IT9003679A1

IT9003679A1 - Lettore di codici a barre a raggio laser.

Info

Publication number: IT9003679A1
Application number: IT003679A
Authority: IT
Inventors: Claudio Mazzone; Giuseppe Stanzani
Original assignee: Datalogic Spa
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-04-09
Also published as: EP0480348B1; DE69124052D1; US5446267A; EP0480348A1; IT1242584B; DE69124052T2; IT9003679A0; USRE37017E1

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione ha per oggetto un lettore di codici a barre utilizzante un raggio LASER.

Per la lettura dei codici a barre è noto l’uso di un raggio LASER generato da un diodo allo stato solido oppure da un tubo a gas NeHe.

Per effettuare la lettura del codice a barre il raggio LASER viene dapprima focalizzato mediante un opportuno sistema ottico e quindi deviato mediante un rotore poligonale a specchi posto in rotazione veloce cosi da effettuare una scansione periodica della zona in cui ft posizionato il codice a barre.

Nelle applicazioni di questo tipo è necessario che l’immagine della sorgente LASER nel punto di focalizzazione rimanga entro limiti ben precisi che sono in pratica imposti dallo spessore delle barre del codice. Infatti la lettura del codice verrebbe falsata se il fronte del raggio avesse un diametro tale da coprire più di due barre.

Peraltro nel caso in cui la sorgente del raggio LASER è un diodo allo stato solido, il fascio luminoso emesso ha un fronte d’onda sferico di tipo divergente.

Per mantenere il diametro del raggio luminoso entro i limiti che consentono di interpretare il codice è noto l’impiego di un sistema ottico posto di fronte alla sorgente LASER che focalizza il raggio luminoso ad una distanza predeterminata dall’obiettivo di concentrazione. La figura 1. mostra schematicamente il modo di operare di un tale noto sistema di focalizzazione.

In figura 1 con 1 è indicata la sorgente LASER e con 2 l’obiettivo che concentra il raggio luminoso in un punto P avente una distanza d dall’obiettivo. Superato il punto P il raggio luminoso diverge nuovamene per cui il suo diametro rimane entro i limiti richiesti per un uso pratico solamente per una zona 2s, piuttosto ristretta attorno al punto P di focalizzazione.

All’esterno della zona 2s individuata in questo modo, il diametro del raggio LASER risulta maggiore dello spessore delle barre del codice e, di conseguenza, il segnale luminoso ricevuto dal lettore non permette una corretta ricostruzione dell’alternarsi delle barre chiare e scure del codice.

La ristrettezza della zona di focalizzazione riduce inoltre l’area di scansione del raggio LASER e, in definitiva, l’area di lettura come è evidenziato dalle fig. 2 e 3 che mostrano due are di lettura Al e A2 di uguale larghezza a diversa distanza dalla sorgente LASER in funzione del1’ubicazine del punto di focalizzazione del raggio LASER.

Per poter allargare l’area di lettura, ad esempio per leggere un’area di larghezza pari alla somma delle larghezze di Al e A2, sono già state proposte soluzioni che prevedono sistemi di focalizzazione mobili, pilotati da un sensore esterno. Questi permettono la variazione del punto di focalizzazione e quindi adattano il sistema ottico al punto in cui avviene il passaggio del codice a barre, cosi che in pratica si ha un aumento della capacità di lettura.

Tali sistemi risultano però svantaggiosi per i seguenti motivi: a) necessità di un sensore esterno che riveli la posizione del codice a barre e comandi la variazione del punto di focalizzazione;

b) lentezza di reazione al comando del sensore dato che la variazione del punto di focalizzazione è effettuata mediante uno spostamento meccanico la cui esecuzione richiede tempi lunghi;

c) possiblità di errore dovuta alla mancata corrispondenza tra posizionamento del codice a barre e dimensioni dell'oggetto su cui è applicato;

d) non elevata affidabilità.

Il compito tecnico della presente invenzione è pertanto quello di realizzare un lettore di codici a barre in grado di operare su un'area di lettura sensibilmente maggiore e senza gli inconvenienti sopra lamentati nei letttori tradizionali.

