专利名称：对通过平板阅读器的带标记的对象的多个表面生成扫描图形的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于光电读取与通过阅读器的对象相关联的标记的平板阅读器，特别涉及为了确保可靠地读取相关联的标记而对各对象的多个表面生成扫描图形。
(2)背景技术多年来，在超市、货栈社、商场和其它各种零售店中的交易点工作站处已经使用了平板激光阅读器(也称为水平槽扫描仪)来光电读取条形码标记(特别是通用物品代码类型的)。如美国专利号5.059,779；5,124,539和5,200,599所例示的，一个单个的水平窗口齐平地设置并固定在工作台的水平台面上。要购买的物品带有识别标记并滑过该水平窗口，在通过该窗口时通常以向上的方向投射。多条扫描线标记本身的取向可以是与窗口相关的任何取向，例如所谓的“尖桩栅栏(picket fence)”取向，在该方向上标记的延长平行条是垂直的，或所谓的“阶梯(ladder)”取向，在该方向上条是水平的，或倾斜取向，在该方向上条以一定的角度与垂直和水平相倾斜。标记可以定位在物品的任何地方，例如在面对窗口的底面上，或在一般垂直于窗口的任何垂直表面上，或在一般与窗口平行的顶面上。为了读取标记，不论相对于窗口的标记方向或相对于物品的标记位置如何，必须至少有一条扫描线在通常垂直于标记条的方向上穿过该标记。
通常，旋转式反射镜部件在水平槽扫描仪的下方旋转并扫描穿过多个固定反射镜的入射激光束，其中反射镜可用于通过窗口光束的反射，形成所设计的扫过物品的底面上或物品的前沿面上(即，面对通过水平槽扫描仪的物品的前进方向的表面)的标记的扫描线的扫描图形。
为了在其其它垂直表面上投射更多条扫描线，该技术还提出在工作站上增加垂直窗口。这些双窗口阅读器提供高性能并且能够快速处理许多物品，因为它在很大程度上消除了用眼睛寻找在每个物品上的标记并将其翻转以使得该标记面向水平槽扫描仪的单个窗口的必要。所有操作员必须做到的就是拿着物品的时候他/她的手不盖住该标记。
虽然双窗口阅读器有以上优点，但是它们的大尺寸和高成本使它们不适合用于没有足够空间来容纳额外的窗口和地方，和不能承担高成本的地方。然而，即使是小的工作站也能受益于更多产的阅读器，它能减少顾客等待处理交易的时间，并减少要雇佣来提供可接受的结帐服务操作员的人数。
(3)发明内容本发明的一个目的是将扫描线投射到通过具有单个水平窗口的水平槽扫描仪的物品的多个表面上。
本发明的另一个目的是将扫描线投射到通过具有单个水平窗口的水平槽扫描仪的物品的前沿表面和后表面上。
本发明的另一个目的是提供具有与双窗口槽扫描仪相同的效率的单个窗口扫描仪。
本发明的另一个目的是提供具有高性能和高效率的小型、廉价的水平槽扫描仪。
为了这些和其它以下将变得明显的目的，简单地说，本发明的一个特征在于用于对与在前进的方向上通过工作站交易点的光电读取标记的单个水平槽窗口(例如水平槽扫描仪)的物品或对象相关联的标记(例如一维条形码)进行扫描的结构和方法。
根据本发明，旋转反射镜部件可围绕轴旋转，且围绕轴排列了多个固定的折叠式反射镜。光源(最好是激光)，对旋转部件产生一束光，该束光由旋转部件反射至固定反射镜，并由固定反射镜反射后通过窗口到达各对象的多个表面。
驱动器(例如电动机)使旋转部件旋转以使该光束扫过固定反射镜并在窗口上形成扫描线的扫描图形并通过该窗口到达各对象的多个表面。固定反射镜中的至少一个位于被认为是前进方向的下游的旋转部件下方，用于反射各对象的后沿面处至少一条扫描线。因此，本发明通过具有即使标记位于对象后沿面时也能读取标记的能力提供提高的生产力。
