识读设备的制作方法

专利名称：识读设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及对物品进行管理的系统和相应的装置，尤其是对物品进行检测的识读设备。
背景技术：
现有技术常用的物品标记、识别及信息化管理的方法主要包括以下技术。条码技术是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用以代表一定的 字母、数字、符号等组成的信息。条码系统是由条码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动 识别系统。在进行辨识的时候，是用条码阅读机扫描，得到一组反射光信号，此信号经光电 转换后变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码后还原为相应的数字，再传入电 脑。电子标签技术又称无线射频识别技术，简称RFID(Radic) Frequency Idenfication) 0是一种非接触的自动识别技术。是利用射频信号和空间耦合(电感或电 磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别的技术。电子标签主要由 标签、天线及阅读器三部分组成。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应 电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号，解读 器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。中国专利申请200510089020. 1引入了一种利用化学元素标记的方法，包括在物 品上设置一种或多种化学元素标记；用X荧光识读器的发射管发出的X光照射上述物品上 的化学元素标记，X荧光识读器的接收管探测到化学元素标记所发射的X荧光，生成该化学 元素标记的光谱数据，将该光谱数据记载在数据库内，作为该化学元素标记的标准光谱数 据。用X荧光识读器的发射管发出X光照射要检测的物品的化学元素标记，X荧光识读器 的接收管探测到化学元素标记所发射的X荧光，生成该化学元素标记的检测光谱数据，用 该检测光谱数据与数据库内的标准光谱数据进行比较，根据两者是否相同，以确定是标记 品或是非标记品，以便对物品进行识别。该专利申请的全部内容以提及方式全文并入本文 中。上述概括介绍的物品标记方法和系统在安全性、识别性和信息化管理方面都具有 实质性进步。然而，仍然存在对物品标记进行检测和管理的系统和相应的识读设备进行改 进的需求。

发明内容
本发明提供部分地满足这种改进需求的识读设备。一方面，本发明提供一种用于物品检测的识读器，包括发射管部分，用于向物品发 射激发辐射；接收管部分，用于接收从物品激发出的荧光射线，并输出信号；数据处理分析 装置，用于接收来自接收管部分的信号，并判断是否正常接收到信号。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中当数据处理分析装置判断未接收到来自接收管部分的信号时，数据处理分析装置的显示器不输出信号或显示为未收到信号；当判断接收到来自接收管部分的信号是正常信号时，数据处理分析装置分析并处理接收到 的信号，并且数据处理分析装置的显示器将显示经过处理的信号；当判断接收到来自接收 管部分的信号是非正常信号时，则显示器不输出信号或显示为没有正确地读到信号。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中对从接收管部分收集到的信号进行 放大处理，通过预设的阈值比较放大后的信号值，得到二值化的高低电平，当在特定时间段 内为连续的高电平时判断为接收到的信号是正常信号；当特定时间段内为连续的低电平时 判断为未接收到来自接收管部分的信号；当在特定时间段内为间断的高低电平时判断为接 收到来自接收管部分的信号是非正常信号。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中所述特定时间段为120-150ms。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中在接收管部分设置滤波电容和/或 滤波片，使得将接收管部分接收的无用的光谱滤掉，只保留目标波段附近的光谱。