CN109902522B - 具有多个电路板的手持式条形码读取器 - Google Patents

具有多个电路板的手持式条形码读取器 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例针对实现用于容纳各种电子部件的多个电路板的条形码读取器。在一个实施例中，本发明是手持式条形码读取器，包括：手柄部分；头部部分，定位于手柄部分的顶部；窗口，定位于头部部分内；第一电路板，至少部分地延伸通过手柄部分，第一电路板限定第一平面，第一电路板包括解码组件；以及第二电路板，相对于窗口定位在第一平面的后面，第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，该视场延伸通过第一平面和窗口。

Description

具有多个电路板的手持式条形码读取器
技术领域
本申请一般地涉及条形码读取器。
背景技术
基于成像的条形码读取器的工作范围受到若干因素的限制，包括图像传感器分辨率、光学系统的焦深以及图像传感器内生成的噪声。除了这些因素，图像传感器分辨率可能是通常不容易克服的限制。当读取高密度的条形码(具有相对小的条或间隔的条形码)时，这尤其普遍。该问题源自这样的事实：传感器的视场随着与读取器的距离增加而扩大，将像素分散到越来越大的区域，减少可用于解析小特征(诸如高密度条形码中的窄元素)的像素的数量。最后，小元素不能被充分解析，并且该条形码不能再被解码。
通过使用具有更多像素的成像传感器可以部分地解决这种情况。然而，存在权衡。具体地，具有高像素的传感器成本更高，通常使用更多的功率，并且由于存在更多的数据要分析对解码微处理器提出了更高的要求。可以帮助的另一个特征是使用提供视场的光学器件，该视场不随距离快速地增长。这导致随着距离的增加的较慢的分辨率的降低率。然而，这种方法的权衡是，靠近读取器的视野可能太小而无法读取常见的条形码。这是一个问题，因为用户通常将条形码保持在相对靠近读取器的位置，并且当他们这样做时已经习惯于该读取器工作。如果视场太小而无法在其被定位的距离处覆盖条形码，则读取器将无法读取它并且用户可能没有意识到原因。更糟糕的是，如果条形码不能读取，那么它应该被移动到更靠近读取器，用户希望读取器应该能够更好地“看见”条形码的地方，这对于许多读取器操作人员似乎是直观的。然而，这使得情况更糟。
因此，仍然需要改进的条形码读取器设计，该设计允许短范围操作和长范围操作两者，同时保持相对低的成本和复杂性。
发明内容
以下发明内容部分给出本申请的实施例的进一步描述。本领域技术人员应当理解，以下发明内容部分给出的本申请的实施例并不旨在作为对本发明的限制。
根据本申请的实施例，提供一种手持式条形码读取器，包括：手柄部分；定位于手柄部分的顶部的头部部分；定位于头部部分内的窗口；第一电路板，至少部分地延伸通过手柄部分，第一电路板限定第一平面，第一电路板包括解码组件；以及第二电路板，相对于窗口定位于第一平面的后面，第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，视场延伸通过第一平面和窗口。
在上述的手持式条形码读取器中，第一电路板相对于第二电路板以倾斜角度定位。
在上述的手持式条形码读取器中，第一电路板延伸到头部部分中，使得视场穿过第一电路板中的部分封围的切口。
在上述的手持式条形码读取器中，第一电路板延伸到头部部分中，使得视场穿过第一电路板中的完全封围的切口。
在上述的手持式条形码读取器中，第一电路板连接到第二电路板。
在上述的手持式条形码读取器中，进一步包括控制器，控制器可操作用于控制解码组件以及成像组件。
在上述的手持式条形码读取器中，成像传感器与头部部分的前部之间的直接距离在65mm到75mm之间。
在上述的手持式条形码读取器中，视场在头部部分的前部处的宽度在45mm到50mm之间。
在上述的手持式条形码读取器中，成像传感器与窗口之间的直接距离在25mm到35mm之间。
在上述的手持式条形码读取器中，视场在窗口处的宽度在20mm到25mm之间。
在上述的手持式条形码读取器中，第二电路板包括具有至少一个瞄准光源的瞄准组件。
在上述的手持式条形码读取器中，第一电路板包括具有至少一个照明光源的照明组件。
在上述的手持式条形码读取器中，第二电路板经由底盘构件附接到第一电路板。
根据本申请的实施例，提供一种配置条形码读取器的方法，方法包括：提供手柄部分；提供头部部分；使窗口定位在头部部分内；使第一电路板至少部分地定位到手柄部分中使得第一电路板至少部分地延伸通过手柄部分，第一电路板限定第一平面，第一电路板包括解码组件；使第二电路板相对于窗口定位在第一平面的后面，第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，视场延伸通过第一平面以及窗口；以及使头部部分定位在手柄部分的顶部。
在上述的配置条形码读取器的方法中，第一电路板相对于第二电路板以倾斜角度定位。
在上述的配置条形码读取器的方法中，第一电路板延伸到头部部分中，使得视场穿过第一电路板中的完全封围或部分封围的切口中的一者。
在上述的配置条形码读取器的方法中，第二电路板经由底盘构件附接到第一电路板。
在上述的配置条形码读取器的方法中，成像传感器与头部部分的前部之间的直接距离在65mm到75mm之间。
在上述的配置条形码读取器的方法中，视场在头部部分的前部处的宽度在45mm到50mm之间。
在上述的配置条形码读取器的方法中，成像传感器与窗口之间的直接距离在25mm到35mm之间。
附图说明
附图(其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素)连同下面的详细描述被纳入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。
