FR2715240A1 - Dispositif de lecture d'une marque fluorescente sur un objet. - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comprend au moins une diode électroluminescente (3i , 3i + 1 ) adaptée pour rayonner de la lumière dans une bande de fréquences propre à exciter ladite marque fluorescente, des moyens optiques (5i , 5i + 1 ) pour concentrer la lumière émise par ladite diode électroluminescente dans une zone de détection (10) dans laquelle ladite marque est appelée à être placée, et des moyens de détection photosensibles (6j ) placés au droit de ladite zone (10) pour détecter la lumière réémise par ladite marque en réponse à son éclairement dans ladite zone.

Description

L'invention concerne un dispositif de lecture d'une marque fluorescente, telle qu'un code à barres, un code à points ou autre code, sur un objet.

I1 est connu d'apposer des codes à barres fluorescents sur des objets postaux en vue de leur tri ultérieur au moyen de machines de tri.

De telles machines de tri comprennent un dispositif de lecture des codes, lesquels sont constitués d'une succession de bâtonnets fluorescents. Le dispositif de lecture comprend une source lumineuse, telle qu'une lampe à iode ou une lampe
U.V., associée à des filtres et à des moyens optiques, pour appliquer le rayonnement lumineux émis dans une fenêtre dans laquelle défilent les codes à barres. La lumière émise par les bâtonnets fluorescents en réponse au rayonnement incident est appliquée à un photodétecteur, par exemple au moyen d'une lame semi-transparente et d'un anamorphoseur à fibres optiques. Le signal électrique analogique issu du photodétecteur est ensuite traité par des circuits électroniques pour assurer la reconnaissance du code à barres et l'aiguillage vers une direction de tri de l'objet qui en est revêtu.

L'utilisation de codes à barres fluorescents permet d'assurer leur lecture indépendamment, en particulier, de la couleur de l'objet sur lequel ils sont apposés.

Cependant les matériaux fluorescents ont un faible rendement, c'est-à-dire que le rapport entre l'énergie réémise et celle qui est absorbée est peu élevé. C'est la raison pour laquelle les dispositifs de lecture selon l'état actuel de la technique comportent une source lumineuse relativement puissante, telle qu'une lampe à halogène, qui a pour inconvénient de présenter un rayonnement thermique élevé et, par conséquent, de poser des problèmes de dérive thermique et de fiabilité. La source lumineuse doit donc être placée à une distance importante des objets lus et doit être munie d'un radiateur. De plus, des filtres et des moyens optiques relativement complexes sont nécessaires pour focaliser la lumière émise par la source dans la fenêtre de lecture et pour recueillir et appliquer au photodétecteur la lumière réémise par les bâtonnets fluorescents.

Il en résulte que de tels dispositifs de lecture sont volumineux, complexes et coûteux.

L'invention a entre autres buts de fournir un dispositif de lecture de marques fluorescentes, de conception simple et peu coûteux, qui permette d'éliminer les inconvénients des dispositifs de lecture connus.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de lecture d'une marque fluorescente sur un objet, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une diode électroluminescente adaptée pour rayonner de la lumière dans une bande de fréquences propre à exciter ladite marque fluorescente, des moyens optiques pour concentrer la lumière émise par ladite diode électroluminescente dans une zone de détection dans laquelle ladite marque est appelée à être placée, et des moyens de détection photosensibles placés au droit de ladite zone pour détecter la lumière réémise par ladite marque en réponse à son éclairement dans ladite zone.

L'invention s'applique au cas d'un objet en mouvement ou à l'arrêt.

Il est déjà connu d'utiliser une diode électroluminescente pour la lecture de codes à barres du type dans lequel la couleur de fond et celle des barres est parfaitement définie en vue d'assurer un contraste maximal.

