DE68928443T2

DE68928443T2 - Laserabtaster zum Lesen von zweidimensionalen Strichkoden

Info

Publication number: DE68928443T2
Application number: DE68928443T
Authority: DE
Inventors: Boris Metlitsky; Jerome Swartz
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1989-03-01
Filing date: 1989-09-05
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2009-09-06
Also published as: DE68928443D1; JP2792972B2; EP0384955A2; CA1334218C; US5414250A; US5637851A; JPH02268382A; EP0384955A3; EP0384955B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Laserabtastsysteme zum Lesen von Strichcode- bzw. Barcode-Symbolen oder ähnlichen Anzeigemitteln bzw. Indizien und insbesondere auf ein Laserabbildungssystem zur Erzeugung eines Laserstrahlabtast- bzw. Laserstrahlführungsmusters, welches sich in einen zweidimensionalen Muster über die zu lesenden Symbole erstreckt und ein Digitalverarbeitungssystem zur Speicherung, Manipulation und Analyse des abgetasteten Bildes.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Verschiedene optische Lesevorrichtungen und optische Abtastsysteme sind bis jetzt entwickelt worden, um Barcode- bzw. Strichcode-Symbole zu lesen, die auf einem Etikett oder auf der Oberfläche eines Artikels erscheinen. Das Strichcodesymbol selbst ist ein codiertes Muster von Anzeigemitteln bzw. Indizien, die aus einer Reihe von Strichen verschiedener Breite besteht, die voneinander beabstandet sind, um Freiräume von unterschiedlichen Breiten zu umgrenzen, wobei die Striche und Freiräume unterschiedliche Lichtreflexionscharakteristiken besitzen. Eine Anzahl von unterschiedlichen Strichcodestandards oder Symboliken existiert. Diese Symboliken bzw. Symboldar stellungen sind beispielsweise UPC/EAN, Code 128, Codabar, und Interleaved 2 von 5. Die Lesevorrichtungen und Abtastsystene decodieren das Symbol elektro-optisch in mehrere alphanumerische Zeichen, die den Artikel oder ein Merkmal davon beschreiben sollen. Solche Zeichen werden typischerweise in Digitalform dargestellt, und zwar als eine Eingangsgröße an ein Datenverarbeitungssystem für Anwendungen bei einer Verkaufsstellen- bzw. Kassenverarbeitung, bei der Inventurkontrolle und bei ähnlichem.
Ein bekanntes Abtast- bzw. Führungssystem beruht unter anderem darauf, einen Laserlichtstrahl von einem in der Hand gehaltenen, tragbaren Laserabtastkopf zu emitieren oder auszusenden, der von einem Anwender getragen wird, und wobei dann der Kopf und insbesondere der Laserlichtstrahl auf ein zu lesendes Symbol gezielt wird. Der Scanner bzw. die Abtastvorrichtung funktioniert durch wiederholtes Abtasten bzw. Führung oder Scannen des Laserstrahls in einer Linie über das Symbol. Ein Teil des reflektierten Laserlichtes, welches von dem Symbol weg reflektiert wird, wird detektiert, und eine elektronische Schaltung oder Software decodiert das elektrische Signal in eine Digitaldarstellung der Daten, die von dem abgetasteten Symbol dargestellt werden.
Insbesondere weist ein Scanner eine Lichtquelle auf, wie beispielsweise einen Gaslaser oder einen Halbleiterlaser, der einen Lichtstrahl erzeugt, Die Anwendung von Halbleitervorrichtungen als die Lichtquelle in Abtastvorrichtungs- bzw. Scannersystemen ist insbesondere wünschens wert wegen ihrer kleinen Größe, den niedrigen Kosten und den niedrigen Leistungsanforderungen. Der Lichtstrahl wird optisch modifiziert, typischerweise durch eine Linse, um einen Strahlpunkt von gewisser Größe zu bilden. Es wird bevorzugt, daß die Strahlpunktgröße ungefähr die gleiche ist wie die minimale Breite zwischen den Regionen von unterschiedlicher Lichtrefektivität, d. h. den Strichen und Freiräumen des Symbols. Die relative Größe der Striche und Freiräume wird bestimmt durch die Art der verwendeten Codierung, genauso wie es die tatsächliche Größe der Striche und Freiräume wird. Die Anzahl der Zeichen pro Inch, die von dem Strichcodesymbol dargestellt werden, wird als die Dichte des Symbols bezeichnet.
Der Lichstrahl wird durch die Linse oder ähnliche optische Komponenten entlang eines Lichtpfades geleitet, und zwar zu einem Ziel, welches ein Strichcodesymbol auf der Oberfläche aufweist. Eine Abtast- bzw. Führungskonponente ist auch in dem Lichtpfad angeordnet. Die Abtast- bzw. Führungskomponente kann entweder den Strahlpunkt über das Symbol schwenken und eine Abtastlinie über und über das Symbol hinaus ziehen, oder kann das Sichtfeld des Scanners bzw. der Abtastvorrichtung führen (scannen) oder kann beides tun. Die Abtastvorrichtung weist auch einen Sensor oder Photodetektor auf. Der Photodetektor besitzt ein Gesichtsfeld, welches sich über das Symbol und geringfügig darüber hinaus erstreckt, und wirkt dahingehend, daß er Licht detektiert, welches von dem Symbol reflektiert wird. Das analoge elektrische Signal von dem Photodetektor wird typischerweise in ein pulsbreitenmoduliertes Digitalsignal umgewandelt, wobei die Breiten den physichen Breiten der Striche und Freiräume entsprechen. Ein solches Signal wird dann gemäß der spezifischen Symbolik bzw. Symboldarstellung in eine binäre Darstellung der Daten decodiert, die in dem Symbol codiert sind, und in die alphanumerischen Zeichen, die so dargestellt werden.
Laserabtastvorrichtungen sind nicht die einzige Bauart von optischen Instrumenten, die fähig ist, Strichcodesymbole zu lesen. Eine weitere Bauart einer optischen Lesevorrichtung ist eine, die betriebsmäßig von Anwender in direktem Kontakt mit dem zu lesenden Symbol angeordnet wird. Solche Lesevorrichtungen weisen typischerweise Detektoren auf, die auf CCD-Technologie (CCD = charge coupled device) basieren, bei der die Größe des Detektors größer oder im wesentlichen genauso groß ist, wie als das zu lesende Symbol. Solche Abtastvorrichtungen sind leichtgewichtig und einfach anzuwenden, erfordern jedoch einen direkten Kontakt oder eine Anordnung der Lesevorrichtung auf dem Symbol, um zu ermöglichen, daß das Symbol gelesen wird. Eine solche Kontaktablesung ist ein bevorzugtes Betriebsverfahren für manche Anwendungen, oder ist abhängig von der persönlichen Bevorzugung durch den Anwender. Eine Kontaktauslesung oder eine Auslesung mit nahezu vorhandenem Kontakt kann auch in einer ordnungsgemäß konstruierten Laserabtastvorrichtung eingerichtet werden.
Mit Bezug auf das Abtast- bzw. Scan- oder Führungsmuster, welches von Laserabtastvorrichtungen erzeugt wird, ist es früher bekannt gewesen, Abtastmuster von gegenseitig parallelen Abtastlinien zu erzeugen, die sich entlang einer oder zwei Richtungen erstrecken, insbesondere für feste, stationäre oder auf einem Tisch angeordnete Abtastvorrichtungen. Onnidirektionale bzw. in allen Richtungen laufende Abtastmuster von sich schneidenden Abtast- bzw. Führungslinien und auch kurvenlineare Abtastmuster für eine Übereinanderlage über dem zu lesenden Symbol sind im Stand der Technik bekannt. Der Zweck von solchen Abtastmustern ist es, sicherzustellen, daß egal welche Winkelorientierung ein Symbol haben mag, innerhalb von vorbestimmten Grenzen mindestens eine der Abtastlinien oder des Musters über die ge3amte Länge des jeweiligen Symbols geführt bzw. gescant werden wird. Ein Nachteil eines solchen Ansatzes ist, daß solche Muster typischerweise von hochkomplexen und teuren optischen und mechanischen Systemen erzeugt werden.