最好将固定反射镜排列成能对对象的各个上表面和对象的底面的扫描线进行扫描。扫描线是倾斜的，并定位成在尖桩栅栏方向及阶梯方向或任何两者之间的倾斜方向上读取标记。这样就可以在除了顶面之外的对象的各面上读取任何导向的标记。可以很容易地训练操作员在对象前进通过单个窗口时在其顶部附近抓住对象，并能和更大、更昂贵的双窗口阅读器一样提高生产力。
所附的权利要求特别列出了被认为是本发明的属性的新颖特征。然而，本发明本身的结构、其操作方法以及其附加的目的和优点将在结合附图阅读时从以下特定实施例的描述中得以最好地理解。
(4)
图1为一水平槽扫描仪窗口的俯视图，并示出根据本发明所生成的多条扫描线。
图2为用于生成图1所示扫描图形的结构的附视图；和图3为沿图2所示的3-3线的截面图。
(5)具体实施方式
标号10一般用于标识俯视到的用于处理交易工作站，特别是处理购买的物品(例如包含食品的盒38)的零售点处的结帐柜台。每个物品都带有一条形码标记。柜台包括工作台面12，物品38沿箭头A所指的前进方向滑行通过该工作台面，并在上方通过与水平槽扫描仪的工作台面12齐平的水平窗口14。
正如以下所详细描述的，位于柜台内部窗口下方的扫描图形发生器在窗口14产生扫描图形，并从窗口将该扫描图形向上面的空间投射出去。该扫描图形由如图1所示的多条扫描线组成。至少一条扫描线要扫过与要购买的物品38相关联的标记的至少一部分(通常印在包装上)。一旦扫过该标记，就以本领域中已知的方式检测，数字化和解码从该标记散射出的光以识别该物品。一旦识别出，就访问数据库中的对照表以检索信息，例如，物品的价格，且可采用已知的方式对检索到的信息进行处理以完成在工作站的购买交易。
参见图2和3，光源，例如，激光器16，安装在与工作站10的工作台面12下方所安装的机架22中的框架20相连的支架18上。该激光器16将激光束发射至一可振荡的平面扫描反射镜24上，该反射镜24将激光束反射到安装在框架20上的旋转反射镜部件26上，使激光沿箭头B的方向绕轴28旋转。部件26在其外围具有旋转主反射镜30、32、34。部件26最好是具有安装了三个平面反射镜的三个外部平面墙的模制的截头锥体块，或将光反射材料的镜面涂层用在平面墙上作为平面镜。每个主反射镜以不同的倾斜角倾斜，例如与轴28成10°、11.5°和13°。驱动器(最好是电动机36)安装在部件26空的内部的框架20上以使部件26旋转。
最好如图2所示，将多个固定的光折叠式平面反射镜以环形方式安装在绕轴28的框架20上。固定的反射镜是相对于沿前进方向A将工作台面分成左右两半的中心线对称。固定反射镜包括第一组反射镜40、42；第二组反射镜44、68、46；第三组反射镜48、52和50、54；第四组反射镜56、58；和第五组反射镜60、64和62、66。将从主反射镜30、32、34反射的光导向固定反射镜，该固定反射镜用于将光向穿过物品38前进的方向的窗口反射并通过该窗口的。
更具体地说，在部件26旋转期间，与其前沿相邻的主反射镜的一部分将来自扫描镜24的入射光束连续地反射到反射镜60，被反射到反射镜60的光再被反射到反射镜64以产生扫描线64a，反射到反射镜56以产生扫描线56a，反射到镜48的光再被反射到反射镜52以产生扫描线52a，反射到反射镜44的光再被反射到反射镜68以产生扫描线68a，以及反射到反射镜40的光可产生扫描线40a，一直到后缘74清除该入射光束。
接着，与后缘74相邻的部分主反射镜32将入射光束反射到上述固定反射镜上，直至后缘74清除该入射光束，藉此产生另外五条扫描线64b、56b、52b、68b和40b。因此，以类似的方式，主反射镜34产生另五条扫描线64c、56c、52c、68c和40c。正如以上所提及的，带有后缀“a”、“b”、“c”的扫描线组在空间上相互分离，主反射镜30、32、34与轴28成不同的倾斜角。
