专利名称：多操作模式的数据阅读器的制作方法
技术领域：
本公开的领域涉及数据阅读器，例如扫描仪、光代码阅读装置和电子标签(如，射频识别“RFID”)阅读器。在下面描述中，焦点是条形码阅读，但是本公开通常适用于其他类型的符号阅读、目标识别或电子标签阅读。
背景技术：
条形码标签包括一系列具有不同宽度的平行黒条，其间介有不同宽度的空白(light space)。编码在条形码中的信息由特定序列的条和空白宽度表示，这种表示的具体性质取决于所使用的特定条形码符号。阅读条形码典型方法包括产生电信号，其中信号电压在两个预设定的电平之间交替，一个表示黑条，另一个表示空白。高低电平的交替脉冲的时间宽度(temporal width)对应黑条和间隔的空间宽度。不同宽度的交替电平脉冲的时间序列呈现给电子解码器以解码。条形码只是现今使用的许多光代码种类的一个示例。最常见的条形码是一维或线性的光代码，例如UPC代码或Code39条形码，其中在一个取向编码信息一该取向与黑条和间隔正交。高维光代码，例如，矩阵式二维条形码(例如，MaxiCode)或堆叠式条形码(例如，TOF417)，它们有时也称作“条形码”，同样用于各种目的。条形码阅读器的一种常用类型是点扫描仪，其中照明源在条形码上移动(例如，扫描)，同时光电检测器监控反射的或反向散射的光。点扫描仪中的照明源通常是激光器，但是可以包括相干光源，例如激光器或激光器二极管，或非相干光源，例如发光二级管(LED)。激光照明源可以提供高强度照明的优点以允许阅读距离条形码扫描仪较远的条形码，例如具有大景深，和在更大的背景照明条件下。扫描仪的阅读点可以手动地移过条形码，这种阅读器通常称作扫描笔。可替换地，该点可以以一种控制的方式自动地在条形码上移动或扫描。扫描机构可以包括旋转的镜面轮，振动反射镜，或用于枢转地移动/扫描照明光束的其他合适的机构。扫描照明光束的路径称作扫描线。通常，单个扫描线必须延伸至条形码，以便成功阅读条形码，除非使用专门接合/组装软件，例如缝合，或电子设备以组合部分扫描段。除了扫描引擎，条形码扫描仪还可以使用一组扫描模式产生光学器件(optics),例如模式镜面(pattern mirror)在扫描仪的各种方向以不同的取向产生多样性扫描线，从而允许以大角度视角和在大范围取向上阅读条形码。这就是多维扫描模式。阅读器的另一种类型是图像阅读器，例如CXD (电荷耦合装置)或CMOS (互补金属氧化物半导体)，其中检测器阵列可以聚焦条形码图像的一整条线或扫描区域的二维图像。图像阅读器通常包括照明条形码的光源以提供所需信号响应。为了说明的目的，术语“扫描仪”可以指点扫描仪类型和图像扫描以类型的数据阅读器。数据阅读器的又一种类型是电子标签阅读器，例如RFID阅读器。该RFID阅读器具有发射无线电波的天线和RFID标签通过发送回其数据来响应，该数据反过来由阅读器中接收器采集。
关于数据阅读器操作/功能，将数据阅读器操作方式分类的一种途径需经由两种模式(1)手持式(或便携式)和(2)固定式(或免手持式)。在固定式或免手持式的操作模式中，该数据阅读器是固定的/静止的，而带有条形码的对象或其他对象在穿过或停留在更大的阅读范围内以阅读。在同时使用固定或手持操作模式的组合功能数据阅读器上，当以固定式模式或手持式模式操作时，理想的组合功能数据阅读器具有不同的功能特征。当该阅读器在手持式或固定式操作模式中切换时，以前组合的手持式/固定式数据阅读器使用各种机构用于检测。例如在固定式操作模式中，条形码阅读器可以产生投影在扫描区域的全方位扫描模式，但是当拿起和用于手持模式时，该条形码阅读器通过阅读其外壳上可手动致动的触发器的操作切换到单线激光扫描模式。本文提出了将数据阅读器在各个模式之间切换的各种方法/系统。例如，该单元的基座可以包括机械或磁底开关，例如接触开关或压力开关，当该阅读器离开表面或支架，其检测/致动。在另外一个示例中，例如根据美国专利号4766297，扫描仪可以包括感测该 扫描仪离开支架的时间然后切换到手持模式的光学传感器。在另一个示例中，美国专利号7243850公开了包括运动传感器的组合手持式/固定式扫描仪以及其他事项，其中该传感器可以感测操作员拿起的单元，和当传感器检测到运动时，则从固定式操作模式接换到手持式操作模式。因此，尽管有不同的方法可在不同模式中切换数据阅读器，但是本发明人确定改进的方法是期望的。
