PT680641E - Cabeca de exploracao por varrimento optica - Google Patents

Description

Descrição “Cabeça de exploração por varrimento óptica”

Campo da invenção A invenção refere-se genericamente a um sistema de exploração por varrimento, para a leitura e/ou a análise de símbolos de códigos de barras e, mais particularmente, a um leitor de códigos de barras por exploração por varrimento, portátil.

Fundamento da invenção

Muitas indústrias, incluindo as indústrias de processamento de montagem, indústrias de processamento de mercearias e alimentação, utilizam um sistema de identificação no qual os produtos são marcados com um símbolo, em código de barras, que consiste numa série de linhas e espaços com larguras variáveis. Tem-se desenvolvido um certo número de leitores e sistemas de exploração por varrimento de códigos de barras, para descodificar o padrão do símbolo, para obter uma representação com múltiplos dígitos, para inventário, seguimento da produção e para fins de verificação ou vendas. Os dispositivos de exploração por varrimento ópticos estão disponíveis numa certa variedade de configurações, algumas das quais são integradas numa estação de exploração por varrimento fixa, sendo outros dispositivos portáteis. A portabilidade de uma cabeça óptica para exploração por varrimento proporciona um certo número de vantagens, incluindo a capacidade de efectuar o inventário de produtos nas prateleiras e fazer o acompanhamento de itemes portáteis, tais como limas ou equipamento ligeiro. Um certo número destas cabeças de exploração por varrimento portáteis incorpora díodos de laser, que permitem ao utilizador explorar por varrimento os símbolos do código de barras a

distâncias variáveis da superfície onde estão impressos os códigos de barras. Um inconveniente dos exploradores por varrimento é que são. de. fabricação dispendiosa.

Um outro tipo de exploradores por varrimento de códigos de barras que pode ser incorporado no sistema portátil utiliza díodos emissores de luz (LED),. como fonte luminosa, e dispositivos com acoplamento de cargas (CCD), como detectores. Esta classe de exploradores por varrimento de códigos de barras é geralmente conhecido como “exploradores por varrimento CCD”. Enquanto os exploradores por varrimento CCD tèm a vantagem de ser de fabricação mais económica, eles limitam o utilizador a fazer a exploração por varrimento do código de barras, ou estabelecendo contacto com a superfície na qual o código de barras está. impresso, ou mantendo uma distância não maior que cerca de 3,8 cm (1,5”) do código de barras, o que cria uma outra limitação, pelo facto de não pode ler-se um código de barras mais comprido que a janela ou largura do alojamento da cabeça de exploração por varrimento. Assim, o explorador por varrimento CCD não proporciona o conforto ou a versatilidade do explorador por varrimento de laser, que permite a exploração por varrimento a distância variável dos símbolos do código de barras, que pode ser mais largo que a janela ou largura do alojamento.

Recentemente, tem sido dada uma atenção considerável aos códigos de barras bidireccionais, que podem armazenar cerca de 100 vezes mais informação no mesmo espaço, ocupado por um código de barras unidimensionais. Na.codificação de barras bidimensional, empilham-se umas sobre outras fiadas de linhas e espaços. Os códigos são. lidos fazendo o varrimento com um laser,, através de cada. linha, sucessivamente num padrão em zigue-zague. Esta técnica de exploração por varrimento introduz o risco da perda do sincronismo vertical. Tem também, o 3 inconveniente de exigir um laser para iluminação do código de barras, que toma o explorador por varrimento maia caro. A patente US 4 315 245 refere-se a um dispositivo de leitura óptica de informação, com um agregado de díodos emissores de luz. Um sensor transmite os sinais de dados recebidos para um circuito de identificação do padrão. Os sinais são também transmitidos para um circuito de controlo da luz, para variar a iluminação do agregado para proporcionar uma iluminação uniforme dos caracteres a ler. A patente US 4 818 886 refere-se a um processo e a um aparelho para a auto--referência e a autofocagem de um leitor de códigos de barras. O aparelho utiliza uma pluralidade de LED dispostos a distâncias variadas de uma lente, para proporcionar uma radiação que está substancialmente focada ou desfocada, na superfície do código de barras. Uma leitura completa exige um movimento relativo de exploração por varrimento, sob controlo manual ou mecânico^ para atravessar o padrão do código de barras.

Sumário da invenção

Uma vantagem da presente invenção consiste em proporcionar uma cabeça óptica de exploração por varrimento para ler símbolos no código de barras a distâncias variáveis do símbolo, que utiliza fontes luminosas de LED e detectores CCD

De acordo com a invenção proporcio.na-se um explorador por varrimento óptico de acordo com a reivindicação 1.

Numa forma de realização, como exemplo,.a.cabeça óptica de exploração por varrimento compreende uma pluralidade de díodos emissores de luz, dispostos na vizinhança imediata uns dos outros, estando cada um dos LED orientados para 4 emitir luz segundo ângulos diferentes, de modo a criar um leque de luz. Geralmente, os LED são também orientados de modo que todos os LED se orientam segundo um certo ângulo não nulo, a partir de uma linha perpendicular à janela através da qual a luz é emitida. O número de LED pode vanar de acordo com a intensidade de. luz desejada e a aplicação. Por exemplo, uma exploração por varrimento de um código de barras bidimensional exigirá mais LED, geralmente uma disposição de luz dupla, enquanto que um código de barras unidimensional necessita de apenas uma fiada. Pode fazer-se uma cabeça única de exploração por varrimento, com a capacidade de seleccionar a exploração por varrimento unidimensional ou bidimensional, incluindo um disparador ou outro meio de comutação que active o número, de LED apropriado. Os LED podem dispor-se num certo número de agrupamentos, tais como os com forma de um V ou de um U, ou em linhas simples ou paralelas. Numa forma.de realização alternativa, o agregado de LED pode ser substituído por uma lâmpada de relâmpago fotográfico, que proporciona uma luz mais intensa para a exploração por varrimento, a distâncias maiores.

Um módulo óptico inclui uma blindagem óptica ou “câmara escura” e um conjunto de lente/filtro, que proporciona o controlo da profundidade de focagem do explorador por varrimento. O módulo óptico está situado por detrás da fonte luminosa e o detector, constituído por um agregado CCD, está montado por detrás do módulo óptico para detectar a intensidade da luz no feixe reflectido no campo, de vista através do símbolo do código de barras. 0 agregado CCD pode consistir numa única disposição linear, numa disposição linear dupla ou numa disposição de matriz. O agregado CCD gera um sinal eléctrico indicativo da intensidade da luz detectada. Este sinal é transportado para um conversor de sinal, que consiste num filtro 5 analógico e circuitos de conversação analógico-digital, para filtrar o ruído e digitalizar o sinal analógico, para gerar dados que descrevera o símbolo do código de barras. Proporciona-se comando do ganho, que pode ou não ser automático, detecção de margem ou criação de limiares altamente adaptativos, para ajustar a grandeza do sinal recebido a um nível pré-determinado, independentemente da distância entre o código de barras e o explorador por varrimento e a iluminação ambiente. Cada uma destas técnicas visa, com efeito, a inclinação da forma de onda produzida quando o código de barras é explorado por varrimento (enquanto que o sinal ideal seria um conjunto de impulsos rectangulares, o sinal real tem uma forma arredondada por causa da distorção de convoluçào).