EP-A-273 554 beschreibt eine in der Hand gehaltene Laserabtastvorrichtung (scanner), die ein Abtastmuster von gegenseitig parallelen Abtastlinien erzeugt, die sich linear über jedes Symbol erstrecken. Die Abtastlinien werden über die Höhe des Symbols angeordnet. Mindestens eine der Abtastlinien schwenkt über jedes Symbol entlang einer Schwenkrichtung, während mindestens eine weitere der Abtastlinien über jedes Symbol schwenkt, und zwar entlang einer entgegengesetzten Schwenkrichtung entgegenlaufend zu der einen Schwenkrichtung, wodurch eine bidirektionale Abtastung bzw. Führung gebildet wird, bei der ein jeweiliges Symbol durch eine Abtastlinie ausgelesen werden kann, egal ob das Symbol in der korrekten Richtung von links nach rechts oder umgekehrt orientiert ist.
Bei jeder der in der Hand gehaltenen oder stationären Abtastvorrichtungen, bei der die Abtastung bzw. Führung erzeugt wird durch mechanisches Oszillieren oder Bewegen einer Lichtquelle oder eines Spiegels, ist die Richtung jeder Abtastung bzw. Führung relativ zum Lesevorrichtungsgehäuse fest. Falls es nur eine Abtastlinie gibt, und falls das Strichcodesymbol in einem Winkel zu dieser linearen Abtastung bzw. Führung des Laserstrahls gelegen ist, dann muß der Anwender einer in der Hand gehaltenen Einheit die Einheit verdrehen, um sie mit dem Winkel des Strichcodes auszurichten. Oder der Bediener einer stationären Einheit muß das Produkt drehen, um es erneut zu versuchen, wobei er hofft, das Symbol mit einer der verschiedenen Abtast- bzw. Führungslinien auszurichten. Wenn eine in der Hand gehaltene Leseeinheit bei einer Ausgabekasse verwendet wird, werden die Objekte mit zu lesenden Strichcodes zufällig orientiert sein, und die Teile werden viele unterschiedliche Größen und Formen haben. Die ordnungsgemäße Positionierung der in der Hand gehaltenen Leseeinheit zum Lesen von Strichcodes wird somit eine unangenehme Aufgabe. Andererseits fordern Abtastvorrichtungen, die verschiedene Abtastpfade in Winkeln zueinander erzeugen, immer noch oft, daß der Bediener mehrere Durchgänge des Produktes versucht, bis eine gültige Auslesung erhalten wird. Mehrfachabtastlesevorrichtungen erzeugen nur einige feste Pfade für Abtastlinien, und wenn keiner der Pfade korrekt ist, muß der Bediener zusätzliche Durchgänge vornehmen, bis ein Codeerkennungssignal erzeugt wird.
Um mehr Information in den Strichcodesymbolen vorzusehen, und um zu gestatten, daß die Symbole kleiner oder kompakter geformt sind, sind neue Strichcodestandards eingerichtet worden. Einer dieser neuen Codestandards, Code- 49, verwendet einen komplexeren, jedoch wirkungsvollen Zeichensatz und führt auch ein "zweidimensionaleslt Merkmal ein, so daß mehr Daten in dem Symbol enthalten sind; dies wird durchgeführt durch vertikales Stapeln von Zeichenreihen statt die Striche horizontal auszudehnen. Das heißt, es kann zwei oder mehrere Reihen von Strich- und Freiraummustern geben, und zwar bis zu acht, anstelle von nur einer Reihe.
Das US-Patent 4 794 239 beschreibt eine solche Strichcodestruktur. Eine eindimensionale Abtastung bzw. Führung mit einer einzelnen Linie wie gewöhnlicherweise der Fall bei in der Hand gehaltenen Lesevorrichtungen, wo der Laserstrahl hin und her über einen engen Bogen geschwenkt wird, besitzt Nachteile beim Lesen dieser zweidimensionalen Strichcodes; d. h. die Lesevorrichtung muß auf jede Reihe einzeln gezielt werden. Genauso erzeugen die Mehr fachabtastlinien-Lesevorrichtungen eine Anzahl von Abtastlinien in einem Winkel zueinander, so daß diese nicht geeignet sind, um die zweidimensionalen Symbole der Code- 49-Art zu erkennen.
Mit Bezug auf den Stand der Technik sei weiter hingewiesen auf das US-Patent 4 124 797, welches eine Vorrichtung und ein Verfahren offenbart, um zufällig orientierte Zeichen zu lesen, und zwar durch Fokussierung eines Lasers auf Indizien bzw. Anzeigemitteln, die auf einem geschriebenen Medium gelegen sind. Abgetastetes bzw. geführtes Licht, welches von dem beschriebenen Medium mit dem daraufliegenden Indiz bzw. Anzeigemittel reflektiert wird, wird von einem Photomultiplier-Detektor empfangen. Ein Prozessor, der die Ausgangsgröße des Photomultiplier- Detektors empfängt, bestimmt die beobachtete Orientierung der Anzeigemittel, was ein Signal erzeugt, welches bewirkt, daß Strahldrehmittel die Anzeigemittel in einer bekannten Sequenz führen, die die gewünschte Orientierung mit Bezug auf die Anzeigemittel besitzt. Dadurch können Zeichen, die zu lesen sind, und die benachbart zu den Anzeigemitteln gelegen sind, in der gleichen Orientierung der Strahldrehmittel abgetastet bzw. gescant oder geführt werden.
Das US-Patent 4 776 464 offenbart ein Gegenstandshandhabungssystem, insbesondere für die Gepäckweiterleitung durch Verarbeitung eines Videobildes eines Ziels, um das Videobild in eine gewünschte Orientierung und Konfiguration überzuführen oder zu transformieren. Dadurch kann das Zielsymbol detektiert und elektronisch ausgelesen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lesen eines Strichcodesymbols nach Anspruch 1, und auf eine Vorrichtung zum Lesen von Strichcodesymbolen nach Anspruch 1.
Diese Erfindung erzeugt Abtastmuster von gegenseitig parallelen Linien über die zu lesenden Strichcodes und verarbeitet diese Muster, um die Winkelorientierung der gegenseitig parallelen Abtast- bzw. Führungslinien zu verändern, und zwar zur Ausrichtung mit der Leserichtung des Strichcodes.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer in der Hand gehaltenen Laserabtastvorrichtung (scanner), die einen Abtastmustergenerator aufweist, und veranschaulicht schematisch ein Mehrfachabtastmuster;
Fig. 2a ist eine schematische Veranschaulichung eines ersten Abtastmusters, wobei das Schwalbenschwanzprisma in einer ersten Position ist;
Fig. 2b ist eine diagrammartige Darstellung eines zweiten Abtastmusters, wobei das Schwalbenschwanzprisma in einer zweiten Position ist;
Fig. 2c ist eine schematische Veranschaulichung eines dritten Abtastmusters, wobei das Schwalbenschwanzprisma in einer dritten Position ist;
Fig. 3 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm der Bildspeicherungs- und -verarbeitungsschaltung, die in der Laserabtastvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 4a ist eine vereinfachte, diagrammartige Veranschaulichung des Betriebs, die eine einzelne Abtastlinie zeigt, die durch einen zweidimensionalen Strichcode geht;
Fig. 4b ist eine vereinfachte, diagrammartige Veranschaulichung einer einzelnen Abtastung, die durch den zweidimensionalen Strichcode in einer zweiten Betriebsstufe geht;
Fig. 4c ist eine vereinfachte, diagrammartige Darstellung einer einzelnen Abtastung, die durch einen zweidimensionalen Strichcode auf einer dritten Betriebsstufe geht;
Fig. 4d ist eine diagrammartige Veranschaulichung des Mehrfachabtastmusters, welches durch einen zweidimensionalen Code geht, und zwar in einem Winkel, der ermöglicht, daß der Strichcode zu lesen ist;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht von einer Reihe eines ausgeschnittenen Strichcodesymbols, um seine Komponententeile zu veranschaulichen;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines UPC-Strichcodesymbols mit einer Abtastlinie in einem schrägen Winkel, die durch das gesamte Symbol geht; und
