專利名稱：激光掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及條形碼符號(hào)讀取和譯碼用的激光掃描器，更確切地說(shuō)，則是關(guān)于(1)感知激光掃描器掃描區(qū)內(nèi)放置的物體;(2)使激光掃描器從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為掃描方式的物體感知裝置的發(fā)明。
迄今，為了閱讀標(biāo)簽或物品表面上的條形碼符號(hào)，曾開發(fā)了各式各樣的光學(xué)閱讀器和光學(xué)掃描器。條形碼符號(hào)本身是由一組寬度不同、互相鄰接且具有不同光反射率的條與空按特定編碼規(guī)則組合而成的特殊圖形。閱讀器和掃描器，則將條形碼的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。將此電信號(hào)譯碼，則變成表述物品或其一定特性的字母或數(shù)字。這種字母或數(shù)字，通常以數(shù)字形式表示，而作為數(shù)據(jù)處理裝置的輸入使用。多用于銷售點(diǎn)管理和庫(kù)存管理等。一般掃描器如美國(guó)專利4251798號(hào)、4369361號(hào)、4387297號(hào)、4409470號(hào)、4760248號(hào)以及4896026號(hào)所示。
條形碼符號(hào)，通常是由不同寬度的長(zhǎng)條即符號(hào)元素所組成。特定的元素排列則代表特定字符，而一字符是由使用代碼“碼制”所規(guī)定的一組規(guī)則和定義來(lái)表述的。條與空的相對(duì)尺寸與它們的實(shí)際尺寸相同，均依所使用的代碼種類而定。以條形碼符號(hào)所表述的每英寸的字符數(shù)稱為“符號(hào)密度”。為了把所希望的一組字符編碼，信息中的每一字符要用與自身對(duì)應(yīng)的元素群來(lái)表述，把元素排列集合連起來(lái)則形成完整的條形碼符號(hào)。在某些碼制中，為了指明條形碼的起點(diǎn)和終點(diǎn)，還使用特定的“開始”和“終止”字符。目前存在許多不同的條形碼碼制，諸如UPC/EAN(通用商品代碼/歐洲物品編碼)、Code39(39碼)、Code128(128碼)、EDF417(EDF417碼)、Codabar(庫(kù)德巴碼)以及Interleaved2of5(交叉25碼)等。
為說(shuō)明方便起見，以下將一種碼制能識(shí)別和定義的字符稱為“合法字符”，而將該碼制不能識(shí)別和定義的字符稱為“非法字符”，所以，按規(guī)定碼制不能譯碼的元素排列，相當(dāng)于該碼制的非法字符。
為了增加一定尺寸表面面積上所能表示(即容納)的數(shù)據(jù)量，最近開發(fā)了若干新代碼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，49碼就是其中的一例。49碼制中，不是把條水平地展開，而是縱向重疊排列字符，從而引入“二維”的概念，即條與空的圖形不只是一行而是數(shù)行。該49碼結(jié)構(gòu)如美國(guó)專利4794239號(hào)所述。
利用手持式閱讀器進(jìn)行的普通一維單一掃描線掃描，用于上述二維條形碼閱讀不合適，即必須使閱讀器分別地對(duì)準(zhǔn)各字符行。同理，多掃描線閱讀器要發(fā)生互呈一定角度的多條掃描線，所以也不適于識(shí)別49碼形式的二維符號(hào)。
本發(fā)明的掃描器，利用透鏡或類似光學(xué)部件使光束沿光路射向表面上有條形碼符號(hào)的物品。掃描器以一條或多條直線橫穿條形碼符號(hào)反復(fù)進(jìn)行光束掃描。掃描元件即可掃描光點(diǎn)，橫越符號(hào)形成掃描線，也可掃描掃描器的視野，還可兩者并用。
掃描器還備有檢測(cè)符號(hào)反射光的傳感器即光檢測(cè)器。所以把光檢測(cè)器配置在掃描器內(nèi)即光路上。光檢測(cè)器的視野橫越條形碼符號(hào)或稍超出一些。從符號(hào)檢出一部分反射光時(shí)即將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通過(guò)電子電路或軟件對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行解譯，以數(shù)字形式表述用掃描符號(hào)表示的數(shù)據(jù)。例如從光檢測(cè)器輸出的模擬電信號(hào)，變成寬窄不同的脈沖數(shù)字信號(hào)。脈寬及其間隔對(duì)應(yīng)于條與空的實(shí)際寬度。
上述數(shù)字信號(hào)，在其后按特定碼制進(jìn)行解釋，以二進(jìn)制表述條形碼符號(hào)內(nèi)的編碼化數(shù)據(jù)字符，然后變成字母或數(shù)字。
激光掃描器并非是能夠閱讀條形碼符號(hào)的唯一光學(xué)裝置，還存在其它類型的條形碼閱讀器，諸如內(nèi)裝電耦合器件(CCD)光檢測(cè)器的光學(xué)閱讀器就是其中的一種。在這種閱讀器中，光檢測(cè)器的尺寸大致相同于或大于所閱讀的符號(hào)。符號(hào)全體由閱讀器投影照明，各CCD單元依次被讀取，以判斷有無(wú)條和空。這種閱讀器的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、操作容易。但為了準(zhǔn)確閱讀條形碼符號(hào)，必須將其置于條形碼符號(hào)之上，即與符號(hào)緊密接觸。這類閱讀器及其與符號(hào)的物理接觸，盡管對(duì)某些用途或某些使用者來(lái)說(shuō)還存在問(wèn)題，但仍不失為一種優(yōu)良的操作方式。
