CN1080415A - 具有光扫描器的售货点系统 - Google Patents

Abstract

一种售货点系统，包括一个用于阅读条形码标记 的无级调节光扫描器及一个与该扫描器运行上相连 接的终端。一个可弯曲的长臂用于至少将扫描器暂 时地保持在相对于标记经过的工作面的从无限个调 节方位中所选择的任一个上。在扫描器上安有一个 罩用于防止扫描器光电检测器的过载。可在多个扫 描图形中选出一个扫描图形，用来阅读标记。

Description

本发明涉及一个售货点系统，它包括一个终端，如一个现金出纳机，及一个可无级调节的光扫描器，尤其是用于对光反射目标，如一条形码标记和/或一个检测器的视野进行多方向扫描的光扫描器;更专门地，涉及当随机取向的条形码符号经过工作站的工作面时，在工作站的工作面上产生和定位不同的扫描图形的装置和方法。

本专利申请是1989年8月10日申请的申请号为07/392，207号的审查中的美国专利的部分继续申请，该申请又是1987年12月28日申请的申请号为07/138，563申请的部分继续申请，该案专利号目前是4，871，904。本申请又与1989年5月11号申请的07/193，482和07/193，483相关。

对于具有不同光反射率标记的目标，例如条形码标记，已经使用了将激光束沿光路瞄准到位于参考面附近的标记上进行扫描，该参考面通常与光路垂直。由标记反射出的激光由具有一个有限的视野的检测器来测量。对这些标记和/及视野使用了许多不同的扫描图形进行扫描。图形可以是在长度方向上沿标记的一个方向上伸延的单根扫描线，或者是一组基本平行的扫描线，可以参见US    4251798或4387297。该图形也可以是相应于标记的在两个方向上伸延的两组交叉的平行线组，参见US4369361。

在随意定向标记的情况下，建议用在多个扫描方向上延伸的密扫描图形，以便使标记被快速阅读的可能性最大限度的增加，而不管标记取什么方向。于是，一般应用于超级市场设在出纳柜台内并在其下方的类型的，传统交易点或售货点（POS）的扫描器在若干方向上折射出激光束，阅读以各种不同方向移动通过参考面的标记，其参考面也就是柜台面或稍高于它的平面。为了折射激光束，将一个中心有一面多边形镜并在四周围着由多个辅助镜成环的镜子安装在柜台面的下方，每个辅助镜相应于一根不同的扫描线。这种结构占用了大量空间，但容易装设在超级市场的柜台下方，在那里可方便地得到大量的空间，参见US3978317。

还有在参考平面中产生一种利萨如（Lissajous）扫描图形的建议。一对扫描部件：一个在X方向折射出一个激光束，另一个在Y方向折射出激光束，它们被同时地以正弦方式驱动，以形成一闭合曲线的扫描图形。虽然是曲线，该利萨如图形包括一个内部的中心部分，该中心部分的特征是大致成直线的扫描线基本上彼此正交形成了一个X形状，还包括一个外部分，该外部分的特征是急剧弯曲的扫描线具有小的曲率半径。因为这些弯曲的扫描线对标记的阅读不能使用，典型的办法是将它们切去，通常是限定出光窗口的尺寸，通过该窗口射出的激光束沿光路到达标记，因而仅允许利萨如图形的内部中心部分通过该窗口，而其外部部分被阻挡掉。

为了产生真正的多方向扫描图形，在题为“用于售货点阅读条形码标记的多方向全息扫描器”的文章中（发表于光学工程（Optical    Engineering），1984年11-12月，第23卷第6期第784页）建议采用全息扫描器。一个全息光盘以某一速度旋转，照射到该光盘的一束激光束以另一速度反向旋转。所产生出的输出光束具有多方向的扫描线。但是在设计为手提式或安装在支持面上的条形码阅读器的方面，其中利用的空间是十分宝贵的，因而希望能使该阅读器的全部尺寸、重量及体积保持为最小，则全息光盘是不实用的。所述文章中的全息光盘其直径为200mm，这对于轻便式的扫描器的许多应用所需的紧凑性来说是太大了;该光盘具有的光路为350mm，这对于许多应用来说太长了;该光盘具有的扫描角为±10°，这对于取得紧凑性及许多应用中所需的扫描长度来说太不够了。

上述的扫描图形是由扫描图形发生器产生的，该发生器由装在各种形状的外壳中的电及光部件组成，其外壳形状例如为枪形头（参见US4251798或4409470）或盒状头（参见US4369361），该枪形头被握在操作者的手中，并通常用电缆连接到远方的终端上，终端包括附加的部件，它们在一起组成一个激光扫描系统。该终端可以是手提式的，它可挂在由操作者背的背带上，或是固定安装的，例如作为独立装置或是装在一现金出纳机内。盒状头通常也用电缆连接到这类终端上，并支承在柜台面上或类似支承面上构成一独立的台式工作站，载有标记的物品将通过该站。

