DE69930437T2

DE69930437T2 - Barcodeleser mit einem integrierten Abtastmodul befestigbar auf einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE69930437T2
Application number: DE69930437T
Authority: DE
Inventors: Paul Setauket Dvorkis; Edward Miller Place Barkan; Howard Great River Shepard; Joeseph Bayville Giordano; Yuri Bohemia Gofman; Robert Cary Doran; John Apex Barile; Henry Great Neck Grosfeld; Avi Farmingdale Korenshtein; Ophir Flushing Chernin; Kevin Coram Cordes; Mitch Holbrook Maiman; Patrick San Jose Wallace
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: EP2282283A2; EP1632882A3; EP2275965A3; EP0944017B1; US6669097B2; CA2255186C; EP2275965B1; JPH11312209A; US6648228B2; EP2275965A2; AU756036B2; BR9900733A; EP1632882B1; EP0944017A2; US6186400B1; EP2282283A3; US20010045464A1; CA2255186A1; US20030136844A1; EP0944017A3

Description

Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Hochgeschwindigkeitsscannanordnung, und insbesondere, obwohl nicht darauf beschränkt, auf eine Scannanordnung zur Verwendung in handgehaltenen oder befestigten optischen Scannern, wie beispielsweise Strichcodescannern. In einem Ausführungsbeispiel bezieht sich die Erfindung auf einen Strichcodeleser mit einem integrierten Abtast- bzw. Scannkomponentenmodul, das auf einer Leiterplatte anbringbar ist.
Beschreibung der verwandten Technik:
Verschiedene optische Leser und optische Scanner sind zum optischen Lesen von Strichcodesymbolen entwickelt worden, die auf Objekte aufgetragen werden, um das Objekt durch optisches Lesen des Symbols darauf zu identifizieren. Das Strichcodesymbol selbst ist ein codiertes Muster, das aus einer Reihe von Strichen unterschiedlicher Breiten besteht und die von einander beabstandet sind, um die Zwischenräume unterschiedlicher Breiten zu begrenzen, wobei die Striche und Zwischenräume unterschiedliche Lichtreflektionseigenschaften aufweisen. Die Leser und Scanner elektro-optisch decodieren die codierten Muster zu mehrstelligen Zahlendarstellungen, die die Objekte beschreiben. Scanner dieses allgemeinen Typs wurden beispielsweise in den U.S. Patenten Nr. 4,251,798; 4,360,798; 4,369,361; 4,387,297; 4,593,186; 4,496,831; 4,409,470; 4,808,804; 4,816,661; 4,816,660 und 4,871,904 offenbart.
Wie in den oben erwähnten Patenten offenbart, bestand ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines derartigen Scanners u.a. aus dem Emittieren eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines Laserstrahls, der von einer Lichtquelle emittiert wurde, vorzugsweise einem Gaslaser oder einer Laserdiode, und dem Richten des Laserstrahls auf ein zu lesendes Symbol. Auf dem Weg zu dem Symbol, wurde der Laserstrahl gerichtet auf und reflektiert von einem Lichtreflektor einer Scannkomponente. Die Scannkomponente bewegte den Reflektor in einer zyklischen Weise und veranlasste, dass der Laserstrahl wiederholt das Symbol scannte. Das Symbol reflektierte den darauf eintreffenden Laserstrahl. Ein Teil des von dem Symbol reflektierten auftreffenden Lichts wurde durch eine Detektorkomponente, z.B. eine Photodiode, des Scanners gesammelt und detektiert. Die Photodiode besaß ein Sichtfeld und das über das Sichtfeld detektierte Licht wurde durch die elektrische Decodierungsschaltung zu das Symbol beschreibenden Daten für die nachfolgende Verarbeitung decodiert. Der zyklisch bewegbare Reflektor strich den Laserstrahl über das Symbol hinweg und/oder schweifte das Sichtfeld während des Scannens.
Die U.S. Patente Nr. 4,387,297 und 4,496,831 offenbaren eine Hochgeschwindigkeitskomponente einschließlich eines elektrischen Motors der betriebsbereit ist, um einen Reflektor hin und her zu oszillieren, und zwar in den entgegengesetzten Umfangsrichtungen relativ zu einer Abtriebswelle des Motors. Elektrische Leistung wird kontinuierlich an den Motor während des Scannens angelegt. Der Lichtstrahl, der auf den Lichtreflektor auftrifft, wird rasch über ein zu scannendes Symbol in einer vorbestimmten zyklischen Art und Weise hinweg gestrichen. Die Scannkomponente weist zumindest ein Scannmittel zum Abtasten des Symbols entlang einer vorbestimmten Richtung (X-Achse) in Längsrichtung von diesem auf. Die Scannkomponente kann ebenfalls ein weiteres Scannmittel zum Abtasten des Symbols entlang einer Querrichtung (Y-Achse) aufweisen, die im Wesentlichen orthogonal zu der vorbestimmten Richtung ist, um dadurch ein rasterartiges Scannmuster über das Symbol hinweg zu erzeugen. Zusätzlich zu einer einzelnen Scannlinie und dem rasterartigen Muster sind ebenfalls andere Arten von Scannmustern möglich, wie beispielsweise x-förmige, Lissajous, krummlinige (siehe U.S. Patent 4,871,904) etc. Wenn beispielsweise die X- und Y-Achsen-Scannmotoren beide derart angetrieben werden, dass die Lichtreflektoren mit einer sinusförmig variierenden Geschwindigkeitsrate angetrieben werden, wird das Scannmuster an der Referenzebene ein lissajousartiges Muster zum omnidirektionalen Scannen der Symbole sein. Die Verwendung von zwei separaten Scannmotoren und Steuerungsmitteln zur Erzeugung des mehrachsigen und omnidirektionalen Scannmusters erhöht die Material- und Arbeitskosten ebenso wie den Betrag an elektrischer Leistung, der erforderlich ist, um den Scanner zu betreiben. Zusätzlich können die relativ komplizierte Motorwelle und Lageranordnungen der Scannkompo nenten zu einer Nutzungsdauer führen, die für einige Anwendungen unangemessen ist.
EP-A-0 456 095 offenbart ebenfalls verschiedene Hochgeschwindigkeitsscannanordnungen verschiedener Typen des Standes der Technik, ebenso wie es die U.S. Patente 5,280,165 und 5,367,151 tun.
EP-A-0 768 614 offenbart ein elektro-optisches, retroreflektierendes Scannmodul, welches eine Basis, eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte, die orthogonal zu der ersten Leiterplatte angebracht ist, aufweist. Die Basis trägt eine Lichtemittiervorrichtung zum Erzeugen eines Scannstrahls. Der Strahl reflektiert von einem im Allgemeinen planaren Scannspiegel, der an einem stationären konkaven Sammelspiegel befestigt ist, zu einem Reflektor, der auf einem Antrieb zur Oszillation angebracht ist. Ein Detektor, der in dem Modul enthalten ist, tastet das von einem (Kenn-)Zeichen, welches durch den Strahl gescannt wurde, reflektierte Licht ab. Das reflektierte Licht wird von dem Reflektor reflektiert und zu dem Sammelspiegel gerichtet, bevor es den Detektor erreicht. Der Strahl und das Sichtfeld des Detektors werden simultan gescannt.
EP-A-0 650 133 offenbart einen integrierten Scanner zum Scannen eines Strichcodes. Der Scanner ist auf einem gewöhnlichen Substrat gebildet. Der Scanner kann einen mikrobearbeiteten Spiegel, eine Laserdiode und einen Detektor umfassen, der auf einem einzelnen Substrat oder mehreren verbundenen Substraten angebracht ist. Linsen können verwendet werden, um einen Laserstrahl von der Laserdiode zu fokussieren, ebenso wie um einen Laserstrahl zu expandieren, der durch den mikrobearbeiteten Spiegel abgelenkt wurde. Der Scanner kann ebenfalls einen Strichcode scannen, und zwar ohne einen mikrobearbeiteten Spiegel zu verwenden, durch Drehen bzw. Rotieren der Laserdiode. Anspruch 1 ist gegen diesen Stand der Technik abgegrenzt.
