahl und Paketoberfläche 1012A zur Bestimmung für jedes kombinierte Datenelementpaar, das vom Datenelementkombinationsmodul erzeugt wird, ob das global bezogene Abtaststrahlmodell, das durch das HG Transformationsmodul 1009A erzeugt wird, sich mit dem global bezogenen Paketoberflächenmodel schneidet, das durch das HG Transformationsmodul 1011A erzeugt wird, und falls dies zutrifft, produziert das Datenausgabe Subsystem 1013A Paketidentifikationsdaten, Paketdimensionsdaten (z. B. Höhen-, Breitendaten, etc.) und Paketgewichtdaten als Ausgabe zur Benutzung durch das Hilfssystem, das mit dem erfindungsgemäßen Tunnelabtastsystem assoziiert wird.
Wie in 22A und 22B gezeigt, müssen Abtaststrahldatenelemente, die durch „nicht holographische" Laserabtastsubsysteme erzeugt werden, mittels eines anderen Systems von Datenverarbeitungsmodulen verarbeitet werden, als das in 22A gezeigte. Wie in 22B gezeigt, besteht dieses System aus Datenverarbeitungsmodulen aus: einem Modul zur Datenelementkombination 1007B (ähnlich dem Modul 1007A) zur Kombination (i) jedes Abtaststrahldatenelements, das von „nicht holographischen", unten positionierten Laserabtastsubsystemen er zeugt wird und von der Systemereigniswarteschlange 1004 mit (ii) jedem einzelnen Paketdatenelement in der Warteschlange zur Verfolgung von sich in Bewegung befindlichen Paketen 1005 abgerufen wird, um eine Pluralität von kombinierten Datenelementpaaren zu erzeugen; einem Modul zur Modellierung der Paketoberflächengeometrie 1008B (ähnlich dem Modul 1008A) zur Erzeugung eines geometrischen Models für das Paket, das durch das Paketdatenelement in jedem kombinierten Datenelementpaar dargestellt wird, das durch das Modul zur Datenelementkombination 1007B erzeugt wird; ein homogenes Transformationsmodul (HG) 1009B (ähnlich dem Modul 1009A) zur Transformation (d. h. Konvertierung) der Koordinaten jedes Paketoberflächengeometriemodells, das an der „Dimensionierungsposition" im globalen Koordinatenbezugsrahmen R_global erzeugt wird, in Modellkoordinaten der Paketoberflächengeometrie an der „Abtastposition" innerhalb des Abtasttunnels (d. h. versetzt um eine Distanz z von der Paketdimensionierungsposition); ein Modul zur Modellierung der X-Z Abtastoberflächen(geometrie) 1010B zur Erzeugung eines geometrischen Models für die Laserabtastoberfläche, die durch das Abtaststrahldatenelement in jedem kombinierten Datenelementpaar dargestellt wird, das durch das Modul zur Datenelementkombination 1007B erzeugt wird; ein homogenes Transformationsmodul (HG) 1011B zur Transformation (d. h. Konvertierung) der Koordinaten jedes X-Z Abtastoberflächen-Geometriemodells, das auf den örtlichen Koordinationsbezugsrahmen bezogen wird und symbolisch innerhalb des nicht holographischen, unten positionierten Laserabtastsystems eingebettet wird, in die Koordinaten des Abtaststrahlgeometriemodells, das an der „Abtastposition" innerhalb des Abtasttunnels auf den globalen Koordinatenbezug R_global bezogen wird; ein Modul zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Abtaststrahl und Paketoberfläche 1012B zur Bestimmung für jedes kombinierte Datenelementpaar, das vom Datenelementkombinationsmodul erzeugt wird, ob das global bezogene Abtastoberflächenmodell, das durch das HG Transformationsmodul 1009B erzeugt wird, sich mit dem global bezogenen Paketoberflächenmodel schneidet, das durch das HG Transformationsmodul 1011E erzeugt wird, und falls dies zutrifft, produziert das Datenausgabe Subsystem 1013B Paketidentifikationsdaten, Paketdimensionsdaten (z. B. Höhen-, Breitendaten, etc.) und Paketgewichtdaten als Ausgabe zur Benutzung durch das Hilfssystem, das mit dem erfindungsgemäßen Tunnelabtastsystem assoziiert wird.
Nachdem die grundsätzliche Struktur und Funktion des Subsystems Datenelement zur Handhabung, Verarbeitung und Betreibung der Warteschlange 1000 beschrieben wurde, ist es an dieser Stelle angebracht, nunmehr kurz den Betrieb desselben unter Bezugnahme auf 22A und 22B zu beschreiben.
Vor der Ladung in die Systemereigniswarteschlange 1004 wird jedes Datenelement zeitgestempelt (d. h. T_j) durch das Zeitstempelmodul 1003, das durch eine Kontrolluhr innerhalb des Zeitsteuerungsgeräts 1002 auf den globalen Bezugsrahmen R_global bezogen wird. Alle Datenelemente in der Systemereigniswarteschlange 1004 werden durch ein Datenelementanalyse/Aufarbeitungsgerät 1006 aufgearbeitet, das der in 23A1 und 23A2 dargelegten Tabelle der Datenelementaufarbeitungsregeln unterliegt. Grundsätzlich wird das Subsystem 1000 am besten durch eine Computerplattform mit einem Mehrprozessbetriebssystem realisiert, das gleichzeitig mehrere „Befehlsfolgen" verarbeiten kann.
