DE102004039813A1

DE102004039813A1 - Cuvette identification unit, has receiving unit with receiver that is arranged relative to illumination unit so that it receives diffused light and provides signal which is proportional to received diffused light

Info

Publication number: DE102004039813A1
Application number: DE200410039813
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Mitreiter; Clemens Dipl.-Phys. Hanschke
Original assignee: Dr Bruno Lange GmbH
Current assignee: Hach Lange GmbH
Priority date: 2004-08-12
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2006-02-23

Abstract

The unit has an illumination unit (20) with a light source and optical units for generating a light beam that is focused on a preset beam diameter. A receiving unit (40) has a receiver (42) which is arranged relative to the illumination unit in such a manner that it receives the diffused light, which arises while impinging the light beam at the cuvette surface, and provides a signal which is proportional to the received diffused light.

Description

Die Erfindung betrifft eine Erkennungseinheit zum Erkennen einer in einer Messeinrichtung angeordneten Küvette.The The invention relates to a detection unit for detecting an in a cuvette arranged a measuring device.

Messeinrichtungen und dazugehörige Messverfahren, bei denen eine zu vermessende Probe in einer Küvette bereitgestellt wird, sind in vielfältigster Ausgestaltung bekannt (z.B. Spektralphotometer). Häufig ist es erforderlich, eine Vielzahl von Einzelproben nacheinander zu analysieren, so dass sich eine Automatisierung der Messung anbietet. In diesem Sinne automatisierbare Messeinrichtungen umfassen in der Regel eine geeignete Küvettenaufnahme, die die Küvette mit der zu vermessenden Einzelprobe aufnimmt, der Messeinrichtung in einer für die Messung notwendigen Art und Weise zuführt und wieder entnimmt. Die zur eigentlichen Messung notwendigen Messparameter können bei programmierbaren Messeinrichtungen individuell, d.h. abhängig von der Einzelprobe, vorgegeben bzw. eingestellt werden.measuring equipment and related Measuring methods in which a sample to be measured is provided in a cuvette is, are in many different ways Configuration known (e.g., spectrophotometer). Frequently It requires a large number of incremental samples in succession analyze, so that an automation of the measurement offers. In this sense, automatable measuring devices include in the Usually a suitable cuvette, the cuvette with the sample to be measured, the measuring device in a for the measurement necessary manner and removes again. The The measurement parameters necessary for the actual measurement can be included in programmable measuring devices individually, i. depending on the individual sample, specified or adjusted.

An automatisierbare Messeinrichtungen vorgenannten Typs bestehen besondere Anforderungen. So muss zunächst einmal erkannt werden, ob sich überhaupt eine Küvette in der Messeinrichtung befindet. Dieser Vorgang wird im folgenden als Küvettenerkennung bezeichnet. Bekannte Lösungen zur Küvettenerkennung sehen dazu beispielsweise vor, dass die Küvettenaufnahme einen Schalter umfasst, der beim Einsetzen der Küvette oder beim Entlangführen der Küvette über den Schalter betätigt wird.At Automatable measuring devices of the aforementioned type are special Conditions. So first of all be recognized once, if at all a cuvette located in the measuring device. This process is explained below as cuvette detection designated. Known solutions to see cuvette detection For example, before that the cuvette recording a switch includes when inserting the cuvette or while following the Cuvette over the Switch pressed becomes.

