CN107480568B - 一种激光识别条码的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型激光识别条码的装置，包括PCB板和设置在PCB板上的激光发射器、激光接收器和摆动器，所述激光接收器和激光发射器为一体结构；所述摆动器上同时设有凹面反射镜和平面反射镜；所述激光发射器发出的光束经由平面反射镜反射出，外部光线经由所述凹面反射镜反射至激光接收器。本结构可以减少用于扫码的激光反射次数，提高条码的识别率，同时结构紧凑高效，便于制造与使用。

Description

一种激光识别条码的装置

技术领域

本发明涉及条码扫码领域，尤其是一种激光识别条码的装置。

背景技术

如今，条码技术已经广泛用于物流，商场，医疗等行业，因此条码识别设备的性能也需要相应的提高。现许多用于条码识别的激光收发装置的技术方案为：发射时，激光发射器发出光线至反射镜一，反射镜一将光线反射至摆动器，摆动器再将激光投射到目标条码；接收时，摆动器接收来自条码的漫反射的光束，再将其反射至摆动器，摆动器反射至反射镜二，经过反射镜二再反射至激光接收器，由激光接收器电路进行信号放大，最后再进行光信号处理。

现有技术中申请号为：201210278779.4的技术方案中，激光发射器与接收器在水平方向上分开且互成角度设置，为了避免射回的光束经原光路错误返回至激光发射器而非激光接收器，将反射镜一直接设置在反射镜二表面，且二者互成一定的夹角，来保证反射回激光接收器的光路方向与激光发射器发出的光路方向有夹角，从而达到使反射回的光束正确达到激光接收器的目的。此结构体积大，不便于制造小巧的便携式扫码器，而且光信号的发射和接收都必须经过两处反射镜和摆动器，多次反射后光能量损失，造成激光信号的利用率不高，识别率降低；并且由于每个反射面都不是绝对平面，多次反射还会引起光学畸变。

发明内容

本发明目的在于提供一种激光识别条码的装置，可以降低激光信号在传输过程中的能量损耗，提高对激光信号的利用率，从而提高条码识别性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案有：

一种激光识别条码的装置，包括PCB板和设置在PCB板上的激光发射器、激光接收器和摆动器，

所述摆动器上设有凹面反射镜和平面反射镜，所述凹面反射镜反射面和平面反射镜反射面为上下相邻设置；

所述激光接收器和激光发射器为上下相邻设置；

所述平面反射镜用于将激光发射器发出光束反射出，所述凹面反射镜用于将接收到的漫反射光束反射至激光接收器。

在条码扫码领域中，激光作为其中一种信号传递的介质，激光信号需要经过发出再接收的过程，在此过程中，通常经过几次反射才能达到最终得到有用的条码信息从而解码。传统的激光信号从发出到接收，激光的经过的路径依次为：激光发射器、反射镜一、摆动器、条码、摆动器、反射镜二、激光接收器，从整个路径可见激光从激光发射器发出后经过5次反射才最终进入激光接收器，在各部件制造精度一般的情况下，在多次反射的过程中激光强度变弱，甚至会产生光学畸变，容易导致进入激光接收器的光学信号失真，降低了条码识别的准确度。

且现有技术中由于激光接收器和激光发射器为两个单独的元器件，在固定此两个元器件时一般采用水平面上分开并互成角度的设置方法，因此激光发射器发出的光束与激光接收器接收的光束需存在一定的夹角才能完成激光光束的发射与接收；而经摆动器反射回的光束方向与由反射镜一反射出的光线方向是一致的，为了避免射回的光束经原光路错误返回至激光发射器而非激光接收器，现有一种解决方案是将反射镜一直接设置在反射镜二表面，二者互成一定的夹角，来保证反射回激光接收器的光路方向与激光发射器发出的光路方向有夹角，从而达到使反射回的光束正确达到激光接收器的目的。

