DE2350278C3

DE2350278C3 - Verfahren zum Lesen von Codes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2350278C3
Application number: DE19732350278
Authority: DE
Inventors: Johann 8025 Unterhaching Ploeckl
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1973-10-06
Filing date: 1973-10-06
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2350278B2; DE2350278A1

Description

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zum Lesen von Hell-Dunkel- oder Farbkontrast-Codes der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Ein Verfahren dieser Art sowie eine zu seiner Durchführung geeignete Einrichtung sind aus der DE-OS 21 63 949 bekannt geworden. Dieses bekannte Verfahren eignet sich zur Abtastung von Codes, die an der Unterseite der Gegenstände angebracht sind und unter Einhaltung einer bestimmten Orientierung über den lichtdurchlässigen Bereich der Unterlage geführt werden. Die Neigung des Abtaststrahlbündels bezweckt im bekannten Fall die Ausschaltung von an den Gegenständen regulär reflektierten Licht. Im bekannten Fall ist eine optische Einrichtung zur Bündelung des von den Gegenständen ausgehenden Streulichts auf einen feststehenden photoelektrischen Wandler vorhanden. Diese optische Bündelungseinrichtung ist so beschaffen, daß sie aus dem gesamten vom Abtaststrahlenbündel bestrichenen Bereich das Licht sammelt. Dies hat einen verringerten Kontrast des am photoelektrischen Wandler entstehenden Signals zur Folge, weil nicht nur Licht von der unmittelbar vom Abtaststrahlenbündel getroffenen Stelle der Gegenstände, sondern aus dem gesamten lichtdurchlässigen Bereich der Unterlage den Wandler trifft. Dieser Nachteil fällt besonders dann ins Gewicht, wenn Codes an aufrecht stehenden Flächen und Gegenständen, z. B. an zylindrischen Flächen von aufrecht stehenden Dosen abgelesen werden sollen. In diesem Fall wäre das Verhältnis von Nutz- zum Störlicht weiter verschlechtert, Zur Ahlesunp' vnn Codes an

aufrecht stehenden Flächen beliebiger Orientierung eignet sich das bekannte Verfahren außerdem deshalb nicht, weil die Codes nur innerhalb enger Grenzen von der vorgeschriebenen Orientierung quer zur Bewegungsrichtung der Gegenstände abweichen dürfen.

Aus der US-PS 37 28 677 sind fercer ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablesen von Codes an Gegenständen bekannt geworden, wonach ein schlankes Abtaststrahlenbündel in zwei vertikal von oben auf eine Unterlage gerichteten Ebenen verschwenkt wird, so daß der Auftreffpunkt des Abtaststrahlenbündels auf der Unterlage längs zweier schräg zur Bewegungsrichtung der Gegenstände verlaufender und mit einander einen rechten Winkel einschließender Geraden bewegt wird. Dabei nehmen photoelektrische Wandler Streulicht vom gesamten für die Gegenstände zulässigen Bewegungsbereich auf. Schon aus diesem Grunde eignet sich auch dieses Verfahren zur Abtastung von Codes an aufrecht stehenden Flächen unii Gegenständen, die auf einer von oben frei zugänglichen Unter/age bewegt werden, nicht und zwar selbst dann nicht, wenn nach dem Vorbild der DE-OS 21 63 949 die Strahlrichtung von unten nach oben umgekehrt und eine Schiefstellung zur Unterlage vorgenommen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Code-Leseverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, nicht nur Codes an einer die Unterlage berührenden Fläche abzulesen, sondern auch Codes an Flächen, die quer zu Unterlage verlaufen, insbesondere an den zylindrischen Wandungen stehender Dosen. JO

Diese Aufgabe wird gemäß den im Anspruch 1 enthaltenen Maßnahmen gelöst.

