FR2479511A1 - Perfectionnements aux lecteurs de code electro-optiques - Google Patents

Abstract

POUR LIRE UN CODE DE BARRES 4 SUR UN SUPPORT 1 DEFILANT SUIVANT 2, ON ECLAIRE LE SUPPORT PAR UN FAISCEAU PROVENANT D'UNE SOURCE 5 ET DONNANT SUR 1 UNE IMAGE SE CONFONDANT PRESQUE AVEC 4, LA LUMIERE DE CETTE IMAGE ETANT CONCENTREE SUR UN PHOTO-DETECTEUR 13. SI 5 EST UN FILAMENT RECTILIGNE, SON IMAGE PEUT ETRE DIRECTEMENT FORMEE SUR 1. POUR LA FIABILITE L'ON PEUT LIRE DEUX FOIS SUCCESSIVEMENT OU SIMULTANEMENT ET COMPARER LES DEUX LECTURES. EN UTILISANT DES SURFACES RETRO-REFLECHISSANTES ON PEUT ORIENTER LE LECTEUR 3 OBLIQUEMENT, CE QUI LE REND INSENSIBLE A LA LUMIERE PARASITE RENVOYEE PAR LA REFLEXION ORDINAIRE.

Description

On sait que certains codes sont matérialisés par le moyen de signes portés par un support en mouvement relatif en face d'un dispositif à cellules photo-électriques agencé de manière à détecter le passage de ces signes et à envoyer des signaux correspondants à des circuits électroniques de traitement appropriés, notamment en vue d'individualiser les objets qui constituent les supports. On peut citer à titre d'exemple l'identification de paquets postaux, de bacs, caissettes de chariots ou wagonnets, etc...

Un type de code couramment utilisé à cet égard consiste en bandes ou barres successives d'une couleur tranchant sur celle du support (par exemple noires sur fond blanc ou brillantes sur fond sombre). Un autre type également très utilisé consiste en des barres rétro-rEfléchissantes formées d'une couche de micro-billes de verre ou de micro-prismes, fixées sur un support plastique rigide ou souple.

Quelle que soit d'ailleurs la forme des signes, le dispositif de lecture comprend en principe une source de lumière ou émetteur, agence de manière à éclairer une zone qui se déplace sur la partie du support portant ceux-ci (en général c'est le support qui est en mouvement, le dispositif de lecture restant fixe, mais l'inverse est parfaitement possible). A cet émetteur est associe un récepteur qui reçoit la lumière réfléchie ou diffusée par le support et qui émet un signal fonction de l'intensité de celle-ci. Dans le cas de barres noires sur fond blanc, cette intensité baisse au passage de chaque barre en fournissant ainsi une impulsion inversée qu'il est facile d'utiliser électroniquement.

L'expérience montre toutefois que la lecture n'est pas toujours fiable. L'on se heurte en effet à des phénomènes parasites résultant de nombreux facteurs. Tout d'abord la zone éclairée englobe en général une barre et une partie du fond qui l'entoure, ce qui affaiblit la netteté de l'impulsion. Des irrégularités avoisinantes, des défauts du support ou des poussières peuvent provoquer des réflexions ou diffusions parasites qui faussent la lecture et conduisent à des erreurs.

L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à assurer ainsi une lecture parfaitement fiable dans les conditions pratiques d'utilisation des codes du genre en question.

Conformément à l'invention l'on fait comporter à l'émetteur des moyens de concentration et de limitation de la zone du support qu'il éclaire, ces moyens étant agencés de manière telle que lors du passage relatif d'un signe, ladite zone ne déborde pas notablement au-delà de bords de ce dernier.

L'on agence préférablement le récepteur de façon que la zone du support dont il reçoit la lumière (ctest-à-dire la seconde zone si l'on qualifie de première celle éclairée par ltémetteur) ne déborde pas non plus de façon notable au-delà du bord des signes au passage de ceux-ci.

Les moyens de concentration de lumière de l'émetteur peuvent comporter un diaphragme à ouverture établie au profil des signes et un système optique formant l'image de cette ouverture sur le support. Si la source lumineuse de l'émetteur est une ampoule à filament rectiligne, on peut encore former directement sur le support l'image de ce filament.

Pour améliorer la fiabilité de la lecture, on peut prévoir deux lecteurs lisant les signes soit successivement, soit simultanément (chacun lisant alors la moitié du signe).