EP-A-0 669 592 offenbart ein Lichtemittierelement, ein Prisma und ein Lichtaufnahmeelement, die alle an einem Halbleitersubstrat befestigt sind, so dass der Zusammenbau auf den Halbleiterchipniveau dieser Elemente möglich ist. Diese Vorrichtung kann für eine optische Vorrichtung zum Lesen verschiedener Codes verwendet werden, die in Verkaufsstellensystemen, physischen Verteilungs-/Managementsystemen, Produktionssteuerungssystemen usw. genutzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ziele der Erfindung
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung den Stand der Technik von Hochgeschwindigkeitsscannanordnungen zu verbessern, und insbesondere aber nicht darauf beschränkt für solche Anordnungen, die in optischen Scannern zum Lesen von (Kenn-)Zeichen unterschiedlicher Lichtreflektivität verwendet werden, wie insbesondere Laserscannern zum Lesen von Strichcodesymbolen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige, robuste und einfach austauschbare Scannanordnung vorzusehen.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Nutzungsdauer der Scannkomponenten zu erhöhen.
Noch ein weiteres Ziel ist es, ein robustes, kostengünstiges, optisches Element zur Verwendung in einem elektro-optischen Leser vorzusehen, das eine sehr kompakte Anordnung besitzt. Ebenfalls sollten die Zusammenbaukosten verringert und die optische Fehlausrichtung zwischen den optischen Komponenten sollte verhindert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine integrale optische Komponente gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Die Erfindung kann in der Praxis in einer Vielzahl von Weisen ausgeführt werden und mehrere spezielle Ausführungsbeispiele werden jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Folgendes gezeigt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a ist eine perspektivische Ansicht eines handgehaltenen optischen Scanners;
1b ist eine perspektivische Ansicht eines handgehaltenen Dateneingabe/Scannterminals bzw. -endgeräts;
2a und 2b zeigen eine Scannanordnung;
3 zeigt eine weitere Scannanordnung;
4a und 4b sind Draufsichten bzw. Seitenansichten eines alternativen, kostengünstigen, handgehaltenen Scanners;
5a und 5b sind jeweils Ansichten von oben bzw. von der Seite des Scannmechanismus zur Verwendung in dem Scanner der 4a und 4b;
6 zeigt einen beispielhaften PCMCIA-Kartenverbinder zur Verwendung mit irgendeinem der vorangehenden Scanner;
7 zeigt schematisch einen Missbrauchsdetektor für tragbare, elektronische Ausrüstung;
8 ist ein Längsquerschnitt durch den Detektor der 7;
9 bis 11 sind Flussdiagramme, die ein Verfahren zur Vorbereitung auf einen Schlag bzw. Stoß in tragbaren, elektronischen Ausrüstungen darstellen;
12 ist ein Teilschnitt durch ein Optikmodul gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine Teilansicht von oben des Moduls der 12;
14 ist eine Teilansicht von einem Ende des Moduls der 12;
15 ist eine Ansicht von der Seite eines weiteren, alternativen Ausführungsbeispiels;
16 zeigt ein beispielhaftes Gehäuse, das einen Beschleunigungsmesser beinhaltet;
17 zeigt wie die Beschleunigungsmessersignalausgabe konditioniert wird;
18 zeigt die mit dem Gehäuse der 16 verbundene Elektronikschaltung;
19 stellt den Ablauf des Algorithmus dar, der in der Anordnung der 16 verwendet wird;
20 zeigt ein weiteres Endgerät ähnlich dem der 1b; und
21 zeigt eine stoßgeschützte elektronische Vorrichtung.
Nachfolgend befindet sich eine Beschreibung der verschiedenen Scanner und Vorrichtungen, die für das Einschätzen und Verstehen der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Die vorliegende Erfindung selbst ist jedoch in den 12 bis 15 dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung erläutert.
Jetzt auf die Zeichnungen Bezug nehmend, bezeichnet, wie in 1 gezeigt, das Bezugszeichen 10 im Allgemeinen einen handgehaltenen Scanner mit einem Kopf 12 und einem ergonomisch geformten Griff 14. Ein manuell betätigbarer Auslöser bzw. Abzug 16 ist unterhalb des Kopfes 12 auf einem oberen, vorwärts weisenden Teil des Griffs 14 untergebracht. Wie aus den oben aufgezählten Patenten bekannt ist eine Lichtquellenkomponente, typischerweise, aber nicht darauf beschränkt, ein Laser, innerhalb des Kopfes 12 angebracht. Die Lichtquelle emittiert einen Lichtstrahl entlang eines Übertragungspfads, der sich nach außen durch ein Fenster 18 erstreckt, das zu (Kenn-)Zeichen, z.B. Strichcodesymbolen, die gelesen werden sollen, weist. Ebenfalls innerhalb des Kopfes ist eine Photodetektorkomponente angebracht, z.B. eine Photodiode, die ein Sichtfeld besitzt und betriebsbereit für das Sammeln reflektierten Lichts ist, das durch das Fenster 18 entlang eines Pfads von dem Symbol zurückkehrt.
Eine Scannerkomponente (wird detaillierter mit Bezugnahme auf 2 beschrieben) ist innerhalb des Kopfes 12 angebracht und ist betriebsbereit für das Scannen des Symbols und/oder des Sichtfelds des Photodetektors. Die Scannerkomponente umfasst zumindest einen Lichtreflektor, der in dem Übertragungspfad und/oder dem Rückkehrpfad positioniert ist. Der Reflektor wird in einer oszillierenden Art und Weise durch einen elektrisch betriebenen Antrieb, vorzugsweise bei der Resonanzfrequenz der Scannerkomponente, angetrieben, wodurch ein Scannlichtstrahl erzeugt wird.
Der Photodetektor erzeugt ein elektrisches, analoges Signal, das anzeigend für die variable Intensität des reflektierten Lichts ist. Dieses analoge Signal wird in ein digitales Signal durch eine Analog-zu-Digital-Umwandlungsschaltung umgewandelt. Dieses digitale Signal wird zu einem Decodiermodul (nicht gezeigt) innerhalb des Scanners geleitet. Das Decodiermodul decodiert das digitale Signal in Daten, die beschreibend für das Symbol sind, und die Daten werden entlang eines externen Kabels 20 zu einer externen Hostvorrichtung 24, normalerweise einem Leit- bzw. Hostcomputer, ausgegeben. Hier werden die Daten zur weiteren Verarbeitung gespeichert. Anstelle des Kabels 20 können der Scanner 10 und die externe Hostvorrichtung 24 über eine kabellose Verbindung, z.B. eine Funkverbindung, in Kommunikation stehen.
Beim Betrieb zielt, jedes Mal wenn ein Benutzer ein Symbol gelesen haben möchte, der Benutzer den Kopf auf das Symbol und drückt den Abzug bzw. Auslöser 16, um das Lesen des Symbols zu veranlassen. Der Auslöser 16 ist ein elektrischer Schalter der das Antriebsmittel betätigt. Das Symbol wird wiederholt und rasch gescannt. Sobald das Symbol erfolgreich decodiert und gelesen wurde, wird der Scannvorgang automatisch beendet, wodurch es ermöglicht wird, den Scanner auf das nächste zu lesende Symbol in seinem jeweiligen Zug zu richten.
Zusätzlich muss der Kopf nicht ein tragbarer handgehaltener Typ sein, da fest angebrachte Köpfe in dieser Erfindung ebenfalls erwogen werden. Ferner können die Scanner manuell betriebene Auslöser besitzen oder können kontinuierlich durch direkte Verbindung mit einer elektrischen Quelle betrieben werden.
Die Oszillationen müssen nur für ungefähr eine Sekunde andauern, da die Mehrfachoszillationen, und nicht so sehr die Zeit, die Wahrscheinlichkeit des Erhaltens einer erfolgreichen Decodierung für ein Symbol erhöhen, selbst wenn dieses schlecht gedruckt ist. Der Resonanzreflektor weist eine vorbestimmte, vorhersagbare, bekannte, im Allgemeinen gleichförmige Winkelgeschwindigkeit für eine erhöhte Systemzuverlässigkeit auf.