Em frente dos LED, posiciona-se uma janela transmissora da luz, para a manipulação e a focagem da luz. A janela pode incluir um filtro e/ou um revestimento anti-reflexão. A janela pode ser configurada para ter um duplo raio para focagem com duas distâncias focais diferentes, podendo ser “serrilhada” ou recortada, para homogeneizar a luz. Para obter um rendimento óptimo, a janela está situada a uma distância em frente dos LED que coincide com a maior concentração de luz. A cabeça óptica de exploração por varrimento é alimentada em energia por uma fonte de corrente contínua, ou pilha, de preferência recarregável, que proporciona uma tensão continua para os LED e CCD, em resposta a sinats.de relógio para proporcionar um módulo de sequenciador de relógio de accionamento e de sincronização. O sinal de temporização pode controlar uma iluminação gradqal, em série, dos LED e coordenar a activação dos CCD, para minimizar o consumo de energia durante as explorações por varrimento. Em alternativa, a tensão fornecida 6 aos LED pode ser modulada em resposta ao nível do sinal produzido pelo CCD. Se um código de barras for explorado a uma pequena distância, um nível de luz mais baixo fomece um sinal intenso. No entanto a maiores distâncias do código de barras, é maior a intensidade luminosa para conseguir um sinal de boa qualidade nos CCD. Nesta última versão, poupa-se energia não fornecendo toda a potência aos LED senão quando for necessário. O sinal de temporização pode também ser usado para controlar um obturador electrónico, optativo que, periodicamente se fecha para criar “instantâneos” do código de barras. Isso preserva a integridade do sinal do desenho do código de barras enquanto o explorador por varrimento do código de barras está em movimento.

Breve descricão dos desenhos i i i * i ^ A compreensão da presente invenção será facilitada considerando a seguinte descrição de pormenor de uma forma de realização preferida da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, nos quais os mesmos números se referem a partes iguais e cujas figuras representam: A fig. 1, uma vista esquemática da disposição relativa dos LED, do módulo óptico e do detector, num cartão de circuitos impressos;

As fig. 2a, 2b e 2c, vistas esquemáticas das posições relativas dos LED, respectivamente um trio, dois trios ou três trios de LED; A fig. 3, uma vista, com as peças separadas,.do conjunto de lentes, A fig. 4, uma vista, em perspectiva, de uma cabeça óptica de exploração por varrimento, que inclui um alojamento; A fig. 5, uma vista, em corte transversal, feito pela Unha (5-5) da fig. 4; A fig. 6, um esquema do cartão de LED, para a configuração de 12 LED da fig. 1;

As fig. 7a a 7g, gráficos de impulsos de relógio para diferentes configurações de temporização, relativas à activação do explorador por varrimento (fig. 7a); aos ciclos de iluminação alternada (fig. 7b, 7c e 7d) de acordo com a presente invenção; reposição analógica do detector (fig. 7e) e padrões de iluminação de acordo com os processos 1 e 2 da técnica anterior (fig. 7f e 7g). A fig. 8, um esquema de blocos da sequência operacional da cabeça óptica de exploração por varrimento,, de acordo com a presente invenção; A fig. 9, uma vista esquemática de uma disposição alternativa dos LED e a correspondente distribuição da luz; A fig, 10, uma vista esquemática de uma segunda disposição alternativa, dos LED e a sua distribuição da luz correspondente, A fig, 1 l,.uma vista esquemática de uma terceira disposição alternativa.dos LED e a correspondente distribuição da luz; A fig, 12, um esquema de blocos do dispositivo de exploração por varrimento,

As fig, 13a e 13b, vistas de frente de fendas para o ar„ para aplicações unidireccional e bidireccional, respectivamente;

As fig. 14a e 14b, vistas esquemáticas de uma lente cilíndrica serrilhada,.com bordo de saída côncavo e convexo, respectivamente; A fig. 15, uma vista esquemática de uma lente cilíndrica com raio duplo, A fig. 16, um esquema de blocos do módulo CCD; A fig. 17, um alçado lateral, com arranque parcial, da invenção que utiliza 8 uma lente cilíndrica de raio duplo;

As fig. 18a a 18f, vistas esquemáticas de orientação de LED para a exploração por varrimento bidimensional, sendo a fig. 18a paralela e a fig. 18b perpendicular à frente do cartão de circuitos impressos,, a fig. 18c uma disposição dos LED em duas fiadas, a fig. 18d, duas fiadas verticais de LED, a fig. 18e e a fig. 18f, uma combinação de disposições horizontais e verticais; A fig. 19, uma vista esquemática de uma fonte luminosa simples, com um reflector parabólico;

As fíg, 20a a 20d, gráficos de intensidade, com o número de elementos de imagem para uma imagem actual (20a), um quadro escuro (20b), um campo plano (20c) e uma.imagem correcta (20d); e A fig. 21, um gráfico de uma função de transferência do filtro.

Descrição pormenorizada da forma de realização preferida O módulo da cabeça de exploração por varrimento ilustrado na fig. 1 compreende o cartão de circuito impressos (PCB) (2X-.com a configuração genérica de um U ou um Y, no qual está montada uma pluralidade de LED (de 3 a 24 LED individuais), com a configuração de um padrão em forma de V, em forma de U ou linear, numa orientação que conduz à projecção de um raio de luz por um LED numa. direcção diferente da de outro LED no tno. A configuração ilustrada na fig. 1 tem 12 LED, montados no PCB (2), em forma de V. Estes estão identificados como LED 4 a 15, que emitem raios luminosos (104), através de (l 15). A porção, do cartão de circuitos impressos (2) a partir da qual é emitida luz dos LED será considerada a frente do cartão.. Uma linha de referência para definir os ângulos de orientação, dos LED corre perpendicular à frente do PCB (2). Aproximadamente no centro do - 7% cartão, por detrás dos LED, está disposto um módulo óptico (17), que consiste numa blindagem óptica (câmara escura (16)), na qual está contido o conjunto de lentes (18), que filtra e foca a luz, reflectida de um código de barras explorado por varrimento, no detector CCD (20), disposto por detrás do módulo óptico, na traseira do PCB (2). Um sinal gerado pela activaçâo dos CCD pela luz reflectida é transportado para o conversor do sinal (22), para o explorador por varrimento unidimensional, que consiste num filtro analógico e um circuito conversor analógico-digital, ou pelo conversor de sinal (22’), para o explorador por varrimento bidimensional. À frente dos LED, fixada no PCB (2) ou montada no interior de um alojamento que contém o PCB (2), está a janela (24), que é transmissora da luz e proporciona a filtragem,, a focagem e o posicionamento do trajecto da luz do feixe de iluminação que incide no código de barras a explorar por varrimento. A luz reflectida que transporta o smal do código de barras,, modulado em intensidade, é devolvida para o conjunto de lentes e para o detector. A cabeça de exploração por varrimento pode também incluir um módulo descodificador (26), que descodifica uma representação multi-dígitos dos símbolos do código de barras,, tais como UPC, EAN, JAN, Code 39, Code 2/51, Code 2/5,

Code 128, Codabar, Plessey e outros sistemas de códigos de barras. No leitor de códigos de barras bidimensional, uma memória-tampão (88), representada na fig.. 12, armazenará a imagem bidimensional, antes da descodificação pelo módulo descoditicador. (26). A primeira forma de realização da fonte luminosa, ilustrada na fig. 1, consiste em 12 LED, montados numa configuração genericamente em forma de V, relativamente a outros LED, de modo que apontam para fora, segundo ângulos tais, 10 10

que grupos de três, numa só perna, por exemplo LED (4, 5 e 6) ou (13, 14, 15), formam suhstancialmente um só feixe luminoso que se expande quando aumenta a profundidade de campo. O agrupamento real dos LED está melhor ilustrado nas fig. 2a, b, c. Aqui, os 12 LED estão divididos em grupos de três,, ou tnos, de LED. A partir disso, podemos ver que um dado trio de LED não é determinado por progressão em série da localização dos LED na configuração em V, mas sim que a iluminação combinada do trio preenche completamente a janela (24) e expande-se a partir dela,, para formar um leque de luz, para facilitar a detecção dos códigos de barras que são mais largos que a própria janela.