L'on peut enfin prévoir que les surfaces des signes présentent des propriétés de diffusion et/ou de réflexion différentes et orienter l'axe moyen du ou des lecteurs obliquement par rapport à la normale à la surface du support au point de lecture. Plus particulièrement l'on peut prévoir rétro-réfléchissante la surface des signes ou celle du support.

Le'dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques quelle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une vue schématique, qu'on peut supposer en plan pour fixer les idées, montrant un lecteur disposé en face d'un support se déplaçant horizontalement.

Fig. 2 est une vue en élévation montrant un signe en forme de barre et la zone lumineuse qui l'entoure étroitement.

Fig. 3 indique une première variante simplifiée du schéma de fig. 1.

Fig. 4 montre l'utilisation comme source lumineuse d'une ampoule électrique à incandescence avec filament rectiligne.

Fig. 5 correspond à une autre variante simplifiée de la disposition de fig. 1 et dans laquelle on tire parti de la forme rectiligne de ce filament.

Fig. 6 indique une disposition de double lecture par le moyen de deux lecteurs successifs et d'un ordinateur de combinaison et de comparaison.

Fig. 7 et 8 montrent en élévation et en plan une autre disposition de double lecture suivant laquelle les deux lecteurs lisent simultanément le haut et le bas d'un même signe.

Fig. 9 est un schéma rappelant les propriétés des surfaces rétroréfléchissantes.

Fig. 10 montre l'application de telles surfaces à un dispositif de lecture à axe orienté obliquement.

Fig. 11 et 12 indiquent comment on peut contribuer à différencier les signes du fond du support en se basant sur le caractère diffusant ou réfléchissant des surfaces interessees.

Dans le schéma de fig. 1 l'on a indiqué en 1 un support, tel qu'une feuille de papier ou carton, qui se déplace suivant la flèche 2 en face d'un appareil lecteur dont l'ensemble a été désigné par la référence générale 3. Le support porte des signes qu'on supposera constitués par des barres transversales au sens de déplacement 2. Pour ne pas surcharger le dessin une seule de ces barres a été représentée en 4. Les barres 4 ont des propriétés optiques qui les différencient nettement de la surface du support 1. Elles peuvent être réalisées par le moyen d'un vernis, encre ou peinture clair et brillant sur un fond mat et plus sombre. On peut au contraire les prévoir en noir mat sur un fond clair et brillant. Le problème que doit résoudre le lecteur 3 est de détecter leur passage de façon parfaitement fiable.

Le lecteur 3 représenté schématiquement en fig. 1 comprend comme à l'ordinaire un émetteur E et un récepteur R. L'émetteur E comporte ici une source lumineuse 5 (telle qu'une diode électro-luminescente ou une ampoule à incandescence ou au néon de petites dimensions), un miroir arrière 6, un condenseur 7 qui concentre la lumière émise par l'ampoule et/ou renvoyée par le miroir 6 sur un diaphragme 8 à ouverture en forme de fente 8a parallèle à la barre 4, et enfin un objectif 9. Si les éléments~5 à 9 de l'émetteur E sont convenablement disposés les uns par rapport aux autres, on réalise ainsi sur le support 1 une image optique de la fente du diaphragme 8. Moyennant un dimensionnement approprié de cette fente, l'image en question peut venir recouvrir complètement la barre 4 (supposée un instant immobile devant le lecteur) sans déborder exagérément au-delà de celle-ci, comme on l'a indiqué en fig. 2 où ladite image est indiquéepar le tracé en traits interrompus I.

Le récepteur R comporte également un objectif 10, un diaphragme 11 également découpé d'une fente lla parallèle à la barre 4, et une lentille concentratrice 12, mais l'élément associé à cette dernière est une cellule photoélectrique 13 ou un phototransistor ou un tube récepteur d'image couramment utilisé en télévision. L'objectif 10 est réglé de manière à réaliser de la barre 4 une image optique se confondant à peu près avec la fente du diaphragme, le faisceau lumineux qui forme cette image étant concentré par la lentille i2 sur la cellule 13.

I1 est a noter que lur le dessin l'on a volontairement exagéré l'importance de l'angl- des axes optiques de l'metteur E et du récepteur
R, de sorte que ce dernier se trouve bien dans la zone centrale du faisceau de lumière renvoyé par le support.