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Bitmap- Bildes bzw. einer Bildpunktdarstellung eines zweidimensionalen Strichcodesymbols in einer Speicheranordnung in dem System der Fig. 1 und 3.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Mit Bezug auf die Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 in Fig. 1 im allgemeinen eine optische Anordnung in einem Laserabtastsystem, der bekannten Bauart zum Auslesen von Symbolen, insbesondere von Strichcodesymbolen.
Die Anordnung 10 weist ein Genhäuse 12 auf, welches in gestrickelten Linien gezeigt ist, und soll eine in der Hand gehaltene Abtastvorrichtung (scanner) darstellen. Die Anordnung 10 kann in einer auf einem Tisch angeordneten Arbeitsstation oder in einer stationären Abtastvorrichtung eingerichtet sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen Ausgangsanschluß 14 auf, durch den ein herausgehender Laserlichtstrahl geleitet wird, um auf Symbole aufzutreffen, die außerhalb des Gehäuses gelegen sind, und um darüber geführt zu werden. Ein manuell betätigter Auslöser 110 oder ähnliche Mittel sind vorgesehen, um die Abtastung einzuleiten, so daß jedes Symbol abgetastet und gelesen werden kann, wenn es an der Reihe ist. Eine Laserquelle, beispielsweise eine Gaslaserröhre 16 oder eine Halbleiterlaserdiode ist im Gehäuse befestigt und wenn sie erregt wird, erzeugt die Quelle 16 einen Laserstrahl.
Ein Mehrfachlinienabtast-Mustergenerator 120 ist in Fig. 1 veranschaulicht und ist betreibbar, um Mehrfachabtastlinien bzw. mehrere Abtastlinien oder -spuren zu erzeugen, die als 150, 152 usw. gezeigt sind, und zwar über das zu lesende Symbol in einem Abtastlinienmuster 144. Der Abtastmustergenerator 120 funktioniert auch dahingehend, daß er mindestens einige der Abtastlinien in unterschiedlichen Arbeitsabständen vom Gehäuse 12 positioniert, in dem der Genrator 120 aufgenommen ist.
Die Laserquelle 16 leitet einen Laserstrahl durch optische Linsen 122, um den Strahl auf einen Drehhauptspiegel 124 zu richten, der auf einer vertikalen Welle 126 befestigt ist, die von einem Motorantrieb 128 um eine vertikale Achse gedreht wird. Der Spiegel 124 besitzt gegen überliegende Hauptoberflächen, die durch eine Spiegeldikke mit der Abmessung T&sub3; getrennt werden. Eine lichtreflektierende Beschichtung wird über einer der Oberflächen angebracht.
Der Generator 120 weist auch ein Paar von stationären ersten Oberflächenseitenspiegeln 136, 138 auf, die in Winkeln relativ zur Vertikalachse der Welle 126 geneigt sind, und auch einen Winkel miteinander einschließen. Die Seitenspiegel 136, 138 besitzen Vorderseiten, auf denen jeweils lichtreflektierende Beschichtungen aufgebracht sind. Die geneigten Seitenspiegel 136, 138 sind so relativ zum Hauptspiegel 124 positioniert, daß während der Drehung des Spiegeis 124 Laserlicht, welches auf den Spiegel 124 auftrifft, zu gewissen Zeiten während jeder Umdrehung des Spiegels 124 zu einem der Seitenspiegel geleitet oder gerichtet wird, und zwar zur Reflexion davon nach vorne zu dem außenliegenden Ziel.
Um vertikal voneinander beabstandete Abtastlinien zu erzeugen, werden der Motor 128 und der Spiegel 124 um eine Horizontalachse parallel zur Abtastlinie 150 gedreht, und zwar unter Verwendung eines Schrittmotors.
Das in Fig. 1 abgebildete Mehrfachzeilenabtastmuster 144 wird wie folgt erzeugt: Es sei angenommen, daß der Spiegel 124 anfänglich mit seiner beschichteten Oberfläche direkt zur Laserquelle 16 hinweisend positioniert ist. Der von der Quelle 16 ausgesandte bzw. emittierte Laserstrahl wird entlang des gleichen optisches Pfades zum Auftreffen auf ein Symbol zurückgeleitet, und zwar gelegen an einem ersten Abstand vom Gehäuse 12. Während der Drehung des Spiegels 124 wird die Abtast- bzw. Führungslinie 150 erzeugt. Schließlich wird der Spiegel 124 den darauf auftreffenden Laserstrahl auf den Seitenspiegel 136 leiten, und zwar zur Reflexion durch die beschichtete Oberfläche 140 nach vorne zum Auftreffen auf ein Symbol, welches in einem zweiten Abstand gelegen ist, der kürzer ist als der erste Abstand, und zwar aufgrund der Ableitung des Strahls zum Seitenspiegel 136. Während der Drehung des Spiegels 124 wird die Abtastlinie 152 erzeugt. Die Abtastlinie 152 wird in der entgegengesetzten Richtung zu der der Abtastlinie 150 geschwenkt. Eine detailliertere Beschreibung des Betriebs der optischen Anordnung 10 ist in EP-A-273 554 dargelegt.
Wie am besten in Fig. 1 gezeigt, sei bemerkt, daß das Abtastmuster 144 eine Vielzahl von Abtastlinien in gegenseitiger paralleler Lage aufweist, wobei die Abtastlinien 150 und 156 von rechts nach links geschwenkt werden, und wobei die Abtastlinien 152, 154, 158 und 160 von links nach rechts geschwenkt werden. Alle Abtastlinien werden über die Höhe des Symbols voneinander ausgebreitet. Diese Ausbreitung bzw. Spreizung kann gesteuert werden von der Dicke des Spiegels 124, dem Einfalls- bzw. Auftreffwinkel O des Laserstrahls auf den Spiegel 124 und den Brechungsindex n' des Spiegeis 124, wobei der letztere vorzugsweise aus Glas besteht, und sie ist eine Funktion davon. Auch wird der Strahipunkt auf jedem der beiden oben erwähnten Arbeitsabstände fokussiert und abwechselnd angeordnet, wodurch eine Zoomfunktion erhalten wird.
Auch könnte abgesehen von der Winkelorientierung der zu lesenden Symbole ein Symbol nahe zu der Abtastvorrichtung gelegen sein, während ein weiteres Symbol weiter weg von der Abtastvorrichtung gelegen sein könnte, kurz gesagt es könnten nacheinander folgende Symbole an unterschiedlichen Arbeitsabständen von der Abtastvorrichtung gelegen sein. Im Fall einer Abtastvorrichtung, die konstruiert worden ist, um Symbole innerhalb eines gewissen Bereiches von Arbeitsabständen zu lesen, sollte es auftreten, daß ein spezielles Symbol außerhalb dieses Bereiches liegt, dann muß der Abstand zwischen der Abtastvorrichtung und dem Symbol eingestellt werden, und zwar gewöhnlicherweise innerhalb eines kurzen Zeitintervalls, da anderenfalls das Symbol nicht gelesen wird. Im Fall einer in der Hand gehaltenen Abtastvorrichtung wird die Abtastvorrichtung gewöhnlicherweise manuell zu dem Symbol hin oder weg davon bewegt, um den Abstand zwischen der Abtastvorrichtung und dem Symbol einzustellen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel läuft der Laserstrahl, bevor er aus dem Ausgangsanschluß 14 herausläuft, durch eine weitere optische Komponente, wie beispielsweise ein Schwalbenschwanzprisma 143. Das Schwalbenschwanzprisma 143 ist ein trapezförmiges Prisma, welches, wenn es entlang der Achse des Lichstrahls gedreht wird, der durch das Prisma läuft, das Bild drehen wird.
