专利名称：条码扫描器及其条码扫描方法
技术领域：
本发明涉及一种条码扫描器及其条码扫描方法。
背景技术：
条码扫描装置现已普遍使用于各超市或卖场，以用来有效率地处理将料号或价格以条码方式来编码的商品，有关条码扫描装置的操作原理已可见于许多先前技术中，如公告号码179959号台湾专利，或美国专利USP5,932,860号，然而这些先前技术条码扫描装置内部的设计相对而言却是非常复杂。
请参阅图1，图1为公知笔型条码扫描装置10的分解图。公知条码扫描装置10包含有一壳体12与一电路板14设置于壳体12内，电路板上包含有一光传感器28以及一控制电路(未显示)。于壳体12内尚含有一限光器(pupil)16、一透镜18、一光源22、一定位组件20。条码扫描装置10尚包括一扫描读取头24，其尖端并设有一读取透镜26。
一定位组件20有两个主要功能，一是保护条码扫描装置10内部各光学元件不受其他光源的光线干扰，另一是将条码扫描装置10内部各光学元件作适当固定。光源22包含有四个小型LED设置于靠近扫描读取头24之处，由四个LED所发出的光线经由读取透镜26的聚光而集中到欲扫描的条码上(未显示)。自条码反射回的光线经由透镜18及限光器16而传送至光传感器28。限光器16可用来限制入射于光传感器28的光束的范围大小，最后，电路板14上的控制电路会将来自光传感器产生的信号转换为相对应的条码信号。
虽然条码扫描装置10的设计看来很直接，但是实际在制造此等装置时其产量上的流程却很复杂，因而使得其价格也居高不下，尤其四个LED光源22由于必须装在靠近扫描读取头24及读取透镜26之处，其体积必须很小，因此使其规格特殊而价格也偏高，同时由于四个LED光源22靠近前端扫描读取头24，其电源必须由后端电路板14上另外接电源线21供应，在组装时还必须将电源线21焊接上。透镜18和26由于体积小必须以人工的方式组装，更使在其组装流程变得复杂。此外，该条码扫描装置仍然无法实现高识别能力的快速，远距离读码、解码。
发明内容
本发明的目的是在克服上述现有技术中的不足之处而提供一种识别性能高、分辨率强、精度高、可以快速的远距离读码的条码扫描器及其条码扫描方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到这种条码扫描器，用来扫描一物品上的条码以产生一条码信号，其特殊之处在于该条码扫描器包含有一印刷电路板，设置于机壳内，该印刷电路板包含有一光传感器，设置于印刷电路板的正面后中端，用来接收一经过调变的返弹光信号，并转换为相对应的电子信号；一摆动器，设置于印刷电路板的中端，其后面设有摆动线圈，其前面的摆动反射镜片与侧面由固定卡子定位的球面集光反射镜片构成集光反射镜，其平面镜将激光体发出的光点导引至摆动镜上以形成扫描光束，而球面镜将条码上的反射光导引集中回传感器上；一摆动镜，设置于摆动器的前端，由一个会左右水平摆动的物件上的一镜片构成，用以将集光反射镜传送过来的光点经由摆动反射造成有时间差的扫描光束以及将投射于条形码上的光返弹信号导引至集光镜的球面镜上；一放大解调滤波电路，设置于印刷电路板背面，包括由型号TLC2272的IC构成的一二级放大电路与由型号TLC274的IC构成的三四级放大电路，用于对光传感器接收的电子信号进行两级放大；一信号数码转换电路，设置于印刷电路板背面放大电路与解码器之间，包括由型号TLC274的IC构成的对放大的电子信号进行数位转换的类比电路；一放大解调滤波电路，设置于印刷电路板背面，用以接收来自光传感器的调变信号放大，滤除杂讯，解调为相应的条形码图形信号；一激光发射体，设置于印刷电路板1正面的右下角且与光传感器及球面集光反射镜相邻，它分别与功率控制电路、摆动控制电路83相连接，用来发出一精细光点，经过两次反射后以沿一水平方向进行的扫描；一光源，从激光发射体发出一个很精细的光点；一光导引装置，设置于该金属压铸头内，用以将来自激光二极管的光源经过集光镜上导引的小镜反射后导向摆动反射镜形成有时差的水平的所描光束在印刷电路板的前端对物体条码进行扫描后会形成光返弹信号，而此光返弹信号经摆动镜、集光镜上的球面镜将光返弹的信号集中到光传感器上。
