EP1180257B1

Improved scan data signal processors for laser scanning code symbol reading systems

Abstract

The effects of paper/substrate noise are significantly reduced in multifocal zone laser scanning systems (1) by processing analog scan data signals with a scan data signal processor having a plurality of pass-band filters and amplifiers (13A-13D) that are automatically selected for passing only the spectral components of an analog scan data signal produced when a bar code symbol is scanned at a particular focal zone (FZ1-FZ5) in the laser scanning system. Two or more different pass-band filter structures can be provided for use in the scan data signal processor, wherein each pass-band filter structure is tuned to the spectral band associated with a particular focal zone in the laser scanning system. When a bar code symbol is scanned by a laser beam focused within the first focal zone or scanning range of the system, the pass-band filter structure associated with this focal zone or scanning range is automatically switched into operation.

EP1180257B1, drawing sheet 1
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Expired 2 February 2020, 6.6 years ago.

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11 claims: 11 independent, 0 dependent

  1. 1
    A method of processing scan data signals produced within a multi-focal zone laser scanning system including (1) a laser beam scanning mechanism for (i) producing (8) a laser scanning beam, (ii) focusing (10) said produced laser beam within a scanning volume having a depth of field and a plurality of predefined focal zones, (iii) scanning (3) said focused laser beam across a bar code symbol within said depth of field, (iv) collecting (12) a laser light signal produced by said scanned laser beam reflecting off said bar code symbol, (v) detecting (13) said collected laser light signal, and (vi) producing an analog scan data signal corresponding to the detected laser light intensity and having a frequency bandwidth determined by the speed of the laser beam across the scanned bar code symbol and the structure of said scanned bar code symbol, characterized by (2) a control signal generator (26A-26D) for dynamically generating a control signal (58) indicative of the predefined focal zone in which said scanned bar code symbol resides at any instant in time when scanned by said laser beam during said laser scanning operations; said method comprising (a) receiving said analog scan data signal; and the method being characterized by(b) generating (41) a first derivative signal representative of the first time-derivative of said analog scan data signal; and(c) in response to the control signal (58) generated by said control signal generator, dynamically switching into operation, one of a plurality of pass-band filter structures (52A,52B) that has been preassigned to one of said predefined focal zones and has frequency response characteristics for optimally filtering the first derivative signal produced when scanning said bar code symbol within said predefined focal zone; and(d) passing said first derivative signal through said dynamically switched pass-band filter structure (52A,52B) and optimally filtering said first derivative signal. Procédé de traitement de signaux de données de balayage produits à l'intérieur d'un système de balayage à laser par zones à focalisations multiples comprenant (1) un mécanisme de balayage à faisceau laser destiné à (i) produire (8) un faisceau laser de balayage, (ii) focaliser (10) ledit faisceau laser produit à l'intérieur d'un volume de balayage présentant une profondeur de champ et une pluralité de zones de focalisation prédéfinies, (iii) faire balayer (3) ledit faisceau laser focalisé en travers d'un symbole de codes à barres à l'intérieur de ladite profondeur de champ, (iv) recueillir (12) un signal de lumière laser produit par ledit faisceau laser balayé réfléchi à partir dudit symbole de codes à barres, (v) détecter (13) ledit signal de lumière laser recueilli, et (vi) produire un signal de données de balayage analogique correspondant à l'intensité de lumière laser détectée et comportant une largeur de bande de fréquences déterminée par la vitesse du faisceau laser en travers du symbole de codes à barres balayé et la structure dudit symbole de codes à barres balayé, caractérisé par (2) un générateur de signal de commande (26A à 26D) destiné à générer dynamiquement un signal de commande (58) qui indique la zone de focalisation prédéfinie dans laquelle le symbole de codes à barres balayé se trouve à un instant quelconque lorsqu'il est balayé