Der Vorteil dieser Maßnahmen ist darin zu sehen, daß nur Licht von der abgetasteten Stelle auf den photoelektrischen Wandler fällt, nicht aber das Fremd- 4^r> licht vom ganzen abzutastenden Bereich. Für die Abtastung von zur Bewegungsrichtung der Gegenstände beliebig orientierten und auch auf zur Unterlage aufrechten Flächen angebrachten Codes in einem von oben zugänglichen Bereich ist dies besonders wichtig, da ·<» durch die zweifache Führung des Abtaststrahlenbündels der Bereich, aus dem Störlicht empfangen werden könnte, und wegen der offenen Anordnung der Codes die Intensität des Störlichtanteils besonders groß werden könnten. Aufgrund der Erfindung ergibt sich ·<5 eine betriebssichere Ablesung beliebig orientierter Codes auch an aufrecht stehenden Flächen oberhalb einer frei zugänglichen Unterlage.

Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur zur Abtastung von Codes geeignet, die sich an zylindrischen ■> <» Dosen befinden, sondern auch für Codes an quaderförmigen Gegenständen und Gegenständen anderer Formen. Es müssen lediglich die Codes immer an einer Fläche angebracht werden, die mit der Untenage einen Winkel zwischen 0° und 90° einschließt. ■>■>

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird der Abtaststrahlfächer in Ebenen unter etwa 45° zur Unterlage geführt. Hierdurch ergeben sich gleich gute Abtastbedingungen für die unteren und die lotrechten Flächen von Gegenständen. wi

Während es prinzipiell möglich ist, die Gegenstände, während sie über den lichtdurchlässigen Bereich wandern, von vorn oder von hinten abzutasten, geschieht dies in vorteilhafter Weiterbildung nach Anspruch 3 von vorn her. Eine Bedienungsperson, die ^h> die Gegenstände über den lichtdurchlässigen Bereich an sich heranzieht, betrachtet die Gegenstände dann genauso wie der Abtaststrahl, kann also kontrollieren.

ob jeweils ein Code in das Abtastfeld gelangt Die Bedienungsperson braucht dann nicht in den Abtaststrahl zu schauen, was unangenehm sein könnte, wenn z. B. Laserlicht verwendet wird.

Während es prinzipiell möglich ist, zwei verschiedene Abtaststrahlen längs der beiden Geraden bzw. in den beiden Ebenen zu führen, wird in vorteilhafter Weiterbildung gemäß Anspruch 4 nar ein einziger Abtaststrahl nacheinander in beiden entlangbewegt. Hierdurch wird vermieden, daß z. B. von zwei Abtaststrahlen zwei Codes desselben Gegenstandes mit Phasenverschiebung abgelesen werden, was dann zu Schwierigkeiten und höherem technischem Aufwand bei der Auswertung führen würde.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Ausübung des Leseverfahrens, die entsprechend den vorteilhaften Weiterbildungen gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10 ausgeführt sein kann.

In vorteilhafter Weiterbildung gemäß Anspruch 11 kann für jede der Spuren, längs deren der Abtaststrahl den lichtdurchlässigen Bereich der Unterlage durchläuft, ein Schlitz vorgesehen sein. Der Schlitz kann sehr schmal sein, so daß auch kleine Gegenstände nicht hindurchfallen können, jedenfalls keine Gegenstände, die mindestens die Größe eines Codes haben. Da zwei sich unter etwa 90° in der Unterlage kreuzende gerade Spuren vorgesehen sind, von denen jede vorzugsweise unter etwa 45° zur Bewegungsrichtung verläuft, werden vorzugsweise entsprechende sich kreuzende Schlitze in der Unterlage angeordnet.

Man kann darauf verzichten, die Schlitze mit einem durchsichtigen Stoff, wie Glas, auszufüllen. Hierdurch wird der bisher auftretende Nachteil beseitigt, daß Glasflächen zerkratzen, verschmutzen und undurchsichtig werden.

Eine Einrichtung der in den Ansprüchen 5 bis 11 gekennzeichneten Art läßt sich in einem schmalen Raum unterhalb der Unterlage für die abzulesenden Gegenstände unterbringen. Man schafft hierdurch Platz für die Beine einer an der Unterseite sitzenden Bedienungsperson.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen bekannten Balkencode, der an Gegenständen angebracht und nach der Erfindung abgelesen werden soll.

Fig. 2 zeigt in Draufsicht eine Einrichtung nach der Erfindung, wie sie unterhalb der Unterlageplatte für die Behälter angeordnet ist.

Fig.3 ist ein lotrechter, vereinfachter Schnitt nach Linien HI-III in F ig. 2.