In Fig. 1 ist das Schwalbenschwanzprisma 143 nicht im gleichen Maßstab gezeichnet, wie der Motor 128 oder die Spiegel 124, 136, 138. In Wirklichkeit muß das Schwalbenschwanzprisma 143 groß genug sein, um alles Licht von den Spiegeln 124, 136 oder 138 aufzunehmen bzw. zu schneiden, d. h. mehr in der Größenordnung des Fensters 14. Die Darstellung des Schwalbenschwanzprismas 143 ist nur diagrammartig und ist allein ausgeführt, um klar die Konfiguration der optischen Elemente darzustellen. Um das Schwalbenschwanzprisma zu drehen, wird ein Schrittmotor 145 in dem Gehäuse 12 vorgesehen. Der Motor 145 ist mit einem Antriebszahnrad 146 auf der Motorwelle versehen, welches in ein entsprechendes Zahnrad auf dem Umfang des Prismas 143 eingreift, wie in diagrammartiger Form in Fig. 1 gezeigt. Der Motor 145 wird verwendet, um das Prisma 143 um einen spezifischen Winkel zu drehen, so daß das Abtastlinienmuster 144 entsprechend auf einen vorbestimmten Winkel mit Bezug auf die ursprüngliche Richtung der Abtastung bzw. des Scans gedreht wird.
Im Betrieb ist das Prisma 143 anfänglich in seiner 0º-Position und das Abtastlinienmuster 144 ist in irgendeiner Position, in der das Prisma ist (jedoch um 180º gedreht, was keine Konsequenz für die Digitalmustererkennungsschaltung und den Algorithmus hat, der im folgenden beschrieben wird). Dieses Bild im Blickfeld des Photodetektors 140 wird auf verschiedene elektronische Komponenten 142 übertragen, die auf einer gedruckten Schaltungs- bzw. Leiterplatte 141 eingerichtet sind, die im Gehäuse 12 enthalten ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Digitaldarstellung auf einen (nicht gezeigten) Decoder aufgebracht, der die codierte Darstellung in alphanumerische Zeichen überträgt, die von dem Symbol dargestellt werden. Der Decoder kann außerhalb des Gehäuses 12 gelegen sein und ist somit zur Vereinfachung in Fig. 1 nicht gezeigt. Der Decoder kann typischerweise aus einer zentralen Verarbeitungseinheit bzw. CPU 35 bestehen (wie in Fig. 3 gezeigt), und zwar zusammen mit einer in einem ROM bzw. Lesespeicher 36 gespeicherten geeigneten Software. Die CPU und der ROM 36 sind mit einer I/O- bzw. Eingangs/- Ausgangs-Steuervorrichtung 38 verbunden.
Insbesondere mit Bezug auf Fig. 3 wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Ausgangsgröße aus dem Photodetektor 140 direkt auf einen DRAM-Speicher 20 über die Leitung 15' aufgebracht, der verwendet wird, um die digitale Ausgangsgröße aus dem Photodetektor 140 zu speichern, während sie von dem Decoder analysiert wird. Die CPU 35 oder eine äquivalente Elektronenschaltung beginnt eine Analyse der Rasterabtastung des Sichtfeldes, wobei sie nach erkennbaren Strichcodezeichen sucht. Falls keine berechtigten bzw. legitimierten Strichcodemuster nach einem vollständigen Rasterabtastmuster 144 erkannt worden sind, wird ein "Verpaßt-Signal" von dem Decoder erzeugt und wird an eine Motorsteuervorrichtung 39 angelegt. Die Motorsteuervorrichtung 39 treibt den elektrischen Schrittmotor 145 an, um ein vorbestimmtes Ausmaß an Drehung des Prismas 143 zu erzeugen, beispielsweise 15º für einen zweiten Versuch bei der Erkennung eines Strichcodes. Die Photodetektoranordnung 140 nimmt das neue Bild in der gedrehten Position auf, und der Decoder unternimmt einen weiteren Versuch, zu decodieren. Dies fährt fort, bis entweder eine Codeerkennung durchgeführt wird, oder bis das Prisma 143 um 90º gedreht worden ist, wobei in diesem Fall das Versagen zur Aktivierung des Decodierungsindikators dem Anwender signalisiert, daß er das Produkt oder die Abtastvorrichtung erneut positionieren soll. In dieser Weise würden beispielsweise fünf Versuche in 9º-Schritten, oder neun Versuche in 5º-Schritten wahrscheinlich ausreichend sein. Falls die gesamten Inhalte des Speichers 20 zuerst an den Speicher 36 zur Bewertung durch die CPU übertragen werden, kann die Motorsteuerung 39 von der CPU 35 aktiviert werden, um zu bewirken, daß sich das Prisma dreht, sobald der Photodetektor 140 zum Speicher 20 ausgelesen worden ist, anstelle zu warten, bis die CPU eine vollständige Bewertung der Inhalte des Speichers 20 vollendet hat (durch Zugriff auf den Speicher 20 selbst), wobei nach erkennbaren Strichcodemustern gesucht wird, und somit wird ein weiterer Versuch begonnen, bevor das Versagen des ersten Versuches bestimmt worden ist.
Fig. 2a bis 2c veranschaulichen die Drehung des Abtastlinienmusters 144, wenn das Schwalbenschwanzprisma 143 gedreht wird. Fig. 2a veranschaulicht die ursprüngliche Position des Abtastlinienmusters 144 vor der Drehung, Fig. 2b bildet das Abtastlinienmuster 144 nach der Drehung des Schwalbenschwanzprismas um einen ersten Winkel ab, und Fig. 2c bildet das Abtastlinienmuster 144 nach der Drehung um einen zweiten Winkel ab, der größer ist als der erste Winkel.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist ein stark vereinfachtes Blockdiagramm der elektronischen Untersysteme der Strichcodelesevorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels gezeigt, welches nicht in denumfang des Schutzes der beigefügten Ansprüche fällt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leitung 15' in der Schaltung der Fig. 3 nicht vorhanden, und das Schwalbenschwanzprisma 143 und die Motorsteuervorrichtung 39 werden nicht verwendet, um das Bild zu drehen. Stattdessen wird das von dem Photodetektor 140 aufgenommene Bild elektronisch gedreht oder elektronisch im DRAM 20 analysiert.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, empfängt der Photodetektor 140 das reflektierte Licht und wird verwendet, um ein elektrisches Bild des Blickfeldes des Photodetektors zu erzeugen. Die Ausgangsgröße des Photodetektors 140 ist vorzugsweise ein serielles binäres Signal. Wenn jedoch eine Graustufenauflösung benötigt wird, dann kann ein aus dem Photodetektor 140 ausgegebene Analogsignal verwendet werden, welches digitalisiert wird oder an einen Analog/Digital-Wandler 15 angelegt wird, um eine Multi-Bit- Binärdarstellung des Lichtes zu erzeugen, welches den Photodetektor erreicht, wenn der Laserstrahl über das Abtastmuster 144 gescant bzw. abgetastet oder geführt wird. Eine serielle Einzel-Bit- oder Multi-Bit-Parallel- Binärausgangsgröße des A/D- bzw. Analog/Digital-Wandlers stellt das Licht dar, welches auf den Photodetektor auftrifft.
Das Blickfeld des Photodetektors 140 über ein gesamtes Abtastmuster kann als eine große vorbestimmte Anzahl von Elementen oder Pixeln dargestellt werden, die in Reihen bzw. Zeilen und Spalten angeordnet sind. Wenn jede Linie abgetastet wird, zeigt der Photodetektor 140 eine serielle Einzel-Bit-Binärausgangsgröße oder der A/D-Wandler 15 wandelt das Analogsignal in eine Multi-Bit-Digitaldarstellung um, und zwar ein Pixel jeweils einzeln. Unter der Annahme einer seriellen Einzel-Bit-Binärdarstellung wird die digitale Darstellung aus dem Photodetektor 140 in eine serielle Eingangsgröße 27 des DRAM 20 verschoben; wenn jedoch eine Multi-Bit-Darstellung verwendet wird, wird sie in ein Schieberegister 24 geladen, und zwar eine Gruppe von Elementen einzeln, und zwar durch Clock- bzw. Taktspannungen, die an die Registerelemente durch Taktleitungen 26 angelegt werden. Das Schieberegister 24 wird auf der Leitung 21 durch die Taktleitung 26 getaktet.
