CN1029880C - 带键盘、显示器的便携式扫描头 - Google Patents

Abstract

扫描头包含有分别装在扫描头后区和前区的键盘和显示器，外向的激光束从位于键盘与显示器之间的中区上的窗口射出，并在显示器上方行进。装在扫描头内的还有收发两用机和打印器。

Description

本发明涉及阅读编码标记（例如条形码符号）用的激光扫描系统，特别是，涉及带键盘，显示器、打印器和无线电收发两用机的一种手携式激光扫描头，最好采用展宽频谱技术，使扫描头能远距 离进行联系。

迄今为止，已经开发出多种阅读标记上或物品表面上的条形码符号的光学阅读器和光学扫描系统。条形码符号本身是一种编码的标记形式，由许多不同宽度的竖条组成，竖条间隔宽度也不同。竖条与间隔的光反射特性不一样。阅读器和扫描系统利用光电方式将符号译码成为多位字母数字符号。这些多位字母数字符号用来说明该物品或它的某种特性，这些符号以数字化的形式，作为售货点、库管理以及诸如些类的数据处理系统的输入。一般的扫描系统已经公开过，例如美国专利第4251798号;第4360798号;第4369361号以及第4387297号中都已公开过。

一般都知道，操作者拿的手携式扫描头发出一束光束，把扫描头，更明确地说，把光束对准被读符号。这里最好是用由气体或半导体激光源产生的激光束。激光束经过光学系统沿光路行进，聚焦到参考平面成为扫描点。参考平面一般都远离扫描头。在传感器的视野内由位于参考面附近的符号反射回来的激光束至少有一部分被扫描头上的传感器收集并检测到。扫描或者只对符号周围，或者对视野进行。传感器产生表征符号的电模拟信号，就被转换成数字信号，再译码成为表示符号的数据，送到远处的例如主计算机进一步处理。由手动扳机开关来使符号阅读起动。这种系统能判断何时符号已成功地译码阅读完毕，然后自动终止阅读。

人工输入数据键盘在系统中很有用。这种键盘有多种键，需要很大的空间，一般都远离扫描头安装，或者装在扫描头上不便于操作的位置上。如果键盘装在扫描头上激光束所经过的窗口的前方，则阅读符号时如果操作者要用键盘，他的手和手指都可能挡住外射光束，而且通过窗口投向传感器的反射光也可能被挡住，都会干扰阅读操作。键盘也可以装在扫描头手把上的可拆卸终端上。

显示信息用的显示器也是这种系统中的有用器件。一般用指示灯作为显示器给操作者信号。显示器是单屏或多屏时，占很大空间。对于象美国第4251798号专利用的有足够空间的接触式装置，这不成问题;但对手携非接触式扫描头，可用空间极为宝贵，这就成了问题。这种显示器往往装在离开扫描头的或者可以附加在扫描头上的独立终端上。

美国第4628193号专利提到把键盘、显示器、打印器装在手携电子器件中，用于邮包递送服务，医院医疗及血样识别系统中。

本发明的一般目的是把显示器和键盘一起都装在阅读标记的扫描头上。

本发明另一目的是使操作者能在使用键盘时不干扰阅读标记。

本发明附加的目的是使操作者能看到显示器而不干扰阅读标记。

本发明还有的一个目的是提供一种带有数据输入，信息显示，以及电信号传送与接收，标记打印的紧凑、完整的手携式激光扫描头。

为实现上述目的及后面将指出的其他目的，本发明的特点，简单地说，在激光扫描系统中有一个手携激光扫描头。该扫描头用于阅读所对准的标记。扫描头中装有若干器件，例如：半导体激光二极管或气体激光器，从而产生入射激光束;光学器件，例如聚焦透镜，孔径光阑，反射镜或其他光学元件，作为光学调节之用，也就是形成光束并沿第一光路把入射激光束导向参考平面。该参考平面在扫描头以外垂直于入射激光束行进方向。入射激光束最后到达在参考平面附近的符号。