虽然手提头是很容易相对于待读标记移动，工作站头则在运动自由度方面受到了较多限制。有人建议将工作站头支承在固定支承上，并线性地沿一固定路径在标记上来回移动。但是时常出现标记未被、或至少不容易被由工作站头中发出的扫描图形阅读记录的情况。这种情况下，操作者将试图将标记一次再一次地通过工作站，由此降低了阅读带标记物品的通过率。同时，经常在工作站附近的周围光线太亮，以致出现周围光势必覆盖由该头收集的反射激光的情况，由此又降低了系统的效率。

再者，还没有作出措施来改变扫描图形。不同的标记由不同的扫描图形阅读更容易。

本发明的目的在于克服工作站型光学扫描器，尤其是条形码标记阅读工作站的缺点，并使现有技术向前发展。

本发明的另一目的在于提供一种售货点和交易点系统，它包括的工作站型头能够相对于被扫描并经由工作站的标记作无级调节定位。

本发明又一目的是产生多方向的扫描图形并将其基本上定位在工作站中的整个工作面上，待读的标记将通过该工作面。

本发明的又一目的是使工作站感应到标记的存在，并自动地起动对标记的阅读。

本发明的一个附加目的是使返回到工作站头的激光屏蔽，使其免受大强度的周围光的干扰。

本发明的又一发明目的是提供一种简单、小型化、重量轻、坚固结构的通用售货点系统。

本发明的另一目标是能在多个扫描图形中选择一个扫描图形。

为了实现这些目的以及下文中要阐明的其它目的，简言之，本发明的一个特征在用于对具有不同光线反射率部分的标记，例如条形码标志进行阅读的售货点系统中叙述。

用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的售货点系统，包括一个可移动的光电扫描器，该扫描器包括：用于将一光束、例如激光束传播及导向到位于扫描器外部的工作表面附近的标记上的装置;一个检测装置、例发一个光电检测器，用于至少检测由在视野内的标记反射回来的各种强度光的一部分，及用于产生表示检测到光强度的电信号;一个将该电信号处理成描述所读标记的数据的处理装置;一个扫描装置，用于至少对所述光束及所述视野中的一个进行扫描。

该系统还包括一个终端，它具有：例如用于存储数据的一个数据存储装置及一个显示该数据的显示装置。最好是一个现金出纳机一台终端。

本发明推出用于将扫描器相对于工作面可无级调节定位，及至少能暂时地使扫描器保持在无限个可调节方位中任意选好的一个方位上的装置。有利的是，该定位装置是一弯曲的，其一端与扫描器相连接的中空长臂。该臂的另一端部可直接地连接在终端上，或间接地通过一个基座连接到终端上，如果该臂的另一端装在该基上。

最好但不是必须，该扫描器产生出一个多方向扫描图形并将其定位到载有被阅读标记的物体经由的工作表面的上方。一个操作员能将该扫描器相对于标记定位在任何希望的位置上。

因此，该可弯曲的臂能使操作者将扫描器专门地定位在工作表面上方，以使得扫描器与载有待扫描标记的物品之间的距离能最佳地调节。实际上，操作员能以相当快的方式将载有待扫描标记的物品通过扫描器头的下方。该头将发射出覆盖工作面整个部分的激光束扫描图形，因此操作员不需要将物品重复地通过一专门区域，例如柜台面上的一个X形槽口。如以上讨论的，公知的槽口型扫描器常常需要使物品及标记多次地通过柜台面槽口的上方，以便能用所用的扫描图形使标记获得精确的阅读记录。因为在本发明中的扫描图形被有利地作成多方向的图形，这样就有非常大的可能性：使扫描线中的一根就能伸越整个标记，而不管工作面上的物品的方向。本发明也提出选择扫描图形以适应专门的应用。

这里所描述的工作站能附加特征，以提高系统的通用性。例如，该工作站可以在操作头中包括一个键盘及一个显示器，使操作员能输入并看到与载有标记的物品有关的信息。还可在该操作头上设一槽，使一个磁迹阅读器结合在头内，带有磁带上有磁编码数据的卡将通过该槽。也可以将一防盗标签失效器组装在该工作站上、例如装在基座单元或操作头单元上，用于使附贴在物品上的防盗标签失效。

其另一个特征在于：在由标记反射出的激光返回到光检测器所经过的返回入口的附近，在该操作头上设有一个罩或帽。该罩的作用是遮住光检测器以免其过载，借助它挡住高强度周围光线，否则该光线将会被光检测器检测到。

作为本发明特征部分的新颖特征专门地在所附权利要求书中叙述。以下结合附图对专门实施例进行描述，总之通过该描述将会对本发明本身，无论是其结构或工作方法，以及另外的目的及优点，都会有深刻的理解。

其附图为：

图1：根据本发明的供一工作站中的可调节操作头使用的产生多方向扫描图形的一个结构实施例的概图;

图2-11：由图1的实施例结构产生的多方向扫描图形的例子;

图12：用于图1中实施例的可供选择的一种倾斜角调节结构;

图13：根据本发明的供一工作站中可调节操作头使用的产生扫描图形的另一结构实施例的概图;

图14：根据本发明的与一终端相连接的一个工作站的实施例的侧视图;

