NL9401302A

NL9401302A - Barcode scanner.

Info

Publication number: NL9401302A
Application number: NL9401302A
Authority: NL
Inventors: Cornelis Reinier J Schonenberg; Laurentius Wilhelmus Nunnink
Original assignee: Scantech Bv
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1996-03-01
Also published as: EP0697674A1; DE69506190T2; ATE173844T1; US5689102A; DE69506190D1; EP0697674B1

Description

BARCODE SCANNER

Inrichtingen voor het aftasten van streepjescode of barcode scanners, worden ook in West-Europa op steeds grotere schaal toegepast in supermarkten en dergelijke. Het gaat hierbij veelal om vast horizontaal of verticaal opgestelde scanners waarlangs een door de afnemer gekocht artikel dient te worden bewogen. Dergelijke bekende inrichtingen zijn veelal ingebouwd, hetgeen omslachtig en kostenintensief is. Tevens vertonen deze barcode scanners het euvel dat bepaalde artikelen veelal herhaaldelijk langs een venster daarvan bewogen dienen te worden, vanwege een onvoldoende nauwkeurige werking. Dit leidt veelvuldig tot beschadigingen van dat venster.

De onderhavige uitvinding beoogt een nauwkeurig werkende en compacte inrichting te verschaffen, zodat aftasting van de streepjescode op een voorwerp gemakkelijk plaats vindt, bijvoorbeeld bij beweging daarvan ongeveer in de richting van de laserstralen door het venster en niet persé in een richting loodrecht daarop, dat wil zeggen langs het venster, terwijl verdere aspecten van de onderhavige uitvinding betrekking hebben op de weinige onderdelen die benodigd zijn, zoals slechts een enkele kaart met elektrische circuits waarop tevens de laserbron is aangebracht, en/of de mede daardoor gemakkelijk stofvrij uit te voeren ruimte waarin spiegelmiddelen zijn opgesteld.

De onderhavige uitvinding verschaft een inrichting voor het aftasten (scannen) van streepjescode (barcode) op een voorwerp, omvattende; - een huis voorzien van een venster; - een laserlichtbron voor het uitzenden van een laserstraal, die in het huis is opgesteld; - eerste, vast in het huis opgestelde spiegelmiddelen voor het reflecteren van de laserlichtstraal; - een orgaan dat in het huis roteerbaar aandrijfbaar is gelegerd en dat is voorzien van tweede roteerbare spiegelmiddelen; en - een detector voor het opvangen van het door de vaste spiegelmiddelen en de roteerbare spiegelmiddelen weerkaatste, vanaf de streepjescode afkomstig laserlicht, dat via het venster wordt doorgelaten, waarbij de vaste en roteerbare spiegelmiddelen zodanig zijn opgesteld dat een patroon van een relatief groot aantal van relatief korte, elkaar gedeeltelijk overlappende scanlijnen ontstaat, gezien op het venster, en waarbij de scanlijnen in de richting vanaf het venster ten opzichte van elkaar in relatief geringe mate divergeren, opdat het gebied op relatief geringe afstand, bijvoorbeeld op 0 - 20 cm afstand van het venster, telkens onder verschillende hoeken wordt bestreken door de scanlijnen in telkens een vlak evenwijdig en op afstand van het venster.

De inrichting volgens de onderhavige uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassingen waar weinig ruimte beschikbaar is om voorwerpen met barcode daarlangs te bewegen. De inrichting volgens de onderhavige uitvinding kan op een ondergrond rechtopstaand worden geplaatst en de streepjescode op voorwerpen kan worden gelezen door de voorwerpen naar en/of vanaf het venster te bewegen, op enige afstand daarvan, zonder dat contact met dat venster noodzakelijk is, hetgeen beschadigingen aan dat venster voorkomt.

