CN109740400A - 一种条码识读设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种条码识读设备，包括壳体、两端开口的槽型取景窗以及设于壳体内的摄像模块和电路板，所述壳体的正面设置有一孔，所述槽型取景窗套设在该孔内；所述槽型取景窗的深度值D₁≥10mm，所述摄像模块的镜头通过槽型取景窗采集条码图像，然后传输至所述电路板上的处理器进行解码，得到条码信息。本发明一种条码识读设备，通过有深度的槽型取景窗以及在槽型取景窗的侧壁上设置起伏，有效阻挡杂光入射镜头，从而实现远距离捕获清晰条码图像。

Description

一种条码识读设备

技术领域

本发明涉及一种条码识读设备，属于条码识别领域。

背景技术

现有条码识别设备的扫码方式大致分为如下两种：一、主动扫码式：由商户手持扫码枪扫描用户出示的条码，在扫码过程中必须通过人工手持扫码枪，调整扫描枪的角度使摄像头捕获到清晰的条码图像，但该方式必须人工扫码，无法满足例如收费站、停车场等场合的无人扫码收费需求；二、被动扫码式：条码识别设备固定不动，由用户手持移动终端，将移动终端上的识别码近距离贴近或以较近的距离靠近条码识读设备的镜头，多角度调整条码，否则识读成功率较低，影响用户体验。将被动扫码方式应用于停车场、收费站等无人收费管理时会出现如下问题：1）用户必须多次调整条码角度，扫码耗费时间长，容易造成拥堵；2）车上用户无法将条码贴近或以较近的距离靠近镜头。现有的固定式条码识别设备（如图1所示）无法远距离获取清晰可识读的条码图像，这是因为现有的固定式条码识别设备，其入射镜头的光线是镜头前方任意角度的光线，当应用在远距离扫码时，入射光线中包含了很多外部环境杂光，例如，用于显示识别码的移动终端上的镜面反射光，自然光中多角度的散光，外部其他高亮度的照明光源等，然而这些杂光在近距离扫码时，通过条码贴近或者靠近镜头，阻挡较大面积的外部环境杂光，造成的干扰就很小，因此，能够应用于近距离扫码的条码识读设备在远距离扫码时，这些杂光对图像传感器捕获条码图像造成了严重的干扰，使得捕获的图像中图像噪声过高，读码设备无法正常识读解码条码，如图2所示，图2为采用图1所示条码识读设备进行远距离扫码（条码距离识读设备60cm）获得条码图像。图1所示的条码识读设备，将面板1’下凹形成凹槽2’，将镜头3’置于凹槽2’的底部，但该凹槽2’为浅槽，且槽口槽底面积都很大，对镜头3’而言，在远距离扫码时，可入射镜头3’的光线仍然镜头前方全方位任意角度光线，对于本领域人员而言，很清楚该凹槽2’不可能起到任何阻挡杂光的效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种条码识读设备，其能够远距离扫码解码且扫码成功率高。

本发明的技术方案如下：

一种条码识读设备，包括一壳体以及设于壳体内的摄像模块和电路板，还包括两端开口的槽型取景窗，所述壳体的正面设置有一孔，所述槽型取景窗套设在该孔内；所述槽型取景窗的深度值D₁≥10mm，所述摄像模块的镜头通过槽型取景窗采集条码图像，然后传输至所述电路板上的处理器进行解码，得到条码信息。

更优地，所述摄像模块的镜头固定于所述槽型取景窗的下开口，且下开口与所述镜头相匹配。

更优地，所述槽型取景窗的下开口处设置一反射镜，所述反射镜将从槽型取景窗上开口入射的光线反射至所述摄像模块的镜头内。

更优地，所述槽型取景窗通过支架与壳体的内侧壁固定连接，所述槽型取景窗的上开口与该孔平齐；或所述槽型取景窗与所述壳体的正面连接，所述槽型取景窗的上开口与该孔平齐；或所述槽型取景窗与所述壳体的正面连接，且槽型取景窗的上开口凸出设置于所述壳体正面上方。

