CN107203729A - 一种矩阵式自动条码识别系统及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矩阵式自动条码识别系统，包括外壳、机架、行走机构和扫码机构，所述机架具有上机架、主机架，上机架安装控制模块和触摸屏，主机架具有行走机构和扫码机构；所述行走机构包括流道、挡缸、调宽模块，流道包括相互平行的一对滑轨，每根滑轨上配合连接有滑块，滑块由皮带、皮带轮和皮带电机带动；所述扫码机构包括XY平台、升降台和扫码枪，XY平台分为X平台和Y平台，其均有移动滑块，移动滑块由移动轨、平台电机、平台丝杆和平台丝杆螺母带动，Y平台上部连接升降台，升降台上端固定扫码枪。本发明方便快捷，适用不同情形的被检测来料，自动化、性能强大、效率高，并具有较长的使用寿命。

Description

一种矩阵式自动条码识别系统及其识别方法

技术领域

本发明涉及图形编码领域，尤其涉及一种矩阵式自动条码识别系统及其识别方法。

背景技术

目前市面上产品包装表面或外盒多印刷有条形码，其实按照一定编码规则编译的，再经过扫描、辨识等处理后，将条形码蕴含的商品信息读取。可准确、方便、快速地读取出数据。

传统的条码识别系统广泛应用于超市、物流等行业，主要是由人工操作扫描枪的方式来实现。近年来，由于人工成本的大幅度上涨，条码检测这种人工作业逐渐由自动化作业来代替，目前已经发展到自动扫描打印贴标模式。但这种方式一方面，对人员有明显的依赖，如过程中发现异常必须人工排除，非流水线作业的入料模式必须人工单件入料或前置设备入料；另一方面，条码排列形式比较单一，扫描和读取数据效率不高。因此，开发一种结构紧凑、扫描灵活、可靠高效的条码识别系统是是势在必行。

发明内容

发明目的：为了优化现有矩阵式自动条码识别系统的机械结构和性能，本发明设计一种结构紧凑、扫描灵活、动作敏捷可靠的的矩阵式自动条码识别系统，以改进现有技术中的不足。

发明内容：一种矩阵式自动条码识别系统，包括外壳、机架、行走机构和扫码机构，外壳覆盖于机架轮廓，所述机架包括上机架、主机架和下机架，所述上机架安装控制模块，控制模块外侧连接有触摸屏，所述下机架下部具有行走轮，所述行走机构和扫码机构安装于主机架内；

所述行走机构包括流道、挡缸、调宽模块、检测口，所述流道由支架连接于主机架，流道包括相互平行的一对滑轨，每根滑轨上配合连接有滑块，所述滑块由位于滑轨内侧的皮带带动，所述皮带连接于皮带轮并由皮带电机控制转动，所述挡缸成对分布于滑轨两端、位于两条滑轨之间，挡缸包括气缸和位于气缸上部的挡块，气缸固定在支架上，所述调宽模块包括成对分布于滑轨两端下部的手轮、丝杆、丝杆螺母、同步轮，所述丝杆穿接丝杆螺母，丝杆螺母固定于滑轨下部的支架，所述手轮和同步轮分别固定于丝杆两端，所述同步轮之间由同步带连接，同步轮一侧的滑轨下部具有活动支架，活动支架可随丝杆螺母沿丝杆方向移动，所述检测口在流道的起始和尾部位置设置若干；

所述扫码机构包括XY平台、升降台和扫码枪，所述XY平台包括X平台和Y平台，所述X平台固定于主机架底面，Y平台连接于X平台上部，所述X平台和Y平台都具有移动轨、平台电机、平台丝杆和平台丝杆螺母，Y平台的移动轨下部还连接有Y底板，移动轨上配合连接有移动滑块，所述平台电机带动平台丝杆转动，平台丝杆螺母穿接于平台丝杆并沿着平台丝杆移动，所述X平台的平台丝杆螺母和移动滑块向上连接Y底板，所述Y平台的平台丝杆螺母带动移动滑块，Y平台的移动滑块向上连接升降台，升降台上端固定扫码枪；

所述气缸、皮带电机、平台电机、扫码枪、检测口均与控制模块连接。

作为优选，所述皮带电机为伺服电机，所述平台电机为步进电机。皮带的运动应连续可调，以保证滑块在滑轨上的移动速度可调，从而保证被检测连板进入的速度可调，工艺灵活；而XY平台用于控制扫码枪的移动，应具备较高的精度，以保证扫码枪准确无误地对准被检测连板上每块PCB板的条码，因此采用步进电机。

作为优选，所述外壳在主机架沿着流道的两个方向开有进料口和出料口，垂直于流道的两个方向具有视窗。进料口和出料口保证被检测的连板顺利进出，视窗可用于肉眼实时监控被监测情况，方便快捷。

