DE2526726A1

DE2526726A1 - Richtungsunabhaengige abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2526726A1
Application number: DE19752526726
Authority: DE
Inventors: Melbourne Edward Rabedeau
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-14
Publication date: 1976-01-29
Also published as: FR2277378A1; JPS519464A; GB1478928A; US3947816A

Description

Böblingen, den 13. Juni 1975 pr/bs

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: SA 973 030

Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine richtungsunabhängige Abtastvorrichtung, zur Abtastung von aus Strichmarken bestehenden codierten Aufzeichnungen,

Stand der Technik

Zur Beschleunigung und Vereinfachung der an den Kassen von Selbstbedienungsläden, Supermärkten oder Warenhäusern anfallenden Arbeiten sowie zur Vermeidung von Fehlern werden vielfach Lesevorrichtungen eingesetzt, die die zu bezahlenden Waren durch Abtastung von Aufklebern oder besonders gekennzeichneten Bereichen der Verpackung identifizieren und die jeweiligen Preise automatisch in eine Registrierkasse eingeben. Dabei werden die über ein Förderband transportierten Waren mit den zu identifizieren- ' den Aufzeichnungen nach unten über ein Fenster geschoben, dessen Fläche durch geeignete Vorrichtungen zur Erkennung der die Waren kennzeichnenden Markierungen laufend mit großer Geschwindigkeit optisch abgetastet wird.

Zu diesem Zweck sind richtungsunabhängige Abtastvorrichtungen entwickelt worden, bei denen eine besondere Ausrichtung der zu identifizierenden Waren nicht erforderlich ist. Im US-Patent 3 600 556 wird eine Vorrichtung zur Abtastung von kreisförmigen

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Aufzeichnungen beschrieben, die keiner besonderen Ausrichtung bedürfen. Vor Einleitung der eigentlichen Abtastung ist eine Zentrierung der abzutastenden kreisförmigen Aufzeichnungen erforderlich. Im US-Patent 3 701 098 wird eine Vorrichtung zur Abtastung von Aufzeichnungen beschrieben, bei der die Ausrichtung durch Drehung der die Abtastung bewirkenden optischen Elemente erfolgt. In den US-Patenten 3 456 997, 3 553 437 und 3 684 867 werden Vorrichtungen zur Kompensation von Schräglagen, d.h. von relativ kleinen Ausrichtungsfehlern beschrieben. In den US-Patenten 3 718 761 und 3 728 677 werden Vorrichtungen beschrieben, die auf quadratische Abtastfenster beschränkt sind, die gegenüber schmalen rechteckigen Abtastfenstern eine Reihe von Nachteilen aufweisen. Die an sich vorteilhafteren schmalen rechteckigen Fenster haben gegenüber den quadratischen Fenstern den Nachteil, daß die Abtastung wegen der erhöhten Anzahl der erforderlichen Abtastspuren wesentlich schwieriger durchzuführen ist.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung zur Verwendung in schmalen rechteckigen Fenstern anzugeben, die bei einfachem Aufbau und geringer Störanfälligkeit eine richtungsunabhängige Abtastung, d.h. eine Abtastung bei der die abzutastenden Muster nicht ausgerichtet werden müssen, anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteile

Die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung zeichnet sich durch einen besonders einfachen und erschütterungsunempfindlichen Aufbau aus und weist darüberhinaus den bei derartigen Vorrichtungen besonders wichtigen Vorteil auf, daß die Strahlung des als Lichtquelle dienenden Lasers durch die vielfache Auffächerung und Aufteilung in mehrere Einzelstrahlen für das menschliche Auge selbst bei direkter Beaufschlagung praktisch ungefährlich ist.

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- 3 Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigti

Pig. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 die perspektivische Ansicht einer im Zusammen

hang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendbaren Vorrichtung;

Fig. 3 eine aus Strichmarken bestehende codierte Aufzeichnung zur Abtastung durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;

Fig. 4 die schematische Darstellung der über das

Abtastfenster verlaufenden Abtastspuren;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verteilung der

durch einzelne Teilabtaststrahlen erzeugten Abtast spur en;

Fign. 6a und 6b eine Draufsicht und eine Aufrissansicht einer

Vorrichtung zur Erzeugung der einzelnen Teilabtaststrahlen;

Fig. 7 eine weitere schematische Darstellung der durch

die einzelnen reflektierten und nichtreflektierten Teilabtaststrahlen erzeugten Abtastspuren;

Fig. 8 eine Draufsicht eines Auschnitts aus dem in

Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel;

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Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Erläuterung

der Spiegelanordnung der erfindungsermäßen Vorrichtung;

Fig. 10 die schematische Darstellung einer besonderen

Verteilung der durch die Teilabtaststrahlen erzeugten Abtastspuren;