par ledit faisceau laser durant lesdites opérations de balayage à laser,    ledit procédé comprenant :(a) la réception dudit signal de données de balayage analogique, et le procédé étant caractérisé par(b) la génération (41) d'un signal de dérivée première représentatif de la dérivée première par rapport au temps dudit signal de données de balayage analogique, et(c) en réponse au signal de commande (58) généré par ledit générateur de signal de commande, l'activation dynamique de l'une d'une pluralité de structures de filtres passe-bande (52A, 52B) qui a été pré-affectée à l'une desdites zones de focalisation prédéfinies et présente des caractéristiques de réponse en fréquence pour filtrer de façon optimale le signal de dérivée première produit lors du balayage dudit symbole de codes à barres à l'intérieur de ladite zone de focalisation prédéfinie, et(d) le fait de faire passer ledit signal de dérivée première à travers ladite structure de filtre passe-bande activée dynamiquement (52A, 52B) et le filtrage optimal dudit signal de dérivée première. Verfahren zum Verarbeiten von Abtastdatensignalen, die in einem Mehrfachfokuszonen-Laserabtastsystem erzeugt werden, das (1) einen Laserstrahlabtastmechanismus beinhaltet zum (i) Erzeugen (8) eines Laserabtaststrahls, (ii) Fokussieren (10) des erzeugten Laserstrahls innerhalb eines Abtastvolumens, das eine Schärfentiefe und mehrere vordefinierte Fokuszonen aufweist, (iii) Abtasten (3) des fokussierten Laserstrahls über ein Strichcodezeichen innerhalb der Schärfentiefe hinweg, (iv) Erfassen (12) des Laserlichtsignals, das von dem abgetasteten Laserstrahl erzeugt wird, der von dem Strichcodesymbol reflektiert wird, (v) Detektieren (13) des erfassten Laserlichtsignals und (vi) Erzeugen eines analogen Abtastdatensignals, das der detektierten Laserlichtintensität entspricht und eine Frequenzbandbreite aufweist, die durch die Geschwindigkeit des Laserstrahls über das abgetastete Strichcodesymbol hinweg und die Struktur des abgetasteten Strichcodesymbols bestimmt ist, gekennzeichnet durch (2) einen Steuersignalgenerator (26A - 26D) zum dynamischen Generieren eines Steuersignals (58), das für die vordefinierte Fokuszone bezeichnend ist, in der sich das abgetastete Strichcodezeichen in irgendeinem zeitlichen Moment befindet, wenn es vom Laserstrahl während der Laserabtastvorgänge abgetastet wird, wobei das Verfahren umfasst (a) Empfangen des analogen Abtastdatensignals, und das Verfahren gekennzeichnet ist durch(b) Erzeugen (41) eines ersten abgeleiteten Signals, das für die erste zeitliche Ableitung des analogen Abtastdatensignals repräsentativ ist, und,(c) in Reaktion auf das Steuersignal (58), das vom Steuersignalgenerator generiert wird, dynamisches In-Betrieb-Schalten einer von mehreren Bandpassfilterstrukturen (52A, 52B), die einer der vordefinierten Fokuszonen im Voraus zugewiesen worden ist und Frequenzgangseigenschaften zum optimalen Filtern des ersten abgeleiteten Signals aufweist, das beim Abtasten des Strichcodesymbols innerhalb der vordefinierten Fokuszone erzeugt wird, und(d) Leiten des ersten abgeleiteten Signals durch die dynamisch geschaltete Bandpassfilterstruktur (52A, 52B) und optimales Filtern des ersten abgeleiteten Signals.
  2. 2
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel durant l'étape (d), ladite structure de filtre passe-bande activée dynamiquement élimine par filtrage les composantes spectrales du bruit dû au papier se trouvant à l'extérieur de la largeur de bande de fréquences dudit signal de dérivée première produit par ledit faisceau laser lors du balayage dudit symbole de codes à barres et du substrat sur lequel il est supporté à l'intérieur de ladite zone de focalisation prédéfinie durant les opérations de balayage à laser. The method of claim 1, wherein during step (d) said dynamically switched pass-band filter structure filters out the spectral components of paper noise residing outside the frequency bandwidth of said first derivative signal, produced by said laser beam when scanning said bar code symbol and the substrate on which it is supported within said predefined focal zone during laser scanning operations. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Schrittes (d) die dynamisch geschaltete Bandpassfilterstruktur die Spektralkomponenten papierbedingten Rauschens ausfiltert, die sich außerhalb der Frequenzbandbreite des ersten abgeleiteten Signals befinden, das von dem Laserstrahl erzeugt wird, wenn er das Strichcodezeichen und das Substrat, auf dem es ruht, innerhalb der vordefinierten Fokuszone während des Laserabtastvorgangs abtastet.
