CN1959464A - 光学扫描仪 - Google Patents

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Abstract

一种包含扫描仪壳体的光学扫描仪，其包括扫描窗口、激光源、反射光探测器和镜式多边形旋转器。旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置。

Description

光学扫描仪
技术领域
本发明涉及一种光学扫描仪，特别涉及一种具有增加扫描范围的光学扫描仪。
背景技术
目前的双光学条形码扫描仪设计成产生图谱(pattern)，该图谱被设置成读取由扫描仪所扫描的标签。该图谱是操作者将条形码穿过扫描仪窗口，读取扫过的动作将移动标称截断的典型标签经过几条扫描线以允许读取该标签。然而，对于被截断的或其它读取困难的条形码标签，操作者经常把其放在扫描仪的窗口而不是扫过扫描仪的窗口。对于标签来说，受空间上分离的扫描线数量的限制，可能被错过而不能被读取。例如，如果标签被放在邻近于扫描线的风扇(fan)处，但是没有跨过扫描线的风扇，那么条形码将不被读取。
常见的已转让的美国专利5229588，5684289和5886336公开了一种典型的双开口光学扫描仪。来自激光二极管的扫描光束基本穿过水平和垂直的开口来提供比单开口扫描仪更多的物品覆盖范围。
为了增加物品覆盖范围的效果，光学组件设计者通过在扫描仪中增加激光器和图谱反射镜的数量来增加扫描线的数量、线的长度和扫描角度。增加的这些元件也增加了成本。
已考虑的可选择的方法有将扫描线垂直地移动到梯线(te lines)的方向。其通过在扫描仪中移动激光光源或输出反射镜的移动已可实现。这两种机械复杂的解决方式不适合多激光或大的双光学组件扫描仪。
参考图1-6在下文中将更详细地描述，现在的扫描仪包括：激光组件、旋转器组件、会聚镜片、图谱反射镜组件、探测器组件、电子组件、窗口和包括所有单独组件的扫描仪壳体。在操作中，激光束挡住围绕单轴旋转的多边形旋转器，随后在单独的平面上朝向一套图谱反射镜被扫描，该图谱反射镜反射单独的扫描线到窗口外并使扫描线到达条形码上。接着激光的能量被条形码反射掉，一部分由会聚镜片收集，并且聚焦在探测器组件上，探测器组件生成信号以由电子组件解码。扫描线离开窗口的位置是固定不动的，并且这些位置被限制在半球体的相对小的部分中，其中半球体在外面可以利用并邻接于窗口(图6)。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小覆盖间隔的光学的扫描仪。本发明还提供一种扫描装置，该扫描装置能被应用在光学的更简单的条形码扫描仪中(不管扫描仪设备的数量)，用来提高可制造性和降低成本。
根据本发明的第一方面提供一种包含扫描仪壳体的光学扫描仪，其包括扫描窗口、激光源、反射光探测器和镜式多边形旋转器(mirrored polygonspinner)，所述镜式多边形旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置。
优选的是，旋转器线性移动以改变所述旋转轴的位置。更优选的是，旋转器被安装在可枢轴转动的底板上。
在一个实施例中，可枢轴转动的底板能可枢轴转动地安装在位于旋转器的一侧上的固定支架上和位于旋转器的另一侧的活动支架上。在此实施例中，可动底板为线性致动器，该线性致动器的致动使可枢轴转动的底板在固定支架上枢转。
优选的是，其中旋转轴基本朝所述扫描窗口被导向。
更优选的是，多边形旋转器为外部反射。
在一个实施例中，扫描仪进一步包括图谱反射镜，其被设置成从多边形反射镜引导光通过扫描窗口从而产生扫描线。
优选为，扫描仪还包括图谱反射镜或反射镜的镜筐(basket)的结构，其被设置成从多边形反射镜引导光通过扫描窗口从而产生扫描线。
更优选的是，光学扫描仪进一步包括在扫描仪壳体中的控制电路，用于从反射的光探测器的电子信号中获得条形码信息。
根据本发明的第二方面，其提供一种镜式多边形旋转器组件，与光学扫描仪一起使用，该组件包括旋转器和用于旋转旋转器的装置，所述旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置。