Als ein Beispiel der Art der Abtastung, die mit der Laserabtastvorrichtung ausgeführt werden kann, können die folgenden Parameter als typisch dargestellt werden. Eine Gesamtheit von 50 bis 100 Linien oder mehr, wie beispielsweise die Linien 150, 152, usw. der Fig. 2a können erzeugt werden, um das Abtastmuster 144 zu bilden, und zwar mit 5,08 cm (2") Abtastlinien über einem Zielgebiet von 1,27 cm oder 2,54 cm (1/2" oder 1") . Jede horizontale Linie 150, 152 usw. entspricht einer Reihe bzw. Zeile in der Anordnung des Speichers 20, so daß die Größe des Speichers 20 in Korrelation mit dem Antriebsmechanismus für den Spiegel 124 ist, wodurch die Rasterabtastung des Blickfeldes erzeugt wird. Der Laserstrahl wird mit einer Schwenkgeschwindigkeit von 3,1 bis 6,1 m pro Sekunde (10 bis 20 fps = Fuß pro Sekunde) arbeiten, wobei sich der Laserpunkt mit ungefähr 63,5 m pro Sekunde (2500 ips = Inch pro Sekunde) bewegt. Die Strichcodedichte kann 48 x 10&supmin;&sup6; bis 64 x 10&supmin;&sup6; cm² (7,5 bis 10 mil Quadrat) für vernünftige Auflösungscharakteristiken sein. Die von einer solchen Abtastung dargestellte Bandbreite ist gut innerhalb der Fähigkeiten von verschiedenen kommerziell verfügbaren Signalprozessoren und Decodern.
Das Blickfeld, welches von der Laserabtastvorrichtung abgetastet wird, kann in eine Anordnung von beispielsweise 256 x 256, 512 x 512 oder 1024 x 1024 aufgeteilt werden, und zwar abhängig von dem Abtasterzeugungsmechanismus. Unter Verwendung von 1024 x 1024 gäbe es 1024 Zeilen bzw. Reihen von "Pixeln" (Bildpunkten), und 1024 "Pixeln" in jeder Reihe (1024 Spalten). Die Dichte der Rasterabtastung des Blickfeldes durch den Laserstrahl und somit des Speichers 20 wird gemäß der Aulflösung ausgewählt, die für das System erforderlich ist und kann mehr oder weniger als diese Beispiele sein. Jedoch sei fortschreitend mit dem Beispiel von 1024 x 1024 bemerkt, daß der Speicher 20 auch eine 1024 x 1024-Anordnung ist. Beispielsweise kann ein 1-M-Bit-DRAM der im Handel verfügbaren Bauart vorgesehen werden, und zwar mit sowohl seriellen als auch Zufallszugriff-I/O-Anschlüssen.
Die Takte, die verwendet werden, um den DRAM 20 über den seriellen Eingang 27 zu laden, und die Adressierung des DRAMS 20, um Daten aus seinem seriellen Eingaberegister in seine Zellenanordnung zu laden, müssen beide mit dem mechanischen Abtastgenerator korreliert werden; jedes Mal wenn eine horizontale Linie, wie beispielsweise 150 oder 152 beendet ist, sollten die Daten für diese Linie das interne Register gefüllt haben und zur Zellenanordnung verschoben worden sein.
Der DRAM 20 besitzt eine Anordnung von dynamischen Speicherzellen in Reihen und Spalten mit einer Entsprechung von Eins-für-Eins zur Pixelanordnung, die abgebildet werden soll, so daß es 1024 Reihen und 1024 Spalten von Zellen gibt. Somit ist nach 1024 Taktimpulsen am Eingang 26 das interne Schieberegister auf seinem seriellen Eingang voll und ein Takt auf seinem "Transfer-Eingang" lädt diese 1024 Datenbits auf die 1024 Spaltenlinien der DRAM Anordnung; dann wird eine der 1024-Reihenlinien der Anordnung durch einen Reihen- bzw. Zeilendecoder aktiviert, um diese 1024 Datenbits auf eine der Reihen bzw. Zeilen der Speicherzellen der Anordnung zu laden, wo sie gespeichert bleiben werden, bis sie überschrieben werden. Die Sequenz wiederholt sich dann für die nächste darauffolgende Abtastung der Referenzebene durch die Laserabtastvorrichtung; weitere 1024 Bits werden in das interne Schieberegister des DRAM geschoben, so daß nach 1024 x 1024 Takten auf der Leitung 26 alle 1M-Bit der Daten von dem Photodetektor 140 in dem DRAM 20 übertragen worden sind. Das detektierte Licht, welches eine Abfolge von Bildelementen darstellt, die aus einer Abtastung des Blickfeldes durch die lichtansprechende Vorrichtung 140 abgeleitet worden sind, werden somit in elektrische Ladungspakete umgewandelt, die in einer Bitmap-Weise in den Speicher 20 übertragen werden, und zwar einzeln an entsprechende Stellen.
Auf das Bitmap-artige Bild im Speicher 20 wird durch eine CPU-Vorrichtung 35 der Fig. 3 zugegriffen. Ein externer Speicher 36 kann zum Speichern von Programmen und Daten eingesetzt werden. Ein Systembus 37 weist einen Adreßbus 37a auf, einen Datenbus 37b und einen Steuerbus 37c: Der Bus wird verwendet, um auf den Speicher 36 zuzugreifen, und natürlich um auf den DRAM 20 zuzugreifen, genauso wie um auf eine I/O-Steuervorrichtung (oder Steuervorrichtungen) 38 zuzugreifen, um mit einer Tastatureingabe in Verbindung zu stehen, mit einer Anzeige oder mit Daten, die an einen Host-Computer oder ähnliches ausgegeben werden, oder um ein Steuersignal an die optische Komponente zu senden.
Der DRAM 20 besitzt einen Daten-I/O-Anschluß, der mit dem Datenbus 37b verbunden ist, um auf die Bitmap-artigen bzw. in Bitmap umgewandelten Daten durch die CPU zuzugreifen. Der DRAM 20 kann einen 4-Bit-breiten I/O-Anschluß besitzen, und somit wird auf 4-Bit parallel einzeln zugegriffen anstatt auf ein Bit. Der DRAM 20 besitzt einen gemultiplexten Adreßeingang, der mit dem Adreßbus 37a verbunden ist: Eine Reihen- bzw. Zeilenadresse wird zuerst angelegt, und zwar entlang eines Reihen- bzw. Zeilenadressenblitzes auf dem Steuerbus 37c, dann wird eine Spaltenadresse zusammen mit einem Spaltenadressenblitz angelegt.
Diese Adressen werden in interne Adreßpuffer für die Reihen- und Spaltendecoder im Video-DRAM 20 geladen. Somit wird eine Adresse an den Reihendetektor von der CPU angelegt, um eine 1-von-1024-Auswahl zur Ladung der seriellen Dateneingangsgröße 27 in eine der 1024 Reihen der DRAM- Zellen vorzunehmen. Oder eine Adresse wird an den Reihendecoder angelegt, um eine Reihe zur Eingabe an den DRAM- Spaltendecoder auszuwählen, dann wird eine 6-Bit-Adresse an den Spaltendecoder von der CPU angelegt, um 4- oder 256-Spalten für die Ausgabe auf dem Datenbus 37b an die CPU 35 auszuwählen. In dieser Weise greift die CPU auf die Bitmap-artigen bzw. in Bitmap umgewandelten Bilddaten im Speicher 20 zu, um das Bild des Blickfeldes abzutasten, um das Symbol zu finden. Ein Test wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob ein Teil eines Strichcodes detektiert worden ist, und zwar basierend auf der Symbolik oder der Definition des Strichcodes selbst. Wenn ein vollständiger Strichcode detektiert worden ist, wird er dann decodiert werden.
Die CPU 35 kann auf den DRAM 20 über den Datenbus 37b und den Adreßbus 37b zur gleichen Zeit zugreifen, zu der die seriellen Daten in den seriellen Anschluß 27 durch den Takt 26 getaktet werden, so daß die CPU beginnen kann, das Bild zu bewerten, um das Symbol zu finden und zu orientieren, bevor das vollständige Bild geladen worden ist. Die benötigte Zeit zur Übertragung des Bitmap-artigen Bildes ist ungefähr (1M)x(Sons) oder 50-ms, und zwar unter der Annahme eines 2OMHz-Taktes 26, jedoch kann während dieser Zeit die CPU tausende von Zugriffen der Daten in dem DRAM zur Bewertung vornehmen. Wenn höhere Geschwindigkeiten erforderlich sind, ertragen einige Video- DRAMS viel höhere serielle Taktraten, beispielsweise 40 MHz Auch ist eine serielle "Durch-4" Eingabe verfügbar, die gestatten würde, daß vier serielle Bitströme simultan getaktet werden. Wenn zusätzlich ein statischer RAM anstelle eines DRAM 20 verwendet wird, können die Taktgeschwindigkeiten schneller sein; ein Seriell-Parallel- Wandler unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-8- Bit-Schieberegisters kann verwendet werden, um die Daten von der CCD auf ein statisches RAM einzugeben, und zwar mit einem 8-Bit-Paralleldaten-I/O-Anschluß.