发明内容
本发明主要针对控制或操作数据阅读器的数据阅读系统和方法。某些优选的实施例旨在说明具有改进操作特征的数据阅读器，即用于在各种操作模式之间的切换的改进操作特征，例如，在手持/便携模式和固定模式之间切换或改变阅读器的各种操作特性。下面参考附图，根据优选的实施例的详细说明来阐述其他方面和优点。
图I是根据第一实施例的数据阅读器的左侧立面图，并且还示出支架元件。图2示出图I中数据阅读器的前视立面图。图3示出图I-图2中数据阅读器的基座的俯视平面图。图4示出图I中系统的基座托盘部分的俯视平面图。图5示出图I-图2中数据阅读器向下倾斜时的左侧立面图。图6示出图I-图2中基座和基座托盘部分的放大比例的横断面视图。图7是根据可替换实施例的数据阅读器的左侧立面图，并且还示出了基座和基座托盘支架元件。图8示出图7中数据阅读器的基座的俯视图。图9示出图7中系统的基座托盘支架部分的俯视平面图。图10示出表示图I-图6中数据阅读器的微处理器的各种处理模块的方框图。图11示出图I-图6中数据阅读器的取向检测模块的方框图。
图12是示出了相对于数据阅读器理想平面的加速器平面的图I的数据阅读器的左侧立面图。图13不出表不测量的X和z加速度分量到理想X和z分量的转换的方框图。图14示出图I-图6中数据阅读器支架坐标检测模块的方框图。图15示出图I-图6中数据阅读器运动检测模块的方框图。图16和图17示出表示图I-图6中数据阅读器不同操作状态的状态图。
具体实施例方式下面参考
优选的实施例。图I-图6说明了包括具有中心手握部分14的外壳单兀12、上头部分16和底部·18的数据阅读系统10。该外壳单元12包括外壳12正面/前侧的可选触发器20。阅读器10包括充当平台以支撑阅读器的基座30，例如工作台面5 (通常是水平的)或壁(通常是竖直的)。基座单元30包括可选基座托盘60。该基座托盘60可选地可以固定或暂时安装在工作台面表面5。该基座托盘60包括缩进的上部61，其中基座30位于该上部61中。可以与基座30 —起提供由合适材质，例如橡胶组成的垫脚72、74，以提供与基座托盘60或工作台面的防滑接触。优选地(用压载物)加重该基座30以为单元10在工作台面5上或在基座托盘60中提供牢固/平衡的安置平台。在手持式操作模式中，底部18优选的是可从基座30拆卸的。在另一种配置中，如图6所示，该单元可以包括内置支架，在手持式操作模式中，借此外壳12保持与基座的连接(其中基座30作为内置支架部分)。外壳12和基座30之间的连接优选地包括下述的枢转机构，以允许外壳12相对于基座30倾斜。图I-图2图示说明阅读器10在较竖直的取向，其中前视窗22基本上面向侧面，例如用于阅读位于事物(item)竖直侧面的条形码。图5图示说明阅读器10向下倾斜，以便前视窗22可以被取向成向下的面对适合阅读事物上方条形码。阅读器10通常都具有枪形或类似枪形的外壳12，其中手指致动触发器20位于前部合适的位置。可替换地，外壳可以是其他形状的配置，例如具有一个或多个视窗的盒形或其他配置，例如美国专利号7243850中描述的数据阅读器，这里并入以供参考，外壳优选地配备一个或多个合适的致动器按钮。阅读器10可以经由电缆13或以下述更详细的方式链接到主机，其可以经由无线连接，例如RF (例如，蓝牙、Zigbee)、IR或微波被链接。可替换地，电缆13可以连接到基座部分30，特别适合于基座30在手持式模式中保持连接到外壳12的实施例。阅读器可以提供一个或多个位于外壳12中的印刷电路板(PCB) 40、42，该印刷电路板40、42包含各种单元电子器件。