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Die
Erfindung betrifft ein Barcodelesegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Barcodelesegeräte
dienen zur Detektion von Barcodes, die aus einer Folge von hellen und
dunklen Linienelementen vorgegebener Breite bestehen. Das Barcodelesegerät umfasst
einen Sender, welcher Sendelichtstrahlen, vorzugsweise Laserstrahlen,
emittiert. Die Sendelichtstrahlen weisen einen mittleren Durchmesser
entsprechend ihrer räumlichen
Intensitätsverteilung
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung auf. Bei Laserstrahlen entspricht die
räumliche
Intensitätsverteilung
idealerweise einer Gaußverteilung.
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Der
Durchmesser der Sendelichtstrahlen variiert mit dem Abstand zum
Barcodelesegerät
entsprechend der Ausgestaltung einer Sendeoptik, die dem Sender
nachgeordnet ist. Die Sendeoptik besteht aus einer Linse. In der
Brennebene der Sendelichtstrahlen ist der Durchmesser der Sendelichtstrahlen üblicherweise
erheblich kleiner als die Breite der Linienelemente des Barcodes.
Demzufolge ist die Amplitudenmodulation der Empfangssignale nahezu
identisch mit den Breiten der Linienelemente des Barcodes, so dass
diese von dem Barcodelesegerät
sicher erkannt werden kann.
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Mit
zunehmender Entfernung des Barcodes von der Brennebene der Sendelichtstrahlen
wird der Durchmesser der Sendelichtstrahlen rasch größer. Sobald
der Durchmesser der Sendelichtstrahlen von gleicher Größenordnung
wie die Breiten der Linienelemente der Barcodes ist, wird die Modulation
des Empfangssignals durch die Breite des Sendelichtstrahls so beeinflusst,
dass eine sichere Detektion des Barcodes erschwert wird oder nicht
mehr möglich
ist.
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Somit
können
mit den Sendelichtstrahlen Barcodes nur dann sicher erfasst werden,
wenn diese innerhalb eines eng begrenzten Lesebereichs, das heißt eines
Leseabstands um die Brennebene angeordnet sind.
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Aus
der
DE 44 11 023 C2 ist
ein Barcodelesegerät
bekannt, bei welchem zur Erweiterung des Lesebereichs die analogen
Empfangssignale am Ausgang des Empfängers einem n-bit-Analog-Digitalwandler
zugeführt
werden. Die dadurch erhaltenen digitalisierten Empfangssignale werden
in ein digitales Filter eingelesen. Die Übertragungscharakteristik des
digitalen Filters ist so gewählt,
dass sie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs dem Inversen des
Frequenzspektrums der räumlichen
Intensitätsverteilung
der Sendelichtstrahlen am Ort des zu detektierenden Barcodes entspricht.
Zur Bestimmung der Übertragungscharakteristik
werden die zeitabhängigen
Koeffizienten des digitalen Filters in einem mehrere Iterationsschritte
umfassenden Variationsverfahren berechnet.
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Mit
der auf diese Weise bestimmten Übertragungscharakteristik
des digitalen Filters können
Signalverzerrungen, welche durch den endlichen Durchmesser der Sendelichtstrahlen
bei der Abtastung der Barcodes auftreten, weitgehend eliminiert
werden. Dadurch kann der nutzbare Lesebereich des Barcodelesegeräts erheblich
erweitert werden.
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Nachteilig
hierbei ist jedoch, dass zur Vergrößerung des Lesebereichs ein
aufwendiges Auswerteverfahren nötig
ist. Zwar braucht die Bestimmung der Koeffizienten des Filters lediglich
vor Inbetriebnahme des Barcodelesegeräts durchgeführt werden. Jedoch ist zur
Bestimmung der Koeffizienten ein erheblicher Aufwand an Rechenleistung
notwendig. Zudem müssen
die Randbedingungen für
das Variationsverfahren sehr sorgfältig gewählt werden, damit für die Übertragungscharakteristik
sinnvolle Ergebnisse erhalten werden. Dies bedingt zum einen erhöhten Aufwand
und erfordert zum anderen ein erhöhtes Fachwissen bei der Festlegung
der Übertragungscharakteristik
des digitalen Filters.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Barcodelesegerät der eingangs
genannten Art so auszubilden, dass dessen Funktionalität mit möglichst
geringem baulichen Aufwand erweitert wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Barcodelesegerät dient
zur Detektion von Barcodes innerhalb eines Abtastbereichs und umfasst
einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden
Empfänger,
eine Auswerteeinheit zur Auswertung der am Ausgang des Empfängers anstehenden
Empfangssignale und eine Ablenkeinheit, mittels derer die Sendelichtstrahlen
periodisch innerhalb des Abtastbereichs geführt sind. Dem Sender ist als
Sendeoptik eine Flüssigkeitslinse
zugeordnet, deren Brennweite durch Anlegen einer elektrischen Spannung
einstellbar ist.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Barcodelesegeräts besteht
darin, dass die Fokuslage der Sendelichtstrahlen durch die Flüssigkeitslinse
auf rein elektrischem Weg und damit ohne mechanische Stellvorrichtungen
und insbesondere ohne bewegte Massen verändert werden kann. Die Einstellung
der Fokuslage kann daher verschleißfrei, schnell und mit geringem
Leistungsverbrauch durchgeführt
werden.