Jedes Paket, das durch den Abtasttunnel läuft, wird durch ein Datenelement repräsentiert (d. h. ein Objekt in einem Objekt orientierten Programmierumfeld, z. B. Java Programmierumgebung) und in der Warteschlange zur Verfolgung von sich in Bewegung befindlichen Paketen 1005 gespeichert, die mit der Datenelementanalyse 1006 betrieblich verbunden ist. Paketdatenelemente werden in die Warteschlange zur Verfolgung von sich in Bewegung befindlichen Paketen 1005 gestellt und an jedes Abtaststrahldatenelement angepasst, das von der Systemereigniswarteschlange 1004 durch Benutzung eines Moduls zur Datenelementkombination 1007A abgerufen wird. Abtaststrahldatenelemente, die von holographischen Abtastgeräten erzeugt werden, werden entlang des Abtastdatenverarbeitungskanals bearbeitet, der in den Bocks 1008A, 1009A, 1010A, 1011A, 1012A und 1013A veranschaulicht wird, die in der unteren rechten Ecke der 22A dargestellt werden. Im Gegensatz dazu werden Abtaststrahldatenelemente, die durch nicht holographische Abtastgeräte erzeugt werden (z. B. durch die Polygonabtast geräte, die unten im Tunnel positioniert sind), entlang eines anderen Abtastdatenverarbeitungskanals bearbeitet, der in den Blocks 1008B, 1009B, 1010B, 1011B, 1012B und 1013B veranschaulicht wird, die in der 22B dargestellt werden. Dies liegt daran, dass Abtaststrahldatenelemente, die durch holographische Abtastgeräte erzeugt werden, durch Laserabtaststrahlen (oder endliche Abtastsektoren) erzeugt worden sind, die mittels Abtastpaketidentifikationsdaten verfolgt werden können, indem die Facettensektoren auf der betreffenden Abtastdiskette verfolgt werden. Obwohl ein ähnliches Verfahren für Abtastgeräte auf Polygonbasis (z. B. Verfolgung von „Spiegelsektoren" anstatt Facettensektoren auf HOE Basis) benutzt werden kann, übernimmt das Ausführungsbeispiel einen anderen Ansatz. Dieser besagt, dass die Abtastoberfläche (z. B. 7,7 × 13 cm) jedes Polygonabtastgerätes entlang des unteren Abtastgeräts ein Oberflächenmodell auf Vektorbasis zugewiesen bekommt, anstatt eines Strahlenmodels, das für die Paketidentifikationsdaten benutzt wird, die mittels holographischem Abtastmechanismen gesammelt werden.
Das Subsystem für das Modellieren von Paketoberflächengeometrie des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
Wie in 24A gezeigt, wird für jede Paketoberfläche durch das Subsystem für das Modellieren von Paketoberflächengeometrie (d. h. Modul) 1008A ein Oberflächengeometriemodel erzeugt, das mit dem Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen 1000 in 22A eingesetzt wird. Im Ausführungsbeispiel wird jede Oberfläche jedes Pakets, das durch das Subsystem Paketdimensionierung/Messung 600 und das Subsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen 400 transportiert wird, mathematisch repräsentiert (d. h. modelliert) durch die Benutzung mindestens dreier Positionsvektoren (in Bezug auf x = 0, y = 0, z = 0) im globalen Koordinatenbezugsrahmen R_global und eines normalen Vektors zur Paketoberfläche, der die Richtung der von dort ausfallenden Lichtreflektion anzeigt.
Die Tabelle in 24B beschreibt ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung eines Oberflächenmodels auf Vektorbasis für jede Oberfläche jedes Pakets, das durch das Subsystem Paketdimensionierung/Messung 600 und Subsystem zur Messung von Geschwindigkeit und Länge von Paketen des Systems 400 transportiert wird.
Das Subsystem zur Abtaststrahlgeometriemodellierung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
Wie in 25A1 bis 25A2 gezeigt, wird durch das Subsystem zur Abtaststrahlgeometriemodellierung (d. h. Modul) 1010A in 22A ein Model auf Vektorbasis erzeugt, damit der Laserabtaststrahl (Lichtstrahl), der von einem bestimmten Punkt auf der Facette ausstrahlt, sich zu seinem Reflektionspunkt auf dem korrespondierenden Strahlumlenkspiegel in Richtung auf die Brennpunktebene ausbreitet, die durch die Brennpunktlänge der Facette bestimmt werden.
Die in 25B1 bis 25B3 dargestellten Tabellen definieren die Parameter, die zur Konstruktion des beugungsbasierten geometrischen Optikmodells der in 25A1 und 25A2 gezeigten Abtastfacette und des Laserabtaststrahls benutzt werden. Details dieses Modellierungsverfahrens können in der derzeit ebenfalls anhängigen Anmeldung des Antragstellers, Nr. 08/726,522 eingesehen werden, die am 7. Oktober 1996 eingereicht wurde; sowie 08/573,949 die am 18. Dezember 1995 eingereicht wurde, nunmehr unter WiPO Patent Veröffentlichungsnummer WO97/22945 veröffentlicht.
