NL1001510C2 - Scaninrichting voor industriële toepassingen. - Google Patents

Description

5

SCANINRICHTING VOOR INDUSTRIËLE TOEPASSINGEN

Voor industriële toepassingen, waarbij bijvoorbeeld op een lopende band passerende voorwerpen die zijn voorzien van streepjescode, dienen te worden herkend, is veelal weinig ruimte voor opstelling van een dergelijke 10 scaninrichting beschikbaar. In de praktijk wordt wel toevlucht gezocht tot een scaninrichting, waarbij het decodeergedeelte voor het opvangen van de door de streepjescode weerkaatste laserstraling zich buiten de behuizing van de laserscanlijnen uitzendende inrichting be-15 vindt. Dit maakt een afzonderlijk huis voor het decodeergedeelte noodzakelijk, hetgeen omslachtig en kostbaar is.

Uit het Franse octrooischrift 2.401.438 is een scanner met een veelhoekig roteerbare spiegel beschreven. Bij deze scanner wordt de bron voor laserlicht gevormd 20 door een gaslaser, hetgeen deze inrichting omvangrijk maakt en niet geschikt voor toepassing in een industriële omgeving, waar veelal weinig ruimte beschikbaar is.

Ook de in de internationale octrooiaanvrage PCT/US86/00370 beschreven scaninrichting is niet geschikt 2 5 voor toepassing in een industriële omgeving, onder meer vanwege de omvang daarvan. Bij deze bekende scanner wordt een scaneenheid gemonteerd in een weegschaal voor het gelijktijdig wegen en scannen van voorwerpen, bijv. in een supermarkt.

3 0 De onderhavige uitvinding verschaft een inrich ting voor het aftasten van één of meer streepjescodes op een voorwerp in een industriële omgeving, omvattende; - een huis voorzien van een venster voor het doorlaten van één of meer aftastende stralingsbundels en 35 van, door een streepjescode geïnduceerde straling; - één of meer plaatvormige delen waarop een stralingsbron, een voor de straling gevoelige sensor en 1001510 2 verdere elektronische, optische en mechanische onderdelen zijn aangebracht; - een veelhoekige roteerbare spiegel voor het opwekken van aftastlijnen van de stralingsbundels, en 5 aandrijfmiddelen daarvoor; en - plaatsingsmiddelen voor het op passende wijze in het huis plaatsen van de plaatvormige onderdelen en de daarop aangebrachte optische, mechanische en elektronische onderdelen.

10 De onderhavige uitvinding verschaft een uiterst compacte inrichting waarin zowel de laserlicht uitzendende delen als de laserlicht ontvangende delen in hetzelfde huis zijn opgenomen.

Doordat bij voorkeur de onderdelen nabij de 15 buitenwanden van het huis zijn aangebracht, is de optische weg van de laserscanlijnen zo groot mogelijk, hetgeen een voldoende lengte aan scanlijnen biedt bij relatief compacte afmetingen van het huis. Doordat de spiegelvlakken van de roteerbare veelhoekige spiegel, hoeken 20 nabij 45° hebben, wordt de optische weg van de laserbundel in het inwendige verder vergroot, waardoor tevens de effectieve scanlijnlengte wordt vergroot. Bij het in het navolgende nader te beschrijven uitvoeringsvoorbeeld wordt een lijnlengte van 60 mm op de plaats van het 25 venster bereikt, terwijl 1200 lijnen per seconde door de scaninrichting worden afgegeven, hetgeen wordt mogelijk gemaakt door de hoge verwerkingssnelheid van de elektronica en een hoog toerental van de veelhoekige spiegel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm heeft de in-30 richting volgens de onderhavige uitvinding afmetingen (1 x b x h) heeft in de ordegrootte van 12 cm x 9 cm x 4,5 cm. Hierdoor wordt weinig ruimte ingenomen door de inrichting volgens de onderhavige uitvinding, hetgeen zoals boven is aangeduid, van belang is in de meeste 35 industriële uitvoeringsvormen.

