CN114239626A - 一种自动定位的读码装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动定位的读码装置，包括架体、三轴移动机构、扫码设备、激光测距传感器和工控机；所述的三轴移动机构设在架体内，扫码设备与三轴移动机构相连，激光测距传感器设在扫码设备上，工控机设在架体上，三轴移动机构、扫码设备和激光测距传感器分别与工控机相连，本发明装置灵活度高，在对货物二维码进行读取时，通过激光测距传感器快速测得扫码器和二维码的距离，前后、上下、左右结构的移动能自动调解扫码器的焦距，从而对读码器的空间位置三维数据进行修正使得读取到高质量的二维码图像。

Description

一种自动定位的读码装置

技术领域

本发明涉及一种用于货物管理领域的读码装置，特别涉及一种自动定位的读码装置。

背景技术

当前，物流行业随着网购的繁荣而快速发展，对于货物仓储的管理水平要求也逐渐升高，现在大部分货物都会通过粘贴二维码等识别码进行标记，通过读取识别码来识别和分类货物。目前市场上现有的大多数的读码装置可进行正常读码工作的范围较小且自动修正的灵活度不高，效率低，需要更大的读取范围时，许多情况下需要牺牲较大的行程来换取可读码的范围，因此需要对读码装置进行改进。

激光传感器在工作时能够向检测目标射出一束激光，激光到达检测目标后经反射向各个方向散射，部分散射光能够返回到传感器的接收器，光的传播速度很快，记录从激光发出到传感器接收到反射回的激光的时间便可算出离检测目标距离。因此希望提供一种结合激光传感器的读码装置，能够根据实时测距结果对读码器的空间位置进行实时调整，从而获得更大的读取角度、更快的读码速度以及精准度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动定位的读码装置，包括架体、三轴移动机构、扫码设备、激光测距传感器和工控机；所述的三轴移动机构设在架体内，扫码设备与三轴移动机构相连，由三轴移动机构带动沿前后、上下、左右三轴向运动；激光测距传感器设在扫码设备上，工控机设在架体上，三轴移动机构、扫码设备和激光测距传感器分别与工控机相连，可以通过电线连接或者无线通信连接。

所述的三轴移动机构包括前后移动机构、上下移动机构和左右移动机构，所述的前后移动机构与架体相连，上下移动机构与前后移动机构的运动部相连，前后移动机构能够带动上下移动机构在架体内前后运动；所述的左右移动机构与上下移动机构的运动部相连，上下移动机构能够带动左右移动机构在架体内上下运动；扫码设备与左右移动机构的运动部相连，左右移动机构能够带动扫码设备左右运动。

所述的前后移动机构包括滑动轴、滑动架、第一步进电机和同步带；所述的滑动轴分别设在架体的左右两侧，每根滑动轴的前后两端分别通过滑动轴固定座与架体的前后立柱相连；滑动架上设有滑动轴承，滑动架通过滑动轴承套设在滑动轴上与滑动轴相连，能够沿滑动轴前后滑动；第一步进电机设在架体的立柱上，与第一步进电机同一侧相对的架体立柱上设有同步带固定轴，同步带设在第一步进电机的输出轴与同步带固定轴之间；滑动架的侧边与同步带固定连接，第一步进电机输出转矩通过同步带同步传递带动滑动架沿滑动轴前后滑动；第一步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

位于前后移动机构下方的架体的横梁上，前后两端分别设有前后光电开关，前后光电开关与工控机相连，受工控机的信号控制；前后移动机构的滑动架上设有与前后光电开关对应的遮光板，当前后移动机构的滑动架移动到前后某一端的前后光电开关处触发前后光电开关发出信号给工控机，工控机控制第一步进电机停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的上下移动机构包括一对竖直直线导轨、第二步进电机、减速器、制动器和联轴器，所述的一对竖直直线导轨平行竖直设置，与前后移动机构的滑动架固定连接；所述的第二步进电机固定在一侧竖直直线导轨的顶部，输出轴与减速器输入轴相连，减速器输出轴与一侧竖直直线导轨的输入轴相连，并穿过该直线导轨通过连接轴与制动器相连，制动器的另一端通过联轴器与另一侧的竖直直线导轨的输入轴相连，第二步进电机运行能同时带动两个竖直直线导轨的滑台同步上下移动；第二步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