F i g. 4 ist eine Seitenansicht der Einrichtung, gesehen in Richtung des Pfeiles IV in F i g. 2, wobei jedoch die Spiegel weggelassen wurden.

Fig. 1 zeigt einen Code 1, der nach der Erfindung gelesen werden kann. Er besteht aus zwei Abschnitten 1.1 und 1.2. Bei jeder Ablesung muß vom Abtaststrahl mindestens einer der Abschnitte vollständig überstrichen werden können. Dies ist immer dann der Fall, wenn der Abtastwinkel α zwischen der Abtastrichtung 3 und 4 und der Längsrichtung der Balken mindestens 45° beträgt. Der nächste Abschnitt wird beim Weiterrücken des Codes entsprechend gelesen usw.

Im Betrieb bewegen sich die mit Ccd·-¹- ausgezeichneten Gegenstände 2 in Richtung der Pfeile 5 über eine Unterlageplatte 6, die in Fig. 3 und 4 im Schnitt dargestellt, jedoch in F i g. 2 weggelassen ist. In der Unterlage befinden sich zwei Schlitze 8, 9, die in F i g. 2

gestrichelt angedeutet sind, obgleich dort die Unterlageplatte nicht dargestellt ist. Die Schlitze verlaufen rechtwinklig zueinander und je unter 45° zur Bewegungsrichtung 5 der Gegenstände.

Zunächst kann ein Code, der sich an der unteren Fläche eines Gegenstandes befindet, in jedem Falle abgelesen werden, wenn er über die beiden Schlitze 8 und 9 bei im wesentlichen gleichbleibender Orientierung hinwegbewegt wird, sofern ein Abtaststrahl von unten her durch die Schlitze 8 und 9 nach oben verläuft und mit ausreichender Geschwindigkeit nacheinander längs beider Schlitze bewegt wird. Wie F i g. 3 zeigt, wird der Abtaststrahl 13.6 von unten her unter einem Winkel β von 45° zur Lotrechten durch den Schlitz 8 geschickt, so daß auch ein Code, der sich an einer aufrecht stehenden Fläche 15 des Gegenstandes 2 befindet, abgelesen werden kann. Der Abtaststrahl 13.6 bewegt sich fächerartig in einer Ebene, die senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 3 angeordnet ist und die Förderebene der Unterlage 6 in einer geraden Spur schneidet, die längs des Schlitzes 8 verläuft. Entsprechendes gilt für den Schlitz 9, der in F i g. 3 nicht zu erkennen ist.

Die Einrichtung ist wie folgt aufgebaut:

Ein Laser 20 erzeugt ein Strahlenbündel 22, das in bekannter Weise durch ein Fernrohr 24 so geschickt wird, daß es beim Okular 26 eintritt, während das Abtaststrahlenbündel 13.1 beim Objektiv 28 austritt. Gegenüber dem gewöhnlichen Gebrauch wird das Fernrohr also in umgekehrter Richtung durchlaufen. Hierdurch wird der Durchmesser des Strahlenbündels zwar vergrößert, aber der »Sehwinkel« verkleinert. Es wird also der Winkel, unter dem ein Teil der Strahlen aus dem Laser gegenüber dessen Mittelachse austritt, verkleinert. Das das Fernrohr verlassende Abtaststrahlenbündel 13.1 wird vom Objektiv 28 auf einen Punkt fokussiert, der oberhalb der Unterlageplatte 6, etwa in der Mitte des Höhenbereiches liegt, innerhalb dessen abgelesen werden soll. Da das Abtaststrahlenbündel zwischen dem Okular und diesem Bereich einen langen Weg zurücklegt, erzielt man ein schlankes Bündel großer Schärfentiefe. Dieses Bündel wird im folgenden der Einfachheit halber »Abtaststrahl« genannt.