如刚才所描述的，由于位于结构左侧的固定反射镜的反射，在图1的窗口的右侧产生五组三条扫描线。以类似的方式，在结构右侧的固定反射镜在窗口14的左侧产生五组另外的镜像对称的三条扫描线。在图1中用与最先提到的组相同的参考号加“’”的方式来标识这些另外的组。因此，在窗口14的平面上的扫描图形包括十个扫描线的交叉组，每组具有三条基本平行的扫描线。
从窗口的右下角向上投射的扫描线64a、b、c朝着窗口的中心，并在物品沿前进方向A向前通过窗口时与面向窗口右下角的物品38的上表面基本上垂直。因此，扫描线64a、b、c将在直接面向前进方向下游，或面向窗口右侧、或两处之间的任何地方的阶梯方向上读取标记。
以类似的方式，以与扫描线64a、b、c成镜像的关系从窗口的左下角向上投射扫描线64a’、b’、c’并读取直接面向下游，或面向窗口左侧，或两者当中任何地方的阶梯方向的标记。因此扫描线64a’、b’、c’将在物品的后沿面(在此以前不可由单个窗口水平槽扫描仪读取的表面)上180°的范围内读取阶梯方向的标记。
扫描线52a、b、c及其镜像图象扫描线52a’、b’、c’以与扫描线62a、b、c、a’、b’、c’几乎相同的方式执行，除了它们将几乎垂直的扫描线投射到物品的前沿面并读取在物品的前沿面上180°范围内的阶梯方向的标记。因此，当物品移动通过窗口时，扫描线64a、b、c、a’、b’、c’和52a、b、c、a’、b’、c’能够读取在物品周围360°范围内的所有上表面上的标记。
扫描线68a、b、c的取向可在物品右侧从下到上的物品后沿面产生基本上平行的线，以读取面向前进方向的下游、或朝右60°、或两者之间任何角度上的尖桩栅栏方向的标记。扫描线68a’、b’、c’能读取直接面向下游、或朝左60°、或两者之间任何角度上的尖桩栅栏方向的标记。合在一起，扫描线68a、b、c、a’、b’、c’能读取物品移动通过窗口的后沿面周围120°范围内的尖桩栅栏方向的标记。
扫描线40a、b、c、a’、b’、c’的取向可在物品右侧和左侧从下到上的物品前沿面产生几乎平行的线，以读取物品移动通过窗口的前沿面周围120°范围内的尖桩栅栏方向的标记。
朝着窗口的中心向上投射扫描线56a、b、c以使得它们扫过在右侧的水平线，藉此能够读取在右侧上尖桩栅栏方向的标记。扫描线56 a、b、c填入由扫描线40a、b、c扫过的物品前沿面120°范围与由扫描线56a、b、c扫过的物品后沿面120°范围之间的间隙。扫描线56a’、b’、c’能够读取在左侧的尖桩栅栏方向的标记。
扫描线56a、b、c、a’、b’、c’还具有当扫描线40a、b、c、a’、b’、c’和68a、b、c、a’、b’、c’扫描物品底面的尖桩栅栏方向的标记时，对物品底面上的阶梯方向的标记进行扫描的能力。
总之，这里产生的扫描线能够对物品的任何垂直表面及物品的底面上的尖桩栅栏方向及阶梯方向的标记进行读取。
可以通过振荡扫描镜24来实现扫描线的移动。如图3所示，扫描镜可依次安装在镜支架82上的聚光镜80上。在U形支架86的一个腿上安装至少一个永磁铁84，其另一个腿与镜支架82相连。
电磁线圈88依次安装在机架22上的线圈支架90上。一对平面片簧94、96(最好由10密耳厚的MylarTM材料构成)安装在扫描镜24对面的线圈支架90和镜支架82当中。
在将周期的交互驱动信号应用于电磁线圈88时，产生一个与磁铁84的永磁场相互作用的交变磁场，藉此吸引和/或排斥磁铁84以及支架86、镜支架82和反射镜24、80，所有这些都使在它们中心的平面片簧94、96弯向一端的位置。因此，在或不在交变磁场的帮助下，该弹簧将这些部件恢复至它们初始的位置。在大约40Hz的频率下，这些部件的典型振荡为1°。
扫描镜24的振荡致使在图1的扫描图形中产生更多的扫描线，以进一步提高阅读器的性能。振荡聚光镜80收集从标记散射的光并通过聚光镜92将散射光导向光检测器90以产生表示标记的模拟电信号。然后以已知的方式将电信号数字化和解码以识别与标记相关的物品。光检测器90和透镜92安装在与机架22相连的支撑板94上。