所述的竖直直线导轨的上下两端分别设有上下光电开关，上下光电开关与工控机相连，受工控机的信号控制；竖直直线导轨的滑台处设有与上下光电开关对应的遮光板，当上下移动机构的滑台移动到上下某一端的上下光电开关处触发上下光电开关发出信号给工控机，工控机控制第二步进电机停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的左右移动机构包括水平直线导轨、第三步进电机，所述的水平直线导轨与上下移动机构的竖直直线导轨的滑台相连；第三步进电机设在水平直线导轨的一端，输出轴与水平直线导轨的输入轴相连，第三步进电机运行能带动水平直线导轨的滑台左右移动；第三步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

所述的水平直线导轨的左右两端分别设有左右光电开关，左右光电开关与工控机相连，受工控机的信号控制；水平直线导轨的滑台处设有与左右光电开关对应的遮光板，当左右移动机构的滑台移动到左右某一端的左右光电开关处触发左右光电开关发出信号给工控机，工控机控制第三步进电机停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的扫码设备包括扫码器固定板和三个扫码器，所述的扫码器固定板与左右移动机构的水平直线导轨的滑台相连，三个扫码器并排设在扫码器固定板上，并分别与工控机相连，与工控机进行数据交互；所述的激光测距传感器也设在扫码器固定板上。

所述的前后移动机构设有第一拖链，第一拖链的托板固定在架体上，沿架体前后向设置；上下移动机构设有第二拖链，第二拖链的托板固定在前后移动机构的滑动架上，沿滑动架竖向设置；左右移动机构设有第三拖链，第三拖链的托板固定在左右移动机构的水平直线导轨下部。第一拖链、第二拖链和第三拖链用于扫码设备在往复运动的过程中，对内置的电线起到牵引和保护作用。

所述的架体上还设有触控面板、报警灯和计数器，触控面板、报警灯和计数器分别与工控机相连，与工控机进行数据交互，受工控机的信号控制；所述的架体下部还设有配电箱，配电箱与工控机通过电线连接，为整个装置提供电能。

本发明的工作原理：

首先，激光测距传感器对目标货物的二维码位置进行测距，由工控机计算得出扫码器到达能够清晰扫码的位置需要移动的空间距离，分别输出前后、左右、上下的移动控制信号给第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机；然后，第一步进电机通过同步带带动前后移动机构的滑动架沿滑动轴滑动到指定位置，第二步进电机带动上下移动机构的竖直直线导轨的滑台滑动，从而带动左右移动机构在竖直方向运动到指定高度，第三步进电机带动左右移动机构的水平直线导轨的滑台滑动，从而带动扫码器固定板运动到指定位置，实现扫码器的自动定位；最后，扫码器对货物二维码进行拍摄扫描，完成扫码工作。

本发明的有益效果：

本发明装置灵活度高，在对货物二维码进行读取时，通过激光测距传感器快速测得扫码器和二维码的距离，前后、上下、左右结构的移动能自动调解扫码器的焦距，从而对扫码器的空间位置三维数据进行修正使得读取到高质量的二维码图像，避免错误或无法获取二维码中的信息，加快货物的入库及信息的更新。采用三个扫码器并排安放，能获取更大的读取角度从而使得机构移动的行程变短缩小了读码的时间，拍摄范围大速度快，极大的提高了读码的效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明前后移动机构结构示意图；