  3. 3
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit mécanisme de balayage à faisceau laser comprend un disque de balayage holographique (3) destiné à supporter une pluralité de facettes de balayage holographiques destinées au balayage dudit faisceau laser produit,    où chaque dite facette de balayage holographique présente une distance focale qui se trouve à l'intérieur de l'une desdites zones de focalisation prédéfinies, et    où ledit générateur de signal de commande comprend un détecteur de facettes de balayage holographique .destiné à détecter la facette de balayage holographique qui génère ledit faisceau laser de balayage à un instant quelconque et produit automatiquement ledit signal de commande. The method of claim 1, wherein said laser beam scanning mechanism comprises a holographic scanning disc (3) for supporting a plurality of holographic scanning facets for scanning said produced laser beam,    wherein each said holographic scanning facet has focal length which falls within one of said predefined focal zones, and    wherein said control signal generator comprises a holographic scanning facet detector for detecting the holographic scanning facet which generates said laser scanning beam at any instant in time, and automatically produces said control signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Laserstrahlabtastmechanismus eine holografische Abtastscheibe (3) zum Halten mehrerer holografischer Abtastfacetten zum Abtasten des erzeugten Laserstrahls umfasst, wobei jede holografische Abtastfacette eine Brennweite aufweist, die in eine der vordefinierten Fokuszonen fällt, und wobei der Steuersignalgenerator einen holografischen Abtastfacetten-Detektor zum Detektieren der holografischen Abtastfacette umfasst, die den Laserabtaststrahl in irgendeinem zeitlichen Moment generiert, und automatisch das Steuersignal erzeugt.
  4. 4
    Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit mécanisme de balayage à faisceau laser comprend    un élément de balayage à faisceau laser du type polygonal destiné à faire balayer ledit faisceau laser durant les opérations de balayage à laser, et    un mécanisme de focalisation de faisceau laser variable destiné à focaliser ledit faisceau laser produit sur l'une desdites zones de focalisation prédéfinies en réponse audit signal de commande, et    où ledit générateur de signal de commande comprend un dispositif de mesure d'objet destiné à mesurer automatiquement une dimension physique de l'objet sur lequel ledit code à barres se trouve, et générer automatiquement ledit signal de commande. The method of claim 1, wherein said laser beam scanning mechanism comprises    a polygonal-type laser beam scanning element for scanning said laser beam during laser scanning operations, and    a variable laser beam focusing mechanism for focusing said produced laser beam to one of said predefined focal zones in response to said control signal;and    wherein said control signal generator comprises an object measurement device for automatically measuring a physical dimension of the object on which said bar code resides, and automatically generating said control signal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Laserstrahlabtastmechanismus umfasst ein polygonartiges Laserstrahlabtastelement zum Abtasten des Laserstrahls während Laserabtastvorgängen und einen variablen Laserstrahlfokussiermechanismus zum Fokussieren des erzeugten Laserstrahls auf eine der vordefinierten Fokuszonen in Reaktion auf das Steuersignal und wobei der Steuersignalgenerator ein Obkjektmessgerät zum automatischen Messen einer physikalischen Abmessung des Objekts umfasst, auf dem sich der Strichcode befindet, und automatisch das Steuersignal generiert.
  5. 5
    Procédé selon la revendication 4, dans lequel ladite dimension physique est la hauteur dudit objet mesurée par rapport à une surface sur laquelle ledit objet est supporté durant les opérations de balayage à laser. The method of claim 4, wherein said physical dimension is the height of said object measured relative to a surface on which said object is supported during laser scanning operations. Verfahren nach Anspruch 4, wobei es sich bei der physikalischen Abmessung um die Höhe des Objekts handelt, die relativ zu einer Oberfläche gemessen ist, auf der das Objekt während Laserabtastvorgängen ruht.