图1示出了根据本发明实施例的条形码读取器的透视图。
图2示出了图1的条形码读取器的部件中的一些部件的示意性框图。
图3示出根据本发明实施例的条形码读取器的侧透视剖视图。
图4示出了图3的条形码读取器的部分后透视剖视图。
图5示出了图3的读取器的部件中的一些部件的分解透视图。
本领域技术人员将理解附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其他要素被放大以帮助改善对本发明实施例的理解。
已在附图中通过常规符号在适当位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
在一个实施例中，本发明是手持式条形码读取器，包括：手柄部分；头部部分，定位于手柄部分的顶部；窗口，定位于头部部分内；第一电路板，至少部分地延伸通过手柄部分，第一电路板限定第一平面，第一电路板包括解码组件；以及第二电路板，相对于窗口定位于第一平面的后面，第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，该视场延伸通过第一平面和窗口。
在另一实施例中，本发明是一种配置条形码读取器的方法。该方法包括：提供手柄部分；提供头部部分；使窗口定位在头部部分内；使第一电路板至少部分地定位到手柄部分内使得第一电路板至少部分地延伸通过手柄部分，第一电路板限定第一平面，第一电路板包括解码组件；使第二电路板相对于窗口定位在第一平面的后面，第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，该成像传感器可操作用于在视场上捕获图像数据，该视场延伸通过第一平面和窗口；以及使头部部分定位在手柄部分的顶部。
现在参照附图，图1示出了示例性条形码读取器100，该条形码读取器100具有壳体102，该壳体102具有手柄部分104和头部部分106。该头部部分106包括窗口108，并且被配置成被定位在手柄部分104的顶部。该手柄部分104被配置成由读取器用户(未示出)抓握并且包括用于由用户激活的触发器110。在该实施例中还包括附接到与头部部分106相对的手柄部分104的底座112。底座112被配置成站立在表面上并且以通常竖直的位置支撑壳体102。当条形码读取器100被放置在工作台面上时，该条形码读取器100可作为静止工作站在免提模式下使用。当条形码读取器100被从台面上被拾取且保持在操作者的手中时，该条形码读取器100也可在手持模式下使用。在免提模式下，产品可被滑过、刷过或呈现给窗口108。在手持模式下，条形码读取器100可朝向产品上的条形码移动，并可手动地按下触发器110以发起对条形码的成像。在一些实现中，可省去底座112，并且壳体102也可以呈现其他的手持形状。其他的实现可以提供仅手持或仅免提配置。
图2示出了根据一些实施例的条形码读取器100的部分的示意框图。应当理解，图2未按比例绘制。图2中的条形码读取器100包括：(1)第一电路板114；(2)第二电路板116；(3)成像组件118，包括成像传感器120以及成像透镜组件122；(4)瞄准组件124，包括瞄准光源126；(5)照明组件128，包括照明光源130；(6)控制器132；以及(7)存储器134。
成像传感器120可以是CCD或CMOS成像传感器，这些传感器通常包括用于线性传感器的以一维阵列排列的或用于二维传感器的以二维阵列排列的多个光电敏感像素元件。成像传感器120可操作用于检测沿着光路或轴136穿过窗口108由成像透镜组件118捕获的光。通常，图像传感器与成像透镜组件对被设计成一起操作用于捕获从条形码散射、反射或发射的光，作为在近工作距离(NWD)与远工作距离(FWD)之间延伸的一维或二维的视场(FOV)138上的像素数据。NWD与FWD表示在其之间成像组件118被设计成读取条形码的距离。在一些实施例中，NDW在距离窗口108大约0英寸到大约1英寸之间，FWD在距离窗口108大约10英寸到大约60英寸之间。在其他的示例中，这些距离可以从读取器的鼻部158测量。
成像传感器由与其通信连接的控制器132(诸如微处理器)操作。另外，控制器132通信连接到瞄准光源126、照明光源130和存储器134。尽管这些部件之间的链路被图示为单个通信总线140，这仅仅是说明性的，并且设备中的任何设备之间的任何通信链路可以是专用的或者可包括多于两个选定的设备。另外，在电路板中的任何电路板的任一侧上的组件的放置同样是示例性的。在操作中，存储器134可由控制器126访问用于存储和检索数据。在一些实施例中，第二电路板114还包括用于解码由成像传感器120捕获的一个或多个条形码的解码器142。该解码器142可以在控制器132内实现或作为单独的模块142实现。
现在参考图3-4，其中示出了具有示例性部件布置的条形码读取器100。在这种布置中，读取器100包括沿通常竖直的方向延伸的手柄部分104以及定位在手柄部分104的顶部的头部部分106。手柄部分104以及头部部分106通常是中空的，允许电子部件被安装在其中。在实施例中，可以通过将电子部件向下插入到手柄部分104中并随后将头部部分106固定到手柄部分104的顶部来促进安装。电子部件可以通过任何数量的合适的装置(包括但不限于滑动轨道、紧固件、桩、闩锁、螺钉等)被固定在手柄部分和/或头部部分内。为了减少和/或消除污染物，和/或保护读取器100内的设备，出口窗口108设置在头部部分中。