Toutefois, il était communément admis que cette technique n'était pas applicable à la lecture de codes à barres fluorescents en raison du faible rendement des encres fluorescentes et de la faible intensité lumineuse émise par une diode électroluminescente. Contrairement à ce préjugé, il s'avère que, conformément à l'invention, il est possible de recueillir un signal électrique exploitable en vue de la lecture d'une marque fluorescente éclairée au moyen d'une diode électroluminescente émettant dans une bande adaptée pour exciter ladite marque.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple et illustré par les dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif selon l'invention pour la lecture de codes à barres fluorescents
- la figure 2 est une vue schématique en élévation frontale montrant la répartition verticale des diodes électroluminescentes de part et d'autre de la fenêtre de lecture dans le dispositif de la figure l ;
- la figure 3 est une vue schématique illustrant l'application du dispositif de lecture selon l'invention à la lecture de deux codes barres superposés sur un même objet; et
- la figure 4 est un diagramme illustrant les signaux électriques produits par les photodiodes du dispositif de la figure 3.

En se reportant tout d'abord à la figure 1, une paroi plane 1 opaque à la lumière est pourvue d'une fenêtre rectangulaire 2 transparente à la lumière émise par des diodes électroluminescentes 3i et 3i+1 placées devant la paroi 1 et à la lumière réémise par les bâtonnets fluorescents d'un code à barres porté par un objet 4 défilant dans le sens de la flèche F derrière la fenêtre de lecture 2.

Devant chaque diode électroluminescente 3i, 3i.1 est interposé un dispositif optique 5i, 5i+1, tel qu'une lentille, un miroir ou autre, destiné à répartir la lumière émise par la diode correspondante selon la géométrie souhaitée dans la fenêtre 2. Les diodes électroluminescentes sont choisies de manière à émettre une lumière propre à exciter les bâtonnets fluorescents, par exemple une lumière bleue pour une réémission par fluorescence dans l'orangé.

Comme le montre la figure 1, les diodes électroluminescentes 3i et 3i+1 et leurs dispositifs optiques associés 5i et 5i+1 sont de préférence centrés respectivement sur des plans Pi et Pi+1 qui sont disposés de part et d'autre d'un plan Ps Dans l'exemple représenté, ils sont symétriques par rapport à ce plan Ps Les plans Pi et Pi+1 peuvent être confondus. L'angle qu'ils forment peut être quelconque. De préférence cet angle est le plus réduit possible de manière à autoriser des défauts de positionnement des objets 4. Le plan P5, sensiblement parallèle aux barres et espacements des codes à détecter, est le plan de symétrie de la fenêtre rectangulaire 2 selon la plus grande dimension de celle-ci.

Les dispositifs optiques 5i et 5i+1 sont agencés pour assurer l'éclairement d'une zone 10 de largeur a centrée au milieu de la largeur de la face arrière de la fenêtre 2, la hauteur h de cette zone 10 étant fonction du nombre de diodes et de dispositifs optiques qui sont superposés dans les plans Pi et Pi+1. La largeur d et la hauteur h de cette zone 10 sont au maximum égales respectivement à la largeur et la hauteur de la fenêtre 2. En outre, la largeur d de la zone 10 est au plus égale à la largeur des barres et espacements des codes à lire, et sa hauteur h au moins égale à la hauteur de ces barres et espacements.

De plus, comme représenté sous forme schématique à la figure 2, les diodes d'indices impairs i disposées dans le plan Pi et les diodes d'indices pairs i+l disposées dans le plan Pi+1 sont de préférence disposées en quinconce, c'est-àdire que chaque diode de rang i+l est disposée dans le plan Pi+1 à mi-hauteur par rapport aux diodes de rangs i et i+2 dans le plan Pi, l'écartement entre les diodes adjacentes dans chacun des plans Pi et Pi+1 étant choisi de manière à assurer une répartition sensiblement homogène du flux lumineux émis par l'ensemble des diodes sur la zone d'éclairement ou de détection 10.