  6. 6
    A scan data signal processor for use in a multi-focal zone laser scanning system including (1) a laser beam scanning mechanism for (i) producing (8) a laser scanning beam, (ii) focusing (10) said produced laser beam within a scanning volume having a depth of field and a plurality of predefined focal zones, (iii) scanning (3) said focused laser beam across a bar code symbol within said depth of field, (iv) collecting (12) a laser light signal produced by said scanned laser beam reflecting off said bar code symbol. (v) detecting (13) said collected laser light signal, and (vi) producing an analog scan data signal corresponding to the detected laser light intensity and having a frequency bandwidth determined by the speed of the laser beam across the scanned bar code symbol and the structure of said scanned bar code symbol, characterized by (2) a control signal generator (26A-26D) for dynamically generating a control signal indicative of the predefined focal zone in which said scanned bar code symbol resides at any instant in time when scanned by said laser beam during said laser scanning operations:said scan data signal processor further characterized by    a plurality of pass-band filter structures (52A,52B,62A,62B), each one of said plurality of pass-band filter structures being preassigned to one of said predefined focal zones and having frequency response characteristics for optimally filtering the analog scan data signal produced when scanning said bar code symbol within said predefined focal zone;and    control circuitry (57,67), responsive to the control signal (58,68) generated by said control signal generator, for dynamically switching one of said plurality of pass-band filter structures into operation so that the analog scan data signal produced in response to said laser beam scanning a bar code symbol within one of said predefined focal zones is optimally filtered by said dynamically-switched pass-band filter structure preassigned to said predefined focal zone. Abtastdaten-Signalprozessor zur Verwendung in einem Mehrfachfokuszonen-Laserabtastsystem, das (1) einen Laserstrahlabtastmechanismus beinhaltet zum (i) Erzeugen (8) eines Laserabtaststrahls, (ii) Fokussieren (10) des erzeugten Laserstrahls innerhalb eines Abtastvolumens, das eine Schärfentiefe und mehrere vordefinierte Fokuszonen aufweist, (iii) Abtasten (3) des fokussierten Laserstrahls über ein Strichcodezeichen innerhalb der Schärfentiefe hinweg, (iv) Erfassen (12) eines Laserlichtsignals, das von dem abgetasteten Laserstrahl erzeugt wird, der von dem Strichcodesymbol reflektiert wird, (v) Erkennen (13) des erfassten Laserlichtsignals und (vi) Erzeugen eines analogen Abtastdatensignals, das der erkannten Laserlichtintensität entspricht und eine Frequenzbandbreite aufweist, die durch die Geschwindigkeit des Laserstrahls über das abgetastete Strichcodesymbol hinweg und die Struktur des abgetasteten Strichcodesymbols bestimmt ist, gekennzeichnet durch (2) einen Steuersignalgenerator (26A - 26D) zum dynamischen Generieren eines Steuersignals, das für die vordefinierte Fokuszone bezeichnend ist, in der sich das abgetastete Strichcodezeichen in irgendeinem zeitlichen Moment befindet, wenn es vom Laserstrahl während der Laserabtastvorgänge abgetastet wird, wobei der Abtastdaten-Signalprozessor ferner gekennzeichnet ist durch mehrere Bandpassfilterstrukturen (52A, 52B, 62A, 62B), wobei jede der mehreren Bandpassfilterstrukturen im Voraus einer der vordefinierten Fokuszonen zugewiesen ist und Frequenzgangseigenschaften zum optimalen Filtern des ersten analogen Abtastdatensignals aufweist, das beim Abtasten des Strichcodesymbols innerhalb der vordefinierten Fokuszone erzeugt wird, und Steuerschaltungen (57, 67), die auf das Steuersignal (58, 68) reagieren, das von dem Steuersignalgenerator generiert wird, und dazu dienen, eine der mehreren Bandpassfilterstrukturen dynamisch in Betrieb zu schalten, sodass das analoge Abtastdatensignal, das in Reaktion darauf erzeugt wird, dass der