在内部，电子部件包括具有解码器的第一电路板114，其中电路板至少部分地延伸通过手柄部分104。在当前的实施例中，电路板114是刚性印刷电路板，该刚性印刷电路板具有可据说为限定第一电路板平面的平坦形状。电子部件进一步包括第二电路板116。在当前的实施例中，第二电路板116相对于窗口108被定位在第一电路板114的第一平面的后面。第二电路板116包括具有成像传感器120以及成像透镜122的成像组件118。该组件被配置成使得成像传感器120可操作用于在视场138上捕获图像数据，其中该视场138延伸通过第一电路板114的第一平面和窗口108。
如在图3中可以最佳地看到的，第一电路板114相对于第二电路板116以倾斜角度定位。在优选的实施例中，第一电路板114与第二电路板116之间的角度大约为15度。
因为在所示实施例中，两个电路板114和116不是共面的，所以第一电路板114可以被设计成延伸到头部部分106中(如图所示)，使得视场138穿过第一电路板114中的完全封围的切口144。虽然切口可以是部分封围的，但是从结构的观点来看，具有完全封围的切口的配置可以是有利的，因为第一电路板114的顶部部分可以用于将各种部件附接到其上。
参考图5，示出了读取器100的部件中的一些部件的分解透视图，第一电路板114的顶部可用作用于第二电路板116和容纳窗口108的窗口框架146的安装点。第二电路板116经由底盘构件148被固定地附接到第一电路板114，该底盘构件148可以用作间隔件和/或对准构件。具体而言，第二电路板116使用铆接构件150附接到底盘构件148的背部。进而，底盘构件148经由铆接构件152附接到第一电路板114。铆接构件150和152可被压配到它们相应的接收孔中。替代地，可以使用其他固定方法，包括但不限于使用闩锁、螺钉、粘合剂、对准袋等。底盘构件148中包括用于提供期望视场138的成像透镜122。另外，瞄准透镜154也被安装在底盘构件148中、在定位于第二电路板116上的瞄准光源126的前面。与第一电路板114相对，使用对准销156将窗口框架146固定地附接到其上，该对准销156配置成匹配到电路板114上的相应的对准孔。在优选的实施例中，窗口108被定位在窗口框架146的后端与第一电路板114的前表面之间。
使用当前描述的配置允许成像传感器相对于窗口108或相对于头部部分的前部被相对更后面地定位在头部部分中，该头部部分的前部可以被定义为垂直于视场138的中心轴并且在头部部分160的最前部分158处与视场138相交的平面。另外，这可以经由直视而不使用镜子来实现。在一些实施例中，成像传感器120与窗口108之间的直接距离在25mm到35mm之间。在这种情况下，窗口处的视场138的宽度在20mm到25mm之间。而且，在一些实施例中，成像传感器120与头部部分的前部之间的直接距离在65mm到75mm之间。在这种情况下，视场在头部部分的前部处的宽度在45mm到50mm之间。可以沿着视场138的中心轴测量上述距离。
最后，第一电路板114以及第二电路板116经由通信线缆(例如，线缆、柔性PCB等)连接以实现两个电路板上的电子部件之间的必要通信。
在根据一些实施例的操作中，控制器132发送命令信号以对照明源130供能达预定的照明时段。然后，控制器132使成像传感器120激活以努力捕获条形码的图像。(多个)捕获到的图像作为像素数据被传送至控制器132。如果在视场138内存在一个条形码，则这种像素数据由(在控制器132中或外部的)解码器进行数字处理以解码条形码。然后，从解码条形码中获取的信息被存储在存储器134中和/或经由用于将读取器100连接到其他设备的通信装置被发送到其他设备以用于进一步处理。
在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是图示性的而非限定性的意义，并且所有这种修改都旨在被包括在本教导的范围内。此外，所描述的实施例/示例/实现不应该被解释为相互排斥的，而应被理解为潜在地可组合的，如果这样的组合以任何方式是允许的。换句话说，前述实施例/示例/实现中的任一个公开的任何特征可以包括在其他前述实施例/示例/实现中的任一个。
这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的(多个)任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。
此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可单独地用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“构成”、“构成有”、“具有”、“具备”、“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使构成为、具有、包括、包含一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“构成有一”、“具有一”、“包括一”、“包含一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在构成有、具有、包括、包含该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“大致上”、“本质上”、“近似”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置的”设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以未列出的方式进行配置。
