DE-112022001798-B4 - Zielsystem und Verfahren zum Zusammenbauen eines Zielsystems

Abstract

Zielsystem (170), umfassend: eine Strahlquellenbaugruppe (202) mit einer Anbringungsplatte und einer Strahlquelle (208) zur Erzeugung eines Eingangsstrahls von einer Austrittsfläche, wobei die Austrittsfläche eine zentrale Achse definiert, entlang der sich der Eingangsstrahl ausbreiten soll; eine Kollimatorbaugruppe (222) mit einem Körper (224), der eine äußere Oberfläche (224A) und eine dazu parallele innere Oberfläche (224B) definiert, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) eine Linsengruppe (226) aufweist, die zwischen der äußeren Oberfläche (224A) und der inneren Oberfläche (224B) angeordnet ist, wobei die Linsengruppe (226) eine Kippachse (228) definiert, die einen spitzen Winkel zu der parallelen äußeren und inneren Oberfläche (224A,224B) bildet, und wobei die Kippachse (228) einen Kippwinkel α relativ zu der zentralen Achse aufweist, wobei die Linsengruppe (226) so positioniert ist, dass sie den Eingangsstrahl von der zentralen Achse auf die Kippachse (228) ablenkt, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine Aussparung (234) aufweist, die über der Linsengruppe (226) positioniert ist, und ein optisches Element (236) aufweist, das abdichtend innerhalb der Aussparung (234) angebracht ist, um den Eingangsstrahl in ein Zielmuster bei einer Brennweite der Linsengruppe (226) umzuwandeln; und ein Gestell (212), das einen äußeren Hohlraum, in dem die Kollimatorbaugruppe (222) angebracht ist, und einen inneren Hohlraum, in dem die Strahlquelle (208) angebracht ist, definiert.

Inventors

• Vladimir Gurevich
• David Tsi Shi
• Chinh Tan
• Courtney L. Watson
• Carl D. Wittenberg

Assignees

• ZEBRA TECHNOLOGIES CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20220520

Priority Date

20210528

Claims (20)