Sich jetzt der 1b zuwendend, ist ein alternativer, handgehaltener, optischer Scanner gezeigt, dieses Mal in Form eines Scannterminals bzw. -endgeräts 26. Das Endgerät weist ein handgehaltenes Gehäuse 28 mit einem Datenanzeigebildschirm 30 und einer Dateneingabetastatur 32 auf. Eine Hochgeschwindigkeitsscannanordnung innerhalb des Gehäuses 28 erzeugt einen Scannlichtstrahl, der sich nach außen durch ein Fenster 34 erstreckt, welches zu den zu lesenden (Kenn-)Zeichen weist. Licht, das von den (Kenn-)Zeichen reflektiert wird, geht zurück durch das Fenster 34 hindurch und trifft auf die Photodetektorkomponente (nicht gezeigt), beispielsweise eine Photodiode, auf, die ein rückkehrendes Lichtausgabesignal erzeugt. Der Informationsgehalt innerhalb dieses Signals kann in einem bordeigenen Speicher (nicht gezeigt) gespeichert werden oder kann auf einen entfernten Computer über einen Datenanschluss 36 heruntergeladen werden. Alternativ kann die Information über ein Funksignal durch eine bordeigene Funkübertragungs-/-empfangsvorrichtung 38 erzeugt werden.
2a zeigt eine Hochgeschwindigkeitsscannanordnung die geeignet für die Verwendung mit beiden optischen Scannern der 1a und 1b ist. Die Anordnung besitzt einen flexiblen Stab 50, von dem ein Ende 53 fest mittels einer Schraube 52 an einer Basishalterung 54 angebracht ist. Der Stab 50 weist vorzugsweise eine im Allgemeinen planare Blattfeder auf, die aus Mylar^TM, einem Kunststoffmaterial, Metall oder irgendeinem anderen geeigneten flexiblen Material hergestellt sein kann. An dem entfernten bzw. distalen Ende 55 des Stabs 50 befindet sich ein Anbringungsbügel 56, 58, der an dem Stab mittels einer weiteren Schraube 60 befestigt ist. An einem Teil 56 des Anbringungsbügels ist ein im Allgemeinen rechteckiger Spiegel (62) befestigt, der eine reflektierende Spiegeloberfläche 64 besitzt. Der Spiegel erstreckt sich von dem distalen Ende 55 des Stabs 50 nach unten, und zwar im Allgemeinen parallel zu der Länge des Stabs zu dem anderen Ende des Stabs 53 hin.
Angebracht an dem zweiten Teil 58 des Anbringungsbügels, befindet sich auf der anderen Seite des Stabs 50, weg von dem Spiegel, ein Permanentmagnet 66. Dieser ist im Allgemeinen auf einer Achse 68 einer elektromagnetischen Spule 70 positioniert, aber ist senkrecht zu der Achse angebracht, um Platz zu sparen.
Im Betrieb wird die Spule 70 entweder mit einem gepulsten elektrischen Signal oder einem Wechselstromsignal (z.B. einem Sinuswellensignal) angetrieben, wodurch eine kontinuierliche oder eine sich wiederholende Kraft auf den Magnet 66 erzeugt wird. Die Kraft bewegt den Magnet wiederholt in die Spule 70 hinein und aus dieser heraus, wodurch der Stab 50 in eine gebeugte Stellung gebracht und die Oszillation des Spiegels in der Richtung verursacht wird, die durch den Doppelpfeil 75 gezeigt ist. Alternativ kann die Kraft nur in einer Richtung wirken: zum Beispiel kann ein wiederholter Impuls den Magnet in die Spule ziehen, wobei sich der Magnet ausschließlich durch die Rückfederung bzw. Federkraft des Stabs 50 in die andere Richtung bewegt. Das senkrechte Anbringen des Magneten 66 bedeutet, dass dieser nicht über die Spule 70 hinausragt, wenn der Stab 50 sich im vollen Ausmaß biegt bzw. krümmt.
Vorzugsweise wird die Spule 70 so angetrieben, dass die Scannanordnung mit einer Resonanzfrequenz oszilliert, die oberhalb der Grundfrequenz liegt. Der bevorzugte Oszillationsmodus ist ein Modus höherer Ordnung, wie er schematisch in 2b gezeigt ist. In dieser Fig. stellen die gestrichelten Linien 50' die Ruheposition des Stabs 50 und die durchgezogenen Linien stellen eine der Augenblickspositionen des Strahls während der Oszillation dar. Der Einfachheit halber sind der Spiegel und der Anbringungsbügel weggelassen und der Krümmungsbetrag ist übertrieben. In dieser Anordnung wird der Stab veranlasst, in einer solchen Art und Weise zu oszillieren, dass ein feststehender Knoten oder eine Achse 79 zu ungefähr einem Drittel seiner Länge besteht. Der Teil des Stabs 80 oberhalb dieses Punkts biegt sich wie gezeigt, ebenso wie der Teil 82 zwischen der Achse 79 und der Basishalterung 54; jedoch der Knoten 79 bleibt im Wesentlichen stationär. Andere Oszillationsmodi, anders als der Elementare, könnten verwendet werden, und zwar abhängig von der erforderlichen Oszillationsfrequenz. Die exakte Frequenz hängt natürlich von der Größe und der Masse der Komponenten ab, aber in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Frequenz beispielsweise zwischen 100 und 200 Hz liegen, oder sie könnte größer als 200 Hz sein.
Durch Anbringen des Spiegels 62 an dem distalen Ende 55 des Stabs und Anordnen von diesem, so dass er sich nach unten erstreckt, und zwar parallel zu dem Stab, kann der Spiegelmassenschwerpunkt 72 nahe an den Knoten 79 heran gebracht werden. Dies ermöglicht, dass ein Hochgeschwindigkeitsscannen ohne übermäßige Beanspruchung des Stabs 50 stattfindet. Wie erkannt werden wird, oszilliert der Spiegel 62 effektiv um eine Nominaldrehachse, die mit dem Knoten 79 übereinstimmt. Da der Spiegel 62 und der Magnet 66 starr miteinander verbunden sind, oszillieren sie als eine Einheit, was die Antriebssignalsteuerung vereinfacht.
Um die Beanspruchung des Stabs 50 weiter zu verringern, sind der Anbringungsbügel 56, 58 und der Permanentmagnet 66 beide im Vergleich zu dem Spiegel relativ klein und leicht hergestellt. Die Tatsache, dass der Spiegel klein und weit weg von der Nominaldrehachse 79 positioniert ist, ermöglicht es der Spule 70 genügend Drehmoment für die Anlaufzeit vorzusehen, um extrem schnell zu sein (weniger als 50 Millisekunden).
Die relativen Längen und Massen des Stabs 50 und des Spiegels 62 können angepasst werden, wie dem Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein wird, um die erforderliche Oszillationsfrequenz vorzusehen. Wenn nötig können zusätzliche Gewichte 74 an dem Spiegel befestigt werden, wodurch der Gesamtmassenschwerpunkt 72 dicht an die Nominaldrehachse heran gebracht wird.
Der Spiegel 64 könnte durch irgendeine geeignete optische Anordnung zum Ablenken eines Lichtstrahls ersetzt werden. Beispielsweise könnte anstelle des Reflektierens des Lichtstrahls von der Spiegeloberfläche 62, dieser durch Passieren einer Linse, eines Prismas, eines Beugungsgitters, oder eines holographischen, optischen Elements abgelenkt werden. Der Spiegel 62 könnte ebenfalls durch einen Festkörperlaser ersetzt werden, wobei die Scannbewegung des Strahls durch die Oszillation des Lasers selbst verursacht wird.