更优地，所述槽型取景窗的侧壁设置多级起伏。

更优地，所述起伏为多级阶梯、螺旋阶梯或倾斜设置的多级波浪。

更优地，所述槽型取景窗的上开口面积S≤300mm²。

更优地，所述槽型取景窗的上开口为矩形、椭圆形或圆形。

更优地，所述槽型取景窗的上开口为矩形，其长宽比例范围是1~2，或所述槽型取景窗为椭圆形，其长轴与短轴的比例范围是1~2。

更优地，所述摄像模块还包括镜筒和图像传感器，所述镜头嵌于所述镜筒的前端部开口，所述图像传感器固定于所述镜筒的后端部开口，所述镜头由至少三片镜片组成，各所述镜片在镜筒内按序从外至内排布。

更优地，所述图像传感器的感光面与所述槽型取景窗的上开口之间的距离D₂≥20毫米且/或所述镜头中最外侧镜片与所述图像传感器的感光面之间的距离D₃≥5.5mm。

更优地，所述电路板上设置有灯，所述壳体的正面为透光面板，所述灯的灯光通过透光面板向外部透射，所述透光面板可拆卸地固定在所述壳体上，或所述透光面板与所述壳体一体成型。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明一种条码识读设备，通过有深度的槽型取景窗限制外部环境杂光的可入射角度，有效阻挡杂光入射镜头，大幅度降低外部环境杂光对条码图像的干扰，从而将本发明应用于远距离扫码时，能够捕获清晰条码图像；

2、本发明一种条码识读设备，在槽型取景窗的侧壁设置起伏，通过起伏反射杂光，进一步阻挡杂光入射镜头，且能够防止杂光在侧壁形成整体反射，进一步提高设备的抗杂光干扰能力；

3、本发明一种条码识读设备，通过设定槽型取景窗的上开口面积，增强阻挡杂光效果；

4、本发明一种条码识读设备，将上开口设置为矩形或椭圆形且长宽比为1~2时，条码成像效果最佳，既取得完整的图像，又可以最大限度的避免杂光射入镜头；

5、本发明一种条码识读设备，采用三片以上光学镜片即可实现远距离扫码解码；

6、本发明一种条码识读设备，限定图像传感器的感光面与上开口之间的距离，以减少外部环境杂光对图像传感器感光的影响，取得较好的条码图像；

7、本发明一种条码识读设备，限定镜头中最外侧镜片与图像传感器感光面之间的距离，较好地消除像散和像差，改善成像质量；

8、本发明一种条码识读设备，将面板采用光扩散板，并在电路板上设置发光元件，实现提醒功能。

附图说明

图1为现有技术中条码识读设备的示意图；

图2为图1所示条码识读设备在太阳光照射下捕获到的条码图像示意图；

图3为本发明一种条码识读设备的立体图；

图4为本发明一种条码识读设备的正视图；

图5为本发明一种条码识读设备的爆炸图；

图6和图7为本发明一种条码识读设备的摄像模块位置示意图；

图8为本发明一种条码识读设备的槽型取景窗与壳体固定的后视图；

图9为本发明一种条码识读设备的槽型取景窗与壳体正面一体成型示意图；

图10本发明一种条码识读设备的槽型取景窗凸出壳体正面的示意图；

图11和图12为本发明一种条码识读设备的阶梯状多级起伏的示意图；

图13为本发明一种条码识读设备的螺旋状多级起伏的示意图；

图14为本发明一种条码识读设备的仅部分侧壁设置多级起伏的示意图；

图15为本发明一种条码识读设备的起伏反射杂光示意图；

图16为本发明一种条码识读设备的LED灯板作为面板的示意图；

图17为本发明一种条码识读设备的沿矩形上开口长边方向的纵剖图；

图18为本发明一种条码识读设备的沿矩形上开口短边方向的纵剖图；

图19为本发明一种条码识读设备捕获的条码图像示意图。

图中附图标记表示为：

1、壳体；2、摄像模块；3、电路板；4、槽型取景窗；5、支架；6、散热件；7、镜头固定座；8、反射镜；11、正面；12、孔；111、第一软垫；112、第二软垫；21、镜头；22、镜筒；23、图像传感器；24、滤光片；31、处理器；32、灯；33、数据传输接口；34、定位孔；41、起伏；42、上开口；43、下开口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