26 gibt eine schematische Repräsentation der in 25A1 und 25A2 gezeigten Laserabtastdiskette, die mit bestimmten Parameter beschriftet ist, welche mit dem beugungsbasierten geometrischen Optikmodell der 25A1 und 25A2 assoziiert sind.
In 27 wird ein bevorzugtes Verfahren zur Erzeugung eines Lichtstrahlmodels auf Vektorbasis für Laserabtaststrahlen beschrieben, die durch ein Subsystem für holographische Laserabtastung dieses Systems erzeugt wurden, das evtl. die Abtastdaten gesammelt hat, die mit einer entschlüsselten Strichmarkierungssymbolablesung assoziiert wurden und damit als innerhalb des Subsystems der Tunnelabtastung befindlich.
Das Subsystem zur Abtastoberflächenmodellierung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
28 zeigt schematisch an, wie das in 22A–22B gezeigte Subsystem (d. h. Modul) zur Abtastoberflächemodellierung zur Definition eines Vektor 2-D Oberflächengeometriemodells für jeden kandidierenden Abtaststrahl benutzt werden kann, der durch die Abtastgeräte auf Polygonbasis erzeugt wird, die unten im Tunnelabtastsystem angebracht sind. Wie in 28 gezeigt, wird jedes rund strahlende Abtastmuster, das durch ein bestimmtes unten angebrachtes Abtastgerät auf Polygonbasis erzeugt wird, mathematisch repräsentiert (d. h. modelliert), indem vier Positionsvektoren (in Bezug auf o x = 0, y = 0, z = 0) im globalen Koordinatenbezugsrahmen R_global benutzt werden und ein normaler Vektor auf die Paketoberfläche, der die Richtung der Laserabtaststrahlen anzeigt, die von dort während des Abtastbetriebs projiziert werden.
Das homogene (HG) Transformationsmodul des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
29 beschreibt schematisch, wie das homogene (HG) Transformationsmodul 1009A der 22A homogene Transformationen benutzt, um Modelle auf Vektorbasis innerhalb eines örtlichen Abtastkoordinatenbezugsrahmens R_{localscannerj} in ein korrespondierendes Modell auf Vektorbasis zu konvertieren, das innerhalb des globalen Abtastkoordinatenbezugsrahmens R_global erzeugt wird. Dieses mathematische Verfahren ist unerlässlich, da es örtlich bezogene Koordinaten konvertiert, die dazu benutzt werden, um einen Laserstrahl (der ein Strichmarkierungssymbol abtastete) in global bezogene Koordinaten zu repräsentieren, die dazu benutzt werden, den selben Laserabtaststrahl zu repräsentieren.
30 beschreibt, wie das homogene (HG) Transformationsmodul 1009A der 22A homogene Transformation benutzt, um ein Paketoberflächenmodel auf Vektorbasis, das innerhalb des globalen Koordinatenbezugsrahmens R_global an der „Pakethöhen-/Breitenerfassungsposition" spezifiziert ist in ein korrespondierendes Vektorpaketoberflächenmodel zu konvertieren, das innerhalb des globalen Koordinatenbezugsrahmens R_global erzeugt wird, der an der „Abtastposition" innerhalb des Tunnelabtastsystems spezifiziert ist.
Dieses mathematische Verfahren ist unerlässlich, da es örtlich bezogene Koordinaten konvertiert, die dazu benutzt werden, um eine Paketoberfläche in global bezogene Koordinaten zu repräsentieren, die zur Repräsentation derselben Paketoberfläche benutzt werden. Insbesondere umfasst diese Methode der Koordinatenkonversion die Berechnung der Paketbeförderungsdistanz (z = d) zwischen den Pakethöhen-/Breitenerfassungen unter Benutzung (1) der Geschwindigkeit des Pakets oder des Förderbandes (v) und des Zeitunterschieds (d. h. ☐T = T1 – T2), angezeigt durch die Zeitstempel (T1 und T2), die jeweils auf das Paketdatenelemente und Abtaststrahldatenelement gesetzt werden und während jeder Bestimmung der Abtaststrahl-/Paketoberflächenschnittstelle daran angepasst werden, die innerhalb des Bestimmungsmoduls 1012A im Subsystem zur Warteschlangeneinordnung, Handhabung und Verarbeitung von Datenelementen 1000 der 22A und 22B ausgeführt wird. Diese Paketbeförderungsdistanz z = d zwischen den Erfassungs- und Abtastungspositionen wird durch den mathematischen Ausdruck d = ☐ .☐T dargestellt.
Subsystem zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Laserabtaststrahl und Paketoberfläche des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zur Benutzung für Abtaststrahldatenelemente, die durch das Subsystem für holographisches Abtasten erzeugt wurden
31A und 31B zusammen betrachtet, beschreibt ein Verfahren, das innerhalb des Abtaststrahlmoduls und Moduls zur Bestimmung der Paketoberflächen schnittstelle 1012A des Ausführungsbeispiels durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob (i) die Abtaststrahlen (Lichtstrahlen), die mit einem bestimmten Abtaststrahldatenelement assoziiert werden, das durch ein Subsystem für holographisches Abtasten erzeugt wird, sich mit (ii) jeder Oberfläche auf dem Paket schneiden, die an einer bestimmten Abtastposition abgetastet wurde und somit die Frage zu beantworten, ob ein bestimmtes Paketidentifikationsdatenelement mit einem bestimmten durch das System erfasste Paketmessdatenelement zu korrelieren ist.