Daar bij voorkeur de lijnlengte ongeveer 60 mm bedraagt, kan de inrichting volgens de onderhavige uitvinding bijv. nabij een lopende band worden gemonteerd, 100 1510 3 hetgeen ruimtebesparing met zich brengt. Het moge duidelijk zijn dat het focusserende gebied van de scanlijnen naar wens kan worden ingesteld, afhankelijk van de toepassing, waardoor op enigszins grotere afstand van een ' 5 transportband, bijv. 10 mm, een grotere lijnlengte, bijv. 70 mm voor aftasting van een op de band passerend object beschikbaar is.

Doordat bij voorkeur ongeveer 1200 lijnen per seconde worden geschreven, kan een transportband waarop 10 objecten met een streepjescode zijn geplaatst, met relatief grote snelheid worden aangedreven. Dankzij het grote aantal lijnen, wordt immers de kans vergroot, dat een streepjescode goed wordt gelezen. In deze industriële omgeving is veelal slechts één mogelijkheid beschikbaar 15 om de streepjescode op een passerend voorwerp juist te herkennen. Doordat de lijnen met grote snelheid worden geschreven, wordt het mogelijk een zogeheten raster toe te passen, waardoor naast bovengenoemde voordelen, tevens goede herkenbaarheid van een streepjescode bereikbaar is, 20 indien deze minder nauwkeurig ten opzichte van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding is gepositioneerd.

Bij voorkeur maken verende voeten deel uit van de passingsmiddelen, waardoor het binnenwerk weinig onderhevig is aan eventueel in een industriële omgeving 25 optredende trillingen.

Bij voorkeur is een thermisch geleidende en elektrisch isolerende mat tussen het deksel van het huis en het veel warmte dissiperende deel van het binnenwerk aangebracht, teneinde warmte naar het (metalen) huis af 30 te voeren.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, met verwijzing naar de bij gevoegde 35 tekeningen, waarin tonen: fig. 1 een uit elkaar getrokken aanzicht in perspectief van een inrichting volgens de onderhavige 1001510 4 uitvinding die in geassembleerde toestand in een huis kan worden geplaatst; fig. 2 een aanzicht in perspectief van het in elkaar gezette gedeelte van fig. 1 voor plaatsing in een 5 uit elkaar getrokken huis; en fig. 3 een schematisch bovenaanzicht in doorsnede van de inrichting uit fig. 1 en 2 met daarin enkele laserstralen aangegeven ter verduidelijking van de werking daarvan.

10 Binnenwerk 1 (fig. 1, 2) voor een industriële scaninrichting omvat een aantal kaarten 3, 4 en 47 met (niet getoonde) gedrukte bedrading, alsmede een kunststof plaat 2, waarop de optische en elektronische onderdelen voor een aftastinrichting volgens de onderhavige uitvin-15 ding zijn aangebracht. Op kaart 3 is een laserlicht uitzendende eenheid 4, bijvoorbeeld een laserdiode aangebracht, alsmede een sensor of detector 5 voor het opvangen van de door een barcode geïnduceerde of verstrooide straling. Niet getoonde elektronica die is aangesloten op 20 de detector 5, bevindt zich achter een metalen afscherm-plaat 6 van de kaart 3. Doordat de laserbron 4 en de detector 5 aan dezelfde kaart zijn aangebracht, doen zich weinig problemen voor, voor wat betreft instellingen van de diverse optische onderdelen, daar eventuele geringe 25 afwijkingen in de opstelling daarvan zowel de heengaande als de teruggaande laserbundel beïnvloeden.

Met behulp van klikverbindingen is aan de kaart 3 onderdeel 7, vervaardigd uit spuitgegoten kunststof bevestigd, waaraan tevens een lens 9 voor de detector is 30 aangebracht. Lens 9 is bij voorkeur van spuitgegoten kunststof en is voorzien van twee pootdelen, waarvan in figuur 1 pootdeel 10 zichtbaar is, welke pootdelen bij voorkeur uit een stuk met de lens zijn gevormd. De pootdelen passen in openingen of uitsparingen 11, 12 van de 35 afdekplaat 6 en kunnen daarin worden vastgeklikt, voor gemakkelijke en juiste positionering van de lens en ter vergemakkelijking van de assemblage. Aan het kunststof onderdeel 7 is tevens een vlakke spiegel 13 aangebracht, 1001510 5 die het van een streepjescode ontvangen licht via lens 9 op de detector 5 werpt.