Na fíg.. 2a,. os LED (6, 10, 13) constituem o primeiro trio. Os raios lummosos (106, 110, 113), representados na fig. 1, preenchem uma parte substancial da janela (24).. O segundo trio de LED compreende os LED (5, 10, 14), que se adicionam.ao primeiro trio, como se representa na fíg. 2b. Os feixes que emanam dos mesmos, os raios (105, 110, 114), representados na fíg. 1, suplementam os raios provenientes, do primeiro trio, para preencher a janela (24) e expandir-se a partir da mesma. A fíg. 2c ilustra a localização do terceiro trio constituído pelos LED (7, 11, 12). Os raios (107, 111, 112) emanam daí, para suplementar a luz proveniente dos dois primeiros trios. O quarto trio é constituído pelos LED (4, 8, .15), com os respectivos raios (.104,. 108, 115). Os LED específicos incluídos num dado trio são variáveis, enquanto o leque de luz resultante preenche substancialmente a janela (24)..Como se descreverá mqis adiante, o agrupamento dos LED designado, quer num trio, quer num outro número maior que 2,.podem ser sequencial mente iluminados para poupar a energia, da fonte de energia. Por exemplo, a configuração com doze LED pode também ser dividida em dois sextetos ou três quartetos. Analogamente, se se usarem 24 LED, os

agrupamentos podem ser constituídos por três, quatro, seis, oito ou doze LED. O agrupamento dos LED é importante quando se utiliza iluminação sequencial ou graduada.

Configurações alternativas para a disposição dos LED podem ser uma forma em U ou uma linha genericamente recta, através da frente do cartão, como se ilustra na fig, 11. Para a exploração por varrimento de códigps de barras bidimensionais, as variantes podem incluir duas fiadas lineares de LED, paralelas à frente do PCB (2), ou duas fiadas lineares de LED, perpendiculares à frente do cartão,, como se ilustra nas fig. 18a e 18b, respectivamente, Pode também usar-se combinações de fiadas paralelas e perpendiculares. Pode também usar-se uma disposição com múltiplas fiadas, para o posicionamento dos LED, por exemplo com uma fiada sobre a outra, como na fig. 18c, ou com duas fiadas verticais que se estendem para cima a partir de PCB (2), como na fig. 18d ou qualquer combinação das mesmas. Na fig. 18e, uma combinação possível consiste numa fiada de LED, que se estende através da fiada superior, e um LED único, de um lado, e na fig. 18f, um único LED está colocado em cada.um dos quatro lados, num plano vertical. Em cada caso, o leque de luz é criado orientando os LED segundo ângulos diferentes. Na configuração em linha recta da fig. 11, os LED mais centrais (209) e (210), são virados para apontar segundo um ângulo de 1,625°, com uma linha perpendicular à frente do cartão. Avançando para fora, cada LED fica a 3,25° do seu LED interior adjacente.

Os LED são escolhidos de modo que emitem luz no comprimento de onda de 660 nm, vermelha dentro do espectro visível. Estes comprimentos de onda proporcionam um contraste óptimo para as aplicações de exploração por varrimento de códigos de barras, nas quais têm de distinguir-se as barras escuras das barras claras. A luz infravermelha proporciona também um melhor contraste, de modo que podem usar-se LED que emitem luz fora do espectro visível.

Uma fonte luminosa alternativa é uma lâmpada de relâmpago fotográfico (130),.ou qualquer outra fonte luminosa intensa> ilustrada na fig. 19. As lâmpadas de relâmpago fotográfico disponíveis podem emitir luz com um certo número de comprimentos de onda diferentes. O comprimento de onda a que a lâmpada de relâmpago fotográfico escolhida emite luz será determinado pela cor do código de barras e do seu fundo, de modo que se obtenha o melhor contraste possível. Inclui-se um reflector parabólico (132), no interior do conjunto da cabeça de exploração por varrimento óptica, com a lâmpada de relâmpago fotográfico (130) no seu centro. Isso permite dirigir a máxima quantidade de luz para a frente, para a iluminação do código de barras.. A intensidade de luz mais elevada. permitirá a exploração por varrimento a distâncias superiores a cerca de 89 cm (34 polegadas). O módulo óptico (17) consiste em três lentes, montadas no interior de um suporte de lentes (30) susceptível de deslizar, tudo contido no interior da câmara escura (16). A escolha das três lentes, de que se compõe o conjunto de lentes. (.1.8), depende do plano de referência desejado, isto é, da profundidade de campo desejada, que é a distância entre o detector (20) e o código de barras a explorar por varrimento, de modo que a luz reflectida seja apropriadamente focada no agregado de. detectores. O conjunto de lentes (18) consiste, numa lente, plano-convexa. (32), seguida por um filtro de banda (34), uma lente bicôncava (36), seguida por um difusor óptico (28) e uma lente biconvexa (40). de focagem e recepção. A lente (.40) é importante para o êxito da presente invenção, visto que determina o diâmetro do feixe que incide no agregado detector e concentra o feixe,, para proporcionar a

máxima luz disponível no detector. Num explorador por varrimento bidimensional, a imagem é focada no agregado detector, sem distorção, por uma lente plano-convexa em vez da lente de focagem. As lentes podem ser revestidas com um revestimento anti-reflexos e/ou um revestimento passa-banda,, para minimizar a reílectância na interface entre as lentes adjacentes e as extremidades do conjunto de lentes. A profundidade de campo óptima pode ser ajustada deslocando o conjunto de lentes, para a frente ou para trás, no seu dispositivo de montagem (21), relativamente ao detector. Isso modificará o ponto focal no detector, de modo que p.ode ser ajustado de maneira fina, para uma altura de exploração por varrimento desejada.