作为优选，所述X平台和Y平台沿着移动轨方向分别具有拖链，拖链内部具有气缸、皮带电机、平台电机、扫码枪等电气元件与控制模块连接所用的线束。拖链的作用是随着移动轨移动而弯曲随动，并对内部的线束起到保护作用，保证使用过程中不对相关接线产生影响。

作为优选，所述升降台为螺杆与螺母的配合机构，或者直杆与杆套的半过盈配合机构，通过手动方式调节上端扫码枪的高度。扫码枪扫描上部条码，升降台对扫描的高度和角度进行调整，但调整无需精确，只要保证手动调节后位置稳定即可，螺杆螺母的配合机构和半过盈配合机构均能保证这种未知的方便调节和状态维持。

作为优选，所述X平台具有两条相互平行并关于平台丝杆对称放置的移动轨，两条移动轨向上通过移动滑块连接Y底板。对X平台的移动轨数量和放置方式进行限定，以及Y下部设置底板，对XY平台移动距离的精确性和稳定性做了可靠保证。

作为优选，所述活动支架在丝杆上部还穿接有导向杆，导向杆与丝杆平行。穿接一对平行的导向杆于丝杆上部，可随时对丝杆带动螺母位置的偏离和预应力进行了纠正，保证丝杆螺母移动的平行度/同轴度，防止用久后部件松动或者而导致精确度不足的问题。

一种矩阵式自动条码识别系统的识别方法，包含以下步骤：

（1）、入料：将被检测料以矩阵形式连成连板，被检测料条码自然组成矩阵形式，手动转动手轮调节滑轨间距至适宜宽度，操作触摸屏启动条码识别系统，连板随滑块滑动；

（2）、停料：两挡缸附近的检测口检测到连板的进入或离开状态，控制模块控制气缸启动，挡块向上顶并拦截连板，随后控制模块令皮带电机暂停，连板相对流道静止；

（3）、扫码：扫码枪初始位置在XY平台的原点，根据事先设置的被检测料的条码矩阵选择扫码程序，控制模块启动XY平台、控制扫码枪移动，当扫码枪移动到某个条码正下方时，控制模块控制其扫码，并将条码信息传回控制器或者经由缓存器暂存后进入控制器存储，由此有序扫完整个条码矩阵；

（4）、归位：扫完整个条码矩阵后，控制模块控制XY平台令扫码枪归原点，同时控制模块控制气缸动作、挡块收回，皮带电机启动，连板随滑块移出流道；

（5）、重置：继续使用原有的扫码程序或根据被检测料的需求更换，然后重复步骤（1）~（4）。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明结构精巧、定位准确、性能稳定、使用方便。行走机构和扫描机构的放置和其部件的排布节省空间，控制模块和触摸屏位于上部便于操作；挡缸阻挡来料的动作和扫码枪的扫码动作配合，流畅而高效；丝杆、丝杆螺母、活动支架用以调节滑轨之间的宽度适用于不同规格和排列的被检测PCB板组合，提高了适用性，导向杆保证其调宽的方平行度和稳定性；扫码机构的XY平台采用步进电机驱动，对X平台的移动轨数量、放置方式和Y平台下部设置底板，具备两个维度的动作范围，采用步进式，具有高精确度和稳定性；拖链的设置令布线稳定可靠不受机械动作影响而引起疲劳损坏。本发明的一种矩阵式自动条码识别系统，轨道和平台的动作准确而稳定，扫码枪扫码实现了矩阵式，方便快捷，适用不同情形的被检测来料，自动化、性能强大、效率高，并具有较长的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的外部结构示意图，图2是本发明实施例的主机架内部结构示意图，图3是本发明实施例的扫码机构结构示意图，图4是本发明的流道及其内部、周边部件结构示意图。

1-外壳，11-进料口，12-出料口，13-视窗，2-机架，20-主机架，21-上机架，22-下机架，221-行走轮，3-行走机构，30-流道，301-滑轨，302-滑块，303-皮带，304-皮带轮，305-皮带电机，31-挡缸，311-气缸，312-挡块，32-调宽模块，321-手轮，322-丝杆，323-丝杆螺母，324-同步轮，325-同步带，326-导向杆，33-支架，34-活动支架，35-检测口，4-扫码机构，401-移动轨，402-平台电机，403-平台丝杆，404-平台丝杆螺母，405-移动滑块，41-XY平台，410-拖链，411-X平台，412-Y平台，4120-Y底板，42-升降台，43-扫码枪，5-控制模块，51-触摸屏。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合图1~4和具体实施例，进一步阐明本发明。