Fig. 11 die schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für den Verlauf der Abtastspuren.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht aus einem Laser 20, einer Vorrichtung 22 zur Vergrößerung des Strahlquerschnittes, aus Strahlenteilern 114, 116 und 118, einem Spiegel eine» mit Hilfe eines Rotors 28 drehbaren Polygonspiegel 26, einer Linse 32, einer aus zu einem Abtastfenster 35 parallelen Achse 31 unter unterschiedlichen Winkeln angeordneten reflektierenden Elementen 91 bis 98 bestehenden Anordnung, zwei Spiegeln 34, einem Abtastfenster 35, zwei lichtempfindlichen Elementen 36 und 38 sowie aus einer Videoauswerteinrichtung 40, die eine Ausgangsklemme 42 !aufweist. Der vom Laser 20 ausgehende Lichtstrahl durchsetzt die ! Vorrichtung 22, die unter anderem Linsen zur Vergrößerung des Strahlquerschnittes enthält, und gelangt durch die Strahlenteiler j 114, 116 und 118 zum umlenkspiegel 120, Die an den besagten Strahlenteilern und dem Umlenkspiegel reflektierten Strahlen fallen auf eine Fläche des Polygonspiegels 26 von wo sie durch die Linse 32 hindurch als ein seine Richtung kontinuierlich änderndes Strahlenbündel zu einer aus den reflektierenden Elementen 91 bis 98 beistehenden Anordnung 30 gelangen, durch die sie in eine Vielzahl zueinander paralleler Teilabtaststrahlen aufgespalten werden. Die Achse 31 verläuft parallel zur Ebene des Fensters 35. Die einzelnei reflektierenden Elemente schließen mit der Längsachse des Fensters 35 Winkel von annähernd 45° ein. Die beiden Spiegel 34 reflektieren einen Teil der Teilabtaststrahlen derart, daß die durch sie erzeugten Abtastspuren unter rechten Winkeln zu den durch an ihnen

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nicht reflektierten Strahlen erzeugten Abtastspuren verlaufen. Auf diese Weise wird im Bereich der öffnung des Abtastfensters 35 eine Vielzahl von einander kreuzenden Abtastspuren erzeugt. Die lichtempfindlichen Vorrichtungen 36 und 38 sind so unterhalb des Fensters 35 angeordnet, daß das an den Aufzeichnungen reflektierte Licht von ihnen aufgenommen wird. Die mit ihnen verbundene Video-Iauswerteinrichtung 40 analysiert die dabei entstehenden Signale, I um die im Bereich des Abtastfensters 35 abgetasteten Informationen zu identifizieren.

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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung ist das Abtastfenster 35 in einem Behälter 50 angeordnet, der die in Fig. 1 dargestell- j te Vorrichtung enthält und zum Transport und zur Abrechnung der die abzutastenden Aufzeichnungen aufweisenden Waren dient. Das Ab-

tastfenster 35 hat die Form eines schmalen Rechtecks_f dessen Sei- ! ten 2,5 bzw, 25 cm lang sind. Das Gehäuse 50 ist im Bereich des Ab-+ tastfensters 35 mit einer Scheibe aus Glas oder aus einem anderen geeigneten, für das durch den Laser 20 erzeugte Licht durch- ! lässigem Material abgeschlossen. \

Eine Ware 70 mit einer aus Strichmarken bestehenden codierten Aufzeichnung 71 wird durch ein Förderband 51 zur Abtastfläche transportiert. Die Bedienungsperson an der Kasse schiebt die Ware 70 mit der Aufzeichnung 71 nach unten über das Abtastfenster 35 um sie anschließend in einen Papiersack 55 abzulegen, der auf einer !Unterlage 56 steht.

Die Aufzeichnung 71 besteht aus einer Vielzahl von Strichmarken wie sie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt sind. Diese codierten Aufzeichnungen 71 bestehen aus einer Vielzahl von Linien 72 deren Reflektivität kleiner als die des Untergrundes 73 ist. Bei der Abtastung der Aufzeichnung 71 durch die oben beschriebenen Teilstrahlen entsteht eine Modulation des reflektierten oder gestreuten Lichtes, die eine Funktion des Unterschiedes zwischen den

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Reflektivitäten des Untergrundes 73 und der aufgedruckten Linien 72 ist. Das modulierte reflektierte oder gestreute Licht fällt auf die lichtempfindlichen Elemente 36 und 38 an deren Ausgängen elektrische Videosignale auftreten die zur Videoauswertvorrichtung 40 zwecks Identifizierung der durch die Linien 72 dargestellten Information geleitet werden. Das durch die Abtastspuren auf dem Abtastfenster gebildete Muster ist so ausgebildet !und ausgerichtet, daß eine Interpretation der die Aufzeichnungen 71 darstellenden aufgedruckten Linien unabhängig von ihrer Ausrichtung in bezug auf das Abtastfenster 35 möglich ist.