現(xiàn)在還有一種固定無(wú)方向性激光掃描器。這種掃描器通常使用一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)/反射鏡組合體來(lái)發(fā)生掃描圖形。條形碼掃描用的光源，一般使用半導(dǎo)體可見激光二極管。為典型無(wú)方向性激光掃描器設(shè)計(jì)的掃描圖形，可在平面內(nèi)的任何方向掃描條形碼。在單一掃描線激光器中，無(wú)論是固定式的，還是手持式的，使用者都必須注意使條形碼符號(hào)與掃描圖形排成一條直線，而無(wú)方向性激光掃描器就沒(méi)有這種必要了。
固定式無(wú)方向性激光掃描器多在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式使用。在此方式時(shí)，使用者無(wú)需注意條形碼符號(hào)是否排成一條直線，甚至在掃描處理開始時(shí)也無(wú)需“啟動(dòng)”掃描器的操作，所以可快速掃描商品上的條形碼。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的重大缺點(diǎn)是，激光掃描器的重要部件例如可見激光二極管及掃描用電動(dòng)機(jī)，他們的壽命均有限，而且這些部件的老化隨連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而加劇。例如形成激光空腔的反射鏡面，其反射率隨時(shí)間的流逝而降低，所以，有效激光輸出功率逐漸減少。
尤其作為掃描部件所使用的各種電動(dòng)機(jī)，均含壽命有限的機(jī)件。當(dāng)然，還有其它因素影響電動(dòng)機(jī)壽命，諸如高速、不均衡的負(fù)載、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以及長(zhǎng)工作周期均會(huì)導(dǎo)致高溫、發(fā)熱。
由于激光掃描器的重要部件壽命有限，不使用的時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，不希望掃描器處于工作狀態(tài)。為此，只要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不使用，就可以使掃描器停止，以延長(zhǎng)掃描器的整體壽命。這種停止處理用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)均可實(shí)現(xiàn)。就傳統(tǒng)的激光掃描器來(lái)說(shuō)，停止處理后再啟動(dòng)時(shí)，使用者往往有必要以手動(dòng)方式扣動(dòng)掃描器或控制器的外部開關(guān)。這樣一來(lái)，再啟動(dòng)處理當(dāng)中的時(shí)間被白白浪費(fèi)，而且使用者不可能馬上知曉停止處理，所以不夠理想。
只有連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)/停止兩種工作方式的無(wú)方向性激光掃描器，由于存在上述缺點(diǎn)，迫切希望掃描器配備執(zhí)行暫停方式的手段，以便不使用時(shí)，掃描器處于暫停狀態(tài)。采用暫停方式時(shí)，激光掃描器的組成部件例如可見激光二極管保持關(guān)斷狀態(tài)，馬達(dá)僅以幾分之一的公稱掃描速度運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅總電耗少，而且壽命將顯著提高。特別是對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，最好是以馬上知曉的方法使掃描器從暫停方式迅速換到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式的掃描器。
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，為滿足上述要求而提供下述物體感知裝置，當(dāng)物體置于掃描區(qū)內(nèi)時(shí)，立即自動(dòng)地使掃描器從暫停方式轉(zhuǎn)換為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式。本發(fā)明的物體感知裝置備有物體檢測(cè)電路，當(dāng)使用者欲讀取商品的條形碼時(shí)，物體一旦置于掃描區(qū)內(nèi)，就檢測(cè)物體物體感知裝置感覺到物體時(shí)立即自動(dòng)地對(duì)條形碼符號(hào)進(jìn)行掃描和譯碼。因此，本發(fā)明的條形碼掃描器容易使用，而且在不影響原處理量的條件下，可使激光二極管和掃描用電動(dòng)機(jī)等掃描器的重要部件保持原有的有效壽命。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的而提供由物體傳感器電路構(gòu)成的物體感知裝置。物體傳感器電路在物體置于固定式條形碼掃描器的掃描區(qū)內(nèi)時(shí)動(dòng)作。