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中在接收管部分设置透射或反射光 栅，从而过滤掉非目标波段信号。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中所述光栅为闪耀光栅。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中在发射管部分使用低频振荡电路输 出编码信号Π，用载波振荡电路输出振荡频率f0，fl对f0进行调制；在接收管部分采用锁 相环电路，接收信号经解调后，输出频率为Π的方波信号，信号经过锁相环电路时，通过频 率筛选，从而去除掉发射管部分所发射的光谱。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中频率f0为38kHz。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中低频振荡电路采用高速CMOS型4-2 输入的“与非”门集成电路；载波振荡电路使用IC2555集成电路；锁相环电路采用锁相环集 成电路。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中所述识读器是体积为45 ^ 55 ^ 5mm 的便携式识读器。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中发射管部分采用多个发射管。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中所述多个发射管为4个发射管。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中所述发射管部分含有X光激发，Y 射线激发、α射线激发、电子束激发、紫外激发、可见光激发、红外激发、激光激发、核磁共振 激发或它们的任意组合。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中数据处理分析装置为可拆卸单元， 数据处理分析装置选自掌上型电脑、PDA或智能手机。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中数据处理分析装置与识读器的其它 部件一体化。根据本发明的上述识读器的一个实施例，其中识读器中还包括有条形码识读单 元、IC卡识读单元、RFID识读单元、磁卡识读单元、二维码识读单元、生物识读单元、图像信 息识读单元或它们的任意组合。本发明的识读器能够有效防止同一场地使用的多个识读器之间的干扰和荧光灯、 环境光、日光和电路板间的干扰，有效增加识读距离，并减小识读器的整体体积，从而构成方便的便携式识读器。


图1表示根据本发明实施例的标记检测系统的示意性结构方框图；图2表示根据本发明实施例的用识读器检测到的光谱的例子；图3表示根据本发明实施例的数据库系统结构示意图； 图4示出为解决环境光干扰问题，本发明采用的将接收器探测到的模拟信号转换 成数字信号的三种波形图；图5示出为解决环境光干扰问题，本发明采用的为识别和解决干扰问题而设的识 读器工作流程图；图6表示识读器的发射管数量与识读距离关系的测试图；图7表示本发明实施例的一个便携式识读器的外形透视图。
具体实施例方式元素标记技术本发明采用的物品检测识别技术之一为荧光光谱法，包括X光、紫外光、可见光、 红外光等波段的荧光光谱法等。以X荧光光谱法为例。X荧光光谱法可用于识别物质中的元素、元素的浓度、以及 元素的比例等。元素通过其特征X光发射波长或是能量进行识别，被发现的元素通过测量 其辐射的特征强度确定比例。所有的原子都有固定的电子数量并在原子核周围排列成轨道。在X荧光光谱法 中，射线从激发源(例如，可以是X射线、Y射线、α射线、电子束等)发射并撞击样品。来 自激发源的射线有足够的能量撞击里层轨道上的电子。当此撞击发生的时候，内层电子以 光电子形式被击出，内层电子轨道上出现空穴，而这种状态是不稳定的。此时外层轨道上的 电子将跃迁到内层轨道上的空穴以恢复稳定。由于电子从外层轨道跃迁到内层轨道，将发 射出射线，这种射线即为X荧光射线。