图15：根据本发明的与一终端相连接的一个带有罩附件的工作站的实施例侧视图;

图16：一个变型的工作站的放大的顶视图;

图17：另一个变型的工作站的放大的侧视图;

图18：又一个变型的工作站的侧视图;

图19：另一个变型工作站的图解侧视图;

图20：在标记上单根扫描线图形的顶视图;及

图21A-21E：另外的扫描图形的顶视图。

参照图1，标号10总括的表示用于在一参考平面中产生多方向扫描图形12的多个部件的结构。

该结构10包括一个光源11，例如一个气体激光器，一个半导体激光二极管，一个发光二极管等，它用于产生一个光束。该光束沿一光路传导，经过一光学系统13，它用作对光束进行光学修正使其在参考面上具有预定的横截面或“腰围”。从光学系统13出来的光束经由一个倾斜镜17中开出的孔15被导至第一平面型前表面镜16，光束从该镜16被反射出来并沿长度为Z1的第一路径部分到达第二平面型前表面镜18，由该镜出发光束又沿长度为Z2的第二路径部分反射到位于第二镜18以外的一个参考面上。该参考面位于一般与光路垂直的平面中。然而为了易于说明，该参考面表示在位于图1的平面中，而实际上，该参考面位于与图1的平面垂直的平面中。待读的标记20位于参考面的附近。

路径部分Z2比路径部分Z1长许多倍，使得该内镜路径部分Z1实质上是可忽略的。在图1上，路径部分Z1被表示成一个不能忽略的长度，但这样作仅是为了更好地说明本发明。

与其用光束扫描标记20，不如或另外附加地，使检测器19的视野在扫描图形的范围中被扫描。该检测器19，例如是一个光电二极管或类似的光传感器，用于传感由标记20反射出来的可变强度的光，并用来产生表达被传感光的模拟量电信号。在此情况下，反射光被沿路径Z2收集（在与图示箭头相反的方向上）照射到第二镜18上，然后回射来的光线沿路径部分Z1反射（也是在与图示箭头相反的方向上）到第一镜16上，接着光线被倾斜镜17反射到检测器19。

因此，无论是标记本身或者检测器的视野均用扫描图形12进行了扫描。在另一实施例中，该标记及该视野两者同时地被扫描，这种同时的扫描使用在后向反射式扫描器中。

由检测器19得到的模拟量信号被一电子模数转换器21转换成代表被扫描标记的数字信号。这种数字信号然后被译码成描述标记的数据。

有关光源11，光学系统13，检测器19，模数转换器21更详细的情况可以从参考以下现有技术中的专利得到，即美国专利：US4251798，US4360798，US4369361，US4387297，US    4409470，US    4460120，US    4496831，US    4593186及US4758717，所有上述专利均已被转让给了本申请的受让人，并在这里结合作为参考。

为了产生扫描图形，根据一个实施例，第一及第二镜16及18被安装在具有各自倾斜角A，B的第一及第二旋转装置上，并以各自的角速度ω1，ω2围绕各自的轴C，D转动。

尤其是采用一个可逆转的或单向电动机22，它在一速度控制器24的控制下用于使输出转轴26绕轴C以角速度ω1在每个园周方向上转动。该支座外侧具有倾斜端，在该端上装设第一镜16，例如粘接上，用于一起转动。该第一镜16以第一倾斜角A倾斜。

同样地，采用一个可逆转的或单相电动机30，它在一速度控制器32的控制下用于使输出轴34绕轴心D以角速度ω2在每个园周方向上转动。一个支座36被装在轴34的一端上，用以与其一起转动。该支座外侧具有倾斜端，在该端上装设第二镜18，例如粘接上，用于一起转动，该第二镜18以第二倾斜角B倾斜。

在工作时，被转动的第一倾斜镜16反射的光束在空间描成一个锥形表面。因为镜16以角度A倾斜，所以在两镜之间延伸的光锥的半角为2A。如果第二镜18被定向成垂直于路径部分Z1的光轴，则在第二镜上光锥的轨迹将是一个园。然而，因为第二镜18被定向成相对于路径部分Z2的光轴有一角度，在第二镜上的轨迹是一椭园。在第二镜上的该椭园上每点现在又被用作另一锥面的原始点。这两个转动镜的网式运动产生了多方向的扫描图形，其中有代表性的一组表示在图2-11中。如以下将要描述的，图形本身是角速度、旋转方向、倾斜角数值及光径长度的函数。

为了易于描述，用字母N表示第二镜角速度与第一镜角速度的比值;字母K表示第二镜倾斜角与第一镜倾斜角的比值;字母N前的十号表示两镜在同一方向上转动光束;而字母N前的一号表示两镜在相反方向上转动光束;字母Z表示从第一镜到参考面的光路径的总距离（Z＝Z1+Z2;Z2＞＞Z1）。

如果N是正数及整数，则扫描图形本身是闭合的，并且其特征为内部环，其环数为（N+1）。该图形最长的尺寸为P＝（4A+4B）Z。参照图2及3，这里的情况是N＝+2及+5并且K＝1。

