快递单自动扫码出单一体机的制作方法

本发明是一种快递单自动扫码出单一体机。

背景技术：

目前，读取条码的方式是采用红外条码扫码器完成，依靠人工将条码扫码器对准和靠近条形码，实现对条码的解码和读取录入终端设备中。这类操作方式执行简单，比较适用于小批量单号读取录入，而对于一定数量的单号读取录入时，由于是人工操作，常常会出现遗漏，或者同一个单号多次录入，同时受外界光线和人为操作的影响，也会出现单号读取不全等情况发生。其次，如果快递数量较多，依旧采取人工读取录入快递单号，这样不仅耗时耗费，也极大的增加录入的错误率。

本设计主要解决现有快递单手动扫码方式效率低、识别易出错以及操作繁琐等问题，同时制作出集快递单自动进给、自动识别、自动辨别同一条码、扫码计数于一体的条码阅读机。本设计综合运用了机械设计学、机械原理、自动控制理论、材料学、力学、单片机原理、高级语言程序设计、创新理论等相关知识。通过对快递单条码扫码方式、信息处理方式、控制系统等创新设计，为今后开发具有更高识别精度以及更多人性化功能的条码阅读设备提供了参考。

通过查阅相关资料得知，目前市场上应用得比较广的扫码识别设备为手持式“扫码枪”，该设备需要依靠人工将条码扫码器对准和靠近条形码，并且按压触发开关，从而实现对条码的解码和读取录入终端设备中。该设备中的红外识别部分发射的红外光为线条，如图1-2所示，此方式有利于用户更好的对准条码，但是在识别过程中容易受到外界影响，如：用户使用过程中没有将识别线条完全置于条码上面，抑或是用户使用过程中，按压触发装置时出现抖动等情况都有可能影响到识别结果，出现条码识别不全、错误识别以及重复识别等情况。

其次，市场上使用得比较多的设备为摆放式条码扫码器，此设备多用于超市、商场的收银台，该设备的优势在于它所发射的识别红外光为网状线条，所以条形码在识别的范围内，可以在0度到360度这个范围内任意旋转，而缺点就是，该设备在绝大多情况下是固定不动的，需要拿条码去对准识别光源。从本质上来说，此识别方式与手持式条码扫码枪没太大区别。

目前，市场上还有一种识别条码的方式就是使用摄像头模组进行识别，该方式识别较为精准，识别错误率低，但是识别读取速度较慢，尤其是光线不好的环境下，摄像头甚至会出现无法对焦的情况，从而造成无法识别读取条形码。并且，摄像头识别也多用于读取二维码的数据，从制作成本来讲，摄像头识别模组的芯片运算速度以及处理信息能力要远比红外识别模组高，从而成本也会上升不少。

除此以外，在快递行业中，还有一个识别条形码的设备就是各大中转站的分拣中心的扫码探头了，该设备虽然识别精准，但是由于整套系统较为庞大，且价格较为昂贵，不适用于个体用户。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述问题，提出一种快递单扫码出单一体机，以解决现有快递单手动扫码效率低、识别易出错以及操作繁琐的问题，使之集快递单自动给进、自动识别、自动识别同一条码、扫码计数于一体，能完成预期作业以外的同时，还可以做到人工扫码速度的3倍以上，稳定性好，不容易出现卡纸，扫码出错等情况。

本发明提出的这种快递单自动扫码出单一体机，它有走纸机构和识别扫码机构组成，其特征在于走纸机构有走纸壳座、方轴、圆轴、步进电机和带圆齿的同步带组成，一对带圆齿的同步带通过其带轮分别安装在方轴和圆轮两端，其中方轴为主动轮轴，由步进电机通过齿轮传动副驱动方轴转动进而带动带圆齿的同步带转动，方轴和圆轴安装在方轴支架上，方轴支架安装在走纸壳座上，方轴支架上还装有一压纸板将快递单限定在同步带的圆齿上传动，走纸壳座上侧板为透明材料或者在快递单扫码区走过的相应处有扫码红外线穿过的开口；所述识别扫码机构有扫码模块支架、光轴和丝杆，扫码模块支架上通过螺纹孔和滑孔安装在丝杆和光轴上移动，丝杆和一对光轴安装在丝杆座上，丝杆座又安装在扫码壳座上，丝杆的一端有滑块调节轮，扫码模块支架上安装扫码模组，扫码壳座底面留有让红外线通过的开口；走纸壳座和扫码壳座之间有连接件连接，各电器元件、步进电机、计数清零器、数码管计数屏，以及扫码模组之间有电连接。