Daar de praktijk leert, dat de voorwerpen veelal naar het venster worden toebewogen in een richting waarbij de streepjes van de barcode zich evenwijdig aan één van de zijden van het venster uitstrekken, omvat het scanpatroon bij voorkeur zowel één of meer lijnen evenwijdig aan een eerste zijde van dat venster, alsmede één of meer lijnen evenwijdig aan een tweede zijde van het venster, dat wil zeggen loodrecht op de eerste richting.

Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een barcode scanner voorzien van een lens voor het ovaal maken van de doorsnede van de laserbundel.

Verder verschaft de onderhavige uitvinding een barcode scanner voorzien van een lens voor het focusseren van de teruggekaatste laserstralen naar de detector, die is vervaardigd uit spuitgegoten kunststof.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening, waarin tonen: fig. 1 een aanzicht in perspectief van een voorkeursuitvoeringsvorm van een barcode scanner volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 een gedeeltelijk weggebroken aanzicht in perspectief van de inrichting uit fig. 1; fig. 3 een aanzicht in perspectief van detail III uit fig. 2; fig. 4 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een eerste stand; fig. 5 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een tweede stand; fig. 6 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een derde stand; fig. 7 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een vierde stand; fig. 8 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een vijfde stand; fig. 9 een schematisch aanzicht van de werking van de inrichting uit fig. 1 en 2 in een zesde stand; fig. 10 een uit elkaar getrokken onderaanzicht van de inrichting uit fig. 1 en 2; fig. 11 een gedeeltelijk weggebroken aanzicht in perspectief van detail XI uit fig. 2; fig. 12 een aanzicht in perspectief van detail XII uit fig. 11; en fig. 13 een aanzicht gedeeltelijk in perspectief en gedeeltelijk in doorsnede van detail XIII in fig. 2.

De voorkeursuitvoeringsvorm van een barcodescanner 1 (fig. 1, 2) of een inrichting voor het aftasten van streepjescodes omvat een huis 2 waarin een venster 3 is opgenomen waardoorheen de laserstralen naar buiten kunnen treden en op een streepjescode B van een voorwerp O kunnen vallen en na reflectie daartegen via dat venster in een detector kunnen worden gedetecteerd. Zoals in fig. 1 duidelijk is, wordt door de inrichting een patroon van bij voorkeur telkens drie evenwijdige lijnen Lv Lj, Lj, L4, Lj, L6, Lj respectievelijk Lg afgeven, die een groot gedeelte van het venster bestrijken, doordat in het onderhavige geval deze lijnen zich onder zeven verschillende hoeken ten opzichte van een zijde van het venster uitstrekken, terwijl ze een relatief korte lengte hebben, waardoor de inrichting qua inwendige opbouw compact kan blijven. De lijnen hebben bijvoorbeeld een lengte van minder dan de helft van de hoogte H of breedte W van het venster. Bij benadering vormen de scanlijnen op het venster een omgekeerde U opgebouwd uit zeven drievouden van evenwijdige rechten, waarboven zich nog drie evenwijdige rechte lijnen uitstrekken. Daar de praktijk leert, dat voorwerpen veelal met de streepjes van de barcode evenwijdig aan één van de zijden daar naartoe en daar vanaf worden bewogen, strekken de richtingen L1 en Lj zich ongeveer evenwijdig aan een eerste zijde uit, terwijl de lijnen L4 en Lg zich evenwijdig aan de andere zijde van het venster uitstrekken. Door deze richtingen, L, en Lj enerzijds en L4 en Lg anderzijds, die elk uit drie scanlijnen bestaan, ontstaat een kokerachtig gebied voor het venster waardoorheen de scanlijnen van de richtingen Lj, Lj, Lj en L6 daardoorheen kruisen en enigszins divergeren ten opzichte van die hoofdrichtingen die het kokervormige gebied bepalen.

Het moge duidelijk zijn dat de scanlijnen alleen op het venster 3 de in fig. 1 zichtbare patroon vertonen, daar de lijnen zich in vlakken verwijderd van het venster, onderling anderszins zullen uitstrekken.