Wie an Block A in 31A angezeigt, erfordert der erste Schritt des Verfahrens die Benutzung des Minimal- und Maxmalabtaststrahlmodels des Laserabtaststrahls zur Bestimmung des Schnittstellenpunkts zwischen dem Abtaststrahl und einer Oberfläche auf dem Packet (unter Benutzung dessen Models auf Vektorbasis) bezogen auf den globalen Koordinatenbezugsrahmen R_global. Wie an Block B in 31A abgezeigt, ist, wenn ein Schnittstellenpunkt an Block A bestimmt wurde, zu bestätigen, dass das Zeichen des normalen Vektors der Oberfläche dem Zeichen des Abtaststrahlrichtungsvektors entgegengesetzt ist. Wie an Block C in 31A angezeigt, ist, wenn das Zeichen des normalen Vektors dem Zeichen des Abtaststrahlrichtungsvektors entgegengesetzt ist, zu bestimmen, ob der Schnittstellenpunkt (zu finden an Block A) innerhalb den räumlichen Grenzen der Paketoberfläche liegt. Wie an Block D in 31B angezeigt, ist, wenn der Schnittstellenpunkt innerhalb der Grenzen der modellierten Paketoberfläche liegt, ein Datenelement an die Ausgabewarteschlange im Subsystem der Datenausgabe 1013A auszugeben, wobei das Datenelement aus Paketidentifizierungsdaten und Paketmessdaten besteht, die für die Dimensionen und Maße der Pakete des Systems repräsentativ sind und von anderen Subsystemen benutzt werden.
Wenn ein Abtaststrahl-(d. h. Paketidentifikation)Datenelement aus der Systemereigniswarteschlange 1004 entnommen und mit einem Paketmessdatenelement unter Benutzung des oben beschriebenen Verfahrens korreliert wird, dann gibt das Subsystem 1000 ein Datenelement aus, (in eine Ausgabewarteschlange 1013A), das die Paketidentifikationsdaten und Paketdimensions- sowie Messdaten enthält. Solche korrelierten Datenelemente können graphisch angezeigt, als Liste ausge druckt, an Sortiersubsysteme, Transportpreissubsysteme, Verteilungsplansubsysteme und dergleichen geliefert werden.
Subsystem zur Bestimmung des Schnittpunktes zwischen Abtastoberfläche und Paketoberfläche des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zur Benutzung für Abtaststrahldatenelemente, die durch das Subsystem für nicht holographisches Abtasten erzeugt wurden
32A und 32B zusammen betrachtet, beschreibt ein Verfahren, das innerhalb des Abtastoberfläche und des Moduls zur Bestimmung der Paketoberflächenschnittstelle 1012B der 22B durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob die Abtastoberfläche, die mit einem bestimmten Abtaststrahldatenelement assoziiert wird, das durch ein „unten angebrachtes" Subsystem für nicht holographisches Abtasten (z. B. auf Polygonbasis) erzeugt wird, das an einer bestimmten Abtastposition abgetastet wurde, sich räumlich mit einer Oberfläche auf dem Paket schneidet, das an einer bestimmten Abtastposition abgetastet wurde und somit die Frage zu beantworten, ob ein bestimmtes Paketidentifikationsdatenelement mit einem bestimmten durch das System erfasste Paketmessdatenelement zu korrelieren ist.
Wie an Block A in 32A angezeigt, erfordert der erste Schritt des Verfahrens die Benutzung des Oberflächenmodels auf Vektorbasis der Laserabtastoberflächen des unteren Polygonabtastgeräts und der Seitenoberflächen der Pakete zur Bestimmung, ob ein Schnittstellenpunkt zwischen der Abtastoberfläche des Polygonabtastgeräts und einer Oberfläche des Pakets besteht oder nicht. Wie an Block B in 32A angezeigt, ist, wenn ein Schnittstellenpunkt existiert, zu bestätigen, dass das Zeichen des Vektormodells der Abtastoberfläche (d. h. der normale Vektor) dem Zeichen des Vektormodells der Paketoberfläche entgegengesetzt ist. Wie an Block C in 32B angezeigt, ist, wenn das Zeichen des normalen Vektors der Abtastoberfläche dem Zeichen des normalen Vektors der Paketoberfläche entgegengesetzt, zu bestätigen, dass bestimmte Punkte, die durch die Abtastoberfläche beschränkt sind, sich mit Punkten überschneiden, die durch die Paketoberfläche begrenzt sind. Wie an Block D in 32B angezeigt, ist, wenn ausreichende Überschneidung zwischen der Abtastoberfläche und der Paketoberfläche besteht, ein Datenelement an die Ausgabewarteschlange im Datenausgabe Subsystem 1013B auszugeben, wobei das Datenelement aus Paketidentifikationsdaten und Paketmessdaten besteht, die für die Dimensionen und Maße des Pakets durch das System zur Benutzung durch andere Subsysteme repräsentativ sind. Wenn ein Abtaststrahldatenelement aus der Systemereigniswarteschlange 1004 entnommen und mit einem Paketdatenelement unter Benutzung der oben beschriebenen Methode korreliert wird, dann gibt das Subsystem 1000 ein Datenelement (in eine Ausgabedatenwarteschlange 1013B) aus, das die Paketidentifikationsdaten und Messdaten enthält. Solche korrelierten Datenelemente können graphisch angezeigt, als Liste ausgedruckt, an Sortiersubsysteme, Transportpreissubsysteme, Verteilungsplansubsysteme oder dergleichen geliefert werden.
