KR940003827B1 - 바코드 판독장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

바코드 판독장치

제1도는 종래의 5군의 주사선이 얻어지는 주사패턴을 도시하는 도면.

제2도는 종래의 바코드 판독장치의 일실시예를 도시하는 평면도.

제3도는 제2도에 도시하는 장치의 측면도.

제4도는 본 발명의 바코드판독장치의 판독창 및 주요부의 구성의 일실시예를 도시하는 사시도.

제5도는 본 발명의 바코드 판독장치의 내부의 구성부분의 배치도.

제6도는 본 발명의 바코드 판독장치의 판독장치의 면 및 그 법 선면에서 얻게되는 주사빔의 패턴도.

제7a도는 제6도에 도시하는 판독창의 면과, 법선면과의 교선과 상기 판독창면에서 얻게되는 주사빔과 이루는 각도를 도시하는 도면.

제7b도는 제6도에 도시하는 판독창의 면과, 법선면과의 교선과 상기 법선면에서 얻게되는 주사빔과 이루는 각도를 도시하는 도면.

제8도는 판독성능의 평가를 위해 유효주사회수를 산출할때의 물품이 앙각(仰角)과 바코드의 회전각을 도시하는 도면.

제9도는 본 발명의 바코드 판독장치를 판위에 평평하게 놓았을때 경우의 사시도.

제10도는 본 발명의 바코드 판독장치를 판위에 세로로 놓았을때의 사시도.

제11도는 모든 주사각 Q1과, 주사중심에서 판독창까지의 거리 L과 5군의 주사선이 얻어지는 경우의 5군의 주사영역의 각각에 대응하는 각 주사선 길이 1과의 관계를 도시하는 도면.

제12도는 제11도에 도시하는 모든 주사각 Q1과 같게 했을때의 4군의 주산영역의 각각에 대응하는 각 주사선 길이 1과 주사중심에 판독창까지의 거리 L과의 관계를 도시하는 도면.

제13도는 제11도에 도시하는 주사중심에서 판독창까지의 거리 L과 같게 했을때의 4군의 주사영역의 각각에 대응하는 각 주사선 길이 1과, 모든 주사각 Q2와의 관계를 도시하는 도면.

제14도는 본 발명의 바코드 판독장치의 다른 실시예의 내부의 주요부 구성을 도시하는 사시도.

제15도는 제14도에 도시하는 레이저빔로를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51 : 틀체 53 : 발진기

59 : 회전거울 60, 61, 62, 63 : 고정주사거울

본 발명은 판독창에서 외방향으로 그 판독창면에 대한 법선면을 향하여 복수 방향으로 주사하는 복수의 레이저빔을 방사하여 판독창의 외부를 이동하는 바코드를 판독하는 바코드 판독장치에 관한 것이다.

종래의 바코드판독장치, 특히 정치식(定置式)의 그것에 있어서는 일반적으로 틀체내에 배설된 레이저 발진기에서 출사되는 레이저빔은 복수의 광로 변경거울을 지나 수렴렌즈에 입사되고, 소정의 초점위치에서, 작은 스포트지름으로 되도록 수령된다. 그후, 회전주사거울에 의해 반사되면서 복수의 주사빔으로되어 판독창에서 외방향으로 방사된다.

이 주사빔은 종래는 통상 5군의 빔으로 되어 방사되고, 그안의 1개의 주사빔이라도, 외부를 이동하는 물품에 붙여진 바코드와 교차하면, 거기서 생기는 변조 반사광이 출사기의 경로의 같은 경로를 지나 수광렌즈에 입사되고, 다시 수광소자에서 수광되도록 되어있다.