該傳感器電路用來(lái)檢測(cè)脈沖照明光源(激光掃描器處于暫停方式時(shí)動(dòng)作)的反射光信號(hào)電平的變化。在處于暫停方式時(shí)，該電路基于上述反射光發(fā)生正常狀態(tài)電壓信號(hào)。其于正常狀態(tài)電壓信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)閾值壓電信號(hào)一個(gè)是比正常狀態(tài)電壓信號(hào)按規(guī)定比例增高的正閾值電壓信號(hào);一個(gè)是比正常狀態(tài)電壓信號(hào)按規(guī)定比例降低的負(fù)閾值電壓信號(hào)。當(dāng)物體置于掃描區(qū)內(nèi)時(shí)，正常狀態(tài)電壓信號(hào)的電平隨景深、空間方向、相對(duì)間隔而增大或減少。物體傳感器電路連續(xù)地監(jiān)視正常狀態(tài)電壓信號(hào)，并使正常狀態(tài)電壓信號(hào)與正、負(fù)閾值電壓信號(hào)進(jìn)行比較。當(dāng)正常狀態(tài)電壓信號(hào)大于正閾值電壓信號(hào)或小于負(fù)閾值電壓信號(hào)時(shí)，物體傳感器電路則發(fā)生觸發(fā)信號(hào)，并將其送到激光掃描器的微處理器。該微處理器一旦接收到觸發(fā)信號(hào)，立即指示掃描器轉(zhuǎn)入連續(xù)運(yùn)行方式，即激光二極管以全功率工作，掃描用馬達(dá)以全速工作。其結(jié)果，激光掃描器用極少的時(shí)間即可做好下一次各商品條形碼的掃描、閱讀和譯碼的準(zhǔn)備。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，閱讀以下發(fā)明的最佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明及有關(guān)附圖即可一目了然。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是本發(fā)明采用的激光掃描器框圖。
圖2是畫玫瑰花圖形的激光點(diǎn)、其周圍的移動(dòng)視野、以及作為物體感知裝置照明光源所使用的固定瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)的示意圖。
圖3是圖1所示掃描器的三種工作方式框圖。
圖4是物體傳感器電路框圖。
圖5是物體傳感器電路的電路圖。
圖6是反射率比照明背景表面高的物體置于掃描區(qū)中時(shí)的典型檢測(cè)波形圖。
圖7是反射率比照明背景表面低的物體置于掃描區(qū)中時(shí)的典型檢測(cè)波形圖。
圖8是表示反射光信號(hào)及峰值檢測(cè)后的正常狀態(tài)背景信號(hào)的典型波形圖。
圖9是從掃描方式到暫停方式的轉(zhuǎn)換中和轉(zhuǎn)換后的正、負(fù)閾值電壓信號(hào)的典型波形圖。
符號(hào)說(shuō)明10激光掃描器12光檢測(cè)器13玫瑰花形掃描圖形14模擬放大器/濾波器15固定瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)16數(shù)字化器17視野18激光二極管控制電路20瞄準(zhǔn)LED控制電路21模擬放大器/濾波器輸出信號(hào)22馬達(dá)控制電路24微處理器26指示第1定時(shí)器復(fù)位的信號(hào)28物體傳感器觸發(fā)信號(hào)
29手動(dòng)復(fù)位信號(hào)30物體傳感器電路32峰值檢測(cè)器/低通濾波器34正常狀態(tài)背景信號(hào)35正閾值信號(hào)36正閾值發(fā)生電路37負(fù)閾值信號(hào)38負(fù)閾值發(fā)生電路40窗口比較器42啟動(dòng)電路43基極端44啟動(dòng)電路45基極端圖1為配備本發(fā)明物體傳感器電路30的激光掃描器10的框圖。掃描器10(美國(guó)SymbolTechnologies公司開發(fā)、制造的SL9000型激光掃描器)，是備有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)/反射鏡組合體的無(wú)方向性激光掃描器。前述組合體可發(fā)生圖2所示的玫瑰花形激光掃描圖形13。掃描圖形的圓形突出物的數(shù)量和反光鏡運(yùn)動(dòng)速度決定于兩個(gè)馬達(dá)的傳動(dòng)比。激光光源(圖中未示出)采用半導(dǎo)體激光二極管。該二極管可發(fā)生波長(zhǎng)約為680nm的光(與人眼可見光區(qū)上限近似)。圖1中的激光二極管控制電路18和馬達(dá)/反射鏡控制電路22由微處理器24控制。激光掃描器10還備有發(fā)光二極管照明光源，用于玫瑰花形掃描圖形13的局部照明。掃描圖形13(見圖2)中心的固定亮點(diǎn)15是本實(shí)施例中經(jīng)照明的掃描圖形的一部分。在普通外界光源情況使激光掃描圖形的可見性差時(shí)，使用者可借助于照明光點(diǎn)15將條形碼置于掃描圖形內(nèi)。典型外界光源有懸垂熒光燈、白熾燈和經(jīng)濾光的日光。以下將發(fā)光二極管稱為瞄準(zhǔn)LED將照明光點(diǎn)15稱為瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)。在本實(shí)施例中，瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)15是通過(guò)凸反射鏡使瞄準(zhǔn)LED的發(fā)射光聚焦形成的。在其它實(shí)施例中，聚焦透鏡或光學(xué)透鏡與反射鏡組合使用亦可。瞄準(zhǔn)LED是用脈沖驅(qū)動(dòng)的，所以，使用微處理器24以及瞄準(zhǔn)LED控制電路20來(lái)控制其工作周期和頻率。目標(biāo)傳感器電路30的照明電源，常使用閃光瞄準(zhǔn)LED，其閃爍率應(yīng)在模擬放大器/濾波器14的通帶內(nèi)選擇。選擇閃爍率時(shí)必須注意要大大高于一般外界光源的頻率(120Hz)。