图3为本发明上下移动机构结构示意图；

图4为本发明左右移动机构结构示意图；

1、架体，2、三轴移动机构，3、扫码设备，4、激光测距传感器，5、工控机，6、前后移动机构，7、上下移动机构，8、左右移动机构，9、立柱，10、横梁，11、滑动轴，12、滑动架，13、第一步进电机，14、同步带，15、滑动轴固定座，16、滑动轴承，17、同步带固定轴，18、前后光电开关，19、遮光板，20、竖直直线导轨，21、第二步进电机，22、减速器，23、制动器，24、联轴器，25、第一固定座，26、连接轴，27、滑台，28、上下光电开关，29、水平直线导轨，30、第三步进电机，31、第二固定座，32、左右光电开关，33、扫码器固定板，34、扫码器，35、扫码器固定座，36、触控面板，37、报警灯，38、计数器，39、配电箱，40、第一拖链，41、第二拖链，42、第三拖链。

具体实施方式

请参阅图1-4所示：

本发明提供一种自动定位的读码装置，包括架体1、三轴移动机构2、扫码设备3、激光测距传感器4和工控机5；所述的三轴移动机构2包括前后移动机构6、上下移动机构7和左右移动机构8，所述的架体1由型材搭建而成，包括四个角的立柱9和连接立柱9之间的不同高度的横梁10；所述的前后移动机构6设在架体1内部，上下移动机构7与前后移动机构6的运动部相连，前后移动机构6能够带动上下移动机构7在架体1内前后运动；所述的左右移动机构8与上下移动机构7的运动部相连，上下移动机构7能够带动左右移动机构8在架体1内上下运动；扫码设备3与左右移动机构8的运动部相连，左右移动机构8能够带动扫码设备3左右运动；激光测距传感器4设在扫码设备3上，工控机5设在架体1的底部，前后移动机构6、上下移动机构7、左右移动机构8、扫码设备3和激光测距传感器4分别与工控机5通过电线连接。

所述的前后移动机构6包括滑动轴11、滑动架12、第一步进电机13和同步带14；所述的滑动轴11至少包括四根，分别设在架体1的左右两侧，每侧至少包括上下两根，每根滑动轴11的前后两端分别通过滑动轴固定座15与架体1的前后立柱9相连；所述的滑动架12为矩形结构的型材架，滑动架12四个角上分别设有滑动轴承16，滑动架12通过滑动轴承16套设在滑动轴11上与滑动轴11相连，能够沿滑动轴11前后滑动；第一步进电机13设在架体1的立柱9上，与第一步进电机13同一侧相对的架体1立柱9上设有同步带固定轴17，同步带14设在第一步进电机13的输出轴与同步带固定轴17之间；滑动架12的侧边与同步带14固定连接，第一步进电机13输出转矩通过同步带14同步传递带动滑动架12沿滑动轴11前后滑动；第一步进电机13与工控机5相连，受工控机5的信号控制。

位于前后移动机构6下方的架体1的横梁10上，前后两端分别设有前后光电开关18，前后光电开关18与工控机5相连，受工控机5的信号控制；前后移动机构6的滑动架12上设有与前后光电开关18对应的遮光板19，当前后移动机构6的滑动架12移动到前后某一端的前后光电开关18处触发前后光电开关18发出信号给工控机5，工控机5控制第一步进电机13停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的上下移动机构7包括一对竖直直线导轨20、第二步进电机21、减速器22、制动器23和联轴器24，所述的一对竖直直线导轨20平行竖直设置，通过四个第一固定座25分四个角与前后移动机构6的滑动架12上下型材固定连接；所述的第二步进电机21固定在一侧竖直直线导轨20的顶部，输出轴与减速器22输入轴相连，减速器22输出轴与一侧竖直直线导轨20的输入轴相连，并穿过该直线导轨通过连接轴26与制动器23相连，制动器23的另一端通过联轴器24与另一侧的竖直直线导轨20的输入轴相连，第二步进电机21运行能同时带动两个竖直直线导轨20的滑台27同步上下移动；第二步进电机21、制动器23与工控机5相连，受工控机5的信号控制。