如果N是负数及整数，则扫描图形仍是闭合的，但其特征为外部瓣，其瓣数为（N+1）。该图形最长的尺寸为P＝（4A+4B）Z。请参照图3及4，这些情况是N＝-2及-5，并且K＝1。

改变倾斜角的数值，于是也就改变了图形各处的尺寸及最长尺寸。请参照图6及7，这些情况是N＝-2及-5并且K＝2。因而，将倾斜角比增加一倍，与图4及5相比较，扫描图形各处最长尺寸相应地增大了。

如果N不是一整数，则图形不闭合，而是开放的。

图8表示N＝-2.25及K＝2的情况。该扫描是开放的，即它不是如图2至7中那样本身是闭合的。注意到代表图形起点及终点的点P₁及P₂是分离开的。当较低速镜16或18转第一圈时扫描从点P₁开始，沿图8中的图形扫描并且在点P₂终止。当较低速的镜转第二圈时，被扫出同样的扫描图形，但这次的整个扫描图形是绕一个垂直于参考面的轴以一个角度距离旋进的，该角度距离等于N中的小数部分乘以360°。这样，在该情况下，小数部分＝0.25，故旋进的角度距离等于0.25×360°＝90°。因此，该较低速镜要转四圈才能使图形闭合，它被示于图11中。图10表示较低速镜旋进三圈后扫描的图形，而图11表示较低速镜转四圈后的扫描图形。

如前所述，扫描图形的尺寸是由这些镜的倾斜角及第二镜与标记之间的距离来确定的。对于小的倾斜角，扫描图形的尺寸等于（4A+4B）Z。例如，如果A＝B＝4°（0.07弧度）及Z＝7″，则扫描图形的尺寸为4.4″，它比最长的条形码标记稍长些。

该倾斜角可以是固定的或是可调节的。例如，可以采用一组与支座28，36相似的支座，其中每个支座具有一个预定成不同角度的倾斜端。使用者则对于专门的应用选择合适的支座。

否则，如图12所示，镜16可利用旋动调节螺丝40调到任一需要的倾斜角度，螺丝40的自由端支承在镜16后表面的一侧上。该螺丝40被旋入在支座28′上装设的径向凸缘42中。镜16的后表面的与螺丝支承位置相反的另一端与一个铰链的一个脚44相连接，该铰链的另一脚46安装在园柱支座28′上。

速度控制器24，32是常规的速度控制系统。如果电动机22，30是直流电动机，则它们的速度可利用施加可变控制电压非常精确地变化。当一并激电动机的磁场绕组具有恒定励磁或激磁时，电机的速度主要依赖于给其提供磁场电流的电压。借助一个磁场变阻器，可使供给电机电流的电压受到调节，以获得“无级变速”的速度控制，并也可使之反向转动，这点是利用使磁场电流反向得到的。

除这些模拟量形式的控制外，也可采用数字化类型的控制器使电动机工作在离散的速度上，每一速度是由控制电压或电流的量决定的。这些离散的速度可以利用一个或多个开关使其投入运行或关断，这种开关很方便地安装在系统上并在使用者能方便地接近的范围中。例如，对一激光扫描系统中手动操作头一个瞬时动作开关作手工操作，能使速度及旋转方向被设定并产生出如图8至11中所示的转动扫描图形来。对操作头上另一个这类开关的手动操作能产生出图7中的扫描图形。图形的选择取决于应用。当然，不想用手动开关操作，扫描图形也能以预定程序自动产生出来。例如，可用一微处理机编程，在标记阅读开始时自动地以一定的程序改变速度及转向。于是，图2至7中的图形能连续地按顺序，或按任意类别或按任何单个图形的组合重复地审美观点产生出来，直至最后，标记被成功地扫描及阅读。

光束点沿上述扫描图形中任一个移动的线速度是标记阅读应用中的一个重要系统参数，因为作为将检测器产生的电信号处理成描述条形码标记的数据的信号处理及译码电路的响应时间是由它确定的。该光点速度是角速度ω1，ω2，倾斜角A，B及距离Z的一个复合函数。对于上述多方向的图形，光点的速度随光点沿图形的移动成正弦地变化，由每个镜形成的光点线速度由下式决定：

V（英寸/秒）＝2πω（圈/秒）·R（英寸），其中R为每个镜产生的园的半径。

如果V₁及V₂为由第一镜16及第二镜18分别提供的光点线速度，则在图形中最大的速度V_max为（V₁+V₂），而图形中最小速度V_min为（V₂-V₁）。假定V₂＞＞V₁，平均光点速度为V₂。

作为一个有具体数的例子，假定ω₂＝60圈/秒及ω₁＝15圈/秒。再假定每个镜描出半径为1.5英寸的园，并且两镜转向相反。扫描图形将具有（N+1）＝5个瓣。扫描图形的尺寸将约为6英寸。光点速度：V₁＝141英寸/秒。光点速度：V₂＝565英寸/秒平均光点速度为：V₂＝565英寸/秒。V_max为：V₁+V₂＝706英寸/秒。V_min为：V₂-V₁＝424英寸/秒。