掃描器10的受光部件按光學(xué)視野(被局限在激光點(diǎn)周圍的狹小區(qū)域內(nèi))進(jìn)行逆反射。圍繞玫瑰花形掃描圖形13的激光點(diǎn)跟蹤視野17如圖2所示。小視野可降低受光部件對(duì)外界光源干涉的敏感性，故可提供受光部件的信噪比。如圖1所示，光檢測(cè)器12和模擬放大器/濾波器14構(gòu)成了受光電路的一部分。模擬放大器/濾波器14所選擇的通帶，可排除低外界光頻率區(qū)的全部干擾分量。當(dāng)激光掃描器10處于掃描方式時(shí)，激光束從條形碼反射而被光檢測(cè)器12接收，再由模擬放大器/濾波器14放大、濾波，所獲取的信號(hào)21，經(jīng)硬件數(shù)字化器16數(shù)字化后，由微處理器24和條形碼譯碼器(圖中未示出)譯碼。
激光掃描器10如圖3框圖所示，以三個(gè)掃描狀態(tài)工作。圖3的“或”門符號(hào)(OR)表示，在任一規(guī)定時(shí)間內(nèi)，激光掃描器10只能以某一方式動(dòng)作。
在連續(xù)方式即運(yùn)行方式時(shí)，整個(gè)掃描器投入運(yùn)行，條形碼掃描準(zhǔn)備工作結(jié)束。此時(shí)馬達(dá)以全速開動(dòng)，激光二極管以全功率工作，瞄準(zhǔn)LED處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。在本實(shí)施例中以100%工作周期運(yùn)行。假如掃描器在T1時(shí)間未使用，靠微處理器24執(zhí)行的第1定時(shí)器，使掃描器轉(zhuǎn)換到物體感知方式即暫停方式。在本實(shí)施例中，T1通常設(shè)定為5分鐘。在掃描方式狀態(tài)時(shí)，若條形碼完全解譯好，則發(fā)生指示第1定時(shí)器復(fù)位的信號(hào)26。因此，在頻繁使用時(shí)(至少每5分鐘一次)，掃描器將經(jīng)常維持掃描方式狀態(tài)。
在暫停方式時(shí)，激光二極管被“關(guān)斷”，馬達(dá)一方面保持一定傳動(dòng)比，一方面以幾分之一的掃描速度運(yùn)轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，瞄準(zhǔn)LED以近20KHz的頻率，以50%的工作周期閃光。此時(shí)激光二極管“關(guān)斷”，馬達(dá)以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，不僅耗電省，而且壽命延長(zhǎng)。
在暫停方式時(shí)，如果使用者想要掃描條形碼，物體傳感器電路30則檢測(cè)物體是否置于掃描區(qū)內(nèi)，一旦檢出物體，就立即發(fā)出物體傳感器觸發(fā)信號(hào)28。該信號(hào)28用來(lái)指示微處理器令激光掃描器返回到掃描方式。應(yīng)當(dāng)特別注意的是，物體一旦置于掃描區(qū)內(nèi)，應(yīng)立即執(zhí)行物體感知和條形碼譯碼。物體傳感器電路的響應(yīng)十分快，不妨礙通常的掃描處理，有關(guān)問(wèn)題將在以后詳述。
若在T2時(shí)間內(nèi)未發(fā)生物體傳感器觸發(fā)信號(hào)28，靠微處理器24執(zhí)行的第2定時(shí)器，使激光掃描器轉(zhuǎn)換到“關(guān)斷”方式即停止方式。在本實(shí)施例中、T2通常設(shè)定為1小時(shí)。在停止方式時(shí)，微處理器24指示“關(guān)斷”壽命有限或耗電多的全部構(gòu)件諸如激光二極管、馬達(dá)和瞄準(zhǔn)LED等。在本實(shí)施例中，耗電少的一些構(gòu)件如光檢測(cè)器12和壽命長(zhǎng)的其它構(gòu)件在停止方式時(shí)仍保持“導(dǎo)通”即可。激光掃描器10通常僅在較長(zhǎng)的不用時(shí)間(例如1小時(shí)以上)之后轉(zhuǎn)入停止方式。為使掃描器再啟動(dòng)按手動(dòng)復(fù)位開關(guān)(圖中未示出)時(shí)，則產(chǎn)生手動(dòng)復(fù)位信號(hào)29。該信號(hào)被送到微處理器24。微處理器根據(jù)信號(hào)29使激光掃描器起動(dòng)并轉(zhuǎn)入掃描方式。
如前所述，對(duì)本發(fā)明物體傳感器電路30的要求是，當(dāng)物體置于掃描區(qū)內(nèi)時(shí)，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，此項(xiàng)檢測(cè)是檢測(cè)來(lái)自瞄準(zhǔn)LED脈沖照明光源的反射光的信號(hào)電平變化。此項(xiàng)檢查如何進(jìn)行參閱圖4所示物體傳感器電路30的功能框圖和圖5的詳細(xì)電路圖即可。