Insbesondere ist zu beachten: je kleiner der Facettensektor auf der Abtastdiskette, umso besser ist die Auflösung des Systems mit Bezug zur Korrelation der Paketidentifikationsdaten zu den Paketmessdaten. Während der Facettensektor kleiner wird, nähern sich die korrespondierenden minimalen und maximalen Facettenwinkel, die durch das vorliegende Entschlüsselungsgerät erzeugt werden, immer weiter an; in der Idealsituation nähern sie sich einem einzelnen Abtaststrahl an.
Anwendungsgebiete des Systems der vorliegenden Erfindung
Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Paketidentifikations- und Messsysteme in Paketverteilungsknotenpunkte, Transportterminals, Flughäfen, Fabriken und dergleichen installiert werden. Es gibt natürlich zahlreiche weitere Anwendungsgebiete für solche Systeme, indem sich neue Situationen ergeben und die Leistungsfähigkeit solcher Systeme der breiten Öffentlichkeit weithin bekannt wird.
Wie in 60 gezeigt, kann das System der oben beschriebenen Erfindung (1, 2000, oder 3000) an ein Informationsnetzwerk 4000 angeschlossen werden, das TCP/IP oder andere Netzwerkprotokolle unterstützt. Wie gezeigt, beinhaltet das Netzwerk mindestens ein relationales Datenbank Management PC-System (RDBMS) 4001, das dazu konzipiert ist, Informationen aufzunehmen, die von jedem einzelnen identifizierten Paket gesammelt wurden und dimensioniert und/oder gemessen wurden, während es das Subsystem des Abtasttunnels durchläuft. Insbesondere wird ein Paketverteiler 4005 gezeigt, der dem System nachgeschaltet wird, um die Pakete unter Benutzung der durch das Subsystem 900 im System erzeugten Steuerungssignale zu verteilen. Es ist anerkannt, dass viele Systeme 1, 2000 oder 3000 in verschiedenen Paketverteilungsnetzwerken montiert werden können, um eine bestimmte Funktionsmenge zu erreichen, die sich auf automatische Identifikations-, Verteilungs- und Sortierungsvorgänge bezieht.
Wie in 60 gezeigt, ist das RDBMS 4001 durch ein Informationsnetzwerk, das TCP/IP unterstützt, in einer dem Stand der Technik bekannten Art und Weise an einen Java/Jini-fähigen Internet-(d. h. http)Server 4002 angeschlossen. Der HTTP Server 4002, der durch Benutzung einer SUN^® Workstation realisiert wird, die Java und Jini Serverkomponenten von Sun Microsystems, Inc. aus Palo Alto, Kalifornien, unterstützt, ist zugänglich durch eine Java/Jini-fähige Client-Maschine 4003, die mit einem dem Stand der Technik bekannten Java/Jini-fähigen (http) Browserprogramm ausgestattet ist. Eine Client-Maschine 4003 kann mit der Internetinfrastruktur 4004 RF-verbunden werden und durch einen POTs Anschluss, ISDN Anschluss, DSL Anschluss, T1 Anschluss oder andere derzeit oder zukünftig verfügbare Medien damit verbunden werden. Das Computersystem 900, RDBMS 4001 und der Internetserver 4002 sind typischerweise in unmittelbarer physischer Nähe des automatischen Paketidentifikations- und Messsystems 1, 2000 und 3000 positioniert; sollten sie sich nicht in unmittelbarer physischer Nähe befinden, so sollten sie im Vergleich zur Distanz einer Remote-Client-Maschine 4003 verhältnismäßig nahe daran positioniert sein, die ggf. zur Fernsteuerung und Handhabung des Systems durch geschulte Wartungstechniker benutzt wird.
Das Subsystem Datenelementmanagementcomputer 900 innerhalb des Systems 1, 2000 oder 3000 wird in diesem Ausführungsbeispiel auch durch Benutzung einer SUN^® Workstation realisiert, die die SOLARIS Version von Unix ausführt und Java und Jini Serverkomponenten von Sun Microsystems, Inc. unterstützt. Jeder Knotenpunkt im Netzwerk, einschließlich des Subsystems 900 und dem Internetserver 4002, hat eine zugewiesene statische IP Adresse im Internet und ist mit seiner eigenen Jini^TM Schnittstelle versehen, um es dem Kunden und sonstigem befugtem Personal zu ermöglichen, überall auf der Welt eine Jini/Java-fähige Client-Maschine 4003 zu benutzen, um folgende Handlungen auszuführen: (1) Fernzugriff (vom Internetserver 4002) auf Informationen über alle durch das System transportierten Pakete und (2) Fernsteuerung der verschiedenen Subkomponenten des Systems, um dessen Subsysteme neu zu programmieren, Serviceroutine, Performance-Checks und dergleichen durchzuführen sowie sonstige Wartungsarbeiten durchzuführen, die erforderlich sind, damit das System optimal arbeitet, wobei Ausfallzeiten oder Unterbrechungen des Systembetriebs minimiert werden.