Die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels !wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

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In den Fign, 4 und 11 werden besondere Ausbildungen des durch die j Abtastspuren gebildeten'Husters dargestellt. Bei dem in Fig. 4 ^! veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist das Abtastfenster 35 leine Breite von 2,8 und eine Länge von 25,4 cm auf. Der durch den 'Laser 20 erzeugte Strahl wird durch den Polygonspiegel 26 durch j die Linse 32 hindurch abgelenkt, die den Strahl in der j Abtastebene fokussiert. Die in Fig. 5 dargestellte Linie !76 wird durch die Elemente 91 - 98 in acht Teillinien 81 bis 88 aufgeteilt, die in bezug auf die Linie 76 seitlich versetzt sind. ; Diese Aufteilung erfolgt, wie aus den Fign. 6a und 6b ersichtlich, ι durch eine aus feststehenden reflektierenden Elementen 91 bis 98

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bestehende Anordnung 30 durch die eine Faltung des durch den | !Polygonspiegel 26 erzeugten Lichtfächers erfolgt. Jeder der reflek*

tierenden Elemente 91 bis 98 ist unter einen besonderen Winkel an-: J geordnet, damit das vom Polygonspiegel 26 ausgehende und die Linse , 32 durchsetzende Licht abgelenkt wird um die einzelnen Abtastteil-; ¹ linien zu erzeugen. Die Spiegel 34, in Fig. 7 dargestellt durch die Linien 110, 112, sind beiderseits des Abtastfensters 35 so

angeordnet, daß an ihnen vier der acht Teilabtaststrahlen in Rich-ί tung auf die Spuren der verbleibenden vier Teilabtaststrahlen ! reflektiert werden, so daß sich das in Fig. 7 dargestellte Ab-

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tastmuster ergibt. Die über die Spiegel 34 erzeugten Abbildungen 102, 101, 108 und 107 der Teilabtastlinien 81, 82, 87, 88 bilden Linien, die die Teilabtastlinien 83, 84, 85 und 86 schneiden. Die Länge der Spiegel 34 muß in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung groß sein, damit sie die Strahlen reflektieren können, die ohne diese Spiegel die beiden äußeren Abtastlinien 81, 82 bzw. 87 und 88 bilden würden. Außer den bisher beschriebenen vier sich kreuzenden Abtastteillinienpaaren werden zusätzlich drei weitere Sätze von sich kreuzenden Abtastteillinienpaaren erzeugt die zwischen den bereits bestehenden Paaren von sich kreuzenden Abtastteillinien 83, 102; 84, 101; 85, 108 und 86, 107 liegen. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, werden beim in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel drei Strahlenteiler 114, 116 und 118 sowie ein Spiegel 120 im Verlauf des vom Laser 20 erzeugten Strahls so angeordnet, daß vier Teilstrahlen auf den rotierenden Polygonspiegel 86 gerichtet werden. Jeder der vier Teilstrahlen fällt auf den rotierenden Polygonspiegel 26 unter einentverschiedenen Winkel auf, so daß nur einer der Teilstrahlen nach seiner Reflexion am Polygonspiegel 26 im Bereich des Blickfeldes des übrigen optischen Systems innerhalb einer bestimmten Winkelstellung des Polygonspiegels 26 wirksam wird. Somit erfolgt die Abtastung jeweils durch einen Strahl während bei den anderen drei Strahlen der Rücklauf stattfindet. D.h., daß das Blickfeld der Spiegelanordnung 30, wie es aus dem Raum zwischen der Linse 32 und dem Polygonspiegel 26 gesehen wird, kleiner oder gleich 720/(η χ m) ist, wobei η die Anzahl der Spiegelflächen des Polygonspiegels 26 und m die Anzahl der durch die aus den Elementen 114, 116, 118 und 120 bestehende Vorrichtung erzeugten Strahlen ist. Wie aus den Fign. 1 und 8 ersichtlich, erzeugt jeder an einer bestimmten Fläche der Spiegelanordnung 30 reflektierte Strahl eine Abbildung,die in bezug auf die von den anderen Strahlen erzeugten Abbildungen versetzt ist. Ist die Richtung der aus der Zeichnungsebene austretenden Strahlen verschieden, wird auch eine Versetzung der Abbildung in einer zur Zeichnungsebene senk-

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rechten Richtung stattfinden. Somit können die ineinander verschachtelten, sich kreuzenden Teilabtastlinien in der erforderlichen Weise dadurch eingestellt werden, daß die Relativlagen:, der am rotierenden Polygonspiegel 26 reflektierten Strahlen in bezug aufeinander entsprechend eingestellt werden. Das kann durch eine geeignete Ausrichtung des Lasers 20, der Strahlenteiler 114, j 116 und 118 sowie des reflektierenden Spiegels 120 erfolgen.