Pode incluir-se um filtro espacial no interior do módulo óptico, disposto junto do conjunto de lentes (18), ou mesmo com ele integrado. O filtro espacial (42) é uma fenda.de ar com uma orientação e uma configuração correspondentes à forma do código de barras que está a ser explorado por varrimento. Para um código de barras unidimensional,, utiliza-se uma única fenda,, ilustrada na fig, 13a. A fenda é orientada horizontalmente, de modo que fique paralela à direcção em que se faz a exploração por varrimento do código de barras. Para os códigos de barras bidimensionais, utiliza-se um padrão de fendas cruzadas, para proporcionar um filtro espacial bidimensional (42’), como se mostra na fig. ISb. O filtro espacial (42) ou (42’) pode ser posicionado em frente ou por detrás da lente (32). O filtro espacial (42). ou (42’) e o filtro de banda (34) podem ser também formados como uma unidade, com o padrão de fendas formado directamente no filtro (34). O filtro espacial (42’) pode também ser usado para aplicações de códigos de barras unidimensionais. As fendas horizontal e vertical podem ter, cada uma, as mesmas dimensões que a fenda única, ou as fendas vertical e horizontal podem diferir uma da outra. O absorvedor/difusor da luz (28) tem a forma de um funil, com uma abertura com a sua extremidade mais larga voltada para a extremidade do detector do conjunto de lentes. O funil permite a absorção e a concentração de luz difractada dos bordos das lentes. O filtro de banda (34) serve para bloquear qualquer radiação fora do intervalo de comprimentos de onda centrados às roda dos 660 nm (ou comprimentos de onda em tomo da luz infravermelha, para o explorador de varrimento de infravermelhos). Para o sistema de luz visível, é particularmente desejável filtrar as porções de infravermelhos e outras porções visíveis do espectro da luz que podem atingir a janela a partir da zona sensível, para proporcionar um contraste óptimo. Isso melhora a resolução da leitura dos códigos de barras a. uma distância menor que a profundidade de campo. A janela (24). tem um. perfil genericamente em forma de Z,. uma de cujas pernas se estende em frente do conjunto óptico (18) e suporta, ou é constituído por um filtro, de banda (25), centrado aproximadamente a 660 nm (para o explorador, por varrimento do filtro de luz visível) e um igualizador/difusor da luz, suportando a outra pema uma lente cilíndrica (38), que foca a luz ao longo de um eixo para formar um plano de luz, sendo criada uma linha de luz no seu ponto focal. Quando o código de barras é explorado por varrimento precisamente no ponto focal da Lente cilíndrica (38), será reflectida pelo detector o máximo possível de luz. A função dos componentes da. janela consiste em suprimir o ruído de radiação proveniente, dos LED, para formar um feixe incidente homogéneo para a iluminação do código de barras, para colimar o feixe e para filtrar a luz reflectida, removendo luz estranha que incida fora de faixa de frequências de 660 nm aceitável pré-determinada. A lente cilíndrica (38) pode ser modificada para proporcionar uma 5 5

distribuição uniforme de luz no ponto focal. Esta “homogeneização” é proporcionada serrilhando ou recortando o lado de entrada (90). da lente,, como se mostra na fíg. 14. Cada um dos degraus (92) no bordo serrilhado (90) actua como uma “mmilente”,. que. dispersa a luz que entra na lente cilíndrica nesse ponto. A. Luz dispersa ou difundida a partir de cada mini-lente sobrepõe-se a outra luz difundida, para homogeneizar a luz no ponto focal da lente cilíndrica. O ponto focal da lente cilíndrica é determinado pelo lado exterior (94). Idealmente, o posicionamento da lente cilíndrica (38), relativamente aos LED, é determinado pelo ponto em que os LED se combinam para produzir a máxima luz concentrada. Na fig. 9, este ponto está.ao Longo da linha(75).

Em conjunção com o bordo de entrada serrilhado, o bordo de saída da. lente cilíndrica pode ser côncavo ou convexo. O bordo côncavo (94’) está representado na fig. 1.4a e o bordo convexo (94). está representado na fig. 14b. O bordo côncavo (94) é escolhido para a exploração por varrimento de códigos de barras bidimensionais, a distâncias desde o contacto até. 7,62 cm (3 polegadas).. O bordo convexo (.94) é usado para explorações por varrimento a distâncias superiores a cerca de 7,62 cm (3”).

Uma outra modificação da lente cilíndrica está ilustrada na fíg. .15. O raio duplo cria, com efeito, duas sub-lentes cilíndricas (96) e (98), cada uma delas com uma distância focal diferente. A luz emitida pelos LED será .focada pelas. duas. sub--lentes (96) e (98) de modo que se criam duas linhas diferentes de luz focada, segundo ângulos diferentes,.em relação à lente, como se mostra na fíg. 17. Esta lente proporciona uma maior variabilidade na distância a que o código de barras pode ser lido com precisão, sem exigir uma mudança de lente cilíndrica ou um compromisso 16 na intensidade do sinal. O módulo detector (20). é constituído por um agregado de dispositivos com acoplamento de carga (CCD), dispostos em elementos de imagem equidistantes, podendo incluir elementos adicionais de processamento, indicados na fig.. 16. O espaçamento dos elementos de imagem determina o limite da definição do detector, sendo assim necessário adaptar a definição dos CCD à definição espacial pretendida no plano da imagem onde se situa o detector. A ampliação do sistema de lentes deve ser escolhida de modo que pelo menos dois elementos de imagem no CCD cubram a mínima largura da barra a definir no plano da imagem. Isto é particularmente importante para os códigos de barras impressos com um impressor de matrizes de pontos. A disposição do agregado de CCD dependerá da aplicação. Para um código de barras unidireccional, é aceitável um único agregado linear de CCD. Para códigos de barras bidireccionais, pode utilizar-se um único agregado linear deslocando a cabeça de exploração por varrimento do cimo para o fuiido do código de barras. Todavia, para proporcionar uma melhor definição, podem usar-se duas lmhas .de CCD paralelas ou um agregado de CCD que preencha uma área. A utilização de fiadas múltiplas de CCD permite usar uma técnica de autocorrecção na qual o sinal lido por uma fiada de CCD pode ser duplamente verificado por uma segunda fiada.

Podem ligar-se e desligar-se selectivamente porções da linha dupla do agregado de CCD ou o agregado da área, ligando o controlador do módulo de CCD a um disparador ou interruptor exterior que tem selecções múltiplas. Isso permitirá que um código de barras unidireccional seja lido por um explorador por varrimento bidimensional, enquanto se poupa energia utilizando apenas o número de agregados 17 17

CCD necessários.

Podem usar-se três tipos de CCDV conhecidos na técnica, para o agregada.de área do leitor de códigos de barras bidimensionais. O primeiro tipo é o CCD de trama completa,, que tem um único registador em paralelo para exposição aos fotòes, integração da carga e transporte da carga. Utiliza-se um obturador para controlar a exposição e bloquear a luz, para não incidir nos CCD durante a leitura de saída. O segundo tipo, o CCD de transferência de tramas, tem um registador em paralelo, constituído por dois CCD, dispostos em tandem. Um destes registadores é o agregado de armazenamento, que é coberto com uma máscara opaca e proporciona um armazenamento temporário da carga recolhida durante a leitura de saída. 0 outro registador CCD, o agregado de imagem, é idêntico, na capacidade, ao agregado de armazenamento e é usado para recolher a imagem. Depois de o agregado de imagem ser exposto, a imagem electrónica que ele gera é deslocada para o agregado de armazenamento, para ser lida. Enquanto o agregado de armazenamento é lido, o agregado de imagem pode recolher carga para a imagem seguinte. O terceiro tipo deCCDéoCCDde transferência entre linhas. Este CCD tçm um registador em paralelo que está subdividido de modo tal que o registador de armazenamento opaco se situa entre as colunas de elementos de imagem. A imagem electrónica acumula-se na área exposta do registador em paralelo. Para a leitura de saída, toda a imagem é desviada sob a máscara da entrelinha. O registador de deslocamento CCD também se situa por baixo das máscaras de entrelinhas. A leitura de saída verifica-se da mesma, maneira que no CCD de transferência de tramas. O agregado de área (102), que está incluído no módulo CCD (20) ilustrado 18 18

na fig. 16, funciona num modo entrelaçado. Este modo consiste no deslocamento das fontes de potencial de meio elemento de imagem, em campos alternados, referindo-se o termo “campos” ao campo de vista da cabeça de exploração por varrimento. Este deslocamento é possível,, devido à. disposição em. fases múltiplas das estruturas de portas no CCD, que permite a propagação sequencial das cargas recolhidas nas fontes de potencial, como é conhecido nestas técnicas. Daqui resultam dois campos sucessivos que contêm informação diferente, dado um certo número de imagens de linha com erros aleatórios reduzidos. Durante o período de exposição, ou integração, acumula-se carga em cada elemento de imagem, na proporção da iluminação incidente. Cada linha inclui um certo número de elementos de imagem. Um impulso de transferência fará a “leitura de saída” da carga, em cada linha, para gear um sinal analógico. As leituras de saída combinadas de cada linha representam o código de barras bidimensional. A informação será condicionada e armazenada na memória tampão (88), para ser descodificada pelo descodificador (25). Depois de verificada a transferência, o agregado de área (102) voltará ao seu estado de. integração para acumular carga para o campo seguinte.