Laserstrahl ein Strichcodezeichen innerhalb einer der vordefinierten Fokuszonen abtastet, optimal von der dynamisch geschalteten Bandpassfilterstruktur gefiltert wird, die der vordefinierten Fokuszone im Voraus zugeordnet ist. Dispositif de traitement de signal de données de balayage destiné à être utilisé dans un système de balayage à laser par zones à focalisations multiples comprenant (1) un mécanisme de balayage à faisceau laser destiné à (i) produire (8) un faisceau laser de balayage, (ii) focaliser (10) ledit faisceau laser produit à l'intérieur d'un volume de balayage présentant une profondeur de champ et une pluralité de zones de focalisation prédéfinies, (iii) faire balayer (3) ledit faisceau laser focalisé en travers d'un symbole de codes à barres à l'intérieur de ladite profondeur de champ, (iv) recueillir (12) un signal de lumière laser produit par ledit faisceau laser balayé réfléchi à partir dudit symbole de codes à barres, (v) détecter (13) ledit signal de lumière laser recueilli, et (vi) produire un signal de données de balayage analogique correspondant à la quantité de lumière laser détectée et présentant une largeur de bande de fréquences déterminée par la vitesse du faisceau laser en travers du symbole de codes à barres balayé et la structure dudit symbole de codes à barres balayé, caractérisé par (2) un générateur de signal de commande (26A à 26D) destiné à générer dynamiquement un signal de commande qui indique la zone de focalisation prédéfinie dans laquelle ledit symbole de codes à barres balayé se trouve à un instant quelconque lorsqu'il est balayé par ledit faisceau laser durant lesdites opérations de balayage à laser : ledit dispositif de traitement de signal de données de balayage étant caractérisé en outre parune pluralité de structures de filtres passe-bande (52A, 52B, 62A, 62B), chaque structure de ladite pluralité de structures de filtres passe-bande étant pré-affectée à l'une desdites zones de focalisation prédéfinies et présentant des caractéristiques de réponse en fréquence pour filtrer de façon optimale le signal de données de balayage analogique produit lors du balayage dudit symbole de codes à barres à l'intérieur de ladite zone de focalisation prédéfinie, etdes circuits de commande (57, 67), en réponse au signal de commande (58, 68) généré par ledit générateur de signal de commande, destinés à activer dynamiquement l'une de ladite pluralité de structures de filtres passe-bande de sorte que le signal de données de balayage analogique produit en réponse audit faisceau laser balayant un symbole de codes à barres à l'intérieur de l'une desdites zones de focalisation prédéfinies, est filtré de façon optimale par ladite structure de filtre passe-bande activée dynamiquement pré-affectée à ladite zone de focalisation prédéfinie.
  7. 7
    Abtastdaten-Signalprozessor nach Anspruch 6, wobei in einem zeitlichen Moment die dynamisch geschaltete Bandpassfilterstruktur die Spektralkomponenten papierbedingten Rauschens ausfiltert, die sich außerhalb der Frequenzbandbreite des ersten abgeleiteten Signals befinden, das von dem Laserstrahl beim Abtasten des Strichcodezeichens innerhalb der vordefinierten Fokuszone erzeugt wird. Dispositif de traitement de signal de données de balayage selon la revendication 6, dans lequel à un instant, ladite structure de filtre passe-bande activée dynamiquement élimine par filtration les composantes spectrales de bruit dû au papier se trouve à l'extérieur de la largeur de bande de fréquences dudit signal de dérivée première, produit par ledit faisceau laser lors du balayage dudit symbole de codes à barres à l'intérieur de ladite zone de focalisation prédéfinie. The scan data signal processor of claim 6, wherein at instant in time said dynamically switched pass-band filter structure filters out the spectral components of paper noise residing outside the frequency bandwidth of said first derivative signal, produced by said laser beam when scanning said bar code symbol within said predefined focal zone.