Der Abtaststrahl 13.1 fällt auf einen Drehspiegel 30, der z. B. acht Spiegelflächen hat und um eine lotrechte Achse 32 mit hoher Geschwindigkeit umläuft. Jede Spiegelfläche des Drehspiegels 30 erzeugt, während sie etwa einen Bogen längs des Pfeils 34 durchläuft, einen Abtaststrahlenfächer, von dem einige Strahlen 13.2 dargestellt sind. Der Fächer fällt nacheinander auf zwei Spiegel 36 und 37, die unter der dargestellten Schräglage gegenüber dem Abtaststrahl 13.1 aber im übrigen lotrecht angeordnet sind, während die Drehachse 32 ebenfalls lotrecht verläuft und der Abtaststrahl 13.1 waagerecht. Von dem Spiegel 36 wird ein Abtaststrahlenfächer 13.4 auf einen Spiegel 40 geworfen, von dem Spiegel 37 auf einen Spiegel 41 (nicht dargestellt). Die Spiegel 40 und 41 sind parallel zu den Schlitzen 9 bzw. 8 orientiert, aber gegen die Lotrechte so geneigt (Fig. 2 und 3), daß ein sie verlassender Abtaststrahlenfächer 13.6 unter 45° zur Lotrechten oder Waagerechten verläuft.

Durch diese Anordnung wird folgendes erreicht:
Ein Abtaststrahl, der von einem Spiegelelement der Auffächervorrichtung bzw. des Drehspiegels 30 zunächst fächerförmig über den Spiegel 36 geführt wird, wird von diesem fächerförmig über den Spiegel 40 geführt und von diesem fächerförmig längs des Schlitzes 9. Bei der Weiterdrehung desselben Spiegelelementes wird nach einer kurzen Unterbrechung, entsprechend dem Zwischenraum zwischen den Spiegeln 36 und 37, ein Fächer auf den Spiegel 37, von diesem auf den Spiegel 41 und von diesem durch den Schlitz 8 geworfen. Ein und derselbe Abtaststrahl läuft also nacheinander durch beide Schlitze. Anschließend beginnt das Spiel mit dem nächsten Spiegelelement des Drehspiegels 30 beim Spiegel 36 von neuem.

An dem abzutastenden Gegenstand, insbesondere natürlich an den Codes, wird vom Abtaststrahl 13.6 Streulicht erzeugt, das nach allen Seiten abgestrahlt wird. Ein Teil davon gelangt durch den Schlitz 8 oder 9 zurück über die Spiegel 41 und 37 bzw. 40 und 36 zum Drehspiegel 30. Dieses Streulicht wird vom Drehspiegel durch ein Objektiv 50 (F i g. 4) auf eine relativ kleine lichtaufnehmende Fläche eines photoelektrischen Wandlers 52, z. B. einer Photodiode, geworfen. Die Ausgangssignale des Wandlers 52 werden einer elektronischen Auswerteeinrichtung zugeführt, die dem abgelesenen Code entsprechende Signale abgibt.

Wie insbesondere F i g. 3 und 4 zeigen, kann die ganze Einrichtung auf einem schmalem Raum unterhalb der Unterlageplatte 6 untergebracht werden, so daß unterhalb der Einrichtung Platz für die Beine einer sitzenden Bedienungsperson verbleibt.

Die Schlitze 8, 9 werden nicht mit durchsichtigem Material, z. B. Glas, ausgefüllt, so daß Schmutz nach unten hindurchfallen kann. Man muß dann die Spiegel ausreichend weit außerhalb der Schlitzenden anbringen. Stattdessen kann man auch unterhalb der Schlitze Auffangplatten für den Schmutz anordnen, die von Zeit zu Zeit pneumatisch gereinigt werden können. Diese Merkmale sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Anstelle eines Drehspiegels 30 könnte auch ein Schwenkspiegel verwendet werden. Ebenso könnten stattdessen schwenkbare oder sich um eine Achse drehende Prismenflächen Anwendung finden.