所述走纸机构的走纸壳座上还开有电位器接口、船形开关接口和电源接口。

所述步进电机通过电机座安装在方轴支架上。

所述扫码机构模组为搭载cmos的嵌入式gm65红外一维条码识别模块。

所述快递单左上角有一蓝色方块，作为计数触发信号的识别点，采用光电传感器进行识别，传感器电平变化时，通过读取传感器下降沿信号，利用单片机驱动数码管或者lcd屏显示当前已经扫码数量，单片机驱动数码管或led屏安装在扫码壳座上。

所述扫码壳座上开有可视窗口、数码管计数屏幕安装口、计数清零按键安装口。

所述走纸机构的步进电机由单片机通过pwm信号控制调速，完成可调速自动扫码。

所述走纸机构和扫码机构之间的连接件是槽榫连接件。

本发明的工作原理如下：

以现有ems快递单为例，其两端均开有进纸圆孔，对它们扫码时将一叠快递单放入走纸壳座中，让第一张挂上带圆齿的同步带的圆齿上，启动机器后，在单片机的统一控制下开始工作，快递单便一张接一张地走过扫码区，识别信息便被扫码机构的扫码模组读取存储和上传，走过一张快递单计数器便计数一次并累加存储，一叠快递单走完，每一张快递单的信息就会被清楚地与计数编号等信息一一对应保存下来，提交给快递公司统一编排、上传，供物流系统和客户进行查询、核对、分检、派送等。

如果扫码模组的扫码红外线没有正对快递单的识别区，通过滑块调节轮调整即可对正。

本发明集快递单自动给进、自动识别、自动识别同一条码、扫码计数于一体，能完成预期作业以外的同时，还可以做到人工扫码速度的3倍以上，稳定性要好，不容易出现卡纸和扫码出错等情况。

附图说明

图1是本发明整体立体图。

图2是扫码机构部分立体图。

图3是走纸机构部分立体图。

图4是扫码机构的丝杆、扫码块支架、光轴、丝杆座和滑块调节轮集成立体图。

图5是走纸机构的带圆齿同步带、方轴、圆轴、方轴支架、步进电机和压纸板集成立体图。

图6是扫码模块支架主视图。

图7是扫码模块支架之a向视图。

图8是计数部分外部电路图。

图1－8中，各零部件的标号如下：

1－可视窗口；2－滑块调节轮；3－槽榫；4－电位器接口；5－船形形状接口；6－电源接口；7－进纸壳座；8－计数清零按键安装口；9－数码管计数屏幕安装口；10－扫码模组；11－走纸机构；11－1压纸板；11－2－方轴支架；11－3－圆齿同步带；11－4－方轴；11－5－圆轴；11－6－步进电机；11－7－齿轮传动副；11－8－电机座；12－扫码机构；12－1丝杆座；12－2－丝杆；12－3－扫码模块支架；12－4－光轴；12－5－扫码壳座。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

如图1－8所示。如上所述，本发明可以分成两大部分：走纸机构11和扫码机构12，两个机构一上一下，通过槽榫3连接件固定在一起，互相配合，成为一个整体。槽榫是一种连接件，一半连接着上方的扫码机构另一半连接着下方的走纸机构，槽榫为燕尾形结构。槽榫可以用其他连接件，如螺钉等代替。