请参阅图3至图5，一种条码识读设备，包括一壳体1、两端开口42、43的槽型槽型取景窗4以及设于壳体1内的摄像模块2和电路板3，所述壳体1的正面11设置有一孔12，所述槽型取景窗4套设在该孔12内；所述槽型取景窗4的深度值D₁≥10mm（请参阅图17），所述摄像模块2的镜头21通过槽型取景窗4采集条码图像，然后传输至所述电路板3上的处理器31进行解码，得到条码信息。所述条码信息可以通过电路板3上的数据传输接口33对外传输，也可以通过无线通信模块对外无线传输。有深度的槽型取景窗4限制了外部环境杂光的入射角度，避免外部环境杂光对摄像模块2捕获的条码图像造成干扰，因此，当条码处于较远位置，摄像模块2仍能捕获到清晰的条码图像。较优地，所述槽型取景窗4的深度值D₁≥20mm，深度越深，阻挡的外部环境杂光的能力越强，更有利于摄像模块2捕获清晰条码图像。

所述摄像模块2的固定方式包括：一、请参阅图6，摄像模块2的镜头21固定于所述槽型取景窗4的下开口43，且下开口43与所述镜头21相匹配；二、请参阅图7，所述槽型取景窗4的下开口43处设置一反射镜8，所述反射镜8将从槽型取景窗4上开口42入射的光线反射至所述摄像模块2的镜头21内。第一种固定方式，结构简单，第二种固定方式，能够很好地保护镜头21，防止粉尘直接粘附在镜头21上，且当摄像模块为远焦镜头时，镜头较长，采用第二种固定方式能够明显降低条码识别设备的整体厚度，整体结构更加紧凑。

所述槽型取景窗4与壳体1的连接方式由多种，但无论采用哪一种，有深度的槽型取景窗4均能够起到阻挡外部环境杂光的作用。例如，请参阅图6和图8，所述槽型取景窗4通过支架5与壳体1的内侧壁固定连接，所述槽型取景窗4的上开口42与该孔12平齐；请参阅图9，或所述槽型取景窗4与所述壳体1的正面11连接（可拆卸连接或一体成型均为可实施方案），所述槽型取景窗4的上开口42与该孔12平齐；请参阅图10，或所述槽型取景窗4与所述壳体1的正面11连接（可拆卸连接或一体成型均为可实施方案），且槽型取景窗4的上开口42凸出设置于所述壳体1正面11上方。若上开口42与孔12之间存在间隙时，可在上开口42与孔12之间设置第二软垫112，起到防尘，防漏光，防杂光作用。

请参阅图11至图13，所述槽型取景窗4的侧壁设置多级起伏41。所述起伏41为多级阶梯、螺旋阶梯或倾斜设置的多级波浪。利用槽型取景窗4的深度以及侧壁上的多级起伏41，在限制外部环境杂光入射角的同时，对于进入槽型取景窗4的光线，入射在侧壁上的光经过起伏41的多级多角度反射，进一步减弱入射的强光，且能够避免在入射光在侧壁上形成整面反射，进一步降低外部环境杂光对摄像模块2的干扰，提高远距离扫码时条码图像的清晰度。图中所示的多级起伏41为全侧壁设置，在实际使用过程中，多级起伏41还可以仅设置在部分侧壁上（如图14所示），但其抗杂光干扰能力不如全侧壁设置强。本实施中所列这几种方式降低外部环境杂光干扰能力较优，但能够起到相同作用的起伏41的形状以及分布方式不局限于此。请参阅图15，来自外部环境的光线a、光线b、光线c以及光线d入射在槽型取景窗4的侧壁上，其为无用的杂光，在起伏41上得到有效反射，减弱杂光对摄像模块2捕获条码图像造成的干扰。

所述槽型取景窗4的上开口42面积S≤300mm²。 所述上开口42为槽型取景窗4表面（即最外侧）的开口。上开口42的面积S越大，其阻挡外部环境杂光的效果越差，因此，上开口42的面积S越小越有利于提升条码图像的清晰度，较优地，可以取上开口42面积S≤230mm²。如图11至图13所示，所述槽型取景窗4的上开口42可以为矩形、椭圆形或圆形。所述槽型取景窗4的上开口42为矩形，其长宽比例范围是1~2，或所述槽型取景窗4为椭圆形，其长轴与短轴的比例范围是1~2。现有摄像模块2拍摄到的图像的分辨率一般采用16:9或16:10或4:3，因此，将上开口42的长宽比例设置为与图像传感器23成像的长宽比例相同或相接近，条码成像效果最佳，此时既取得完整的图像，又可以最大限度的避免杂光射入镜头，最大限度地避免杂光对成像和解码效果造成影响。