Weiterhin muss jede einzelne Küvette identifizierbar sein, schon um die automatisch erfassten Messdaten den einzelnen Proben zuordnen zu können. Zu diesem Zweck können die Küvetten mit einem Barcode versehen werden, der mit einer optischen Leseeinheit kurz vor der eigentlichen Messung erfasst wird. Im folgenden wird dieser Vorgang als Barcodeerkennung bezeichnet. Nach der Identifizierung der einzelnen Küvetten anhand des Barcodes können beispielsweise die für diese Einzelprobe gewünschten Messparameter der Messeinrichtung vorgegeben werden. Bei gängigen Systemen zur Barcodeerkennung tastet ein von einer Beleuchtungseinheit über eine Lichtquelle erzeugter und bereitgestellter Lichtstrahl eine Oberfläche der Küvette ab, auf die der Barcode aufgebracht ist. Häufig sind die eingesetzten Küvetten rund und der Barcode wird in Umfangsrichtung der Küvette an geeigneter Stelle angeordnet. Der Barcode wird in der Regel so angeordnet, dass die Linien des Barcodes parallel zur Längsachse der Küvette verlaufen. Während der Barcodeerkennung wird die Küvette von Küvettenaufnahme um ihre Längsachse gedreht, so dass der Lichtstrahl über den gesamten Barcode laufen kann. Mit einem geeignetem Empfänger wird die Intensität der reflektierten Strahlung erfasst und ein dazu proportionales Signal bereitgestellt, das in einer nachgeordneten Auswerte- und Steuereinheit verarbeitet wird. Nachteilig an den Systemen zur Barcodeerkennung des Standes der Technik ist, dass sie eine sehr genaue Positionierung des Empfängers und der Küvette zum Lichtstrahl erfordern, damit der reflektierte Strahl auch auf den Empfänger fällt. Sobald sich die Lage der Bauteile der Messeinrichtung ändert (z.B. bei Reparatur oder Austausch von Teilen) muss die relative Lage der Küvette und des Empfängers zum Lichtstrahl erneut abgestimmt werden. In der Praxis hat es sich zudem als außerordentlich schwierig erwiesen, Küvetten unterschied lichen Durchmessers automatisiert zu justieren, mit der Folge, dass Fehler bei der Barcodeerkennung auftreten können.Farther every single cuvette has to be identifiable, even with the automatically acquired measurement data to assign to the individual samples. For this purpose, the cuvettes be provided with a bar code, with an optical reading unit is detected shortly before the actual measurement. The following will be this process is called barcode recognition. After identification the individual cuvettes based on the barcode for example, the for desired this single sample Measuring parameters of the measuring device can be specified. For common systems for barcode recognition, one of a lighting unit scans over a Light source generated and provided light beam surface of the Cuvette off, on which the barcode is applied. Often the used cuvettes round and the barcode is in the circumferential direction of the cuvette arranged appropriate place. The barcode is usually arranged so that the lines of the bar code run parallel to the longitudinal axis of the cuvette. While Barcode recognition becomes the cuvette from cuvette recording around its longitudinal axis rotated, so that the light beam over the entire barcode run can. With a suitable receiver becomes the intensity the reflected radiation detected and a proportional thereto Signal provided in a downstream evaluation and Control unit is processed. A disadvantage of the systems for barcode recognition The prior art is that they provide a very accurate positioning Recipient and the cuvette to the light beam, so that the reflected beam also on the recipient falls. As soon as the position of the components of the measuring device changes (for example at Repair or replacement of parts) must be the relative position of the cuvette and the recipient be reconciled to the light beam. In practice, it has also as extraordinary difficult to cuvettes Automatically adjusted to different diameter, with the Result that errors in barcode recognition can occur.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.task Amongst others, the present invention is the one described Overcome disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird durch die Erkennungseinheit zum Erkennen einer in einer Messeinrichtung angeordneten Küvette, insbesondere zum Lesen eines auf der Küvette aufgebrachten Barcodes (Barcodeerkennung) und/oder zur Küvettenerkennung, mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Die Erkennungseinheit umfasst dazu

– eine Küvettenaufnahme, die einen Abstand einer Küvettenoberfläche einer eingesetzten Küvette zu einer Beleuchtungseinheit zum Zeitpunkt der Erkennung vorgibt,
– die Beleuchtungseinheit mit einer Lichtquelle und optischen Elementen zum Erzeugen und Bereitstellen eines Lichtstrahls, die derart ausgebildet ist, dass der Lichtstrahl an der Küvettenoberfläche auf einen vorgebbaren Strahlungsdurchmesser fokussierbar ist, und
– eine Empfängereinheit mit einem Empfänger, der derart relativ zur Beleuchtungseinheit angeordnet ist, dass er Streulicht, das beim Auftreten des Lichtstrahls an der gewählten Oberfläche entsteht, empfängt und der ein zur Intensität des empfangenen Streulichts proportionales Signal bereitstellt.

This object is achieved by the recognition unit for detecting a cuvette arranged in a measuring device, in particular for reading a barcode (barcode recognition) applied to the cuvette and / or for cuvette recognition, having the features mentioned in claim 1. The recognition unit includes