상술한 종래의 바코드 판독장치는 예를들면, UPS.4,799,164 또는 USP 4,861,973에 개시되고 있듯이, 판독창면 및 이것에 대한 법선면에 나타나게 되는 주사빔군은 5군이다. 제1도에 나타내면, 판독창면(13) 및 법선면(14)에 나타나게 되는 주사빔은 수평주사빔 B_1H, B_1V로 되는 1군과, 경사주사빔 B_2H, B_2V, B_3V로 되는 2군과, 수직주사빔 B_4H, B_4V, H_5V로 되는 2군의 합계 5군으로 된다. 각 군의 주사빔은 회전주사거울의 2개의 반사면이 약간 다른 각도를 갖고 형성되어 있으므로, 2개의 대략 평행인 주사선이 생성되고, 따라서 5군의 경우는 10개의 주사빔이 생성되게 된다.

그렇지만, 그를 위한 광학계의 구성은 거울이나 렌즈등의 광학 부품점수가 많이 사용되기 때문, 장치 전체가 대형화되고, 고가가 되는 결점이 있었다.

거기서 장치 전체를 소형화한 것으로서 종래, 특개소 64-48017호 공보에 나타나듯이 제2도 및 제3도의 구성의 것이 알려져 있다.

이것은 제2도에 도시하는 레이저 발진기(21)에서의 레이저빔을 콜리메이터 (22), 광로 변경 거울(23,24) 및 유공렌즈(25)의 구멍(25a)을 통한후, 다면 회전거울 (26)에 의해 반사되면서, 주사된다. 이 주사되는 레이저빔은 1매의 수평주사용 고정거울(27)에 반사되어 1군의 수평 주사빔으로 되어 판독창(30)에서 외부로 방사되고, 또 2매의 경사주사용 고정거울(28₁,28₂)에 반사되어 2군의 경사 주사빔으로 되어 판독창(30)에서 외부로 방사되고, 또는 2매의 수직 주사용 고정거울(29,29)에 반사되어 2군의 수직주사빔으로 되어 판독창(30)에서 외부로 방사되도록 되어 있다.

이와 같이 다면회전거울(26)로 반사되어 얻어지는 주사빔을 각 주사용 고정거울 (27,28₁,28₂,29₁,29₂)로 각각 1회만 반사시켜서 각 방향의 주사선을 생성함으로써 광학부품점수를 작게하고 장치의 소형화 및 비용저하를 꾀하고 있다.

그런데 이런 종류의 바코드 판독장치의 판독성능은 주사선 길이가 길고, 또 일련의 주사선을 생성하는 시간이 짧을수록 향상하는 것이 알려져 있다.

그러나, 주사선길이는 다면회전거울의 주사중심에서 바코드까지의 거리에 비례하기 위해, 종래의 소형화를 꾀한 바코드 판독장치의 경우는 주사선길이를 길게 하는 것은 곤란하였다. 한편, 일련의 주사선을 생성하는 시간을 짧게 하는데는 다면회전거울의 회전속도를 높이면 실현할 수 있으나, 그러나 이와같이 하면 주사선의 선속도도 올라가기 때문에 바코드에서의 반사광을 수광하는 수광소자의 출력을 2치화한 후에 디코드 하는 디코드 회로의 동작이 추종할 수 없게 되며 일련의 주사선을 생성하는 시간을 짧게 하는데도 한계가 있었다.

이와 같이, 종래 소형화를 꾀한 장치이여도 판독성능을 향상시키는 것이 곤란하였다.

본 발명은 상기 종래의 결정을 제거하고, 소형화 및 저가를 실현하고, 게다가 판독성능도 향상시킬 수 있는 바코드 판독장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바코드 판독장치는 외방향으로 레이저빔을 방사하는 판독창을 가지는 틀체내에 배치되고, 레이저빔을 방사하는 레이저빔 발진기 수단과; 상기 레이저 발진기에서 방사된 레이저빔을 반사하여 주사하는 회전 거울수단과; 상기 회전거울 수단으로 반사되어 주사되어온 레이저빔을 상기 판독창의 면에 대해 법선면상에 복수방향으로 복수의 주사선, 이들 복수의 주사선은 법선면상에서 수직 방향의 2주사선 군과, 수평방향에 대해 각도를 가지고 경사하는 경사진 2주사선 군으로 이루어지는 구성이 얻어지도록, 상기 회저거울수단과 상기 판독창과의 사이에 배치되는 4매가 서로 각도를 가지고 있는 거울체로 되는 고정주사거울 수단과으로 구성된다.