所述激光发射体包含有一金属压铸头，系在其本体上开有一定厚度的贯通通孔，该贯通通孔的一端是大孔端，而另一端是小孔端，该贯通通孔内孔上设有一条凸起的定位线，以对应透镜套壁层上端的凹槽，以便精确定位，与该贯通通孔相垂直的本体上开有与若干固定孔；一激光二极管，设置于金属压铸头贯通通孔的小孔端；一系列套件，包含有弹簧、梅花铜片、透镜及透镜套；其中，透镜装在透镜套内，用梅花铜片将其固定，弹簧、透镜套依次套装于金属压铸头内，并用螺钉顶住透镜套后将全部零件安放于金属压铸头内。
所述透镜套由一杯形套，其封闭端圆心部位的透镜开口，位于该透镜开口杯形套上端的外套壁壳上轴向设置的凹槽、该杯形套内壁设置的阶梯递减状环形开口组成。
所述摆动器包含有一固定座，设有一铰轴，用以铰接、固定摆动器元器件；一反射镜片，装于摆动器的前端且与摆动圈相连接；一摆动圈，分别连接于前端的反射镜片及后端的磁铁；一塑料支撑薄片，由固定栓定位后铰装于固定座的铰轴内；其中，该摆动器将集光反射镜传送过来的光点经由摆动反射造成时间差的扫描光束，再将投射于条形码上的光返弹回信号导引回集光镜的球面镜上。
所述透镜套由一杯形套、其封闭端圆心部位设置的透镜开口、位于该透镜开口上、下的半通槽、位于该透镜开口上端半通槽的杯形套壁壳上设置的凹槽、该杯形套内壁设置的阶梯递减状环形开口组成。
所述固定卡子由一梯形架及其两端的定位孔组成。
所述激光发射体是一激光发光二极管。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到该条码扫描方法，其特殊之处在于，它包含以下步骤(1)在系统启动后，该激光发射体经功率控制电路和摆动控制电路后发出光束信号；(2)该光束信号经由向扫描物品上条码的扫描后，会有返弹光经由前端开口回到光导引装置；(3)该光导引装置会将经过返弹的光信号引收并且集中至光传感器，以便转换为相对应的电子信号；(4)扫描后的条码返弹信号经一二级放大电路及三四级放大电路的四次放大；(5)条码返弹信号经信号数码转换后得到与条码图形相对应的电子波形信号，并后续解调为相对应的条码信号。
本发明相比现有技术具有以下优点本发明将条码调变、发射后的信号，在经过两次放大后才进行数位转换，从而使得发射信号很弱的情况下亦可以进行解码、识别。因此，可有效地实现远距离读码，亦增强了扫描仪的识别能力；由于整个电路设计合理，结构简单，元件的布局优良，因而使电路的反应较快，可以快速的读码，其精度亦较高，分辨率强；有利于提供高品质、低成本的产品。
图1为公知笔型条码扫描装置的结构示意图。
图2为本发明的系统构成示意图。
图3为本发明的电路方框图。
图4为本发明的电路图。
图5为本发明激光发射体的结构示意图。
图6为本发明透镜套的正面结构示意图。
图7为本发明透镜套的反面结构示意图。
图8为本发明压铸头的结构示意图。
图9为本发明固定卡子的结构示意图。
图10为本发明摆动器的结构示意图。
图11为图9的C向视图。
图12为本发明摆动器塑料支撑薄片的结构示意图。
图13为本发明摆动器固定栓的结构示意图。
具体实施例方式
本发明下面将结合附图作进一步详述请参阅附图，该条码扫描器包含有
设置于机壳内印刷电路板1包含有印刷电路板1正面后中端的光传感器26，用来接收一经过调变的返弹光信号，并转换为相对应的电子信号；设置于印刷电路板1的中端摆动器2，其后面设有摆动线圈21，摆动器2前面的摆动反射镜片221与侧面由固定卡子222定位的球面集光反射镜片223构成集光反射镜22，所述固定卡子222由一梯形架2221及其两端的定位孔2222组成。摆动反射镜片221将激光发射体8发出的光点导引至摆动反射镜片221上以形成扫描光束，而球面集光反射镜片223将条码上的反射光导引集中回光传感器26上；设置于摆动器2前端的摆动反射镜片221由一个会左右水平摆动的物件上的一镜片构成，用以将球面集光反射镜片223传送过来的光点经由摆动反射造成有时间差的扫描光束以及将投射于条形码上的光返弹信号导引至球面集光反射镜片223的球面镜上；设置于印刷电路板1背面的放大解调滤波电路4包括由型号TLC2272的IC构成的一二级放大电路41与由型号TLC274的IC构成的三四级放大电路42，用于对光传感器26接收的电子信号进行两级放大；设置于印刷电路板1背面放大电路4与解码器5之间的信号数码转换电路6，包括由型号TLC274的IC构成的对放大的电子信号进行数位转换的类比电路；设置于印刷电路板1背面的放大解调滤波电路4，用以接收来自光传感器26的调变信号放大，滤除杂讯，解调为相应的条形码图形信号。