激光从符号反射。反射激光至少有一部分沿第二光路回到扫描头。扫描装置（例如有往复振荡输出轴的扫描电机）装在扫描头内。输出轴上装有象扫描镜的反射面，用来对符号扫描，每秒扫描多次，反复扫过符号。扫描经过符号的反射激光的光强是变化的。对于条形码而言，这是由于构成符号的竖条与间隔的光反射特性不同之故。

扫描头里装有传感器，例如一个或多个光电二极管，用来检测视野上反射激光的不同光强，并由此产生代表不同光强的电模拟信号，处理电模拟信号的装置也装在扫描头内，一般把模拟信号处理成数字化电信号，经过译码成为代表被读符号的数据。扫描装置使入射激光束对符号扫描，或者对传感装置的视野扫描，也可以对两者都扫描。

译码控制电子线路有时就装在扫描头内，但并非总是如此。这种线路把数字化信号译码成代表上述被读符号的数据，能判断是否已把符号成功地译码，还能在判明译码已经完成后使阅读符号终止。阅读由装在扫描头上的扳机开关来使之起动。扳机开关和激光束发生器，扫描装置，传感装置，信号处理装置，以及译码控制装置在操作上相联，由扳 机开关使它们起动运行。每个符号在它的阅读轮次中要求扳机开关动作一次。在最佳实例中扳机开关使译码控制装置运行，译码控制装置又使激光束发生器，扫描装置，传感装置，以及信号处理装置依次-动行。

通常使用时操作者手拿扫描头，对准被读符号，对准之后扳动扳机开关，使阅读起动。一个符号阅读之后，译码控制装置自动提示操作者，使他把注意力转移到下一个符号，重复阅读过程。

如上所述，键盘与显示器是这种系统的有用器件。把它们都装在扫描头上，信息的显示与键盘输入在阅读符号的地点上就能实现，而非远离扫描头处。

因此，本发明推荐把键盘装在扫描头的后区，显示器装在前区，在键盘与显示器间的中区开窗口。外射激光束和/或返回的反射光都通过窗口无障碍地在扫描头外通过前区，到达显示器。键盘因为在窗口后方而且在第一、第二光路之外，能保证操作者的手和手指不会挡住或干扰符号的阅读。显示器在窗口前方，不会干扰阅读的位置。操作者对显示器的视线也不会由于激光束通过而模糊。

为了提高键盘的能见度与便于接近，把它装在扫描头后区的后低前高的斜面板上。为了提高显示器的能见度，把它装在扫描头前区通常是平的面板上。操作者的双眼与显示器之间没有障碍。窗口开在扫描头中区的后高前低的斜面板上，使操作者能直接看见显示器。

装在扫描头上的收发两用机是用把数字化译码后的信号以无线电波传送并接收返回信号，扫描头上装有与两用机电连接的天线。

扫描头上还装有打印器，能以人能阅读的或/与机器阅读的信息形式打印出标签。

本发明的特点在权利要求书中列出。发明本身的结构与它的操作方法两方面，连同附加目的及由此而来的优点，在阅读下面实例的说明及附图时将得到最好的了解。

附图说明：

图1根据本发明的手枪形、手携激光扫描头透视图。

图2是图1中扫描头的俯视图。

图3是图1中沿3-3所取前视截面图。

图4是图1中沿4-4所取截面图。

图5是图4中5-5所取俯视截面图。

图6根据本发明的激光扫描工作站的部分透视，部分示意图。

较佳实例的详细说明

参看图1-5，数字10代表一种轻型手携激光扫描头，流线型窄体，便于携带，操作方便，用在激光扫描中阅读、扫描、和/或分析条形码符号时，操作者完全能在整个过程中支撑住，不会使臂，腕疲劳。流行的典型条形码符号有通用商品码UPC、EAN、Codabar及Code39。

参看图1，扫描头10包括手枪形的壳体有把手12和狭长的主体部分14。手把12的截面尺寸和总体大小都适于握在手里。主体和手把两部分都用质轻、有弹性、抗振的自撑式材料例如合成塑料制成。塑料壳体最好用注模法成形，也可用真空成形或吹模法成形为空心薄壳，内部空间大约略小于50立方英寸，但此值并非限制而仅是一种参考。可以更小些，确有某些实例只有约25立方英寸。