在现有基础上，发明人在大体保持传统条码扫码的光学相关结构的基础上，改进了激光反射装置，将现有设计中的反射镜一与反射镜二减去，直接使用摆动器上的凹面反射镜和平面反射镜来反射射出和接收的光束，减少了光的反射次数。激光发射器发出激光信号经过摆动器的反射将激光投射至外部的条码上，条码将投射到自身的激光以漫反射的形式再反射回所述摆动器上的凹面反射镜；凹面反射镜将接收到的漫反射激光聚焦，增强信号后再反射至激光接收器；激光接收器接收到增强后的激光信号，再将其转化为电信号传送至PCB板，PCB板再进行下一步的信息解码等操作。

通过逆向思维，现有技术中需要将两反射镜设置为相互成一定角度来平衡激光发射器与接收器之间的角度，否则激光接收器无法接收到返回的激光信号的问题，那么，只要激光发射器与接收器之间无相互角度，就无需设置相互成角度的两反射镜来平衡。因此，发明人创造性地将激光接收器和激光发射器设置为上下相邻的结构，二者前端面面向同一方向，上下对应，消除二者之间的夹角；与之配合地，将凹面反射镜和平面反射镜设为上下相邻的结构，两反射镜反射方向一致，上下对应，可以保证经由激光发射器发射而出的光线会以相同的走向返回至激光接收器。

在反射镜的选用上，激光发射器发射出的激光光束集中且强度大，使用结构简单的平面镜即可达到无损反射的效果；而条码表面并不是完全光滑的表面，其反射的激光为漫反射光束，光束分散且强度弱，因此使用球面的反射镜对漫反射光束聚焦后再传输给激光接收器。

进一步地，激光发射器设置于激光接收器顶部时，平面反射镜置于凹面反射镜顶部。

再进一步地，激光接收器设置于激光发射器顶部时，凹面反射镜置于平面反射镜顶部。

再进一步地，当以所述激光发射器发射出的光束为正方向时，激光发射器前端面所在面为第一面，激光接收器前端面所在面为第二面，所述第一面与摆动器的距离小于第二面与摆动器的距离。

进一步地，当以PCB板为水平基准面时，所述激光发射器发出的激光光束经平面反射镜反射而出的光路为射出光路，外部漫反射的激光光束经过凹面反射镜反射入激光接收器的光路为接收光路，射出光路和接收光路的走向在垂直于PCB板方向上的投影重合。

由于激光发射器发出的光束需由平面反射镜反射出本结构至外部的条码，而外部条码反射回来的光束需由凹面反射镜发射回激光接收器，因此激光发射器需与平面反射镜的位置相对应，激光接收器需与凹面反射镜的位置上下位置相对应可以保证摆动器在收到电磁铁驱动时，凹面反射镜与平面反射镜相对于同一条轴线偏移的弧度一致，且始终能与激光接收器和激光发射器对应，可以保证发射光路与接收光路能完整实现。

激光发射器上的第一平面比激光接收器上的第二平面更接近摆动器，传输距离短可进一步减少发射出去的激光能量丧失，同时激光接收器的位置需配合凹面反射镜的焦距设置，为保证凹面反射镜反射聚焦过来的携带条码信息的激光信息完整的反射入激光接收器内，保证信息能被全部读入。即使摆动器上安装的凹面反射镜与平面反射镜相对于PCB板倾斜有一定的角度，在基于激光反射器与激光接收器的上下结构、平面反射镜与凹面反射镜的上下结构下，只需保持反射光路走向与接收光路的走向在PCB板上的投影重合，即可保证激光发射器发出的信号能被激光接收器接收，信息不会丢失。

进一步地，所述凹面反射镜的反射表面为凹陷的球面或凹陷的圆柱面，所述球面的厚度由边缘至中心逐渐减小，所述圆柱面的厚度由两侧至中间母线逐渐减小；所述平面反射镜的反射表面为平面。