De onderdelen van spuitgegoten kunststof verlagen het gewicht en kunnen op weinig kostbare wijze in ‘ 5 grote aantallen worden gefabriceerd, terwijl de klikver-bindingen de assemblage-inspanning doen verminderen.

Op de kaart 3 is tevens een tweede detectorcir-cuit 14 aangebracht, dat van een bij voorkeur cylindri-sche spiegel 15 weerkaatst licht opvangt, waarvan de 10 functie later zal worden beschreven.

Het kunststof onderdeel 7 is tevens bevestigd aan kunststof chassisdeel 2 waarop een roteerbaar aandrijf bare veelhoekige spiegel 20 is aangebracht, waarvan de spiegelvlakken zich tot aan het plaatvormige deel 2 15 zelf uitstrekken en waaronder een elektrische aandrijfmo-tor 21 van geringe afmeting is geplaatst. Op onderdeel 2 is tevens een tweede vlakke spiegel 22 aangebracht voor het laten passeren van het, van de laserbron 4 afkomstig laserlicht via spiegeleenheid 19 en verdere spiegeldelen 20 60 en 13, en veelhoekige spiegel 2 0 door een venster naar een voorwerp met streepjescode. Aan onderdeel 2 is voorts een gedeelte 8 bevestigd, waaraan de elektrische voedingsbron voor voeding van het binnenwerk is aangebracht.

Vanwege de beperkte ruimte die veelal in indus-25 triële omgevingen beschikbaar is, heeft de scanner volgens de onderhavige uitvinding in de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm (fig. 2) een lengte 1 van ongeveer 12 cm, een breedte w van ongeveer 9 cm en een hoogte h van ongeveer 4,5 cm. Daar bij deze compacte afmetingen de 3 0 warmtedissipatie van de scaninrichting een probleem zou kunnen vormen, zijn de meest dissiperende onderdelen, zoals de laserbron, de voedingsbron en de geïntegreerde circuits van de besturing mede hierom zoveel mogelijk aan de buitenzijde van de kaarten aangebracht, en bevindt de 35 elektrische voedingsbron zich zover mogelijk verwijderd van, en tegenover de laserbron, daar deze laatstgenoemde bij een bepaalde temperatuur, van bijvoorbeeld 50 °C, ter beveiliging automatisch wordt uitgeschakeld.

1001510 6

Voorts wordt er bij de scaninrichting volgens de onderhavige uitvinding naar gestreefd de hoeveelheid bedrading tussen de diverse kaarten nabij de metalen wanden tot een minimum te beperken.

5 In de getoonde en beschreven voorkeursuitvoe ringsvorm wordt de enige bedrading gevormd door een vlakke kabel die naar het statorgedeelte van de elektromotor leidt.

Nadat het in fig. 1 getoonde binnenwerk is 10 geassembleerd, kan het in zijn geheel in een onderste huisdeel 30 (fig. 2) worden geplaatst, voor welk doel het binnenwerk is voorzien van een staafvormig uitsteeksel 31, waaraan het binnenwerk kan worden aangegrepen. Het onderste huisdeel is bij voorkeur aan twee opstaande 15 zijwanden voorzien van zwaluwstaartvormige bevestigings-gedeelten 33 resp. 34, voor snelle en eenvoudige montage in die omgeving, zoals het opschuiven en vastklemmen aan een framedeel van een lopende band. Oe bodem van het onderste huisdeel 30 is voorzien van passingsdelen 35, 36 2 0 en 37, waarvan het passingsdeel 37 aan één zijde open is, terwijl aan het binnenwerk corresponderende rubberen voetdelen 38, 39 en 40 zijn aangebracht, voor het opvangen van, in de industriële omgeving voorkomende, trillingen. De rubberen voetdelen 38 en 39 zijn aangebracht aan 25 de plaat 2, terwijl voetdeel 40 is aangebracht aan het daarop geplaatste onderdeel 7, waardoor dat onderdeel eveneens goed verend wordt ondersteund. Doordat het passingsdeel 37 aan één zijde is geopend, is het gemakkelijk het binnenwerk op snelle wijze in het huisdeel 30 te 30 plaatsen. In één van de opstaande wanden van het huisdeel 30 is voorts een connector 42 aangebracht, voor elektrische voeding en datacommunicatie met het binnenwerk.