當(dāng)掃描器10處于暫停方式時(shí)，光檢測(cè)器12每當(dāng)視野17通過(guò)固定的瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)15，均接收瞄準(zhǔn)LED的閃頻短脈沖群。光檢測(cè)器12所接收的信號(hào)是移動(dòng)視野17和固定的瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)15的周期性卷積(periodicconvolution)。光檢測(cè)器的輸出信號(hào)，再經(jīng)放大器/濾波器14放大、濾波后，作為信號(hào)21輸出。從圖8可知，信號(hào)21的振幅在視野17與瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)15重合時(shí)達(dá)最大值。在本實(shí)施例中，瞄準(zhǔn)LED的閃光頻率大大高于視野17的空間頻率。放大器U1，通過(guò)放大而使所接收的信號(hào)21標(biāo)準(zhǔn)化，詳見圖5。
上述信號(hào)21通往峰值檢測(cè)器/低通濾波器32，用于產(chǎn)生正常狀態(tài)背景信號(hào)34。在本實(shí)施例中，峰值檢測(cè)器/低通濾波器32系由CR1、R1和C1等電子元件構(gòu)成。選擇峰值檢測(cè)器/低通濾波器32組成元件的值的原則是，加大時(shí)間常數(shù)，以使正常狀態(tài)背景信號(hào)34的脈動(dòng)19保持最小，詳見圖7。正常狀態(tài)背景信號(hào)34與來(lái)自激光掃描區(qū)背景表面的反射光強(qiáng)度成比例。當(dāng)物體置于瞄準(zhǔn)LED光點(diǎn)15的通路上即掃描區(qū)內(nèi)時(shí)，背景信號(hào)34發(fā)生變化。背景信號(hào)34的變化由物體傳感器電路30檢測(cè)，詳見后述。
基于正常狀態(tài)背景電平即正常狀態(tài)信號(hào)34，生成正閾值信號(hào)35和負(fù)閾值信號(hào)37。產(chǎn)生正閾值信號(hào)35用的電路如圖4和圖5框圖中的36所示，系由R2、R4、C2、U2、R6和R7構(gòu)成。選擇這些組成元件的值所考慮的原則是，可以忽略峰值檢測(cè)器32的負(fù)載，而且電路時(shí)間常數(shù)大于峰值檢測(cè)器/低通濾波器32的時(shí)間常數(shù)，以確保正閾值信號(hào)35的充電時(shí)間遲于正常狀態(tài)背景信號(hào)34的。其結(jié)果，當(dāng)正常狀態(tài)信號(hào)34隨物體的檢測(cè)而發(fā)生變化時(shí)，從正常狀態(tài)信號(hào)34所得正閾值信號(hào)35不立即變化。當(dāng)處于暫停方式時(shí)，正閾值信號(hào)35的值比正常狀態(tài)信號(hào)34約大5%。
負(fù)閾值信號(hào)37的發(fā)生電路，如圖4及圖5框圖的38所示，由U4、R5、R3和C3等元器件構(gòu)成，選擇這些元器件的值所考慮的原則是，電路時(shí)間常數(shù)大于峰值檢測(cè)器/低通濾波器32的時(shí)間常數(shù)，以確保負(fù)閾值信號(hào)37的放電時(shí)間遲于正常狀態(tài)背景信號(hào)34的。其結(jié)果，當(dāng)正常狀態(tài)信號(hào)34隨物體的檢測(cè)而發(fā)生變化時(shí)，基于正常狀態(tài)信號(hào)34所得負(fù)閾值信號(hào)37不立即變化。當(dāng)處于暫停方式時(shí)，負(fù)閾值信號(hào)37的值比正常狀態(tài)信號(hào)34約小5%。值得特別注意的是，為適用于特定用途，正、負(fù)閾值信號(hào)值可以改變。例如在干擾多的環(huán)境，為防止不應(yīng)有的干擾導(dǎo)致誤觸發(fā)，希望提高閾值。
正常狀態(tài)背景信號(hào)34和正、負(fù)閾值信號(hào)35、37輸入到窗口比較器40。該比較器40由比較器U3、U5、鉗位電阻12以及在比較器U3、U5上加磁滯用的電阻對(duì)R8、R9和R10、R11組成。比較器40的輸出信號(hào)即物體傳感器觸發(fā)信號(hào)28，通常，在暫停方式時(shí)是高電位(即邏輯“1”)，而由物體傳感器電路30檢出物體時(shí)則降至低電位(即邏輯“0”)。
典型檢測(cè)波形如圖6和圖7所示。圖6的檢測(cè)波形，是反射率大于照明背景表面的物體置于掃描視野17內(nèi)時(shí)的波形圖。從該圖可知，正常狀態(tài)背景信號(hào)34從正閾值電壓信號(hào)35向上增高。在正閾值電壓信號(hào)35與正常狀態(tài)背景信號(hào)34的交叉點(diǎn)，觸發(fā)信號(hào)28變成低電位。圖7的檢測(cè)波形，是反射率小于照明背景表面的物體置于掃描視野17內(nèi)時(shí)的波形圖。如該圖所示，正常狀態(tài)背景信號(hào)34從負(fù)閾值電壓信號(hào)37向下減少。在負(fù)閾值電壓信號(hào)37與正常狀態(tài)背景信號(hào)34的交叉點(diǎn)，觸發(fā)信號(hào)28變成低電位。觸發(fā)信號(hào)28輸出到微處理器24。該微處理器24一旦檢出變化立即響應(yīng)，使激光掃描器轉(zhuǎn)換到掃描方式。