由于来自条码的反射方式为漫反射，漫反射光束强度较弱，因此将反射表面设置为凹陷的球面或圆柱面可以起到汇聚漫反射光束的作用，汇聚后的光信号可以提高强度，加快信息识别的速度；

当凹面为球面时：而球面由边缘至中间厚度逐渐减低，保证球面凹陷的中心与平面正好位于整个凹面反射镜的中心，从而保证凹面反射镜反射光束后聚焦点位于凹面反射镜中心点的正上方，可以很方便的判断和控制此曲面的反射方向。

当凹面为圆柱面时：由于条码一般为长条形，当凹面设置为圆柱面，加长凹面反射镜的横向尺寸变成长形可以契合条码的横向长条形，接受来自条码漫反射光线的有效面积更大，从而可以更好的收集条码信息，加快识别速度。

进一步地，所述摆动器还包括电磁铁、震动支架，所述电磁铁与所述震动支架一端在同一水平面上相连接，震动支架底部设有摆臂支架，电磁铁受PCB板的控制，带动摆动器做左右往复的谐振摆动，从而使激光的反射与接收光束为最佳强度，提高条码识别度。

再进一步地，所述震动支架另一端设有平面安装板，所述平面安装板为平板，平面安装板所在面垂直于PCB板所在平面，平面安装板一平面与震动支架相连接，其另一平面与凹面反射镜和平面反射镜的背面相连接。平面安装板在摆动器上形成一个平板，用来更方便安装凹面反射镜和平面反射镜，并且保证凹面反射镜和平面反射镜的背面在一个平面上。

本发明的一种激光识别条码的装置，包括PCB板和设置在PCB板上的激光发射器、激光接收器和摆动器，所述激光接收器和激光发射器为一体结构；所述摆动器上同时设有凹面反射镜和平面反射镜；所述激光发射器发出的光束经由平面反射镜反射出，外部光束经由所述凹面反射镜反射至激光接收器。本结构可以减少用于扫码的激光的反射次数，提高条码的识别率，同时结构紧凑高效，便于制造与使用。

附图说明

图1为所述一种激光识别条码的装置的立体图；

图2为所述凹面反射镜与平面反射镜的正视图；

图3为所述凹面反射镜与平面反射镜的立体图；

图4为所述激光接收器与激光发射器的侧视图；

图5为所述一种新型识别条码的装置的爆炸图；

图6为所述凹面反射镜与平面反射镜一种安装方式的剖视图。

具体实施方式

实施例一：

如附图1、附图2、附图3和附图4所示：

一种激光识别条码的装置，包括PCB板1和设置在PCB板1上的激光发射器2、摆动器4和激光接收器3，当以所述PCB板1为水平基准面时，

所述摆动器4上设有凹面反射镜41和平面反射镜41，所述凹面反射镜41和平面反射镜41为上下相邻设置；

所述激光接收器3和激光发射器2为上下相邻设置；

所述平面反射镜41用于将激光发射器2发出光束反射出，所述凹面反射镜41用于将接收到的漫反射光束汇聚后反射至激光接收器3。

在条码扫码领域中，激光作为其中一种信号传递的介质，激光信号需要经过发出再接收的过程，在此过程中，通常经过几次反射才能达到最终得到有用的条码信息从而解码。传统的激光信号从发出到接收，激光的经过的路径依次为：激光发射器、反射镜一、摆动器、条码、摆动器、反射镜二、激光接收器，从整个路径可见激光从激光发射器发出后经过5次反射才最终进入激光接收器，在各部件制造精度一般的情况下，在多次反射的过程中激光强度变弱，甚至会产生光学畸变，容易导致进入激光接收器的光学信号失真，降低了条码识别的准确度。