Tale compito viene risolto con un lettore di codici a barre a raggio LASER il quale si caratterizza per il fatto che comprende almeno due sorgenti di raggi LASER, mezzi elettrici per abiitare dette sorgenti ad emettere rispettivi raggi LASER periodicamente ed in alternanza ciclica, mezzi ottici atti a dirigere i raggi periodicamente emessi su un'area di lettura e quelli riflessi da detta area su mezzi elaboratori, detti mezzi ottici essendo atti a focalizzare detti raggi ciascuno indipendentemente dall’altro e su zone predeterminate diverse e formanti detta area di lettura e detti mezzi elaboratori essendo in grado di interpretare la presenza di un codice a barre in tale area di lettura, essendo previsti, circuiti elettronici i quali, quando i mezzi elaboratori rivelano la presenza di un codice a barre in una zona di tale area, comandano detti mezzi elettrici’ad abilitare la sola sorgente che emette il raggio focalizzato su tale zona e ad interdire le rimanenti sorgenti.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue in base all’unito disegno in cui:

la fig 4 mostra uno schema a biocche del lettore secondo la presente invenzione e

la fig. 5 mostra la sequenza temporale dei segnali all’uscita di alcuni blocchi;

la fig. 6 mostra l’area di lettura del lettore secondo l’invenzione.

Facendo riferimento alla fig. 4, con 3 e 4 sono indicate due sorgenti di raggi LASER ad es. costituite da diodi allo stato solido del tipo noto in commercio con lo siole TOLD 9211 e prodotto dalla ditta TOSHIBA (GIAPPONE).

I raggi all'uscita del diodi sono perpendicolori fra di loro e vengono focalizzati su distanze diverse da rispettivi gruppi ottici 5 e 6. Il raggio proveniente dal gruppo ottico 5 viene inviato attnaverso uno specchio semitrasparente 7 disposto nel punto di intersezione dei raggi, il quale riflette il raggio proveniente dal gruppo 6.

Gli angoli di incidenza dei raggi LASER provenienti dai gruppi ottici 5,6 con lo specchio 7 sono scelti in modo da generare un raggio unidirezionale 8 che viene diretto, attraverso un foro 9 di un gruppo ottico di ricezione 9, su'un rotore poligonale 10. Il rotore poligonale 10 comprende una pluralità di specchi periferici 11 che, con la rotazione del rotore 10, effettuano la scansione di una predeterminata area di lettura.

Il raggio riflesso dall’area di lettura viene deviato dallo stesso rotore e dal gruppo di ricezione 9 verso un sistema ottico di ritorno 12 e quindi all’ingresso di un amplificatore video 13 che "fornisce un segnale corrispondente all’immagine dell’area esplorata dal raggio LASER ad un’unita di decodifica a microprocessore 14.

Al rotore 10 è operaiivamene associato un sensore di rotazione 15 che, per ogni specchio 11 che passa davanti ad esso, fornisce un segnale che comanda un dispositivo di controllo 16 in grado di attivare alternativamente gli alimentatori 17,18 dei due diodi 3 e A.

Più precisamente i segnali forniti dal sensore 15 si presentano sotto forma di impulsi A emessi a intervalli regolari nel tempo di transizione tra uno specchio e quello successivo durante la rotazione del rotore 10.

Il dispositivo di controllo 16, ad ogni impulso A proveniente dal sensore 15, attiva alternativamente gli alimentatori 17,18 dei due diodi LASER 3 e 4 se la scansione dell'area di lettura non ha accertato la presenza di un codice. Viceversa se la scansione accerta la presenza di un codice, il dispositivo di controllo 16 mantiene attivo l’alimentatore di quel diodo il cui raggio LASER ha identificato·il codice.

Il lettore sopra descritto opera nel seguente modo. In assenza di codice nell’area di lettura, gli impulsi A alternano, come detto, l’attivamento dei due alimentatori 17,18 con una frequenza f = 1/T, dove T è il periodo che intercorre fra due impulsi.

Pertanto, mentre all’alimentatore 17 perviene un segnale di livello "1" con corrispondente accensione del diodo 3 per il periodo T, all’alimentatore 18 perviene un segnale di livello "0" che mantiene il diodo A spento per lo stesso periodo T.

Il tempo di durata T1 degli impulsi viene sfruttato per completare la commutazione dei diodi e durante tale tempo non viene effettuata alcuna scansione della zona di. lettura. Durante il tempo T2 fino al successivo impulso A la zona di letture) viene esplorate dal raggio LASER emesso dal diodo 3,4. collegato con l'alimentatore che in quel momento riceve il segnale di livello "1 " dal dispositivo di controllo, l'altro alimentatore essendo bloccato dal segnale di livello, "o". In fig 5 il segnale inviato all'alimentatore 17 ft indicato con B e quello all’ alimentatore 18 con C.