激光掃描器10處于掃描方式時(shí)，激光二極管以全功率工作。一般而論，在此掃描方式中，表示接收來(lái)的反射光的模擬信號(hào)21的振幅和頻率內(nèi)容如何無(wú)法知道，這是因?yàn)?，模擬信號(hào)21的振幅和頻率決定于掃描區(qū)17內(nèi)的背景表面，為此，在激光掃描器10從掃描方式轉(zhuǎn)入暫停方式時(shí)，有必要防止發(fā)生物體傳感器誤觸發(fā)的意外事態(tài)。為達(dá)到此目的，在正閾值發(fā)生電路36和負(fù)閾值發(fā)生電路38上分別連接啟動(dòng)電路42和44，詳見圖5。這些啟動(dòng)電路可以防止在T1之后，激光掃描器10從掃描方式轉(zhuǎn)到暫停方式時(shí)，物體傳感器誤觸發(fā)。啟動(dòng)電路42設(shè)有晶體管Q1。該晶體管通過(guò)由電阻R14、R15組成的分壓器電路連于正電壓電源線。如圖5所示，其Vcc表示正電壓電源線，一般約為12V(直流)。當(dāng)掃描器10處于掃描方式時(shí)，由于晶體管Q1的基極端43已存“導(dǎo)通”晶體管Q1的信號(hào)，正閾值電壓信號(hào)35被固定在電壓Vcc，一旦從掃描方式轉(zhuǎn)換到暫停方式，微處理器24立即將“關(guān)斷”晶體管Q1的信號(hào)送至晶體管Q1的基極端43。這樣執(zhí)行時(shí)，正閾值電壓信號(hào)35則下降到該暫停方式的正常狀態(tài)電平。
同理，啟動(dòng)電路44設(shè)有晶體管Q2，它連在以-VEE表示的負(fù)電壓電源線上(見圖5)。-VEE電壓一般約為-12V(直流)。掃描器10處于掃描方式時(shí)，由于晶體管Q2的基極端45存在“導(dǎo)通”晶體管Q2的信號(hào)，負(fù)閾值電壓信號(hào)37被固定在電壓-VEE。一旦從掃描方式轉(zhuǎn)到暫停方式，微處理器24立即將“關(guān)斷”晶體管Q2的信號(hào)送至晶體管Q2的基極端45。這樣執(zhí)行時(shí)，負(fù)閾值電壓信號(hào)37立即下降到暫停方式的正常狀態(tài)電平。圖9示出掃描器從掃描方式轉(zhuǎn)入暫停方式時(shí)的典型正閾值電壓信號(hào)35的波形和負(fù)閾值電壓信號(hào)37的波形。時(shí)間T1-2為掃描器從掃描方式轉(zhuǎn)換一暫停方式的時(shí)間。
以上對(duì)線性即單行條形碼做了說(shuō)明，但本發(fā)明不僅局限于上述實(shí)施例，還適用于更復(fù)雜的掃描圖形以及49碼或同類碼制等二維條形碼。本發(fā)明的方法也考慮在其它方面諸如從字符或掃描的商品表面特性獲取信息的各種機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域中使用。
上述所有實(shí)施例中，均把掃描器的構(gòu)件集成在非常緊湊的組件里，故可將掃描器制成一體結(jié)構(gòu)模塊的單印刷電路板。這種模塊具有兼容性、互換性，能作為多種形式數(shù)據(jù)采集裝置的激光掃描件使用，例如用于手持式掃描器和臺(tái)式掃描器。而用于臺(tái)式掃描器時(shí)，即可安裝在相鄰的撓性臂或桌面上，也可作為復(fù)雜數(shù)據(jù)采集裝置的一個(gè)部件或子裝置，上述模塊可以隨意更換使用。
模塊由設(shè)于載體上的激光/光學(xué)裝置組合體、旋轉(zhuǎn)或往復(fù)反射鏡等掃描部分和光檢測(cè)器部分構(gòu)成即可。模塊可連接在與數(shù)據(jù)采集裝置其它構(gòu)件相連的連接器上，而與上述構(gòu)件相連的控制線或數(shù)據(jù)線則可連接在模塊邊緣或外部所設(shè)置的連接器上。
各模塊必須能夠在一定的操作距離使用或者在特定的碼制和印刷密度使用。為此，各模塊本身必須具有特定的掃描特性和譯碼特性。在本發(fā)明中，這些特性可用模塊本身的控制開關(guān)以手動(dòng)方式設(shè)定，而且為了用于掃描不同種類的商品，使用者可使數(shù)據(jù)采集裝置做相應(yīng)的調(diào)整，即使用簡(jiǎn)單的電連接器，更換數(shù)據(jù)采集裝置的模塊即可使其適應(yīng)各種用途。
上述掃描模塊可裝入備有一個(gè)或多個(gè)鍵盤、顯示器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)件的內(nèi)裝式數(shù)據(jù)采集裝置之中。這樣的數(shù)據(jù)采集裝置可裝備通信接口，以便通過(guò)調(diào)制解調(diào)器或ISDN接口，或者利用自便攜式終端至固定受話機(jī)的低功率無(wú)線廣播進(jìn)行局域網(wǎng)其它分支或電話交換網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集裝置之間的通信。
從上述諸特征，利用上述各特性或其中兩個(gè)以上的特征可以組成與上述實(shí)施例不同的其他形式的掃描器和條形碼閱讀器。
