CN113033227A - 一种具有单光源的条码识读设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于条码识读技术领域，公开了一种具有单光源的条码识读设备，包括壳体1，成像模组2，照明模块3，消光板4，分光镜片5，保护透屏6。所述成像模组2和所述照明模块3分别位于所述分光镜片5的两边，所述消光板4正对所述照明模块3。本发明采用单光源配合分光镜片的设计，同时实现对焦灯和照明补光灯的功能，降低设备功耗，缩小设备体积，并且形成的光斑中心和成像模组中心一致无偏移，图案边缘清晰亮度高，识读区域无暗区，便于定位目标和图像识别。
Description
技术领域
本发明涉及条码识读领域领域，具体是一种具有单光源的条码识读设备。
背景技术
条码识读过程中为了定位目标的位置需要具备对焦灯，为了提高图像对比度需要具备照明补光灯。照明补光灯发射光线到被测物体表面，经表面反射光线回成像模组而形成有对比度的成像图像。条码识读设备都有固定的镜头视场角，目标只有在镜头视场角范围内，才进入有效的识读区域，条码识读设备才能获得目标的有效成像图像，对焦灯就起到确定目标位于有效识读区域的作用。
目前市面上常见的条码识读设备分为单照明单对焦方案和双对焦和双照明方案。对于单照明单对焦方案，如图2所示，由于对焦灯和照明补光灯分别放置于成像模组两侧，光源的光路中心不与成像模组成像视场中心重合，会存在光斑位置偏移的问题。随着识读距离的改变，偏移情况也有所不同，尤其识读距离越短时，偏移现象越明显，无法很好的进行定位，同时将存在视场角范围内照度不均匀问题，越接近补光灯光路中心的区域照度高，远离补光灯光路中心的区域照度逐渐递减，且当识读距离较近时，由于光源的照射面积较小，无法完全覆盖成像模组成像区域，导致有明显的成像暗区。如图4所示。
为了解决对焦位置偏移问题，目前的双照明双对焦方案采用两个对焦灯和两个照明补光灯分别对称分布在成像模组两侧，如图1所示，这种光源分布方式虽然解决了光斑位置偏移问题，并且也有较好的照度均匀度，但是由于结构上光源与成像模组间仍存在一定距离，当识读距离较近时，由于光源照射面积小，各个光源的光斑尚未重合完全覆盖成像模组成像区域，故视场角范围内存在明显的中心暗区，如图3所示。另外，多个光源占据的空间较大，对于尺寸较小的识读设备，有较大的局限性，且光源之间互相影响位置排布，
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有单光源的条码识读设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有单光源的条码识读设备，包括以下组件：
壳体1，所述壳体1的底部设有开口。
成像模组2，设置于所述壳体1的上部，包括镜头21和设置在所述镜头21后方的图像传感器22。
照明模块3，位于所述壳体1的内侧壁相对于所述成像模组22的下方。
消光板4，位于所述壳体1的内侧壁，正对所述照明模块3。
分光镜片5，设置在所述壳体1的内部，所述照明模块3射向所述消光板4的光线需穿透所述分光镜片5，所述分光镜片5和保护透屏6呈设定的夹角位置关系。
其中，所述成像模组2和所述照明模块3分别对着所述分光镜片5的不同侧面，所述照明模块3出射光角度和所述镜头21视场角角度大小一致。
保护透屏6，覆盖所述壳体1的底部开口。
所述照明模组3的配光曲线为高度截止型曲线。
所述消光板4表面为黑色的高消光度材料，所述消光板4尺寸大于经过所述分光镜片5透射到其表面的光斑尺寸。
所述分光镜片5为半透射半反射的平面镜。
所述照明模块3进一步包括：透镜31、设置在透镜后方的LED光源32、安装有LED光源的PCB板33、以及设置在PCB板后端的散热件34。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用单光源同时实现对焦灯和照明补光灯的功能，降低设备功耗，缩小设备体积，并且形成的光斑中心和成像模组中心一致无偏移，图案边缘清晰亮度高，识读区域无暗区，便于定位目标和图像识别。