且现有技术中由于激光接收和激光发射器为两个单独的元器件，在固定此两个元器件时一般采用水平面上分开并互成角度的设置方法，因此激光发射器发出的光束与激光接收器接收的光束需存在一定的夹角才能完成激光光束的发射与接收；而经摆动器反射回的光束方向与由反射镜一反射出的光线方向是一致的，为了避免射回的光束经原光路错误返回至激光发射器而非激光接收器，现有一种解决方案是将反射镜一直接设置在反射镜二表面，二者互成一定的夹角，来保证反射回激光接收器的光路方向与激光发射器发出的光路方向有夹角，从而达到使反射回的光束正确达到激光接收器的目的。

在现有基础上，发明人在大体保持传统条码扫码的光学相关结构的基础上，改进了激光反射装置，将现有设计中的反射镜一与反射镜二减去，直接使用摆动器4上的凹面反射镜41和平面反射镜42来反射射出和接收的光束，减少了光的反射次数。激光发射器2发出激光信号经过摆动器4的反射将激光投射至外部的条码上，条码将投射到自身的激光以漫反射的形式再反射回所述摆动器4上的凹面反射镜41；凹面反射镜41将接收到的漫反射激光聚焦，增强信号后再反射至激光接收器3；激光接收器3接收到增强后的激光信号，再将其转化为电信号传送至PCB板1，PCB板1再进行下一步的信息解码等操作。

通过逆向思维，现有技术中需要将两反射镜设置为相互成一定角度来平衡激光发射器与接收器之间的角度，否则激光接收器无法接收到返回的激光信号的问题，那么，只要激光发射器2与接收器3之间无相互角度，就无需设置相互成角度的两反射镜来平衡。因此，发明人创造性地将激光接收器2和激光发射器3设置为上下相邻的结构，二者前端面面向同一方向，上下对应，消除二者之间的夹角；与之配合地，将凹面反射镜41和平面反射镜42设为上下相邻的结构，两反射镜反射方向一致，上下对应，可以保证经由激光发射器2发射而出的光线会以相同的走向返回至激光接收器3。

在反射镜的选用上，激光发射器2发射出的激光光束集中且强度大，使用结构简单的平面镜即可达到无损反射的效果；而条码表面并不是完全光滑的表面，其反射的激光为漫反射光束，光束分散且强度弱，因此使用球面的反射镜对漫反射光束汇聚后再传输给激光接收器3。

进一步地，激光发射器2设置于激光接收器3顶部时，平面反射镜42置于凹面反射镜41顶部。

再进一步地，激光接收器3设置于激光发射器2顶部时，凹面反射镜41置于平面反射镜42顶部。

再进一步地，当以所述激光发射器2发射出的光束为正方向时，激光发射器2前端面所在面为第一面，激光接收器3前端面所在面为第二面，所述第一面与摆动器4的距离小于第二面与摆动器4的距离。

进一步地，当以PCB板1为水平基准面时，所述激光发射器2发出的激光光束经平面反射镜41反射而出的光路为射出光路5，外部漫反射的激光光束经过凹面反射镜41反射入激光接收器3的光路为接收光路6，射出光路5和接收光路6的走向在垂直于PCB板1方向上的投影重合。

由于激光发射器2发出的光束需由平面反射镜42反射出本结构至外部的条码8，而外部条码8反射回来的光束需由凹面反射镜41发射回激光接收器3，因此激光发射器2需与平面反射镜42的位置相对应，激光接收器3需与凹面反射镜41的位置上下位置相对应可以保证摆动器在收到电磁铁驱动时，凹面反射镜41与平面反射镜42相对于同一条轴线偏移的弧度一致，且始终能与激光接收器和激光发射器对应，可以保证发射光路6与接收光路5能完整实现。

激光发射器2上的第一平面比激光接收器3上的第二平面更接近摆动器4，传输距离短可进一步减少发射出去的激光能量丧失，同时激光接收器3的位置需配合凹面反射镜的焦距设置，为保证凹面反射镜41反射聚焦过来的携带条码8信息的激光信息完整的反射入激光接收器3内，保证信息能被全部读入。即使摆动器4上安装的凹面反射镜41与平面反射镜41相对于PCB板1倾斜有一定的角度，在基于激光反射器与激光接收器3的上下结构、平面反射镜41与凹面反射镜42的上下结构下，只需保持反射光路走向与接收光路6的走向在PCB板1上的投影重合，即可保证激光发射器2发出的信号能被激光接收器3接收，信息不会丢失。

