CN102576340A - 具有可交换的电源/通信模块的读取器 - Google Patents

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Abstract

电源/通信套件，用于和读取器模块一起使用，其中编码读取器模块包括读取器连接器和读取器外壳，该电源/通信套件包括多个不同的电源/通信模块，其中每一个模块经由不同的通信协议通信，且每一个包括电源和适于经由相关联的通信协议进行通信的通信元件，其中，每一个模块可以类似方式固定至所述读取器模块，从而任何一个电源/通信模块可被交换为任何其他电源/通信模块，从而所述读取器可被与不同通信系统一起使用。

Description

具有可交换的电源/通信模块的读取器
相关申请的交叉引用
本申请要求在2009年10月2日提交的美国专利申请12/572,316的权益，其通过参考并入此处。
关于联邦赞助的研究或研发的声明
不适用。
技术领域
发明领域
本发明涉及手持式基于图像的ID编码读取器，更具体地涉及一组件，其包括单个成像模块，该单个成像模块可与数个不同电源/通信模块中的任意项一起被使用，这样该成像模块可被用于数个不同应用中的任意应用。
背景技术
被获得用于编码读取(也被称为直接部件标记(″DPM″)或基于标签的标识)的图像，包括位于物体上的一个或多个1D(如，条形码)或2D(如，数据矩阵码)符号。编码读取过程包括重复地在图像获取传感器(如，CMOS摄像头、CCD等)的视场中引入被标记有1D或2D编码的对象、照明这些编码、并获取含有这些编码的图像，即，图像数据。每一个编码含有一组预确定图案，所附的数据处理器(诸如计算机)从这些图案中可推导出有关物体的有用信息(如，系列号、类型、型号、价格等)。
手持式ID编码读取器经由网络可被连接至服务器或远程处理器来交换编码读取结果、图像、以及读取器设置和读取器状态信息。可经由数个不同接口促进这个连接。例如，示例性接口选项包括：含有电缆和电源的系线(tether)接口、或者使用RF用于数据转换的无线接口、和作为电源的能量存储设备(如，可充电电池)。当读取器一般在一个区域被使用时，可采用系线的接口，而在不同且分散的很多位置使用接口时，可采用无线接口。
除了需要无线或系线的接口，不同的系统一般需要不同的通信协议和读取器接口。例如，一些系统可要求读取器经由RS232、蓝牙、USB、PS2、以太网、RS485等中的任一个进行通信。此处，如果读取器包括RS232接口，该读取器不能与经由其他结构类型(如，USB、以太网等)中的一个进行通信的系统一起被使用。因此，如果设备安装了经由USB或某个其他接口类型进行通信的新系统，则RS232读取器不可被用在该新系统中。类似地，如果读取器被配置为经由系线和以太网进行通信且设备将通信系统升级为无线蓝牙，读取器不可与新系统一起使用。
上述问题的一个解决方法将是提供被配备为经由任何可能的接口类型通信的读取器。尽管这个解决方法提供了通用读取器，这个解决方法存在数个缺点。首先，涉及人类工程学，具有数量众多的接口，要求读取器含有带数量众多触片的连接器。合理地，多接口连接器仅可被置于读取器把手的底侧。更多的触片增加了连接器的尺寸和把手尺寸/直径。由于人类工程学限制，对于把手尺寸有限制。此外，更多的接口触片将要求系线的电缆内有更多的电线，导致更高的电缆重量和更低的灵活性，使其难以轻易地移动该阅读器。另外，对于实际应用的大多数情况，一次只期望一个接口。
相关于电源要求，用RF通信的无线读取器的意图是不用任何电缆地操作。这要求电池来给设备供电。由于基于图像的ID读取器的相对较高的电源消耗，其操作时间受限于电池容量。这使其必须要有可充电电池。系线的ID读取器的常规接口是RS232，其允许连续地交换数据。RS232不可给设备供电，且必须有某种外部电源(如，墙上适配器)来给读取器供电。相反，像PS2、USB和以太网(以太网上电源(POE))之类的其他接口能对所附接读取器提供充足的电源。一些协议，特别是USB和POE具有复杂的电源管理要求，诸如启动电流限制、电源定序和分类、以及低电源模式。需要相当复杂的接口组件来支持当前所用的所有可能的通信协议。