Fig. 4a - 4d zeigt ein Beispiel eines Strichcodesymbols der Art, die von dem System der Fig. 1 und 3 zu lesen ist. Obwohl das System geeignet ist, um verschiedene Arten von Strichcodes zu lesen, ist dieses Symbol eine Code-49-Art, und zwar mit fünf Reihen bzw. Zeilen 48 von Zeichen (in diesem Beispiel), und zwar dargestellt durch Strich- und Freiraummuster. Die physische Größe dieses Symbols ist variabel; die untere Grenze ist festgelegt, so daß sie 1,9 x 10&supmin;² cm (7,5 mil) für die "X"-Abmessung ist, d. h. die Breite einer Linie mit minimaler Breite in einem der Striche in einer der Reihen 48; die obere Grenze hängt von dem Verfahren ab, welches verwendet wird, um die Symbole wiederzugeben, von der Brennweite und dem Blickfeld des zu verwendenden optischen Systems, und natürlich von der Größe der Objekte, auf die die codierten Symbole anzuwenden sind. Unter Anwendung von minimal bemessenen Symbolen kann eine Netto-Datendichte von 36,7 (93,3) alphanumerischen Zeichen pro cm (Inch) oder 60,7 (154,3) numerischen Zahlen pro cm (Inch) mit diesem Standardcode erreicht werden. Die Spezifikation des Code-49 gestattet bis zu 8 Reihen bzw. Zeilen 48 in einem Symbol. Die Ansicht der Fig. 4 ist viel größer als die tatsächliche Größe für viele Symbole der Code-49-Art, die zur Anwendung bei typischen Anwendungen gedruckt werden. Jede Reihe wird immer mit einem Startmuster 49 beginnen und mit einem Stopmuster 50 enden. Zwischen den Start- und Stopmustern wird eine Anzahl von Worten 51 durch die Breite und die Beabstandungen der schwarzen Linien und der Spalte definiert; jedes Wort codiert zwei Zeichen von einem definierten Zeichensatz. Das Bild, welches in dem Speicher 20 Bitmap-artig gebracht wurde, entspricht natürlich dem Schwarz- und Weißmuster der Fig. 4 oder 5, und zwar übertragen in binäre Einsen und Nullen. Die Optik, die Blickfeldgröße, die Anzahl der Bits (Auflösung) der photoansprechenden Vorrichtung 140, usw. werden alle ausgewählt, so daß die minimale Zeilenbreite in den Mustern der Fig. 4 und 5, wenn sie in ein Bitmap-artiges Bild im Speicher 20 umgewandelt werden, mindestens 1 Bit oder eine Datenzelle in dem DRAM 20 erzeugt. Beispielsweise muß für die Anwendung eines 256x256-(64K- Bit-) Speichers 20 das Muster der Fig. 5 mindestens ungefähr 75 Bit der 256-Bit-Breite einer Reihe der Speicheranordnung einnehmen.
Mit Bezug auf Fig. 4a würde eine Abstastung entlang einer Linie 53 Teile von mehr als einer Reihe 48 schneiden und würde somit eine Auslesung erzeugen, die die Anwesenheit eines Strichcodes anzeigen würde, jedoch nicht korrekt decodieren würde. Dies ist im Kontrast zu einer herkömmlicheren UPC-Art des Strichcodesymbols, wie in Fig. 6 zu sehen, wo eine Abtastlinie 54 in einem Winkel zur Mittelachse immer noch eine gültige Auslesung erzeugen wird, da das veranschaulichte UPC-Symbol nicht beschnitten bzw. abgestummpft ist, sondern sich in der Y-Richtung erstreckt. Die Zugabe der mehreren Reihen 48 bei dem Symbol der Code-49-Art, die in Fig. 4 zu sehen ist, macht somit die Abtastaufgabe schwieriger. Nichtsdestotrotz würde die Abtastlinie 53, obwohl sie keine gültige Auslesung der gesamten Reihe 48 ergeben würde, immer noch eine gültige Decodierung eines Teils einer Reihe ergeben. Beispielsweise macht die Leitung 53, wenn sie in Fig. 4a oder 4b erscheint, eine komplette Spur von einigen Worten in einer horizontalen Reihe bzw. Zeile, jedoch nicht von allen Worten. Diese Fähigkeit, Teilreihen zu schneiden und zu interpretieren, kann bei der Aufgabe des "Auffindens" des Symbols eingesetzt werden, und zwar innerhalb des Bildes im Speicher 20 durch den von der CPU 35 ausgeführten Algorithmus.
Ein weiterer Komplikationsfaktor ist, daß das Bild des Strichcodesymbols im Speicher nicht notwendigerweise rechteckig ist; dies kommt zusätzlich zu dem, daß das Bild wahrscheinlich in einem Winkel zur Hauptachse ist. Das Bild ist nicht notwendigerweise rechteckig, weil die Packung oder das Objekt, auf dem das Symbol im Blickfeld liegt, verdreht sein kann, statt mit der Ebene des Feldes ausgerichtet zu sein. Diese Nicht- bzw. Fehlausrichtung wird eine verzerrte Form zur Folge haben, wie in Fig. 7 zu sehen, wo das Bild des Symbols, welches in die Zellenanordnung 55 des Speichers 20 Bitmap-artig gebracht worden ist, in einem Winkel zu der Zellenreihe ist, und auch größer an einem Ende als am anderen. Fünf Abtastlinien 56 müssen erzeugt werden, jeweils in einem geringfügig unterschiedlichen Winkel. Es sei auch bemerkt, daß das Bild von links nach rechts umgekehrt werden kann, wenn die Packung mit dem Strichcodesymbol darauf umgekehrt im Blickfeld ist, so daß die Richtung der Abtastung von links nach rechts oder von rechts nach links sein kann, oder anderenfalls können die Daten nach dem Laden in die CPU 35 transponiert werden.
Die Daten im Speicher 20 können natürlich in irgendeinem Muster ausgelesen werden, wie von dem von der CPU 35 ausgeführten Programm ausgewählt. Um den Speicher entlang einer der Abtastlinien 56 der Fig. 7 abzutasten bzw. zu scannen, würde die Reihenadresse, die in den Reihendecoder über dem Bus 37a geladen worden ist, nach jedem Lesezyklus inkrementiert bzw. weitergeschaltet werden, und die Spaltenadresse, die in dem Spaltendecoder geladen worden ist, würde nach einer ausgewählten Anzahl von Lesezyklen dekrementiert bzw. heruntergeschaltet werden, und zwar abhängig von dem benötigten Winkel. Die Anzahl der Reihenadreßinkremente für jedes Spaltenadreßdekrement würde für die oberen Linien 56 höher sein als für die unteren in Fig. 7, da der benötigte Winkel zur Verfolgung der Reihe 48 größer ist.
Bevor die Abtastlinien 56 der Fig. 7 in den ordnungsgemäßen Winkeln berechnet werden könnten, müßte das Symbol in der Speicheranordnung gefunden worden sein, und die Orientierung der Reihen 48 bestimmt worden sein. Verschiedene Algorithmen könnten zu diesem Zweck verwendet werden; einer würde eine Auslesung der Speicheranordnung in einer Rasterabtastung (scan) aufweisen, und zwar eine Reihe (oder Spalte) einzeln, und zwar in geradliniger Weise, um zu sehen, ob erkennbare Strichcodemuster gefunden werden. Eine solche Rasterabtastung des Bildes der Fig. 7 würde ein erkennbares Codemuster finden, wenn sie eine Position erreicht, die von der Linie 57 angezeigt wird, und zwar grob der 57' von Fig. 5 entsprechend. Es gibt verschiedene Wege zum Detektieren der Existenz eines Strichcodes in einem seriellen elektrischen Signal, welches eine Sequenz von Proben bzw. Aufnahmen darstellt, die von einer linearen Abtastung erzeugt worden sind; beispielsweise kann die Anzahl der Übergänge zwischen Schwarz und Weiß (1 und O) gezählt werden, und dieser Wert als eine Funktion der Länge der Abtastung (oder der Übergänge pro Längeneinheit) ist ein Unterscheidungsfaktor. In dieser Weise würde sich das Strichcodemuster von einem anderen Aufdruck auf dem Produktetikett unterscheiden, wie beispielsweise von Text oder Zahlen in dem Gebiet, welches