Durch die Spiegel 36, 37, 40 und 41 könnten durch Prismen ersetzt werden. Wenngleich Laserlicht wegen seiner hohen Intensität bevorzugt wird, könnten auch andere starke Lichtquellen Anwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Lesen von Hell-Dunkel- oder Farbkontrast-Codes an Gegenständen, die über einen lichtdurchlässigen Bereich einer Unterlage bewegt werden, wobei ein schlankes Abtaststrahlenbündel auf einem periodisch ortsveränderlichen Durchstoßpunkt schräg von unten durch den lichtdurchlässigen Bereich der Unterlage geführt und auf die Gegenstände gerichtet, sowie das von den Gegenständen und Codes ausgehende Streulicht durch den lichtdurchlässigen Bereich der Unterlage zurück auf einen ortsfesten photoelektrischen Wandler geworfen wird, dessen Ausgangssignal einer elektronischen Auswerteinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchstoßpunkt des Abtaststrahlenbündels (Abtaststrahl 13.6) längs zweier im lichtdurchlässigen Bereich (8, 9) der Unterlage (6) schräg zur Bewegungsrichtung (5) der Gegenstände (2) verlaufender und miteinander etwa einen rechten Winkel einschließender Geraden (in 8, 9) bewegt wird und daß das von den Gegenständen (2) ausgehende Streulicht in einem im lichtdurchlässigen Bereich (8, 9) gleichlaufend zum Abtaststrahlenbündel (Abtaststrahl 13.6) bewegten Strahlenbündel zurückgeführt wird, so daß der Ursprung des den photoelektrischen Wandler (52) treffenden Lichts in konstanter Lagebeziehung zum wandernden Auftreffpunkt des Abtaststrahlenbündels (Abtaststrahl 13.6) auf den Gegenständen (2) steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abtaststrahl (13.6) in gedachten Ebenen bewegt wird, die die Unterlage (6) unter etwa 45° schneiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Abtaststrahl (13.6) den über die Unterlage (6) bewegten Gegenständen (2) schräg entgegenläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Abtaststrahl (13.6) nacheinander in den zwei Ebenen längs der beiden Geraden (in 8,9) bewegt wird.

5. Einrichtung mit einem Dreh- oder Schwenkspiegel oder -prisma (Strahlschwenkvorrichtung) zwischen einer Strahlenquelle und einem lichtdurchlässigen Bereich einer Unterlage sowie mit einer optischen Einrichtung zum Bündeln des auf den photoelektrischen Wandler geworfenen Lichts, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung der optischen Einrichtung (50) zum photoelektrischen Wandler (52) ein das Streulicht von den Gegenständen (2) über die Strahlschwenkvorrichtung (30) für das Abtaststrahlenbündel auf den photoelektrischen Wandler (52) zurückführendes Strahlenbündel gegeben ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung eines einzigen Abtaststrahls (13.6) nacheinander in zwei Ebenen, die den lichtdurchlässigen Bereich (8, 9) der Unterlage (6) in zwei geraden Spuren durchsetzen, wobei die Spuren miteinander einen etwa rechten Winkel einschließen, als Umlenkvorrichtung zwei Reflexionsvorrichtungen (Spiegel 40, 41 oder Prismen) unterhalb der Unterlage (6) so angeordnet sind, daß ihre Spicgc'icbcncn (erste Spicgelcbcncn) parallel zu den

Spuren (in 8, 9) aber schräg zur Unterlage (6) verlaufen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine solche Schräglage der ersten Spiegelflächen von (40, 41) daß die Abtaststrahlebenen (13.6) mit der Unterlage (6) Winkel von etwa 45° einschließen.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuren (in 8, 9) — quer zur Bewegungsrichtung (5) betrachtet — einander etwa in der Mitte der Unterlage (6) kreuzen, und daß jede Spur unter etwa 45° zur Bewegungsrichtung verläuft

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung zwischen der Auffächervorrichtung (30) und je einer der ersten Spiegelebenen (von 40, 41) beiderseits des zur Auffächervorrichtung führenden Abtaststrahls (13.1) je eine weitere Reflexionsvorrichtung (Spiegel 36,37) aufweist, deren Spiegelebene (zweite Spiegelebene) parallel zur Drehachse (32) und so orientiert ist, daß der Abtaststrahlfächer (13.4) auf eine der ersten Spiegelebenen (von 40,41) fällt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusammengehörige erste und zweite Spiegelebenen (von 36 und 40 bzw. von 37 und 41) auf verschiedenen Seiten des zur Auffächervorrichtung (30) führenden Abtaststrahls (13.1) angeordnet sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der Geraden bzw. Spuren in der Unterlage (6) ein Schlitz (8, 9) vorgesehen ist.