Diese letzte Anordnung ist schematisch in der 3 gezeigt, in der gleichen Elementen die gleichen Bezugszeichen gegeben sind. In dieser Anordnung ist der Spiegel 62 durch einen Festkörperlaser 162 ersetzt, der an dem Anbringungsbügel 56 durch eine starre langgestreckte Halterung 164 angebracht ist, die sich der Länge des Stabs 50 nach erstreckt. Der Laser 162 umfasst eine Strahlenformungsoptik und einen Anschlag 166, und erzeugt einen Ausgabestrahls 163. Beim Gebrauch oszilliert der Laser 162 ebenfalls während der Stab 50 oszilliert (wie schematisch in 2b gezeigt), wodurch eine Scannbewegung des Laserstrahls 163 verursacht wird. Die Scannfrequenz kann hoch sein (beispielsweise zwischen 100 und 200 Hz), aufgrund der engen Nähe der Nominaldrehachse (der Knoten 79) und dem Massenschwerpunkt 168 des Lasers 162. Vorzugsweise ist die Halterung 164 leicht, aber starr, so dass sie die Position des Massenschwerpunkts der Halterung/Laseranordnung nicht wesentlich beeinflusst.
Die Anordnung der 3 kann in Kombination mit der Anordnung der 2a in optischer Serie verwendet werden, um die Fähigkeit des zweidimensionalen Scannens vorzusehen. Alternativ kann die Anordnung der 3 zusammen mit irgendeinem anderen bekannten Verfahren von eindimensionalem Scannen verwendet werden.
Es können ebenfalls zwei Hochgeschwindigkeitsscannanordnungen der 2 gemeinsam in optischer Sequenz verwendet werden, um einen Strahl zu erzeugen, der in mehr als einer Richtung scannt. Auf diese Weise können Hochgeschwindigkeitsmehrachsenscannmuster über die zu lesenden (Kenn-)Zeichen hinweg erzeugt werden. Alternativ kann die Hochgeschwindigkeitsscannanordnung der 2 in Verbindung mit anderen bekannten (eindimensionalen) Scannanordnungen verwendet werden, um einen ähnlichen Effekt zu erzeugen.
In jeder Anordnung verursacht das an die Spule 70 angelegte Antriebssignal vorzugsweise eine kontinuierliche Oszillation mit der erforderlichen Frequenz. Alternativ könnte jedoch ein einzelner Impuls oder Antriebssignal an die Spule angelegt werden, einfach um die Oszillation anzufangen, wobei das Scannelement dann auf natürliche Weise in einer gedämpften Weise zur Ruhe kommt.
Jede der Anordnungen der 2 oder 3 kann als ein unabhängiges Scannmodul oder -element hergestellt werden, das als eine Einheit innerhalb irgendeines Typs von handgehaltenem oder feststehenden optischen Scanner angebracht werden kann, beispielsweise denen, die in 1a oder 1b gezeigt sind. In einer derartigen modularen Scannanordnung kann die Basishalterung 54 einen Teil des optischen Scannergehäuses aufweisen, wie beispielsweise bei dem Bezugszeichen 12 in 1a oder dem Bezugszeichen 28 in der 1b gezeigt. In einer derartigen Anordnung kann die Spule 70 ebenfalls direkt an dem Gehäuse angebracht werden (wobei die Spule dafür keinen Teil des ersetzbaren Moduls bildet).
Alternativ kann die Basishalterung 54 der 2 und 3 einen gemeinsamen Anbringungsbügel aufweisen, an dem nicht nur der Stab 50, sondern auch die Spule 70 befestigt ist. In dieser Anordnung bildet die Spule 70 einen Teil des ersetzbaren Moduls und ist gemeinsam mit den anderen Scannkomponenten anhand des Halterungsbügels 54 befestigt.
4a und 4b zeigen jeweils Drauf- und Seitenansichten eines kostengünstigen Gehäuses innerhalb dessen die zuvor beschriebene Scannanordnung beinhaltet sein kann.
Das Gehäuse der 4 weist einen Kopfteil 200 und einen manuell ergreifbaren Griffteil 202 mit einem Auslöser 204 auf, der durch einen Finger des Benutzers betätigt werden kann. Ein Scannmechanismus der im Allgemeinen bei 206 angezeigt ist, ist in dem Kopfteil angeordnet, und weist einen Scannlaserstrahl, der durch die gepunktete Linie 208 angezeigt ist, auf, der den Scanner über ein Fenster 210 verlässt.
Der Scannmechanismus 206 wird oberflächig an einer langgestreckten Leiterplatte (PCB = Printed Circuit Board) 212 angebracht, die sich in dem Griff nach unten erstreckt. Leistungs- und Datenübertragungsfähigkeiten sind über einen externe Leitung 214 vorgesehen, die mit der Leiterplatte über eine geeignete Leistungs- und Datenübertragungskopplung 216 bei dem unteren Ende der Platte gekoppelt ist. Der Auslöser 204 besitzt innerhalb des Griffs eine langgestreckte Metallzunge 218, die, wenn der Auslöser gedrückt wird, eine Kraft auf einen AN/AUS-Mikroschalter 220 auf der Leiterplatte ausübt.
Die Leiterplatte kann zusätzlich eine Decodierelektronik 222 umfassen, die ein innergehäusliches Decodieren der Strichcodesymbole oder anderer (Kenn-)Zeichen vorsieht, die durch den Scanner gelesen werden.
Vorzugsweise sind sämtliche mechanischen und/oder elektronischen Komponenten innerhalb des Gehäuses, außer denen, die mit dem Auslöser 204 und der Zunge 218 verbunden sind, oberflächig an der Leiterplatte angebracht. Die Leiterplatte wird dann einfach an dem Gehäuse mittels Schrauben oder anderer geeigneter Kopplungen 224, 226 befestigt.
Anstelle von oder zusätzlich zu dem Datenkabel 214 kann der Scanner mit einer Funkverbindung 300 vorgesehen sein. In einem derartigen Fall kann Leistung nicht über eine externe Leitung, sondern eher über einen bordeigenen Batteriesatz 302 vorgesehen werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Scannmechanismus 206 von dem in 2a gezeigten Typ oder von dem in 3 gezeigten Typ sein. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann der Mechanismus von einem Typ sein, der jetzt mit Bezugnahme auf 5a beschrieben wird.
In 5a umfasst der Scannmechanismus 206' eine Laserdiode 230 die einen ausgehenden Laserstrahl erzeugt, der von einem Sammelspiegel 232 auf einen oszillierenden Scannspiegel 234 reflektiert wird, um einen ausgehenden Scannstrahl 236 zu erzeugen. Licht, das von den (Kenn-)Zeichen (nicht gezeigt), die gescannt werden, reflektiert wird, trifft zuerst auf den Scannspiegel 234 und dann auf den Sammelspiegel 232 auf, von wo es auf eine Photodiode oder einen anderen Photodetektor 238 reflektiert wird. Der Photodetektor erzeugt ein elektrisches Ausgabesignal, welches über die Leiterplatte zu der Leiterplattenelektronik 222 (4b) wandert.
Der Scannspiegel 234 wird veranlasst, vor und zurück um eine Achse 240 zu oszillieren, und zwar mittels eines Antriebssignals, das an eine Spule 242 angelegt wird. Dieses interagiert mit einem Magnet 244 auf einem Drehglied 246, an dem der Spiegel 234 befestigt ist.
Wie am besten in 5b gezeigt, ist der Scannmechanismus an der Leiterplatte 212 mittels eines gewinkelten Anbringungsbügels 250 befestigt. Ein Flansch 252 des Anbringungsbügels ist an der Leiterplatte durch einen oder mehrere Schrauben 254 angebracht.
Die vorliegende Erfindung ist in den 12 bis 14 gezeigt. In diesem Aufbau trägt ein kleines Optikmodul die mechanischen und optischen Elemente, wobei die Mehrheit der Elektronik anderswo gelegen ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt das Optikmodul einen elektrischen Verbinder zum Verbinden mit einer Leiterplatte (PCB), die die elektronischen Komponenten trägt, wie beispielsweise den Laserantrieb, den Motorantrieb, den Digitalisierer und den Decodierer.