von der Abtastlinie 57 der Fig. 7 geschnitten wird. Ein weiterer Weg zur Unterscheidung von Strichcodesmustern von anderen Bildern ist das Verhältnis von Schwarz zu Weiß pro Längeneinheit; Strichcodesymbole fallen in einen Bereich von solchen Verhältnissen, die von gedrucktem Text oder alphanumerischen Zeichen unterschiedlich sind, die auf den Produktetiketten zu finden sind. Noch ein weiterer Weg zur Unterscheidung ist es, zwei benachbarte Abtastungen zu vergleichen, um zu sehen, ob die gleiche Abfolge von Einsen und Nullen über einen wesentlichen Teil der Reihe erzeugt wird. Zusätzlich können natürlich die Muster mit gültigen Codemustern verglichen werden, die im ROM im Speicher 36 gespeichert werden, und zwar durch eine Nachricht in einer Tabelle. Unter Verwendung von irgendeinem oder einer Kombination von solchen Verfahren wird das Symbol innerhalb der Speicheranordnung durch Lesen von Daten und Interpretieren von Strings bzw. Abfolgen dieser ausgelesenen Daten gefunden, und zwar unter Verwendung von Instruktionen, die von der CPU 35 oder einer äquivalenten Logikschaltung ausgeführt werden. Wenn dann irgendein Teil des Symbols angeordnet worden ist, ist es die nächste Aufgabe, die Winkelrichtung der Reihen zu finden. Der erste Versuch ist natürlich eine geradlinige Linie, d. h. eine Fortsetzung der Linie 57 für den Rest der Reihe, ohne die Spaltenadresse zu verändern; dies wird keine weiteren erkennbaren Strichcodemuster erzeugen, so daß eine Reihe von Winkelabtastungen eingerichtet werden kann, und zwar beginnend am Mittelpunkt der Adressen, die das erkannte Codemuster erzeugten, beispielsweise in Inkrementen von 5º, wodurch eine Reihe von Abtastlinien 57a, 57b, 57c, usw. erzeugt wird, bis die obere Linie 56 abgetastet wird, und eine komplette Codelinie erkannt wird, und zwar einschließlich der Start- und Stopcodes 49, 50. Wenn keine vollständige erkennbare Reihe gefunden wird, sondern stattdessen ein Satz von Teil-Reihensegmenten von steigender und dann abnehmender Anzahl von erkennbaren Zeichen, dann ist die Reihe gekrümmt (was aus einem Symbol auf einer gekrümmten Oberfläche folgt, wie beispielsweise auf einer Dose oder einer Flasche), wobei somit die Abtastlinie auf einem unterschiedlichen Winkel an der Adresse des Endes der Abtastung geschaltet wird, was die am meisten erkennbaren Zeichen gibt, was eine Reihe von Segmenten erzeugt, anstatt einer geradlinigen Abtastung. In jedem Fall werden, nachdem eine Reihe erkannt worden ist, dann Abtastungen parallel zur guten Reihe ausgeführt, bis ein unterschiedlicher Satz von guten Zeichen erkannt wird, was bedeutet, daß eine neue Reihe abgetastet wird. Dies setzt sich fort, bis ein vollständiges Symbol erkannt worden ist. Gewöhnlicherweise wird das Symbol innerhalb seiner Zeichen, Informationen bezüglich der Anzahl der Reihen bzw. Zeilen und der Anzahl der Zeichen in dem Symbol enthalten, genauso wie eine Prüfsumme oder CRC der Zeichen, so daß ein vollständiges Symbol positiv durch einen geeigneten Algorithmus identifiziert wird, der von der CPU 35 ausgeführt wird. Nach dem Auslesen der in der Speicheranordnung aufgefundenen Bit-Muster kann die CPU 35 Tabellennachschauvorgänge ausführen, um die Bit-Muster in Zeichen umzuwandeln. Viele andere Algorithmen zum Interpretieren des Bildes im Speicher 20 und zum Decodieren des Strichcodesymbols, welches von diesem Bild dargestellt wird unter Verwendung des Instruktions- bzw. Anweisungssatzes eines im Handel erhältlichen Mikroprozessors 35, können von einem ausgebildeten Programmierer ausgewählt werden.
Das Konzept der Erfindung kann in einer in der Hand gehaltenen Leseeinheit 10 eingerichtet werden, wie in Fig. 1 veranschaulicht, genauso wie in einer stationären Einheit. Die in der Hand gehaltene Vorrichtung der Fig. 1 ist im allgemeinen von der Bauart, die im US-Patent 4 760 248 offenbart wird, und auch ähnlich der Konfiguration einer Strichcodelesevorrichtung, die kommerziell erhältlich ist als das Modell Nr. LS 8100II von Symbol Technologies, Inc.. Alternativ oder zusätzlich können Merkmale des US-Patentes 4 387 297 oder des US-Patentes 4 409 470 eingesetzt werden, um die Strichcodelesevorrichtgung 10 der Fig. 1 aufzubauen.
Bei allen der verschiedenen Ausführungsbeispiele können die Elemente der Abtastvorrichtung in einer sehr kompakten Packung angeordnet werden, die gestattet, daß die Abtastvorrichtung als eine einzige gedruckte Schaltungs- bzw. Leiterplatte oder ein integrales Modul hergestellt wird. Ein solches Modul kann austauschbar als das Laserabtastelement für eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauarten von Datenaufnahmesystemen verwendet werden. Beispielsweise kann das Modul alternativ in einer in der Hand gehaltenen Abtastvorrichtung verwendet werden, in einer auf einen Tisch befestigten Abtastvorrichtung, die an einem flexiblen Arm oder einer Befestigung angebracht ist, die sich über die Oberfläche des Tisches erstreckt, oder an der Unterseite der Tischplatte angebracht ist, oder die als eine Unterkomponente oder Unteranordnung eines komplizierteren Datenaufnahmesystems befestigt bzw. aufgebaut ist.
Das Modul würde vorteilhafterweise eine Laser/Optik- Unteranordnung aufweisen, die auf einem Träger befestigt ist, ein Abtast- bzw. Scan- oder Führungselement, wie beispielsweise einen sich drehenden oder hin- und herbewegenden Spiegel, und eine Photodetektorkomponente. Steuer- oder Datenleitungen, die mit solchen Komponenten assoziiert sind, können mit einem elektrischen Verbinder verbunden werden, der auf der Kante oder der Außenoberfläche des Moduls befestigt ist, um zu ermöglichen, daß das Modul elektrisch mit einem passenden Verbinder verbunden wird, der mit anderen Elementen des Datenaufnahmesystems assoziiert ist. Alternativ kann eine drahtlose Verbindung unter Verwendung von RF- oder IR-Verbindungen verwendet werden.
Ein einzelnes Modul kann spezielle Abtastcharakteristiken besitzen, die damit assoziiert sind, beispielsweise die Betreibbarkeit in einem gewissen Arbeitsabstand oder die Betreibbarkeit mit einer gewissen Dichte von Symbolen. Die Abtastcharakteristiken können auch durch die manuelle Einstellung von Steuerschaltungen definiert werden, die mit dem Modul assoziiert sind. Der Anwender kann auch das Datenaufnahnesystem anpassen, um unterschiedliche Artikelarten abzutasten, oder das System kann für unterschiedliche Anwendungen durch einfach austauschbare Module angepaßt werden.
Das oben beschriebene Abtastmodul kann auch innerhalb eines selbst enthaltenden bzw. geschlossenen Datenaufnahmesystems implementiert werden, welches eine oder mehrere solcher Komponenten, wie beispielsweise einer Tastatur, einer Anzeige, einer Datenaufnahme, einer Anwendungssoftware und Datenbasen enthält. Ein solches System kann auch eine Nachrichten- bzw. Kommunikationsschnittstelle aufweisen, um zu gestatten, daß das Datenaufnahmesysten mit anderen Komponenten eines lokalen Netzwerkes oder mit dem Telefonnetzwerk kommuniziert, und zwar entweder durch ein Modem oder eine ISDN-Schnittstelle oder durch Funkausstrahlung mit niedriger Leistung aus dem tragbaren Anschluß zu einem stationären Empfänger.