Één en ander is bijvoorbeeld zichtbaar in fig. 2 waar het patroon P op enige afstand van het venster zichtbaar is waarbij dit patroon P duidelijk een ander beeld geeft dan het in fig. 1 getoonde. In het huis 2 is een enkele multi-layer board 4 opgenomen waarop diversen elektronica-onderdelen zijn aangebracht, waaronder een processor 5 voor het verwerken van de streepjescode informatie alsmede een laserlichtbron 6 die een bundel B via vast opgestelde spiegels 7, 8 en 9 afgeeft naar een roterend orgaan 10 dat met hoog toerental door een motor 10' wordt geroteerd en waarop drie relatief grote spiegelvlakken 11, 12 en 13 alsmede drie relatief kleine spiegelvlakken 14, 15 en 16 zijn opgedampt. Vanaf het roterend orgaan 10 wordt de laserbundel B via vast opgestelde spiegels 17, 18, 19, 20, 21, 22 en 23 via het venster 3 als aftast- of scanlijnen tot het patroon P naar buiten geworpen. Van het patroon P is bijvoorbeeld een lijn 1¾ in de figuren zichtbaar door middel van de getrokken pijllijn en de onderbroken pijllijn.

Op niet getoonde wijze is nabij de (halfgeleider) laserlichtbron bij voorkeur een cilindrische lens aangebracht, voor het ovaal maken van de doorsnede van de laserlichtbundel B, bijvoorbeeld in zodanige mate dat de grootste diameter van de 'vlek' tweemaal zo groot is als de kleinste diameter daarvan, in een richting loodrecht op de scanlijnen, waardoor een door een scanlijn getroffen streep van de barcode, dat wil zeggen een zwarte of witte streep daarvan, telkens een relatief grote hoeveelheid laserlicht van de bundel B reflecteert, hetgeen naar is gebleken de nauwkeurigheid van de aftasting in hoge mate bevorderd. Onnauwkeurigheden of vlekken op de barcode, zoals een haar, zullen zodoende niet als een streepje daarvan worden beschouwd.

De laserlichtbron 6 is bij de getoonde voorkeurs-uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvoering geplaatst in een houder 86 (zie ook fig. 11 en 12) die voorzien is van een opening 87 waarin de laserlichtbron 6 is geplaatst, en van koelribbe 88 voor het afgeven van de door de laserlichtbron 6 geproduceerde warmte.

De motor 10' is bij voorkeur een driefasige elektromotor waarbij de as van het roterend orgaan 10 telkens door twee solenoïden wordt aangedreven, terwijl van de derde solenoïde een puls kan worden afgeleid, die dient als telpuls voor het tellen van het toerental van de elektromotor. Bij verlaging van het toerental tot een ongewenst niveau, dient automatisch de laserlichtbron te worden afgeschakeld teneinde beschadigingen aan de diverse onderdelen vanwege oververhitting te voorkomen. Dit afschakelen van de laserlichtbron is voorts in het bijzonder van belang voor de veiligheid van de gebruiker daar een te hoge intensiteit daarvan bijvoorbeeld tot beschadigingen aan het oog kan leiden.