低印刷电路板/下印刷电路板40使用电缆连接器44被图示说明，用于例如为电缆13提供电缆插头连接15 (见图6)，诸如RJ45连接器。印刷电路板可以位于任何合适的位置，包括在头部分16 (例如印刷电路板42);在处理部分14(例如印刷电路板40);在脚部分18 ;或在基座部分30。图6示出在基座30和外壳12的脚部分18之间可操作的示例枢转机构/枢轴机构。脚部分18的外端具有球形插入式圆柱部分(rounded male cylindrical section)19,该插入式圆柱部分19位于基座30的相应圆柱形插座部分。该插入式部分19经由销36和衬套38固定在圆柱形插座部分32。销36和衬套38穿过圆柱形部分19的横缝以允许外壳单元12的枢转。可以使用其他合适的连接机构。例如，磁I禹合机构可以将圆柱部分固定在插座部分，磁力保持元件之间的连接以允许枢转或甚至分离。在另一种配置中，下面部分/低部分19可以包括位于插座部分32中的球部分，该球卡扣入通过摩擦力保持位置的插座内，以允许枢转甚至分离。图7-图9示出数据阅读器110的可替换配置。数据阅读器110与前述实施例中数据阅读器10相似。该阅读器110包括具有手柄部分114的外壳单元112，头或上部分116和底或脚部分118。尽管以分解图说明，但是该底部分118以与前述实施例中相似的方式通过枢轴连接至基座部分130。该基座118充当平台支撑阅读器外壳112在平面上，例如工作台面5或壁。该基座单元30包括可选基座托盘160。该基座托盘可固定地或暂时地安装在表面5上。该基座托盘160包括缩进式上部分161，而基座130位于/嵌套(nest)该缩进式上部分161中。(用压载物)加重该基座130以为单元110在工作台面5上或在基座托盘160中提供牢固/平衡的安置平台。在优选的配置中，该单元可以包括内置支架，在手持式模式中，外壳112借以保持与基座130连接。阅读器110的其他细节，例如枢轴连接机构，·与图I-图6中阅读器10的相似，故不再赘述。下面参考图I-图6描述阅读器的操作，但是应当理解，该描述同样适用于图7-图9的其他实施例。为了自动操作，阅读器10配备了惯性传感器50，其优选地安装在一个印刷电路板上，例如图I中的印刷电路板40，惯性传感器可操作以感测到阅读器10在运动，并因此由操作员拿起。以这种基本形式，阅读器，根据惯性传感器50发出的信号(一个或多个信号)，自动在固定模式和手持模式中切换。例如，当惯性传感器50检测到单元的运动时，阅读器从固定模式切换到手持模式。可替换地(或另外的)，当在手持模式中并且惯性传感器50在给定的时间内未检测到运动时，阅读器会切换到固定模式。该惯性传感器可以包括任何合适的惯性感测装置，例如陀螺仪装置或加速器或其二者的组合，例如惯性测量单元(IMU)。例如，陀螺仪装置对于感测对象的倾斜或旋转是特别有效的。加速器在感测定向加速、相对于重力的取向是特别有效的，并且在下述其他方面也是特别有效的。为了说明的目的，下列实施例将着重描述加速器，但是也可以使用其他惯性感测机构或机构的组合。示例惯性传感器装置可以包括可以操作以检测运动和/或相对于重力的取向的加速器50 (包括一个或多个加速传感器)，但是优选的是能够检测三个方向(X，y, z)上加速/运动和阅读器10取向的3轴加速器。可替换地，加速器50可以是2轴单元。在优选的配置中，加速器50经构建能够检测一个或多个应用于阅读器的标签(也叫做脉冲或单击)。加速器50可以使用一种或多种不同的方法检测阅读器10的运动和取向。在一个示例中，加速器50包括微电子机械系统(MEMS)，在该微电子机械系统上从中立的位置/中间位置测量敏感质量块的偏转(例如，测量电容大小，或使用压电电阻以检测弹簧形变)从而检测运动/取向。加速器50与控制器通信，例如印刷电路板40上的微处理器52。该微处理器52响应加速器50发出的信号控制阅读器10的操作。一种示例加速器50是3轴传感器，例如⑴ Freescale Semiconductor Inc. of Austin, Texas 的模型 MMA7455L,⑵ STMicroelectronics of Geneva, Switzerland 的模型 LIS35DE,或(3) Analog Device, Inc. ofNorwood, Massachusetts 的模型 ADXL345。