상기 구성으로 함으로써, 본 발명의 바코드 판독장치는 종래 5군의 주사영역을 가지고 있던 경우의 바코드의 판독성능에 대해 4군의 주사영역으로서도 마찬가지의 바코드의 판독성능으로 판독할 수 있으므로 소형화를 실현할 수 있으며 광학부품수도 작게 할수가 있는 등의 이점을 가진다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대해 설명한다.

제4도 및 제5도에서 도시하는 바와같이, 틀체(51)의 상면에는 판독창(52)이 형성되어 있다. 상기 틀체(51)내에는 레이저빔을 출사하는 레이저 발진기(53) 이 레이저 발진기(53)에서의 레이저빔을 수렴시키는 수렴용 광학계(54), 이 수렴용 광학계(54)를 통하여 수렴된 레이저빔의 광로 변경을 행하는 광로변경 거울(55,56), 이 광로 변경거울(55,56)을 통하여 얻게되는 레이저빔을 중앙부에 형성된 구멍을 통하여 통과시키는 유공거울(57) 및 유공렌즈(58), 이 유공렌즈(58)를 통과한 레이저빔을 반사, 주사시키는 회전주사거울(59)을 형성하고 있다.

상기 회전주사거울(59)은 상기 판독창(52)의 창면에 대한 법선면(판독창면에 대하여 수직인 면)방위에 대하여, 상부가 틀체내에서 판독창(52)이 형성된 측으로 경사진 회전중심축(59a)을 가지는 다면, 예를 들면 4면 각기둥형상으로 구성되고, 입사될 레이저빔을 상기 판독창(52)을 형성한 상면측과 반대측, 즉 경사진 하방으로 반사, 주사하도록 되어 있다. 또한, 회전주사거울(59)은 각 군에 있어서 대략 평행한 4개의 주사선을 얻기 위해, 각 면의 경사각도가 약간씩 다르고 있다.

상기 회전주사거울(59)에서의 반사빔을 받은 상기 틀체(51)내의 하방위치에는 4매의 고정주사거울(60,61,62,63)이 배치되어 있다.

상기 각 고정주사거울(60,61,62,63)은 상기 회전주사거울(59)에서의 반사빔을 반사하여 상기 판독창(52)에서 외방향으로 그 판독창면에 대한 법선면을 향하여 4방향으로 주사하는 4군의 레이저빔을 생성하는 작용을 하고, 그 가운데의 고정주사거울 (60,61)은 제1도에 도시하는 2군의 경사주사선 b1, b2를 생성하고, 고정주사선 (62,63)은 2군의 대략 수지주사선 b3, b4를 생성하고 있다.

그리고 제6도에 도시하는 바와같이 상기 경사진주사선 b1, b2가 법선면(64)에서 수평방향에 대한 각도가 비교적 얕은 각도로 되도록 제4도에 도시한 바와 같이 고정주사거울(60,61)이 배치되고, 또 제6도에 도시하는 상기 대략 수직주사선 b3, b4가 법선면(64)에서 대략 수직으로 되도록 제4도에 도시하는 고정주사거울(62,63)이 배치되어 있다. 즉, 판독창(52)의 창면에 있어서 4군의 각 주사선 b₁-b₄가 법선면(64)에서 b₁', b₂', b₃', b₄'로 되도록 배치되어 있다.

또한, 본 실시예에서는 각 면의 경사각도가 약간씩 다른 4면의 각 기둥형상의 회전주사거울(59)을 이용하고 있으므로, 각 주사선군 4개의 대략 평행한 주사빔으로 구성되고, 본 광학계에서는 4군계 16개의 주사빔을 생성하게 된다.