即使没有单个的扫描线穿过整个标记，几乎所有现用的解码器都能解码标记，因为许多符号体系，即，UPC、EAN和JAN都设计成分半解码。也就是说，一条扫描线可以仅覆盖一半标记，而在扫描图形任何地方的另一条扫描线可以覆盖另一半标记。接着解码器就将两半组合，在某些情况中，某些解码器甚至能组合更小的标记片断。这在读取被截短或受损或皱折的标记时不能用单个扫描线扫描整个标记的情况下读取尤其理想。
应该理解的是，上述各元件，或两个或更多个元件一起都可以在不同于上述类型的其它结构中得到有效的应用。
然而，在通过产生扫描图形的水平窗口光电读取标记的阅读器作为实施例对本发明进行图示和说明的同时并不旨在局限于所示的细节，因为可以采用不偏离本发明的精神的任何方式进行各种修改和结构变化。
其它人通过运用现有的知识不用进一步的分析就可以完全揭示本发明的主旨，并不省略特征(从现有技术来看，清楚地组成本发明的一般或特定方面的基本特征)地将其适用于各种应用，因此应该并将要在以下权利要求的等同物的含义和范围内理解这些适用。
权利要求
1.一种用于对与在前进方向上通过光电阅读标记的交易点工作站的单个水平窗口的对象相关联的标记进行扫描的结构，其特征在于，所述结构包括a)可绕轴旋转的旋转反射镜部件；b)一般地设置在轴周围的多个固定的折叠式反射镜；c)光源，用于产生一束光并将其导向所述旋转部件，该旋转部件将该束光反射至固定反射镜，该束光由固定反射镜反射后通过窗口到达各对象的多个表面；d)驱动器，用于使旋转部件旋转以使该光束扫过固定反射镜并在窗口上形成扫描线的扫描图形并通过该窗口到达各对象的多个表面；e)固定反射镜中的至少一个位于被认为是前进方向的下游的旋转部件下方，用于反射各对象的后沿面处至少一条扫描线。
2.如权利要求1所述的排列，其特征在于，所述旋转部件具有环绕着轴排列的多个平面镜。
3.如权利要求1所述的排列，其特征在于，所述标记为可定向于相互正交方向之间的对象上的条形码标记，且所述至少一个固定反射镜反射所述至少一条扫描线以对面向所述方向之一的标记进行扫描；且所述另一个固定反射镜位于被认为是前进方向的下游的旋转部件之后，用于反射各对象的后沿面处的另一条扫描线以对面向其它所述方向的标记进行扫描。
4.如权利要求1所述的排列，其特征在于，还包括为了在光源和旋转部件之间振荡而安装的振荡反射镜，和用于振荡所述振荡反射镜以相对窗口移动扫描图形的振荡器。
5.如权利要求4所述的排列，其特征在于，所述振荡器以40Hz的频率以1°的弓形距离范围来振荡所述振荡反射镜。
6.一种对与在前进方向上通过光电阅读标记的交易点工作站的单个水平窗口的对象相关联的标记进行扫描方法，其特征在于，该方法包括a)安装绕轴旋转的旋转反射镜部件；b)将多个固定的折叠式反射镜一般地排列在轴的周围；c)产生一束光并将其导向所述旋转部件，该旋转部件将该束光反射至固定反射镜，该束光由固定反射镜反射后通过窗口到达各对象的多个表面；d)使旋转部件旋转以使该光束扫过固定反射镜并在窗口上形成扫描线的扫描图形并通过该窗口到达各对象的多个表面；e)将固定反射镜中的至少一个定位于被认为是前进方向的下游的旋转部件下方，用于反射各对象的后沿面处至少一条扫描线。
全文摘要
扫描线通过槽式扫描仪的单个水平窗口投射并到达带有可被光电阅读的条形码标记的物品的多个表面。该标记可以采用任何方向并在物品的任何垂直表面及物品的底面上。
文档编号G02B26/12GK1604116SQ200410083138
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月30日 优先权日2003年10月2日
发明者E·巴坎, H·施帕德 申请人:讯宝科技公司