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Besonders
vorteilhaft kann die mit der Flüssigkeitslinse
durchführbare
elektrische Fokusverstellung zur Einstellung des Lesebereichs des
Barcodelesegeräts
eingesetzt werden.
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Das
Barcodelesegerät
kann somit schnell und einfach an unterschiedliche Leseabstände, in denen
sich zu detektierende Barcodes befinden, angepasst werden.
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Die
hierfür
vorgenommene Anpassung kann in Abhängigkeit von externen Steuersignalen
erfolgen, die von Zentralrechnern, Leitständen oder Steuerungen eingelesen
werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann in dem Barcodelesegerät
zusätzlich
ein Distanzsensor integriert sein, so dass mit diesem die aktuelle
Distanz eines zu detektierenden Barcodes bestimmt werden kann und
der Lesebereich durch eine Fokusverstellung der Flüssigkeitslinse
an diesen Distanzwert angepasst werden kann.
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Weiterhin
kann zur Erzielung eines großen nutzbaren
Lesebereichs auch eine periodische, kontinuierliche Änderung
der Fokuslage der Sendelichtstrahlen durch eine entsprechende Einstellung
der Flüssigkeitslinse
vorgenommen werden. Zweckmäßigerweise
ist hier die Frequenz der Änderung
der Fokuslage signifikant kleiner als die Abtastrate, mit welcher
die Sendelichtstrahlen den Abtastbereich überstreichen. Dadurch ist gewährleistet,
dass während
einer Abtastperiode, innerhalb derer die Sendelichtstrahlen den
Abtastbereich zur Detektion eines Barcodes überstreichen, die Fokuslage
der Sendelichtstrahlen näherungsweise
konstant ist.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Barcodelesegeräts.
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2a,
b: Schematische Darstellung einer die Sendeoptik des Barcodelesegeräts gemäß 1 bildenden
Flüssigkeitslinse
für zwei
unterschiedliche Ansteuerungen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Barcodelesegeräts 1 zum
Erfassen von Barcodes 2 innerhalb eines Abtastbereichs
A. Die Barcodes 2 bestehen aus einer Folge von schwarzen
und weißen Linienelementen.
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Das
Barcodelesegerät 1 weist
einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden Sender 4 und
einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden Empfänger 6 auf.
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Der
Sender 4 ist von einer Laserdiode gebildet, der Empfänger 6 besteht
aus einer Fotodiode oder dergleichen.
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Zur
Strahlformung der Sendelichtstrahlen 3 ist dem Sender 4 eine
Sendeoptik 7 nachgeordnet. Dem Empfänger 6 ist eine Empfangsoptik 8 vorgeordnet,
mittels derer die Empfangslichtstrahlen 5 auf den Empfänger 6 fokussiert
werden.
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Der
Empfänger 6 ist
an eine Auswerteeinheit 9 angeschlossen. Die Auswerteeinheit 9 ist
von einem Mikrocontroller oder dergleichen gebildet.
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Zur
Erfassung der Barcodes 2 werden die Sendelichtstrahlen 3 periodisch
innerhalb des Abtastbereichs geführt.
Hierzu ist eine Ablenkeinheit vorgesehen, über welche sowohl die Sendelichtstrahlen 3 als
auch die Empfangslichtstrahlen 5 geführt sind.
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Die
Ablenkeinheit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem motorisch
getriebenen, rotierenden Polygonspiegelrad 10 gebildet.
Das Polygonspiegelrad 10 weist mehrere identische Spiegelflächen 11 auf,
wobei im vorliegenden Beispiel acht derartiger Spiegelflächen 11 vorgesehen
sind.
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Die
Sende- 3 und Empfangslichtstrahlen 5 werden jeweils über dieselbe
Spiegelfläche 11 des Polygonspiegelrads 10 geführt. Dabei
verlaufen die Strahlachsen der auf das Polygonspiegelrad 10 auftreffenden
Sendelichtstrahlen 3 und die am Polygonspiegelrad 10 reflektierten
Empfangslichtstrahlen 5 koaxial zueinander. Die koaxiale
Strahlführung
der Sende- 3 und Empfangslichtstrahlen 5 in diesem
Bereich wird beispielsweise mittels eines Strahlteilers 12,
der wie in 1 dargestellt die Sendelichtstrahlen 3 ablenkt,
erreicht. Die Empfangslichtstrahlen 5, die am Polygonspiegelrad 10 reflektiert
werden, werden am Strahlteiler 12 vorbei zum Empfänger 6 geführt.