상기 판독창(52)의 외부에서 바코드에 주사빔이 반사되어 얻어지는 반사광은 제4도에 도시한 바와 같이 상기 판독창(52)→고정주사거울(60-63)→회전주사거울(59)→유공렌즈(58)→유공거울(57)을 통하여 수광소자(65)에 수광되어 후단의 신호처리회로, 즉 A/D 변환기, 세이딩(Shading) 보정회로, 디코드회로에 공급되도록 고정되어 있다.

이와 같은 구성의 본 실시예에 있어서는 제5도에 도시한 바와 같이 레이저발진기 (53)에서의 레이저빔은 수렴용 광학계(54)로 수렴되고, 또한 광로변경거울(55,56)로 광로 변경된후, 유공거울(57) 및 유공렌즈(58)의 구멍을 통과하여 회전주사거울(59)에 입사된다. 그리고 이 회전주사거울(59)로 반사된 레이저빔은 하방에 배치된 4매의 고정주사거울(60-63)로 반사되어 판독창(52)에서 외방향으로 방사된다.

한편, 제6도에서 판독창(52)과 판독창 법선면(64)과의 교선(71)과 판독창 (52)면위의 각 주사군 b₁, b₂, b₃, b₄를 이루는 각을 제7a도에 도시한 바와 같이 각 b₁θ, b₂θ, b₃θ, b₄θ라 하고, 마찬가지의 법선면(64)면위에 각 주사선 군 b₁', b₂', b₃', b₄'를 이루는 각을 제7b도에 도시한 바와 같이 각각 (b₁'θ), (b₂'θ), (b₃'θ), (b₄'θ)라 하면, 이 각도는 표 1에서 나타내는 범위가 가장 적당하다는 것이 이론해석 및 판독실험에서 분명하게 되었다.

[표 1]

또한, 본 발명에서 회전주사거울(59)로 주사된 레이저빔을 고정주사거울(60-63)에서의 1회의 반사만으로 주사선군을 생성하기 때문에, 일반적으로는 주사선 생성의 자유도가 작아지며, 표 1에 나타나는 소망의 주사선 각도 범위를 실현하는 것이 곤란하게될 경우도 있으나, 실제로는 표 2에서 나타나는 주사선 각도 범위이면 판독성능면에서 문제가 발생하는 일은 없다.

[표 2]

여기서 상기 이론해석 및 판독실험에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

일반적으로, 바코드 스캐너의 판독성능을 평가하는 이론해석법으로서 유효주사회수에 의한 판독성능 평가가 넓게 이용되고 있다.

이것은 제8도에 도시한 바와같이, 도면중 화살표 방향으로 이동하는 물품(72)의 자유도를 판독창(52)를 기준으로 한 앙각 β와 바코드(72a)의 회전각 a만으로 한정하고, 일련의 판독동작중에 바코드와 주사선이 유효하게 교차하는 회수(유효주사회수)를 산출하여 판독성능을 평가하는 수법이며, 이 수법을 이용한 해석결과예를 표 3, 표 4, 표 5에 나타낸다. 또한, 제8도는 간략화하기 위해 1개의 경사진주사선 군(b_1,b₁')만의 표시로 되어 있으나, 본 해석은 모든 주사선(본 실시예에서는 4군과 각 4개의 계16개)에 대한 유효주사회수를 합계한 것이며, 트렁케이트(바코드의 세로를 축소할 것)되어 있지 않은 표준의 upc코드를 초속 2.54m로 판독창(52)위를 이동시켰을 때의 결과이다.