加速器的另一种功能是检测阅读器是否在自由下落。检测自由下落的目的是确保阅读器可以准备阅读器的精密系统以应对下落导致的影响。在一个实施例中，为了响应检测数据阅读器在自由下落中的运动，数据阅读器切换到保护模式以应对即将产生的撞击。自由下落中的物体在X、Y和Z轴的加速度的绝对值小于预先设定的阈值。例如，如果三个轴检测到的加速度都小于+/-0. 5g，则可以认为数据阅读器处于自由下落中，因此切换到保护模式。在保护模式中，数据阅读器可以调整某些操作参数或采取合适的操作以保护系统部件。例如，保护模式可以包括下列项中一个或多个⑴在撞击之前，停用激光器驱动电路(和/或其他对冲击敏感的电路)或将其放置于保护模式中以防止撞击中由间断性接触产生的任何可以损毁激光器的冲力；⑵可以在撞击之前制动或固定扫描仪机构的颤镜以保护颤动弹簧免受过大应力或其他机械损伤；⑶可以停用触发器以防止冲击中误扣触发器。图10示出根据一个实施例的加速器50和各种处理器模块的方框图，其中可以实施这些模块以基于阅读器10的运动/取向为阅读器10提供许多不同的功能、模式或能力。下面详细描述这些功能、模块和能力。加速器50发出表示加速度矢量的x、y和z分量的信·号到微处理器52。微处理器包括一个或多个低通滤波器210，其过滤X、y和z分量从而为其他处理模块提供相对干净、低的带宽信号。在一个示例中，低通滤波器210是滑动平均滤波器。微处理器52包括可选取向检测模块230，其接收滤波器210发出的信号220。根据信号220的经过滤的x、y和z矢量分量，取向检测模块230可以用来确定阅读器10的静态取向。微处理器52可以使用由取向检测模块230发出的取向信息从下列描述的不同操作功能性中选择。图11示出取向检测模块230的详细方框图。取向检测模块230包括可选线性转换模块240，其可以调整信号220的x、y和z矢量分量，从而当阅读器在静止直立位置时，补偿阅读器10相对于理想平面的偏摆、俯仰、滚转偏移。换句话说，当加速器50的平面从阅读器10的理想平面偏移时，线性转换模块240在R3中实现一个或多个线性转换，以复制出加速器50平面与阅读器10平面对齐的情况。当加速器50平面与阅读器10平面对齐时，取向检测模块230不再需要线性转换模块240。图12示出加速器50的平面250偏移阅读器10的平面260的y轴α角度的示例，其中阅读器10处于静止直立位置。在这个示例中，线性转换模块240转换测量的信号220的X和ζ分量以表示绕y轴旋转α度，从而抵消俯仰误差。图13示出测量的X和ζ分量到理想X和ζ分量转换的图示。绕y (俯仰)轴的旋转可以用下列方程表示Irl, =^* IrI ,(I)
I IidcalI iiticasurcd
Zl , Iz ^
I lidfia■ imeasiired其中
jcosa O sin a|A= |0 I 0|(2)
I—sin a 0 cosa|旋转矩阵A的元素可以乘以选择值(例如，1024)以提供无浮点操作的精确性。如果需要，不同扰动矩阵可以用来提供关于X轴(滚转)和Z轴(偏摆)的旋转。下面分别是旋转矩阵Ax_axis和Az_axis的示例，其中Ax_axis可以用来提供相对于X轴Y角度的旋转，Az_axis可以用来提供相对于ζ轴β角度的旋转
权利要求
1.一种被构建和布置用于在手持式阅读操作模式操作和在固定式操作模式操作的数据阅读器，包括 夕卜壳; 可手动致动的触发器；和 印刷电路板，即PCB，该印刷电路板布置于所述外壳中，该印刷电路板包括惯性传感器，该惯性传感器集成在该印刷电路板中或安装在该印刷电路板上且可操作用于感测所述数据阅读器的运动，其中所述阅读器的功能或操作响应所述惯性传感器的输入被改变。