In de fig. 4-9 is schematisch zichtbaar op welke wijze de laserbundel B afkomstig van de laserbron 6 de verschillende spiegels op het roteerbaar orgaan 10 passeert. Zoals tevens zichtbaar is in fig. 2 is de vast opgestelde spiegel 20 onder de vast opgestelde spiegel 9 en recht tegenover het roteerbare orgaan enigszins groter dan de naburige spiegels 17, 18, 19 respectievelijk 21, 22 en 23. Bij het passeren van een eerste relatief grote spiegel, bijvoorbeeld 13 (zie ook fig. 3) aan het roteerbare orgaan 10 treedt de laserbundel uit onder een eerste hoek al. Vervolgens wordt de laserbundel weerkaatst tegen de relatief kleine spiegel 5 die de laserbundel weerkaatst tegen het uitstekende deel 20a van spiegel 20, door de laserbundel uittreedt onder een hoek a2. Vervolgens wordt bij reflectie tegen een spiegel 11 een uittreding onder een hoek a3 verkregen, terwijl tegen relatief kleine spiegel 16 een uittreding onder een hoek a4 wordt verkregen. De hoeken a5 en a6 behoren bij de spiegels 12 respectievelijk 15 aan het roteerbaar orgaan 10. De verschillende hoeken van uittreding worden zichtbaar op het venster 3 in fig. 1 als de zes lijnen en L4 die zich op dat venster parallel aan elkaar uitstrekken.

Vanwege de verschillende hoeken ten opzichte van de verticaal van elk van de spiegels 11, 12 en 13, wordt door elk van de vast opgestelde spiegels 17, 18, 19 en 21, 22 en 23 telkens drie lijnen door het venster naar buiten geworpen die zich voor elke spiegel op het venster 3 evenwijdig uitstrekken (zie fig. 1 de lijnenbundels Lv 1^, L,, Ls, L6 en L7.

In fig. 10 is zichtbaar dat de ruimte achter het venster 3 wordt begrensd door een onderdeel 40 dat bij voorkeur een enkel spuitgegoten onderdeel is waarin de overige onderdelen op eenvoudige wijze kunnen worden geassembleerd. Bij voorkeur wordt een lens 41 die voor een in fig. 10 niet zichtbare detector is geplaatst en bij voorkeur uit kunststof, zoals polycarbonaat is gegoten, in een opening 42 in het kunststof onderdeel stofdicht vastgeklikt (zie ook fig. 13). Het lenselement 41 uit één stuk is voorzien van verende benen 91 voorzien van nog elementen 92 voor het vastklikken van die benen in uitsparingen in het spuitgietdeel 40. Voorts is het lenselement 41 voorzien van een nokdeel 93 voor het radiaal juist positioneren daarvan in dit spuitgietdeel. Bij voorkeur is het lensdeel 94 van een ellipsoïdale vorm, hetgeen de nauwkeurigheid van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding verder vergroot, daar aberraties die voorkomen bij een sferisch oppervlak worden vermeden. Voorts is gebleken dat een dergelijke vorm van het lensoppervlak ook bij verstrooiing van het licht dit laserlicht nauwkeurig focusseert binnen een afstand van 150-450 mm van het lensoppervlak, hetgeen overeenstemt met de ruimte direct voor het venster tot een afstand van ongeveer 20 cm daarvoor.

Laserbron 6 voorzien van een afdichtring 43 is door een opening 44 in het onderdeel 40 gestoken. Langs de omtrek is het onderdeel 40 voorzien van een afdichtend los randdeel 45, bijvoorbeeld van rubber. Hierdoor kan het venster 3 gemakkelijk gereinigd en/of vervangen worden. Voorts is de motor aangebracht in een in fig. 10 niet zichtbare uitsparing (zie fig. 2) in het onderdeel 40 terwijl tevens een opening 48 is voorzien, die met behulp van een afdichting 49 het op optische wijze via het venster bereiken van elektronica op de naar het venster gekeerde zijde van de kaart 4, bijvoorbeeld voor het in sporadisch voorkomende gevallen uitnemen van een EPROM via verwijdering van het venster, zonder dat de overige onderdelen behoeven te worden losgemaakt. Dit verwisselen van de EPROM dient vanzelfsprekend uitsluitend door een deskundige monteur te worden uitgevoerd, temeer daar verzekerd moet blijven dat de ruimte achter het venster stofvrij blijft.