A cuvette receptacle which specifies a distance of a cuvette surface of a cuvette inserted to a lighting unit at the time of detection,
- The lighting unit with a light source and optical elements for generating and providing a light beam, which is designed such that the light beam can be focused on the cuvette surface to a predeterminable radiation diameter, and
A receiver unit having a receiver arranged relative to the illumination unit in such a way that it receives scattered light which arises when the light beam appears on the selected surface and provides a signal which is proportional to the intensity of the received scattered light.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine Erfassung (auch nur eines Teils) des Streulichts für die Zwecke der Küvettenerkennung und/oder Barcodeerkennung völlig ausreichend ist. Ein Vorteil liegt unter anderem darin, dass die relative räumliche Anordnung von Beleuchtungseinheit, Küvette und Empfängereinheit sehr viel freier vorgegeben werden kann, so dass die baulichen Beschränkungen bei der Realisation einer Messeineinrichtung mit einer Erkennungseinheit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen geringer sind. Eine ge naue Justierung der relativen Lage ist nicht notwendig, da das Streulicht über einen im Vergleich zur Reflektion sehr viel größeren Winkel erfasst werden kann. Selbstverständlich muss der Empfänger so angeordnet sein, dass Streulicht auf ihn fällt. Da dieses jedoch in alle Raumrichtungen von der Küvettenoberfläche reflektiert wird, ist eine exakte Positionierung nicht notwendig.It has surprisingly shown that a detection (even a part) of the scattered light for the purpose the cuvette detection and / or barcode recognition completely is sufficient. One advantage is, inter alia, that the relative spatial Arrangement of illumination unit, cuvette and receiver unit much more freely can be given, so that the structural restrictions in the realization of a measuring device with a recognition unit compared to conventional Systems are lower. A ge naue adjustment of the relative position is not necessary because the stray light over one in comparison to the reflection much larger angles can be detected. Of course must be the recipient be arranged so that stray light falls on him. Since this, however, in all Spatial directions reflected from the cuvette surface is, an exact positioning is not necessary.

Für die erfindungsgemäße Erkennungseinheit geeignete Küvetten umfassen vorzugsweise Rundküvetten mit Durchmessern zwischen 10–20 mm, auf denen ein Barcode aufgebracht ist, dessen Linien parallel zur Längsachse der Küvette verlaufen. Die Küvettenaufnahme ist ferner ausgebildet, die Küvette um ihre Längsachse zu drehen. Während der Barcodeerkennung wird der fokussierte Lichtstrahl über den an der Küvettenoberfläche angeordneten Barcode geführt. Die sich durch den Wechsel von Linien und Freifeldern des Barcodes ergebenden Änderungen in der Intensität des Streulichts werden vom Empfänger erfasst. Der Barcode wird üblicherweise als dünner Aufkleber auf die Küvettenoberfläche aufgebracht, so dass sich ein Abstand zur Lichtquelle nur marginal verkürzt. Daher kann der Einfluss dieser Abstandsverkürzung auf die Streuung des Lichtstrahls außer Acht gelassen werden.For the recognition unit according to the invention suitable cuvettes preferably include round cuvettes with diameters between 10-20 mm, on which a barcode is applied, whose lines parallel to longitudinal axis the cuvette run. The cuvette pickup is also formed, the cuvette around its longitudinal axis to turn. While the barcode recognition becomes the focused light beam over the arranged on the cuvette surface Barcode guided. The result of the change of lines and free fields of the barcode resulting changes in intensity of the scattered light are from the receiver detected. The barcode is usually as a thinner Sticker applied to the cuvette surface, so that a distance to the light source only marginally shortened. Therefore can the influence of this reduction in distance on the dispersion of the Light beam except Be left out.

Zur Entstehung des Streulichts trägt zum einen die Materialoberfläche, auf die das Licht einfällt, zum anderen das Materialvolumen bei. Das einfallende Licht wird an kleinen Teilchen der Oberfläche oder im Volumen abgelenkt. Je nach Größe und Struktur dieser Teilchen ist die Ablenkung Reflexion oder Beugung bzw. beides überlagert. Mit einem Empfänger mit einer ausgedehnten zweidimensionalen Empfängerfläche empfängt man einen integralen Anteil dieses entstehenden Streulichtes. Je nach dem Typ des streuenden Materiales entsteht eine charakteristische Streulichtverteilung im dreidimensionalen Raum. Diese Streucharakteristik ist ebenfalls von der Wellenlänge des einstrahlenden Lichtes abhängig. Mit anderen Worten, sind die optischen Eigenschaften und Dimensionen der Küvette beziehungsweise des Barcodes bekannt, so kann zum einen ein optimaler Streuwinkel berechnet werden, in dem der Empfänger anzuordnen ist, um möglichst hohe Streulichtintensitäten zu erfassen, und zum anderen kann eine optimale Wellenlänge ermittelt werden, die von der Lichtquelle emittiert werden sollte.to Origin of the stray light carries on the one hand the material surface, on which the light comes in, on the other hand, the volume of material. The incident light becomes on small particles of the surface or distracted in volume. Depending on the size and structure of these particles the distraction is superimposed reflection or diffraction, or both. With a receiver with an extended two-dimensional receiver surface one receives an integral part this resulting stray light. Depending on the type of the scattering Materiales creates a characteristic scattered light distribution in three-dimensional space. This scattering characteristic is also from the wavelength dependent on the incoming light. In other words, the optical properties and dimensions are the cuvette or the barcode known, so on the one hand, an optimal Spacing angle are calculated, in which the receiver is to be arranged as possible high scattered light intensities on the other hand, an optimal wavelength can be determined which should be emitted by the light source.