12 bis 14 zeigen einen beispielhaften Aufbau, in dem das Optikmodul, das im Allgemeinen mit 950 bezeichnet ist, eine Vielzahl von optischen und mechanischen Komponenten aufweist, die auf einer Basis 952 angebracht sind. Elektrische Verbindungen 953 sind zur Kopplung des Moduls mit einer Leiterplatte 954 vorgesehen.
Auf der Modulbasis 952 ist ein Halbleiterlaser 962 angebracht, dessen Ausgabestrahl 963 durch eine Fokussierlinse 964 hindurchgeht, bevor er intern durch ein Prisma 966 reflektiert wird. Der Strahl geht dann durch eine Öffnung bzw. Apertur 968 in einer Sammel- bzw. Auffangvorrichtung 970 hindurch, bevor er auf einen oszillierenden Sammelspiegel 956 auftrifft, um einen ausgehenden Scannlaserstrahl 972 vorzusehen. Der Scannspiegel 956 ist so angeordnet, dass er über einen Winkel von ungefähr 28° oszilliert, und zwar durch die Interaktion zwischen einem feststehenden Magneten 958 und einer elektromagnetischen Spule 960. Licht 974, das von den (Kenn-)Zeichen reflektiert wird, trifft zurück auf den Scannspiegel 956 und auf der Sammelvorrichtung 970 auf, welche dieses über eine Öffnung 976 in einem Gehäuse 978 auf einem Photodetektor 980 fokussiert.
Elektrische Verbindungen, die schematisch bei 953, 953' und 953'' dargestellt sind, koppeln das Optikmodul 950 mit der Leiterplatte 954. Die Verbindungen können Leistungsanschlüsse, Masse- bzw. Erdungsanschlüsse, Signal-/Steuerungsanschlüsse, und Antriebsanschlüsse für die Spule 960 und den Laser 962 umfassen. Signalanschlüsse sind ebenfalls vorgesehen, die es ermöglichen, die Ausgabe von dem Photodetektor 980 an die Leiterplatte 954 weiterzugeben.
Auf der Leiterplatte 954 sind die elektronischen Schaltungen 982 zum Betreiben des Optikmoduls 950 vorgesehen. Diese können beispielsweise den Laserantrieb, den Motorantrieb, den Digitalisierer und den Decodierer umfassen.
Eine derartige Anordnung sieht einen effizienten und bequemen Herstellungsvorgang vor.
Ein alternatives Optikmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 15 gezeigt. In dieser Anordnung geht ausgehendes Laserlicht von einem Halbleiterlaser 600 durch eine Fokussierlinse 602 und eine Öffnung 604 in einem Sammelspiegel 606 hindurch und trifft auf den Scannspiegel 608 auf, um einen ausgehenden Scannstrahl 610 zu bilden. Der Scannspiegel 608 ist auf einem Mylar-Streifen 612 angebracht und es wird verursacht, dass er durch die Interaktion zwischen einem Permanentmagnet 614 und einer elektromagnetischen Antriebsspule 616 oszilliert.
Das von den (Kenn-)Zeichen (nicht gezeigt), die gelesen werden, reflektierte Licht 618 trifft zunächst ein weiteres Mal auf den Scannspiegel 608 auf, und wird dann mittels des konkaven Sammelspiegels 606 auf einer Anordnung eines Filters 620 und eines Photodetektors 622 fokussiert.
Die optischen Elemente sind auf einer Basis 624 angebracht, die einen elektrischen Verbinder 626 trägt, über das elektrische Signale an das und von dem Mo dul transferiert werden können. Insbesondere kann der Verbinder 626 Leistungs-, Erdungsleitungen, Steuersignale, Antriebssignale 616 und (über die zusätzliche Kopplung 826) für den Laser 600 tragen bzw. übertragen. Zusätzlich kann der Verbinder 626 Datenleitungen zum Übertragen der Moduldatensignale umfassen, die repräsentativ für das Licht sind, das von dem Photodetektor 622 empfangen wird.
Die Basis 624 kann ferner eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen 630 umfassen.
In den Ausführungsbeispielen der 12 und 15 können die Module optional einige oder sämtliche der erforderlichen elektronischen Komponenten, wie beispielsweise einen Digitalisierer und/oder einen Decodierer umfassen. In einem derartigen Fall ist das Modul unabhängig und wird einfach in eine gewöhnliche Leiterplatte eingesteckt. Die gewöhnliche Leiterplatte muss dann keine Decodier- oder Digitalisierungsschaltung tragen.
In irgendeinem der vorangehenden Ausführungsbeispiele können die Daten- und/oder anderen Anschlüsse als Standard-PCMCIA-Kartenanschlüsse hergestellt werden, sofern erwünscht. Beispielsweise kann in der Anordnung der 4 die Datenleitung 214 mit der Leiterplatte 212 über einen Verbinder vom PCMCIA-Kartentyp gekoppelt sein. Alternativ kann ein Funksender 300 ebenso über diesen Verbindertyp gekoppelt werden.
Wo ein PCMCIA-Kartenverbinder verwendet wird, ist die bevorzugte Anordnung wie sie in 6 gezeigt ist. Um einen Funkverlust von einer PCMCIA-Einheit zu verhindern, ist der Kunststoff-PCMCIA-Anschluss selektiv mit einem geeigneten leitenden Material beschichtet, wie beispielsweise Silber-, Kupfer-, Nickel-, Goldtinte oder -farbe. Andere leitende Beschichtungen können natürlich vorgesehen sein, wie beispielsweise die Beschichtung, die durch die Firma Acheson Colloids aus Ontario, Kanada, unter dem Produktzeichen Elektrodag 18DB70 angeboten wird.
Die Beschichtung deckt die obere Oberfläche 410 des Verbinders bzw. Anschlusses, die unter Oberfläche 412 und die vordere Oberfläche 414 ab. Die Beschichtung verläuft zumindest teilweise in einige der Hohlräume bzw. Ausnehmungen, um eine elektrische Verbindung zwischen der Außenbeschichtung und der Erde herzustellen. Gemäß dem PCMCIA-Standard sind die Buchsepositionen 1, 34, 35 und 68 geerdet und die Beschichtung kann sich in einige oder sämtliche dieser Buchsen erstrecken und einen elektrischen Kontakt mit der Erde innerhalb dieser herstellen.
Zusätzlich ist eine Beschichtung innerhalb der anderen Kontaktbelastungspositionen vorgesehen, aber keine elektrische Verbindung wird mit der geerdeten Außenhautbeschichtung hergestellt.
Die elektrisch leitende Beschichtung befindet sich zusätzlich in elektrischem Kontakt mit den PCMCIA-Ober- und -Unter-Abdeckungen (nicht gezeigt).
Bei Verwendung mit einer Standardmetallkartenrahmenanordnung stellt diese Anordnung ein wesentliches Abdichten eines Funkverlustes aus der PCMCIA-Anordnung heraus sicher.
Die Anordnung der 4a und 4b kann einen Missbrauchsdetektor umfassen, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 700 bezeichnet ist, und detaillierter in den 7 und 8 dargestellt ist, auf die jetzt Bezug genommen werden soll.
Der Missbrauchsdetektor 700 weist einen geformten bzw. gegossenen Kunststoffmaterialring 702 auf, der nach innen gerichtete Speichen 704 besitzt, die ein Mittelgewicht 706 tragen. Der Ring 702, die Speichen 704 und das Gewicht 706 können alle aus einem Stück bestehen, wie in 8 dargestellt, die ein Längsquerschnitt entlang der Mittellinie einer der Speichen ist. Jede Speiche 704 ist mit einer beanspruchungsempfindlichen Beschichtung 708 beschichtet. Die Einheit ist an einer geeigneten Halterung innerhalb des Scanners befestigt, beispielsweise der Leiterplatte 212 in 4b, und zwar mittels einer ringförmigen Haftbeschichtung 708, die auf eine Seite des Rings 702 aufgetragen ist.