Para obter a eficácia óptima, tem de fazer-se uma calibração dos níveis de escuro e a correcção das sombras. Armazena-se uma trama. escura e subtrai-se. de uma imagem para produzir uma referência zero. É necessária-uma-trama.de correcção de sombra, ou-campo liso, para·faze* a correcção das variações da resposta do sistema. Como os CCD têm uma linearidade excelente, é necessário apenas um campo liso para corrigir uma imagem, algures no interior da faixa dinâmica, a um comprimento de onda específico (660 nm). A sombra varia com o comprimento de onda, obtendo-se campos lisos muitas vezes 19 19

em muitos comprimentos de onda. Uma sequência de calibração exige a tomada da imagem que interessa Ir, uma trama escura, Ij> e um campo liso Ip. Um cálculo aritmético, elemento a elemento de imagem, fornece uma imagem corrigida com integridade fotométnca Ic , (Ir. - Id)/(.If - Id). O módulo (106), sequenciador do relógio de accionamento e sincronização, utiliza um cristal de quartzo único ou um relógio exterior para proporcionar todos os sinais lógicos e de sincronização necessários. Inclui-se uma memória tampão TTL/MOS (.104), como é conhecida na técnica, como uma interface entre o agregado de área (102) e o módulo sequenciador (106).

No módulo detector (20), pode também incluir-se um dispositivo anti--desfocagem por brilho excessivo. Este dispositivo, que actua em cada elemento de imagem, consiste num díodo que é separado do sítio da imagem por uma barreira de potencial. Esta barreira de potencial é controlada por uma porta dedicada, que é alimentada com impulsos de relógio por um controlo da porta de impulsos de relógio. Daí resulta que o excesso de carga dá origem a uma corrente muito fraca, de modo que é virtualmente ilimitada a eficiência do dispositivo anti--desfocagem referido.

Outros efeitos secundários que limitam a resistência à sobre-iluminação são: 1) tremura, devida à passagem de cada elemento de imagem de coluna ao longo do elemento sobre-iluminado, durante a transferência da imagem para a memória, e 2) difusão dos portadores no substrato, que está ligada à probabilidade de recolha de um electrão gerado sob um elemento de imagem na fonte vizinha. Embora este efeito seja dificilmente perceptivel numa imagem “suave”, ganha uma importância significativa quando houver uma zona fortemente sobre-iluminada, como poderia 20 ocorrer ao fazer-se a leitura à luz do sol.

No módulo CCD inclui-se um corrector de defeitos dos elementos de imagem (108), para gerir a correcção desses defeitos. O corrector dos elementos de imagem funciona em associação com a memória tampão (88). Ele funciona por substituição do sinal do elemento ou dos elementos de imagem numa linha, pelo sinal produzido pelo último elemento de imagem não defeituoso. Esta substituição de dados é efectuada por um circuito de amostragem e retenção com uma entrada inibidora, situado a jusante da saída do CCD e antes do condicionamento e/ou processamento do sinal de vídeo.

As posições dos elementos de imagem defeituosos são postas em mapa na memória tampão (88), em termos das suas coordenadas x, y. Estas são quantificadas pelo número de linhas na zona de memória do CCD e o número de linhas, de impulsos de relógio em que aparecem os defeitos. Analogamente, o primeiro elemento de imagem defeituoso é captado relativamente aos imppisos. de sincronização de tramas. Os elementos de imagem defeituosos podem ser captados através de um ou dois impulsos de sincronização e impulsos de relógio.

Na aplicação aos códigos de barras bidimensionais, a definição horizontal, no eixo dos x, é muito mais importante qpe no eixo dos y. Portanto, pode utilizar-se a “combinação” de CCD para aumentar, de maneira significativa, a profundidade de campo. Essa “combinação” é o processo de combinar, a carga.de elemenios. de imagem adjacentes para obter “super-elementos de imagem”, durante a leitura de saída. Este processo de combinação melhora a relação sinal/ruído e permite expandir o alcance dinâmico do CCD, à custa da definição espacial. A energia eléctrica é fornecida ao agregado CCD por uma fonte de corrente 21 21

contínua, ou uma pilha (46). Numa primeira forma de realização da invenção, o fornecimento de energia ao agregado CCD é coordenado por um sinal de relógio, com a iluminação sequencial ou graduada dos LED. Especificamente, como se vê na fig. 7 e^ proporciona-se um sinal de relógio (proveniente do relógio (50)), ao agregado CCD para o limpar, em coordenação com a activação dos LED. O agregado CCD pode ser explorado por varrimento com uma frequência variável^ de 36 a 200 explorações por segundo, sendo essa frequência determinada pela densidade dos códigos de barras a explorar por varrimento. A frequência de exploração é ajustada pelo relógio do sistema que então modifica a sequência de iluminação dos LED de modo que se mantenha, a coordenação ilustrada nas fig. 7a--7e. A determinação da frequência da exploração pode ser programada e pode ser iniciada explorando por varrimento um código de barras com a informação ajustada da frequência de exploração ou outra informação relevante, antes da medição dos códigos de barras que interessam

As sequências de processamento estão representadas nas fig. 8 e 12. Para o funcionamento unidimensional (que segue o primeiro trajecto na fig. 8), o sinal fornecido pelo agregado CCD será amplificado e depois processador por meio de um filtro passa-baixo bipolar e um filtro passa-alto pentamolar (representados combinados,, como filtro (52)),. que extrairá do sinal qualquer ruído gerado pelajuz incidente ou pelo próprio CCD. Um comando automático do ganho (AGC) (54) ajustará o nível do sinal num valor pré-determinado. O ni.vel do sinal que entra no AGC é função da distância a que se faz a exploração por varrimento do código de barras. Quanto, maior for a distância a que se segura o explorador por varrimento acima do código explorado por varrimento, mais fraco será o sinal. Um sinal filtrado

22/^5 proporcionará então uma tensão, a um circuito que determina o nível de referência do centro (“passagem.pelo zero”),.en* tempo real, a um comparador que converterá o sinal de vídeo analógico de saida num sinal digital que representa o código de barras.. A utilização de um controlo automático do comparador (AGC) (56). evitará o ruído gerado por histerese e evitará a perda da guarda branca e a primeira comutação que representa a primeira barra do sinal de vídeo. O sinal é depois convertido de analógico para digital, pelo conversor A/D (58), e emitido para o descodificador (26). (O descodificador (26) está representado como sendo “optativo” porque pode ser combinado com a cabeça óptica de exploração por varrimento ou ser exterior à mesma).

