CN1078054A - 结构与一体化扫描电机相结合的激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

一种激光扫描装置，用以向一个目标射出激光 束，该目标上具有欲被该激光束扫描的信息，所述装 置是一紧凑的条形码读取器，其具有弹性安装有整体 扫描电机的一内部整体结构，用以紧密地支承激光器 及光学组件，该结构能模块化地装入所述装置，并能 至少保护一体的扫描电机不受外部撞击或震荡损 坏。

Description

本发明涉及一种激光扫描装置，该装置用来向一个目标射出一激光束，该目标上包含有欲被上述激光束扫描的信息;更具体地说，本发明涉及一种作为条形码读取器的小型激光扫描装置，该装置将一内部整体结构与一一体化扫描电机相结合，用以紧凑地支承不同的激光器及光学组件以模块式地将它们地装配到该装置中，该装置至少能保护一体的扫描电机不受外部撞击和震荡的损坏。

应用激光扫描装置扫描或读取设置在诸如包裹或销售标签等目标上的信息，已经在技术上和商业上为人们所熟知。在这一方面，不同类型的激光扫描装置组合有扫描头，扫描头内装有光学读取系统，如条形码读取器，用于读取目标上的条形码标记，该目标被从条形码读取器中射出的激光束扫描。总地说来，这种激光扫描装置，特别是条形码读取器被广泛地运用于工业和零售商业，例如，可以被永久地设置在超级市场的结算柜台的结构中，由此，使标签上印有或贴有条形码的商品通过设置在柜台上的固定条形码读取器，以提供给零售商一个记录，同时给顾客一个读出显示或打印记录。

条形码读取器或激光扫描装置也可以由一个固定地设置在一个架子上的光学扫描器单元构成，该架子向上伸出于一支承平台或一柜台顶面，而商品即可置设在该支承平台或柜台顶面上。或者，在许多应用场合下，条形码读取器或激光扫描装置是一种小型轻重量的枪形装置的形式，该枪形装置具有一手枪式握把，这种灵活机动的装置从近距离扫过印在销售标签上的条形码标记，以扫描由该条形码提供的信息。

条形码读取器型的激光扫描装置已在美国专利4，387，297号中作了详细的叙述，该专利已转让给了本发明的受让人并在这里作为参考而引用。在上述的美国专利4，387，297号中公开的激光扫描系统包括一个便携的手持扫描头，该扫描头可为任意的合适的形状，但最好具有一由重量较轻的塑料构成的枪形外壳，并且该外壳具有一个手柄及枪身部分以设置扫描头的各种元件。在枪身部分，通常设置有一光源，一包括聚焦透镜的光学组件用以导引光束扫过目标上的条形码标记，以及一传感装置用以检测从被扫描条形码标记上反射的光。

条形码读取器型的激光扫描装置的其它结构，除了上述美国专利外，在美国专利第4，760，248号及4，409，470号中亦作了更详细的叙述，该两项专利也都转让给了本发明的受让人并在这里作为参考而引用。

上述各专利公开的结构中，特别是美国专利第4，387，297号4，409，470号所公开的结构中，采用了防震安装以保护激光扫描装置中相当精细的功能元件在该装置受到严重撞击或震荡时，如掉在地上或被硬物撞击时不被损坏。

另一种此类型的手持式枪形激光扫描装置在Eastman等人的美国专利4，652。750中予以公开。其中，一个激光二极管和其它用以形成扫描光束的光学部件以及一光检测器以一体化组合式结构设置在一个印刷电路板上，使得整体装置可以固定地设置在激光扫描装置的外壳内。

虽然所有前述装置，通过对上述激光扫描装置给予不同的形状和实施方案，在应用中比较好地满足了工业上的需要，特别是如条形码读取器，在技术上为人们所熟知，在商业上被广泛使用并且在很大程度上获得了成功且为消费者所接受，并且采用了防震安装或类似装置以保护那些相当精细的内部功能部件，如激光产生装置，光学组件及扫描电机在该扫描装置受到强烈的外部撞击或震荡时不被损坏，但是仍可以考虑对这些部件的保护做进一步的改进，例如，当激光扫描装置是手持式条形码读取器时，采用一个由轻塑料构成的便携式枪形外壳部件容纳这些部件，特别是为避免损坏通常很贵的扫描电机，该电机可容纳于此外壳部件内。