Die Beschichtung 708 wird so gewählt, dass sie sichtbar bricht, wenn die Ausrüstung einem Beschleunigungsniveau ausgesetzt wird, dass die spezifizierten Gebrauchsgrenzen (z.B. 2000g) übersteigt. Dies tritt durch Verdrehen oder Längsbiegen der Speichen 704 auf, wenn sich das Gewicht 706 leicht in Bezug auf den Ring 702 bewegt. Es sei durch 8 bemerkt, dass in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Gewicht 706 leicht vorwärts von der Leiterplatte beabstandet ist, und zwar durch eine sich rückwärts erstreckende, ringförmige Nabe auf dem Ring 702, die es ermöglicht, dass sich das Gewicht frei bewegt, während die Speichen verdreht und/oder gebogen werden.
Der Ring 702 kann an einer kreisförmigen Basis befestigt werden, die selbst beispielsweise mittels eines Haftmittels an der Leiterplatte 212 angebracht ist.
Ein Missbrauchsmesser des in den 7 und 8 dargestellten Typs kann auf irgendeinen Typ der handgehaltenen Ausrüstung und nicht nur auf Strichcodeleser angewendet werden. Er kann insbesondere eine Anwendung auf handgehaltene Computerterminals und ähnliche Ausrüstung finden, die in einer betriebsamen industriellen oder kommerziellen Umgebung gezwungen ist, unbeabsichtigte Schocks bzw. Erschütterungen auszuhalten.
Ein eher anspruchsvoller Ansatz für die Probleme unerwarteter Erschütterungen ist in den 9 bis 11 dargestellt. Dieser geht von der Erkenntnis aus, dass obwohl plötzliche Erschütterungen, beispielsweise aufgrund von Anstoßen oder Fallenlassen der Vorrichtung, zwar keinen dauerhaften Schaden erzeugen, aber eine Unterbrechung des Betriebs des elektrischen Prozesses/der Software darin verursachen können. Derartige elektronische Unterbrechungen können den Verlust von Daten und/oder Softwareprogrammen verursachen, die nicht einfach wiederherstellbar sind. Demgemäß umfasst die Anordnung der 4b einen Beschleunigungsmesser, der mit einer Schaltung 800 verbunden ist, zum Wahrnehmen bzw. Abfühlen der plötzlichen Beschleunigung der Vorrichtung und zum automati schen Veranlassen, dass der Computer innehält oder den aktuellen Prozess beendet, bevor die mögliche Erschütterung einen Verlust der Daten und/oder eine Störung dieses Prozesses verursacht. Ein geeigneter Beschleunigungsmesser für die Verwendung in sämtlichen Typen von handgehaltenen oder tragbaren Computerperipheriegeräten ist der Modell 3031 Beschleunigungsmesser, der durch IC Sensors aus Milpitas, Kalifornien, angeboten wird.
Im Betrieb ist der Beschleunigungsmesser dafür ausgelegt, plötzliche Beschleunigungen zu detektieren, die beispielsweise verursacht werden wenn die Vorrichtung fallen gelassen wird, und den Prozessor (CPU) demgemäß zu warnen. Der Computer ist daher über eine mögliche bevorstehende Erschütterung gewarnt, was es ermöglicht, dass alle laufenden Prozesse eingefroren werden und die Elektronik heruntergefahren wird, bevor die Erschütterung auftritt. Zum Zeitpunkt der Erschütterung wird keine Verarbeitung durchgeführt werden, und folglich wird keine elektronische Information aufgrund der Erschütterung verloren gehen. Natürlich schließt dies nicht den Verlust von Fähigkeiten der Vorrichtung aufgrund von tatsächlichem physischen Schaden aus.
Bei der Anzeige, dass sich die Vorrichtung beschleunigt, wird geregelt, dass der Prozessor in einen Kleinleistungs-„Pause"-Modus eintritt, in dem die laufenden Prozesse und die Statusbedingungen gespeichert werden. Nach der Einwirkung kann der Benutzer das System reaktivieren und die Verarbeitung fortsetzen, von dem Punkt aus, an dem dieses heruntergefahren wurde, und zwar ohne den Verlust von Daten.
Die Erschütterungsvorhersage kann ebenfalls dazu verwendet werden, um die physischen Komponenten vor einem Schaden aufgrund einer plötzlichen Erschütterung zu schützen. Sobald der Computer über die hohe Beschleunigungsrate gewarnt wurde, kann er elektromechanische Vorrichtungen betätigen, um zusätzlichen mechanischen Schutz vorzusehen. Beispielsweise kann ein Miniaturlaufwerk vor der Einwirkung verschlossen werden, um einen zusätzlichen Schutz für den Laufwerkskopf und die Platten vorzusehen.
Es wird verstanden werden, dass eine Beschleunigungsdetektion in drei Dimensionen typischerweise bevorzugt ist, da die Einwirkung bei irgendeinem Winkel auftreten kann. Eine eindimensionale Beschleunigungswahrnehmung könnte jedoch ausreichen, wenn in einer besonderen Anwendung, der Schutz vor einer Erschütterung nur in einer besonderen Richtung erforderlich ist.
9 zeigt den Warnalgorithmus detaillierter. Bei 910 beginnend wird die Beschleunigung der Vorrichtung kontinuierlich bei 912 durch den Beschleunigungsmesser 800 (4b) überwacht. Wenn der Beschleunigungsmesser bei Schritt 914 bestimmt, dass ein Grenzwert überschritten wurde, wird eine Warnung bei 916 an den Prozessor gesendet, so dass geeignete Maßnahmen getroffen werden. Der Beschleunigungsmesser setzt dann die Überwachung des Beschleunigungsniveaus fort, so dass er eine Rückkehr zu gewöhnlichen Bedingungen signalisieren kann. Wenn die Grenze bei Schritt 914 nicht überschritten wurde, setzt er die Überwachung einfach fort.
10 zeigt den Verlauf der Prozessorantwort auf eine Beschleunigungswarnung. Beginnend bei 920 sendet der Prozessor zunächst bei Schritt 922 eine Nachricht um irgendwelche elektromechanischen Verriegelungsvorrichtungen zu betätigen, um den Stoß vorzubereiten. Bei 924 beendet der Prozessor sämtliche aktuell laufende Programme und speichert die Statusinformation dieser Prozesse. Schließlich setzt bei 926 der Prozessor den Computer in einen Abschalt- oder „Schlaf"-Modus.
Die Wiederherstellung von einem Abschaltereignis, das durch eine Beschleunigungswarnung verursacht wird, ist schematisch in 11 dargestellt. Beginnend bei 930 kontrolliert, wenn der Benutzer die Einheit (über den Anschlag einer Taste oder eine andere Eingabe) aufweckt, der Prozessor bei 932, um zu erkennen, ob der Abschaltmodus, aus dem er herauskommt, aufgrund einer Beschleunigungswarnung erfolgte. Wenn nicht, schreitet die Steuerung bei 933 zu der normalen Aufwachroutine voran.
Wenn das Abschalten durch eine Beschleunigungswarnung verursacht wurde, informiert der Prozessor den Benutzer bei 934, dass er einen Beschleunigungsabschaltvorgang erfahren hat. Das System fragt dann, ob der Benutzer mit der Anwendung von dem Punkt aus fortfahren möchte, bei dem diese angehalten wurde. Die Eingabe des Benutzers wird bei 936 überprüft, und wenn sich der Benutzer entschieden hat, nicht von dem Punkt aus fortzufahren, bei dem der Vorgang angehalten wurde, kann dann eine Routine 937 auf oberster Ebene veranlasst werden. Andererseits, wenn sich der Benutzer entscheidet, die Anwendung von dem angehaltenen Punkt aus fortzusetzen, werden die elektromechanischen Verriegelungen bei 938 entfernt, und bei 940 wird die Prozessstatusinformation wieder installiert und die Anwendung von dem geeigneten Punkt aus fortgesetzt.
Ein alternativer und sogar noch anspruchsvollerer Ansatz ist in 16 bis 19 dargestellt. 16 zeigt einen handgehaltenen Scannerkörper 1610 mit einem Kopfteil 1620 und einem manuell ergreifbaren Griffteil 1630. Die internen Scannkomponenten (nicht gezeigt) werden mittels eines digital betriebenen Auslösers 1640 betätigt.