主体部分14一般是在水平轴纵向延伸的，前端称为前区16，后端为后区18，两者之间为中区20。主体14有底板22，一对相对距离一定宽度的侧板24、26，还有前板或称鼻端28，以及后端部的后板30。

主体14在底板22上方有上面板，分成三部分：第一部分32在后区18，是后低前高的斜面板。第二部分34在前区16，一般是平行于底板22的平面板。第三部分36在中区20，是后高前低的斜面板。两斜面板32与36相接的两高边之间有平滑过渡的圆角，而斜面板36和平面板34相接的边在同一平面内。

有多个手按键38的键盘装在斜面32上，操作很方便，按键38包括有多个字母数字健，以及一组控制功能键，最好排成平行的行与列。可编程功能键也能根据用户要求提供。

显示屏40装在平面板34上。显示器可以是低功率液晶显示屏。在一种较优实例中，屏有8行，每行20字。为了清晰及便于阅读，屏是逆光照明的。由于显示器40及键盘38都装在扫描头上，数据阅读及键盘输入都是在阅读符号的地点上进行而不必离开扫描头进行。操作方便。

参看图3-5。激光源（例如半导体激光二极管42）产生入射激光束。激光束经过光学系统44， 装在可弯曲的支架48上的可调整光反射镜46，通过与传感镜54同心的光圈52;穿过52之后投射到扫描电动机58带动的扫描镜56上，然后被引导到斜面板36上的透光窗口60，从扫描前区16及显示器40上经过，最后到达待阅读的一个符号上。

电动机58能以需要的扫描式样使入射光束扫描。可以采用美国第4387297号专利中所描述并图示的电动机。该专利的全部内容当作参考资料，并取为本申请一部分。

入射光束在扫描头外部的发送使总扫描范围基本上与扫描头宽度无关。入射光束的大小与扫描头主体部分宽度没有直接关系意味着总扫描范围可以大于也可以小于扫描头宽度。当然，愿意的话，入射光束可以扫过比扫描头宽度大的视野。

符号反射的光同样也在扫描头外部行进，越过前区16及显示器40，穿过同一窗口60，投到扫描镜56上。

扫描电动机58使反射光扫描的总范围可以小于，也可以大于扫描头主体宽度。传感镜54在反射光路中使光圈52上的反射光向后射向传感透镜62，透镜62则把反射光投到光传感元件64上。透镜62与传感元件64分别装在光具座50上各自的支架66及68上。

应该指出，入射光束与反射光都扫过并通过同一窗口60，这样构成了后向反射型的扫描头retro-reflectivetype    scan    head。

传感元件64（最好用光电二极管）在符号所铺展的视野里（比视野大更好）检测收集变化的激光光强，并产生相应的电模拟信号。

扫描头里线路板72上装在信号处理装置70，能把光电二极管64产生的电模拟信号转变为数字化视频信号，由此导出符号的数据描述。适于这种目的的信号处理线路在美国第4251798号专利中有说明。扫描头内还装有其它元件，如：电动机58的驱动线路74;把输入电压即电池78，80的电压转换成适于激励激光二极管42的调节电压的电压转换器76;使显示器40工作的显示驱动器82;以及用来把数字化视频信号译码为数字化译码信号的译码/控制装置84。按照微处理机86控制程序软件中的算法可以从数字化译码信号得出需要的符号数据描述。译码/控制装置包括一个装有控制程序的PROM可编程只读存储器，和临时存储数据的RAM随机存取存储器。译码/控制装置84连同微处理机86，能断定何时译码已成功地完成，并在判断译码已完成后使阅读符号终止。阅读的起动则由按下扳机开关88来开始。译码/控制装置还包括控制线路，用来控制扫描头内可动作的器件的动作，如激光二极管42，光电二极管64，电动机58以及其中所有的电子线路，译码/控制装置由扳机开关88来起动;还能通知使用者阅读已自动停止，譬如送出控制信号到显示器40，或者激励蜂呜器或无人遥控装置来通知使用者。