  8. 8
    Abtastdaten-Signalprozessor nach Anspruch 6, wobei der Laserstrahlabtastmechanismus eine holografische Abtastscheibe zum Halten mehrerer holografischer Abtastfacetten zum Abtasten des erzeugten Laserstrahls umfasst, wobei jede holografische Abtastfacette eine Brennweite aufweist, die in eine der vordefinierten Fokuszonen fällt, und wobei der Steuersignalgenerator einen holografischen Abtastfacetten-Detektor zum Detektieren der holografischen Abtastfacette umfasst, die den Laserabtaststrahl in irgendeinem zeitlichen Moment generiert, und automatisch das Steuersignal erzeugt. Dispositif de traitement de signal de données de balayage selon la revendication 6, dans lequel ledit mécanisme de balayage à faisceau laser comprend un disque de balayage holographique destiné à supporter une pluralité de facettes de balayage holographiques destinées au balayage dudit faisceau laser produit    où chaque dite facette de balayage holographique présente une distance focale qui se trouve à l'intérieur de l'une desdites zones de focalisation prédéfinies, et    où ledit générateur de signal de commande comprend un détecteur de facette de balayage holographique destiné à détecter la facette de balayage holographique qui génère ledit faisceau laser de balayage à un instant quelconque, et produit automatiquement ledit signal de commande. The scan data signal processor of claim 6, wherein said laser beam scanning mechanism comprises a holographic scanning disc for supporting a plurality of holographic scanning facets for scanning said produced laser beam,    wherein each said holographic scanning facet has focal length which falls within one of said predefined focal zones, and    wherein said control signal generator comprises a holographic scanning facet detector for detecting the holographic scanning facet which generates said laser scanning beam at any instant in time, and automatically produces said control signal.
  9. 9
    Abtastdaten-Signalprozessor nach Anspruch 6, wobei der Laserstrahlabtastmechanismus umfasst ein polygonartiges Laserstrahlabtastelement zum Abtasten des Laserstrahls während Laserabtastvorgängen und einen variablen Laserstrahlfokussiermechanismus zum Fokussieren des erzeugten Laserstrahls auf eine der vordefinierten Fokuszonen in Reaktion auf das Steuersignal und wobei der Steuersignalgenerator ein Obkjektmessgerät zum automatischen Messen einer physikalischen Abmessung des Objekts umfasst, auf dem sich der Strichcode befindet, und automatisch das Steuersignal generiert. Dispositif de traitement du signal de données de balayage selon la revendication 6, dans lequel ledit mécanisme de balayage à faisceau laser comprend    un élément de balayage à faisceau laser du type polygonal destiné à faire balayer ledit faisceau laser durant des opérations de balayage à laser, et    un mécanisme de focalisation de faisceau laser variable destiné à focaliser ledit faisceau produit sur l'une desdites zones de focalisation prédéfinies en réponse audit signal de commande, et    où ledit générateur de signal de commande comprend un dispositif de mesure d'objet destiné à mesurer automatiquement une dimension physique de l'objet sur lequel ledit code à barres se trouve, et à générer automatiquement ledit signal de commande. The scan data signal processor of claim 6, wherein said laser beam scanning mechanism comprises    a polygonal-type laser beam scanning element for scanning said laser beam during laser scanning operations, and    a variable laser beam focusing mechanism for focusing said produced laser beam to one of said predefined focal zones in response to said control signal;and    wherein said control signal generator comprises an object measurement device for automatically measuring a physical dimension of the object on which said bar code resides, and automatically generating said control signal.
  10. 10
    Abtastdaten-Signalprozessor nach Anspruch 6, wobei es sich bei der physikalischen Abmessung um die Höhe des Objekts handelt, die relativ zu einer Oberfläche gemessen ist, auf der das Objekt während Laserabtastvorgängen ruht. Dispositif de traitement du signal de données de balayage selon la revendication 6, dans lequel ladite dimension physique est la hauteur dudit objet mesurée par rapport à une surface sur laquelle ledit objet est supporté durant les opérations de balayage à laser. The scan data signal processor of claim 6, wherein said physical dimension is the height of said object measured relative to a surface o n which said object is supported during laser scanning operations.
  11. 11
    A multi-focal zone laser scanning bar code symbol reading system adapted to generate a plurality of scan data producing channels corresponding to the multiple focal zones, wherein the system employs at least one scan data signal processor according to claim 6. Mehrfachfokuszonen-Laserabtast-Strichcodezeichen-Lesesystem, das ausgeführt ist, um mehrere Kanäle zu generieren, die Abtastdaten erzeugen und den mehreren Fokuszonen entsprechen, wobei das System mindestens einen Abtastdaten-Signalprozessor nach Anspruch 6 einsetzt. Système de lecture de symbole de codes à barres à balayage à laser par zones à focalisations multiples conçu pour générer une pluralité de canaux de production de données de balayage correspondant aux multiples zones de focalisation, où le système emploie au moins un dispositif de traitement de signal de données de balayage selon la revendication 6.