CN111563394B - 一种小型条码图像采集模块 - Google Patents

Abstract

本发明一种小型条码图像采集模块，壳体设置成扁平状，降低了厚度。在所述壳体上设置有一向镜头开口方向偏转的照明窗口，可以将照明光源引导到成像组件的正前方，利于条码图像中条码的成像，而且无需设置单独的照明透镜即可满足条码图像采集的照明需求，从而减少照明区域的尺寸。镜头开口还设置有阶梯状圆形内凹，能够抵御更多杂光的漫反射，使得镜头采集条码图像时候，成像更纯净。壳体后端设置有电路板，照明光源组件、和瞄准光源组件设置在电路板上，微控制模块可以实现对照明光源组件和瞄准光源组件以及成像的控制，既可以自身控制，也可以以串口通信的形式接受上位的主控芯片的信号影响和控制，从而实现利用上位的主控芯片的条码解码能力。

Description

一种小型条码图像采集模块

技术领域

本发明涉及一种条码识读的图像采集设备，具体涉及一种小型条码图像采集模块。

背景技术

随着云闪付、微信支付、支付宝支付的移动支付场景井喷式铺展开，现有的无现金支付也逐步从卡支付转向条形码(主要是QR码和CODE128码)支付。现有的卡支付设备也被要求兼容条码识读以适用码支付的支付方式。随着安卓等智能操作系统的普及以及硬件运行门槛的降低，和4G\5G无线网络的普及，支付设备也朝着网络高速化、智能化的发展。

由于智能化的支付设备本身具有较好的运算能力和适合软件程序存储的空间，且现在小型化轻薄化的趋势下，智能POS机和智能手持终端PDA也开始往轻薄化，低功耗化的方向发展。作为扫描条码的主要配件，条码图像采集模块的尺寸和功耗容忍度也在发生本质的变化。现有的条形码识读模组，体积相对较大，硬件电路设计上元器件较多，导致功耗也偏高。照明和瞄准设计通常追求高亮度和个性化瞄准指示，导致这类光源器件功耗较大，并不适合轻薄型智能设备，而且由于条码处理程序编写语言的原因，以及条码识读模组硬件电路设计的原因，比如安卓设备常用的基于ARM芯片架构平台对模组的主要组件，成像组件、照明光源组件、瞄准光源组件的控制无法直接控制，即使将条码控制程序移植到安卓等平台中，因此需要自带完整的条码解码电路，造成了功耗的多余浪费，并没有充分利用智能终端设备处理器的强大运算能力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种适于与轻薄型的终端设备机身兼容的条码模块，并利用微控制模块与上端的主控芯片平台建立串口通信，实现上端的主控芯片对条码模块的照明、瞄准等控制，并实现低功耗运行。

本发明的技术方案如下：

一种小型条码图像采集模块，包括：

壳体，水平方向与竖直方向尺寸比大于2:1，所述壳体的在前端在水平方向上依次开设有贯通所述壳体前后端的照明开口、镜头开口、瞄准开口；所述照明开口靠近所述镜头开口的侧边从所述壳体后端向前端朝所述镜头开口方向水平偏转延伸，使得所述照明开口前端开口面积大于后端开口面积；所述镜头开口在所述壳体的前端处设置有向内半径逐渐缩小的阶梯状圆形内凹；

电路板，至少包括一片PCB板，所述电路板安装在所述壳体的后端，在所述电路板的正面，依次设置有照明光源组件、成像组件插口、瞄准光源组件；所述成像组件插口处可插拔的连接有呈凸形的成像组件；在所述电路板的背面设置有一微控制模块，所述微控制模块通过所述电路板上的通信接口受外部信号或指令的影响产生对照明光源组件、成像组件、瞄准光源组件工作状态的影响；

成像组件，进一步包括：图像传感器，后端至少包覆图像传感器感光面的不透光呈凸形的中空壳体，所述中空壳体靠近图像传感器后端为方形，并向前缩小为圆柱形，所述中空壳体的前端设置有成像透镜，所述图像传感器后端面还设置有成像组件插件与所述成像组件插口配合使用；

所述壳体设置有凹形镂空区域以贴合安装所述成像组件，使得所述成像组件的成像透镜能够贴合地设置在所述镜头开口内，所述壳体与所述成像组件的高度差小于2mm。

优选地，所述电路板的总长度小于22mm；在所述电路板表面所述照明光源组件中心与所述成像组件中心的水平距离小于10mm，所述瞄准光源组件中心与所述成像组件中心的水平距离小于10mm，所述照明光源组件与所述壳体的侧边沿的距离小于1.5mm。

优选地，在所述壳体的下端还设置有两个安装孔位，第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔设置在介于所述照明开口和所述镜头开口之间的区域，且不干涉照明和成像，所述第二安装孔设置在介于所述瞄准开口和所述镜头开口之间的区域，且不干涉瞄准和成像。