走纸机构让快递单平顺地走过扫码区，让扫码机构扫码识别，将每一张快递单的信息自动录入、存储和上传。走纸机构的走纸壳座7为一个箱体结构，上顶板有两个开口让扫码红外线通过（或者此处顶板用透明材料做成），侧壁有电位器接口4、船形开关接口5和电源接口6，方轴支架11－2固定在走纸壳座的两侧壁，方轴11－4和圆轴11－5安装在方轴支架上，带圆齿的同步带11－3通过其带轮安装在方轴和圆轴上传动，步进电机11－6通过电机座11－8，以及齿轮传动副11－3安装在方轴支架上并驱动方轴转动。压纸板11－1与一般针式打印机的相近似，它安装在方轴支架上，可翻转90度，当快递单挂在同步带的圆齿上时压下，避免快递单翘起失传。电位器、船形开关和电源接口安装在上述走纸壳座的相应位置。

扫码机构的扫码壳座12－5也是箱式结构，下底开有让扫码光线通过的开口与走纸机构对应。丝杆座12－1固定在扫码壳座侧壁。丝杆12－2和两根光轴12－4安装在丝杆座上，扫码模块支架12－3通过内螺纹孔安装在丝杆移动，同时穿在光轴上滑动。丝杆伸出扫码壳座的端头上装滑块调节轮2，当扭动滑块调节轮时，丝杆转动，扫码模块支架在丝杆上移动，即可调节扫码模组10的位置。扫码壳座的上表面还开有可视窗口1、计数清零按键安装口8和数码管计数屏幕安装口9，以便安装相应元器件。

如上所述，扫码模组选用搭载cmos的嵌入式gm65红外一维条码识别模块，用螺钉等固定到扫码模块支架上，该模块与控制单片机、其他各电子元器件间有电连接。这些电子元器件均为现有市售品，电路连接依其说明书进行即可。

本例中，步进电机选用jga25-370-46.8k电机，扫码模块支架的形态和尺寸如图6－7所示。

本例以ems快递单为例，说明本发明的使用过程。这种快递单正上方有需要识别的条码，中间大部分为信息填写区域，该区域主要填写寄收双方的信息，与识别无关。两边的圆形小孔为针式打印机上进纸机构进行进纸时卡住快递单用的，右下角的数据为快递运单号，该号码与条形码识别信息相匹配，左上角的蓝色方块为特殊标记点，可以作为读取条码时触发信号的参考。

为需满足用户在线扫码（扫码部分和打印机对接，打印完成后实时扫码）和离线扫码（打印完成后，通过走纸机构进行进给快递单实现扫码），扫码部分和走纸部分采用的是可拆卸设计。扫码部分安装于走纸部分之上，通过打印件进行连接，两个机构中间有一条5mm的缝隙，快递单通过走纸机构的牵引穿过缝隙，经过扫码窗口，实现扫码。其中扫码模组可根据快递单条码所在位置，使用调节轮对扫码模组的位置进行调节。

根据步进电机选用jga25-370-46.8k电机，依嵌入式gm65红外一维条码识别模块以及arduino单片机工作电压要求，可以将嵌入式gm65红外一维条码识别模块和arduino单片机共用5v电源，由于识别模块需要与电脑进行通讯，因此采用usb进行通讯，usb口电压为5v，电流为500ma~1000ma，该电流以及电压均满足二者的工作需求。而对于jga25-370-46.8k电机，采用电压为12v电流为2a的外置电源对其进行供电。

根据jga25-370-46.8k型号电机工作特性以及电压电流要求，采用l298nh桥芯片作为驱动。电位器作为信号输入，使用arduinonanor3作为控制芯片。使用单片机控制的pwm直流电机可通过电位器的旋转实现对电机速度的实时调控、控制电机正转、反转、启动和停止。

pwm（脉冲宽度调制）指的是利用微型处理器（单片机）通过数字输出，从而对模拟电路实现控制的一种非常有效的技术手段。pwm控制技术是利用微型处理器控制半导体开关元器件的导通和断开，在一个很短的时间内进行多次开和关，把恒定的直流电压变成电压脉冲列，通过控制电压脉冲的宽度或周期以达到变压的目的。

用现有arduinonanor3编写控制程序，输入调试即可使用。

未提及的零部件及标号如上所述。