Wel wordt opgemerkt dat het venster niet veelvuldig vervangen zal behoeven te worden, daar beschadigingen daaraan dankzij het achterwege blijven tussen venster en voorwerp, relatief weinig zullen voorkomen. In tegenstelling tot de inrichtingen uit de stand van de techniek wordt derhalve bij voorkeur volstaan met een enkelvoudig uitgevoerd venster. Bij de bekende inrichtingen uit de stand van de techniek diende veelvuldig het voorste venster te worden vervangen, waarbij het achterste venster diende voor het stofvrij houden van de ruimte waarin de spiegelmiddelen waren opgesteld.

In fig. 10 is tevens zichtbaar dat de kaart 4 tevens aan de achterzijde is voorzien van elektronica-onderdelen 50, 51 en 52, waardoor met een enkele kaart kan worden volstaan. De kaart is voorts voorzien van openingen 53 en 54 waardoorheen pendelen 55 respectievelijk 56 van het onderdeel 40 steekbaar zijn om dat onderdeel 40 onafhankelijk van de printkaart in het huis 2 te positioneren.

Daar de positionering van de laserbundel vanuit de laserbron 6 kritisch is, zie fig. 11, is de spiegel 7 met behulp van instelschroeven 61, 62 en 63 alsmede veerelementen 64 en 65 nauwkeurig instelbaar ten opzichte van de op de printplaat 4 aangebrachte laserbron 6. In fig. 11 is tevens de detector aangeduid met nummer 71 zichtbaar, waarop de door lens 41 verzamelde, van de barcode gereflecteerde straling wordt verzameld. Spiegeldeel 8 beslaat daartoe slechts een klein gedeelte van een verder doorlatende plaat 78. Bij voorkeur is het spiegelvlak 8 op de plaat 78 via opdamping verkregen.

De getoonde en beschreven voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding verschaft een groot aantal voordelen, waarvan een aantal belangrijke de volgende zijn: - door de compacte opbouw van de scanner wordt het mogelijk deze tevens te gebruiken waar toepassing van scanners tot nog toe problemen gaf, zoals in apothekerswinkels en dergelijke, waar een vast opgestelde scanner ongewenst is en/of onmogelijk of te kostbaar is; - het betreft hier een veelal beperkte ruimte waar het tevens niet goed mogelijk is de voorwerpen langs het venster van de scanner te bewegen; - door de onderlinge opstelling van de spiegels wordt met relatief korte lijnen een groot scanpatroon op het venster verkregen en tevens boven het venster, waardoor bij het naar het venster toe bewegen van het voorwerp met barcode het vrijwel uitgesloten is dat deze niet wordt gelezen door de scanner; - vanwege het geringe aantal onderdelen is assemblage snel uit te voeren, hetgeen de betrouwbaarheid vergroot, leveringstijd bekort en de kosten verlaagt, in welk verband ook van belang is dat zoveel mogelijk met vooraf opgedampte spiegels wordt gewerkt waardoor deze niet nauwkeurig vastgelijmd behoeven te worden; - er is slechts één enkele kaart voor de elektronica benodigd waarop tevens de laserlichtbron is bevestigd, terwijl de laserstraal door middel van een verstelbare spiegel op relatief eenvoudige wijze nauwkeurig kan worden ingesteld; en - vanwege het geringe aantal onderdelen is het relatief eenvoudig de ruimte waarin zich de elektronica bevindt stofvrij te houden, dat wil zeggen dat daarvoor weinig afdichtelementen benodigd zijn, terwijl het venster gemakkelijk gereinigd of vervangen kan worden zonder dat stof of vocht in de ruimte voor de spiegels geraakt.

De gevraagde rechten worden geenszins beperkt tot het bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvoorbeeld, maar worden in eerste instantie bepaald door de navolgende conclusies.