相关于每一种接口类型的电子元件，不同的接口类型使用不同的信号电平通信且具有信号速度与质量方面的不同要求。将不同的接口信号多路复用至有限数量的连接器引脚，这需要巨大的技术努力，且不能以合理的成本和尺寸方式实现。此外，如果出现误差、多路复用器被设置到错误的连接类型，将损坏电子零件。另外，必须保护具有外部连接的所有触片防止静电放电(ESD)。由于与不同接口类型相关联的不同信号电平和高速要求，用于所有情况的单一保护电路并非对于所有接口类型都是最优的。
附图简述
图1是根据本发明的一个实施例的系线读取器的立体图；
图2是图1的读取器的透视图，读取器模块用虚线描绘且电源/通信模块用实线描绘；
图3是图1中的读取器的透视图，其中断开了电源/通信模块的连接；
图4是示意图，示出来自图3的电源/通信模块的元件；
图5类似于图1，但示出了处于支架中的无线电源/通信模块；
图6是类似于图2的示图的示图，但示出了图5的无线电源/通信模块；
图7是类似于图3的示图的示图，但示出了图5的无线电源/通信模块；
图8是类似于图4的示图的示图，但示出了示例性无线电源/通信模块中的元件；以及
图9是图7的模块的部分透视示图，示出连接电池至PCB板的夹子连接器；以及
图10是图7的模块的部分透视示图，示出底部电池盖和相邻的支架触片。
具体实施方式
现在参看附图，附图中在多个视图中类似参考标号对应于类似元件，读取器套件10a、10b被图示为包括单个读取器模块12和多个不同的电源/通信模块14a、14b(仅示出两个电源/通信模块)。如所示，模块14a是系线模块，其包括电缆18，用于接收电源及用于在读取器模块12和外部计算机20之间来回通信数据。模块14b包括天线22(见图8)和可充电电池24，以使当模块14b被固定至读取器模块12时，可在无线和无系线模式中使用该组件。
对于系线的和无线模块中的每一个的一般的支承和外壳结构是类似的，且因此，将在图2和3所示的系线的实施例的情境中仅描述一次这个结构。
具体地涉及图2，读取器模块12包括外壳结构28，其包括桶状部分30和把手部分32。含有图像传感器、透镜、照明设备、处理器、存储器等的成像组件(未示出)位于桶状部分30中。把手部分32中形成腔体34，其中形成开向腔体34内的开口(位于把手部分的底部)。读取器连接器40在腔体34的顶端，并形成容纳通道(未示出)，用于当模块14a或14b被插入腔体34时容纳电源/通信模块连接器58(见图3或图7)。
仍然参照图2和3，模块14a包括模块支承结构46，形式为配合位于把手腔体32的底部开口的端盖。尽管未示出，可设想的是，会有用于紧固如图1和2中所示在腔体端部的结构46的数种类型的机械紧固机制(如，一个或多个螺丝、压缩固定、凸出物及相关联的容纳孔，等)。
系线的模块
参看图3，示例性系线模块14a包括PCB板50、板盖52、电缆插头54、电缆锁定56和模块连接器58。尽管未示出，电路被安装至板50。还参看图4，电路包括非易失性存储器60、接口控制器62、保护端接电路/过滤器68、电缆插头70、电源64和电源管理单元66。电缆插头68提供了确保只有匹配电缆(如，USB、以太网等)可被插入模块14a的机械锁结特征。可选地，“电锁结”也是可能的，不过相比机械锁结而言需要更多的努力。
保护电路68确保读取器电子元件免于过电流、过电压、静电放电(ESD)和反向极性的损害。电磁辐射(EMI)由过滤器68所削弱，且通过充足的线路端接确保了信号完整性。接口控制器62含有接口模块14a的物理层，提供读取器数据信号和电缆接口信号之间的数据翻译和信号完整性。非易失性存储器含有通信模块ID且还可含有类似MAC地址之类的接口设置信息。为对应于数个不同类型电源/通信模块中的特定的一个的电压而优化电源64。在这个方面，见下面的表1，其表示对于本发明所考虑的不同类型的系线的电源/通信模块的特定操作参数。此处，应该理解的是，还存在其他系线的通信协议，且本发明可与任何现有的或将来的协议一起使用。