No explorador por varrimento bidimensional, a . saída do componente CCQ é dirigida através do conversor de sinal (22’). Aqui, o sinal é amplificado e filtrado, como no traj.ecto unidimensional,.pelo filtro (52’). O filtro (52’) pode ser um filtro amplificador activo multipolar, fixo ou programável. Quando um código de barras é explorado por varrimento,, a forma de onda produzida tem uma forma arredondada, com uma componente que varia continuamente, devido às barras alternadamente pretas e brancas,, sendo a amplitude uma indicação da largura dos impulsos. Para amplificar a amplitude de acordo com a largura das barras e dos espaços, o filtro (52’X que é um filtro.de banda (activo), amplificará a porção de pequena amplitude do sinal e manterá a porção de grande amplitude no mesmo nível. A “função de transferência” do filtro (52’) está representada na fig. 2.1.. Os segmentos “BC” e “CD” indicam a amplificação de acordo com a frequência elevada (nivel baixo), ou as barras pretas e brancas pequenas a ampliar. O segmento “”AB” corresponde, às barras pretas e brancas largas, a manter com a mesma amplitude. As inclinações dos

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segmentos “FA”, “BC”,”CD” ou “EG” podem variar, para ajustar a amplitude relativa das larguras das barras pretas e brancas estreitas com. as barras largas. Esta filtragem pode ser obtida por meio de um filtro fixo, um filtro automático ou por uma função programável, accionada por um menu. O comando de ganho (54’), que pode ser automático, a detecção de margem ou criação adaptativa de limiares (descritos mais adiante) são proporcionados para ajustar a grandeza do sinal recebido a um nível pré-determinado, independentemente da distância entre o código de barras e o explorador de varrimento e da iluminação ambiente. (Estas técnicas podem também ser usadas no explorador por varrimento unidimensional). A referência de escuro (55) proporciona os meios pelos quais pode fazer-se a calibração para corrigir as variações na capacidade de resposta do sistema. 0 comparador e controlo de limiar (56’) podem incluir, a criação altamente adaptativa de limiares para recuperar a forma precisa do sinal de código de barras, com eliminação.da distorção de convolução. A distorção de convolução refere-se ao cálculo da média do smal devido às dimensões fim tas da definição do. C CD e aos atrasos nos circuitos electrónicos- A distorção tem como resultado um arredondamento da inclinação do sinal, que provoca um erro importante. O processo da criação adaptativa de limiares consiste em seguir a inclinação do sinal e comutar o nível de saída digital, da forma final do comparador, para.o um nível na inclinação ascendente do sinal analógico e para o nível zero na inclinação descendente do smal analógico, utilizando a passagem pelo zero do sinal analógico ( valor médio), como nível de. referência.

Podem também usar-se um módulo de processamento do sinal de vídeo, como é conhecido nestas técnicas, para processar o sinal analógico, para 24 24

proporcionar uma corrente de dados digitais na saída e/ou descodificar e proporcionar um sinal que represente a informação descodificada no interior de um código de barras bidimensional.

Numa forma de realização alternativa, em vez de iluminar os LED sequencialmente, regula-se a tensão dos LED em resposta ao nível do sinal no detector. Quando mais forte for o sinal recebido,, menor será a intensidade da luz requerida dos LED. A intensidade do sinal depende da distância entre o explorador por varrimento e o código de barras, de modo que à máxima distância de exploração por varrimento, os LED recebem toda a energia. Isto poupa energia devido a apenas se pedir energia quando for necessária. Também evita a saturação ou a distorção do sinal detectado se o código de barras for lido a curta distância do explorador por varrimento com elevadainíensidade da luz. A cabeça óptica de exploração por varrimento da presente invenção proporciona uma poupança de energia utilizando um relógio do sistema para controlar uma iluminação de varrimento progressiva dos LED, em coordenação com a limpeza do agregado de CCD. O esquema da fig, 6 ilustra o comando sequencial dos quatro trios diferentes de LED ilustrados na forma de realização da fig. 1. Por exemplo,, o accionador do relógio proporciona um smal para.activar o amplificador (U2A), que fornece então um sinal ao primeiro trio, identificado como TRIO 1, para iluminar os LED 5, 6 e 12. O TRIO 1 está ligado de modo que está ligado sempre que o explorador por varrimento esteja activado, mdependentemente de quais os outros trios que estão ligados (notar o curto-circuito base-colector no transístor <Q8)). A fig, 7 proporciona amostras de padrões de impulsos para activaçào. dos 25 LED da forma de realização ilustrada na fig. 1. A fig. 7a ilustra a activação do explorador por varrimento, no início de um primeiro impulso de relógio,, isto é, quando é ligada a energia. De acordo com o padrão de impulsos ilustrado na fig. 7b quando se aplica o sinal “ligar”, é iluminado o primeiro trio de LED (TRIO l)- No início do segundo ciclo de relógio, é iluminado um segundo trio (TRIO 2). Também neste instante, é fornecido um sinal ao agregado CCD, para o repor, para iniciar a sua função de detecção, representada na fig. 7e. No início do terceiro ciclo de relógio, é ligado um terceiro trio de LED (TRIO 3) e, durante um quarto ciclo de relógio, é ligado um quarto conjunto de LED (TRIO 4). Durante o quinto ciclo de relógio, desligam-se os (TRIO 2, TRIO 3, TRIO 4) ficando ligado apenas o TRIO. Esta sequência de ligação/desligação continua até ser desligado o disparador, no instante ilustrado na fig.. 7a. Na fig.. 7c,. está ilustrado um segundo padrão de impulsos possível, no qual o primeiro trio de LED é ligado durante o primeiro ciclo de relógio e um segundo trio de LED é ligado no segundo ciclo de relógio, desligando-se no terceiro ciclo de relógio, de modo que o primeiro trio se mantém ligado até ao sétimo ciclo de relógio, quando os segundo e terceiro trios são ligados, para um único ciclo de relógio. O primeiro trio de LED mantém-se ligado durante todo o processo e, no ciclo doze de relógio, todos os quatro trios de LED se ligam durante um ciclo. Depois de um ciclo de relógio único, em que apenas o primeiro conjunto de LED se mantém ligado,, repete-se a sequência. Na fig...7d, o padrão de impulsos alterna entre dois trios de LED ligados e a ligação de quatro trios de LED, ficando sempre ligado um trio. Para comparação do processo da invenção, com as práticas na técnica anterior, proporcionam-se as fig. 7f e 7g. Na fig. 7f. apenas ocorre uma simples alternância entre ligado e desligado. Na fig. 7g,.qualquer das 26 combinações de LED se mantêm ligadas no tempo em que o disparador está activado.