X荧光射线的能量由最初和最终轨道之间独特的跃迁 能量的不同而决定。由于X荧光光谱法检测的是原子(化学元素)的内层电子的跃迁而产生的X射线， 因此，它不受被分析物品化学反应(化学键)变化的影响，从每一化学元素发出的X射线带 有特定和唯一的光谱标识，从而允许确定特定的元素标记是否存在于物品中。应当理解，本发明可以但不限于使用元素原子作为标记外，本发明也可以使用元 素分子和分子化合物作为特定标记，所检测的荧光射线不限于X光波段的荧光射线，也可 以包括紫外、可见、红外等波段的荧光射线。关于元素分子或分子化合物的标记与检测原理 与上述X荧光检测的原理类似，只不过光谱反映的是分子结构的特征能级变化，因而能够 检测相应的以分子和分子化合物形式存在的特定标记。本发明还可以利用核磁共振技术激 发元素，检测元素核磁矩裂变的精细光谱结构。从而通过多种光谱结构的结合，可以选择性 地检测更为丰富的标记光谱。以下当以元素标记为例描述本发明的对物品标记进行管理的 系统和相应的装置，尤其是对物品进行检测的识读设备时，本领域技术人员应当理解，这也 同样适用于利用紫外、可见、红外等波段的荧光射线进行检测的识读设备。
元素标记可以是本领域技术人员已知或未知的任何能够通过包括X荧光检测的 任何合适的元素和/或化合物。从理论上讲，元素可以是周期表中列出的任何一种或多种 元素及其化合物。但考虑到光谱的明显性、检测的方便性和物质的低毒性等因素，优选的是 原子序数在5以上的元素，更优选的是原子序数在22 (钛)以上的元素，属于周期表中d区 和f区的元素，更优选的是选自以下15种化学元素中的元素锶，铷，钇，铯，镧，铈，镨，钕， 钐，铕，钆，铽，镝，铒，镱。标记可以是外加的元素和/或化合物，也可以是同时包括物品本身固有的元素和 /或化合物。当某种标记是物品本身固有的元素和/或化合物时，可以是在物品的至少一部 分上存在着的成分。元素标记加入的量可依据所使用的元素的量和能量的需要来确定。例如，标 记元素的最小量可以由X荧光分析器的检测界限确定，标记元素最小量通常可以在约 100ppb-50ppm。例如，如果标记的浓度可以至少为lppm，并且从I-IOOOppm变化，从而针对 每一元素可形成至少1000个浓度的标记。也可以使用更大量的标记，或者更小的最小浓度 (例如，随着技术的进步，进一步降低最低含量是可能的)。标记元素可以以多种形式在物品中存在。例如，可以以任何含有该元素的化合物 (例如盐)或大分子、小分子形式存在，可以单独加入也可以与其它成分一起加入物品中。 事实上，标记元素可以与各种成分和/或添加剂结合构成混合物和/或溶液。物品中的上述至少一种标记形成的输出光谱提供了物品的区别性“代码”，这种 代码可以基于标记的数量、类型的存在与否，以及相同或不同标记的浓度比例以及标记在 物品中的位置，和上述特征的各种任意组合。例如，同一元素在Ippm-IOOOppm浓度之间以 Ippm的增量存在，则可提供1000种代码。又如，加入不同标记的各种浓度可以提供更多的 代码，相同或不同的标记结合物品本身固有的成分作为附加标记可以提供更多的代码，将 物品分为多个部分并对每个部分分别提供不同标记的各种浓度可以提供进一步更多的代 码。标记可以加入到物品的任何部位(包括表面)。例如，在生产过程中可以将标记均 勻地加入到物品的整个体积中去。又例如，可以掺杂掺入到物品的特定部分(例如立方体 的四个角)从而只在物品的该特定部位才能检测到标记。又如，可以利用标记数量、类型、 浓度的各种组合在物品的多个位点生成一维、二维或三维的各种形状和图案，从而当扫描 物体的标记时，标记元素相对于物体位置的一维、二维(如分布图像)或三维浓度分布也构 成一种代码。标记物品的检测参见图1，在要标记的物品上存在或设置包含至少一种化学元素的标记100，该至 少一种化学元素可以是物品内在固有的和/或外加的。用识读器的激发源(例如，X光发射 管部分101发射的X光11)扫描该物品以便激发包含所述至少一种化学元素的标记，X荧 光识读器的接收管部分102探测到包含至少一种化学元素的标记所发射的X荧光12，通过 AD转换生成X荧光光谱的数字信号(光谱数据)。X荧光光谱的一个例子可参见图2 (其中示出了多种元素存在时的X荧光光谱)。 例如，图2显示的X荧光检测光谱中，能够识别出Fe、Cu、Rb、Sr、Mo等各个标记元素的存在； 每种元素的峰值强度与背景强度的比值可以代表该元素的存在浓度；或者各种元素的峰值强度比代表各种元素的相对浓度比；上述各种参数形式可以任意组合以提供更多的代码。