Obwohl das oben beschriebene System Jini/Java-fähige Fernsteuerungstechnologie einsetzt, wird anerkannt, dass andere, dem Stand der Computertechnik bekannte Formen der Fernsteuerungstechnologien benutzt werden können, um die erfindungsgemäße Fernsteuerungsdiagnostik, das Management und die Servicemethoden umzusetzen.
Modifikationen des Ausführungsbeispiels
Obwohl die in den Ausführungsbeispielen eingesetzten Paketbeförderungssubsysteme eine Band- oder Rollstruktur zum Transport der Pakete einsetzen, wird anerkannt, dass dieses Subsystem auf viele Arten und Weisen realisiert werden kann, so zum Beispiel: durch Benutzung von Zügen, die auf Schienen laufen und den Laserabtasttunnel durchlaufen; mobiler Transporteinheiten, die durch den in einem Fabrikumfeld installierten Abtasttunnel laufen; Roboter gesteuerter Plattformen oder Fahrgestelle, die Pakete, Päckchen oder sonstige Objekte mit Strichmarkierungssymbolen unterstützen und durch ein Laserabtasttunnelsubsystem laufen.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wurden holographische Laserabtastsubsysteme benutzt, um robuste 3-D ungerichtete Abtastvolumina zu erzeugen, die in solchen Systemen eingesetzt werden. Als solche wurden die vorliegend offen gelegten Laserstrahlpositionsverfolgungstechniken an der holographischen Abtastdiskette angewandt, die in solchen Systemen benutzt wird, um Facetten- und Facettensektorinformationen zu erzeugen, die mit jeder einzelnen Abtastdatenleitung korreliert sind, die innerhalb jedes holographischen Abtastsubsystems erzeugt wird. Es wird allerdings anerkannt, dass die hier gelehrten Laserstrahlpositionsverfolgungstechniken bei Benutzung polygonaler Abtastsysteme direkt an das rotierende Polygon angebracht werden können und in solchen Fällen die Polygonspiegel- und Spiegelsektorinformationen automatisch mit jeder einzelnen Abtastdatenleitung erzeugt und korreliert werden würde, die innerhalb des erfindungsgemäßen polygonalen Laserabtastsubsystems erzeugt wird. Obwohl verschiedene Ausführungen der erfindungsgemäßen Paketidentifikations- und Messsysteme im Zusammenhang mit linearer (1-D) und 2-D Codesymbolabtastapplikationen beschrieben wurden, sollte indes klar sein, dass das System und die erfindungsgemäßen Methoden gleichermaßen dazu geeignet sind, alphanumerische Zeichen (z. B. Textinformation) in optischen Zeichenerkennungsapplikationen (OCR) sowie graphischen Abtastbildern der graphischen Abtasttechnik abzutasten. Dazu ist lediglich erforderlich, dass jede Abtasteinheit mit Bilddatenspeicherpuffern versehen wird, damit Bilder der Strichmarkierungssymbole während des Abtastbetriebs rekonstruiert werden können und sodann Zeichenerkennungstechniken, wie die im an Burges und andere erteilten U.S. Patent Nr. 5,727,081 gelehrten, das durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Vorteile und sonstige Eigenschaften des Systems der vorliegenden Erfindung
Aufgrund ihrer symmetrischen Natur der Systeme der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele können die erfindungsgemäßen Systeme als zweigerichtetes System zur Identifizierung und Messung von Paketen arbeiten, wobei die entweder erste oder zweite Seite des Abtasttunnels entweder als die Eingabeseite oder Ausgabeseite davon arbeiten kann, indem ein einfacher Programmierbefehl durchgeführt wird, wodurch zwei verschiedene Paketflussrichtungen ermöglicht werden, wie durch die vorliegende Situation vorgeschrieben. Dies kann zu bestimmten Zeiten im Verlauf des Tages von großem Wert sein, an denen das Tunnelsystem dazu benutzt wird, Pakete aus einem Gebäude oder einer Struktur zu transportieren, wobei das System, je nach Sachlage, zu verschiedenen Zeitpunkten am Tage die Pakete von einer Empfangsquelle in das Gebäude oder die Struktur transportieren muss. Diese Flexibilität stand dem Stand der Technik bislang nicht zur Verfügung und sollte dafür sorgen, dass systemweite Steigerungen auftreten, wo immer die erfindungsgemäßen Systeme installiert werden.
Durch ordnungsgemäßes Programmieren können die automatischen Paketidentifikations- und Messsysteme der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele fast jedes erdenkliche Strichmarkierungssymbol (z. B. Interleaved two of five, Code 128 und Code three of nine) sowie Formate ablesen, um Pakete nach den verschiedenen Pakettarifen zu sortieren und identifizieren, die durch die Amerikanische Bundespost oder andere Endbenutzer vorgeschrieben werden. Die Systeme der Ausführungsbeispiele können die PLZ (sechsstellig), den Paketidentifikationscode (PIC) (sechzehn Zeichen) und die Symbole der Ablagestrichmarkierung (zehn Zeichen) ablesen.
Die erfindungsgemäßen Tunnelabtastsysteme können derart konfiguriert werden, dass alle Produkte, die durch den „Tunnel" transportiert werden, auf die gültigen Strichmarkierungssymbole der Amerikanischen Bundespost abgetastet und abgelesen werden, unabhängig von der Position der Strichmarkierungssymbole auf der Oberfläche des Produkts. Dies bezieht sich auch auf die untere Oberfläche des Produkts.