所述的竖直直线导轨20的上下两端分别设有上下光电开关28，上下光电开关28与工控机5相连，受工控机5的信号控制；竖直直线导轨20的滑台27处设有与上下光电开关28对应的遮光板19，当上下移动机构7的滑台27移动到上下某一端的上下光电开关28处触发上下光电开关28发出信号给工控机5，工控机5控制第二步进电机21停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的左右移动机构8包括水平直线导轨29、第三步进电机30，所述的水平直线导轨29通过两个第二固定座31与上下移动机构7的两个竖直直线导轨20的滑台27相连，沿架体1左右横向设置；第三步进电机30设在水平直线导轨29的一端，输出轴与水平直线导轨29的输入轴相连，第三步进电机30运行能带动水平直线导轨29的滑台27左右移动；第三步进电机30与工控机5相连，受工控机5的信号控制。

所述的水平直线导轨29的左右两端分别设有左右光电开关32，左右光电开关32与工控机5相连，受工控机5的信号控制；水平直线导轨29的滑台27处设有与左右光电开关32对应的遮光板19，当左右移动机构8的滑台27移动到左右某一端的左右光电开关32处触发左右光电开关32发出信号给工控机5，工控机5控制第三步进电机30停止运行或反向运行，从而起到限位作用。

所述的扫码设备3包括扫码器固定板33和三个扫码器34，所述的扫码器固定板33与左右移动机构8的水平直线导轨29的滑台27相连，三个扫码器34并排设在扫码器固定板33上，通过扫码器固定座35与扫码器固定板33相连，并分别与工控机5相连，与工控机5进行数据交互；所述的激光测距传感器4也设在扫码器固定板33上。

所述的架体1上还设有触控面板36、报警灯37和计数器38，触控面板36、报警灯37和计数器38分别与工控机5相连，与工控机5进行数据交互，受工控机5的信号控制；触控面板36用于人工输入控制指令及显示数据等，报警灯37用于发出警报提醒，计数器38用于记录和显示扫码数量；所述的架体1下部还设有配电箱39，配电箱39与工控机5通过电线连接，为整个装置提供电能。

所述的前后移动机构6设有第一拖链40，第一拖链40的托板固定在架体1上，沿架体1前后向设置；上下移动机构7设有第二拖链41，第二拖链41的托板固定在前后移动机构6的滑动架12上，沿滑动架12竖向设置；左右移动机构8设有第三拖链42，第三拖链42的托板固定在左右移动机构8的水平直线导轨29下部。第一拖链40、第二拖链41和第三拖链42用于扫码设备3在往复运动的过程中，对内置的电线起到牵引和保护作用。

本发明的工作原理：

首先，激光测距传感器4对目标货物的二维码位置进行测距，由工控机5计算得出扫码器34到达能够清晰扫码的位置需要移动的空间距离，分别输出前后、左右、上下的移动控制信号给第一步进电机13、第二步进电机21和第三步进电机30；然后，第一步进电机13通过同步带14带动前后移动机构6的滑动架12沿滑动轴11前后滑动到指定位置，第二步进电机21带动上下移动机构7的竖直直线导轨20的滑台上下27滑动，从而带动左右移动机构8在竖直方向运动到指定高度，第三步进电机30带动左右移动机构8的水平直线导轨29的滑台27左右滑动，从而带动扫码器固定板33运动到指定位置，实现扫码器34的自动定位；最后，扫码器34对货物二维码进行拍摄扫描，完成扫码工作。

以上仅为本发明的优选实例，其中所述的前后、左右、上下仅是为了便于对结构的描述，不用于限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动定位的读码装置，其特征在于：包括架体、三轴移动机构、扫码设备、激光测距传感器和工控机；所述的三轴移动机构设在架体内，扫码设备与三轴移动机构相连，由三轴移动机构带动沿前后、上下、左右三轴向运动；激光测距传感器设在扫码设备上，工控机设在架体上，三轴移动机构、扫码设备和激光测距传感器分别与工控机相连。