然后将该数据通过数据处理分析装置103和链接34传输并存储到数据库104，作为所述包含至少一种化学元素的标记的数据。在此同时或在此之后，可以对应所述标记的 数据向数据库内输入该物品的属性信息和有关该物品的各种其它信息。在此说明的是，X 荧光光谱的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元 素浓度的信息、元素浓度比的信息、配方的信息、物品的信息的所谓指纹数据，将此指纹数 据存储于数据库104内用于以后的比较。这些编码或未编码的数据在此统称为“标记的数 据”。仍然参见图1，当要检测一个物品是否是已标记过的物品时，用激发源(例如，X光 发射管部分101发射的X光11)扫描要检测的物品，X荧光识读器的接收管部分102探测 到化学元素标记所发射的X荧光12，通过AD转换生成检测数据，数据处理分析装置103将 该检测数据与数据库104内存储的标记的数据进行比较，根据两者是否相同，以确定要检 测的物品是标记品或是非标记品。如果是标记物品，则通过数据库可以获得有关该物品的 所需信息。本领域技术人员可以理解，上述判断两个数据是否相同的原则，是指两个数据完 全相同或者误差在允许的范围内。与对物品定义标记的过程相对应，探测到的X荧光光谱 的数字信号可以进一步被编码成各种编码数据，例如形成为包含元素的信息、元素浓度的 信息、元素浓度比的信息、配方的信息、物品的信息的所谓指纹数据，将此指纹数据进行传 输而与数据库104内事先存储的数据进行比较。这些编码或未编码的数据在此统称为“检 测数据”。在图1示意性示出的系统中的识读器，非限制性地包括有作为激发源的X光发射管部分101，用于向带标记100的物品发射激发光束11以 便扫描物品，本领域技术人员可以理解，虽然图示实施例中X荧光识读器中的激发源使用 的是X光发射管，但激发源并不限制于X光发射管，可以是Y射线发射管、α射线发射管、 电子束发射管或它们的各种任意组合等，只要能够轰击元素标记导致发射X荧光的任何能 量发射装置。在一个实施例中，激发源可以是连续可调的或分挡可调的变频电磁辐射管，其 频率覆盖范围可以包括X光波段以及波长更长的紫外、可见、红外区域，从而构成一个广义 的χ荧光识读器(即不仅激发和检测标记的χ射线，也激发和检测紫外、可见、红外区域的 辐射)。通过这样的能够激发紫外、可见、红外辐射的激发源，可以同时或单独激发与检测前 述以元素分子或分子化合物形式存在的特定标记。除上述各种光激发源外，本发明还可以 通过应用电流线圈或永磁体向物品同时施加磁场激发源，激发元素的核磁共振精细光谱， 核磁共振光谱也代表元素的特征光谱，从而可以选择性地检测更为丰富的标记光谱。所有 这些特征都在本发明的考虑之内。如果使用X光发射管作为激发源，则可以是例如由放射 性同位素配合准直导向装置所组成的放射源型激发源，或者由X光管及滤光系统组成的单 色X光束激发器等本领域已知的激发器。X荧光接收管部分102，用于接收从物品激发出的X荧光射线12，并通过AD转换转 化为数字信号(检测数据)通过接口 23传给数据处理分析装置103。当同时或单独激发前 述以元素分子或分子化合物形式存在的特定标记时，荧光接收管部分102也可以同时接收 紫外、可见、红外区域的荧光并转化为电信号传给数据处理分析装置103。荧光接收管可以 是例如正比计数管、多丝正比计数管、Si PiN 二极管等。
数据处理分析装置103，可以包括必需的数据处理单元，数据存储单元(例如ROM， RAM)，数据发送单元和数据接收单元。本领域技术人员可以理解，它可以是任何有通信能力 的计算处理设备。该数据处理分析装置中存有实现其各种功能的软件，一般情况下，数据处 理分析装置总是包括一个本地数据库，在本发明的系统中称为终端数据库。数据处理分析 装置103的终端数据库中可能已经存储有针对待测物品的标记的数据，从而当接收到荧光 接收管部分102传来的测量结果后直接与存储的标记的数据进行比较，并从数据库中调出 存储的有关用户及该物品的详细信息查阅。荧光识读器可以通过有线和/或无线方式与本 地数据库、远程中央数据库和/或其它荧光识读器的终端数据库相连接(在下面将更详细 说明)，从而在授权的情况下，从本地数据库和/或远程数据库下载调用本身终端数据库中 没有的标记的数据，用于现场测量和识别。