进一步地，所述凹面反射镜41的反射表面为凹陷的球面或凹陷的圆柱面，所述球面的厚度由边缘至中心逐渐减小，所述圆柱面的厚度由两侧至中间母线逐渐减小；所述平面反射镜41的反射表面为平面。

由于来自条码8的反射方式为漫反射，漫反射光束强度较弱，因此将反射表面设置为凹陷的球面或圆柱面可以起到汇聚漫反射光束的作用，汇聚后的光信号可以提高强度，加快信息识别的速度；

当凹面为球面时：而球面由边缘至中间厚度逐渐减低，保证球面凹陷的中心与平面正好位于整个凹面反射镜41的中心，从而保证凹面反射镜41反射光束后聚焦点位于凹面反射镜41中心点的正上方，可以很方便的判断和控制此曲面的反射方向。

当凹面为圆柱面时：由于条码一般为长条形，当凹面设置为圆柱面，加长凹面反射镜41的横向尺寸变成长形可以契合条码8的横向长条形，接受来自条码8漫反射光线的有效面积更大，从而可以更好的收集条码信息，加快识别速度。

进一步地，所述摆动器4还包括电磁铁43、震动支架44，所述电磁铁43与所述震动支架44一端在同一水平面上相连接，震动支架44底部设有旋转杆45，旋转杆45旋转时带动摆动器4以旋转杆45为中心旋转。电磁铁43受PCB板1的控制，根据外界条码8摆放的位置等驱动震动支架44在旋转杆45的支撑下以旋转杆45为中心旋转运动，从而使激光的反射与接收光束为最佳强度，提高条码8识别度。

再进一步地，所述震动支架44另一端设有平面安装板46，所述平面安装板46为平板，平面安装板46所在面垂直于PCB板1所在平面，平面安装板46一平面与震动支架44相连接，其另一平面与凹面反射镜41和平面反射镜41的背面相连接。平面安装板46在摆动器4上形成一个平板，用来更方便安装凹面反射镜41和平面反射镜41，并且保证凹面反射镜41和平面反射镜41的背面在一个平面上。

进一步地，所述安装板上设有安装孔7，所述安装孔7内安装有所述旋转杆45。将旋转杆45安装在PCB板1的安装孔7内，孔状的安装结构使旋转杆45在其内旋转动作更自由，无阻滞。

本发明的一种激光识别条码8的装置，包括PCB板1和设置在PCB板1上的激光发射器2、激光接收器3和摆动器4，所述激光接收器3和激光发射器2为一体结构；所述摆动器4上同时设有凹面反射镜41和平面反射镜41；所述激光发射器2发出的光束经由平面反射镜41反射出，外部光束经由所述凹面反射镜41反射至激光接收器3。本结构可以减少用于扫码的激光的反射次数，提高条码8的识别率，同时结构紧凑高效，便于制造与使用。

实施例二：

如附图4所示的一种激光识别条码的装置，包括PCB板1和设置在PCB板上的激光发射结构3、激光接收结构4和摆动器5，所述摆动器5上设有凹面反射镜51和平面反射镜52，所述凹面反射镜51反射面和平面反射镜52反射面为上下相邻设置；所述激光接收结构4和激光发射结构3为上下相邻设置；所述平面反射镜52用于将激光发射器3发出光束反射出，所述凹面反射镜52用于将接收到的漫反射光束反射至激光接收结构4。

所述激光发射结构与激光接收结构规定在固定座2内，所述激光发射结构3包括激光发射器31和激光发射器电路板32，所述固定座2由下长上短两端开口的上通管22和下通管21上下叠合而成，所述下通管21设置在PCB板1上；所述激光发射器3安装在下通管21内，所述激光发射器电路板32设置在下通管内，与激光发射器31相连接。