优选地，所述照明光源组件为方形贴片灯珠；所述瞄准光源组件进一步包含：焊接在所述电路板正面的供瞄准使用的圆形灯珠、套设在圆形灯珠外的透镜座以及设置在所述透镜座前端的聚光瞄准透镜，所述聚光瞄准透镜为球面聚光透镜。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明所述的一种小型条码图像采集模块，壳体设置成扁平状，降低了厚度。在所述壳体上设置有一向镜头开口方向偏转的照明窗口，可以将照明光源引导到成像组件的正前方，利于条码图像中条码的成像，而且无需设置单独的照明透镜即可满足条码图像采集的照明需求，从而减少照明区域的尺寸。镜头开口还设置有阶梯状圆形内凹，能够抵御更多杂光的漫反射，使得镜头采集条码图像时候，成像更纯净。壳体后端设置有电路板，照明光源组件、和瞄准光源组件设置在电路板上，成像组件以插接的形式安装在电路板上，只需要一组电路板的设计，降低安装尺寸需求和装配难度。成像组件接插的设计可以灵活替换不同规格的成像组件。壳体上成像组件的安装区域镂空，壳体的厚度接近于成像组件安装完毕的高度。通过微控制模块可以实现对照明光源组件和瞄准光源组件以及成像的控制，既可以自身控制，也可以以串口通信的形式接受上位的主控芯片的信号影响和控制，从而实现利用上位的主控芯片的条码解码能力。

2、本发明所述的一种小型条码图像采集模块，照明光源组件紧贴于所述成像组件设计，同时壳体边框留白区域较小，既能节约空间，又可以使照明光源尽可能的往成像中心靠拢。

3、本发明所述的一种小型条码图像采集模块，安装孔设置在壳体的镜头开口底部的两侧，在满足最小体积需求的情况下，不会干涉瞄准和成像以及照明。

4、本发明所述的一种小型条码图像采集模块，采用方形贴片灯珠使得初始光斑形状就能够贴合照明开口的形状，通过球面形的瞄准聚光透镜将瞄准光斑限缩为一个圆点，不会对成像组件拍取被指示条码的造成过多的成像光污染。

附图说明

图1为本发明一种小型条码图像采集模块整体示意图；

图2为本发明一种小型条码图像采集模块平面示意图；

图3为本发明一种小型条码图像采集模块的安装孔的示意图；

图4为本发明一种小型条码图像采集模块的结构分解示意图；

图5为本发明一种小型条码图像采集模块的另一视角的结构分解示意图。

附图标记为：1-壳体；2-电路板；3-成像组件；11-照明开口；12-镜头开口；13-瞄准开口；21-照明光源组件；23-瞄准光源组件；231-圆形灯珠；232-透镜座；233-聚光瞄准透镜；31-中空壳体；32-成像透镜；24-微控制模块；25-柔性数据线25。

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。

一种小型条码图像采集模块，如图1-5所示，包括：

壳体1，所述壳体的材质可以是非透光的金属、合金、PC、ABS等。水平方向与竖直方向尺寸比大于2:1，所述壳体1的在前端在水平方向上依次开设有贯通所述壳体1前后端的照明开口11、镜头开口12、瞄准开口13。所述照明开口11靠近所述镜头开口12的侧边从所述壳体1后端向前端朝所述镜头开口12方向水平偏转延伸，偏转角度在3-20度之间。使得所述照明开口12前端开口面积大于后端开口面积；所述镜头开口12在所述壳体1的前端处设置有半径向内逐渐缩小的阶梯状圆形内凹。

电路板2，至少包括一片PCB板，所述电路板安装在所述壳体1的后端，在所述电路板2的正面，依次设置有照明光源组件21、成像组件插口22、瞄准光源组件23；所述成像组件插口22处可插拔的连接有呈凸形的成像组件3。所述照明光源组件21置于所述照明开口11内，所述瞄准光源组件23置于所述瞄准开口13内。在所述电路板2的背面设置有一微控制模块24，所述微控制模块24受外部信号或指令的影响产生对照明光源组件21、成像组件3、瞄准光源组件23工作状态的影响。

所述电路板2还设置有一通信接口，通过一柔性数据线25可以用于传输成像组件3产生的图像数据以及接收对照明光源组件21、瞄准光源组件23以及所述成像组件3的控制信号或指令。

成像组件3，进一步包括：图像传感器，后端至少包覆图像传感器感光面的不透光呈凸形的中空壳体31，所述中空壳体31靠近图像传感器后端为方形以贴合图像传感器的形状，并向前缩小为圆柱形，以贴合成像透镜的形状。所述中空壳体的前端设置有成像透镜32，所述图像传感器后端面还设置有成像组件插件与所述成像组件插口22配合使用。

所述壳体1在后端，且沿向前端延伸的方向上设置有凹形镂空区域以贴合安装所述成像组件3，使得所述成像组件3的成像透镜32能够贴合地设置在所述镜头开口12内，所述壳体1与所述成像组件的高度差小于2mm。