现场测量的数据和输入的信息也可以存入终端 数据库，或通过有线和/或无线传输上传到本地数据库、远程中央数据库和/或其它荧光识 读器的终端数据库，及时相互更新数据。在一个实施例中，为了方便使用，荧光识读器可以 通过无线方式(WEP)与本单位的网络相连接，之后，再通过互联网或本地数据库以及远程 中央数据库相连接。此外，荧光识读器还可选择地包括提示灯、发声器或振动器等方便视觉 或触觉传感的装置。例如，当使用荧光识读器检测物品时，经过元素标记过的物品能够使识 读器外壳上的绿灯亮起，并发出“嘟嘟”的声响或产生震动感。而在检测没有经过元素标记 过的物品时，则识读器只会红灯闪烁。在本发明的一个完整系统的使用中，可包括一个或任意数目的多个识读器。本领 域技术人员可以理解，当说明书中提到X荧光识读器时，所有技术方案也适用于诸如紫外、 可见、红外荧光识读器。
编码与解码防干扰技术由于同一识读器的发射管部分和接收管部分的频率几乎一致，并且发射管、和接 收管的响应波峰相差很小，所以当同一种识读器设备一起同时工作时，一个识读器的发射 管部分发射过来的信号就容易直接被另外一个识读器的接收管部分所接收，从而产生干 扰。为此，在本发明的一个实施例中，采用了 38KHZ的编码和解码技术，在发射管部分 使用例如高速CMOS型4-2输入的“与非”门集成电路，组成低频振荡电路作编码信号fl，用 例如IC2555电路作载波振荡电路，振荡频率为例如f0 (38kHz)。fl对f0进行调制。在接 收管部分采用锁相环电路(例如锁相环集成电路)接收信号经解调后，输出频率为fl的 方波信号，信号经过锁相环电路时，通过频率筛选，从而去除掉发射管部分所发射的光谱，防环境光干扰技术上述方法解决了识读器设备之间的干扰问题，但是仍然存在环境光的干扰问题。 例如，日光灯中存在着和接收管光谱一致或重叠的光谱，个别荧光灯会发出与识读器的接 收信号波段相同或重叠的信号，因而环境光源有可能造成对接收的干扰。为解决这一问题， 本发明采用下述方法一是识读器在接收端设置透射或反射光栅，采用接收一级或二级衍射光进行光谱 识读，从而过滤掉非目标波段信号。也可采用例如闪耀光栅，从而增强有用光谱的强度。二是采用滤波电容和滤波片因为发射管和接收管的波段范围都比较广泛，所以 会引起干扰，因此可以选择在接收管部分设置滤波电容和/或滤波片，从而将接收管部分接收的一些无用的光谱滤掉，只保留目标波段附近的光谱，从而减轻干扰。三是将模拟信号转换成数字信号例如，对于利用红外波段荧光射线标记物的检测，识读器的基本原理是首先通过发射二极管发射出的近红外短波，样品受红外激发后，产 生荧光效应，从而被接收管部分接收，而识读器对收集到的信号进行放大处理，通过预设的 阈值比较放大后的信号值，得到二值化的高低电平。当为1时，表示识读到信号(此时可以 设置信号灯亮)，正确稳定读到信号时，会产生连续为1的高电平，通过光谱仪显示为一条 直线(图4a)，当完全没有读到信号时，会产生连续为0的低电平，仪器上显示也为一条直 线(图4b)，当受干扰(荧光灯、环境光、太阳光和电路板间的干扰)而读到信号时，会产生 0和1间断的高低电平，仪器上显示为方波段(图4c)。由图4的三张波形图分析可见，接收管部分在正常识读到信号、没有识读到信号 和干扰时识读到的信号是完全不一样的，由此，为识别和解决干扰问题，可以利用数字电路 区分的方法，主要的工作过程是(参见图5的识读器工作流程图)识读器的发射管部分 501首先发出辐射扫描要检测的物体，当识读器的接收管部分502接收到要识别的模拟信 号后，不马上将信号输出，而是让信号经过单片机503对信号进行判断，如果收集到的信号 在特定时间段(例如120-150ms)内为连续的高电平，说明正确识读到信号(504)，然后将经 过处理的信号(例如判断是否是标记物品、标记物品的信息等)通过显示器输出，还可以触 发信号灯、蜂鸣器工作(510)，以表示识读到正常信号；如果是连续的低电平，说明没有读 到信号(505)，则不输出任何信号或显示器显示没有接收到信号；如果是间断的高低电平， 说明为不正常识读(506)，单片机不输出任何信号，则识读器的显示器不输出信号或显示为 没有正确地读到信号(读到错误信号)。通过这种方法，本发明能有效地解决识读器的光源 干扰问题。