On comprend que si les choses sont correctement réglées, le lecteur ainsi réalisé fournit des signaux parfaitement fiables sans que les zones du support qui entourent la barre 4 puissent engendrer des effets parasites sensibles. Il- est en outre à remarquer que si l'on utilise des éléments optiques de qualité, pour une même dimension des signes de code on peut éloigner le lecteur du support beaucoup plus que cela n'a été possible avec les dispositifs connus à l'heure actuelle. Rien n'empêche, par exemple, de mettre en oeuvre l'invention pour la lecture de signes de code portés par des chariots, wagonnets, voire même wagons de chemin de fer.

Au point de vue du rendement lumineux on a avantage à utiliser pour la source 5 une ampoule à filament rectiligne orienté parallèlement à la fente du diaphragme 8.

Dans la pratique l'émetteur E et le récepteur R peuvent être réali sés sous forme miniaturisée, de sorte que l'angle CH2 de leurs axes optiques peut être extrêmement faible.

Dans la forme de réalisation de fig. 3 on a simplifié le lecteur 3' en supprimant dans le récepteur l'objectif et la lentille concentratrice et en se bornant à élargir quelque peu la fente lîn du diaphragme 11. La cellule 13 reçoit ainsi un faisceau de lumière plus étroit à partir de la barre 4, mais cela peut être suffisant dans bien des cas si l'intensité lumineuse de la source 5 est suffisante et si la luminosité ambiante n'est pas trop forte. Outre sa simplicité, la forme d'exécution de fig. 2 présente l'avantage d'exiger des réglages beaucoup moins précis que celle de fig. 1 dans laquelle les axes optiques de l'émetteur E et du récepteur
R doivent s'intersecter sur le support ou à une distance extrêmement faible de celui-ci.

On peut obtenir une autre simplification de la forme d'exécution de fig. 1 quand on utilise en guise de source lumineuse une ampoule électrique à filament rectiligne comme montré fig. 4. Dans cette figure, dont le plan correspond à celui passant par l'axe de ltémetteur E et par l'axe longitudinal de la barre 4 (plan IV-IV de fig. 1), l'ampoule a été représentée à plus grande échelle en 14. Son filament 15, situé dans le plan précité, peut alors jouer le rôle d'objet pour l'objectif 9 qui en fait ainsi une image optique réelle en forme de trait sans qu'il soit nécessaire d'utiliser à cet effet le condenseur 7 et le diaphragme 8 avec sa fente 8a. Là encore, moyennant un dimensionnement et une mise au point judicieux, on peut obtenir que l'image du filament déborde à peine la barre 4, comme montré en I en fig. 2.

En combinant les dispositions de fig. 3 et de fig. 4 on aboutit à la forme d'exécution de fig. 5, c'est-à-dire à un lecteur 3 extrêmement ramassé et de construction très simple.

Bien entendu dans toutes les formes d'exécution qui précèdent l'on peut utiliser à la façon connue la lumière infra-rouge modulée pour éviter l'effet parasite de la lumière ambiante. L'ampoule à filament rectiligne peut être prévue à cet effet pour émettre dans le domaine des grandes longueurs d'onde.

Enfin, pour effectuer une lecture dans de bonnes conditions à des distances de plusieurs mètres et en milieu particulierement parasité, on peut utiliser comme émetteur un laser, dont le faisceau présente naturellement des angles d'ouverture extrêmement réduits, de l'ordre de un milliradian.

Fig. 6 montre un premier moyen pour augmenter la fiabilité opératoire par double lecture des signes de code. On utilise ici deux lecteurs 3A et 3B, par exemple du genre de fig. 5, disposés à la suite l'un de l'autre dans le sens 2 de déplacement du support 1. Les signes (barres 4), qu'on a supposés disposés en succession régulière pour la clarté de la figure, passent ainsi successivement devant 3A, puis devant 3B avec un décalage dans le temps fonction de la vitesse de défilement du support. Les réponses des deux lecteurs sont envoyées à un ordinateur 16 qui, recevant par 17 l'information de vitesse du support, retient le signal de 3A dans une mémoire-tampon pendant un temps correspondant au décalage des deux lecteurs pour le renvoyer ensuite à un comparateur avec celui reçu de 3B. Normalement les deux signaux doivent être identiques.S'ils ne le sont pas, le comparateur émet un signal d'alarme qui permet de remédier à l'incident.