Die Erkennungseinheit umfasst vorzugsweise eine Auswerte- und Steuereinheit, an der eingangsseitig das Signal des Empfängers aufläuft, und die dazu ausgebildet ist, das Signal anhand vorgebbarer Kriterien zu bewerten. Dies kann beispielsweise derart erfolgt, dass ein zeitlicher Verlauf der Intensität des empfangenen Streulichts erfasst wird. Jede Änderung der Intensität indiziert eine Änderung in der Messanordnung. So wird beispielsweise die Einführung einer Küvette mittels der Küvettenaufnahme zu einer Änderung – in der Regel Erhöhung – der Streulichtintensität führen, sobald sich die Küvette im Lichtstrahl der Beleuchtungseinheit befindet. Ebenso wird der von der Beleuchtungseinrichtung bereitgestellte Lichtstrahl in Phasen hoher Streulichtintensität auf die Linien des Barcodes fokussiert sein, während er in Phasen geringerer Streulichtintensität über die sich zwischen den Linien ergebenen Freiflächen läuft. Anhand der Dauer der Phasen kann eine Breite der Linien/der Freiflächen bestimmt werden. Mit Kenntnis der Linienbreite und relativen Lage der Linien kann der Barcode in herkömmlicher Weise ausgewertet werden.The Detection unit preferably comprises an evaluation and control unit, at the input side, the signal of the receiver runs, and designed to is to evaluate the signal according to specifiable criteria. This can For example, such that a time course of the intensity of the received scattered light is detected. Every change the intensity indicates a change in the measuring arrangement. For example, the introduction of a cuvette by means of the cuvette holder to a change - in the Rule increase - the scattered light intensity lead as soon as the cuvette located in the light beam of the lighting unit. Likewise, the in phase provided by the illumination device light beam high scattered light intensity be focused on the lines of the barcode while in phases of lesser Stray light intensity over the running between the lines devoted open spaces. Based on the duration of the phases A width of the lines / the open spaces can be determined. With knowledge The line width and relative position of the lines can be the barcode in conventional Be evaluated.

Vorzugsweise ist ein Betriebszustand der Lichtquelle der Beleuchtungseinheit über die Auswerte- und Steuereinheit vorgebbar. So kann beispielsweise bei geringen Streulichtintensitäten am Empfänger die Strahlungsintensität der Lichtquelle erhöht werden, um die Messgenauigkeit zu steigern. Denkbar ist auch, das eine Modulation der emittierten Strahlung zur Umgebungslichtunterdrückung stattfindet. Alternativ oder ergänzend kann eine Lage des Empfängers verändert werden, z.B. indem der Empfänger auf einer als Halterung dienenden Rundschiene verschoben wird, so dass sich ein Winkel zur Lichtquelle ändert.Preferably is an operating state of the light source of the lighting unit over the Evaluation and control unit can be specified. For example, at low scattered light intensities at the receiver the radiation intensity the light source increases to increase measurement accuracy. It is also conceivable that a modulation of the emitted radiation for ambient light suppression takes place. Alternatively or additionally a location of the receiver changed be, e.g. by the receiver is moved on serving as a bracket round rail, so that an angle to the light source changes.

Für die Zwecke der Küvettenerkennung hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Lichtquelle in einem vorgebbaren Rhythmus an- und auszuschalten. So wird die Lichtquelle beispielsweise nur für wenige Millisekunden in einem Zeitfenster von einer Sekunde angeschaltet. Befindet sich eine Küvette im Strahlengang, so ändert sich die Streulichtintensität im Vergleich zu vorhergehenden Messung oder in der Auswerte- und Steuereinheit hinterlegten Vergleichswerten. Durch das An- und Ausschalten kann der Energieverbrauch der Lichtquelle verringert und seine Lebensdauer erhöht werden.For the purpose the cuvette detection It has proved to be advantageous, the light source in a predeterminable Turn rhythm on and off. For example, the light source becomes only for a few milliseconds in a time window of one second. There is a cuvette in the beam path, so changes the scattered light intensity in comparison to previous measurement or in the evaluation and Control unit stored comparison values. By switching on and off The energy consumption of the light source can be reduced and its life span elevated become.