增加识读器的有效识读距离为方便使用，希望在识读过程中增加识读器与物品之间的有效距离。本发明采用 包括但不限于增加发射光源的强度的方法。一方面，可以采用增强发射管部分的发射功率 的方法，这受到当前技术水平的限制。另一方面，可以采用逐一增加发射管的数量的方法。 例如，如果单支发射管的功率为lOOmw，单位面积内激发的荧光强度相对较弱，从而使得探 测距离相对较短，为此可采用逐一增加发射管的数量，从而增强单位面积上激发的荧光，从 而有效地延长探测距离的方法。从图6上可以看出激发荧光的强度与发射管的强度存在着 正向比例关系。考虑到荧光强度的上限限制，4个发射管是比较理想的，具体数据如图6所 示。经测试，本发明识读器的有效探测距离可达O-lOcm。在本发明的典型实施例中，荧光识读器被制作成小体积、便携式的，使得能够进行 现场检测。目前申请人设计的新型识读器在保证识读精确的前提条件下缩小体积并且模块 化，更加有利于用户的携带和技术人员以后的封装和集成。例如，在一个实施例中，识读器 的体积设计为45 * 55 * 5mm。作为一个举例，图7示出本发明的新型识读器700的一种设计外观。它具有仪器 机身701 ；与机身连成一体的手柄702，其上可设有启动开关，该开关可以是例如一个指纹 传感器，从而控制整个检测器的授权使用；检测器头部703中安装有发射管部分、接收管部 分。使用时，头部的顶端713垂直地靠近或接触被测物品的表面或特定部位的表面，S卩，对准被测物体执行激发源的发射和扫描，同时，荧光探测器接收物体发出的荧光(如X荧光、 红外荧光等)；作为选择，当识读器是能够同时识读含有标记信息、条形码、二维码、图像信息、 RFID、IC卡、磁卡等中至少之一的物品的识读器时，识读器除了头部包括用于荧光检测的发 射管部分、接收管部分外还包括在头部或机身同时集成的多种识读单元，如条形码识读单 元、接触型IC卡识读单元、RFID识读单元、磁卡识读单元、二维码识读单元、生物识读单元 等，从而在一机上集成多种技术的应用在此情况下，头部包含传感器部分，包括能够对光信号产生作用的光传感器部分 (包括发射管部分、接收管部分)，能够对电子信号产生作用的射频传感器部分。光传感器 部分也可以包括能够对可见光产生作用的可见光传感器部分，能够对红外/紫外光线产生 作用的红外/紫外传感器部分。红外/紫外传感器部分设置红外/紫外发射管部分。红外 /紫外发射管部分可以按照设定的、能够变化的频率发射红外/紫外光。射频传感器部分优 选设置射频发射装置。在此情况下，识读器发射和接收的频率有所重叠，更容易产生发射管 部分与接收管部分之间的相互干扰，导致识读器不能正常识读。如上所述，本发明通过编码 与解码防干扰技术解决了发射管部分与接收管部分之间相互干扰的技术问题。同样在此情 况下，当用识读器检测物品时也更容易面临各种光源、日光灯等环境光干扰的技术问题，因 为日光灯在发光时具有热辐射，并且所发射的也是全波段的光谱，所以会干扰识读器。如上 所述，本发明通过防环境光干扰技术解决了这一技术问题。
识读器机身后面还包括尾部704，其上设有卡槽705，用于插入数据处理分析装置 706 (例如一个PDA)，数据处理分析装置706通过卡槽705上的接口与识读器相连，接收并 分析荧光接收管部分探测的光谱转化的数据，以便做出判断或通过网络向数据库双向传输 数据。显然，当识读器是上述能够同时识读含有标记信息、条形码、二维码、图像信息、 RFID、IC卡、磁卡等中至少之一的物品的识读器时，数据处理分析装置706还包括多道采样 电路和相应的模数转换电路、接口电路等，与数据处理单元，数据存储单元、数据发送单元 和数据接收单元等一起通过本领域技术人员可以想到的各种连接方式和电路设计而实现 对采集的数据分析、判断和传送功能。除数据处理分析装置706之外的识读器的其余部分可以集成为一个整体，即，数 据处理分析装置706被设计为一个可分离的PDA，从而形成分体的便携式设备。可分离式设 计的优点在于可以替换插入不同用途的PDA(即包含不同类型的数据库)，或者，适用于插 入多种类型的数据处理分析装置706，例如，卡槽705可设计为具有交叠的卡区形状，从而 适合插入多种体积和外形规格的PDA或智能手机等。然而，本领域技术人员可以理解，也可 以将数据处理分析装置706设计为与识读器的其它部分一体化集成的装置，从而数据处理 分析装置706成为识读器的一个固定部件。本发明的识读器轻便小巧、可以手持，便于现场使用。以往需要带回到实验室中用 几天才能完成的分析、检测结果，使用便携式识读器后，现在只需要几秒钟就可以在现场完 成，尤如一个“便携式实验室”。识读器的便携式设计加上通过无线传输与本地或远程数据 库通信能力使本发明的信息化系统可以实时实地进行检测工作，从而构成目前最为方便可 靠的鉴别、检测、认证、和管理的系统。