所述激光接收结构4包括滤光片42和激光接收器42，所述滤光片42设置于所述上通管22前端部，所述激光接收器41设置于上通管22内。

所述摆动器5包括电磁铁58、磁铁57、摆臂支架55、摆臂支座56、摆臂弹片54、摆臂弹片固定座53、凹面反射镜51和平面反射镜52，所述摆臂支架55为“n”形；所述磁铁57安装在摆臂支架55的一端，摆臂支架55中部拱起部分安装摆臂支座56与2个平行竖直设置的摆臂弹片固定座53；所述摆臂支座56下部为圆柱状，安装在PCB板1上；所述两个摆臂弹片固定座53上固定有摆臂弹片54；所述摆臂支架55另一端设有凹面反射镜51和平面反射镜52，所述凹面反射镜51反射面和平面反射镜52反射面为上下相邻设置；与所述磁铁57位置相对应处还设有电磁铁58。摆动器5可以根据条码的位置摆动以得到最佳的反射光线。

实施例三:

如附图1和附图6所示的一种激光识别条码的装置，包括PCB板1和设置在PCB板上的激光发射器2、摆动器4和激光接收器3，所述摆动器4上设有凹面反射镜41和平面反射镜42，所述凹面反射镜41反射面和平面反射镜42反射面为上下相邻设置；所述激光接收器3和激光发射器2为上下相邻设置；所述平面反射镜2用于将激光发射器2发出光束反射出，所述凹面反射镜41用于将接收到的漫反射光束反射至激光接收器3。

所述平面反射镜42为长条形，所述凹面反射镜41设置于平面镜反射面上部42。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (5)

1.一种激光识别条码的装置，包括PCB板和设置在PCB板上的激光发射器、激光接收器和摆动器，其特征在于，

所述摆动器上设有凹面反射镜和平面反射镜，所述凹面反射镜反射面和平面反射镜反射面为上下相邻设置；所述激光接收器和激光发射器为上下相邻设置；

激光发射器设置于激光接收器顶部时，平面反射镜置于凹面反射镜顶部；激光接收器设置于激光发射器顶部时，凹面反射镜置于平面反射镜顶部；

所述平面反射镜用于将激光发射器发出光束反射出，所述凹面反射镜用于将接收到的漫反射光束反射至激光接收器；

当以所述PCB板为水平基准面时，所述激光发射器发出的激光光束经平面反射镜反射而出的光路为射出光路，外部漫反射的激光光束经过凹面反射镜反射入激光接收器的光路为接收光路，射出光路和接收光路的走向在垂直于PCB板方向上的投影重合。

2.根据权利要求1所述的一种激光识别条码的装置，其特征在于，当以所述激光发射器发射出的光束为正方向时，激光发射器前端面所在面为第一面，激光接收器前端面所在面为第二面，所述第一面与摆动器的距离小于第二面与摆动器的距离。

3.根据权利要求1所述的一种激光识别条码的装置，其特征在于，所述凹面反射镜的反射表面为凹陷的球面或凹陷的圆柱面，所述球面的厚度由边缘至中心逐渐减小，所述圆柱面的厚度由两侧至中间母线逐渐减小；所述平面反射镜的反射表面为平面。

4.根据权利要求1所述的一种激光识别条码的装置，其特征在于，所述摆动器还包括电磁铁、震动支架，所述电磁铁与所述震动支架一端在同一水平面上相连接，震动支架底部设有摆臂支架，电磁铁带动摆动器做左右往复的谐振摆动。

5.根据权利要求4所述的一种激光识别条码的装置，其特征在于，所述震动支架另一端设有平面安装板，所述平面安装板所在面垂直于PCB板所在平面，平面安装板一面与震动支架相连接，其另一面与凹面反射镜和平面反射镜的背面相连接。

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