上述数据例子表示使用相对低速度模拟量信号的处理及解码电路对阅读条形码标记的优选激光扫描应用例。上述光点速度在V_max及V_min之间变化，小于在线性扫描或利萨如（Lissajous）扫描图形中一般遇到的速度变化。

典型地，光点速度越高，信号处理及解码电路越复杂及昂贵，因为该电路必须对最大光点速度进行响应。利用本发明得到的较低光点速度与公知技术相比可以允许使用较简单的、较便宜的电路。并且，对于给定每秒帧数，其平均光点速度根据本发明要小于公知方案中的速度。

同时，本发明两镜式结构没有“停滞”时间。光点总是在扫描图形中。也没有光束点速度为零的位置。速度为零的位置的情况为例如在美国专利US    4387397或4409470或4369361中所描述的扫描器的情况。

原则上，扫描图形的所有部分均可用于解码。例如，如图7所示，具有较直及缓弯的线段是对解码有用的，只要线段的曲率半径能使线段至少覆盖标记的一半。

此外，如图7中所示，本发明的扫描图形具有N重对称，并有100%的扫描效率。该图形在视野上是等密度及高密度的。只具有少数不能使用的，剧弯的图形部分，如利萨如图形的情况。但该图形具有较多的可使用的、具有大曲率半径的缓弯图形部分，其中每个均能扫描一个标记和/或检测器的视野。

图1所示的两镜式扫描图形发生器是一种非复杂、轻重量、小型化的结构，用以产生相当复杂的多方向扫描图形。在图1中所示的所有部件能被封装在阅读条形码标记的一个手动操作头中（例如，如US4387297或US4409470中所示的），或者安装在一台式工作站中（例如，如US    4369361中所示的）。它能方便地在零售的售货点应用中安装在一柜台面的下方。它亦能方便地安装在一工作台中，该工作台的操作头在上方扫描或侧扫描模式中是支承在一个可调节的鹅颈式半刚性支架上，在以下将结合图14及15进行描述。

在图1实施例的一个改型中，即图13表示的另一产生扫描图形52的实施例装置50，它与实施例装置10是相同的，所不同的只是第二旋转器被US4496831中所述类型的一种扫描部件取代了，该专利的全部内容在这儿结合作为参考。应该指出，第二平面型前表面镜54是安装在与一往复运动电机58的输出轴56上并在与该轴平行的一个平面中。镜54在双头箭头的方向上往复地振荡。在镜54上形成的椭园然后在图示两端迹间跨过标记20直线性地移动。

利用本发明的扫描图形不仅能用于条形码的阅读应用上，而且也可用于搜寻系统，视觉娱乐系统及精确瞄准系统等上。

不使用镜片，也可利用设置棱镜或相似的光学元件来沿光路引导光束。

在空间中绕通常与标记所在平面垂直的轴旋进的扫描图形（见图8-11）在这些应用中是特别有利的：其中标记是固定不动的，或者其中标记的高度是可截短的。这样的空间旋转的图形使不能被扫描到的标记的情况减到最小，因为当图形旋转时，使至少一根扫描图形的线能跨过标记的可能性增加了。这就与利萨如图形形成对照，后者具有平移波特性。

现在转向图14，如前所述，图1中所示的所有部件能够安装在一个工作站100中，工作站100具有一个扫描操作头102，一个支承在柜台面或类似支持面106上的基座104，及一可调节的鹅颈型管或臂108，它的一端与扫描操作头102相连接，其另一端与基座104相连接。该臂108是中空的，因而能在其中穿放电线使电信号传到扫描操作头102中的部件上或从其传出电信号。该臂由半刚性的金属材料作成，它能经受重复地被手动弯曲到选定位置，并且当这样弯曲后直到被操作者再弯到另一位置前，它能一直地保留在该选择位置上。利用弯曲该臂，可使扫描操作头102相对于扫描器外工作面附近的标记无级地被调节定位。该工作面或参考面可以定位在或稍高于柜台面106的平面上，或者位于或稍高于基底104的上表面的平面上。

电缆线110将工作站100与一个终端112相连接，后者为方便起见被表示为一售货点设备中的现金出纳机。该终端112设有一个显示器114，用于对于操作者显示信息，其中包括描述被扫描标记的数据;一个键盘116，它能使操作者手动输入信息，其中包括描述被扫描标记的数据;一个现金抽屉118，用于存放钱币;一个纸带120，用于记录信息，并为购置载有被扫描标记物品的顾客提供一个收据;一个充电器122，用于对安装在基座104中或是扫描操作头102中的电池充电或供电;一个译码组件124（假如译码组件没有设在基座104，臂108或头102中）;及本机数据存储装置126（假如该本机数据存储装置未设在基座104，臂108或头102中）。存储在终端112中的数据可经连接器128转到一主计算机中。图14中所示全部设备被公知为一智能终端。臂108能作多自由度运动操作，以保证发出的激光束（由箭头130所示）能射到标记上和/或从标记上收集到返回的反射光束。