数据库和网络技术本发明的信息化系统还得益于具有管理功能的数据库系统。一个典型的系统构架300如图3所示。系统300包括中央数据库，可称为远程中 央数据库302，本地数据库303、304与远程中央数据库302可以分别设置在本地终端和远 程终端上，或者说每一个数据库是包括软件及其相关硬件的系统，具有数据处理、控制等管 理功能。本地数据库和/或远程中央数据库还可以通过跟踪定位技术对进行检测的识读器 311-315或对已标记物品进行跟踪、定位、遥控，此外，也可以通过不同识读器之间进行授权 控制。每一个识读器311-315上设置有终端数据库，该数据库中存储现场需要的相关的用 户及物品的信息，也可以不存储而当需要时从其它数据库调用。网络301可以是公众可接 入的通信网络(例如互联网)，可以是专用网络或包括公共和专用部分的混合网络，可以是 无线通信网络和/或数据通信网络，可以支持多种网络(例如CDMA、GSM)之间进行数据传 输和共享。虽然图3中示出了两个本地数据库和分别与两个本地数据库通过无线方式联系 的5个识读器，但是本领域技术人员能够理解，这不是必需的限制，实际上，可以有更多或 更少的本地数据库和相联系的识读器。当有多个识读器在同一场地一起工作时，有可能产 生识读器之间的相互干扰，例如，一个识读器的发射管部分发射过来的信号就容易直接被 另外一个识读器的接收管部分所接收，从而产生干扰。如上所述，本发明的技术方案解决了 识读器设备之间的干扰问题。识读器与本地数据库之间也可以通过有线方法连接，或者通过局域网、互联网等 连接。本领域技术人员还可以理解，本发明的系统也可以仅由本地数据库和相联系的一个 或多个识读器构成，即，本地数据库充当整个系统的中央数据库，而不必再进一步连接到其 它的数据库。如前所述，识读器除了发射管部分和接收管部分外还设置有数据处理分析装置， 一个典型的数据处理分析装置包括数据处理单元，数据存储单元，数据发送单元和数据接 收单元以及显示单元。所述终端数据库即存在于数据处理分析装置中。识读器通过有线和 /或无线方式与本地数据库、远程中央数据库和/或其它识读器的终端数据库相连接。本地数据库与远程中央数据库通过网络相连接，可以及时相互更新数据。为了方 便使用，识读器可以通过有线或无线方式与本单位的网络相连接，之后，再通过互联网与本 地数据库以及远程中央数据库相连接。同一单位的不同识读器，它们之间也可以通过有线 和/或无线的方式相互连接。根据本发明的一个方面，识读器设置有授权控制器和/或跟踪单元、定位单元、遥 控单元等(可以统称为管理单元，例如，它们都可以设置在数据处理分析装置上，也可以设 置在机身的其它固定部位)，用于控制本身识读器或其它识读器的授权或取消授权等。也可 以通过本地的开机密码或生物传感器(比如指纹传感器)来实现授权，也可以通过远程控 制终端对其进行授权或取消授权控制，通过管理跟踪单元、定位单元、和/或遥控单元，远 程控制终端可以实时的管理跟踪、定位、和/或遥控任意一个识读器。根据本发明的一个方面，在数据库网络的每一级数据库中可以建立有关客户及相 关物品的信息数据，从而当确认所检测的物品是标记物品时，可以打开该信息数据，获得更 多的相关信息。例如，在元素标记被合成时，元素编码自动生成；被标记物品的身份资料信息，可按自定义方式在后期编制完成，并全部存储在中央数据库中，例如，可以包括物品属 性、特征、产权等自定义信息，更详细地，还可以包括以下一种或多种内容标记物品的特 征编码；SKU:单品的项目编码；品名物品的名称；生产日期物品的生产日期；物品的批 数生产物品的批数；厂家生产厂家；顾客可能需要检测物品的客户；说明物品的常规 说明，等等。除以上的静态信息外，根据特定的用途，也可以包括物品或物品持有人的“动态” 信息。例如，物品(如停车卡)持有人进出检测地点的时间信息和时间间隔信息、从而能够 计算相应的费用等。概括地讲，所述信息数据包括下列中的一种或多种的任意组合用于识别物品或 物品持有人的身份的信息、用于对物品或物品的持有人进行管理的信息、在标记之后向数 据库中不断加入、删除和修改的其它自定义信息，从而便于对物品和持有人进行查询、调 用、统计、分析与管理。本领域技术人员通过阅读后面的应用实例得到启发，可以针对物品 和持有人的使用需要对特定的数据自定义任何类型和内容的与相关物品关联的任何信息。 这些信息可以同时或分级地存储于各级数据库中方便相互调出使用。