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表1
一些系线的电源/通信模块需要特殊的电源管理功能。例如，USB模块在停止(suspend)模式中具有有限的启动电流和较低的功耗。作为另一个示例，对于以太网上电源(POE)模块必须支持检测过程。电源管理单元66以适用于相关联类型的电源/通信模块(如，14a、14b等)的方式控制电源64。
再次参看图3，模块14a可以是示于表1中的任何模块类型或其他类型。在任何情况下，模块连接器58和支承46将是类似的，而电缆插头70、存储器60、接口控制器62、电路68、电源64和管理单元66将是不同的，且取决于所使用的模块的类型。
应该注意的是通过将一个模块交换为另一个，可修改通信协议、电缆插头和电源管理以适合任何系线的通信类型。
无线模块
现在参照图5到图10，模块14b元件的数个元件类似于上述元件，包括形成腔体32并在腔体32的顶端支承读取器连接器40的读取器模块12、盖52和连接器44。在这个情况下，参看图8，PCB板80包括类似于上述元件的数个元件，包括非易失性存储器60、接口控制器62、保护电路和过滤器68、电源管理单元66和电源64。图8的无线实施例中的附加电路还包括RF芯片模块90、支架触片9、以及电池盖传感器94。此外，参照图6到图8，模块14b包括电池24、电池充电器96(可选地，充电器还可以是支架接口110的一部分)、以及天线22。参看图9，正和负(仅示出一个)夹子100被安装至PCB板50且被容纳在形成于电池24的相对侧中的通道(图102)中，从而与正和负电池端子相接触并帮助保持电池处于所安装的位置。
再次参看图8，RF芯片/模块90可以是WiFi模块、蓝牙模块或促进与外部计算设备(如，图1中的20)之间的无线通信的任何其他RF技术。天线22被优化用于与RF芯片/模块相关联的通信协议。非易失性存储器60含有通信模块ID，且还可含有类似MAC地址、蓝牙ID之类的接口设置信息、以及对RF通信和支架接口110(见图5)的速率设置。
串行接口控制器62是“非RF”接口(如RS232、USB、I2C、SPI)，当含有模块14b的读取器被放置在支架中以使触片92与支架触片(未示出)相接触时，串行接口控制器62启动通信。因此，与无线通信相反的支架通信可由至少一些套件子组件所支持。当模块14a被容纳于支架110时，可使用触片92(也参见图10)既用于供电(如，用于给电池24充电)也用于数据传输。保护电路/过滤器68保护通信模块和底座免于静电放电(ESD)和过电流/过电压。过滤器68减少电磁辐射(EMI)。
参看图10，模块14b包括支承结构46，其包括电池盖120，在模块14b没有与读取器模块12分离(再次参看图6)的情况下，电池盖120可被移除来重新放回电池24。相邻地用传感器(见图8中的94)来监测电池盖112，当电池盖被移除时传感器提供信号给读取器模块12，这样在电池被最终移除之前该读取器可保存内部操作数据。电池充电器96连接至电池24并当该读取器如图5中所示被置于支架110中时对电池24充电。
电源管理单元66包括设备开/关功能的逻辑并支持电源降低模式来节省电池电源。电源下降模式对于不同的RF技术可能是不同的。例如，一些无线模块可以被电源下降，而另一些在所有时间都需要电源来保持RF链接存在。电源64被对于电源操作条件而优化。
无线的实施例可包括WiFi模块、蓝牙模块、无线USB模块、ZigBee模块和非RF无线模块(如，当读取器被放置在基座支架110时，信息被存储至非易失性存储器并经由支架触片被传输)。