2.根据权利要求1所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：所述的三轴移动机构包括前后移动机构、上下移动机构和左右移动机构，所述的前后移动机构与架体相连，上下移动机构与前后移动机构的运动部相连，左右移动机构与上下移动机构的运动部相连；扫码设备与左右移动机构的运动部相连。

3.根据权利要求2所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：所述的前后移动机构包括滑动轴、滑动架、第一步进电机和同步带；所述的滑动轴设在架体的左右两侧，每根滑动轴的前后两端分别通过滑动轴固定座与架体的前后立柱相连；滑动架上设有滑动轴承，滑动架通过滑动轴承套设在滑动轴上与滑动轴相连；第一步进电机设在架体的立柱上，与第一步进电机同一侧相对的架体立柱上设有同步带固定轴，同步带设在第一步进电机的输出轴与同步带固定轴之间；滑动架的侧边与同步带固定连接；第一步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

4.根据权利要求2所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：所述的上下移动机构包括一对竖直直线导轨、第二步进电机、减速器、制动器和联轴器，所述的一对竖直直线导轨平行竖直设置，与前后移动机构的滑动架固定连接；所述的第二步进电机固定在一侧竖直直线导轨的顶部，输出轴与减速器输入轴相连，减速器输出轴与一侧竖直直线导轨的输入轴相连，并穿过该直线导轨通过连接轴与制动器相连，制动器的另一端通过联轴器与另一侧的竖直直线导轨的输入轴相连，第二步进电机同时带动两个竖直直线导轨的滑台同步上下移动；第二步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

5.根据权利要求2所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：所述的左右移动机构包括水平直线导轨、第三步进电机，所述的水平直线导轨与上下移动机构的竖直直线导轨的滑台相连；第三步进电机设在水平直线导轨的一端，输出轴与水平直线导轨的输入轴相连，第三步进电机带动水平直线导轨的滑台左右移动；第三步进电机与工控机相连，受工控机的信号控制。

6.根据权利要求3、4或5任一项所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：扫码设备包括扫码器固定板和三个扫码器，所述的扫码器固定板与左右移动机构的水平直线导轨的滑台相连；三个扫码器并排设在扫码器固定板上，分别与工控机相连，与工控机进行数据交互；激光测距传感器也设在扫码器固定板上。

7.根据权利要求3、4或5任一项所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：位于前后移动机构下方的架体的横梁上，前后两端分别设有前后光电开关，前后移动机构的滑动架上设有与前后光电开关对应的遮光板；

上下移动机构的竖直直线导轨的上下两端分别设有上下光电开关，竖直直线导轨的滑台处设有与上下光电开关对应的遮光板；

左右移动机构的水平直线导轨的左右两端分别设有左右光电开关，水平直线导轨的滑台处设有与左右光电开关对应的遮光板；

前后光电开关、上下光电开关和左右光电开关分别与工控机相连，受工控机的信号控制。

8.根据权利要求3、4或5任一项所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：前后移动机构设有第一拖链，第一拖链的托板固定在架体上，沿架体前后向设置；上下移动机构设有第二拖链，第二拖链的托板固定在前后移动机构的滑动架上，沿滑动架竖向设置；左右移动机构设有第三拖链，第三拖链的托板固定在左右移动机构的水平直线导轨下部。

9.根据权利要求1所述的一种自动定位的读码装置，其特征在于：所述的架体上还设有触控面板、报警灯和计数器，触控面板、报警灯和计数器分别与工控机相连，与工控机进行数据交互，受工控机的信号控制；所述的架体下部还设有配电箱，配电箱与工控机通过电线连接，为整个装置提供电能。

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