译码信号或者用连接扫描头与分离的主计算机90的电缆中的一股电线传送，或者用无线电波由天线92从扫描头发送给计算机90。计算机90主要用作大数据库，可以是一台内存储处理机，用来储存译码信号并提供有关译码信号的信息。例如，按本发明，主计算机能在及时更新的基础上提供译码符号所识别的商品的零售价信息。主计算机能有利地联入便携式终端，或者联入象现金收入记录机那种固定式终端。

扫描头传送无线电波是用装在线路板96上的收发两用机94来完成的。传送的是数字化视频信号或者数字化译码信号。首先最好用移频按键调制器98加以调制，然后送到计算机90。两用机94也接收从计算机90回来的电信号，回来信号的信息可以在显示器40上显示。

无线电波的发送与接收以展宽频谱技术为基础。这无需联邦通讯委员会FCC的认可批准，因为它是在902MH到928MH范围内工作的。展宽频谱技术把数据均布在一个频率范围内，这范围远大于机器人数据正常传送所需要的频率范围。把一个数据信号在频率范围内展宽时，信号得到显著的冗余度redundancy，这样，即使有干扰信号例如噪音与信号音存在，允许数据能够恢复再现。

在较优实例中，数据以每秒60比特在500-2000英尺的工作范围内传送。范围更大时可以安排多达62个射频基站RF    base    stion，能允许终端以网格方式进行运行。当操作终端的使用者在整个库房或工厂车间里自由活动时，通讯能在基站与基站间清晰地传送。基站与主计算机以标准高速115000BPS（每秒比特）串行端口serial    ports进 行通讯。展宽频谱技术即使在有几百个终端的网络里也具有秒以下性能subsecond    performance的特点，并且提供一种无线传送数据的高效而又费用合理的方法。

扫描头上还有一个打印器100，内含热打印头102，能在纸卷104上热打印出图形标记。每张打印好的标签由于压在扫描头前的撕纸口106上（图4），可以从卷轴上撕下。标签背面最好有压敏胶，便于直接贴到商品上作为原始标签，或者贴在已有的产品标签的边上，最好是覆盖在已有的标签上。

在较优实例中，打印器以每秒1.5英寸的速率在纸条上打印条形码，纸条宽1.5英寸，长可达8英寸，所有主要的条形码符号都能打印，还有绘制背景，标记或者特定设计的能力。条印码可以竖直或者水平打印，成为梯形或木栅形式的标记。字母数字可以有不同的倾斜度。打印器与扫描头可以分开，装在单独的机匣里，背在肩上，用插键与扫描头相联。

参看图6，图1中所示手携扫描头10里的大部或全部器件可以装在工作站110里。其中112为扫描头。底座114装在支承面116上。可弯曲的鹅颈式导管或弯臂118的一端接到扫描头112，另一端接到底座114。这里图4中的扳机开关88可以取消。弯臂118是空心的，电线由此穿过把电信号引到扫描头112内的器件上。弯臂118用半刚性结构的金属材料做成，可以弯成需要的形状，并保持这种形状直到再一次把它弯成另一形状。因此扫描头112就能相对于被读符号随意调正位置。符号位置在扫描头外部的一个工作面附近，该工作面或参考平面可以在支承面116的平面内或者稍高。

无需采用电线，天线120能与随带的两用机一起工作，如前所述，与终端122通讯联系。为方便起见，此处终端以售货点设备中的现金收入记录机为例。终端122有显示器124能把包括所读符号的数据描述在内的信息显示给操作者;有键盘126使操作者能手工输入信息，包括所读符号的数据描述;有放现金的抽屉128;有记录信息并作为给顾客的收据用的纸带130（顾客购买带所读符号的商品）;有充电设备132，为装在底座114内或扫描头112内的电池充电及供给电能之用;有一个译码装置134（如果译码装置不是装在底座114内，弯臂118内，也不是扫描头112内）;还有主计算机的数据库136;还有联接器138则是为把储存的数据转移到另一数据库用的;天线140和天线120通讯联系。