根据本发明的第三方面，其提供了一种利用包含扫描仪壳体的光学扫描仪扫描条形码的方法，该光学扫描仪包括扫描窗口、激光源、反射光探测器和镜式多边形旋转器，所述镜式多边形旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置，该方法包括在扫描范围内确定条形码的位置和移动旋转器以改变旋转轴的位置，这本身又引起扫描线沿正交于所述扫描线的方向的移动。
优选的是，该旋转器前后地枢轴转动。
根据本发明的扫描装置不仅能够使用在新的光学条码扫描仪中，而且也可改装现有的扫描仪，如参考附图1-6所示的，以取代现有技术中的扫描装置。另外根据本发明的扫描装置可以制造得足够小，并且可制成用于任何或至少大多数条形码扫描仪的通用模块扫描装置。
附图说明
结合附图，通过实施例的方式对现有技术中的双开口扫描仪的具体实施方式进行描述，其中：
图1是双开口光学扫描仪的方块图；
图2是图1的扫描仪的外部透视图，包括在扫描仪中的图谱反射镜组的参考坐标系统；
图3是图1的扫描仪的内部透视图，显示了扫描仪的水平和垂直部分；
图4是图1中的扫描仪在图3中沿线4-4的剖面视图；和
图5是在水平光学组件中的水平反射镜筐的俯视图；
然而，应提到的是只要该扫描仪也使用根据本发明的一个方面的旋转器，参照前述附图描述的图谱反射镜装置，能够使用在根据本发明的扫描仪中。以下，本发明的实施方式将通过结合附图所示实施例进行描述，其中：
图6是根据本发明的多边形旋转器组件的平面视图；以及
图7是图6中多边形旋转器组件的侧视图。
具体实施方式
现参考图1，现有技术中的双开口光学扫描仪10包括水平光学组件12H和垂直光学组件12V，并且控制电路36用来控制水平和垂直的光学组件12H和12V。如果光学组件12H和12V中的一个失效，扫描仪10只能保持部分操作。
水平光学组件12H通过基本上水平的开口34H发射扫描图谱来扫描位于物品40的底部、引导部、拖拽部和检查者侧的表面上的条形码42。其也能够扫描包括在底部和顾客侧表面之间的中间表面上的条形码42。
水平光学组件12H包括激光器16H、瞄准反射镜18H、多边形镜式旋转器20H、图谱反射镜22H、发送反射镜26H、会聚镜片24H、探测器组件28H、探测电路30H和电动机32H。
激光器16H包括一个或多个激光二极管或其它适合的激光源。激光器16H可以包括具有650nm波长的激光。
瞄准反射镜18H将从激光器16H到多边形镜式旋转器20H的激光束瞄准。激光束穿过在会聚镜片24H中的孔25H(图4)。
多边形镜式旋转器20H引导激光束到图谱反射镜22H。多边形镜式旋转器20H也发送会聚的光线到会聚镜片24H。多边形镜式旋转器20H优选为包括四个面，但可包括其它数量的面。面分为两对。两个相对的面距离旋转器底部的角度为74度和76度。另外一对相对的面为86.5度和88.5度的角。电动机32H转动多边形镜式旋转体20H。
图谱反射镜22H生成从基本上水平的开口34H发射的扫描光束来形成用来读取在物品40上的条形码42的水平扫描图谱。图谱反射镜22H也会聚从物品40反射的光，并且引导其到多边形镜式旋转器20H。
会聚镜片24H发送从多边形镜式旋转器20H会聚的光线到发送反射镜26H。
发送反射镜26H发送会聚的光线到探测器组件28H。
探测器组件28H聚焦，滤光并且将会聚的光线转换为电子信号。
探测电路30H从电子信号得到条形码信息。探测电路30H包括用来将条形码信息数字化的电路。
垂直光学组件12V从基本上垂直的开口34V发射扫描图谱，并且主要扫描位于物品的顾客侧的和上边的条形码。如同水平光学组件12H，垂直光学组件12V扫描引导部和拖拽部侧，也包括在底部和顾客侧表面之间的中间表面的条形码。然而，对于简单的基本与垂直组件相似的在此将不详细描述。
控制电路36处理从探测器组件28H和组件28V发来的电子信号以得到的条形码信息。控制电路36传递条形码信息到POS终端14。
控制电路36控制激光器16H和16V和电动机32H和32V的操作。控制电路36可从激光器16H和16V和电动机32H和32V切断电源来延长它们的寿命。
POS终端14接收交易的数据，例如，从扫描仪10传送的以SKU编码的形式，并且通过在价格查询数据文件中查找以SKU编码的价格数据完成交易。
现转到图2，扫描仪10以透视图显示。