Numa forma de realização alternativa, a economia de energia, é obtida por regulação da tensão fornecida aos LED, em resposta ao nível do sinal gerado pelo agregado detector. Como anteriormente, o nível do sinal no detector depende da distância a que se faz a exploração por varrimento do código de barras. Para distâncias maiores, será mais baixo o nível do sinal. Em resposta a este sinal mais baixo, será aumentada a tensão fornecida aos LED Quando o nível do sinal for superior a um limite pré-determinado, a tensão fornecida aos LED será menor,, visto que é necessária menos luz para proporcionar um sinal aceitável. Como exemplo, se o código de. barras for lido a.uma curta, distância, os LED serão alimentados.com uns 25% da corrente máxima, o que é 5 mA, no dispositivo protótipo. Se o código de barras for lido a. meio da profundidade de campo total, os LED recebem 50%, ou seja 10 mA. Nos limites exteriores da profundidade de campo, a corrente fornecida será 20 mA. A percentagem de energia aplicada aos LED pode variar com a cor do código de barras, como for necessário para obter a intensidade luminosa óptima para a exploração por varrimento. Esta técmca de gestão da energia utilizará o nivel do sinal de vídeo de saída para comandar e controlar a corrente nos LED através de uma função de impulsos de relógio apropriada. O trajecto da luz do feixe incidente na zona dianteira do explorador por varrimento produzirá um feixe luminoso numa distância angular, num campo de visão através do símbolo do código de barras situado na vizinhança do plano de referência. A largura da janela transmissora da luz (.24) representa um fac.tor.de limitação da largura do feixe incidente. Por este motivo, os LED são montados o 27 mais próximo possível da janela (24), para optimizar o campo de vista e a energia do feixe incidente. Apesar desta limitação, o campo de vista do feixe incidente é geralmente independente da largura do PCB (2) ou do alojamento. Isso permite que o campo de vista, isto é, a dimensão transversal do feixe incidente seja maior que a largura da janela (24). Isso deve-se ao facto de os LED emitirem o feixe incidente em direcções diferentes a partir de cada lado do dispositivo no interior da cabeça de exploração por varrimento. Os LED são orientados para proporcionar feixes paralelos aos pares. Por exemplo, um primeiro par de LED, constituído pelos LED (4) e (7), é orientado segundo um ângulo de 7,5° com o eixo dos y (uma linha perpendicular à frente do PCB (2)), os LED (5) e (8),.são orientados a 15° e os LED (6) e (7) a 22,5°, como se ilustra na fig. 9. Os LED na outra perna do V estão orientados de maneira análoga,, no sentido oposto. Como pode ver-se na figura, o leque de luz que resulta desta orientação proporciona uma distribuição de intensidade que é mais elevada dentro de uma zona estreita no centro do leque, tal como é determinada a uma distância de cerca de 17,78 cm (7”) do explorador por varrimçnto. A disposição alternativa dos LED representada na fig. 10 coloca os LED mais ao centro segundo um ângulo de 3,75°, em relação à linha perpendicular à frente do explorador por varrimento, sendo os outros LED orientados cqm incrementos de 3,75° à medida que progridem para fora ao longo das pernas do V. Esta configuração dos LED conduz a uma zona ligeiramente maior, de intensidade maior, em comparação com a forma de realização atrás descrita. Deve notar-se que a lente cilíndrica (38) deve ser posicionada a uma distância dos LED correspondente ao ponto onde os feixes se cruzam para proporcionar a intensidade mais elevada, por 28 exemplo no ponto (120) na fig. 10.

Na fig. 11,. está ilustrada uma terceira configuração dos. LED, que mostra uma linha de LED com várias orientações. Esta configuração está atrás descrita.

Podem também proporcionar-se outros sub-circuitos eléctricos no cartão PCB (2), que incluem um filtro analógico (50) e um conversor A/D (52). No entanto, para configurar o alojamento do explorador de varrimento na posição desejada, pode ser necessário proporcionar um segundo cartão de circuitos impressos orientado segundo um certo ângulo,, relativamente ao primeiro cartão de circuitos impressos, no qual podem colocar-se sub-circuitos adicionais, que incluem uma micropastilha de descodificador e um dispositivo de memória. Por exemplo, podem configurar-se dois ou mais cartões de circuitos impressos de modo que um se encosta ao outro aproximadamente peip.endicularmente,..para criar uma disposição em forma de L ou em forma de U. Esta disposição permitiria a colocação de um dos cartões no cano de um canhão de exploração por varrimento,, estendendo-se o outro cartão parcialmente pelo interior da porção da pega. O módulo descodificador (26) pode estar no interior ou no exterior do alojamento da cabeça de exploração por varrimento e processar o sinal digitalizado gerado na cabeça de exploração por varrimento, para calcular os dados desejados, por exemplo a representação ou código com múltiplos dígitos, representado pelo símbolo do código de barras de acordo com algoritmo contido no sistema, de programa. O módulo descodificador inclui uma memória de acesso aleatório (RAM),, para o armazenamento temporáno de dados, e EPROM ou PAL para guardar o programa de controlo e um microprocessador que controla as memórias RAM e EPROM ou a lógica de matrizes programável PAL. O módulo 29 descodificador incluirá também circuitos para controlar a cabeça de exploração por varrimento e os circuitos de comunicação, para a comunicação com diferentes funções da cabeça de exploração por varrimento ou com um sistema hospedeiro ao qual a cabeça de exploração por varrimento pode ser ligada, tal como. um computador pessoal com terminal de ecrã de dados, manual, para uma rede de computadores.

No alojamento, inclui-se um detector (60) de bateria em baixo, com um LED indicador (61), para proporcionar uma indicação de insuficiência de potência para continuar as explorações por varrimento. Isso proporcionará um aviso com antecedência para que o operador tome conhecimento do problema antes de ter explorado por varrimento um certo número de ítemes sem dar conta de que não. seria possível um registo apropriado por potência insuficiente.

Um obturador, electrónico (116), representado na fig. 1.6,, é. activado pelo sinal de relógio proveniente do relógio (50), para impedir periodicamente a integração de carga proveniente da luz que incide no detector (20). Isso dá origem a '‘instantâneos” da imagem do código de barras para preservar a integridade do sinal do padrão do código de barras quando a cabeça de exploração por varrimento e/ou o código de barras estão em movimento relativamente ao outro.

Os. circuitos, com ou sem fornecimento de energia, com uma configuração suportável, do explorador de varrimento óptico estão protegidos dentro de um alojamento (30). que. tem um contorno para se ajustar facilmente na mão do utilizador. O utilizador pega no alojamento (30) pela sua porção de pega (32), ilustrada nas fig. 4 e 5, com a porção de janela (34) a apontar os símbolos do código de barras a ler. O disparador (36) está incorporado na pega (32) para se obter a 30 operação fácil do explorador com uma só mão, estando o disparador colocado a uma curta distância dos dedos do utilizador, de modo que a activação é simplesmente a pressão no disparador. Proporciona-se um disparador duplo, um disparador com posições múltiplas ou um interruptor adicional, para seleccionar entre exploração por varrimento unidimensional ou bidimensional, de modo que apenas se utiliza a quantidade de energia necessária para garantir um sinal de elevada qualidade. A porção de janela pode ser colocada em qualquer sítio de 0 a cerca de 60 cm (0 a 22”) acima ou em frente do código de barras a explorar. Com uma distância de exploração inferior a cerca de 17,78 cm (7”), é desejável centrar o leque de luz sobre o código de barras, visto que algumas porções do código de barras podem, ser iluminadas com intensidades diferentes, devido à limitação sequencial dos LED, com mais. brilho que outras, e devido à maior densidade de luz no centro do leque. Para explorações maiores que cerca de 60 cm (22”), podem substituir-se os LED por lâmpadas de relâmpago fotográfico. A cabeça, óptica de exploração por varrimento da presente invenção proporciona um dispositivo para constituir um dispositivo pequeno ou portátil e independente,. um componente portátil de um explorador por varrimento de componentes múltiplos ou a parte óptica de uma unidade de exploração por varrimento,, incorporada,, para a exploração por varrimento.de códigos, de barras que utilizam tecnologia de LED e CCD, tomando-o um dispositivo económico. A cabeça de. exploração por varrimento é capaz de ler códigos de barras até distâncias de.ce^ca de 60 cm (22”) do detector com iluminação por LED, e mesmo mais, com uma lâmpada de relâmpago fotográfico, de modo que é versátil,, tanto na implementação fixa como na portátil. A activação pulsada de maneira variável dos LED e dos 31 agregados CCD, ou a iluminação graduada dos LED, toma o dispositivo capaz de operar com potências reduzidas., com um consumo de energia mínimo durante a iluminação, um factor importante nos exploradores portáteis. O sistema de lentes e o leque de luz produzido pelo agregado de LED permite a. leitura de uma larga, gama de densidades e larguras dos códigos de barras. Para as aplicações em pontos de venda ou industriais,, onde o explorador por varrimento é fixo e o objecto impresso com o código de barras se move, passando por ele, pode usar-se um certo número de cabeças ópticas de exploração por varrimento da presente invenção, em combinação e montadas segundo ângulos diferentes, de modo que, independentemente da orientação ou posição do código de barras, possa ler-se o código de barras. Por exemplo, pode fazer-se um padrão cruzado, em de chuva de estrelas, combinado duas ou quatro cabeças de exploração por varrimento, respectivamente. O sinal gerado por cada cabeça individual de exploração por varrimento será comparado com sinais provenientes de outras cabeças de exploração por varrimento e utilizar-se o sinal com o menor erro. Os sinais provenientes de cada cabeça de exploração por varrimento podem também ser usados para duplicar a verificação dos sinais proporcionados por outras cabeças de exploração por varrimento.