L’alternanza dei segnali B e C è controllata dal segnale D all’uscita dell'unita di decodifica 14 che può assumere due livelli "1" e "0" a seconda che venga rilevata la presenza o meno di un codice a barre nell’area di lettura.

Da quanto sopra esposto risulta che il rotore 10 attraverso il sensore 15 ft sincronizzato con gli alimentatori 17, 18 in modo che ogni specchio del rotore riflette sulla zona da esplorare il raggio LASER emesso dall’alimentatore che in quel momento ha ricevuto il segnale di livello "1". Poiché i raggi LASER emessi dai diodi 3,4 sono focalizzati su due aree Al e A2 diverse (vedi fig. 6), l’alternanza di emissione determina anche l’alternanza di esplorazione delle due zone Al e A2 che compongono l’area di lettura.

Infatti se nell’istante tl la scansione viene effettuata con lo specchio NI, il segnale B dell’alimentatore 17 è a livello "0" e quindi il diodo 3 è spento, mentre il segnale C dell ’alimentatore 18 é a livello “1 " e quindi il diodo 4 é acceso per cui si ha l’esplorazione della zona A2 su cui è focalizzato il raggio emesso dal diodo 4.

Nell’istante t2 la scansione viene effettuata dallo specchio successivo N2 per cui, essendo i segnali B e C rispettivamente a livello "1" e “0", si avrà l’esplorazione della zona Al da parte del raggio emesso dal diodo 3.

L’immagine dell’area di scansione viene di volta in volta riflessa dal gruppo ottico 9 inviata all’unita di decodifica 14. e quando questa identifica in essa un codice a barre E il segnale in uscita D cambia livello, indicando cosi, ancora prima che sia effettuata la decodifica del codice, la presenza di un probabile dato utile.

Il cambiamento di livello del segnale D viene interpretato dal dispositivo di controllo 16 coirne comando di bloccaggio degli alimentatori 17,18 nello stato in cui si trovano in quell’istante. Ad es. in fig. 5 si ft prefigurato che nell’istante t3 il cambiamento di livello da "0" ad "1" del segnale D determini il bloccaggio del segnale B a livello "0" e del segnale C a livello "1” cosicché le successive scansioni verranno effettuate dallo stesso raggio LASER, nel caso, da quello emesso dal diodo 4, che 6 focalizzato nella zona A2 da questo esplorata, dove è stata rilevata la presenza del codice. Al termine della decodifica o all’allontanamento del codice dall’area di lettura (istante t4), il segnale D torna a livello "O" determinando il ripristino della scansione alternata.

Come si può riconoscere il lettore descritto raggiunge perfettamente gli scopi preposti. In particolare è da osservare che l'esplorazine ciclica delle zone che compongono l’area di lettura con raggi LASER focalizzati ognuno su una rispettiva zona permette una elevata probabilità di lettura.

Inoltre i tempi di lettura, non essendo prevista alcuna focalizzazione meccanica dei raggi LASER sull’area di lettura, sono assai ridotti.

L’invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito protettivo. Ad es. il numero delle sorgenti LASER può essere superiore a due cosi da abbracciane un’area di lettura più vasta.

Un’ulteriore variante prevede il pilotaggio degli alimentatori da parte dì un sensore esterno in grado di rilevare la presenza del codice. In questo caso il segnale D non è più neccessario poiché la commutazione da un alimentatore all’altro viene comandata dal sensore esterno.