如图1~4，一种矩阵式自动条码识别系统，包括外壳1、机架2、行走机构3和扫码机构4，外壳1覆盖于机架2轮廓，所述机架2包括上机架21、主机架20和下机架22，所述上机架21安装控制模块5，控制模块5可为PLC控制系统等，控制模块5外侧连接有触摸屏51，所述下机架22下部具有行走轮221，所述行走机构3和扫码机构4安装于主机架20内，所述外壳1在主机架20沿着流道30的两个方向开有进料口11和出料口12，垂直于流道30的两个方向具有视窗13；

所述行走机构3包括流道30、挡缸31、调宽模块32、检测口35，所述流道30由支架33连接于主机架20，流道30包括相互平行的一对滑轨301，每根滑轨301上配合连接有滑块302，所述滑块302由位于滑轨301内侧的皮带303带动，所述皮带303连接于皮带轮304并由皮带电机305控制转动，所述挡缸31成对分布于滑轨301两端、位于两条滑轨301之间，挡缸31包括气缸311和位于气缸311上部的挡块312，气缸311固定在支架33上，所述调宽模块32包括成对分布于滑轨301两端下部的手轮321、丝杆322、丝杆螺母323、同步轮324，所述丝杆322穿接丝杆螺母323，丝杆螺母323固定于滑轨301下部的支架33，所述手轮321和同步轮324分别固定于丝杆322两端，所述同步轮324之间由同步带325连接，同步轮324一侧的滑轨301下部具有活动支架34，活动支架34可随丝杆螺母323沿丝杆322方向移动，所述活动支架34在丝杆322上部还穿接有导向杆326，导向杆326与丝杆322平行，所述检测口35在流道30的起始位置和两挡缸31附近位置分别设置1个和2个，前部挡缸31的检测口35设置在后，后部挡缸31的检测口35设置在前；

所述扫码机构4包括XY平台41、升降台42和扫码枪43，所述XY平台41包括X平台411和Y平台412，所述X平台411和Y平台412沿着移动轨401方向分别具有拖链410，拖链410内部具有气缸311、皮带电机305、平台电机402、扫码枪43等电气元件与控制模块5连接所用的线束；所述X平台411固定于主机架20底面，Y平台412连接于X平台411上部，所述X平台411和Y平台412都具有移动轨401、平台电机402、平台丝杆403和平台丝杆螺母404，其中X平台411具有两条相互平行并关于X平台的平台丝杆403对称放置的移动轨401，Y平台412的移动轨401下部还连接有Y底板4120，两条X平台的移动轨401向上通过一对移动滑块405连接Y底板4120，所述平台电机402带动平台丝杆403转动，平台丝杆螺母404穿接于平台丝杆403并沿着平台丝杆403移动，所述X平台411的平台丝杆螺母404和移动滑块405向上连接Y底板412，所述Y平台412的平台丝杆螺母404带动移动滑块405，Y平台412的移动滑块405向上连接升降台42，升降台42上端固定扫码枪43，所述升降台42为直杆与杆套的半过盈配合机构，通过手动方式调节上端扫码枪43的高度和角度；

所述皮带电机305为伺服电机，所述平台电机402为步进电机；所述气缸311、皮带电机305、平台电机402、扫码枪43、检测口35均与控制模块5连接。

本发明的操作方法：首先将需要检测的PCB板连成PCB连板，每块单独待检PCB板上都具有事先有序安置的条码以辨识和负载相关信息，PCB板组成连板的形式为矩阵式，并形成条码矩阵，可为2X4，3X3，3X4，3X6，等等，一次只选择一种PCB连板及其排布方式；根据PCB连板进入流道30的放置方位和方式，用任意一个手轮321调节丝杆螺母323转动，从而带动活动支架34和活动支架端的滑轨301相对另一端滑轨301的平行间距变化，调节到适宜的宽窄；手动操作触摸屏51，启动系统，起始端检测口35检测PCB连板进入状态，起始位置检测口35检测到PCB连板时，皮带电机305启动，控制模块5控制皮带电机305带动皮带轮304转动从而令皮带303移动，固定于皮带的滑块302则相对滑轨301滑动，PCB连板开始行走，行走到合适位置时，两挡缸31附近的检测口35检测到PCB连板的进入或离开状态，控制模块5控制气缸311启动，随着气缸活塞的运动挡块312向上顶，拦截PCB连板，同时尾部位置检测口35检测到PCB连板到达检测位置，令皮带电机305停止；PCB连板相对流道30静止后，开始扫码操作：根据事先知晓的PCB连板及其具体排布，控制模块5中的程序会自动设定XY平台41的动作方式，X方向为流道30/滑轨301延伸方向，X平台411和Y平台412通常交替动作，具体由控制模块5控制X平台411或Y平台412的平台电机402转动平台丝杆403，从而丝杆螺母404带动移动滑块405在移动轨401上滑动，每次动作均为步进，在条码矩阵中，扫码枪43被调整到某一个条码正下方时（扫码枪43事先由升降台42调节合适高度和角度），控制模块5控制其扫码，并将条码信息传回控制模块5存储，扫码枪43随即由X平台411或Y平台412的动作进入下一条码，全部扫完后归原点（原点通常是流道始端且活动支架34对向一侧），以PCB连板为单位进行扫码，每扫完一块连板—即一个矩阵，则重归原点，挡缸31也以PCB连板为单位进行拦截动作；扫完整个条码矩阵后，控制模块5控制XY平台41令扫码枪43归原点，同时控制模块5控制气缸311动作、挡块312收回，皮带电机305启动，PCB连板随滑块302移出流道30；当需要更换连板或其矩阵排布方式时，根据控制模块5的程序选择XY平台41的动作，进行类似的扫码操作。