[표 3]

라벨폭 18.8mm 라벨높이 22.86mm 물품의 이동속도 2.54m/s

[표 4]

라벨폭 18.81mm 라벨높이 22.86mm 물품의 이동속도 2.54m/s

[표 5]

라벨폭 18.81mm 라벨높이 22.85mm 물품의 이동속도 2.54m/s

상기 각표에 있어서 수치는 회전각 α를 0°-90°에 대해 5°씩 변화시키고, 또 앙각 β를 0°-90°에 대해 5°씩 변화시켰을때의 유효 주사회수를 나타내고 있다. 이 수치가 클수록 판독이 양호한 것을 나타내고 일반적으로 3이상의 유효주사회수가 있으면 판독에 지장은 없지만, 표준 사선으로 나타내는 2이하의 부분에서는 판독이 곤란하게 될 우려가 있다.

표 3은 가장 일반적인 5군주사선의 정치석 바코드 스캐너의 결과이며, 바코드 (72a)의 회전각 α가 0°-901, 품(72)의 앙가 β가 0°-90°의 전역에 걸쳐서 양호한 판독성능을 확보하고 있다.

표 4는 표 3에 사용한 5군 주사선의 정치석 바코드 스캐너에서 수평주사군을 삭제한 4군의 주사선으로 판독을 행했을때의 해석 결과이며, 이 표에서 회전각 α가 20°하의 판독이 열화되고 있는 것을 알았다.

그런데 표 5는 표 1 또는 표 2에서 나타낸 주사선각도를 채용한 본 발명의 일실시예의 4군 주사선식 바코드 스캐너의 해석 결과이며, 물품(72)의 자유도범위에서 양호한 판독성능을 확보하고 있으며, 4군의 주사선에서도 주사선배치의 최적화를 꾀하는 것으로 5군의 주사선을 사용한 스캐너와 대략 동등한 판독성능을 확보할 수 있는 것을 알았다.

또 상기 이론해석을 실증하기 위해, 오퍼레이터에 의한 바코드판독 테스트를 행하였다. 이 테스트는 복수의 오퍼레이터가 미리 정해진 복수의 바코드 샘플을 판독하는데 필요로 하는 시간에서 2샘플당의 판독시간을 산출한 것으로, 이번 테스트에서는 오퍼레이터가 10000회의 판독을 행하였다.

그 결과에 의하면, 종래의 가장 대표적인 5군 주사선의 바코드 스캐너와, 표 1 또는 표 2에서 지시한 주사선 각도를 채용한 본 실시예의 4군 주사선식 바코드 스캐너의 평균판독 시간은 1샘플당 양자모두 약 0.94초이며, 판독성능상의 차이는 생기지 않았다.

이상의 테스트는 제9도에 도시한 바와 같이 본 장치 A를 서커대(73)의 위에 평평하게 놓았을때의 테스트였으나, 제10도에 도시한 바와같이 본 장치 A를 서커대(73)위에 세로로 놓았을 경우에 대해서도 마찬가지의 테스트를 행한 결과, 5군 주사선의 바코드 스캐너의 평균 판독시간은 1.0초, 본 실시예의 4군 주사선식 바코드 스캐너의 평균판독시간은 0.90초로 대략 같은 결과가 얻어졌다.

이상의 것에서 실험 및 이론해석 모두 양자성능에 실질적인 우위차는 인장되지 않고, 4군의 주사선에서도 주사패턴을 최적 배치함으로써 종래의 5군의 주사선의 스캐너와 동등한 판독성능을 확실시할 수 있는 것이 증명되게 되었다.

게다가 본 실시예의 4군의 주사선의 스캐너는 종래의 5군의 주사선의 스캐너에 비해 대폭으로 장치를 소형화 할수 있다.

예를 들면 5군의 주사영역의 것이 제11도에 도시한 바와같이, 주사중심에서 판독창면까지의 거리가 L, 모든 주사각θ1, 모든 주사선길이 1이 모든 주사길이를 5등분한 길이였다 하면, 본 실시예의 4군의 주사영역의 것은 제12도에 도시한 바와같이 모든 주사각 θ1 및 각 주사선 길이 1을 바꾸지 않고(판독성능을 떨어뜨린다) 주사중심에서 판독창면까지의 거리를 종래의 4/5로 단축할 수가 있으며, 대폭적인 장치의 소형화를 꾀할 수 있다.