图6所示整个装置称为智能工作站，弯臂118可以有多自由度的变化位置，使射出的激光束（以箭头142表示）保证射到符号上并保证从符号返回的反射光能收集到。

显然，以上所描述的每种器件，或者两种或更多种一起，在与所述形式不同的结构型式中也能找到有用的应用。

尽管已经对带键盘，显示器、收发两用机及打印器的便携式扫描头实例所体现的本发明加以说明与图示，但并不表示仅仅局限于所述的细节，因为可以作出各种修改和结构变化而在任何方面都并未离开本发明的精神实质。

无需进一步分析，前面所述的已如此充分地阐明了本发明的要点，以致应用现有的这些知识，任何人都能轻易地把它运用于各种用途而并未省略各个特点。从已有的技术观点看，这些特点恰好构成本发明的一般方面或特定方面的主要特征。因此，这样的运用应该是而且应该确认为包括在以下权利申请书的等效的意义与范围内的。

专利申请书中所要求的新的和要保护的内容记载在权利要求中。

Claims (14)

1、一种为阅读由不同光反射性能的部分所组成的标记的扫描系统中的扫描头，由以下部分构成：

a、狭长的壳体，包括前区，后区以及两区中间的中区；

b、装在壳体后区，为人工输入数据用的键盘；

c、为显示信息用的显示器；

d、标记检测装置，用来产生一束光束并沿光路把光束导向待读的标记；还用来接收从标记反射回来的光，形成代表标记的电信号；

e、透光的窗口，其形状和在光路中的位置使所述光束可以穿过；

其特征在于：

所述显示器装在壳体的前区；

所述窗口安装于壳体中区，使所述光束能不受阻碍地在壳体前区外部行进，越过显示器；以及

所述扫描头还包括：

f、阅读控制装置，使标记检测装置开始阅读一个标记。

2、如权利要求1中所述的扫描头，其中还有一个联接在壳体上的把手，使操作者在阅读标记时能用手握住。

3、如权利要求2中所述的扫描头，其中后区有斜面板，上面装的键盘位置应在操作者便于接近的范围以内。

4、如权利要求3中所述的扫描头，其中后区的斜面板从壳体由后向前看时高度升高，即后低前高。

5、如权利要求1中所述的扫描头，其中的键盘有多种键。

6、如权利要求2中所述的扫描头，其中前区有一大致是平的面板，上装显示器，位置在沿着操作者的直接视线上。

7、如权利要求1中所述的扫描头，其中显示器有一预先确定面积的屏。

8、如权利要求2中所述的扫描头，其中窗口装在从壳体由后向前看时高度降低，即后高前低的斜面板上。

9、如权利要求1中所述的扫描头，其中壳体有两侧板，彼此相隔一预先确定的宽度，光束在外部传送，与壳体预先确定的宽度无关。

10、如权利要求1中所述的扫描头，其中标记检测装置包括：用来产生入射激光束的激光源，为检测从标记反射的激光在视野上的不同光强的传感装置，以及为扫描所述入射激光束与所述视野至少两者之一的扫描装置。

11、如权利要求1中所述的扫描头，其中壳体内还有为把电信号传送到远处，并可接收从远处返回的电信号的收发两用机。

12、如权利要求2中所述的扫描头，其中的阅读控制装置包括一个装在手把上的手动扳机开关。

13、如权利要求1中所述的扫描头，壳体内还有为打印数据用的打印装置。

14、一种为阅读由不同光反射性能的部分所组成的标记用的扫描系统中的扫描头，包括：

a、一个大致是手枪形的壳体，有狭长的主体部分，包括前区，后区，以及两者之间的中区;还有和主体部分相联的手把部分，操作者能手握壳体上的手把，把主体部分对准标记，标记的位置离壳体前区一段距离;

b、键盘在壳体后区，操作者能用来手工输入数据，所述键盘应该在操作者便于接近的范围内;

c、显示信息用的显示器;

d、标记检测装置，为产生沿光路导向被读标记的光束，并接收由标记反射回的光，以形成表征标记的电信号之用;

e、透光的窗口，其形状和在光路中的位置使所述光可以穿过;

其特征在于：

所述显示器装在壳体的前区;

所述窗口安装于壳体中区，使所述光束能不受阻碍地在壳体前区外部行进，越过显示器;以及

所述扫描头还包括：

f、阅读控制装置，为使标记检测装置开始阅读标记用。

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