附图说明
图1为现有技术的采用双照明的条码识读设备的结构示意图。
图2为现有技术的采用单照明的条码识读设备的结构示意图。
图3为现有技术的采用双照明的条码识读设备的远视场的对焦与照明图案示意图。
图4为现有技术的采用单照明的条码识读设备的近视场的对焦与照明图案示意图。
图5为本发明的一种具有单光源的条码识读设备的一个实施例的结构示意图。
图6为本发明的一种具有单光源的条码识读设备的一个实施例的光路成像示意图。
图7为本发明的一种具有单光源的条码识读设备的一个实施例的照明模块结构示意图。
图8为本发明的一种具有单光源的条码识读设备的一个实施例的照明模块配光曲线示意图。
图9为本发明的一种具有单光源的条码识读设备的一个实施例的照明图案示意图。
附图标记：
1-壳体，2-成像模组，21-镜头，22-图像传感器，3-照明模块，31-透镜，32-LED光源，33-PCB板，34-散热板，4-消光板，5-分光镜片，6-保护透屏，7-被测目标。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图5所示，一种具有单光源的条码识读设备，包括以下组件：
壳体1，所述壳体1的底部设有开口。本实施例中，所述壳体1为长方体。所述壳体1的具体形状根据应用场景的不同可以变换为圆柱体，球体等。
成像模组2，设置于所述壳体1的上部，包括镜头21和设置在所述镜头21后方的图像传感器22。
所述成像模组2还连接解码板，所述解码板未在附图中示出，所述解码板包括处理器或条码解码芯片等电子元件，所述解码板电连接所述成像模组2，接收所述成像模组传出。
照明模块3，位于所述壳体1的内侧壁相对于所述成像模组2的下方。如图7所示，所述照明模块3进一步包括：透镜31、设置在透镜后方的LED光源32、安装有LED光源的PCB板33、以及设置在PCB板后端的散热件34。
所述LED光源32可根据具体识读设备需要，可采用可见光或不可见光，在本实施例中，所述LED光源32为白色LED。
除了采用本实施例中的透镜31进行配光的方式，还可以采用反射器代替透镜,通过所述反射器的光杯将照明光反射出去。
因此，所述照明模块3配光角度的实现，有两种实现技术方案，采用透镜或反射器对LED光源进行二次配光，根据合理的尺寸及曲线设计，控制各光线走向。所述透镜材质可为光学级PMMA、PC、玻璃，反射器可为塑胶件或金属件，内表面镀高反射金属涂层。
如图8所示，所述照明模组3的配光曲线为高度截止型曲线，以形成截止线清晰、照度均匀的光斑，截止线边缘可作为定位标识，整个照度均匀的光斑则作为补光。
消光板4，位于所述壳体1的内侧壁，正对所述照明模块3。
所述消光板4表面为黑色的高消光度材料，所述消光板4尺寸大于经过所述分光镜片5透射到其表面的光斑尺寸。
在本实施例中，所述消光板3采用黑色绒布，尺寸大小覆盖所述照明模块3透射到表面的光斑大小，安装的位置不遮挡镜头21视场角。
保护透屏6，覆盖所述壳体1的底部开口。
分光镜片5，设置在所述壳体1的内部，所述照明模块3射向所述消光板4的光线需穿透所述分光镜片5，所述分光镜片5和保护透屏6呈设定的夹角位置关系。
在本实施例中，所述分光镜片5和所述保护透屏6的夹角为45度。
所述分光镜片5为半透射半反射材质的平面镜。
所述分光镜片5为光学级别类玻璃，经过对玻璃表面镀膜，实现各种不同的透射比率，在本实施例中，所述分光镜片5的透过率和反射率为1:1。所述分光镜片5的分光波段，根据设备光源光色及实际应用场景，选择不同的分光波段。