应该注意的是读取器模块12是基本相同的，不论是系线的或无线模块14a、14b的哪一个被固定至其，且可将系线或无线模块中任意一个交换为系线或无线模块中任意另一个，用于和单个读取器模块一起使用。因此，该创新系统的一个优势在于，只需要ID读取器的一个版本，且通过读取器使用者可轻易地改变用于该读取器的电源和通信接口。此外，任何系线的读取器类型仅具有单个电缆，包括电源和通信电缆。另外，该系统是开放的，用于与使用将来的接口标准的不同模块类型一起使用。进一步，所描述的系统优化了电源且具有为特定协议而优化的保护电路。此外，可将接口设置信息存储至模块存储器中以促进读取器从一个电源/通信模块交换至另一个而不会丢失通信参数。此外，售货人员仅需要单个读取器和一组物理体积较小的连接模块，来展示所有的接口选项。另外，软件研发者和测试工程师可仅使用单个读取器和一组电源/通信模块来进行他们的工作。进一步，通过用相同类型的不同模块来交换，可轻易地修复有缺陷的电源/通信模块。此外，可交换的设计简化了元件库存。替代库存多个读取器类型，模块的概念能实现存储套件，包括单个类型的读取器模块和多个不同类型的电源/通信模块。
以上描述主要涉及本发明的优选实施例。尽管注意力集中在本发明范围内的各可选实施例，可期待的是本发明技术人员可能实现从本发明实施例的公开中明显得出的附加可选实施例。相应地，应由以下权利要求，而不是上述公开来确定本发明的范围。
为了告知公众本发明的范围，做出如下权利要求：

Claims (24)

1.电源/通信模块，用于与读取器模块一起使用，其中编码读取器包括读取器连接器和读取器外壳，所述电源/通信模块包括：
电源/通信模块连接器，用于与所述读取器连接器的可释放的连接；
电源，链接至所述模块连接器，用于经由所述读取器连接器提供电源给所述读取器模块；
通信元件，用于与外部计算设备进行通信；以及
接口控制器，其被链接在所述模块连接器和所述通信元件之间、且被编程为在所述通信元件和所述读取器模块之间转换数据；
模块支承结构，可被固定至所述读取器外壳且被设置为支承所述模块连接器、电源、通信元件和接口控制器中的全部，以使所述模块支承结构和藉此被支承的元件作为单个组件从所述读取器模块可被移除。
2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，还包括非易失性存储器，其被链接至所述模块连接器且由所述模块支承结构所支承，所述存储器含有通信模块ID和接口设置信息。
3.如权利要求2所述的模块，其特征在于，所述设置信息包括以下至少一个：MAC地址、蓝牙ID、RF通信的配置设置、以及支架接口通信的速率设置。
4.如权利要求1所述的模块，其特征在于，还包括保护端接电路，其链接在所述接口控制器和所述通信元件之间，所述保护端接电路由所述模块支承结构所支承。
5.如权利要求4所述的模块，其特征在于，还包括过滤器，其链接在所述接口控制器和所述通信元件之间，用于削弱电磁辐射。
6.如权利要求4所述的模块，其特征在于，所述保护端接电路还被链接在所述电源和所述通信元件之间。
7.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述通信元件包括电缆插头。
8.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述通信元件包括支架触片。
9.如权利要求1所述的模块，其特征在于，还包括RF模块和天线，其中所述RF模块将所述天线链接至所述模块连接器。
10.如权利要求8所述的模块，其特征在于，还包括链接至所述电源的电池。
11.如权利要求9所述的模块，其特征在于，所述电池是可充电的。
12.如权利要求9所述的模块，其特征在于，还包括电池盖和盖传感器，其中所述传感器指示何时电池门被打开。
13.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述读取器外壳包括形成腔体和所述腔体内的开口的支架，且其中，当所述模块支承结构被固定至所述读取器外壳时，由所述支承结构所支承的元件基本被容纳于所述腔体中。