Die Lichtquelle der Beleuchtungseinheit ist vorzugsweise eine Laserdiode. Eine Laserdiode hat den Vorteil mit wenig elektrischer Energie viel Lichtenergie spektral sehr schmalbandig in einen relativ niedrig divergenten Strahl zu erzeugen. Insbesondere liegt eine Wellenlänge der Lichtquelle bzw. der Laserdiode im roten Spektralbereich.The light source of the illumination unit is preferably a laser diode. A laser diode has the advantage with low electrical energy much light energy spectrally very narrow band in a relatively low di to generate a favored beam. In particular, a wavelength of the light source or the laser diode is in the red spectral range.

Weiterhin ist die Beleuchtungseinheit vorzugsweise so ausgelegt, dass ein Strahldurchmesser des bereitgestellten Strahls auf der Küvettenoberfläche kleiner 0,3 mm, insbesondere kleiner 0,2 mm ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei der Erfassung eines Barcodes auf einer sich drehenden Küvette die in Folge des Wechsels von Linien und Freiflächen gegebenen Intensitätsunterschiede des Streulichts noch für die Auswertung ausreichend hoch sind. Zur Fokussierung des Strahls umfasst die Beleuchtungseinheit insbesondere im Strahlengang angeordnete optische Elemente, wie eine Blende und/oder eine refraktive/diffraktive Linse. Sofern der Strahldurchmesser die genannten Dimensionen nicht überschreitet, können Küvetten mit unterschiedlichstem Küvettendurchmesser erkannt werden, ohne das eine erneute Justierung der Erkennungseinrichtung notwendig wird. Der Strahldurchmesser bleibt dann in einem Bereich von > 10 mm gleich groß und kann innerhalb dieses Toleranzgebietes für das Barcodelesen verwendet werden.Farther the lighting unit is preferably designed so that a Beam diameter of the provided beam on the cuvette surface smaller 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm. This can be ensured Be that when capturing a barcode on a spinning cuvette the differences in intensity due to the change of lines and open spaces the stray light still for the Evaluation are sufficiently high. To focus the beam includes the lighting unit arranged in particular in the beam path optical elements, such as a diaphragm and / or a refractive / diffractive lens. If the beam diameter does not exceed the stated dimensions, can cuvettes with different cuvette diameter be recognized without a re-adjustment of the detection device becomes necessary. The beam diameter then remains in one area equal to> 10 mm big and can used within this tolerance for bar code reading become.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnung näher erläutert.The Invention will be described below with reference to an embodiment and associated drawings explained in more detail.

Die einzige Zeichnung zeigt stark schematisiert eine Erkennungseinheit 10, die Teil einer Messeinrichtung ist. Die Messeinrichtung kann beispielsweise ein Spektralphotometer für die UV-/VIS-Photometrie im Spektralbereich von 190–1100 nm sein. Die Einzelproben, die mit der Messeinrichtung automatisiert vermessen werden sollen, werden jeweils in runde Küvetten 12 mit einem Durchmesser von etwa 13 oder 16 mm eingebracht. Auf der Küvettenoberfläche 14 wird ein umlaufender Barcode 16 angebracht (z.B. in Form eines Aufklebers), wobei die einzelnen Linien des Barcodes 16 in Längsrichtung der Küvette 12 ausgerichtet sind.The single drawing shows a schematic diagram of a recognition unit 10 which is part of a measuring device. The measuring device can be, for example, a spectrophotometer for UV / VIS photometry in the spectral range of 190-1100 nm. The individual samples, which are to be measured automatically with the measuring device, are each transformed into round cuvettes 12 introduced with a diameter of about 13 or 16 mm. On the cuvette surface 14 becomes a circulating barcode 16 attached (eg in the form of a sticker), with the individual lines of the barcode 16 in the longitudinal direction of the cuvette 12 are aligned.

Die Erkennungseinrichtung 10 dient einerseits der Küvettenerkennung, d. h. einer Prüfung dahingehend, ob sich in der Messeinrichtung eine Küvette 12 befindet. Andererseits kann mit Hilfe der Erkennungseinheit 10 der Barcode 16 abgelesen werden (Barcodeerkennung).The recognition device 10 on the one hand serves the cuvette detection, ie a check to see if in the measuring device a cuvette 12 located. On the other hand, with the help of the recognition unit 10 the barcode 16 be read (barcode recognition).