Claims

1. Inrichting voor het aftasten (scannen) van streepjescode (barcode) op een voorwerp, omvattende; - een huis voorzien van een venster; - een laserlichtbron voor het uitzenden van een laserstraal, die in het huis is opgesteld; - eerste, vast in het huis opgestelde spiegel-middelen voor het reflecteren van de laserlichtstraal; - een orgaan dat in het huis roteerbaar aandrijfbaar is gelegerd en dat is voorzien van tweede roteerbare spiegelmiddelen; en - een detector voor het opvangen van het door de vaste spiegelmiddelen en de roteerbare spiegelmiddelen weerkaatste, vanaf de streepjescode afkomstig laserlicht, dat via het venster wordt doorgelaten, waarbij de vaste en roteerbare spiegelmiddelen zodanig zijn opgesteld dat een patroon van een relatief groot aantal van relatief korte, elkaar gedeeltelijk overlappende scanlijnen ontstaat, gezien op het venster, en waarbij de scanlijnen in de richting vanaf het venster ten opzichte van elkaar in relatief geringe mate divergeren, opdat het gebied op relatief geringe afstand, bijvoorbeeld op 0 - 20 cm afstand van het venster, telkens onder verschillende hoeken wordt bestreken door de scanlijnen in telkens een vlak evenwijdig en op afstand van het venster.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de korte scanlijnen eerste scanlijnen omvatten die zich evenwijdig aan een zijde van het venster uitstrekken, en tweede scanlijnen omvatten, die zich ongeveer loodrecht daarop, dat wil zeggen in een richting evenwijdig aan een andere zijde van het venster uitstrekken.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij één of meer scanlijnen zich uitstrekt onder een hoek ten opzichte van beide richtingen evenwijdig aan de zijden van het venster.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij één of meer scanlijnen zich onder tenminste vier verschillende hoeken ten opzichte van een zijde van het venster uitstrekken.

5. Inrichting volgens één van de conclusies 1-4, waarbij één of meer scanlijnen zich onder zes hoeken ten opzichte van een zijde van het venster uitstrekken.

6. Inrichting volgens één van de conclusies 1-5, waarbij de lijnen onder vier verschillende hoeken van het scanpatroon telkens drie evenwijdige lijnen omvatten.

7. Inrichting volgens één van de conclusies 1-6, waarbij aan één zijde van het scanpatroon een aantal evenwijdige lijnen aanwezig zijn die worden gegenereerd door een aantal relatief kleine spiegelvlakken aan het roteerbare orgaan.

8. Inrichting volgens één van de conclusies 1-7, waarbij het roteerbare orgaan drie relatief grote spiegelvlakken omvat en drie relatief kleine spiegelvlakken omvat.

9. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de spiegelvlakken op het roteerbare orgaan opgedampte spiegels zijn.

10. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de laserlichtbron op een kaart voor de elektronica is aangebracht.

11. Inrichting volgens de voorgaande conclusies, waarbij de kaart een van meer geleidende lagen gebruik makende kaart (multi-layer board) is.

12. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het scanpatroon zeven aantallen van telkens evenwijdige lijnen vertonen, die bij benadering een omgekeerde U vormen.

13. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij een aantal evenwijdige lijnen zich boven de A uitstrekt.

14. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, voorzien van een cilindrische lens voor het ovaal maken van de laserlichtvlek of doorsnede van de laserbundel voor het vergroten van de nauwkeurigheid wanneer de laserlichtvlek op een streep van de streepjescode valt.

15. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de laserbundel van de laserlichtbron instelbaar is door middel van een instelbare spiegel.

16. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, voorzien van een lens voor de detector die uit kunststof is vervaardigd en die in de inrichting vast klikbaar is.

17. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de vast opgestelde spiegelmiddelen die naar het venster zijn gericht aan een enkel onderdeel uit spuitgegoten kunststof zijn bevestigd, terwijl dit spuitgietdeel voorzien is van openingen voor de laserbundel, de as voor de roteerbare spiegel en dergelijke, en bevestigbaar is aan een wand van het huis.

18. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, voorzien van een lens nabij de detector voorzien is van een ongeveer ellipsoïdaal oppervlak.