Innerhalb des Griffs 1630 ist eine Leiterplatte 1650 angebracht, die mittels einer flexiblen elektrischen Verbindung 1660 mit x, y und z Beschleunigungsmessern 1670 gekoppelt ist, die mit dem Gehäuse fest verbunden sind.
Die leiterplatte 1650 bringt elektronische Komponenten, gezeigt in 17 und 18, zur Verarbeitung der Signale, die von den Beschleunigungsmessern 1670 empfangen werden, an.
17 stellt die Signalverarbeitung für den x-Kanal dar. Eine Beschleunigung a_x, die an den Beschleunigungsmesser 1670x angelegt wird, erzeugt ein Rohausgabesignal 1708x auf der Beschleunigungsmesserausgabe 1710x. Dieses Signal wird einem x-Filter 1712x zugeführt, der eine geglättete Ausgabe 1714x auf der Filterausgabe 1716x erzeugt. Die y- und z-Kanäle sind identisch.
Die drei Kanäle, die bereits in Verbindung mit 17 beschrieben wurden, können auf der linken Seite der 18 gesehen werden. Wie in der Zeichnung gezeigt, wird die Filterausgabe für jeden Kanal einer Eingabe eines Vergleichers 1802 zugeführt. Die andere Eingabe ist in jedem Fall eine feste Spannung 1804, die repräsentativ für eine Beschleunigung von 200g ist. Die jeweiligen Vergleichsausgaben 1806 werden dann drei entsprechenden Eingaben eines zentralen ODER-Glieds 1810 zugeführt. Dies erzeugt entsprechend ein Aufwecksignal auf einer Ausgabe 1812, wenn irgendeiner oder mehrere der Vergleicher 1804 eine Beschleunigung über 200g hinaus erfasst hat. Das Aufwecksignal auf der Leitung 1812 wird in einen Bus 1814 eingebracht, der die Information jeweils an die x-, y- und z-Mikroprozessoren 1816 liefert. Analoge Signale werden ebenfalls an die entsprechenden Mikroprozessoren von der Ausgabe der x-, y- und z-Filter 1712 geliefert. Jeder Mikroprozessor ist mit einem entsprechenden Speicher 1818 verbunden. Die Speicher sind mit einem weiteren Bus 1820 an einen gemeinsamen Ausgabeanschluss oder eine Datenkopplung 1822 gekoppelt, wodurch die Information in den Speichern 1818 auf einen feststehenden Hauptrechner (nicht gezeigt) heruntergeladen werden kann.
Im Betrieb werden die individuellen Ausgaben der Beschleunigungsmesser kontinuierlich überwacht, und ein „Aufweck"-Signal wird auf der Leitung 1812 geliefert, wenn irgendeiner oder mehrere der Beschleunigungsmesser eine Beschleunigung von mehr als 200g erfasst. In diesem Fall werden Daten, die repräsentativ für die Filterausgaben sind, an die entsprechenden Mikroprozessoren geliefert und können in den Speichern zur weiteren Untersuchung oder Verarbeitung gespeichert werden. Die präzise Wellenform, die das „Aufweck"-Signal auf der Leitung 1812 ausgelöst hat, kann immer noch entdeckt und im Speicher gespeichert werden, und zwar dadurch dass ihre Übertragung durch ein Verzögerungselement 1824 verzögert wurde. Die entsprechenden x-, y- und z-Verzögerungselemente können Standardverzögerungsleitungen aufweisen, oder können bevorzugter Weise EEPROMs aufweisen, die angeordnet sind, um die ankommenden Signale vorübergehend zu speichern und sie weiterzuleiten, genau dann, wenn ein „Aufweck"-Signalerzeugt wird. Beispielsweise kann jeder EEPROM Wellenformen speichern, die sich auf die letzte Fünf-Sekunden-Periode beziehen, wobei vorhergehende Zeitperioden kontinuierlich überschrieben werden, außer wenn und bis ein „Aufweck"-Signal erzeugt wird, in welchem Fall die Wellenformen an den Mikroprozessor 1816 weitergegeben werden. Die EEPROMs können einen Teil der entsprechenden Mikroprozessoren 1816 aufweisen.
In einer weiteren Entwicklung der Idee können zusätzliche Sensoren 1826 für jeden Kanal vorgesehen sein, um zusätzliche Information zu liefern, die hilfreich sein können, um die Analyse der Wellenformen zu unterstützen. Beispielsweise könnte es unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein, die Information über eine Zeitperiode aufzubewahren, die sich auf die rohen (vorgefilterten) Signale und/oder die x-, y-, z-Lage der Ausrüstung bezieht.
Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Kanal (nicht gezeigt) für die Speicherung zusätzlicher Information vorgesehen sein, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur, der Temperatur der Laserdiode, dem AN/AUS-Zustand des Scanners, der Frequenz/Dauer der Verwendung, oder dem Zustand verschiedener elektronischer oder mechanischer Komponenten. Mit dieser zusätzlichen Information wirkt die Vorrichtung effektiv als eine „Black Box" für einen optischen Scanner oder andere elektronische Ausrüstung, was es dem Hersteller oder anderem Prüfpersonal Zugang zu einem vollständigen Vorrichtungsprotokoll ermöglicht. Wenn ein Benutzer berichtet, dass ein spezieller Scanner die Arbeit eingestellt hat, oder eine Fehlfunktion entwickelt hat, ist es dann ein Einfaches, das Protokoll über den Verbinder 1822 herunterzuladen, und die kurz zurück liegende Geschichte der Vorrichtung zu untersuchen. Es kann zum Beispiel aus dem Protokoll deutlich werden, dass die Vorrichtung einer Fehlbehandlung ausgesetzt war, die nicht durch den Benutzer berichtet wurde.
Sich nun der 19 zuwendend, ist eine bevorzugte Betriebsart gezeigt, die leicht von der bereits in Verbindung mit der 18 diskutierten abweicht, und zwar dadurch dass die gesamte Wellenform nur in den Speicher geladen wird, wenn eine Verzögerung größer als 500g detektiert wurde; wenn die Verzögerung zwischen 200 und 500g liegt, stellt das System einfach diese Tatsache fest.
Bei Schritt 1910 wird der Algorithmus gestartet, während der Scanner angeschaltet wird. Wenn der Benutzer die in den Speichern gespeicherte Information überträgt bzw. hochlädt, ruft er eine Übertragung bei Schritt 1914 ab und die Übertragung wird bei 1916 bewirkt. In diesem Diagramm stellt „EE" einen auslöschbaren EPROM dar. Wenn keine Übertragung angefordert wurde, geht das System in einen Schwebemodus bei 1918 über. Es verbleibt in diesem Modus bis ein „Aufweck"-Signal bei 1920 geliefert wird, welches dem System anzeigt, dass zumindest ein Beschleunigungsmesser eine Verzögerung von mehr als 200g detektiert hat (vergleiche das „Aufweck"-Signal auf der Leitung 1812 der 18).
Bei Schritt 1922 wird ein Analog/Digital-Umwandler initialisiert, die entsprechende Wellenform bei 100 Probeentnahmepunkten gesampelt bzw. abgetastet, und die digitalen Werte werden in dem RAM gespeichert. Eine Überprüfung wird dann bei 1924 vorgenommen, um zu sehen, ob irgendwelche dieser Proben repräsentativ für Verzögerungen von mehr als 500g sind. Wenn nicht, schreitet die Steuerung zum Kasten 1926 voran. Der aktuelle Wert des Zählers, der Verzögerungen zwischen 200 und 500g repräsentiert, wird gelesen, der Wert wird inkrementiert, und der neue Wert wird dann in EE gespeichert. Die Steuerung geht dann zurück zu Kasten 1918, um auf ein weiteres „Aufweck"-Signal zu warten.