Uma outra combinação em que pode incorporar-se a cabeça óptica de exploração por varrimento da presente invenção é num “túnel” de códigos de barras “sem contacto”, que consiste em montar de cada lado de um túnel rectangular de passagem uma ou mais cabeças de exploração por varrimento formadas em cada parede do túnel, isto é, em cima e dos dois lados. O túnel pode ser. mas não necessariamente, incluído num sistema de correia transportadora usada em aplicações em pontos de venda ou industriais. O resultado é que, independentemente da posição ou do lado do objecto onde está impresso o código de barras, pelo menos um dos exploradores de varrimento são capazes de ler o código de barras,, uni ou bidimensional, automaticamente, e transmitir os dados descodificados para o computador ou para o registador da caixa. Este processo simplificará o manuseamento e reduzirá o tempo de verificação dos itemes. Essa possibilidade seria latamente vantajosa numa situação de verificação de mercearias. A descrição anterior e os desenhos devem considerar-se apenas como exemplificativos, sendo o escopo da invenção limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 7 de Fevereiro de 2000 O Agente Oficio! da Propriedade industriai

JOSE DE SAMPAIO Α.Ο.Ρ.,ί, Rua d» Salitro, íio, r/c-Brt. 12S0 LISBOA

Claims (15)

1. Reivindicações 1. Explorador óptico para explorar por varrimento um símbolo de código de barras, de uma distância variável, sem contacto, do explorador óptico de varrimento referido, tendo o referido explorador óptico por varrimento uma primeira largura e compreendendo pelo menos um cartão de circuitos impressos (2), que tem uma frente, um centro e uma traseira, e um eixo longitudinal central que secciona o referido pelo menos um cartão (2) de circuitos impressos num primeiro lado e num segundo lado, tendo a referida frente uma segunda largura, menor que a primeira largura, uma pluralidade de LED (4 a 15), dispostos na frente do pelo menos um cartão de circuitos impressos (2),. para emitir um feixe de luz incidente (104-115) para iluminar o símbolo de código de barras, um conjunto óptico (18), disposto no centro do pelo menos um cartão de circuitos impressos (2), para focar a luz reflectida do símbolo do código de barras, um dispositivo detector (20), colocado na parte traseira do pelo menos um cartão de circuitos impressos (2) para detectar a luz focada pelo conjunto óptico (18) e gerar um sinal eléctrico representativo do referido símbolo de código de barras a partir do mesmo, um dispositivo de processamento de sinais (22), em comunicação eléctrica com o dispositivo detector (20), para converter o sinal eléctrico numa saida que compreende dados que descrevem o símbolo do código de barras, uma fonte de tensão (46) para fornecer uma tensão à pluralidade de LED (4-15), ao dispositivo detector (20) e ao dispositivo de processamento de sinais (22), caracterizado por uma primeira porção (4, 5, 6, 7, 8, 9) da pluralidade dos LED (4-15) estar disposta no primeiro lado e uma segunda porção (10, 11, 12, 13, 14, 15) da pluralidade de LED (4-15) estar disposta no segundo lado, sendo cada uma primeira porção (4, 5, 6,. 7, 8, 9) e da 2 2

   segunda porção (10, 11, 12, 13, 14, 15) de LED orientadas para emitir luz segundo um ângulo não igual a zero em relação ao eixo central longitudinal, e criar um feixe incidente divergente, que aumenta em largura quando aumentar a distância entre o explorador óptico por varrimento e o código de barras.
2. 2. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 1, no qual cada LED da pluralidade de LED (4-15) emite luz com um comprimento de onda de 600 nm.
3. 3. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 1, que compreende além disso uma janela (24) que transmite a luz, disposta junto da frente do referido pelo menos um cartão de circuitos impressos (2), em frente da pluralidade de LED (4-15).
4. 4. Explorador óptico por varrimento de acordo com.a reivindicação. 3, no qual a janela (24) que transmite a luz inclui uma lente cilíndrica (38), para focar o feixe de luz incidente numa linha de luz, no símbolo do código de barras.
5. 5. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 1, no qual o dispositivo detector (20). compreende um agregado de dispositivos com acoplamento de cargas.
6. 6. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação l, no qual o conjunto óptico (18) compreende uma combinação de lentes (32, 36, 40) e filtros (28. 34,42).
7. 7. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 1, que compreende além disso uma câmara escura (16), para bloquear luz vagabunda proveniente do conjunto óptico (18).
8. 8. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 1, que compreende além disso um alojamento (30) para reter componentes do explorador óptico de varrimento, sendo o alojamento (30) configurado para ser agarrado pela mão do utilizador, tendo o alojamento (30) uma abertura adjacente à extremidade dianteira do pelo menos um cartão de circuitos impressos (2), saindo o feixe incidente de luz (104-115), para iluminar o símbolo do código de barras, do alojamento (30) através da abertura.
9. 9. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 8, que compreende, além disso, um disparador (36) para activar e desactivar o explorador óptico de varrimento.
10. 10. Explorador óptico por varrimento de acordo com a.reivindicação L, no qual o dispositivo (22) de processamento do sinal inclui um dispositivo (50) gerador de impulsos de relógio para controlar os tempos de exploração por varrimento pelo dispositivo detector (20) e transferir o sinal eléctrico do dispositivo detector (20) para o dispositivo de processamento do sinal (22).
11. 11. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 8, no qual o explorador óptico por varrimento é mantido a uma distância do símbolo do código de barras e tem uma largura do feixe pelo menos igual à largura de um ponto em que o feixe incidente divergente contacta com o símbolo do código de barras.
12. 12. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 3, no qual a janela (24) que transmite a luz inclui meios para homogeneizar o feixe incidente divergente.
13. 13. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação 8, que compreende além disso uma lâmpada indicadora colocada no alojamento para proporcionar uma indicação visual de uma descodificação correcta pelo explorador 4 óptico.
14. 14. ExpLorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação l, no qual a pluralidade de LED (4-15) no primeiro lado e no segundo lado estão dispostos em forma de V, de modo que uma primeira metade do feixe incidente (104-115) emitido pela primeira porção de LED (4, 5, 6, 7, 8, 9) intersecta uma segunda metade do feixe incidente (104-115) emitida pela segunda porção de LED (10, 11, 12, 13, 14, 15).
15. 15. Explorador óptico por varrimento de acordo com a reivindicação l,. no qual a pluralidade de LED (4-15) está disposta numa linha com orientação variável, proporcionando a referida orientação variável um meio para divergir o referido feixe de luz incidente. Lisboa, 7 de Fevereiro de 2000 O Ageni© Oficia! da Propriedade Industrial

    JOSE OE SAMPAIO A.O.SU. Rua do Salitre, 15=5, r/c-Brt. 1250 LISBOA