在图15上所示的智能终端具有同样的出纳机112。一个扫描操作头132具有铃状或灯状。如以上要描述的，一个罩或帽142安装在头132上。臂134的另一端并未与任何基座相连接，但是它被直接地连接在出纳机112上。该图15中的智能终端是设计作为常设固定型扫描设备。

图14及15的激光扫描头是后反射型的，其中输出的入射激光束以及扫描装置的视野均被扫描。容易理解，另外的变型也是在本发明构思中的，例如，输出的入射激光束可以直接地经过操作头上的一个窗口照到标记上并在其上扫描，而视野不被扫描，返回的激光经由操作头上另一窗口收集。还有，当视野被扫描时，输出的入射光束可直接照在标记上，但不在其上扫描。

终端不一定非是现金出纳机，也可以是一个由背带挂着的或手提的箱，它可与扫描操作头相连接。

每个头又包括（由图16能最清楚的看到）：一个装在机上的键盘136及一个装在机上的显示器138，分别地用于输入及显示可被扫描的标记有关的信息。

在另一变型中，如由图17清楚示出的，还可包括一槽口140，用于使带有磁道的信用卡通过它。在操作头中设有一磁编码数据阅读器，用作阅读在信用卡的编码数据。

在图14中所示的现金出纳器终端112不一定要放置在放有工作站100的同一柜台面上，也可置于远离后者的另一支承面上，并甚至放置在基座104的下方。本发明的关键特征之一是可弯曲的臂108，它能使操作者将扫描器操作头相对于工作面专门地定位，以致使操作头与载有待扫描标记的货物之间的距离能被最佳地调节。实际上，操作者将载有待扫描标记的货物以相当快速的方式通过扫描操作头的下方。该操作头将发出激光束扫描图形，该图形覆盖了工作面的所有部分，因而操作者无需重复地将货物在一专门区域上移动，该区域例如是柜台面中的一个X形槽。公知的槽口型扫描器柜台面中的一个X形槽。公知的槽口型扫描器常需要使物品及标记多次地经由柜台面槽口的上方，以便能相对于所用扫描图形获得精确的标记记录。因为在本发明中的扫描图形被有利地作成为多方向的图形，就有很大的可能性能使扫描线中的一根延伸穿过整个标记，而不必留心工作面上物品的定位。

本发明的另一特征被称为自动目标扫描特征。因为扫描工作站希望能设计成使操作在非手动模式上，在本发明的方案中，重点在于持续地进行扫描。当在工作站中检测一条形码时，典型地是通过遮断红外光束及正确译码，使代表标记的数据被自动地输入到POS（售货点）终端中，一个指示器将对操作者发出警报信号，告之已成功地进行了阅读。虽然当物品在工作站中时，扫描线还在持续地对该条形码进行扫描，但在成功阅读后将产生出一个禁止信号，以防止同一条形码被多次地阅读。

还有一个特征是涉及装在扫描操作头上的罩142（图15），它用于遮住装在机上的光电检测器，免于遭到过强的周围光线使之过载。当然该光电检测器将检测所有照在上面的入射光，包括载有信息的标记反射光及周围光线，后者与反射的激光通过同一返回入口进入操作头。该周围光代表无用的信息，也即干扰，因而该罩至少部分地遮住周围光以免其进入返回入口，能最大限度地降低干扰，并增大了由光电检测器产生的模拟量信号的总信噪比。该罩最好是由不透过周围光的阻光材料作成的。

图18表示与图14中所示工作站相似的另一工作站150，所不同之处在于不是用可弯曲臂，而是利用在其端部具有球型接头156，158及160的一对刚性臂152，154，它们能允许臂彼此间作相对的任意运动，该操作头102至少在一限定范围中可作无级调节。该臂可以利用摩擦保留在被调节的位置上，或者用一个强制锁定器，例如手操作锁定器162使该臂固定在选择的位置上。

图19表示另一种工作站170，它具有一个操作头172，在其中装有：光源174，例如一发光二极管或激光二极管;光学系统176，用于对光源174产生的光束进行校正;一个扫描图形发生器178，例如是以上是图1或图13所描述的发生器，用于对用标记识别的物品184上所设标签182上印有的标记180进行扫描（见图20）。从一折射镜186上反射出的光束通过被一窗片190覆盖的出口188射到标记上。由标记180反射的光通过窗片190再由折射镜186反射到光电检测器192上，后者输出的模拟量信号被传送到一个信号处理器194，在其中用公知的方式将模拟量信号数字化并译码。也可以采用一种CCD（电荷耦合器件）检测器。

如前所述，操作头172可以拆卸地连接在可弯曲臂196上。臂196的一端支承在一个机械-电路连接器200的一端198上，该连接器的配合部分202由操作头172支持。这样，该操作头172可以拆卸下来，及更换或修理。该臂196的另一端与放置在一支承面206上的基座204相连接。利用调节操作头的位置及方向，使输出光束照在放置于头172下方的标记180上。

由扫描图形发生器178产生的扫描图形可以一根单线208（见图20）;一组交叉线，如图21A中的四线星号图形;图21B中的五角星图形;图21C中的六线星号图形;图21D中的角度偏移后重叠的“井”字图形;图21E中一组基本平行的扫描线;图2-11中的曲线图形;等等。