2.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中在所述手持式操作模式中，所述数据阅读器可操作用以在致动所述触发器之前开始阅读光代码，因而一旦致动所述触发器，则确认和/或报告选择的光代码。
3.根据权利要求2所述的数据阅读器，其中随着所述数据阅读器集中到选择的光代码上所述阅读器感测数据阅读器运动的减速并且在致动所述触发器之前开始阅读所述光代码作为响应，报告/确认即将致动所述触发器时已经阅读的光代码。
4.根据权利要求2所述的数据阅读器，其中所述数据阅读器处理和确认致动所述触发器之前采集的光代码。
5.根据权利要求2所述的数据阅读器，其中所述数据阅读器响应所述惯性传感器感测的所述数据阅读器的运动可操作用以在所述固定式阅读操作模式和所述手持式阅读操作模式之间切换。
6.根据权利要求2所述的数据阅读器，其中所述惯性传感器包括感测装置，所述感测装置从包括以下项的组中选择加速器、陀螺仪、惯性测量单元和其组合。
7.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中所述惯性传感器可操作用以检测所述数据阅读器在自由下落中的运动并使所述数据阅读器进入保护操作模式作为响应。
8.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中所述数据阅读器包括用于从所述外壳投影瞄准模式以辅助用户将所述数据阅读器瞄准到期望的光代码的光源，其中所述数据阅读器可操作用以响应所述惯性传感器感测的运动在致动所述触发器之前激活瞄准模式。
9.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中所述惯性传感器可操作感测所述外壳的和其他运动不同的摇晃并且将所述数据阅读器切换到另一种操作模式作为响应。
10.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中所述惯性传感器可操作感测所述外壳的相对于其他运动不同的拍打并且将所述数据阅读器切换到另一种操作模式作为响应。
11.根据权利要求I所述的数据阅读器，其中所述外壳包括基座部分和主体部分，所述主体部分具有用户在手持式模式中操作时紧握的中心部分，所述基座部分具有用于在水平面上支撑所述外壳的下支撑面， 其中在所述固定式操作模式中，所述数据阅读器可操作用以在(a)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第一取向的阅读操作的第一功能模式和(b)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第二取向的阅读操作的第二功能模式之间切换。
12.数据阅读器，其包括 外壳，所述外壳经构建和布置用于在阅读操作的手持式模式和固定式模式中操作，所述外壳包括布置在其中的印刷电路板(PCB)和可操作用于感测所述数据阅读器的角取向和运动的惯性传感器，其中所述数据阅读器可操作用于(a)响应由所述惯性传感器感测的所述数据阅读器的运动在阅读操作的固定式模式和阅读操作的手持式模式之间切换，和(b)响应由所述惯性传感器感测的所述数据阅读器的取向在功能模式之间切换。
13.根据权利要求12所述的数据阅读器，其中所述外壳包括基座部分和主体部分，所述主体部分具有用户在手持式模式操作时紧握的中心部分， 其中在所述固定式操作模式中，所述数据阅读器可操作用于在(a)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第一取向的阅读操作的第一功能模式和(b)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第二取向的阅读操作的第二功能模式之间切换。