虽然本发明的不同实施例已经在上面描述，应该理解它们仅以例子的形式给出， 而不用于限制。对本领域技术人员来说，显然可做出不偏离本发明的精神和范围的各种变 化和修改。
权利要求
一种用于物品检测的识读器，包括发射管部分，用于向物品发射激发辐射；接收管部分，用于接收从物品激发出的荧光射线，并输出信号；数据处理分析装置，用于接收来自接收管部分的信号，并判断是否正常接收到信号。
2.根据权利要求1的识读器，其中当数据处理分析装置判断未接收到来自接收管部分 的信号时，数据处理分析装置的显示器不输出信号或显示为未收到信号；当判断接收到来自接收管部分的信号是正常信号时，数据处理分析装置分析并处理接 收到的信号，并且数据处理分析装置的显示器将显示经过处理的信号；当判断接收到来自接收管部分的信号是非正常信号时，则显示器不输出信号或显示为 没有正确地读到信号。
3.根据权利要求2的识读器，其中对从接收管部分收集到的信号进行放大处理，通过 预设的阈值比较放大后的信号值，得到二值化的高低电平，当在特定时间段内为连续的高 电平时判断为接收到的信号是正常信号；当特定时间段内为连续的低电平时判断为未接收 到来自接收管部分的信号；当在特定时间段内为间断的高低电平时判断为接收到来自接收 管部分的信号是非正常信号。
4.根据权利要求3的识读器，其中所述特定时间段为120-150ms。
5.根据权利要求1的识读器，其中在接收管部分设置滤波电容和/或滤波片，使得将接 收管部分接收的无用的光谱滤掉，只保留目标波段附近的光谱。
6.根据权利要求1的识读器，其中在接收管部分设置透射或反射光栅，从而过滤掉非 目标波段信号。
7.根据权利要求6的识读器，其中所述光栅为闪耀光栅。
8.根据权利要求1的识读器，其中在发射管部分使用低频振荡电路输出编码信号fl， 用载波振荡电路输出振荡频率fO，fl对fO进行调制；在接收管部分采用锁相环电路，接收 信号经解调后，输出频率为fl的方波信号，信号经过锁相环电路时，通过频率筛选，从而去 除掉发射管部分所发射的光谱。
9.根据权利要求8的识读器，其中频率fO为38kHz。
10.根据权利要求9的识读器，其中低频振荡电路采用高速CMOS型4-2输入的“与非” 门集成电路；载波振荡电路使用IC2555集成电路；锁相环电路采用锁相环集成电路。
11.根据权利要求10的识读器，其中所述识读器是体积为45* 55 * 5mm的便携式识读器。
12.根据权利要求1的识读器，其中发射管部分采用多个发射管。
13.根据权利要求12的识读器，其中所述多个发射管为4个发射管。
14.根据权利要求1的识读器，其中所述发射管部分含有X光激发，Y射线激发、α射 线激发、电子束激发、紫外激发、可见光激发、红外激发、激光激发、核磁共振激发或它们的 任意组合。
15.根据权利要求1的识读器，其中数据处理分析装置为可拆卸单元，数据处理分析装 置选自掌上型电脑、PDA或智能手机。
16.根据权利要求1的识读器，其中数据处理分析装置与识读器的其它部件一体化。
17.根据权利要求1的识读器，其中识读器中还包括有条形码识读单元、IC卡识读单元、RFID识读单元、磁卡识读单元、二维码识读单元、 生物识读单元、图像信息识读单元或它 们的任意组合。
全文摘要
本发明提供一种用于物品标记的荧光检测的识读器，包括发射管部分，用于向物品标记发射激发辐射；接收管部分，用于接收从物品标记激发出的荧光射线，并输出信号；数据处理分析装置，用于接收来自接收管部分的信号，并判断是否正常接收到信号。本发明的识读器能够有效防止同一场地使用的多个识读器之间的干扰和荧光灯、环境光、日光和电路板间的干扰，有效增加识读距离，并减小识读器的整体体积。
文档编号G06K7/12GK101840502SQ200910000980
公开日2010年9月22日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者李宁 申请人:正品科技(北京)有限公司