为了提高防止上述损坏的保护能力，特别是保护十分精密的扫描电机，本发明提供了一种新颖独特的整体结构，其设置在激光扫描装置的外壳中，这种结构对扫描电机具有一体连接的挠性安装支承或使扫描电机本身具有挠性，以通过该结构对加于扫描装置的撞击或震荡的吸收和减缓保护扫描电机免受损坏。这种整体结构或模块化结构不仅保护扫描电机，而且由于该将扫描电机和各种光学及激光器部件一体化的结构使这些部件可以以模块化方式装入激光扫描装置的外壳内，其结果是使整个装置具有低成本的紧凑结构，并由较少的部分组成，由此可使整个激光扫描装置的制造成本降低并且容易组装，同时具有较好的抗撞击或震荡的能力。

本发明的一个目的即在于提供一个紧凑的整体结构，该结构可装在一个诸如条形码读取器激光扫描装置中，以支承滤光器，激光器及光检测器等元件中的至少一部分，并通过一扫描电机被一体化地连接在该整体结构上提供给该电机一弹性的挠性支承。

本发明另一目的在于提供一个整体结构，该结构可与功能部件一起以模块化方式装入一手持式激光扫描装置，并且该整体结构为扫描电机提供了一一体化的挠性安装以使电机免受加在装置上的外部撞击或震荡的损坏。

本发明的另一目的在于提供一种将上述整体结构及与之结合在一起的各种功能部件以模块方式安装于激光扫描装置外壳内的方法。

本发明提供了一种激光扫描装置，该装置用以向一个目标射出激光束，该目标上具有欲被该激光束扫描的信息，所述扫描装置包括一可供手持的外壳装置，以及一可模块式装入该外壳的一一体化框架结构，该框架结构上安装有所述激光扫描装置的功能部件，包括激光产生装置，各光学组件，光检测器装置以及一扫描电机，所述整体框架结构包括一与其成形为一体的挠性装置用以在该结构上弹性安装所述扫描电机，由此该挠性装置可以在加在所述扫描装置上的撞击和震荡传到扫描电机前吸收或减缓该撞击和震荡。

本发明还提供了一种在一激光扫描装置中安置功能部件的方法，该激光扫描装置用于向一目标射出一激光束，该目标上具有欲被该激光束扫描的信息，该扫描装置包括一可供手持的外壳装置，所述方法包括：

把装有所述激光扫描装置的功能部件的一一体化框架结构模块化地装入所述外壳，功能部件包括激光产生装置，光学组件，光检测器装置以及一扫描电机;

将所述扫描电机弹性地装于与所述整体框架结构成形为一体的一挠性装置上以使该扫描电机弹性地安装于所述整体结构上，所述一体的挠性装置在加在所述激光扫描装置上的撞击和震荡传到所述扫描电机前吸收和减缓该撞击或震荡。

这里，为了使上述具有保护一体化结合在其上的扫描电机免受撞击和震动的挠性支承的整体结构应用在所述的激光扫描装置中，该整体结构具有分隔间或盒子似的框架形式，最好由轻的塑料材料制成，该整体结构可容易地与结合在其内的激光器组件，光学组件，光检测器以及至少部分结合在其内的扫描电机一起装入激光扫描装置的外壳中，置于该外壳中的一印刷电路板上或沿着该印刷电路板置放。为了给扫描电机提供挠性支承，该整体结构在其边界内具有一体成形或模制的定位件，该定位件包括挠性臂部，这些臂部适于连接一扫描电机的聚酯弹簧（mylar    spring），该电机为聚酯共振电机（mylar    resonant    motor），在扫描电机是如直流，电流型（galvo）或步进电机等具有轴承的电机的情况下，该电机的轴承或该轴承的轴承座可被模制为上述整体结构的一整体部分，该部分至少具有一挠性臂。

因此，上述作为所述整体结构的一整体部分模制的挠性聚酯臂具有足够的挠性，以便当激光扫描装置不小心摔落或受到硬撞击时产生弹性挠曲，以保护弹性安装的电机免受潜在损坏或被压毁，这样即可免去单独的防震安装，以进一步减少整个装置的制造成本并降低安装要求。

在扫描电机具有轴承的情况下，该轴承可被模制在作为上述整体框架结构一整体部分的至少一个挠性支承臂的自由端，也可由该挠性臂构成扫描电机的轴承支承。

以下结合实施例及附图进一步说明本发明的结构特征及目的。

附图简要说明

图1所示是一个典型的手持式枪形激光扫描装置的纵剖面侧视图;

图2是贯穿根据本发明一激光扫描装置枪形外壳的剖视图，其与图1类似;

图3所示是沿图2中3-3线的剖视图;

图4所示是图2中的激光扫描装置的前视图;