设置于印刷电路板1正面的右下角且与光传感器26及球面集光反射镜223相邻的激光发射体8，分别与功率控制电路82、摆动控制电路83相连接，用来发出一精细光点，经过两次反射后以沿一水平方向进行的扫描；从激光发射体8发出一个很精细光点的光源，其激光发射体8内的光导引装置(图中未示)用以将来自激光二极管32的光源经过球面集光反射镜片223上导引的小镜反射后导向摆动反射镜221形成有时差的水平的所描光束在印刷电路板1的前端对物体条码进行扫描后会形成光返弹信号，而此光返弹信号经摆动反射镜片221、球面集光反射镜片223上的球面镜将光返弹的信号集中到光传感器26上。
所述激光发射体8包含有在金属压铸头84上开有一定厚度的贯通通孔31，该贯通通孔31的一端是大孔端311，而另一端是小孔端(图中未示)，该贯通通孔31内孔上设有一条凸起的定位线312，以对应透镜套334壁层上端的凹槽3343，以便精确定位，与该贯通通孔31相垂直的金属压铸头84上开有与若干固定孔81；激光二极管32设置于金属压铸头84贯通通孔的小孔端(图中未示)；系列套件33，包含有弹簧331、梅花铜片332、透镜333及透镜套334；其中，透镜333装在透镜套334内，用梅花铜片332将其固定，弹簧331、透镜套334依次套装于金属压铸头84内，并用螺钉335顶住透镜套334后将全部零件安放于金属压铸头84内。
所述透镜套334由一杯形套3341，其封闭端圆心部位的透镜开口3342，位于该透镜开口3342杯形套上端的外套壁壳上轴向设置的凹槽3343、该杯形套3341内壁设置的阶梯递减状环形开口3344组成。
所述摆动器2包含有固定座23，设有一铰轴231，用以铰接、固定摆动器元器件；装于摆动器2的前端且与摆动圈21相连接的摆动反射镜片221；摆动圈232，分别连接于前端的摆动反射镜片221及后端的磁铁24；塑料支撑薄片25，由固定栓251定位后铰装于固定座23的铰轴内；其中，该摆动器2将集光反射镜22传送过来的光点经由摆动反射造成时间差的扫描光束，再将投射于条形码上的光返弹回信号导引回球面集光反射镜片223的球面镜上。
该条码扫描器的条码扫描方法，包含以下步骤(1)在系统启动后，该激光发射体3经功率控制电路82和摆动控制电路83后发出光束信号；(2)该光束信号经由向扫描物品上条码的扫描后，会有返弹光经由前端开口回到光导引装置；(3)该光导引装置会将经过返弹的光信号引收并且集中至光传感器26，以便转换为相对应的电子信号；(4)扫描后的条码返弹信号经一二级放大电路41及三四级放大电路42的四次放大；(5)条码返弹信号经信号数码转换后得到与条码图形相对应的电子波形信号，并后续解调为相对应的条码信号。
工作原理如下系统启动后，该激光发射体8经功率控制电路82和摆动控制电路83后发出光束信号，此时，摆动器2将集光反射镜22传送过来的光点经由摆动反射造成时间差的扫描光束，经由向扫描物品上条码的扫描后，会有返弹光经由前端开口回到光导引装置，而该光导引装置会将经过返弹的光信号引导并且集中在该光传感器26，以便转换为相对应的电子信号，扫描后的条码反弹信号经一二级放大电路41及三四级放大电路42的四次放大后，再经信号数码转换电路6后得到与条码图形相对应的电子波形信号，并后续解调为相对应的条码信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
1.一种条码扫描器，用来扫描一物品上的条码以产生一条码信号，其特征在于该条码扫描器包含有一印刷电路板，设置于机壳内，该印刷电路板包含有一光传感器，设置于印刷电路板的正面后中端，用来接收一经过调变的返弹光信号，并转换为相对应的电子信号；一摆动器，设置于印刷电路板的中端，其后面设有摆动线圈，其前面的摆动反射镜片与侧面由固定卡子定位的球面集光反射镜片构成集光反射镜，其平面镜将激光体发出的光点导引至摆动镜上以形成扫描光束，而球面镜将条码上的反射光导引集中回传感器上；一摆动镜，设置于摆动器的前端，由一个会左右水平摆动的物件上的一镜片构成，用以将集光反射镜传送过来的光点经由摆动反射造成有时间差的扫描光束以及将投射于条形码上的光返弹信号导引至集光镜的球面镜上；一放大解调滤波电路，设置于印刷电路板背面，包括由型号TLC2272的IC构成的一二级放大电路与由型号TLC