Das erfindungsgemäße Tunnelabtastsystem kann mit zusätzlichen Geräten versehen werden, einschließlich beispielsweise Tachometer, Dimensionierungsgeräten, Luftkompressoren und sonstige durch eine gegebene Applikation benötigte Zusatzgeräte.
Die Tunnelabtastsysteme der Ausführungsbeispiele werden bevorzugt durch Benutzung von Standardschnittstellen konstruiert, sodass Abtastgeräte, Decodiergeräte, Konzentratoren, etc. austauschbar sind.
Die erfindungsgemäßen Tunnelabtastsysteme können Strichmarkierungssymbole entlang des gesamten Bestands der Ablage- und Beförderungsetikettenhalter, die durch die Amerikanische Bundespost und sonstige Paket- oder Päckchenbeförderer benutzt werden, ablesen. Außerdem kann das Tunnelabtastsystem Strichmarkierungssymbole auf den Paketprodukten ablesen, wenn das Strichmarkierungssymbol unter durchsichtige Materialien gesetzt wird.
Viele der im vorliegenden erfindungsgemäßen Tunnelsystem aufzufindenden Pakete haben mehr als ein Strichmarkierungssymbol. Einige dieser Symbole sind keine gültigen Symbole der Amerikanischen Bundespost. Sollten mehrfache Symbole auf einem Paket vorliegen, kann die Abtastlogik automatisch darauf eingestellt werden, nur die gültigen Symbole der Amerikanischen Bundespost zu identifizieren und verarbeiten.
Die erfindungsgemäßen Tunnelabtastsysteme können alle Arten von Produkten verarbeiten (z. B. Ablagen und Beförderungscontainer, die extrem verschiedene Oberflächenarten aufweisen, z. B. Tyvek Material, Zellstoff, Pappe, Schweißfolie, Styropor, Gummi, dunkle Verpackungen). Einige dieser Produkttypen umfassen: Softpack-Kopfkissen, Taschen, Pakete mit unebenem Boden, Flächen, Ablagen und Beförderungscontainer mit und ohne Bänder, Kartons, Teppiche, Seesäcke (ohne Schnüre oder Metallklemmen); Reifen, Holzcontainer und Säcke.
Es wird anerkannt, dass die Laserabtastsysteme, Module, Motoren und Subsysteme der Ausführungsbeispiele auf viele Art und Weisen modifiziert werden können, die dem Fachmann ohne Weiteres ersichtlich werden, und die den Vorteil der hier offen gelegten neuen Lehre haben. Alle diese Modifikationen und Variationen der vorliegenden Ausführungsbeispiele gelten als innerhalb des erfindungs gemäßen Anwendungsbereichs liegend, wie in den als Anhang angefügten Patentansprüchen definiert.

Claims

Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem, umfassend: ein Allrichtungs-Scantunneluntersystem (100) zum Erzeugen mehrerer Laserscanstrahlen zum Lesen von Strichcodesymbolen auf Paketen, die in das Allrichtungs-Scantunneluntersystem eintreten, und Erzeugen von Paketidentifikationsdaten, die jedes Paket darstellen, das durch einen Strichcodesymbol, identifiziert wird, das auf dem Paket von einem Laserscanstrahl gelesen wird, und Positionsdaten von dem Strahl, ein Paketdimensionierungsuntersystem (500, 600) zum Erfassen von Paketmessinformation über jedes Paket, das das Allrichtungs-Scantunneluntersystem durchläuft, und Erzeugen von Paketmessdaten, die die erfasste Paketmessinformation darstellen, ein Computeruntersystem zum Sammeln und Aufreihen von Paketidentifikationsdaten und Paketmessdaten, und Erzeugen, auf Echtzeitbasis, von mathematischen Modellen sowohl für die Geometrie des Pakets als auch die Position des Laserscanstrahls, der verwendet wird, um das Strichcodesymbol auf dem Paket zu lesen, wobei die mathematischen Modelle analysiert werden, um zu bestimmen, ob die gesammelten und aufgereihten Paketidentifikationsdaten räumlich und/oder zeitlich mit Paketmessdaten korreliert sind, um das gleichzeitige Mitverfolgen mehrerer Pakete zu erlauben, die durch das Allrichtungs-Scantunneluntersystem transportiert werden.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 1, wobei das Allrichtungs-Scantunnel untersystem mehrere Laserscanuntersysteme (101–117) aufweist, die von einem Scannertragrahmen ausgehend installiert sind, der um eine Förderstruktur (302A, 302B) angeordnet ist, so dass jedes Laserscanuntersystem ein definiertes 3-D-Allrichtungs-Scanvolumen mit einer Feldtiefe über der Förderstruktur projiziert, um kollektiv Allrichtungs-Scannen innerhalb jeder der drei Hauptscanebenen des Allrichtungs-Scansystems bereitzustellen.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 1, wobei das Tunneluntersystem eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite hat und ferner Folgendes aufweist: Datenelementeinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem zum Einreihen, Handhaben und Verarbeiten von Datenelementen, die Paketidentifikation, Maße und/oder Gewicht darstellen; und eine laufende Paketüberwachungsschlange, die in dem Datenelementeinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem geführt wird, so dass Datenelemente, die Objekte enthalten, die erfasste Pakete, die in das Scantunneluntersystem eintreten, darstellen, gemeinsam mit Dimensions- und Messdaten, die auf solchen erfassten Paketen gesammelt werden, mitverfolgt werden können.