DE2039430A1

DE2039430A1 - Photoelektrische Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2039430A1
Application number: DE19702039430
Authority: DE
Inventors: Robert Wahli
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1969-08-12
Filing date: 1970-08-07
Publication date: 1971-02-25
Also published as: US3673417A; GB1313563A; CH512115A; FR2056837A5

Description

DR BERG DIPL.-1NQ. 8TAPP PATENTANWÄLTE .

• MÜNCHEN a, HILBLE8TRA88« aO

CIBA AKTIENGESELLSCHAFT, BASEL (SCHWEIZ)

Anwaltsakte 19 9o2 München, den 7. August 197o

Case G >12/R '

Photoelektrische Abtastvorrichtung

Die sequentielle Abtastung von Codeelementen bereitet dort keine Schwierigkeiten, wo der Codeträger derart an einem stationären Abtastkopf vorbeigeführt werden kann, dass die Codeelemente in natürlicher Reihenfolge dem Abtastkopf präsentiert werden. Ein solcher Fall liegt beispielsweise bei der photoelektrischen Abtastung von Codeelementen vor, die in Form von Farbbalken die Postleitzahlen auf Brief-

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Sachen verschlüsseln. Hier hat man es in der Hand, durch geeignete Führung der Briefumschläge und zweckmässige Orientierung der Codeelemente (Elemente in der Bewegungsrichtung aufeinanderfolgend) eine zeitlich gestaffelte Abtastung der Codeelemente zu erreichen.

Die sequentielle Abtastung kann dort Schwierigkeiten bereiten, wo man in der Wahl der Bewegungsrichtung des Codeträgers und/oder in der Orientierung der Codeelemente nicht frei ist. Eine solche Situation liegt beispielsweise bei der photoelektrischen Abtastung von Codeelementen vor, die in Form farbiger Ringe auf dem Spiess (Hals) von Glasampullen angebracht sind,und der Code während des Transportes der Ampullen in einer Etikettieri . pchine maschinell abgelesen werden soll. Bei einer solchen Maschine werden die Ampullen zumeist derart fortbewegt, dass ihre Längsachse immer senkrecht zur Fortbewegungsrichtung steht, was den Vorteil hat, dass die Ampulle während ihrer Fortbewegung im wesentlichen nur Rollbewegungen um ihre Längsachse als zusätzliche Bewegung ausführen kann. Bei dieser Fortbewegung der Ampullen durchlaufen die Codeelemente jeder Ampulle eine senkrecht zur Bewegungsrichtung stehende Linie gleichzeitig. Es ist bisher kein Gerät bekanntgeworden, welches mit einem einzigen stationären optischen Abtastkopf, das heisst ohne bewegliche, insbesondere rotierende Teile, eine Mehrzahl von solchen gleichzeitig auftretenden Codeelementen, insbesondere Farbringen sequentiell abzutasten vermag.

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Durch die Erfindung soll eine Abtastvorrichtung geschaffen werden, welche mit einem einzigen stationären Abtastkopf die sequentielle fliegende Abtastung von mehreren, die Bewegungsbahn in einer senkrecht zu dieser Bahn stehenden Front durchlaufenden Codeelementen ermöglicht.

Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Abtastvorrichtung für die sequentielle Abtastung von mehreren Codeelenionten, welche eine Bewegungsbahn in einer senkrecht zu dieser Bahn stehenden Front gleichzeitig durchlaufen und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastkopf mit allen seinen Teilen feststehend und mit bezüglich der Richtung der Bewegungsbahn gestaffelt angeordneten Objektiven ausgestattet ist« wobei jedes dieser Objektive ständig auf eine bestimmte Spur der Codeelemente- gerichtet bzw. einstellbar ist, dass die Abbildungsebenen der Objektive über eine erste Gruppe von Lichtleitern alt den Photoempfängern verbunden sind, und dass eine zweite Gruppe von Lichtleitern einer· seits an eine Lichtquelle angeschlossen und anderseits in der selben Staffelung wie die Objektive auf die Codespuren gerichtet ist. *

Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht eine zeitlich gestaffelte fliegende Abtastung von mehreren gleichzeitig eine bestimmte Linie passierenden Codeelementen auf rein statischem Wege. Dynamische Lösungen dieser Aufgabe, z.B. mittels eines rotierenden Prismas oder schwingenden Spiegels, setzen eine exakte Synchronisierung zwischen

bzw. Schwingung des Spiegels Vorschub des Codeträgers und Rotation des Prismas/voraus.