图5显示了一具有一体化扫描电机的整体结构的纵向剖面侧视图，以及用来安装激光扫描装置的功能部件的结构，其构成一组合式构造以插入图2所示的外壳中;

图6所示是沿图5中6-6线的剖视图;

图7所示是图5的整体结构的后视图。

本发明的一个实施例中，所述整体结构放入所述外壳后可支承在一个印刷电路板上，该印刷电路板上具有完成激光扫描装置的各功能部件相互连接的电路。

本发明的一个实施例中，所述与整体框架结构成形为一体、用于弹性安装所述扫描电机的挠性装置，至少包括一个挠性臂部，所述弹性弹簧装置连接于所述扫描电机及所述挠性臂部，以将所述扫描电机吸震地安装于所述整体框架结构。

本发明的一个实施例中，两个挠性臂部成型于所述框架结构上，各在所述扫描电机的一侧，一对弹簧装置各连接于扫描电机上及所述两臂部上。

本发明的一个实施例中，所述扫描电机包括一聚酯共振电机，每个所述弹簧装置包括一个聚酯弹簧。

本发明的一个实施例中，所述至少一个挠性臂部包括一个支承所述的扫描电机的轴承的弹性轴承支承。

本发明的一个实施例中，所述至少一个挠性臂包括支承所述扫描电机的轴承。

本发明的一个实施例中，所述扫描电机包括一直流电机。

本发明的一个实施例中，所述扫描电机包括一电流型（galvo）电机。

本发明的一个实施例中，所述扫描电机包括一步进电机。

本发明的一个实施例中，所述整体框架结构包括一轻塑料框架，其具有大致为硬的壁部用于安装所述激光器部件，并且具有所述的至少一个挠性臂部用于弹性地安装所述扫描电机，该框架可与所述部件作为一预先组装好的模块装入所述外壳内。

本发明的一个实施例中，所述外壳包括一枪形的轻塑料结构，其具有一供使用者手持的手枪柄部。

请详细参考附图所示。如图所示，根据一典型的样板实施例，一个激光扫描装置可以是一个手持式枪形结构的条型码读取器单元100-当然其它结构类型的扫描器也适用于本发明-具有一手枪握把型的手柄153，其中设置了一个可活动的扳机154，以使使用者在对准欲读标记时可以触发产生光束151并启动检测电路。这样如果该单元是自供电式的则可节约电池的能量。一轻塑料外壳155容纳有激光光源，检测器158，光学组件及信号处理电路，以及CPU40及电源或电池162。该外壳155前端具有一透光窗156，使光束151可以射出而反射光152可以射入。该读取器100设计为使用者在离开标记的位置描准一条形码标记，即不碰到该标记或横扫该标记移动。典型地，这类手持式条形码读取器限定于在从碰到标记到离开该标记几英寸或更远的距离范围内工作。

如图1所示，一个合适的透镜157（或多个透镜系统）可用来将扫描光束聚焦到位于一参考面上的条形码标记170上。一光源146，如一个半导体激光二极管，设置于使其产生的光束在透镜157轴线的位置，该光线并穿过一个部分镀银的镜子147和其它需要的透镜或光束整形结构，以及一个设置在扫描电机160上的反射镜159，该电机160在扣动扳机154时被启动。如果光源146产生的光是不可见的，则光学系统还可以包含有描准光。如果需要，描准光可以产生一个光点，该光点可以是固定的，也可是如同激光束一样来回扫描。使用者可以在扣动扳机154之前利用此可见光将读取器单元描准欲读标记。

请详细参考具创造性的激光扫描装置200，如图2至图4所示，该装置200是一个基本为枪形的条形码读取器单元，其外壳210具有一上壳部分212，该上壳部分212适于用一顶盖214盖合，该顶盖214通过一个固紧螺丝216的中介固紧在上壳部分212上，该固紧螺丝216可以插入上壳部分212上合适的孔中，而该孔则与盖体214上设置的一螺孔218在同一直线上。

手枪握把式手柄220包括有一合适的触发扳机222，该扳机与图1所示的读取器单元100中的扳机154类似，这里不再赘述。读取器单元200在不使用电池的情况下可通过一电缆插头224连接到一合适的电源（图未示），该插头224也可用来连接一合适的解码电路以将关于读取单元200从被读取目标上的条形码读取的信息的信号传送给该解码电路。

基本上，条形码读取器单元200的工作原理与图1所示的装置及上述的本申请的在先美国专利相同或至少基本相似，上述美国专利所公开的内容在这里作为参考而引用，因此这里不再进一步叙述。