当需要提醒用户扫码状态及结果，或为了能够让用户更易于观察到条码识读设备，较为常用的是通过灯光提示。在本实施例中，所述壳体1的正面11可以选用透光面板，所述电路板3上设置有灯32，所述灯32的灯光通过透光面板向外部透射，所述透光面板可拆卸地固定在所述壳体1上，或所述透光面板与所述壳体1一体成型。例如通过螺丝锁附在壳体1上或通过带黏胶的第一软垫111将透光面板固定在壳体1上。所述透光面板一般可选用光扩散板或透明玻璃板等。如图16所示，为增强灯光效果，所述壳体1的正面11还可以选用设置有多个LED灯的LED灯板，将LED灯板锁附在壳体12上，通过连接件电连接所述电路板3，所述连接件包括FPC、扣接件等。

现以镜头21固定于槽型取景窗4的下开口43为例，说明本发明的另一较优实施方式。

请参阅图5，所述摄像模块2包括镜头21、镜筒22以及图像传感器23，所述镜头21嵌于所述镜筒22的前端部开口，所述图像传感器23固定于所述镜筒22的后端部开口，所述镜头21由至少三片镜片组成，各所述镜片在镜筒22内按序从外至内排布。所述镜头21通过所述上开口42采集条码图像，所述图像传感器23接收经由所述镜头21入射的光信号，并将光信号转换为电信号后传输至所述电路板3上的处理器31进行解码，得到条码信息。较优地，当应用于远距离扫描时，所述镜头21可以选用三片~六片光学镜片，可以较好的消除像差，改善成像质量。请参阅图17，所述镜头21内还可以设置一滤光片24，所述滤光片24固定在最内侧镜片上。所述滤光片24的带通波长为400~700nm，次范围波长通过率大于90%，带通滤光片24滤除大部分小于400nm和大于700nm的光线（或者所述滤光片24可以选用大于650nm截止的常用滤光片），可以较好的消除像散和色差，改善成像质量。所述镜头21中最外侧镜片上可以镀增透膜，使可见光（即400~700nm光线）的透光率大于90%。将所述镜头21的前端部设于所述槽型取景窗4内，可以有效避免杂光射入镜头，影响成像和读码效果。

请参阅图17和图18，为满足远距离扫码需求，所述图像传感器23的感光面与所述槽型取景窗4的上开口42之间的距离D₂≥20mm，其可以有效的阻挡杂光，以减少外部环境杂光对图像传感器感光的影响，以取得较好的条码图像，最终取较好的读码效果。为实现远距离扫码，所采用的镜头21的焦深较长，所述镜头21中最外侧镜片与所述图像传感器23的感光面之间的距离D₃≥5.5mm，可以较好地消除像散和像差，改善成像质量。所述图像传感器23既可以选用CCD 图像传感器，也可以选用卷帘曝光CMOS图像传感器或全局曝光CMOS图像传感器。所述图像传感器23通过连接件与所述电路板3可拆卸连接，所述连接件包括FPC、扣接件等，可拆卸连接方式安装及维修都更为方便，但也可采用图像传感器23和电路板3固定连接的方式。由于图像传感器23在工作过程中，会发热，因此，还可在壳体1内设置散热件6，提高处理过程的稳定性。例如，请参阅图5和图17，所述图像传感器23的非感光面与所述壳体1的内底面53之间设置散热件6，较佳地，所述散热件6为石墨烯贴片或硅脂贴片或金属材料片。

当图像传感器23和镜头21构成的视场角与取景窗4与镜头21构成的视场角一致时，不会对镜头21采集图像造成影响，且能够更好地阻挡无用的外部环境杂光，减少外部环境杂光对图像传感器23感光的影响，取得较好的条码图像。简单地，可以对取景窗4上开口42的长度值和宽度值以及调整镜头21与图像传感器23之间的距离进行调整，即可达到较优的挡杂光效果。请参阅图17和图18，所述镜头21与槽型取景窗4的上开口42在水平方向上形成的视场角A≤45°，所述镜头21与槽型取景窗4的上开口42在竖直方向上形成的视场角B≤30°，所述视场角A和视场角B的角度值范围，使条码识别设备能够捕获较优的条码图像，提升读码成功率。

如图19所示，其为本发明条码识读设备在条码距离为70cm左右时拍摄到的图像，将其与现有的固定式条码识读设备在相同的外部环境和相同距离条件下拍摄到的图像（如图2所示）相比，本发明条码识读设备捕获到的条码图像清晰度远高于现有条码识读设备捕获的条码图像。