在本实施例中，所述分光镜片5为长方形平面镜，面积覆盖所述成像模组2的成像区域和所述照明模块3的照明区域。所述分光镜片5的尺寸由具体的镜头视场角而定，视场角越大，镜片尺寸越大。所述照明模块3和成像模组2安装位置距所述分光镜片5中心越远，照射到所述分光镜片5上的照明区域和成像区域越大，所述分光镜片5尺寸越大。
其中，所述成像模组2和所述照明模块3分别对着所述分光镜片5的不同侧面，所述照明模块3出射光角度和所述镜头21视场角角度大小一致。
利用镜面反射原理，所述照明模块3在所述分光镜片5后面形成所述照明模块虚像，而所述照明模块虚像位置与所述成像模组2重合，即所述照明模块3的光线出光位置相当于在所述成像模组2的镜头21位置，由于所述照明模块3的配光角度与所述成像模组2的视场角一致，所以所述照明模块3照明区域与所述成像模组2成像区域完全重合。
如图6所示，所述条码识读设备的成像原理为：所述照明模组3发射出光线，光线经过45°角放置的所述分光镜片5反射到被测目标7表面上，被测目标7表面再将光线反射回所述分光镜片5，经所述分光镜片5透射，最终进入所述成像模组2成像。其中，所述照明模组3经过高度截止配光，形成截止线清晰、照度均匀的方形光斑，如图9所示。光线经过45°角放置的分光镜片5，利用反射原理，使照明区域刚好与所述成像模组2成像区域完全重合，实现精准识读区域标识，照度均匀无暗区。当所述照明模块3的光线照射到所述分光镜片5时，除反射到被测目标7表面的一部分光线，透射的一部分光线被所述消光板4进行吸光。
本发明的一种具有单光源的条码识读设备，采用单光源同时实现对焦灯和照明补光灯的功能，降低设备功耗，缩小设备体积，并且形成的光斑中心和成像模组中心一致无偏移，图案边缘清晰亮度高，识读区域无暗区，便于定位目标和图像识别
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种具有单光源的条码识读设备，其特征在于，包括以下组件：
壳体(1)，所述壳体(1)的底部设有开口；
成像模组(2)，设置于所述壳体(1)的上部，包括镜头(21)和设置在所述镜头(21)后方的图像传感器(22)；
照明模块(3)，位于所述壳体(1)的内侧壁相对于所述成像模组(22)的下方；
消光板(4)，位于所述壳体(1)的内侧壁，正对所述照明模块(3)；分光镜片(5)，设置在所述壳体(1)的内部，所述照明模块(3)射向所述消光板(4)的光线需穿透所述分光镜片(5)，所述分光镜片(5)和保护透屏(6)呈设定的夹角位置关系；
其中，所述成像模组(2)和所述照明模块(3)分别对着所述分光镜片(5)的不同侧面，所述照明模块(3)出射光角度和所述镜头(21)视场角角度大小一致；
保护透屏(6)，覆盖所述壳体(1)的底部开口。
2.根据权利要求1所述的一种具有单光源的条码识读设备，其特征在于，所述照明模组(3)的配光曲线为高度截止型曲线。
3.根据权利要求2所述的一种具有单光源的条码识读设备，其特征在于，所述消光板(4)表面为黑色的高消光度材料，所述消光板(4)尺寸大于经过所述分光镜片(5)透射到其表面的光斑尺寸。
4.根据权利要求3所述的一种具有单光源的条码识读设备，其特征在于，所述分光镜片(5)为半透射半反射的平面镜。
5.根据权利要求4所述的一种具有单光源的条码识读设备，其特征在于，所述照明模块(3)进一步包括：透镜(31)、设置在透镜后方的LED光源(32)、安装有LED光源的PCB板(33)、以及设置在PCB板后端的散热件(34)。
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| CN202110311545.4A CN113033227A (zh) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 一种具有单光源的条码识读设备 |
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