Claims

1. Verfahren zum Lesen eines Strichcode-Symbols, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:

(a) Leiten eines Lichtstrahls in einem Führungs- bzw. Abtastmuster über ein zu lesendes Symbol mit einem ersten Abtastwinkel;

(b) Detektieren von mindestens einem Teil des Lichtes variabler Intensität, welches von dem Symbol reflektiert wurde, und zwar über ein Gesichtsfeld und Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Anzeige für die detektierte Lichtintensität bildet;

(c) Verarbeiten des erwähnten elektrischen Signals zur Erzeugung von digitalen Darstellungen der detektierten Lichtintensität;

(d) Übertragung der digitalen Darstellungen zu einer Speicheranordnung mit Zeilen und Spalten; und

(e) Lesen der Speicheranordnung in einer Folge oder Sequenz von linearen Richtungsmustern, bis eine Folge oder Sequenz der digitalen Repräsentationen mindestens einen Teil eines möglichen Strichcodes repräsentiert; und,

wenn eine vollständige Zeile des möglichen Strichcode-Symbols nicht erkannt wird, Änderung der Abtastung bzw. Führung des erwähnten Laserstrahls auf einen anderen Führungs- bzw. Abtastwinkel und Fortsetzen der Leitung des Strahls in einem unterschiedlichen Abtastmuster über das Symbol, worauf dann die Schritte (b) - (e) wiederholt werden, bis ein vollständiges Bar- oder Strichcode-Symbol erkannt ist, und darauffolgendes

(f) Verarbeiten der Folge oder Sequenz von digitalen Darstellungen oder Repräsentationen, wodurch die in dem Symbol enthaltene Information bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Leitens des Laserstrahls die Erzeugung eines Abtastmusters von gegenseitig parallelen Abtastlinien oder Zeilen umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Lesens der Speicheranordnung das Adressieren der Zeilen und Spalten der Speicheranordnung umfaßt, und zwar in einer Folge oder Sequenz von Adressen, die eine lineare Traversion bzw. Querführung des Gesichtsfeldes darstellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Symbol eine Vielzahl von Reihen oder Spalten von Strichen (Bars) und Räumen aufweist, und zwar in einer im wesentlichen rechteckigen zweidimensionalen Anordnung, wobei die Orientierung des erwähnten Symbols durch die Richtung der Reihen oder Zeilen repräsentiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Laser- und Speicheranordnung in einer in der Hand zu haltenden Einheit enthalten ist, die einen von Hand betätigten Auslöser aufweist und wobei das Verfahren ferner den Schritt des manuellen Aktivierens des Auslösers durch den Benutzer aufweist, um den Schritt des Leitens oder Lenkens des Lichtstrahls einzuleiten.

6. Vorrichtung zum Lesen von Bar- oder Strichcode- Symbolen, wobei folgendes vorgesehen ist:

(a) eine Lichtquelle zum Emittieren eines Laserstrahls;

(b) eine optische, im Pfad des Strahls angeordnete Komponente zum optischen Modifizieren und Leiten des Laserstrahls entlang eines optischen Pfades zu einem Ziel oder Target hin, und zwar angeordnet in der Nähe einer Bezugsebene, die im optischen Pfad liegt, um so räumlich benachbarte Teile der Bezugsebene in einer ersten Abtastrichtung abzutasten;

(c) Sensormittel mit einem Gesichtsfeld und betreibbar zum Detektieren von mindestens einem Teil des Lichtes variabler Intensität, welches vom Ziel reflektiert wird, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Anzeige für die detektierte Lichtintensität bildet;

(d) Mittel zum Verarbeiten des elektrischen Signals zur Bestimmung, ob das reflektierte Licht variabler Intensität eine räumliche Variation unterschiedlicher Licht-Reflektivität repräsentiert, die eine Anzeige für das Vorhandensein von mindestens einem ersten Teil eines vorbestimmten Strichcode-Symbols sein könnte, und zur Erzeugung eines Enabling- oder Einschaltsignals, welches anzeigt, daß eine weitere Abtastung in einer unterschiedlichen Abtastrichtung notwendig ist, wenn ein vollständiges Strichcode- Symbol nicht erkannt wird;

(e) Mittel zum Modifizieren der Richtung der Abtastung von der ersten Abtastrichtung zu einer weiteren Abtastrichtung ansprechend auf das Enablingoder Einschaltsignal, um zu versuchen, ein vollständiges Strichcode-Symbol abzutasten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Mittel zum Modifizieren der Abtastrichtung ein Prisma aufweisen, und zwar angeordnet im Pfad des erwähnten Strahls.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei ferner Mittel vorgesehen sind, zum Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Darstellung und Speichermittel zum Speichern der digitalen Darstellungen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei Mittel zum Zugriff zu den Speichermitteln vorgesehen sind, um Zeilen und Spalten einer Anordnung von Speicherzellen in einer Folge von Adressen zu adressieren, wobei die Adressen eine Rasterabtastung des Gesichtsfeldes mit einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Achsen des Gesichtsfeldes repräsentieren.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Mittel zur optischen Modifizierung und zur Leitung des Laserstrahls ein Abtastmuster von gegenseitig parallelen Abtastlinien erzeugt, wobei die Richtung dieser Linien oder Zeilen die Abtastrichtung ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Laser- und Speichermittel in einer in der Hand zu haltenden Einheit enthalten sind, die einen manuell betätigten Auslöser aufweist.