274的IC构成的三四级放大电路，用于对光传感器接收的电子信号进行两级放大；一信号数码转换电路，设置于印刷电路板背面放大电路与解码器之间，包括由型号TLC274的IC构成的对放大的电子信号进行数位转换的类比电路；一放大解调滤波电路，设置于印刷电路板背面，用以接收来自光传感器的调变信号放大，滤除杂讯，解调为相应的条形码图形信号；一激光发射体，设置于印刷电路板1正面的右下角且与光传感器26及球面集光反射镜223相邻，它分别与功率控制电路82、摆动控制电路83相连接，用来发出一精细光点，经过两次反射后以沿一水平方向进行的扫描；一光源，从激光发射体发出一个很精细的光点；一光导引装置，设置于该金属压铸头内，用以将来自激光二极管的光源经过集光镜上导引的小镜反射后导向摆动反射镜形成有时差的水平的所描光束在印刷电路板的前端对物体条码进行扫描后会形成光返弹信号，而此光返弹信号经摆动镜、集光镜上的球面镜将光返弹的信号集中到光传感器上。
2.一种条码扫描方法，其特征在于，它包含以下步骤(1)在系统启动后，该激光发射体经功率控制电路和摆动控制电路后发出光束信号；(2)该光束信号经由向扫描物品上条码的扫描后，会有返弹光经由前端开口回到光导引装置；(3)该光导引装置会将经过返弹的光信号引收并且集中至光传感器，以便转换为相对应的电子信号；(4)扫描后的条码返弹信号经一二级放大电路及三四级放大电路的四次放大；(5)条码返弹信号经信号数码转换后得到与条码图形相对应的电子波形信号，并后续解调为相对应的条码信号。
3.根据权利要求1所述的条码扫描器，其特征在于所述激光发射体包含有一金属压铸头，系在其本体上开有一定厚度的贯通通孔，该贯通通孔的一端是大孔端，而另一端是小孔端，该贯通通孔内孔上设有一条凸起的定位线，以对应透镜套壁层上端的凹槽，以便精确定位，与该贯通通孔相垂直的本体上开有与若干固定孔；一激光二极管，设置于金属压铸头贯通通孔的小孔端；一系列套件，包含有弹簧、梅花铜片、透镜及透镜套；其中，透镜装在透镜套内，用梅花铜片将其固定，弹簧、透镜套依次套装于金属压铸头内，并用螺钉顶住透镜套后将全部零件安放于金属压铸头内。
4.根据权利要求3所述的条码扫描器，其特征在于所述透镜套由一杯形套，其封闭端圆心部位的透镜开口，位于该透镜开口杯形套上端的外套壁壳上轴向设置的凹槽、该杯形套内壁设置的阶梯递减状环形开口组成。
5.根据权利要求1所述的条码扫描器，其特征在于所述摆动器包含有一固定座，设有一铰轴，用以铰接、固定摆动器元器件；一反射镜片，装于摆动器的前端且与摆动圈相连接；一摆动圈，分别连接于前端的反射镜片及后端的磁铁；一塑料支撑薄片，由固定栓定位后铰装于固定座的铰轴内；其中，该摆动器将集光反射镜传送过来的光点经由摆动反射造成时间差的扫描光束，再将投射于条形码上的光返弹回信号导引回集光镜的球面镜上。
6.根据权利要求1所述的条码扫描器，其特征在于所述透镜套由一杯形套、其封闭端圆心部位设置的透镜开口、位于该透镜开口上、下的半通槽、位于该透镜开口上端半通槽的杯形套壁壳上设置的凹槽、该杯形套内壁设置的阶梯递减状环形开口组成。
7.根据权利要求1所述的条码扫描器，其特征在于所述固定卡子由一梯形架及其两端的定位孔组成。
8.根据权利要求1所述的条码扫描仪，其特征在于所述激光发射体是一激光发光二极管。
全文摘要
本发明涉及一种光源及光传感器皆设置于单一电路板且读码速度快，识别性能高，分辨率强，精度高，可快速远距离读码的条码扫描器及其条码扫描方法。该条码扫描器包含一印刷电路板，而扫描用的激光由电路板前端射出，电路板上有一半导体激光二极管电源，一集光兼扫描光反射导引装置，一光摆动反射装置，一光传感器，摆动驱动线圈以及一套信号控制、处理电路，来自激光二极管的光源经过集光镜上导引的小镜反射后导向摆动反射镜形成有时差的水平的扫描光束在电路板的前端对物件条码进行扫描后会形成光返弹信号，而此光返弹信号弹经由摆动镜再经由集光镜上的球面镜将光返弹回的信号集中到光传感器上得到检测，之后解调放大滤波电路再将光传感器检测到的信号后续处理成相对应的条码信号。
文档编号G06K7/00GK1588419SQ200410051150
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月19日 优先权日2004年8月19日
发明者杜瑞 申请人:杜瑞