La comparaison des signaux peut aussi s'effectuer avec addition préalable de ceux-ci, la somme étant comparée à un seuil de référence.

Fig. 7 et 8 montrent une variante de double lecture dans laquelle les deux lecteurs 3A et 3B lisent simultanément le même signe de code (barre 4). A cet effet on les a disposés côte à côte dans un plan transversal par rapport a la direction de défilement du support 1 (direction indiquée par la flèche 2, vue en bout par l'arrière en fig. 7). Les systèmes optiques (objectifs, collimateurs) sont agencés de façon à ce que chacun de ces lecteurs ne détecte que l'une des moitiés de la barre 4 dans le sens de la longueur de celle-ci (hauteur en fig. 7). En raison de la simultanéité de la lecture on peut envoyer directement les deux réponses au comparateur sans se soucier d'un temps de décalage quelconque.

Fig. 9 et 10 indiquent un second moyen en vue d'améliorer la fiabilité de la lecture. On utilise ici la propriété de certaines plaques, films plastiques, liquides, peintures ou craies dits rétro-réfléchissants, de renvoyer la lumière dans sa direction d'incidence. On sait qu'on leur incorpore à cet effet soit de mininuscules billes de verre, soit de micro-trièdres orthogonaux convenablement établis. Si l'on envoie un rayon ou faisceau très concentré 18 (fig. 9) sur une surface 19 revêtue d'un tel produit, les micro-billes ou micro-trièdres se comportent comme des catadioptres presque parfaits, à légère aberration, de sorte que cette surface réfléchit la lumière suivant un faisceau quelque peu divergent 20 (indiqué en traits mixtes), mais dont l'axe coincide très sensiblement avec celui du rayon ou faisceau concentré incident 18.

Pour tirer parti de cette propriété l'on établit les signes ou barres 4 (fig. 10) à l'aide d'un tel produit et l'on dispose le lecteur 3 de manière que son axe moyen X-X fasse un angle p de valeur notable avec la normale Y-Y au support 1 au pointe de réflexion. Si l'on se réfère à fig. 9, on voit qu'une fraction notable de la lumière envoyée par l'émet- teur (rayon a) sera réfléchie vers le récepteur (rayon moyen r), de sorte que la lecture pourra s'effectuer tout aussi bien que si X-X et Y-Y coincidaient l'un avec l'autre.Au contraire les rayons parasites provenant de l'émetteur et qui frappent la surface du support (rayon en traits discontinus e', par exemple) sont préférentiellement renvoyés suivant les lpis usuelles de l'optique (comme indiqué en r') et ne risquent nullement d'influencer intempestivement le récepteur.

On notera qu'avec la disposition suivant fig. 10, le fond donne obligatoirement le signal zéro (ou très faible), les barres au autres signes déterminant le signal 1 (ou fort). On pourrait inverser en revêtant le support d'une surface rétro-réfléchissante et en réalisant les signes à l'aide d'une peinture mate. De quelque façon qu'on procède on obtient une différenciation beaucoup plus marquée entre le fond et les barres ou autres signes que ce à quoi il est possible de parvenir avec les dispositifs de la technique antérieure.

On comprend qu'on peut avantageusement combiner la double lecture et l'utilisation de surfaces rétro-réfléchissantes en vue d'améliorer encore la fiabilité.

Enfin il est encore à noter qu'on peut également utiliser la disposition à axe optique suivant fig. 10 avec des barres ou autres signes à surface non plus rétro-réfléchissante, mais bien seulement diffusante, à condition que la surface du support comporte des propriétés de réflexion beaucoup plus marquées (papier brillant, métallisation, etc...). Comme montré schématiquement en fig. 11 la lumière incidente (rayon e) qui frappe la barre 4 est alors diffusée dans tous les sens et notamment dans le sens r correspondant au récepteur, alors que pour le support (fig. 12), cette lumière correspondant au rayon e est réfléchie au moins préférentiellement comme indiqué en e' et ne risque pas d'influencer ce récepteur.

Bien entendu l'on peut là encore inverser, c'est-à-dire prévoir pour le support une surface diffusante et pour les barres ou autres signes une surface au contraire notablement réfléchissante.

Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour la lecture de signes de code portés par un support en mouvement relatif par rapport à un lecteur constitué par un émetteur de lumière éclairant une première zone de ce support qui se déplace sur ce dernier et par un récepteur affecté par la lumière provenant d'une seconde zone du support qui coïncide au moins en partie avec la première, caractérisé en ce que l'émetteur (E) du lecteur (3) comprend des moyens (7, 8, 8a ; 14, 15, 9) de concentration et de limitation de la première zone (I) du support (1) éclairée par cet émetteur, ces moyens étant agencés de manière telle que lors du passage relatif d'un signe (4), ladite zone ne déborde pas notablement audelà des bords de ce dernier (fig. 2).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur (R) du lecteur (3) comprend des moyens (10, 11, lla, 12 ; 11, pila) de concentration et de limitation de la seconde zone dont la lumière affecte ce récepteur, ces moyens étant agencés de manière telle que lors du passage relatif d'un signe (4) dans la première zone (I) éclairée par ltémetteur (E), ladite seconde zone ne déborde pas notablement au-delà des bords de ce signe.

3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de concentration et de limitation de la première zone (I) éclairée par l'émetteur (E) sont constitués par un diaphragme (8) comportant une ouverture (8a) au profil d'un signe de code (4) et par un objectif (9) projetant sur le support (1) l'image optique de cette ouverture (8a).

4. Dispositif suivant la revendication 1, avec signes de code constitués par des barres tandis que la source lumineuse de l'émetteur est réalisée par une ampoule électrique à filament rectiligne, caractérisé en ce que cette ampoule (14) est orientée de façon que son filament (15) soit parallèle à l'ouverture (8a) du diaphragme (8), elle-même établie sous forme de fente, un condenseur (7) étant interposé à la façon en soi connue entre l'ampoule et la fente de manière à concentrer la lumière de 11 ampoule sur cette fente.

5. Dispositif suivant la revendication 1, avec signes de code constitués par des barres tandis que la source lumineuse de l'émetteur est réalisée par une ampoule électrique à filament rectiligne, caractérisé en ce que les moyens de concentration et de limitation de la première zone éclairée par l'émetteur (E) sur le support (1) sont constitués par un objectif (9) qui projette directement sur le support l'image de ce

filament (15).

6. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de concentration et de limitation de la seconde zone dont la

lumière affecte le récepteur (R) comprennent un objectif (10), un diaphragme (11) disposé dans le plan de l'image du support (1) donnée par cet

objectif, ce diaphagme comportant une ouverture (lia) au profil d'un signe de code (4), et une lentille (12) concentrant à la façon en soi connue sur

la cellule détectrice (13) du récepteur la lumière qui traverse cette

ouverture.

7. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de concentration et de limitation de la seconde zone dont la lumière affecte le récepteur (R) ne comprennent qu'un diaphragme (11) à

ouverture (lla) au profil d'un signe de code (4).

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce qu'il comprend deux lecteurs (3A, 3B) qui lisent séparément les signes (4) portés par le support (1), leurs réponses

étant comparées de façon à vérifier qu'elles sont bien identiques pour un même signe.

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les deux lecteurs (3A, 3B) sont décalés l'un par rapport à l'autre suivant le

sens du mouvement relatif du support (1) de manière que l'un (3B) lise les signes (4) avec un certain retard par rapport à l'autre (3A), les réponses des deux lecteurs (3A, 3B) étant envoyées à un ordinateur (16) qui enregistre au moins la première réponse qu'il reçoit pour chaque signe afin de pouvoir la comparer ensuite avec la seconde.

10. Dispositif suivant la revendication 8, avec signes de code constitués par des barres, caractérisé en ce que les deux lecteurs (3A, 3B) sont disposés de manière à lire simultanément l'une et l'autre moitié de la même barre (4), de manière que leurs réponses puissent être comparées sans décalage d'aucune sorte.

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui

précèdent, caractérisé en ce que la surface des signes (4), ou respectivement celle du support (1), est prévue rétro-réfléchissante, l'axe optique moyen du ou des lecteurs (3 ; 3A, 3B) étant orienté obliquement par

rapport au support de manière à recevoir préférentiellement la lumière

rétro-réfléchie.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui

précèdent, caractérisé en ce que la surface des signes (4), ou respectivement

celle du support (1), est prévue fortement diffusante de la lumière, celle du support (1), ou respectivement des signes (4) étant substantiellement plus réfléchissante et l'axe optique moyen du ou des lecteurs (3, 3A, 3B) étant orienté obliquement par rapport au support de manière à recevoir préférentiellement la lumière diffusée.