然而，为了减少整个装置的部件，有效地降低激光扫描装置200的成本，在装置200中提供了创造性的整体结构以组合式安装激光器及光学组件，并以弹性方式安装扫描电机，该装置进行了特别设计以避免在扫描单元200意外摔落而造成的潜在损坏。

请参考图5至7，其显示了一个框架结构的本发明整体结构230，该框架最好由硬质轻塑料制成，其包括侧壁232以及一个与侧壁相连接的端壁234，一散热片270固接在该端壁上，该端壁适于提供一个供设置激光器272和光检测器274的承架或支承结构，如图6所示。

框架230侧壁232的另一端（如图6所示），包括形状为弹性或挠性的臂部236，238的定位件，该臂部236、238适于各接合一扫描电机SM上的聚酯弹簧240和242，该扫描电机例如是一个上面安装有本扫描装置光学组件之一的一反射镜的聚酯共振电机。虽然不是必要，但如果需要，整个单元，包括一磁铁248及一磁铁线圈250以及固接在框架230前端234上的激光器组件都可支承在一印刷电路板252上，该电路板上设置有与激光扫描单元200连接的合适的电路，这在技术上是熟知的。这样，安装在框架230上的组件和一体化弹性支承的扫描电机SM，也许还有印刷电路板252，即可作为一个紧凑的模块单元放入外壳部分212的空间内并被固定地安置于其中，如图2所示。在框架的底端可设有伸穿过印刷电路板252的定位销以及横向导向伸出部260和262，该二伸出部与外壳210的上壳部分212的内壁面及盖体214相连接，该盖体214通过一个固定于螺孔218的锁紧件216固接于壳体的下部。

这样，通过与整体框架结构230为一整体的挠性臂部236及238对扫描电机的弹性支撑，以及通过聚酯弹簧240和242中介，使加于激光扫描装置200的震荡和撞击可被该框架以及挠性臂236、238承受和减缓，而不会传至扫描电机，由此提供了一保护扫描电机的设置。

如果扫描电机不是通过一个聚酯弹簧240和242而与挠性臂236、238一体化连接的聚酯共振电机，而是具有轴承的类型的电机，如直流，电流型（galvo）或步进电机的话，那么根据本发明整体框架结构230的另一个实施例，框架230不是利用两个一体化的挠性臂236、238，而是一个单一的挠性臂，该挠性臂构成对轴承的支承或者直接构成扫描电机的轴承（该扫描电机可是诸如一直流，电流型（galvo）或步进电机），并由此构成扫描电机的一体化挠性安装，以减少当激光扫描单元被意外摔落时损坏电机的危险。

从上述可知，本发明的装置采用了一体化的结构以支承各激光扫描及光学组件，同时为扫描电机提供了一体化弹性吸震安装，是一种低成本高可靠性的模块化结构，具有较少的部件，该结构可以方便地装入激光扫描装置的外壳内，该激光扫描装置例如可以是前述的一个手持式枪形条形码读取单元。

虽然前面对本发明的较佳实施例结合图示进行了描述，但是根据本发明的思想显然可在细节上做出许多变形和改动，因此本申请所要求的并非仅限于前面所述及附图所示的具体形式。本申请所要求的范围应由权利要求书所限定。

Claims (2)

1、一种激光扫描装置，该装置用以向一个目标射出激光束，该目标上具有欲被该激光束扫描的信息，所述扫描装置包括一可供手持的外壳装置，以及一可模块式装入该外壳的一一体化框架结构，该框架结构上安装有所述激光扫描装置的功能部件，包括激光产生装置，各光学组件，光检测器装置以及一扫描电机，所述一体化框架结构包括一与其成形为一体的挠性装置用以在该结构上弹性安装所述扫描电机，由此该挠性装置可以在加在所述扫描装置上的撞击和震荡传到扫描电机前吸收或减缓该撞击和震荡。

2、一种在一激光扫描装置中安置功能部件的方法，该激光扫描装置用于向一目标射出一激光束，该目标上具有欲被该激光束扫描的信息，该扫描装置包括一可供手持的外壳装置，所述方法包括：

把装有所述激光扫描装置的功能部件的一一体化框架结构模块化地装入所述外壳，功能部件包括激光产生装置，光学组件，光检测器装置以及一扫描电机;

将所述扫描电机弹性地装于与所述一体化框架结构成形为一体的一挠性装置上以使该扫描电机弹性地安装于所述一体化结构上，所述一体的挠性装置在加在所述激光扫描装置上的撞击和震荡传到所述扫描电机前吸收和减缓该撞击或震荡。

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