La détection de la lumière réémise par les barres ou bâtonnets fluorescents portés par l'objet 4, en réponse à leur défilement dans la zone d'éclairement 10, est assurée par une ou plusieurs photodiodes 6 > pourvues chacune d'un filtre 7j, éventuellement associé à un système optique de reprise du type condenseur, autorisant le passage de la lumière dans la ou les longueurs d'ondes d'émission des bâtonnets fluorescents et interdisant la transmission de la lumière dans les autres longueurs d'ondes. Les photodiodes 6 ainsi que leurs filtres et systèmes optiques éventuels 7 sont disposés en avant de la fenêtre 2 dans le plan de symétrie Pst c'est-à-dire entre les plans Pi et Pi+1.

Comme représenté sur la figure 1, les photodiodes 6 > et leurs filtres et systèmes optiques éventuels 7 sont placés dans le plan P5 dans une position qui est la plus proche possible de la face avant de la fenêtre 2 tout en n'interrompant pas le faisceau lumineux concentré par les dispositifs 5i et 5i+1 dans la zone d'éclairement 10. De même, les diodes électroluminescentes 3i et 3 sont disposées le plus près possible de la zone 10 dans la mesure compatible avec les caractéristiques de dimensions et de géométries des différents composants.

Les photodiodes 6; superposées dans le plan P5 sont toutes disposées à la même distance de la face avant de la fenêtre 2 et le champ de détection de chaque photodiode est centré sur la zone d'éclairement 10 et représente une fraction de la surface de cette zone 10. Le nombre de photodiodes 6 est fonction de la hauteur h de la zone d'éclairement 10 et de la résolution souhaitée, c'est-à-dire du nombre de pixels ou de points images que l'on souhaite recueillir. Afin d'assurer une détection correcte, la hauteur du champ global embrassé par deux photodiodes 6 consécutives est de préférence au plus égal à la hauteur des bâtonnets fluorescents des codes à barres devant être détectés.

En fonctionnement, les objets 4 portant un code à barres devant être détectés défilent contre la face arrière de la paroi 1 et, lors de leur passage dans la zone d'éclairement 10, les bâtonnets fluorescents réémettent une lumière qui est détectée par les photodiodes 61. Les photodiodes 6 fournissent chacune un signal électrique analogique dont le niveau présente une valeur significative si une partie du bâtonnet défile dans le champ de détection de la photodiode correspondante ou une valeur nonsignificative correspondant à un bruit de fond si le champ de détection de la photodiode correspondante se trouve placé de part ou d'autre des extrémités du bâtonnet.

Grâce à des moyens électroniques de traitement conventionnels qui ne sont pas l'objet de la présente invention, les signaux de sortie des photodiodes 6 peuvent être traités individuellement en parallèle afin d'éliminer les signaux non-significatifs et de ne retenir que les signaux significatifs. Il en résulte ainsi une amélioration sensible du rapport signal/bruit par rapport à un dispositif de détection conventionnel dans lequel un dispositif photosensible unique scrute l'ensemble d'un champ d'éclairement dont, pour assurer avec certitude la détection des bâtonnets fluorescents, la hauteur est généralement sensiblement plus grande que celle des bâtonnets, de sorte que le signal délivré par ce photodétecteur unique présente un bruit de fond important.

En variante, il est possible d'utiliser des diodes électroluminescentes 3i, 3i+1 à émission pulsée, en vue d'augmenter notablement la puissance lumineuse instantanée.

Une détection synchrone est alors effectuée au niveau des photodétecteurs 6j . Cette disposition permet d'augmenter le niveau du signal reçu.