또 본 실시예에 있어서 주사중심에서 판독창면까지의 거리를 5군의 주사영역의 것과 같게 L로 하고, 또 한 각 주사선 길이도 같게 1로 하면 제13도에 도시한 바와같이 모두 주사각을 θ₁보다도 작은 θ₂로 할 수 있다. 이것은 제4도에 도시한 회전주사거울(59)의 회전속도를 높이지 않고 일련의 주사선을 생성하는 시간을 단축할 수 있으며, 따라서, 각 군의 주사선이 개수를 늘리는 것이 가능하게 되며 바코드의 판독성능을 향상시킬 수가 있다.

따라서 주사중심에서 판독창면까지의 거리를 L보다도 짧게 하고, 또한 모든 주사각을 θ₁보다도 작게 하는 것이 가능하게 되며, 장치의 소형화 및 바코드의 판독성능의 향상의 양쪽을 동시에 꾀할 수도 있다.

또 본 실시예에 있어서는 회전주사거울(59)에서의 반사빔을 고정주사거울(60-63)로 1회 반사시키는 것만으로 판독창(52)에서 외부로 방사시키는 주사빔을 생성하고, 게다가 주사영역을 4군 구성으로 하고 있으므로, 광학부품수를 종래의 소형화를 꾀한 것보다도 더욱 작게 할 수 있으며, 장치를 더욱 소형화 및 비용저하를 꾀할 수가 있다.

또한, 상기 실시예에서는 회전주사거울로서 4면각기둥 형상의 것을 사용했으나 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 3면 흑은 5면 이상의 각 기둥형상의 것을 사용한 것이여도 좋다.

또 4면각기둥형상의 것에 대신하여 제14도 및 제15도에 도시한 바와같이 다면각뿔 형상의 회전주사거울(74)을 사용하여도 상기 실시예와 같은 효과가 얻어진다. 또한, 다면각뿔형상의 회전주사거울(74)을 사용한 경우는 회전주사거울의 거울면이 경사진하방을 향하고 있으므로 그 회전축(74a)은 판독창법선(64)의 방향과 대략 평행하게 된다.

또, 상기 실시예에서는 2군의 경사진 주사선군 b₁, b₂(b₁',b₂') 및 2군의대략 수직주사선군 b₃, b₄(b₃', b₄)는 각각 좌우 대칭인 패턴으로서 설명했으나, 스캐너의 용도에 따라서는 비대칭인 패턴쪽이 바람직한 경우도 있으며, 좌우대칭인 패턴에 한정되는 것은 아니다.

Claims (4)

1. 외방향으로 레이저빔을 방사하는 판독창을 가지는 틀체(51)내에 배치되어 레이저빔을 방사는 레이저 발진기(53)와; 상기 레이저 발진기에서 방사된 레이저빔을 반사하여 주사하는 회전거울(59)과; 상기 회전 거울에서 반사되어 주사되어 왔던 레이저빔을 상기 판독창의 면에 대한 법선면상에 수직방향의 2주사선 군과 수평방향에 대해 각도를 가지고 경사하는 경사진 2주사선 군으로 부터 구성되는 복수의 주사선이 얻어 지도록 상기 회전거울과 상기 판독창과의 사이에 배치되는 것을 연결하여 형성한 4매가, 서로의 각도를 가지고 있는 거울체로 되는 고정주사거울(60,61,62,63)로 구성되는 것을 특징으로 하는 바코드 판독장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전거울(59)은 상기 레이저 발진기에서의 레이저빔을 상기 틀체의 상기 판독창에 마주보는 측면을 향하여 반사하는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 바코드 판독장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전거울(59)은 상기 판독창의 면에 대한 법선면에 대해 경사진 회전중심축을 가지는 다면각기둥 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바코드 판독장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전거울(59)은 상기 판독창의 면에 대한 법선면에 대해 대략 평행한 회전축을 가지는 다면각뿔형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바코드 판독장치.