Sie sind daher aufwendig und im Vergleich zur erfindungsgemässen, rein statischen Abtastung weniger betriebssicher. Bei einer bekannten Vorrichtung mit· einer durch einen Hohl-• zylinder gebildeten Umlaufblende mit gestaffelten Blendenöffnungen müssen die Informationsträger zur Codeabtastung gestoppt werden; eine fliegende Abtastung ist nicht möglich.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Gesamtdarstellung des AusfUhrungsbeispieles, Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie

II - II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der

Pig. 2,
Fig. 4 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie

IV - IV der Fig. 1, Fig. 5 eine schematisierte Ansicht in Richtung des

Pfeiles V der Fig. 2 und Fig. 6 ein spezielles Objektiv zur Abbildung der

Codeelemente.

Die dargestellte Anordnung besteht aus drei Baueinheiten, nämlich einem Abtastkopf 1, einem Empfänger 2 und einem Lampengehäuse 5·

Der Abtastkopf 1 ißt über einer Transportbahn 4 für die codierten Gegenstände, darstellungsgemäss Ampullen 5a, 5b usw. angeordnet. Die in der Transportbahn 4 in Richtung des Pfeiles D unter dem Abtastkopf 1 hindurchbewegten Ampullen 5a, 5b usw. tragen auf ihrem Hals eine Codierung in Form von Farbringen 6a, 6b, 6c und 6d. Der Abtastkopf 1 enthält vier Aufnehmer, jeder bestehend aus einem Lichtleiter

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18, 19, S-Oj 21 zur Beleuchtung, einem Objektiv 10, 11, 12, 13 zur Abbildung einer Partie des Codeblockes und einem Lichtleiter Ik_x 15, l6, 17 mit rechteckigem Querschnitt (Fig. 5) als liehtaufnehmendes Element, das gleichzeitig als Gesichtsfeld-Blende des zugehörigen Objektives dient. Jedes Objektiv ist einer Spur Ja, 7b, 7c bzw. ¹Jd der Codeelemente zugeordnet. Die optischen Achsen der Objektive sind jeweils um einen Streifen- bzw. Spurenabstand der Codeelemente quer zur Bewegungsrichtung D der Ampullen 5a, 5b versetzt. In der letzteren Richtung sind die Objektive derart I gestaffelt, dass sie zur Abbildung der Codestreifen nebeneinander Platz finden. Die Staffelung in Bewegungsrichtung ist derart, dass nie zwei aufeinanderfolgende Ampullen gleichzeitig von verschiedenen Objektiven erfasst werden können. Die Abstände der beiden äussersten optischen Achsen, in Bewegungsrichtung der Ampullen gemessen, müssen also geringer sein als die Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ampullen. Im dargestellten Beispiel wird jedes Codeelement

zweifach vergrössert auf den Eintrittsquerschnitt l4a, 15a, ™ 16a bzw. 17a (Fig. 5) des zugehörigenI Lichtleiters 14, 15; 16 bzw. 17 abgebildet. Wegen der Reziprozität im optischen Strahlengang kann man sich auch den Eintrittsquerschnitt um den Paktor zwei verkleinert auf das zugehörige Codeelement abgebildet denken, um zu verstehen, dass tatsächlich von jedem Lichtleiter nur ein einziges Codeelement erfasst wird, wobei Form und Grosse des Eintrittsquerschnittes gleichzeitig

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den untersuchten Bildausschnitt festlegen.

Die vier Lichtleiter 14, 15, 16, 1? sind noch im Aufnehmerkopf 1 zu einem gemeinsamen Strang 1/2 zusammengefasst und gemeinsam dem Empfänger 2 zugeleitet.

Im Empfänger 2 wird gemäss Pig. 4 das über den

Lichtleiterstrang 1/2 eingespeiste Licht über zwei dichroitische Spiegel 40, 4l auf drei Photoempfänger 42, 4), 44 geleitet. Die Dichroite haben die Eigenschaft, weisses Licht in drei Spektralbereiche aufzuspalten und werden daher als Lichtbzw. Parbspalter bezeichnet. Der erste Dichroit-Spiegel 40 reflektiert den Rotanteil des Lichtes und lässt den Rest (Grün und Blau) passieren. Am zweiten Dichroit-Spiegel 41 wird Blau reflektiert, während Grün durchtritt. Die farbigen Teillichtströme werden in den Photoempfängern 42, 4), 44 in elektrische Ströme umgewandelt, welche einer Auswertungsvorrichtung (nicht dargestellt) zugeleitet werden. Zur Steigerung der Selektivität ist jeder Photozelle ein schmalbandiges Auszugsfilter 45, 46 bzw. 47 vorgeschaltet.