所示的扫描仪10包括整体的计量器60。计量器60包括重量盘62，其包括基本水平的表面50和基本水平的开口34H。水平窗口64H位于水平开口34H中。
基本垂直的开口34V位于基本垂直的表面54中。基本垂直的窗口64V位于基本垂直的开口34V中。
扫描仪10包括壳体52。优选为壳体52可容易的安装在典型的收款柜台56中。可设为基本水平的表面50与柜台56的上表面基本平齐。扫描仪10安装在付款柜台56中，以使得基本垂直的开口34V面对店员或其它操作者。
所示的X-Y-Z参考坐标系统确定了图谱反射镜22H和22V在本发明的扫描仪中的方向。原点O定义如下：
X＝0在扫描仪的中心线上；
Z＝0在扫描仪的中心线上；以及
Y＝0在基本水平表面50上。
现参考图3-4，水平光学组件12H和垂直光学组件12V示出它们在壳体52中的位置。
每个水平光学组件12H和垂直光学组件12V具有几乎所有条形码扫描仪功能的光学元件。每个水平光学组件12H和垂直光学组件12V具有它们自身的壳体66H和66V和印刷电路板68H和68V。在所示的实施例中，控制电路36位于水平光学组件12H中，并且信号垂直光学组件12V通过电缆69连接于控制电路36。
水平光学组件12H包括水平开口35H和窗口65H。计量器重量盘62同水平开口34H和窗口64H位于窗口65H之上。
水平光学组件12H将扫描在物品40的底部和检查员侧的所有标签方向，也就是引导部和拖拽部侧的确定方向。
在激光器16H和多边形镜式旋转器20H之间的光学通路避免沿着通路与图谱反射镜22H接触。激光器16H位于水平光学组件12H的检查员侧，并且多边形镜式旋转器20H位于相对侧。会聚镜片24H邻接于激光器16H。从激光器16H发出的激光束穿过在会聚镜片24H中的孔25H。探测器组件28H位于会聚镜片24H和多边形镜式旋转器20H之间。
旋转器20H和20V位于它们能够生成适合的扫描线处。在光学组件12H中，前垂直线的产生要求从在光学孔的后侧上的旋转器20H反射的光弧。
基本垂直的开口34V位于距离基本水平的开口34H大约86度的锐角θ处。其它角度结构，如锐角和钝角，也可由本发明预知。
操作时，激光器16H和16V发射激光束到瞄准反射镜18H和18V上，反射镜18H和18V反射激光束通过在会聚镜片24H和24V中的孔25H和25V，并且接着到镜式多边形旋转器20H和20V上。多边形的面根据面的移动向上或向下(对于水平的组件12H)或向前或向后(对于垂直的组件12V)进一步反射激光束。由于面的转动，激光束在浅弧(shallow arc)中被扫描，并且反射到图谱反射镜22H和22V上。在一些情况下，主图谱反射镜反射激光束穿过开口34H和34V到物品40的表面上。在另外的情况下，主图谱反射镜反射激光束到第二反射镜，第二反射镜反射激光束穿过开口34H和34V到物品40的表面上。
由于物品40移动通过扫描区域(在水平开口34H上，且在垂直开口34V的前面)，从水平和垂直的开口34H和34V中由激光束生成的扫描线照在条形码标签42上，不论其位于物品42上的什么位置。扫描线将穿过所有或部分的条形码标签40。
物品42沿着入射的激光的路径散开光线。散开的光线穿过水平和垂直开口34H和34V，到第二反射镜上(如果呈现)，到主反射镜上并且到多边形的面上。转动的面反射散开的光线到会聚镜片24H和24V上。会聚镜片24H和24V通过发送反射镜26H和26V聚焦散开的光线到探测器组件28H和28V上。探测器组件28H和28V转换散开的光线为电子信号，通过预视频(pre-video)电路30H和30V来进行模拟处理，并且通过控制电路36来进行数字处理。
现参考图5，图谱反射镜22H被详细显示。水平图谱反射镜22H包括主图谱反射镜和第二图谱反射镜。主图谱反射镜直接从旋转器20H接收激光束。第二反射镜从一些主要图谱反射镜接收激光束。
用于反射镜的术语“前”指操作者或检查员侧。用于反射镜的术语“后”指相对于操作者或检查员侧的一侧。如图示，水平图谱反射镜22H在水平光学组件12H的引导部和拖拽部侧之间表现为基本左右对称。
主图谱反射镜包括左后对角线反射镜86、右后对角线反射镜88、左前垂直反射镜78、右前垂直反射镜80，左水平反射镜82、右水平反射镜84、左前支柱反射镜70、右前支柱反射镜72、左前对角线反射镜102、右前对角线反射镜104、左前底支柱反射镜74和右前底支柱反射镜76。