在图1所示的扫描图形发生器178的情况中，利用转动一个扫描选择器旋钮210到一个选定的角度位置上，可以产生出图2-11的各种图形来。旋钮210的转动角度范围与一变阻器212中滑动片的臂的位移相对应，该变阻器212由电源214来的电压供电。对该发生器178中的速度控制器24，32供电的电压数值支配了如前所述的哪一个扫描图形会产生。

可以不用转动的旋钮210，而使用任何形式手动的或甚至自动的控制器在阅读前或阅读中改变扫描图形。也可不使用电压控制速度，而用其它装置来改变扫描图形。例如，如在美国专利US4816661中的方案，围绕着一个中心转动镜的多个折叠镜的数目可通过手动或自动控制发生变化。也可利用存放在扫描器上的或位于扫描器以外的系统微处理机中的软件来完成扫描图形的选择。

该工作站170也可称为扫描灯。在一零售处，例如一超级市场或类似地点中可以在结帐柜台处设置多个扫描灯。另外的扫描灯可设在专门的储货中心，例如肉类、药品、花类、鱼类、面包及美食部门中。另外的扫描灯也可设在收货或生产部门，或是在售货厅中用作对存货或电子设备的监视目的。所有这些扫描灯在工作时与作为整体系统的集中控制中心相连接。

本发明还包括以下的实施例：

用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的售货点系统，包括：

（A）一个可移动的光电扫描器，它包括：

（ⅰ）用于将一光束传播及导向到位于扫描器外部的工作表面附近的标记上的装置;

（ⅱ）用于至少检测由标记反射并在视野上的可变强度的光的一部分，及用于产生表示检测到的光强度的电信号的装置;

（ⅲ）用于将该电信号处理成描述所读标记的数据的装置;及

（ⅳ）用于至少以伸越标记的扫描图形对所述光束和所述视野中的一个进行扫描的装置;

（B）用于将扫描器及光束相对于工作面可调节地定位，及至少在阅读时使扫描器暂时保持在选择好的及调好的方位上的装置;及

（c）用于在多个用来阅读标记的预设扫描图形中选出一个扫描图形的使用者选择装置。

（1）上述的售货点系统，其中定位装置包括一个可弯曲的，与扫描器连接的长臂。

（2）上述的售货点系统，还包括一个终端，该终端包括：存储数据的装置，显示数据的装置，及输入与标记有关信息的装置。

（3）上述的售货点系统，其中扫描器包括一个操作头，在该头中包括导向装置，检测装置，处理装置及扫描装置;并且其中扫描器还包括装在工作面上的基座;以及包括一个与基座相连接的固定式现金出纳机;及至少在所述操作头及所述现金出纳机中的一个上输入与标记有关信息的装置。

（4）上述的售货点系统（1），其中可弯曲的臂是由能被重复弯曲的半刚性材料构成的。

（5）上述的售货点系统（1），其中可弯曲臂是一空心管，在其中设置了与扫描器相连接的电线。

（6）上述的售货点系统，其中导向装置包括一个发光二极管。

（7）上述的售货点系统（1），其中扫描器包括一个可折卸的安装在臂一端的操作头。

（8）上述的售货点系统，其中扫描图形是一单根扫描线。

（9）上述的售货点系统，其中扫描图形是一组基本平行的扫描线。

（10）上述的售货点系统，其中扫描图形是一组相交的扫描线。

（11）上述的售货点系统，其中扫描图形是全方位的。

（12）上述的售货点系统，其中扫描图形是曲线。

（13）上述的售货点系统，其中使用者选择装置在操作上与扫描装置相连接，用于手动地改变扫描图形。

用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的售货点系统，包括：

（A）一个工作站，它包括：

（ⅰ）一个操作头;

（ⅱ）在该头中的光源装置，用于发出光束;

（ⅲ）在该头中的光学装置，用于对该光束进行光校正及导向，使光束沿光路到达位于该头外部的参考面附近的标记上;

（ⅳ）由该头支承的传感装置，所述传感装置具有一个视野，它用于至少对被标记反射出的可变强度光的一部分进行检测，并产生表示检测到的光强度的模拟量电信号;

（ⅴ）扫描装置，用于至少以伸越标记的扫描图形对所述光束和所述视野中的一个进行扫描;

（ⅵ）在该头中的处理装置，用于将模拟量信号转换成表示被阅读标记的数字信号;及

（ⅶ）导体装置，用于从头中传导出数字信号;

（B）一个在工作上与操作头相连接的终端，它包括：

（ⅰ）显示装置，用于显示描述被阅读标记的数据;

（ⅱ）键盘装置，用于使操作者能输入涉及被阅读标记的信息;及

（ⅲ）数据存储装置，用于存储描述被阅读标记的数据;

（c）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的译码装置，用于将数字信号译码成描述被阅读标记的数据;

（D）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的可充电电源，用于向操作头供电;

（E）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的阅读控制装置，用于起动标记阅读并在测定出标记已被成功地阅读出时终止对标记的阅读。