Die Erkennungseinheit 10 umfasst eine – hier nicht näher dargestellte – Küvettenaufnahme, mit der ein Abstand der Küvettenoberfläche 14 zu einer Beleuchtungseinheit 20 zum Zeitpunkt der Erkennung vorgebbar ist. Die Küvettenaufnahme kann in herkömmlicher Weise ausgeführt sein und weist Mittel auf, mit denen die einzelnen Küvetten 12 dem Ort der Erkennung zugeführt und wieder entnommen werden können. Ferner weist sie zu Zwecken der Barcodeerkennung Antriebsmittel auf, mit denen die Küvette 12 um ihre Längsachse gedreht werden kann.The recognition unit 10 comprises a - not shown here - cuvette recording, with a distance of the cuvette surface 14 to a lighting unit 20 can be specified at the time of detection. The cuvette receptacle can be designed in a conventional manner and has means by which the individual cuvettes 12 can be fed to the place of detection and removed again. Furthermore, it has for purposes of barcode recognition drive means with which the cuvette 12 can be rotated about its longitudinal axis.

Die Beleuchtungseinheit 20 beinhaltet eine Lichtquelle 22, die im eingeschalteten Zustand einen Lichtstrahl 24 emittiert. Die Lichtquelle 22 ist im vorliegenden Fall eine Laserdiode mit einer im roten Spektralbereich liegenden Wellenlänge. Der Lichtquelle 22 sind im Strahlengang optische Elemente nachgeordnet, die zur Strahlformung, d. h. Fokussierung des Lichtstrahls 24 auf der Küvettenoberfläche 14 bzw. dem Barcode 16, dienen. Diese optischen Elemente umfassen, eine Blende 26 und eine refraktive Linse 28. Der Strahldurchmesser des Lichtstrahls 24 ist an der Küvettenoberfläche 14 auf einen Durchmesser von < 0,3 mm, vorzugsweise < 0,2 mm reduziert.The lighting unit 20 includes a light source 22 which, when switched on, emit a light beam 24 emitted. The light source 22 in the present case is a laser diode with a wavelength lying in the red spectral range. The light source 22 are in the beam path downstream of optical elements for beam shaping, ie focusing the light beam 24 on the cuvette surface 14 or the barcode 16 , serve. These optical elements include an aperture 26 and a refractive lens 28 , The beam diameter of the light beam 24 is at the cuvette surface 14 reduced to a diameter of <0.3 mm, preferably <0.2 mm.

Trifft der Lichtstrahl 24 auf die Küvettenobertläche 14 bzw. den Barcode 16, so wird er teils reflektiert (Reflektionsstrahl 30), teils jedoch auch in Abhängigkeit vom Streuwinkel, der Größe der Küvette 12 und den optischen Eigenschaften der Küvettenobertläche 14 bzw. des Barcodes 16 gestreut (Streulicht 32).Meets the light beam 24 on the cuvette surface 14 or the barcode 16 , it is partly reflected (reflection beam 30 ), but partly also depending on the scattering angle, the size of the cuvette 12 and the optical properties of the cuvette surface 14 or the barcode 16 scattered (stray light 32 ).

Die Erkennungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Empfängereinheit 40 mit einem Empfänger 42, der derart relativ zur Beleuchtungseinheit 20 angeordnet ist, dass er Teile des Streulichts 32, das beim Auftreffen des Strahls 24 an der Küvettenobertläche 14 bzw. dem Barcode 16 entsteht, empfängt und ein zur Intensität des empfangenen Teils des Streulichts 32 proportionales Signal bereitstellt.The recognition device 10 further comprises a receiver unit 40 with a receiver 42 which is so relative to the lighting unit 20 is arranged that he parts of the scattered light 32 that when hitting the beam 24 at the cuvette surface 14 or the barcode 16 arises, receives and an intensity of the received part of the scattered light 32 provides proportional signal.

Der Empfänger 42 kann beispielsweise ein herkömmlicher Siliziumdetektor sein und ist selbstverständlich auch auf die Wellenlänge des zu detektierenden Streulichts 32 abzustimmen.The recipient 42 For example, it can be a conventional silicon detector and, of course, also the wavelength of the scattered light to be detected 32 vote.