要理解，一些实施例可包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理器件”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可由无存储程序指令的状态机来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中各种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方法的组合。
此外，一个实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的构思和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。
提供本公开的摘要以允许读者快速地明确本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。此外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被结合入具体说明中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。

Claims (20)

1.一种手持式条形码读取器，包括：
手柄部分；
定位于所述手柄部分的顶部的头部部分；
定位于所述头部部分内的窗口；
第一电路板，至少部分地延伸通过所述手柄部分，所述第一电路板限定第一平面，所述第一电路板包括解码组件；以及
第二电路板，相对于所述窗口定位于所述第一平面的后面，所述第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，所述成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，所述视场延伸通过所述第一平面和所述窗口。
2.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第一电路板相对于所述第二电路板以倾斜角度定位。
3.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第一电路板延伸到所述头部部分中，使得所述视场穿过所述第一电路板中的部分封围的切口。
4.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第一电路板延伸到所述头部部分中，使得所述视场穿过所述第一电路板中的完全封围的切口。
5.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第一电路板连接到所述第二电路板。
6.如权利要求5所述的手持式条形码读取器，进一步包括控制器，所述控制器可操作用于控制所述解码组件以及所述成像组件。
7.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述成像传感器与所述头部部分的前部之间的直接距离在65mm到75mm之间。
8.如权利要求7所述的手持式条形码读取器，其中，所述视场在所述头部部分的所述前部处的宽度在45mm到50mm之间。
9.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述成像传感器与所述窗口之间的直接距离在25mm到35mm之间。
10.如权利要求9所述的手持式条形码读取器，其中，所述视场在所述窗口处的宽度在20mm到25mm之间。
11.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第二电路板包括具有至少一个瞄准光源的瞄准组件。
12.如权利要求11所述的手持式条形码读取器，其中，所述第一电路板包括具有至少一个照明光源的照明组件。
13.如权利要求1所述的手持式条形码读取器，其中，所述第二电路板经由底盘构件附接到所述第一电路板。
14.一种配置条形码读取器的方法，所述方法包括：
提供手柄部分；
提供头部部分；
使窗口定位在所述头部部分内；
使第一电路板至少部分地定位到所述手柄部分中使得所述第一电路板至少部分地延伸通过所述手柄部分，所述第一电路板限定第一平面，所述第一电路板包括解码组件；
使第二电路板相对于所述窗口定位在所述第一平面的后面，所述第二电路板包括具有成像传感器的成像组件，所述成像传感器可操作用于在视场(FOV)上捕获图像数据，所述视场延伸通过所述第一平面以及所述窗口；以及
使所述头部部分定位在所述手柄部分的顶部。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一电路板相对于所述第二电路板以倾斜角度定位。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述第一电路板延伸到所述头部部分中，使得所述视场穿过所述第一电路板中的完全封围或部分封围的切口中的一者。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述第二电路板经由底盘构件附接到所述第一电路板。
18.如权利要求14所述的方法，其中，所述成像传感器与所述头部部分的前部之间的直接距离在65mm到75mm之间。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述视场在所述头部部分的所述前部处的宽度在45mm到50mm之间。
20.如权利要求14所述的方法，其中，所述成像传感器与所述窗口之间的直接距离在25mm到35mm之间。
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