Nadat het binnenwerk 1 in het onderste deel 30 van het huis is geplaatst, wordt daarop een matvormig 35 element 44 gelegd, dat bij voorkeur van elektrisch isolerend en warmte geleidend silicone materiaal is, dat in contact komt met een deksel 45 dat op het onderste deel 3 0 van het huis wordt geplaatst. Het deksel 45 is voor- 1001510 7 zien van een laserlichtdoorlatend venster 46 van krasvast materiaal, dat aan de buitenzijde daarvan tegen het deksel is vastgelijmd.

Een kaart 47 verzorgt de elektrische verbinding 5 tussen het gedeelte 8 met de voeding en de kaart 3, waarop zich de (meeste) elektronica-onderdelen bevinden.

Bij voorkeur bevindt zich tussen het deksel en het onderste gedeelte van het huis een rondlopende snaar-afdichting voor het lekwaterdicht maken van de behuizing. 10 De spiegelvlakken 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 en 58 (fig. 3) van polygoon 21 hebben telkens een enigszins afwijkende stand ten opzichte van de verticaal, en hebben in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld achtereenvolgend hoeken van 46,60°; 46,14°; 45,68°; 44,77°; 44,32°; 45,23-15 °; 43,43°; en 43,87° ten opzichte van de hartlijn van de rotor van de motor. Door deze telkens enigszins afwijkende hoeken worden acht evenwijdige scanlijnen in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld met een lengte van 6 cm door het venster heen afgegeven, ter aftasting van barco-20 des op voorwerpen die aanwezig zijn voor dat venster.

Door bovengenoemde volgorde van de hoeken, worden naast elkaar liggende scanlijnen, vanzelfsprekend niet achtereenvolgend geschreven. Het polygoon is bij voorkeur vervaardigd uit spuitgegoten kunststof met opgedampt 25 spiegelmateriaal, waardoor het gewicht uiterst laag kan worden, bijvoorbeeld 2,7 gram bedraagt. De hoeken van de spiegelvlakken hebben de bovengenoemde achtereenvolgende waarden teneinde de onbalans bij aandrijving met hoge snelheid, bijvoorbeeld 9000 tpm, zo klein mogelijk te 30 houden, en bijvoorbeeld tot een waarde van ongeveer 5 mgmm te beperken, terwijl wordt gewaarborgd dat de onderlinge afstand tussen opeenvolgende scanlijnen niet zodanig groot wordt, dat bij een bepaalde voortgangssnelheid van de voorwerpen met barcode, een barcode onafgetast 35 tussen naast elkaar zichtbare lijnen kan passeren.

Alle mogelijkheden van de volgorde van bovengenoemde hoeken van het polygoon, werden met behulp van een computer doorgerekend. De uiteindelijk gekozen volgorde 1001510 δ heeft weliswaar niet de allerkleinste onbalans van het polygoon, maar waarborgt tevens dat de afstand tussen twee opeenvolgend geschreven parallelle scanlijnen niet meer dan vijf tussenafstanden van dergelijke lijnen 5 omvat, waardoor wordt voorkomen dat een barcode er tussendoor kan 'glippen'.

In de praktijk is gebleken dat assemblage van een polygoon op de rotor van de motor met dubbelzijdig plakband snel, voldoende nauwkeurig en hecht kan plaats-10 vinden.

In fig. 3 is voorts zichtbaar dat een van laserbron 4 afkomstige bundel B via instelbare spiegel 19, een vastopgestelde verdere spiegel 60 en spiegel 13 op het polygoon geraakt, en nabij de overgang tussen twee 15 spiegelvlakken, in de figuur tussen spiegelvlak 54 en 55, op de holle spiegel 15 geraakt, die zich naast spiegel 22 bevindt. Met behulp van holle spiegel 15 en de op kaart 3 aangebrachte detector 14 wordt dan telkens het einde van een scanlijn geregistreerd, en doorgegeven aan de bestu-20 ringselektronica van de scanner. Hierdoor komt meer positie-informatie beschikbaar voor de decodering van barcodes, en kan nauwkeurigere herkenning plaatsvinden, bijvoorbeeld indien zich twee codes in één scanlijn bevinden, of een code zich over twee lijnen uitstrekt.