Un’altra possibilità prevede la commutazione continuo della lettura dalla zona Al alla zona A2 indipendentemente dalla presenza del codice. In questo caso si ottiene una circuitazione elettronica più semplice, ma metà delle scansioni non sono uitilizzabili in quanto effettuate su un’area in cui non risulta presente il codice.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Lettore di codici a barre a raggio LASER caratterizzato dal fatto che comprende almeno due sorgenti di raggi LASER, mezzi elettrici per abilitare dette sorgenti ad emettere rispettivi raggi .LASER periodicamente ed in alternanza ciclica, mezzi ottici atti a dirigere i raggi periodicamente emessi su un’area di lettura e quelli riflessi da detta area su mezzi elaboratori, detti mezzi ottici essendo atti a focalizzare detti raggi ciascuno indipendentemente dall’altro e su zone predeterminate diverse e formanti detta area di lettura e detti mezzi elaboratori essendo in grado di interpretare la presenza di un codice a barre in tale area di lettura, essendo previsti circuiti elettronici i quali, quando i mezzi elaboratori rivelano la presenza di un codice a barre in una zona di tale area, comandano detti mezzi elettrici ad abilitare la sola sorgente che emette il raggio focalizzato su tale zona e ad interdire le rimanenti sorgenti.
2. Lettore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende due o più sorgenti di raggi LASER alimentate da rispettivi alimentatori, due o più gruppi ottici per focalizzare i raggi LASER emessi da dette sorgenti su zone diverse formanti detta area di lettura, mezzi ottici adatta a rendere apparentemente sovrapposte le sorgenti di detti raggi che diverranno quindi coincidenti come direzione e origine cosi da generare un raggio unidirezionale, un gruppo di ricezione dotato di un foro attraverso cui è condotto detto raggio unidirezionale, un rotore poligonale a specchi, disposto a valle di detto gruppo di ricezione ed atto a deviare detto raggio unidirezionie su un’area di lettura cosi da effettuare la scansione della stessa detto gruppo ottico di ricezione essendo atto a dirigere il raggio riflesso da detta area di lettura verso un amplificatore video atto a fornire un segnale corrispondente all’immagine dell’area esplorata ad un’unita di decodifica di detto segnale, un dispositivo di controllo di dette sorgenti di raggi LASER asservito a detta unità di decodifica e ad un sensore di rotazione del rotore poligonale in modo che quando l’unità di decodifica non rileva alcuna presenza di codice nell’area di lettura, il dipositivo di controllo viene abilitato dal sensore ad attivare alternativamente le sorgenti dei raggi LASER e quindi esplorare alternativamente le zone che formano l’area di lettura, mentre, quando l’unita di decodifica rileva la presenza di un codice nell’area di lettura, il dispositivo di controllo abilita solo la sorgente il cui raggio LASER ft focalizzato sulla zona dell’area di lettura in cui è presente il codice a barre.
3. Lettore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende due sorgenti di raggi LASER alimentate da rispettivi alimentatori, due gruppi ottici per-focalizzare i raggi LASER emessi da dette sorgenti su due zone diverse formanti detta area di lettura, detti raggi essendo intersecanti fra di loro, uno specchio semitrasparente disposto nel punto di intersezione di detti raggi in modo che uno di questi venga riflesso e l’altro passi attraverso detto specchio semitrasparente, gli angoli di incidenza essendo scelti in modo da generare un raggio unidirezionale un gruppo di ricezione dotato di un foro attraverso cui è condotto detto raggio unidirezionale, un rotore poligonale a specchi, disposto a valle di detto gruppo di ricezione ed atto a deviare detto raggio unidirezionie su un’area di lettura così da effettuare la scansione della stessa, detto gruppo ottico di ricezione essendo, atto a dirigere il raggio riflesso da detta area di lettura verso un amplificatore video atto a fornire un segnale corrispondente all’immagine dell’area esplorata ad un'unità di decodifica di detto segnale, un dispositivo di controllo di dette sorgenti di raggi LASER asservito a detta unità di decodifica e ad un sensore di rotazione del rotore poligonale in modo che ctuando l’unità di decodifica non rileva alcuna presenza di codice nell’area di lettura, il dipositivo di controllo viene abilitato dal sensore ad attivare alternativamente le sorgenti dei raggi LASER e quindi esplorare alternativamente le zone che formano l’area di lettura, mentre, quando l’unita di decodifica rileva la presenza di un codice nell’area di lettura, il dispositivo di controllo abilita solo la sorgente il cui raggio LASER è focalizzato sulla zona dell’area di lettura in cui è presente il codice a barre.
4.Lettore secondo la rivendicazione 2 o 3 caratterizzato dal fatto che dette sorgenti comprendono un diodo allo stato solido.
5. Lettore secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che comprende sensori esterni atti a rilevare la distanza del codice su un oggetto e in funzione di tale distanza attivare' stabilmente la sorgente il cui raggio LASER è focalizzato a tale distanza per tutto il tempo in cui l’oggetto, resta nell’area dì lettura.
6. Lettura di codici a barre a raggio LASER secondo guanto desumibile dalla descrizione e dai disegni.