14.含有如权利要求1所述模块的套件，其中所述模块是第一模块，其经由第一通信协议进行通信且所述通信元件是第一通信元件，所述套件包括至少一个第二模块，其经由第二通信协议进行通信且包括第二通信元件，其中所述第二模块与所述第一模块是可交换的，这样所述读取器可经由所述第一和第二通信协议中的任一个进行通信。
15.如权利要求14所述的套件，其特征在于，所述第一通信元件包括电缆插头，且所述第二通信元件包括用于无线通信的天线。
16.如权利要求14所述的套件，其特征在于，还包括多个不同的可交换的模块，其中每一个模块包括独特的通信元件且经由不同通信协议进行通信。
17.含有如权利要求1所述的模块的套件，其特征在于，所述套件还包括读取器和电缆。
18.如权利要求17所述的套件，其特征在于，还包括至少一个电源。
19.电源/通信套件，用于与读取器模块一起使用，其中编码读取器包括读取器连接器和读取器外壳，所述电源/通信套件包括：
第一通信模块，包括：
第一电源/通信模块连接器，用于与所述读取器连接器的可释放的连接；
第一电源，链接至所述模块连接器，用于经由所述读取器连接器提供电源给所述读取器模块；
第一通信元件，用于与外部计算设备进行通信，其中所述第一通信元件使用第一通信协议进行通信；以及
第一接口控制器，其被链接在所述第一模块连接器和所述第一通信元件之间、且被编程为在所述第一通信元件和所述第一读取器模块之间转换数据；
第一模块支承结构，可被固定至所述读取器外壳且被设置为支承所述第一模块连接器、第一电源、第一通信元件和第一接口控制器中的全部，以使所述模块支承结构和藉此被支承的元件作为单个组件从所述读取器模块可被移除；
第二通信模块，包括：
第二电源/通信模块连接器，用于与所述读取器连接器的可释放的连接；
第二电源，链接至所述模块连接器，用于经由所述读取器连接器提供电源给所述读取器模块；
第二通信元件，用于与外部计算设备进行通信，其中所述第二通信元件使用与所述第一通信协议不同的第二通信协议进行通信；以及
第二接口控制器，其被链接在所述第二模块连接器和所述第二通信元件之间、且被编程为在所述第二通信元件和所述第二读取器模块之间转换数据；以及
第二模块支承结构，可被固定至所述读取器外壳且被设置为支承所述第二模块连接器、第二电源、第二通信元件和第二接口控制器中的全部，以使所述模块支承结构和藉此被支承的元件作为单个组件从所述读取器模块可被移除；
其中所述第一和第二模块中的每一个可被固定至所述读取器从而促进经由所述第一和第二通信协议各自进行的通信。
20.如权利要求19所述的套件，其特征在于，所述第一和第二通信协议的每一个是以下协议之一：RS232、RS485、USB、PS2、以太网以及CAN。
21.如权利要求19所述的套件，其特征在于，所述第一和第二通信协议的每一个是以下协议之一：WiFi、蓝牙、无线USB、ZigBee以及非RF无线。
22.电源/通信套件，用于与读取器模块一起使用，其中编码读取器包括读取器连接器和读取器外壳，所述电源/通信套件包括：
多个不同的电源/通信模块，其中每一个模块经由不同的通信协议进行通信，且每一个模块包括电源和适于经由相关联的通信协议进行通信的通信元件，其中，所述模块的每一个可以类似方式被固定至所述读取器模块，从而所述电源/通信模块中的任一个可与任何其他电源/通信模块交换，从而所述读取器可与不同通信系统一起使用。
23.无线套件，包括：
编码读取器；
无线通信模块，包括电池、由所述读取器可释放地容纳的无线通信模块；以及
支架接口，其中所述支架接口容纳所述无线通信模块并提供电源用于充电所述电池。
24.如权利要求23所述的套件，其特征在于，还包括接口电缆，用于将所述接口与计算机相链接。
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