以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，包括外壳、机架、行走机构和扫码机构，外壳覆盖于机架轮廓，所述机架包括上机架、主机架和下机架，所述上机架安装控制模块，控制模块外侧连接有触摸屏，所述下机架下部具有行走轮，所述行走机构和扫码机构安装于主机架内；

所述行走机构包括流道、挡缸、调宽模块、检测口，所述流道由支架连接于主机架，流道包括相互平行的一对滑轨，每根滑轨上配合连接有滑块，所述滑块由位于滑轨内侧的皮带带动，所述皮带连接于皮带轮并由皮带电机控制转动，所述挡缸成对分布于滑轨两端、位于两条滑轨之间，挡缸包括气缸和位于气缸上部的挡块，气缸固定在支架上，所述调宽模块包括成对分布于滑轨两端下部的手轮、丝杆、丝杆螺母、同步轮，所述丝杆穿接丝杆螺母，所述手轮和同步轮分别固定于丝杆两端，所述同步轮之间由同步带连接，同步轮一侧的滑轨下部具有活动支架，丝杆螺母固定于活动支架，活动支架可随丝杆螺母沿丝杆方向移动，所述检测口在流道的起始和尾部位置设置若干；

所述扫码机构包括XY平台、升降台和扫码枪，所述XY平台包括X平台和Y平台，所述X平台固定于主机架底面，Y平台连接于X平台上部，所述X平台和Y平台都具有移动轨、平台电机、平台丝杆和平台丝杆螺母，Y平台的移动轨下部还连接有Y底板，移动轨上配合连接有移动滑块，所述平台电机带动平台丝杆转动，平台丝杆螺母穿接于平台丝杆并沿着平台丝杆移动，所述X平台的平台丝杆螺母和移动滑块向上连接Y底板，所述Y平台的平台丝杆螺母带动移动滑块，Y平台的移动滑块向上连接升降台，升降台上端固定扫码枪；

所述气缸、皮带电机、平台电机、扫码枪、检测口均与控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述皮带电机为伺服电机，所述平台电机为步进电机。

3.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述外壳在主机架沿着流道的两个方向开有进料口和出料口，垂直于流道的两个方向具有视窗。

4.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述X平台和Y平台沿着移动轨方向分别具有拖链，拖链内部具有气缸、皮带电机、平台电机、扫码枪等电气元件与控制模块连接所用的线束。

5.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述升降台为螺杆与螺母的配合机构，或者直杆与杆套的半过盈配合机构，通过手动方式调节上端扫码枪的高度。

6.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述X平台具有两条相互平行并关于平台丝杆对称放置的移动轨，两条移动轨向上通过移动滑块连接Y底板。

7.根据权利要求1所述的一种矩阵式自动条码识别系统，其特征在于，所述活动支架在丝杆上部还穿接有导向杆，导向杆与丝杆平行。

8.根据权利要求1~7任一项所述的一种矩阵式自动条码识别系统的识别方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)、入料：将被检测料以矩阵形式连成连板，被检测料条码自然组成矩阵形式，手动转动手轮调节滑轨间距至适宜宽度，操作触摸屏启动条码识别系统，连板随滑块滑动；

(2)、停料：两挡缸附近的检测口检测到连板的进入或离开状态，控制模块控制气缸启动，挡块向上顶并拦截连板，随后控制模块令皮带电机暂停，连板相对流道静止；

(3)、扫码：扫码枪初始位置在XY平台的原点，根据事先设置的被检测料的条码矩阵选择扫码程序，控制模块启动XY平台、控制扫码枪移动，当扫码枪移动到某个条码正下方时，控制模块控制其扫码，并将条码信息传回控制器或者经由缓存器暂存后进入控制器存储，由此有序扫完整个条码矩阵；

(4)、归位：扫完整个条码矩阵后，控制模块控制XY平台令扫码枪归原点，同时控制模块控制气缸动作、挡块收回，皮带电机启动，连板随滑块移出流道；

(5)、重置：继续使用原有的扫码程序或根据被检测料的需求更换，然后重复步骤（1）~（4）。