以上詳細(xì)說(shuō)明了最佳的實(shí)施例，但本行業(yè)的專家們能夠理解，本發(fā)明的精神和范圍僅受權(quán)利要求書的限制，在形狀和結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)上可能做出上述或其它的變更。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有掃描方式和暫停方式并且設(shè)有從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換到掃描方式的裝置的激光掃描器，其特征在于，其由下述裝置構(gòu)成向掃描區(qū)上方發(fā)光的發(fā)光裝置；從掃描區(qū)內(nèi)的物體或表面接受反射光的受光裝置；與受光裝置相連接的峰值檢測(cè)器，當(dāng)激光掃描器于暫停方式動(dòng)作時(shí)則發(fā)生比例于所接受反射光強(qiáng)度的正常狀態(tài)電壓信號(hào)；第一閾值電壓發(fā)生裝置，它接收前述正常狀態(tài)電壓信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)發(fā)生大于正常狀態(tài)電壓信號(hào)值的正閾值電壓信號(hào)；第二閥值電壓發(fā)生裝置，它接收前述正常狀態(tài)電壓信號(hào)，并基于該信號(hào)發(fā)生低于正常狀態(tài)電壓信號(hào)值的負(fù)閾值電壓信號(hào)；比較器裝置，它接收前述正常狀態(tài)電壓信號(hào)和正、負(fù)閾值電壓信號(hào)，當(dāng)光反射物體置于掃描區(qū)內(nèi)時(shí)則檢出正常狀態(tài)電壓信號(hào)電平的變化；該比較器跟隨物體反射率，每當(dāng)正常狀態(tài)電壓信號(hào)的電平增大到高于正閾值電壓信號(hào)或減小到低于負(fù)閾值電壓信號(hào)時(shí)，則引起這種變化，并根據(jù)其變化產(chǎn)生輸出信號(hào)；峰值檢測(cè)器，第一、二閾值電壓發(fā)生裝置及比較器裝置皆屬于一物體感知電路；處理器裝置，用于響應(yīng)前述輸出信號(hào)而使激光掃描器從暫停方式轉(zhuǎn)換成掃描方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描器，所述處理器設(shè)有第一定時(shí)器，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，掃描區(qū)中未放置物體時(shí)，該定時(shí)器使激光掃描器從掃描方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為暫停方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描器，所述發(fā)光裝置設(shè)有第一光源和第二光源，前者圍繞規(guī)定的掃描區(qū)輪廓圖形發(fā)生激光，后者用于掃描區(qū)的局部照明。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光掃描器，所述第一光源為激光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光掃描器，所述處理器設(shè)有使第一光源以全功率工作的裝置，它在激光掃描器處于掃描方式時(shí)動(dòng)作。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光掃描器，所述處理器設(shè)有關(guān)斷第一光源的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光掃描器，所述第二光源為脈沖發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光掃描器，所述處理器設(shè)有使發(fā)光二極管以全工作周期或與之近似的工作周期工作的裝置，當(dāng)激光掃描器處于掃描方式時(shí)工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光掃描器，所述處理器設(shè)有使發(fā)光二極管以短工作周期工作的裝置，它在激光掃描器轉(zhuǎn)換到暫停方式時(shí)工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描器，所述處理器還設(shè)有第二定時(shí)器，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)掃描區(qū)中未放置物體時(shí)，該定時(shí)器使激光掃描器從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為停止方式。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描器，還設(shè)有具有正電源電壓的正電壓電源線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光掃描器，所述物體感知電路還設(shè)有第一啟動(dòng)電路，當(dāng)掃描器以連續(xù)掃描方式工作時(shí)，可使第一閾值電壓發(fā)生電路與正電壓電源線結(jié)合，而使正閾值電壓信號(hào)達(dá)到正電源電壓電平或近似的電平。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光掃描器，所述第一啟動(dòng)電路，在激光掃描器從掃描方式轉(zhuǎn)換為暫停方式的時(shí)間內(nèi)，使正閾值電壓信號(hào)維持正電源電壓電平或與其近似的電平。