所述镜头21可以通过槽型取景窗4固定，也可以通过一个镜头固定座7固定，具体地，请参阅图17，所述壳体1内还包括一镜头固定座7，所述镜头固定座7固定在所述槽型取景窗4的底面上，所述镜头固定座7内设置一容置所述镜头21和图像传感器23的型腔。通过型腔定位镜头21和图像传感器23，使结构更加紧凑，固定更稳固可靠。所述电路板3上开设一与所述镜头固定座7匹配的定位孔34，通过该定位孔34将所述电路板3套设在所述镜头固定座7上，通过镜头固定座7进一步定位电路板3，且使条码识读设备整体结构更紧凑。

需要说明的是，本发明一种条码识读设备的扫码距离范围取决于摄像模块2中镜头21的景深。例如镜头21的景深为10cm至100cm时，将该镜头21应用于本发明一种条码识读设备时，在该景深范围内，能够捕获到清晰的条码图像。

本发明一种条码识读设备，通过一有深度槽型取景窗4有效阻挡外部环境杂光，且通过槽型取景窗4侧壁上的起伏41进一步阻挡杂光入射镜头21，且能够避免杂光在侧壁上形成整体反射，因此，本发明条码数识读设备具有优越的阻挡杂光效果，将本发明条码识读设备应用于远距离扫码时，能够大幅度改善成像效果，捕获清晰的条码图像。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种条码识读设备，包括一壳体（1）以及设于壳体（1）内的摄像模块（2）和电路板（3），其特征在于：还包括两端开口（42、43）的槽型取景窗（4），所述壳体（1）的正面（11）设置有一孔（12），所述槽型取景窗（4）套设在该孔（12）内，所述槽型取景窗（4）的深度值D₁≥10mm，所述摄像模块（2）的镜头（21）通过槽型取景窗（4）采集条码图像，然后传输至所述电路板（3）上的处理器（31）进行解码，得到条码信息。

2.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述摄像模块（2）的镜头（21）固定于所述槽型取景窗（4）的下开口（43），且下开口（43）与所述镜头（21）相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）的下开口（43）处设置一反射镜（8），所述反射镜（8）将从槽型取景窗（4）上开口（42）入射的光线反射至所述摄像模块（2）的镜头（21）内。

4.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）通过支架（5）与壳体（1）的内侧壁固定连接，所述槽型取景窗（4）的上开口（42）与该孔（12）平齐；或所述槽型取景窗（4）与所述壳体（1）的正面（11）连接，所述槽型取景窗（4）的上开口（42）与该孔（12）平齐；或所述槽型取景窗（4）与所述壳体（1）的正面（11）连接，且槽型取景窗（4）的上开口（42）凸出设置于所述壳体（1）正面（11）上方。

5.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）的侧壁设置多级起伏（41）。

6.根据权利要求5所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述起伏（41）为多级阶梯、螺旋阶梯或倾斜设置的多级波浪。

7.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）的上开口（42）面积S≤300mm²。

8.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）的上开口（42）为矩形、椭圆形或圆形。

9.根据权利要求1或8所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述槽型取景窗（4）的上开口（42）为矩形，其长宽比例范围是1~2，或所述槽型取景窗（4）为椭圆形，其长轴与短轴的比例范围是1~2。

10.根据权利要求2所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述摄像模块（2）还包括镜筒（22）和图像传感器（23），所述镜头（21）嵌于所述镜筒（22）的前端部开口，所述图像传感器（23）固定于所述镜筒（22）的后端部开口，所述镜头（21）由至少三片镜片组成，各所述镜片在镜筒（22）内按序从外至内排布。

11.根据权利要求10所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述图像传感器（23）的感光面与所述槽型取景窗（4）的上开口（42）之间的距离D₂≥20毫米，且/或所述镜头（21）中最外侧镜片与所述图像传感器（23）的感光面之间的距离D₃≥5.5mm。

12.根据权利要求1所述的一种条码识读设备，其特征在于：所述电路板（3）上设置有灯（32），所述壳体（1）的正面（11）为透光面板，所述灯（32）的灯光通过透光面板向外部透射，所述透光面板可拆卸地固定在所述壳体（1）上，或所述透光面板与所述壳体（1）一体成型。