（F）用于将操作头相对于工作站中的工作面及在其上方可调节地定位，以及至少使操作头暂时保持在选择好及调好的方位上的装置，它包括与该头相连接的可弯曲的长臂;及

（G）用于在多个用来阅读标记的预设扫描图形中选出一个扫描图形的使用者选择装置。

（14）上述的售货点系统，其中工作站包括一个支承在支承面上的基座，并且其中臂是空心的长管，管的一端与操作头相连接，另一端与基座相连接，所述可弯曲管具有多个运动自由度。

（15）上述的售货点系统（14），其中导体装置包括穿过管内部布置的一根导线。

（16）上述的售货点系统，其中终端是一个现金出纳机。

（17）上述的售货点系统，其中臂是一个长的空心管，管的一端与操作头相连接，另一端与终端相连接，所述可弯曲管具有多个运动自由度。

（18）上述的售货点系统（17），其中导体装置包括穿过管内部布置的一个导线。

可以理解，以上所述的每个部件，或是两个或多个元件在一起，也可在与上述所述类型不同的另外结构的类型中作出有利的应用。

虽然本发明是作为包括可无级调节的光扫描器的售货点系统中实施的方式进行图解与说明的，但它不应局限在所述的细节上，因为无论如何只要不脱离本发明的精神总是可以作出各种变型或结构的改变的。

无需进一步分析，上述内容已如此充分地展示了本发明的要点，以致他人通过使用现有知识就能容易地采纳本发明作出各种应用，只要从现有技术观点出发不要遗漏掉本发明一般或特殊方面的真正基本结构特征就行。因此，这些应用应该并需要理解成是在和下述权利要求等价的含义与范围中的。

作为新的发明并希望被专利证书保护的内容记载在所附的权利要求书中。

Claims (3)

1、用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的售货点系统，包括：

(A)一个可移动的光电扫描器，它包括：

(i)用于将一光束传播及导向到位于扫描器外部的工作表面附近的标记上的装置；

(ii)用于至少检测由标记反射并在视野上的可变强度的光的一部分，及用于产生表示检测到的光强度的电信号的装置；

(iii)用于将该电信号处理成描述所读标记的数据的装置；及

(iv)用于至少以伸越标记的扫描图形对所述光束和所述视野中的一个进行扫描的装置；

(B)用于将扫描器及光束相对于工作面可调节地定位，及至少在阅读时使扫描器暂时保持在选择好的及调好的方位上的装置；及

(C)用于在多个用来阅读标记的预设扫描图形中选出一个扫描图形的使用者选择装置。

2、用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的售货点系统，包括：

（A）一个工作站，它包括：

（ⅰ）一个操作头;

（ⅱ）在该头中的光源装置，用于发出光束;

（ⅲ）在该头中的光学装置，用于对该光束进行光校正及导向，使光束沿光路到达位于该头外部的参考面附近的标记上;

（ⅳ）由该头支承的传感装置，所述传感装置具有一个视野，它用于至少对被标记反射出的可变强度光的一部分进行检测，并产生表示检测到的光强度的模拟量电信号;

（ⅴ）扫描装置，用于至少以伸越标记的扫描图形对所述光束和所述视野中的一个进行扫描;

（ⅵ）在该头中的处理装置，用于将模拟量信号转换成表示被阅读标记的数字信号;及

（ⅶ）导体装置，用于从头中传导出数字信号;

（B）一个在工作上与操作头相连接的终端，它包括：

（ⅰ）显示装置，用于显示描述被阅读标记的数据;

（ⅱ）键盘装置，用于使操作者能输入涉及被阅读标记的信息;及

（ⅲ）数据存储装置，用于存储描述被阅读标记的数据;

（C）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的译码装置，用于将数字信号译码成描述被阅读标记的数据;

（D）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的可充电电源，用于向操作头供电;

（E）位于所述工作站及所述终端中至少一处上的阅读控制装置，用于起动标记阅读并在测定出标记已被成功地阅读出时终止对标记的阅读。

（F）用于将操作头相对于工作站中的工作面及在其上方可调节地定位，以及至少使操作头暂时保持在选择好及调好的方位上的装置，它包括与该头相连接的可弯曲的长臂;及

（G）用于在多个用来阅读标记的预设扫描图形中选出一个扫描图形的使用者选择装置。

3、用于对具有不同光线反射率部分的标记阅读的方法，包括下列步骤：

（a）将一光束传播及导向到位于一可移动光电扫描器外部的工作面附近的标记上;

（b）至少检测由标记反射的在视野上的可变强度的光的一部分，及产生出表示检测到的光强度的光的一部分，及产生出表示检测到的光强度的电信号;

（c）将该电信号处理成描述所读标记的数据;

（d）至少以伸越标记的扫描图形对所述光束及所述视野中的一个进行扫描;

（e）将扫描器及光束相对于工作面可调节地定位，及至少在阅读时使扫描器暂时保持在选择好的及调好的方位上;及

（f）在多个用来阅读标记的预设扫描图形中选出一个扫描图形。

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