Der Empfänger 42 der Empfängereinheit 40 ist beweglich auf einer Rundschiene 44 angeordnet. Demnach kann ein Winkel, der sich zwischen der Küvettenoberfläche 14 bzw. dem Barcode 16 und der Beleuchtungseinheit 20 aufspannt, verändert werden. Eine Änderung des Winkels sollte dabei derart erfolgen, dass der Empfänger 42 möglichst im Bereich hoher Streulichtintensität angeordnet wird, aber noch nicht in den Bereich des reflektierten Strahls 30 gerät. Die genaue Lage des Empfängers 42 kann entweder experimentell bestimmt oder anhand theoretischer Erwägungen abgeschätzt werden. So kann bei bekannter Wellenlänge der Lichtquelle 22 und in Kenntnis der optischen Eigenschaften der Küvettenoberfläche 14 bzw. des Barcodes 16 ein theoretisch für den Einzelfall optimaler Winkel berechnet werden.The recipient 42 the receiver unit 40 is movable on a round rail 44 arranged. Thus, an angle that exists between the cuvette surface 14 or the barcode 16 and the lighting unit 20 spanned, changed. A change of the angle should be done in such a way that the recipient 42 as far as possible in the range of high scattered light intensity, but not yet in the area of the reflected beam 30 device. The exact location of the receiver 42 can either be determined experimentally or estimated on the basis of theoretical considerations. Thus, at known wavelength of the light source 22 and knowing the optical properties of the cuvette surface 14 or the barcode 16 a theoretically optimal angle for the individual case can be calculated.

Beispielhaft sind in der Figur vier verschiedene Stellungen des Empfängers 42 dargestellt. Konkrete Versuche an einem Modell der Erkennungseinheit 10 zeigten, dass Stellung 4 für den angestrebten Zweck am günstigsten ist. In der Stellung 4 wird eine noch ausreichende Streulichtintensität empfangen und eine Streulichtintensitätsänderung infolge eines Wechsels von Linien und Freiflächen des Barcodes 16 ist hoch. Nachfolgend sind die Pegel der verschiedenen Messungen in den verschiedenen Stellungen des Empfängers 42 zusammengestellt.By way of example, the figure shows four different positions of the receiver 42 shown. Concrete experiments on a model of the detection unit 10 showed that position 4 is the most favorable for the intended purpose. In the position 4 For example, a still sufficient scattered light intensity is received and a scattered light intensity change due to a change of lines and open spaces of the barcode 16 is high. The following are the levels of the various measurements in the different positions of the receiver 42 compiled.

Wie ersichtlich, ist die Dynamik in Stellung 4 zur Barcodekennung am größten und Glas kann noch gut erkannt werden.As you can see, the dynamics are in position 4 for barcode identification the largest and glass can still be recognized well.

Die Erkennungseinheit 10 umfasst weiterhin eine Auswerte- und Steuereinheit 50, an der eingangsseitig das Signal des Empfängers 42 aufläuft und die dazu ausgebildet ist, das Signal anhand vorgebbarer Kriterien zu bewerten. Die Auswerte- und Steuereinheit 50 ist über eine Datenleitung mit der Lichtquelle 22 der Beleuchtungseinheit 20 verbunden und kann auf diese Weise den Betriebszustand der Lichtquelle 22 beeinflussen.The recognition unit 10 furthermore comprises an evaluation and control unit 50 , on the input side, the signal of the receiver 42 runs and is designed to evaluate the signal according to specifiable criteria. The evaluation and control unit 50 is via a data line with the light source 22 the lighting unit 20 connected and can in this way the operating status of the light source 22 influence.

Zur Küvettenerkennung wird die Lichtquelle 22 nach einem vorgegebenen Rhythmus an- und ausgeschaltet, z. B. einmal für wenige Millisekunden in einem Zeitfenster von einer Sekunde angeschaltet. Sobald sich eine Küvette 12 im Strahlengang des Lichtstrahls 24 befindet, wird eine Streuung des Lichts an der Küvettenoberfläche 14 bzw. dem Barcode 16 stattfinden. Der Empfänger 42 registriert in der Folge eine Änderung der Lichtintensität. Diese Änderung der Lichtintensität kann durch die Auswerte- und Steuereinheit 50 erkannt werden und ein entsprechendes Steuerungssignal für den weiteren Fortgang einer automatisierten Messung ausgegeben werden. So ist denkbar, das Steuersignal zum Einleiten der Maßnahmen zum Ablesen des Barcodes 16 zu nutzen, so zum Beispiel Anschalten der Lichtquelle 22 für den zur Barcodeerkennung notwendigen Zeitraum und Aktivierung der Motorik der Küvettenaufnahme, die die Küvette 12 in Rotation versetzt.For cuvette detection, the light source 22 switched on and off according to a predetermined rhythm, eg. B. once for a few milliseconds in a time window of one second. Once a cuvette 12 in the beam path of the light beam 24 is a scattering of the light on the cuvette surface 14 or the barcode 16 occur. The recipient 42 subsequently registers a change in light intensity. This change in light intensity can be done by the evaluation and control unit 50 be recognized and a corresponding control signal for the further progress of an automated measurement output. So it is conceivable, the control signal to initiate the measures for reading the barcode 16 to use, so for example turning on the light source 22 for the period of time required for barcode recognition and activation of the motor function of the cuvette holder containing the cuvette 12 set in rotation.