14.根据权利要求12所述的数据阅读器，其中在所述手持式操作模式中，所述数据阅读器可操作用于在(a)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第一取向的阅读操作的第一功能模式和(b)响应所述惯性传感器感测所述外壳的第二取向的阅读操作的第二功能模式之间切换。
15.根据权利要求14所述的数据阅读器，其中在所述第一功能操作模式中，所述数据阅读器经优化以在宽视野以全方位视角阅读和其中在所述第二功能模式中，所述数据阅读器经优化以在更窄视野以更高密度阅读。
16.根据权利要求12所述的数据阅读器，其中外壳包括基座部分和主体部分，所述主体部分具有用户在所述手持式模式操作时紧握的中心部分，所述基座部分具有用于在水平面上支撑所述外壳的下支撑面。
17.根据权利要求16所述的数据阅读器，其中外壳包括枢转机构，所述枢转机构在所述基座部分和所述主体部分之间操作以允许所述主体部分在竖直角位置和向下倾斜角位置之间枢转，其中在所述固定式操作模式中，所述数据阅读器可操作切换至(a)阅读操作的第一功能模式以响应所述惯性传感器感测所述主体部分相对于重力的第一角取向和(b)阅读操作的第二功能模式以响应所述惯性传感器感测所述主体部分相对于重力的第二角取向。
18.一种使用具有可手动致动的触发器的数据阅读器阅读光代码的方法，包括下列步骤 在手持式模式和免提式模式之间切换所述数据阅读器，以响应所述数据阅读器内或所述阅读器上放置的惯性传感器检测的所述数据阅读器的运动； 其中在所述手持式模式中，按照以下步骤操作 (a)打开瞄准模式以辅助操作员瞄准所述数据阅读器， (b)随着所述操作员将所述瞄准模式集中在期望的光代码上，经由所述惯性传感器，感测所述数据阅读器的减速， (C)响应感测减速，在致动所述触发器之前开始解码光代码。
19.数据阅读器，其包括 外壳，所述外壳经构建和布置用于在阅读操作的手持式模式和阅读操作的固定式模式中操作，所述外壳包括布置在其中的印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板包括可操作用于感测所述数据阅读器的角取向的惯性传感器， 其中所述数据阅读器可操作用于在功能模式之间切换以响应由所述惯性传感器感测的所述数据阅读器的取向的改变。
20.根据权利要求19所述的数据阅读器，其中所述惯性传感器可操作以区分(a)所述数据阅读器处于对应所述阅读操作式固定模式的正常取向的第一取向和(b)所述数据阅读器放于其侧面。
21.根据权利要求19所述的数据阅读器，其中当检测到所述数据阅读器放于其侧面时，所述数据阅读器切换至替换操作模式。
22.—种被构建和布置用于在手持式阅读操作模式操作和在固定式操作模式操作的数据阅读器，包括 夕卜壳; 可手动致动的触发器； 印刷电路板，即PCB，该印刷电路板布置于所述外壳中； 定时器； 惯性传感器，所述惯性传感器安装在所述外壳内或所述外壳上，并且可操作用于感测所述数据阅读器的运动，包括非运动， 其中所述数据阅读器可操作以渐进地从手持式模式切换到渐进地较低功率状态操作模式以响应感测到所述数据阅读器在由所述定时器设定的给定时间间隔中的非运动。
23.根据权利要求22所述的数据阅读器，其中所述渐进地较低功率状态之一是休眠模式。
全文摘要
本发明涉及一种用于操作数据阅读器(10，110)，例如光代码阅读器和RFID阅读器的数据阅读系统和方法。某些优选的实施例针对具有改进的操作特征的数据阅读器，其用于使用装载的惯性传感器(50)，例如能够感测各种动作、运动和/或取向的加速器或陀螺仪，在各种操作模式之间切换，例如在手持/便携模式和固定模式之间切换。
文档编号G06K17/00GK102947839SQ201180026461
公开日2013年2月27日 申请日期2011年5月27日 优先权日2010年5月28日
发明者T·E·坦布里尼, N·N·塔贝特, J·P·C·威廉姆斯, D·P·英格尔斯, M·贝内代蒂 申请人:数据逻辑Adc公司