Comme le montre également le schéma de la figure 3, le dispositif de lecture décrit ci-dessus permet d'assurer la détection en parallèle d'au moins deux codes à barres 8 et 9 superposés verticalement l'un au-dessus de l'autre sur un même objet 4 afin d'enrichir l'information codée sur cet objet. Dans ce cas, la hauteur du champ global embrassé par deux photodiodes consécutives est de préférence au plus égal à la plus petite des dimensions comprenant la hauteur des bâtonnets et la distance verticale entre les deux codes 8 et 9 superposés. Comme le montre la figure 4 qui représente la forme des signaux de sortie S1, S2 S7 des photodiodes 61, 62 6, respectivement, la photodiode 63 située entre les codes 8 et 9 et les photodiodes 66 et 67 situées sous le code 9 produisent des signaux S3, S6 et S7 correspondant au bruit de fond émis à partir de la surface de l'objet 4, tandis que les photodétecteurs 61 et 62 d'une part et 64 et 65 d'autre part produisent des signaux S1, S2, S4 et S5 présentant des niveaux significatifs en réponse au passage d'un bâtonnet fluorescent dans leur champ de détection respectif. Au moyen de circuits électroniques simples et conventionnels, il est ainsi possible de lire et décoder simultanément en parallèle les deux codes à barres 8 et 9, et ceci à vitesse très élevée comme cela est exigé pour les applications, telles que le tri postal, où le débit des objets codés est très élevé.

Une telle lecture de deux rangées superposées de codes à barres fluorescents sur un même objet est difficilement envisageable au moyen, par exemple, de dispositifs de lecture conventionnels à photodétecteur unique compte tenu de la dimension nécessairement importante du champ que doit embrasser chaque détecteur, sauf à écarter d'une grande distance les deux codes à barres ce qui, en pratique, est difficilement réalisable du fait de la surface limitée qui est disponible pour l'impression de codes à barres sur des objets tels que des objets postaux.

Bien entendu, en choisissant adéquatement la hauteur h du champ de détection 10, le nombre de photodiodes et leur espacement, il est possible de lire simultanément plus de deux codes à barres superposés.

Le dispositif selon l'invention permet d'assurer également la lecture de codes de topologies non conventionnelles, par exemple de codes à barres en deux dimensions comprenant des barres réparties sur au moins deux rangées, de codes associant des barres de hauteurs différentes, de codes composés par des ensembles de points, etc...

Le dispositif de lecture selon l'invention n'est pas limité à la lecture de codes mais peut être utilisé pour lire toutes marques fluorescentes, par exemple une marque d'oblitération apposée sur un timbre d'affranchissement postal et représentative, par exemple, de la vitesse d'acheminement de l'objet ainsi oblitéré.

Les photodiodes 61 peuvent être intégrées sur une même barrette linéaire ll ce qui permet, par une miniaturisation de ces photodiodes, d'assurer une résolution élevée du dispositif de lecture tout en facilitant la fabrication, le montage et la connexion de l'ensemble de détection à photodiodes 61. Il en est de même pour les diodes électroluminescentes d'éclairage 3i, 31+1. De façon plus générale, la géométrie d'intégration des photodiodes et/ou des diodes électroluminescentes sur un substrat commun peut être adaptée à la géométrie des marques à détecter.

Par rapport aux dispositifs conventionnels, le dispositif de lecture selon l'invention permet de supprimer les composants coûteux tels que l'anamorphoseur à fibres optiques, élimine les problèmes d'échauffement et permet une miniaturisation sensible du dispositif grâce aux possibilités d'intégration de certains des composants et au positionnement de l'ensemble des composants à proximité immédiate de la fenêtre de lecture 2.

Le dispositif selon l'invention est également peu coûteux et d'un fonctionnement fiable grâce au recours à des composants soumis à de faibles échauffements et à la possibilité de connecter l'ensemble de ces composants, à savoir les diodes électroluminescentes 3i et 3 > équipées de leur optique, les photodiodes 6 équipées de leur filtre et au moins une partie des circuits électroniques associés, sur une même carte électronique.

Des essais réalisés ont fourni de bons résultats avec une diode électroluminescente de puissance de l'ordre du microwatt. Dans les dispositifs antérieurs à lampe, la puissance de celle-ci est de l'ordre de 50 Watts.

Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

C'est ainsi, par exemple, que le dispositif décrit peut être utilisé pour lire une marque fluorescente sur un objet immobile. Le balayage de la marque peut être effectué au moyen d'un dispositif scanner à miroir oscillant. Il peut être également assuré manuellement par déplacement du dispositif de lecture devant la marque fluorescente. Il est encore possible de juxtaposer une pluralité de diodes électroluminescentes et de photodétecteurs associés, disposés en regard de la marque à détecter. Un séquençage de l'éclairage pour chaque diode électroluminescente permet alors d'assurer la lecture de la marque fluorescente.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de lecture d'une marque fluorescente sur un objet, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une diode électroluminescente (3i, 3i+1) adaptée pour rayonner de la lumière dans une bande de fréquences propre à exciter ladite marque fluorescente, des moyens optiques (5i, 5i+1) pour concentrer la lumière émise par ladite diode électroluminescente dans une zone de détection (10) dans laquelle ladite marque est appelée à être placée, et des moyens de détection photosensibles (6) placés au droit de ladite zone (10) pour détecter la lumière réémise par ladite marque en réponse à son éclairement dans ladite zone.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'auxdits moyens de détection photosensibles (6j) sont associés des moyens de filtrage (7j) autorisant sélectivement le passage de la lumière vers lesdits moyens de détection (6j) dans la bande de fréquences émise par ladite marque fluorescente.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'auxdits moyens de détection photosensibles (6;) sont associés des systèmes optiques de reprise (71) du type condenseur.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de diodes électroluminescentes (3i, 3i+1) et de moyens optiques (5i, 5i+1) agencés pour éclairer de manière sensiblement homogène une zone de détection (10) ayant une surface qui est un multiple du champ éclairé individuellement par chacune desdites diodes et leurs moyens optiques associés.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites diodes électroluminescentes (3i, 3i+1) sont alignées dans deux plans (Pi, Pi+1) disposés de part et d'autre d'un plan de symétrie (P5) sensiblement perpendiculaire au plan de la zone de détection.

6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ladite marque fluorescente comprend au moins un code à barres fluorescentes, caractérisé en ce que ladite zone de détection (10) a une forme sensiblement rectangulaire et présente une largeur et une hauteur qui sont respectivement au plus et au moins égales à celles des barres et espacements dudit code.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection photosensibles comprennent une pluralité de photodétecteurs (6;) ayant chacun un champ de détection représentant une fraction de la surface de ladite zone de détection (10) et délivrant chacun un signal électrique en réponse à l'émission, dans leur champ de détection, de lumière par ladite marque fluorescente.

8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que lesdits photodétecteurs (6j) sont alignés dans ledit plan de symétrie (pu) ledit plan de symétrie étant sensiblement parallèle auxdites barres et espacements dudit code.

9. Dispositif selon la revendication 8 pour la lecture d'au moins deux codes à barres superposés parallèlement sur un même objet, caractérisé en ce que lesdits photodétecteurs (6j) sont agencés de manière telle que la hauteur du champ global embrassé par deux photodétecteurs consécutifs est au plus égale à la plus petite des dimensions comprenant la hauteur desdites barres et la distance entre lesdits codes.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits photodétecteurs sont constitués par des photodiodes (6j).

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites photodiodes (6j) sont intégrées sur un substrat commun suivant une géométrie adaptée aux marques à détecter.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que lesdites diodes électroluminescentes (3i, 3i+1) sont intégrées sur un substrat commun suivant une géométrie adaptée aux marques à détecter.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications l à 12, caractérisé en ce que ledit dispositif est disposé devant une paroi (1) opaque à la lumière derrière laquelle défile ledit objet et pourvue d'une fenêtre (2) transparente à la lumière émise par lesdites diodes électroluminescentes (3i, 3i+1) et à celle émise en réponse par ladite marque fluorescente, lesdites diodes, lesdits moyens optiques et lesdits moyens de détection (61) étant placés à proximité immédiate de ladite paroi et agencés pour former une zone de détection (10) de dimensions prédéterminées centrée sur la face arrière de ladite fenêtre (20).

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdites diodes électroluminescentes (3i 3i.i) sont du type à émission pulsée et en ce que lesdits moyens de détection photosensibles (6j) sont commandés pour effectuer une détection synchrone.