所述电路板2的总长度小于22mm；在所述电路板2表面所述照明光源组件21中心与所述成像组件3中心的水平距离小于10mm，所述瞄准光源组件23中心与所述成像组件3中心的水平距离小于10mm，所述照明光源组件21与所述壳体1的侧边沿的距离小于1.5mm。

在所述壳体1的下端还设置有两个与其他设备配合使用的安装孔位，第一安装孔71和第二安装孔72，所述第一安装孔71设置在介于所述照明开口11和所述镜头开口12之间的区域，在所述壳体1中照明开口11和镜头开口12之间的空白区(所述空白区指的是壳体上不具有任何涉及照明、瞄准、成像功能的区域)上设置一用于螺丝旋入的安装孔，且不干涉照明和成像。所述第二安装孔72设置在介于所述瞄准开口13和所述镜头开口12之间的壳体1的空白区域，且不干涉瞄准和成像。

所述照明光源组件21为方形贴片灯珠。因为照明的光斑采用方形，效果更好，所以优选地采用方形贴片灯珠。所述瞄准光源组件23进一步包含：焊接在所述电路板2正面的供瞄准使用的圆形灯珠231、套设在圆形灯珠231外的透镜座232以及设置在所述中间呈中空的透镜座232前端的聚光瞄准透镜233，所述聚光瞄准透镜233为球面聚光透镜，瞄准光斑图案作为一个圆点，在照明光斑的中间，因此采用圆形灯珠231效果更好。

所述壳体1的后端设置至少两个有定位凸起与所述电路板2的上设置有定位孔对应使用，所述电路板2通过定位凸起安装在所述壳体1的后端，并通过点胶的方式固定于所述壳体1的后端。

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 (4)

1.一种小型条码图像采集模块，其特征在于，包括：

壳体(1)，水平方向与竖直方向尺寸比大于2:1，所述壳体(1)的在前端在水平方向上依次开设有贯通所述壳体(1)前后端的照明开口(11)、镜头开口(12)、瞄准开口(13)；所述照明开口(11)靠近所述镜头开口(12)的侧边从所述壳体(1)后端向前端朝所述镜头开口(12)方向水平偏转延伸，使得所述照明开口(11)前端开口面积大于后端开口面积；所述镜头开口(12)在所述壳体(1)的前端处设置有向内半径逐渐缩小的阶梯状圆形内凹；

电路板(2)，至少包括一片PCB板，所述电路板安装在所述壳体(1)的后端，在所述电路板(2)的正面，依次设置有照明光源组件(21)、成像组件插口(22)、瞄准光源组件(23)；所述成像组件插口(22)可插拔的连接有呈凸形的成像组件(3)；在所述电路板(2)的背面设置有一微控制模块(24)，所述微控制模块(24)受外部信号或指令的影响产生对照明光源组件(21)、成像组件(3)、瞄准光源组件(23)工作状态的影响；

所述成像组件插口(22)处可插拔的连接有呈凸形的成像组件(3)；所述照明光源组件(21)置于所述照明开口(11)内，所述瞄准光源组件(23)置于所述瞄准开口(13)内；

成像组件(3)，进一步包括：图像传感器，后端至少包覆图像传感器感光面的不透光呈凸形的中空壳体(31)，所述中空壳体靠近图像传感器后端为方形，并向前缩小为圆柱形，所述中空壳体的前端设置有成像透镜(32)，所述图像传感器后端面还设置有成像组件插件与所述成像组件插口配合使用；

所述壳体(1)设置有凹形镂空区域以贴合安装所述成像组件(3)，使得所述成像组件(3)的成像透镜(32)能够贴合地设置在所述镜头开口(12)内，所述壳体(1)与所述成像组件的高度差小于2mm。

2.根据权利要求1所述的一种小型条码图像采集模块，其特征在于，所述电路板(2)的总长度小于22mm；在所述电路板(2)表面所述照明光源组件(21)中心与所述成像组件(3)中心的水平距离小于10mm，所述瞄准光源组件(23)中心与所述成像组件(3)中心的水平距离小于10mm，所述照明光源组件(21)与所述壳体(1)的侧边沿的距离小于1.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型条码图像采集模块，其特征在于：在所述壳体(1)的下端还设置有两个安装孔位，第一安装孔(71)和第二安装孔(72)，所述第一安装孔(71)设置在介于所述照明开口(11)和所述镜头开口(12)之间的区域，且不干涉照明和成像，所述第二安装孔(72)设置在介于所述瞄准开口(13)和所述镜头开口(12)之间的区域，且不干涉瞄准和成像。

4.根据权利要求1或2所述的一种小型条码图像采集模块，其特征在于：所述照明光源组件(21)为方形贴片灯珠；所述瞄准光源组件(23)进一步包含：焊接在所述电路板(2)正面的供瞄准使用的圆形灯珠(231)、套设在圆形灯珠(231)外的透镜座(232)以及设置在所述透镜座(232)前端的聚光瞄准透镜(233)，所述聚光瞄准透镜(233)为球面聚光透镜。

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