25 Na assemblage van het binnenwerk van een scan- inrichting volgens de onderhavige uitvinding, dient slechts nog verstelbare spiegel 19 te worden ingesteld, voor een juiste werking van de scaninrichting, terwijl alle overige onderdelen vast ten opzichte van elkaar zijn 30 gepositioneerd.

Het bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeeld dient niet beperkend te worden geïnterpreteerd; de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denk-35 baar zijn.

1001510

Claims (16)

1. Inrichting voor het aftasten van één of meer streepjescodes op een voorwerp in een industriële omgeving , omvattende; - een huis voorzien van een venster voor het 10 doorlaten van één of meer aftastende stralingsbundels en van, door een streepjescode geïnduceerde straling; - één of meer plaatvormige delen waarop een stralingsbron, een voor de straling gevoelige sensor en verdere elektronische, optische en mechanische onderdelen 15 zijn aangebracht; - een veelhoekige roteerbare spiegel voor het opwekken van aftastlijnen van de stralingsbundels, en aandrijfmiddelen daarvoor; en - plaatsingsmiddelen voor het op passende wijze 2. in het huis plaatsen van de plaatvormige onderdelen en de daarop aangebrachte optische, mechanische en elektronische onderdelen.

2. Inrichting volgens conclusie l, waarbij verende voeten deel uitmaken van de passingsmiddelen.

3. Inrichting volgens conclusie l of 2, waarbij het huis voorzien is van één, twee of meer zwaluwstaartvormige verbindingsdelen voor montage van de inrichting in de industriële omgeving, bijvoorbeeld nabij een transportband .

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij één van de plaatvormige onderdelen is voorzien van een uitstekende pen voor het uit (en in) het huis brengen daarvan, tezamen met alle optische, mechanische en elektronische onderdelen of wel het binnenwerk van de 35 inrichting.

5. Inrichting volgens één van de conclusies l-4, waarbij de laserbron en de voor laserlicht gevoelige sensor zijn aangebracht aan dezelfde kaart. 1001510

6. Inrichting volgens één van de conclusies 1-5, waarbij tussen een deksel van het huis en de elektrische onderdelen een thermisch geleidende en elektrisch isolerende plak of mat is opgenomen.

7. Inrichting volgens de conclusie 6, waarbij het materiaal een silicone basis heeft.

8. Inrichting volgens één van de conclusies 1- 7, waarbij relatief veel warmte dissiperende elementen, zoals de voedingsbron, de laserdiode en een besturings- 10 circuit nabij wanden van het huis zijn aangebracht, derhalve aan de buitenzijde van de kaarten.

9. Inrichting volgens één van de conclusies l- 8, waarbij de veelhoekige roteerbare spiegel van kunststof is, waarop spiegelvlakken zijn opgedampt.

10. Inrichting volgens één van de conclusies l- 9, waarbij de veelhoekige spiegel door middel van dubbelzijdig plakband aan de rotor van de motor is bevestigd.

11. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een additionele, voor laserstraling 20 gevoelige sensor voor het detecteren van een einde van een scanlijn is aangebracht.

12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de volgorde van de schuine spiegelvlakken van de veelhoekige spiegel zodanig is bepaald, 25 dat de onbalans van de veelhoekige spiegel is verminderd.

13. Werkwijze voor het assembleren van een inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij kaarten met diverse optische en elektronische onderdelen tot een geheel aan elkaar worden bevestigd, en 30 waarbij dit geheel vervolgens passend in een huis wordt aangebracht.

14. Inrichting volgens één van de conclusies 1-12, waarbij het huis buitenafmetingen (1 x b x h) heeft in de ordegrootte van 12 cm x 9 cm x 4,5 cm.

15. Inrichting volgens één van de conclusies 1 - 12 of 14, waarbij bepaalde onderdelen, zoals de laserbron, spiegels e.d., zodanig nabij de buitenwanden 1001510 van het huis zijn aangebracht, dat een lijnlengte van ongeveer 60 mm ter plaatse van het venster wordt bereikt.

16. Inrichting volgens één van de conclusies 1-12, en/of 14 of 15, waarbij het toerental van de 5 veelhoekig roteerbare spiegel een zodanige waarde heeft, dat ongeveer 1200 lijnen per seconde worden geleverd. 1001510