Die vier Lichtleiter 18, 19, 20, 21 beziehen ihr Licht von einer im Lampengehäuse JJ angeordneten einzigen Lichtquelle, vorzugsweise einer Halogen-Glühlampe 8, über einen Lichtleiterstrang 3/1· Die Aufgabelung in vier Arme (18, 19, 20, 21) erfolgt erst im Abtastkopf 1.

Die Verwendung faseroptischer Lichtleiter ermöglicht weitgehende Freiheit in der geometrischen Gestaltung des Beleuchtungs- und des Abbildungsstrahlenganges.

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Bei Codeträgern, wo der Abstand der Codeelemente von der Abbildungslinse im wesentlichen unverändert bleibt, wie bei-Ampullen, Faltschachteln u.dgl., können zur Abbildung der Codeelemente normale Objektive (10, 11, 12, 15) verwendet werden. Oftmals aber ist der Codeträger nicht von regelmässiger, ebener Form, sondern kann durch verschiedene Umstände allerlei Deformationen erfahren haben. Ein typischer Fall liegt etwa bei gefüllten Tuben vor, die Druckstellen aufweisen oder sonstwie von der zylindrischen Form abweichen können. Wenn z.B. die Codeelemente parallel zur Tuben-Längsachse angeordnet sind ergeben sich bald einmal Tiefenschärfe-Probleme, weil der Objektabstand für die verschiedenen Codeelenente unterschiedlich ist, wogegen der Bildabstand konstant 1st. Unscharfe Abbildung der Codeelement hätte aber Liehtverluste und/oder Beeinträchtigung des Signal- zu Störlicht-Verhältnisses zur Folge.

Bei Codeträgern, bei denen mit unrege!massigen Körperformen bzw. Deformationen zu rechnen ist, empfiehlt sich daher der Ersatz der normalen Objektive (10, 11, 12» 15) durch sogenannte telezentrisch^ Systeme. Ein solches System ist in Fig. 6 beispielsweise dargestellt. Es besteht Im wesentlichen aus zwei konfokalen Linsen 60, 61 oder Linsengruppen, in deren gemeinsamem Brennpunkt F eine Blende 62 angeordnet ist. Der Vorteil des telezentrischen System liegt darin, dass der Abbildungsmassstab im Falle variabler Objektweite sich nicht ändert und dass wegen der weitgehenden

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Ausschaltung nicht achsparalleler Abbildungsstrahlen eine sehr gute Tiefenschärfe erreicht wird. Wegen der konstanten Grosse der Eintrittsquerschnitte l4a, 15a, l6a, 17a (Fig. 5) der Lichtleiter 14, 15» 16, 17 erweist sich die konstante Bildgrösse des telezentrischen Strahlenganges als ausserordentlich nützliche Eigenschaft.

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Claims

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Patentansprüche

Photoelektrische Abtastvorrichtung für die fliegende sequentielle Abtastung von mehreren Codeelementen, welche eine Bewegungsbahn in einer quer zu dieser Bahn stehenden Front gleichzeitig durchlaufen, dadurch gekennzeichnet., dass der Abtastkopf (l) mit allen seinen Teilen

mit
feststehend und/bezüglich der Richtung der Bewegurigsbahn —— gestaffelt angeordneten Objektiven (10, 11, 12, 13) ausgestattet ist, wobei jedes dieser Objektive ständig auf eine bestimmte Spur (7a, 7b, 7c bzw. 7d) der Codeelernente (6a, 6b, 6c bzw. 6d) gerichtet bzw. einstellbar ist; dass die Abbildungsebenen der Objektive über eine erste Gruppe von Lichtleitern (l4, 15, l6, 17) mit den Photoempfängern (42, 43, 44) verbunden sind, und dass eine zweite Gruppe von Lichtleitern (l8, 19, 20, 21) einerseits an eine Lichtquelle (8) angeschlossen und anderseits in derselben Staffelung wie die Objektive auf die Codespuren gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektive (10, 11, 12, 13) als telezentrische Systeme ausgebildet sind (Fig. 6).
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Abtastung von Farbeodes, mit einem Lichtspalter, welcher das abgetastete Licht in Teilfarbenanteile, insbesondere in seine Primär- und/oder Komplementärfarbenanteile, zerlegt und letztere Photoempfängern zu Leitet, dadurch gekennzeichnet, dass die -_: ■ -—; +

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erste Gruppe von Lichtleitern (14, 15* 16, 17) zu einem Strang (L/2) gebündelt in den Lichtspalter eingeführt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehender! AnnrpUche, • dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastkopf (l) als separate Baueinheit ausgebildet ist, und dass die erste und zwoite Gruppe der Lichtleiter jede für sich zu einem Strang (1/2 bzw. >/l) gebündelt in diese Baueinheit eingeführt und erst dort aufgeteilt sind.

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