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 3, wobei jedes Laserscanuntersystem, das in dem Scantunneluntersystem verwendet wird, ein Vieleckscanelement (130) aufweist, das Spiegelfacetten mit Spiegelfacettensektoren und eine Vorrichtung hat, um Information zu erzeugen, die spezifiziert, welche Spiegelfacette oder welcher Spiegelfacettensektor den Laserscanstrahl erzeugt hat, der verwendet wurde, um ein beliebiges Strichcodesymbol durch das Untersystem zu lesen.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung Information erzeugt, die spezifiziert, welche Spiegelfacette oder welcher Spiegelfacettensektor den Laserscanstrahl erzeugt hat, der verwendet wurde, um ein beliebiges Strichcodesymbol durch das Untersystem zu lesen, unabhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Vieleckscanelements oder von Variationen in einer solchen Winkelgeschwindigkeit.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 3, wobei das Datenelementeinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem ferner ein Scanstrahl-Geometriemodellieruntersystem aufweist, um in Bezug zu einem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch innerhalb eines Laserscanuntersystems, das in dem Allrichtungs-Scantunneluntersystem verwendet wird, eingebettet ist, Koordinateninformation zu erzeugen, die ein geometrisches Modell jedes Laserscanstrahls enthält, der verwendet wird, um ein bestimmtes Strichcodesymbol zu lesen, für das Symbolzeichendaten von dem Laserscanuntersystem erzeugt wurden.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 6, wobei das Datenelementreinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem ferner ein erstes homogenes Umwandlungsmodul aufweist, um die Koordinateninformation, die das geometrische Modell jedes Laserscanstrahls, der verwendet wird, um ein bestimmtes Strichcodesymbol auf einem erfassten Paket zu lesen, enthält, aus dem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserscanuntersystem eingebettet ist, in ein globales Koordinatenreferenzsystem umzuwandeln, das symbolisch in dem Allrichtungs-Scantunnelsystem eingebettet ist.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 6, wobei das Datenelementeinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem ferner ein Paketoberflächenmodellieruntersystem aufweist, um in Bezug zu einem lokalen Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserscanuntersystem eingebettet ist, Koordinateninformation zu erzeugen, die ein geometrisches Modell jeder Oberfläche auf jedem Paket enthält, das von dem Paketdimensionieruntersystem dimensioniert wird.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 7, wobei das Datenelementeinreihungs-, Handhabungs- und Verarbeitungsuntersystem ferner ein zweites homogenes Umwandlungsmodul aufweist, um die Koordinateninformation, die das geometrische Modell jeder Oberfläche auf einem erfassten Paket enthält, von dem lokalem Koordinatenreferenzsystem, das symbolisch in dem Laserscanuntersystem eingebettet ist, in ein globales Koordinatenreferenzsystem umzuwandeln, das symbolisch in dem Allrichtungs-Scantunnelsystem eingebettet ist.
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach Anspruch 8, das ferner einen Laserscanstrahl und ein Untersystem zum Bestimmen von Paketoberflächenschnittstellen aufweist, um zu bestimmen, welches erfasste Paket von dem Laserscanstrahl gescannt wurde, der ein bestimmtes Strichcodesymbol gelesen hat, und um die Paketmessdaten, die mit dem erfassten Paket verbunden sind, mit Paketidentifikationsdaten, die zu dem Laserscanstrahl gehören, der das Strichcodesymbol auf einem erfassten Paket gelesen hat, zu verbinden (das heißt zu korrelieren).
Automatisiertes Paketidentifikations- und Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Allrichtungs-Scantunneluntersystem ein holografisches Scantunneluntersystem ist.
Verfahren zur Paketidentifikation und -messung, Folgendes aufweisend: Erzeugen mehrerer Laserscanstrahlen in einem Allrichtungs-Scantunneluntersystem (100) zum Lesen von Strichcodesymbolen auf Paketen, die in das Allrichtungs-Scantunneluntersystem eintreten, Erzeugen von Paketidentifikationsdaten, die jedes Paket darstellen, das durch ein Strichcodesymbol identifiziert wird, das auf dem Paket durch einen Laserscanstrahl gelesen wird, und Positionsdaten für den Strahl, Erfassen (500, 600) der Paketmessinformation über jedes Paket, das das Allrichtungs-Scantunneluntersystem durchläuft, und Erzeugen von Paketmessdaten, die die erfasste Paketmessinformation darstellen, Sammeln und Aufreihen von Paketidentifikationsdaten und Paketmessdaten und Erzeugen, auf Echtzeitbasis, von Computermodellen sowohl für die Geometrie des Pakets als auch für die Position des Laserscanstrahls, der verwendet wurde, um das Strichcodesymbol auf dem Paket zu lesen, Analysieren der Computermodelle, um zu bestimmen, ob die gesammelten und aneinander gereihten Paketidentifikationsdaten räumlich und/oder zeitlich mit Paketmessdaten korreliert sind, um ein gleichzeitiges Mitverfolgen mehrerer Pakete, die durch das Allrichtungs-Scantunneluntersystem transportiert werden, zu erlauben.