第二图谱反射镜包括左后对角线反射镜94、右后对角线反射镜96、左前垂直反射镜90、右前垂直反射镜92、左水平反射镜98和右水平反射镜100。
图6和7显示了同上述的光学扫描仪12一起使用的反射多边形旋转组件120。组件120包括旋转体122和以直流无电刷电动机形式的用于旋转旋转器124的装置。而且，其它电动机或用于旋转旋转器的可选择的装置也可被本领域技术人员想到。旋转器122被设置为能围绕旋转轴126旋转和移动以改变所述旋转轴126的位置，其将在下文描述。旋转器122为外部镜式旋转器。
旋转器122安装在可枢轴转动的底板128上，可枢轴转动的底板128被依次在旋转器122的一侧被安装到一对固定的支架130上和安装在旋转器122的另一侧上的活动支架132上。活动支架132是线性致动器，其致动使可枢轴转动的底板在固定支架的轴上转动。
如上所述，当使用时条形码由光源产生的激光扫描，并且直接穿过扫描仪窗口。然而根据本发明的扫描仪中，旋转器的移动引起垂直于扫描方向的扫描线的相应移动或振动。尤其是，扫描的放射风扇在方向上通常移回或移向前到它们的平面。这种运动保持在整个图谱产生过程中，所以(例如在扫描的条形码的表面)垂直的扫描线将向左或右移动，水平的扫描线将向上或向下移动等等。该正交扫描的幅度被设置为相邻的平行扫描线之间的间隙由正交移动充填。因此，以前错过的条形码将被扫描。
前述的本发明的优选实施例是用于说明和解释的目的。其不是希望以毫无遗漏的或限制本发明以拘泥的形式公开。在本发明精神和要求保护的范围内，根据上述内容，可有多种改动和变化。

Claims (17)

1.一种包含扫描仪壳体的光学扫描仪，其包括扫描窗口、激光源、反射光探测器和镜式多边形旋转器，所述镜式多边形旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置。
2.根据权利要求1所述的光学扫描仪，其中旋转器线性移动以改变所述旋转轴的位置。
3.根据权利要求1所述的光学扫描仪，其中旋转器被安装在可枢轴转动的底板上。
4.根据权利要求3所述的光学扫描仪，其中可枢轴转动的底板能可枢轴转动地安装在位于旋转器的一侧上的固定支架上和位于旋转器的另一侧的活动支架上。
5.根据权利要求4所述的光学扫描仪，其中可动底板为线性致动器，该线性致动器的致动使可枢轴转动的底板在固定支架上枢转。
6.根据权利要求1所述的光学扫描仪，其中旋转轴基本朝所述扫描窗口被引导。
7.根据权利要求1所述的光学扫描仪，其中多边形旋转器为外部反射。
8.根据权利要求1所述的光学扫描仪，进一步包括图谱反射镜，其被设置成从多边形反射镜引导光通过扫描窗口从而产生扫描线。
9.根据权利要求1所述的光学扫描仪，进一步包括在扫描仪壳体中的控制电路，用于从反射的光探测器的电子信号中获得条形码信息。
10.一种镜式多边形旋转器组件，与光学扫描仪一起使用，该组件包括旋转器、和用于旋转旋转器的装置，所述旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置。
11.根据权利要求10所述的镜式多边形旋转器组件，其中旋转器线性移动以改变所述旋转轴的位置。
12.根据权利要求10所述的镜式多边形旋转器组件，其中旋转器被安装在可枢轴转动的底板上。
13.根据权利要求12所述的镜式多边形旋转器组件，其中可枢轴转动的底板能可枢轴转动地安装在位于旋转器的一侧上的固定支架上和在位于旋转器的另一侧的活动支架上。
14.根据权利要求13所述的镜式多边形旋转器组件，其中可动底板为线性致动器，该线性致动器的致动使可枢轴转动的底板在固定支架上枢转。
15.根据权利要求10所述的镜式多边形旋转器组件，其中旋转器为外部反射。
16.一种利用包含扫描仪壳体的光学扫描仪扫描条形码的方法，该光学扫描仪包括扫描窗口、激光源、反射光探测器和镜式多边形旋转器，所述镜式多边形旋转器被设置成能围绕旋转轴旋转和移动以改变所述旋转轴的位置，该方法包括在扫描范围内确定条形码的位置和移动旋转器以改变旋转轴的位置，这本身又引起扫描线沿正交于所述扫描线的方向的移动。
17.根据权利要求16所述的方法，其中旋转器前后地枢轴转动。
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