Zum Ablesen des Barcodes 16 muss die Küvette 12 um ihre Längsachse mit Hilfe der Küvettenaufnahme gedreht werden. Da kein Referenzcode zur Geschwindigkeitskontrolle benutzt wird, muss diese Drehung mit definiert konstanter Geschwindigkeit erfolgen. In Folge des Wechsels der Linien und Freiflächen des Barcodes 16 wird auch die Intensität des am Empfänger 42 auftreffenden Teils des Streulichts 32 sich ändern. Die Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Streulichtintensität während des Ablesens des Barcodes 16 in der Auswerte- und Steuereinheit 50 kann nun derart erfolgen, dass eine durchschnittliche Intensität über den Zeitraum der Barcodeerkennung ermittelt und mit einem Hochpass die Phasen oberhalb der durchschnittlichen Streulichtintensität herausgetrennt werden. Anhand der Dauer dieser einzelnen Phasen kann eine Breite der Linien des Barcodes 16 bestimmt werden bzw. ein Abstand der einzelne Linien voneinander. Nach Kenntnis der Breite und relativen Lage der Linien kann der Barcode 16 in herkömmlicher Weise ausgewertet werden und erlaubt eine Identifizierung der Küvette 12 bzw. ihres Probeninhalts. Sobald die Küvette 12 identifiziert ist, können die für die jeweilige Einzelmessung notwendigen Messparameter der Messeinrichtung vorgegeben werden.For reading the barcode 16 must be the cuvette 12 be rotated about its longitudinal axis with the help of cuvette recording. Since no reference code is used for speed control, this rotation must be performed at a defined constant speed. As a result of the change of the lines and open spaces of the barcode 16 is also the intensity of the receiver 42 incident part of the scattered light 32 change. The evaluation of the time course of the scattered light intensity during the reading of the barcode 16 in the evaluation and control unit 50 can now be such that an average intensity over the period of barcode detection determined and separated with a high pass, the phases above the average scattered light intensity. Based on the duration of these individual phases can be a width of the lines of the barcode 16 be determined or a distance of the individual lines from each other. After knowing the width and relative position of the lines, the barcode can 16 be evaluated in a conventional manner and allows identification of the cuvette 12 or their sample content. Once the cuvette 12 is identified, the necessary for each measurement measurement parameters of the measuring device can be specified.

Claims

Recognition unit ( 10 ) for detecting a cuvette arranged in a measuring device ( 12 ), in particular for reading one on the cuvette ( 12 ) barcodes ( 16 ) (Barcode recognition) and / or for cuvette detection, comprising - a cuvette receptacle which is at a distance from a cuvette surface ( 14 ) of a cuvette ( 12 ) to a lighting unit ( 20 ) at the time of detection, - the illumination unit ( 20 ) with a light source ( 22 ) and optical elements ( 26 . 28 ) for generating and providing a light beam ( 24 ), which is designed such that the light beam ( 24 ) on the cuvette surface ( 14 ) can be focused on a prescribable radiation diameter, and - a receiver unit ( 40 ) with a receiver ( 42 ), which is so relative to the illumination unit ( 20 ) is arranged so that it scattered light ( 32 ), which upon impact of the light beam ( 24 ) on the cuvette surface ( 14 ), receives and the one to the intensity of the received stray light ( 32 ) provides proportional signal.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the light source ( 22 ) is a laser diode.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the light source ( 22 ) a light beam ( 24 ) generated with a wavelength from the red spectral range.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the beam diameter of the beam ( 24 ) on the cuvette surface ( 14 ) <0.3 mm.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the recognition unit ( 10 ) an evaluation and control unit ( 50 ), on the input side, the signal of the receiver ( 42 ), and which is designed to evaluate the signal according to predeterminable criteria.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 5, characterized in that an operating state of the light source ( 22 ) of the lighting unit ( 20 ) via the evaluation and control unit ( 50 ) can be specified.

Recognition unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that on the cuvette surface ( 14 ) a barcode ( 16 ) whose lines are parallel to the longitudinal axis of the cuvette ( 12 ) and the cuvette receptacle is formed, the cuvette ( 12 ) to turn around its longitudinal axis.