1. Zielsystem (170), umfassend: eine Strahlquellenbaugruppe (202) mit einer Anbringungsplatte und einer Strahlquelle (208) zur Erzeugung eines Eingangsstrahls von einer Austrittsfläche, wobei die Austrittsfläche eine zentrale Achse definiert, entlang der sich der Eingangsstrahl ausbreiten soll; eine Kollimatorbaugruppe (222) mit einem Körper (224), der eine äußere Oberfläche (224A) und eine dazu parallele innere Oberfläche (224B) definiert, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) eine Linsengruppe (226) aufweist, die zwischen der äußeren Oberfläche (224A) und der inneren Oberfläche (224B) angeordnet ist, wobei die Linsengruppe (226) eine Kippachse (228) definiert, die einen spitzen Winkel zu der parallelen äußeren und inneren Oberfläche (224A,224B) bildet, und wobei die Kippachse (228) einen Kippwinkel α relativ zu der zentralen Achse aufweist, wobei die Linsengruppe (226) so positioniert ist, dass sie den Eingangsstrahl von der zentralen Achse auf die Kippachse (228) ablenkt, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine Aussparung (234) aufweist, die über der Linsengruppe (226) positioniert ist, und ein optisches Element (236) aufweist, das abdichtend innerhalb der Aussparung (234) angebracht ist, um den Eingangsstrahl in ein Zielmuster bei einer Brennweite der Linsengruppe (226) umzuwandeln; und ein Gestell (212), das einen äußeren Hohlraum, in dem die Kollimatorbaugruppe (222) angebracht ist, und einen inneren Hohlraum, in dem die Strahlquelle (208) angebracht ist, definiert.
2. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Linsengruppe (226) eine erste und eine zweite symmetrische asphärische Linse umfasst.
3. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Linsengruppe (226) eine asphärische Linse an einem Austrittsende und eine geneigte ebene Fläche an einem Eintrittsende aufweist.
4. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Linsengruppe (226) eine doppelte Konvexlinse umfasst.
5. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Linsengruppe (226) integral mit dem Körper (224) der Kollimatorbaugruppe (222) ausgebildet ist.
6. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei der Winkel α definiert ist als α > 0,5 * atan ( h / F ) , wobei F eine Brennweite der Linsengruppe (226) des Kollimators und h eine lichte Höhe der Strahlquelle (208) ist.
7. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei das optische Element (236) ein beugendes optisches Element ist
8. Zielsystem (170) nach Anspruch 7 , wobei das optische Element (236) eine ebene äußere Oberfläche (224A) und eine innere Oberfläche (224B) des beugenden Elements aufweist, die so angeordnet ist, dass sie den Eingangsstrahl von der Linsengruppe (226) empfängt.
9. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei das optische Element (236) ein brechendes optisches Element ist.
10. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine strahlformende Öffnung aufweist, die in der Aussparung (234) angeordnet ist, und wobei das optische Element (236) abdichtend an der strahlformenden Öffnung angebracht ist.
11. Zielsystem (170) nach Anspruch 10 , wobei die strahlformende Öffnung auf der zentralen Achse zentriert ist.
12. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine Halterung für das optische Element (236) aufweist, die an der äußeren Oberfläche (224A) des Körpers (224) der Kollimatorbaugruppe (222) befestigt ist.
13. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Kollimatorbaugruppe (222) eine Höhe von 2,5 mm oder weniger aufweist.
14. Zielsystem (170) nach Anspruch 13 , wobei die Kollimatorbaugruppe (222) eine Höhe von 2,2 mm hat.
15. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei der Körper (224) der Kollimatorbaugruppe auf der zentralen Achse zentriert ist.
16. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei die Strahlquellenbaugruppe (202) an einem Gestellanbringungsteil angebracht ist und sich in den inneren Hohlraum erstreckt.
17. Zielsystem (170) nach Anspruch 1 , wobei das Gestell (212) eine Höhe von 7 mm bis 7,5 mm hat.
18. Verfahren zum Zusammenbauen eines Zielsystems (170) zur Erzeugung eines Zielmusters auf einem Objekt in einem Sichtfeld (FOV), wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Kollimatorbaugruppe (222) mit einem Körper (224), der eine äußere Oberfläche (224A) und eine dazu parallele innere Oberfläche (224B) definiert, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine Linsengruppe (226) zwischen der äußeren Oberfläche (224A) und der inneren Oberfläche (224B) aufweist, wobei die Linsengruppe (226) eine Kippachse (228) definiert, die einen spitzen Winkel zu der parallelen äußeren und inneren Oberfläche (224A,224B) bildet, wobei die Kollimatorbaugruppe (222) ferner eine Aussparung (234) aufweist, die sich von der äußeren Oberfläche (224A) aus erstreckt; Positionieren eines optischen Elements (236) in der Aussparung (234) und Abdichten des optischen Elements (236) in der Aussparung (234), um eine hermetische Abdichtung mit der Linsengruppe (226) zu erzeugen, wobei das optische Element (236) einen Eingangsstrahl in ein Zielmuster bei einer Brennweite der Linsengruppe (226) umwandelt; und Positionieren der Kollimatorbaugruppe (222) über einer Strahlquellenbaugruppe (202), um den Eingangsstrahl von einer Strahlquelle (208) zu erzeugen, wobei die Strahlquelle (208) eine zentrale Achse definiert, so dass der Eingangsstrahl von der Strahlquelle (208) durch die Linsengruppe (226) von der zentralen Achse zur Kippachse (228) abgelenkt wird, wobei die Kippachse (228) einen Kippwinkel α relativ zur zentralen Achse aufweist; und Anbringen der Kollimatorbaugruppe (222) und der Strahlquellenbaugruppe (202) an einem Gestell (212).
19. Verfahren nach Anspruch 18 , ferner umfassend: vor dem Einsetzen des optischen Elements (236) in die Aussparung (234), Positionieren einer strahlformenden Öffnung an einem Boden der Aussparung (234), wobei das Verfahren ferner das Abdichten des optischen Elements (236) gegen die strahlformende Öffnung umfasst.
20. Verfahren nach Anspruch 19 , wobei die strahlformende Öffnung auf der zentralen Achse zentriert ist.