Wenn irgendwelche Proben bzw. Samples von mehr als 500g bei Schritt 1924 gefunden werden, schreitet die Steuerung zu Kasten 1928 voran. Die gesamte digitalisierte Probe wird dann in EE gespeichert, und die Zeiger werden aktualisiert, was es ermöglicht, dass die Wellenform zu einem späteren Zeitpunkt rekonstruiert wird. Weitere relevante Information kann bei 1930 gespeichert werden, wie beispielsweise die Temperatur. Die Steuerung kehrt dann zu Kasten 1918 zurück und eine weitere Tätigkeit wird ausgesetzt bis ein weiteres „Aufweck"-Signal detektiert wird.
Es wird natürlich erkannt werden, dass die Ausrüstung und die Prozesse, die oben beschrieben wurden und in 9 bis 11 und 16 bis 19 dargestellt sind, eine Anwendung in vielen Arten von tragbarer Ausrüstung finden können, nicht nur bei Strichcodelesern. Andere Anwendungen umfassen tragbare handgehaltene und Notebookcomputer, Computerterminals sowie andere elektronische Ausrüstung.
20 stellt ein Endgerät analog zu dem in 1b gezeigten dar, und zwar dadurch, dass es eine Anzeige 30 und eine Tastatur 32 besitzt. Das Fenster ist jedoch nicht bei der Vorderseite gelegen, sondern anstelle davon ist ein Fenster 210 auf einer Bodenwand 211 gelegen. Das Scannmodul oder die -maschine 206 ist auf der Leiterplatte 212 derart angebracht, dass der abgehende Laserscannstrahl das Gehäuse mit einem spitzen Winkel in der Größenordnung von 30° relativ zu der Horizontalen verlässt. Der Scannstrahl ist nicht senkrecht oder parallel zu irgendeiner Außenwand des Endgeräts oder zu der Leiterplatte 212.
Da handgehaltene elektronische Vorrichtungen einer beträchtlichen Menge an mechanischer Beanspruchung aufgrund von Fallenlassen auf harte Oberflächen etc. ausgesetzt sind, ist es wichtig, dass das Gehäuse in einer widerstandsfähigen Art und Weise aufgebaut ist. Ein weiteres Merkmal, wie es in 21 gezeigt ist, ist es, ein externes Gehäuse einer handgehaltenen Vorrichtung, wie beispielsweise eines Laptops, eines Strichcodelesers etc. vorzusehen, das sich aus drei ausgeprägten Abschnitten oder Komponenten zusammensetzt, nämlich einem oberen Gehäuse 11, einem mittleren Gehäuse 13, und einem unteren Gehäuse 15, obwohl derartige Abschnitte irgendwelche drei (oder mehr) Abschnitte oder Bereiche des Gehäuses sein können. Das obere Gehäuse und das untere Gehäuse sind aus einem relativ starren thermoplastischen Kunststoff, wie beispielsweise ABS/PC, hergestellt, während das mittlere Gehäuse, das das untere Gehäuse und das obere Gehäuse trennt, vorzugsweise aus einem „halb-starren" thermoplastischen Elastomer, wie beispielsweise Texin^® (Texin^® ist ein Warenzeichen der Miles Inc. aus Pittsburgh, Pennsylvania, das sich auf eine Familie von Urathanthermokunststoffmaterialien bezieht). Wir verwenden den Begriff „halb-starr" um Texin als ein Material zu beschreiben, das eine Kreuzung zwischen einem Elastomer, mit den Eigenschaften einer hohen Dehnung und geringer Aushärtung, und einem gewöhnlichen thermoplastischen Kunststoff, mit den Eigenschaften einer hohen Starrheit und Sprödigkeit ist.
Die Form und der Aufbau des Gehäuses sind derart, dass das mittlere Gehäuse der erste Kontaktpunkt auf einer Seitenbelastung ist, die üblicherweise auftritt, wenn der Leser fallen gelassen wird. Dieser Teil des Gehäuses ist, wenn er aus Texin hergestellt wird, imstande, relativ großen Beanspruchungen standzuhalten, ohne eine dauerhafte Verformung zu erfahren. Die große Ablenkung dient dazu, den Aufprall bzw. Stoß gegen empfindliche innere Komponenten zu verlangsamen, und folglich die Stoßbelastung zu verringern, und zwar in stark ähnlicher Weise wie es ein internes Stoßanbringungssystem, wie beispielsweise Gummipuffer, tun würde.
Das Gehäuse kann einfach dafür ausgelegt sein, es zu ermöglichen, dass die Energieabsorptionseigenschaften des mittleren Gehäuses bei einer Last funktionieren, die auf das obere Gehäuse gerichtet ist, und ein weicher Stiefel oder „Fuß", der typisch für den Griffteil eines pistolenförmigen Strichcodelesers ist, wäre für eine Bodenbelastung erforderlich. Ein weiterer wichtiger Unterschied in diesem Aufbau ist, dass die optische Anordnung starr an dem unteren Gehäuse für eine exakte mechanische Ausrichtung angebracht werden kann. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit des üblichen Problems der Ausrichtung einer „weich angebrachten" oder schwebenden optischen Anordnung an dem Gehäuse. Ein zusätzlicher Nutzen besteht in der Tatsache, dass das Texin^®-Material eine ausreichende Kompressibilität besitzt, um eine Feuchtigkeits- und Staubkontrolldichtung vorzusehen, wenn diese eng an den anderen Teilen des Gehäuses anliegend befestigt wird. Auf diese Weise wird, wenn eine Abdichtung erwünscht ist, das Erfordernis einer separaten Dichtung beseitigt.
Es wird verstanden werden, dass jedes der oben beschriebenen Elemente, oder zwei oder mehr zusammen, ebenfalls nützliche Anwendungen in anderen Arten von Konstruktionen finden können, die von denen abweichen, die speziell oben beschrieben wurden. Elemente, die in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, können, wo kompatibel, mit solchen kombiniert werden, die in Verbindung mit einem anderen Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.

Claims

Integrales optisches Element (950) zur Verwendung in einem elektrooptischem Leser mit einem Lichtemitter (962) zum Übertragen eines Lichtstrahls zu Strichcodesymbolen hin, die gelesen werden sollen, und mit einem Lichtdetektor (980) zum Detektieren von Licht, das von den Symbolen reflektiert wurde, wobei das integrale optische Element (950) Folgendes aufweist: a) einen strahl-formenden Linsenteil (964) zum Formen des Lichtstrahls und zum Leiten des geformten Lichtstrahls weg von dem Emitter (962) entlang eines ersten optischen Pfads; gekennzeichnet durch: b) einen strahl-faltenden Teil. (966), einstückig ausgebildet mit dem strahl-formenden Teil (964), zum Leiten des geformten Strahls entlang eines zweiten optischen Pfads, welcher unterschiedlich ist von dem ersten optischen Pfad; und c) einen licht-sammelnden Reflektorteil (970), einstückig mit dem strahl-formenden und dem strahl-faltenden Teil (964, 966), zum Sammeln des reflektierten Lichts und zum Reflektieren des gesammelten Lichts zu dem Detektor (980) hin.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 1, wobei der strahl-faltende Teil (966) ein Prisma ist, welches eine interne Totalreflexionsoberfläche aufweist.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 1, wobei der Reflektorteil (970) eine konkave Oberfläche besitzt.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 1, das ferner einen Emitter-Anordnungsteil zum Anordnen des Lichtemitters (962) an einer vorbestimmten Stelle auf dem optischen Element (950) aufweist.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 1, wobei der Reflektorteil (970) eine Öffnung (968) besitzt, durch die der geformte Lichtstrahl entlang des zweiten Pfads hindurchgeht.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 5, wobei der Lichtemitter (962) ein Laser ist zum Emittieren des Lichtstrahls als ein Laserstrahl mit einem Querschnitt, und wobei die Öffnung (968) einen vorbestimmten Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der Querschnitt des Laserstrahls, um als eine Blende zu dienen.
Das integrale optische Element gemäß Anspruch 1, das ferner einen Detektoranordnungsteil (978) aufweist zum Anordnen des Detektors (980) an einer vorbestimmten Stelle auf dem optischen Element.