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描器，還設(shè)有具有負(fù)電源電壓的負(fù)電壓電源線。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的激光掃描器，所述物體感知電路，還設(shè)有第二啟動(dòng)電路，當(dāng)激光掃描器以掃描方式工作時(shí)，可使第二閾值電壓發(fā)生電路與負(fù)電壓電源線連接，而使負(fù)閾值電壓信號(hào)成為負(fù)電源電壓或與其近似的電平。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的激光掃描器，所述第二啟動(dòng)電路，在激光掃描器從掃描方式轉(zhuǎn)換為暫停方式的時(shí)間內(nèi)，使負(fù)閾值電壓信號(hào)維持負(fù)電源電壓或與其近似的電平。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描器，所述受光裝置設(shè)有光電二極管，使反射光周期性地轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
18.一種將設(shè)有向掃描區(qū)發(fā)射激光的發(fā)光裝置和從掃描區(qū)內(nèi)的物體或表面接受反射光的受光裝置的激光掃描器從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為掃描方式的方法，由以下步驟組成激光掃描器處于暫停方式時(shí)，發(fā)生正常狀態(tài)電壓信號(hào)的步驟;該信號(hào)值與來(lái)自背景表面或物體的反射光的強(qiáng)度成比例;發(fā)生具有規(guī)定電平的正、負(fù)閾值電壓信號(hào)的步驟;正閾值電壓信號(hào)規(guī)定電平高于正常狀態(tài)電壓信號(hào)，而負(fù)閾值電壓信號(hào)規(guī)定電平低于正常狀態(tài)電壓信號(hào);檢測(cè)物體是否置于掃描區(qū)內(nèi)的檢測(cè)步驟;包括確認(rèn)步驟和輸出信號(hào)發(fā)生步驟;前者在正常狀態(tài)電壓信號(hào)電平隨物體反射率增大而高于正閾值電壓信號(hào)或隨其減少而低于負(fù)閾值電壓信號(hào)時(shí)進(jìn)行;后者根據(jù)前者的確認(rèn)結(jié)果發(fā)生輸出信號(hào);一旦接收到前述輸出信號(hào)，立即使激光掃描器從暫停方式轉(zhuǎn)入掃描方式的轉(zhuǎn)換步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)符號(hào)譯碼時(shí)，使激光掃描器從掃描方式自動(dòng)轉(zhuǎn)入暫停方式的轉(zhuǎn)換步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在規(guī)定時(shí)間內(nèi)掃描區(qū)內(nèi)未放置物體時(shí)，使激光掃描器從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)入停止方式的轉(zhuǎn)換步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括激光掃描器以暫停方式工作時(shí)，縮短發(fā)光工作周期的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述轉(zhuǎn)換步驟包括激光掃描器從掃描方式向暫停方式轉(zhuǎn)換期間，防止正常狀態(tài)電壓信號(hào)電平比正閾值電壓信號(hào)增高或者比負(fù)閾值電壓信號(hào)降低的步驟。
全文摘要
一種具有使掃描器從暫停方式自動(dòng)轉(zhuǎn)換為掃描方式的物體傳感器電路的激光掃描器，處于暫停方式時(shí)，將來(lái)自背景表面的反射光的脈沖加以處理，形成正常狀態(tài)電壓信號(hào)。根據(jù)此正常狀態(tài)電壓信號(hào)生成正、負(fù)閾值電壓信號(hào)。比較器對(duì)所輸入的三種信號(hào)進(jìn)行比較，一旦物體置于掃描器視野內(nèi)立即檢測(cè)。當(dāng)正常狀態(tài)電壓信號(hào)隨物體反射率變得高于正閾值或低于負(fù)閾值電壓信號(hào)時(shí)進(jìn)行物體檢測(cè)。一旦檢出物體就發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，指示掃描器返回掃描方式，并不妨礙正常的掃描處理。本發(fā)明可降低電耗，延長(zhǎng)重要構(gòu)件的壽命。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1080417SQ92114848
公開日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1992年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月23日
發(fā)明者葛雷古·榮·馬溫 申請(qǐng)人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)股份有限公司