Description

HINTERGRUND Industrielle Scanner und/oder Strichcodeleser können in Lagerhäusern und/oder anderen ähnlichen Umgebungen eingesetzt werden. Diese Scanner können zum Scannen von Strichcodes und anderen Objekten verwendet werden. Solche Scanner befinden sich in der Regel in einem Gestell, um sicherzustellen, dass die optischen Komponenten vor Stößen, Stürzen und/oder anderen potenziell schädlichen Ereignissen geschützt sind. In manchen Umgebungen sind Hochleistungsscanner wünschenswert, die Strichcodes (z. B. mit einer Breite von 100 ml) über einen großen Entfernungsbereich hinweg scannen oder auflösen können, z. B. von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern oder mehr. Solche Systeme erfordern größere Optiken (z. B. Bildgebungslinsensysteme mit einem Gesamtdurchmesser von mehr als 6 mm), um die Leistungsanforderungen zu erfüllen, aber es bleibt ein Kompromiss zwischen dem Linsensystem mit einer bestimmten Größe und den Einschränkungen durch die Gesamtabmessungen des Gehäuses und des Gestells. Außerdem erfordern kompakte Bildgebungssysteme eine hochpräzise Ausrichtung der Optiken, um optische Verzerrungen zu vermeiden, die zu einer geringeren Effizienz der Scanraten oder zu fehlerhaftem Equipment führen können. Außerdem können bei größeren Systemen größere mechanische Sicherungskräfte auftreten, die das Gestell oder andere Komponenten beschädigen könnten. DE 10 2019 125 977 A1 beschreibt Bildgebungsanordnungen und Barcodeleser einschließlich solcher Bildgebungsanordnungen. Eine Bildgebungsanordnung zur Verwendung in einem Barcodeleser beinhaltet ein Gehäuse. Die Bildgebungsanordnung beinhaltet auch eine Lichtquelle, die konfiguriert ist, um Licht entlang einer zentralen Lichtachse zu emittieren. Die Lichtquelle ist im Gehäuse angeordnet. Die Bildgebungsanordnung beinhaltet auch eine Linse mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche. Die Linse ist im Gehäuse angeordnet. Die erste Oberfläche ist konfiguriert, um der Lichtquelle zugewandt zu sein und ist so strukturiert, dass sie das von der Lichtquelle empfangene Licht im Wesentlichen in einen kollimierten Strahl kollimiert. Die zweite Oberfläche beinhaltet Oberflächenstrukturen, die strukturiert sind, um einen strukturierten Strahl als Reaktion auf das Empfangen des kollimierten Strahls zu erzeugen. US 2021 / 0 157 994 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ziellichts eines Lesegeräts zur Anzeige des Sichtfelds (FOV) eines Bildsensors innerhalb des Lesegeräts. Die Vorrichtung umfasst ein Fenster und ein optisches Element. Das Sichtfeld des Bildsensors erstreckt sich durch das Fenster hindurch. Das optische Element empfängt das Ziellicht von einer Zielvorrichtung und lenkt es so um, dass die Mittelachse des aus dem optischen Element austretenden Ziellichts nicht mit der Mittelachse der Zielvorrichtung am Eintritt in das optische Element übereinstimmt. Das optische Element kann so konfiguriert sein, dass es ein Bild auf ein Ziel projiziert, das die Grenze des Sichtfelds anzeigt, oder ein Bild auf das Ziel projiziert, das die Mitte des Sichtfelds anzeigt. US 2020/ 0 134 273 A1 beschreibt Bildgebungssysteme und Barcode-Lesegeräte einschließlich solcher Bildgebungssysteme. Eine Bildgebungsanordnung zur Verwendung in einem Barcode-Lesegerät umfasst ein Gehäuse. Die Bildgebungsanordnung umfasst auch eine Lichtquelle, die so konfiguriert ist, dass sie Licht entlang einer zentralen Lichtachse aussendet. Die Lichtquelle ist im Gehäuse untergebracht. Die Bildgebungsanordnung umfasst außerdem eine Linse mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche. Die Linse ist im Gehäuse untergebracht. Die erste Oberfläche ist so ausgerichtet, dass sie der Lichtquelle zugewandt ist und so strukturiert ist, dass das von der Lichtquelle empfangene Licht im Wesentlichen zu einem gebündelten Strahl zusammengeführt wird. Die zweite Oberfläche umfasst Oberflächenstrukturen, die so strukturiert sind, dass sie beim Empfang des kollimierten Strahls einen gemusterten Strahl erzeugen. US 2021 / 0 149 289 A1 beschreibt Bildgebungsvorrichtungen mit mehreren Projektoren, die eine integrierte Beleuchtungs- und Zieloptik nutzen. DE 11 2015 002 290 T5 beschreibt die Abbildung von Zielen, die durch eine Bildaufnahme gelesen werden sollen. Ein Nahabbilder nimmt zurückkehrendes Licht über einem relativ breiten Abbildungssichtfeld von einem Ziel, das in einem Naheld des Bereichs angeordnet ist, auf. Ein Fernabbilder nimmt zurückkehrendes Licht über einem relativ schmalen Abbildungssichtfeld von einem Ziel, das in einem Fernfeld des Bereichs angeordnet ist, auf. Eine einzelne Beleuchtungslichtanordnung wird sowohl von dem Nah- als auch dem Fernabbilder gemeinsam verwendet. DE 10 2019 109 726 A1 beschreibt optische Anordnungen zum Einsatz bei der Bereitstellung von Beleuchtungslicht, das von einem Barcodeleser emittiert wird. Es besteht ein Bedarf an verbessertem Zubehör mit verbes