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Durch
die Drehbewegung des Polygonspiegelrads 10 werden die Sendelichtstrahlen 3 periodisch
innerhalb eines Winkelbereichs abgelenkt, welcher den Abtastbereich
A bildet. Die Größe des Winkelbereichs
ist durch die Anzahl der Spiegelflächen 11 des Polygonspiegelrads 10 vorgegeben.
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Mit
den Sendelichtstrahlen 3 wird ein im Abtastbereich A angeordneter
Barcode 2 periodisch abgetastet. Die am Barcode 2 reflektierten
Empfangslichtstrahlen 5 weisen entsprechend dem Muster
der Linienelemente des Barcodes 2 eine Amplitudenmodulation
auf. Dementsprechend weisen auch die Empfangssignale am Ausgang
des Empfängers 6 anstehenden,
durch die Empfangslichtstrahlen 5 generierten Empfangssignale
eine entsprechende Amplitudenmodulation auf. Diese Amplitudenmodulation der
Empfangssignale wird in der Auswerteeinheit 9 zur Dekodierung
des jeweiligen Barcodes 2 ausgewertet.
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Die
Sendeoptik 7 ist als Flüssigkeitslinse ausgebildet,
deren Brennweite elektrisch verstellbar ist. Die 2a,
b zeigen schematisch den Aufbau und die Funktionsweise der Flüssigkeitslinse.
Die Flüssigkeitslinse
weist eine isolierende Flüssigkeit 13 und
leitende Flüssigkeit 14 auf,
die in einer geschlossenen Kapselung 15 gelagert sind,
deren Stirnseiten von Glasplatten 16, 17 gebildet
sind, durch welche die Sendelichtstrahlen 3 geführt werden
können.
In den Seitenwänden
der Kapselung 15 befinden sich Elektroden 18.
Durch Anlegen ei ner vorgegebenen Spannung U kann die Krümmung der
Grenzflächen zwischen
den beiden, unterschiedliche Brechungsindizes aufweisenden Flüssigkeiten 13, 14 verändert werden
und so die Brennweite der Flüssigkeitslinse wie
in den 2a, b exemplarisch dargestellt,
verändert
werden.
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Durch
die elektrische Änderung
der Brennweite der Flüssigkeitslinse
wird die Fokuslage der Sendelichtstrahlen 3 und damit der
Lesebereich des Barcodelesegeräts 1 geändert. Die Änderung
des Lesebereichs des Barcodelesegeräts 1 kann kontinuierlich
oder diskontinuierlich erfolgen.
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Gemäß einer
ersten Variante kann die Brennweite der Flüssigkeitslinse durch Einlesen
eines Signals von einer externen Einheit geändert werden.
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Gemäß einer
zweiten Variante kann die Änderung
der Brennweite der Flüssigkeitslinse
in Abhängigkeit
der Distanzen von Objekten, insbesondere in Abhängigkeit der jeweiligen Distanz
des zur erfassenden Barcodes 2, geändert werden. Hierzu kann im
Barcodelesegerät 1 ein
separater Distanzsensor integriert sein. Alternativ können der
Sender 4 und der Empfänger 6 des
Barcodelesegeräts 1 selbst einen
Distanzsensor bilden.
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Gemäß einer
dritten Variante wird der Lesebereich kontinuierlich variiert, in
dem die Brennweite innerhalb eines vorgegebenen Bereichs periodisch variiert
wird. Zweckmäßigerweise
ist die Frequenz der Brennweitenänderung
erheblich geringer als die Abtastrate, mit welcher die Sendelichtstrahlen 3 den Abtastbereich überstreichen,
so dass die Brennweite während
einer Abtastperiode im Wesentlichen unverändert ist.
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- 1
- Barcodelesegerät
- 2
- Barcode
- 3
- Sendelichtstrahlen
- 4
- Sender
- 5
- Empfangslichtstrahlen
- 6
- Empfänger
- 7
- Sendeoptik
- 8
- Empfangsoptik
- 9
- Auswerteeinheit
- 10
- Polygonspiegelrad
- 11
- Spiegelfläche
- 12
- Strahlteiler
- 13
- isolierende
Flüssigkeit
- 14
- leitende
Flüssigkeit
- 15
- Kapselung
- 16
- Glasplatte
- 17
- Glasplatte
- 18
- Elektroden