jDa die optische Weglänge von der Spiegelanordnung 30 zu der BiId- ;fläche des Abtastfensters für die äußeren, den Teilabtastspuren 81 und 88 zugeordneten Teilabtaststrahlen größer ist als die der ande ren Teilabtaststrahlen, kann es vorteilhaft sein, die an den Enden der Spiegelanordnung 30 gelegenen Spiegel im geringen Umfange konvex zu machen,um die Brennweite des optischen Systems für diese Teilabtaststrahlen zu verlängern. Bei der oben beschriebenen Anordnung, bei der die Spiegel 91 bis 98 unter verschiedenen Winkeln angeordnet sind um eine Versetzung der Teilabtastspuren zu bewirken, wird die genaue Relativlage der Teilabtastlinien im gewissen Umfang eine Funktion der Lage des Abtastfensters 35 in Längsrichtung sein. Wird eine geringfügige Veränderung der Relativlagen der einzelnen Teilabtastlinien bei einer Verschiebung in Längsrichtung des Abtastfensters als störend empfunden, so wird diese Spiegelanordnung durch eine andere aus Spiegeln 91 bis 98 bestehende Anordnung ersetzt, bei der die einzelnen Spiegel den Abtaststrahl um 90 ablenken und wobei die einzelnen Spiegel zur Erzeugung der einzelnen Teilabtastlinien stufenweisen angeordnet sind. Mit Hilfe einer derartigen Anordnung können Änderungen der Relativlagen der einzelnen Teilabtastlinien bei Bewegung des Fensters zwar nicht ganz ausgeschlossen jedoch weitgehend vermieden werden.

Aus den Fign. 9 und 10 ist zu ersehen, daß die Anzahl der Abtaststrahlen bei wesentlich stärkerer Überlappung der einzelnen Teilabtastlinien von vier auf drei herabgesetzt werden kann,

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indem die seitliche Versetzung der einzelnen Teilabtastlinien herabgesetzt wird. Der Umfang der Verschachtelung ist geringer als im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, da die Teilabtastlinien mit der langen Seite des Abtastfensters Winkel von 35° anstatt der vorher angegebenen Winkel von 45° einschließen.

In Fig. 11 wird ein Abtastfenster 35 mit den Abmessungen 20 χ 2,4 ι cm und mit die lange Seite unter eil
!den Teilabtastlinien wiedergegeben.

cm und mit die lange Seite unter einem Winkel von 35° schneiden-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung zur Abtastung von aus Strichmarken bestehenden codierten Aufzeichnungen, gekennzeichnet durch ein Abtastfenster (35), durch eine Lichtquelle (20), durch ein Ablenkelement (26), durch das der von der Lichtquelle ausgehende Strahl periodisch in einer ; Ebene abgelenkt wird, die mit der Ebene des Abtastfensters (35) einen vorgegebenen Winkel einschließt, durch im Ver- \ lauf des periodisch abgelenkten Strahls angeordnete reflekj tierende Elemente (91 bis 98) zur Reflexion des Strahls in ₍ unterschiedliche Richtungen zwecks Abtastung der Ebene ι des Abtastfensters entlang einer Vielzahl von zueinander | j paralleler Spuren und durch beiderseits des Abtastfensters ι ■ !

angeordnete weitere reflektierende Elemente (34)_f die die von einem Teil der reflektierenden Elemente (91 bis 98) i ausgehenden Strahlen derartig ablenken, daß sie das Ab- ; tastfenster entlang einer Vielzahl von zueinander j parallelen Spuren abtasten, die die erstgenannten Abtastspuren schneiden.

2_t Richtungs unabhäng ige Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, ' gekennzeichnet durch zwischen der Lichtquelle (20) und dem den Strahl periodisch ablenkenden Element (26) angeordnete Elemente (114, 116, 118 und 120) zur Aufspaltung des von der Lichtquelle erzeugten Strahls in eine Vielzahl von unter verschiedenen Winkeln auf den Polygonspiegel auftretenden Strahlen.

3. Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Ausrichtung der einzelnen reflektierenden und ablenkenden Elemente in bezug aufeinander und auf das Abtastfenster (35), daß die einzelnen Abtastspuren sich innerhalb dieses Fensters überlappen.

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4. Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung nach Ansprüchen

1 bis 3/ dadurch gekennzeichnet, daß das die periodische Ablenkung des Abtaststrahls bewirkende Element (26) als rotierender Polygonspiegel ausgebildet ist.

5. Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Ablenkelement (26) und dem Abtastfenster (35) liegenden reflektierenden Elemente (91 bis 98) unter verschiedenen Winkeln angeordnet sind.

6. Richtungsunabhängige Abtastvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Ablenkelement (26) und dem Abtastfenster (35) liegenden reflektierenden Elemente treppenförmig angeordnet sind.

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