專利名稱：掃描裝置及掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是美國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?20，464，遞交日為1990年5月8日的申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)，而上述申請(qǐng)又是美國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?28，770，遞交日為1989年10月30日的申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
一般來說，本發(fā)明涉及一種掃描裝置中的掃描機(jī)構(gòu)，該掃描裝置用于重復(fù)掃描具有多個(gè)不同反射率的部分的符號(hào)，例如條碼符號(hào);本發(fā)明特別涉及一種掃描機(jī)構(gòu)中的新穎掃描電動(dòng)裝置，其中，一掃描部件被支持在與電動(dòng)裝置相連的一個(gè)支持機(jī)構(gòu)上并可在一個(gè)掃描方向上、兩個(gè)掃描端位置之間作一定角度的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此，根據(jù)本發(fā)明提出的掃描裝置的結(jié)構(gòu)，掃描機(jī)構(gòu)安裝在位于一個(gè)體積小、重量輕的掃描裝置內(nèi)的一塊印刷電路板上，而該掃描裝置既可作成一種固定安裝的掃描器，也可以作成為一種使用者很容易握持及操作的手持式掃描裝置。
激光掃描裝置用于掃描和閱讀位于一個(gè)目標(biāo)物上，例如包裹或出售貨物上，所提供的信息這一特定技術(shù)是公知的，并且在商業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。在這方面，各種類型的激光掃描裝置上均結(jié)合有掃描頭。所述掃描頭位于光學(xué)掃描系統(tǒng)中，例如條碼閱讀器中，利用從條碼閱讀器射出的激光束閱讀目標(biāo)物上的信息或條碼符號(hào)總的來說，所述激光掃描裝置，特別是條碼閱讀器類型的，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中，例如制造業(yè)，運(yùn)輸業(yè)及零售業(yè)中。例如可以永久地安裝在超級(jí)市場(chǎng)的付款臺(tái)中。這樣，印有或加有條碼的商品通過位于付款臺(tái)下的固定條碼閱讀器后，就能使經(jīng)營(yíng)者獲得消費(fèi)者所購(gòu)商品的記錄，并同時(shí)為消費(fèi)者讀出數(shù)據(jù)，通常為一個(gè)打印的記錄。
另外，條碼閱讀器或激光掃描裝置可由一個(gè)光學(xué)掃描單元構(gòu)成，該單元可以固定安裝在用于安置商品的支撐平臺(tái)或柜臺(tái)頂表面上部的一個(gè)支架上。在許多實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，該掃描單元可以是具有槍柄的小型、輕質(zhì)槍形裝置，該裝置經(jīng)啟動(dòng)后在一個(gè)比較短的距離內(nèi)掃過印在商品或目標(biāo)物上的條碼符號(hào)以掃描條碼符號(hào)上所帶有的信息。
用于閱讀位于標(biāo)簽或物品表面上的條碼符號(hào)的各種光學(xué)閱讀裝置已得到充分的發(fā)展。條碼符號(hào)自身為一種編碼形式的符號(hào)，其包含一系列不同寬度、彼此相隔不同距離的條帶。條帶和條帶之間的間隔具有不同的反射率。閱讀及掃描系統(tǒng)將圖形符號(hào)光電轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，然后再將這些電信號(hào)譯成描述商品或其特征的數(shù)字及字母特征值。這些數(shù)字及字母特征值一般為數(shù)字形式并作為輸入數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，以便用于銷售統(tǒng)計(jì)，庫(kù)存控制或其它類似方面。這種一般類型的掃描系統(tǒng)已為公眾所知，例如美國(guó)專利號(hào)為4，251，798;4，369，361;4，387，297;4，409，470;4，760，248及4，896，026的專利文獻(xiàn)中的掃描系統(tǒng)，而所有這些專利均已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人。
除了上述以外，在美國(guó)專利5，015，833中還公開了一種較好的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是用于一種激光掃描器中的掃描板模塊。該專利也已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人并說明于此作為對(duì)比技術(shù)。在該美國(guó)專利中，提出了一種位于一般輕型手持式槍形外殼內(nèi)的掃描板模塊，在模塊內(nèi)包含有一印刷電路板，光學(xué)及掃描部件光學(xué)對(duì)準(zhǔn)地并且是可操作地裝在該電路板上。電路板安裝在外殼中，可操作掃描部件緊固在電路板上，以抵御在掃描操作中由于粗暴使用及可能的掉落所造成的沖擊或者撞擊。另外，如該專利所描述及圖示的那樣，將各種不同的光學(xué)部件模塊式地安裝在一個(gè)印刷電路板上，以及如本申請(qǐng)作為繼續(xù)申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)520，464中的圖2中所闡明的那種安裝方式，使掃描機(jī)構(gòu)具備了一個(gè)簡(jiǎn)單而且高效的結(jié)構(gòu)及功能。
如上面一些專利所公開的那樣，在這些專利中提出的掃描系統(tǒng)的實(shí)施例，除其它的以外，都是一種由使用者握持使用的手持式便攜閱讀頭。這種閱讀頭允許使用者將其，具體地說是將從中發(fā)出的光束或激光束對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物或?qū)⒁喿x的符號(hào)。
激光掃描器中的光源一般為氣體激光器或半導(dǎo)體激光器。使用半導(dǎo)體激光器，例如激光二極管，在掃描系系統(tǒng)中作為光源是特別理想的。因?yàn)樗鼈兂叽缧?，制作成本低而且工作功率小。激光束?jīng)光學(xué)調(diào)整，一般是通過一個(gè)透鏡，在要求的距離內(nèi)形成一個(gè)一定大小的光點(diǎn)。最好是光點(diǎn)在該距離內(nèi)的尺寸與不同反射率部分之間的區(qū)域，即符號(hào)中的條帶與間隔的最小寬度相等。
條碼符號(hào)中的條帶或元素一般為不同寬度的矩形條。根據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)及“符號(hào)學(xué)”的定義及規(guī)則，各元素之間的一個(gè)特定組合定義了一個(gè)所需表示的特征值。不同類型的編碼規(guī)則決定了條帶與間隔之間的相對(duì)大小。條碼符號(hào)的密度定義為每英寸內(nèi)條碼所帶的特征值的數(shù)量。為了編出一個(gè)滿意的特征值的順序，多個(gè)元素組合連在一起構(gòu)成一個(gè)條碼符號(hào)，其中每一個(gè)特征值由其自身對(duì)應(yīng)的元素組表示。在一些符號(hào)學(xué)中，獨(dú)特的“開始”和“結(jié)束”特征用于表示條碼的開始和結(jié)束。這些編碼學(xué)包括UPC/EAN，編碼標(biāo)準(zhǔn)39(code39);編碼標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)128(code128);條碼標(biāo)準(zhǔn)(codabar)及Interleaved2of5。
為了討論方便，這里將能夠被符號(hào)學(xué)識(shí)別并定義的特征值稱為合法特征值，而將不能被符號(hào)學(xué)識(shí)別并定義的特征值稱為非法特征值。故此，不能由給定的符號(hào)學(xué)譯出的元素排列對(duì)該符號(hào)學(xué)相說，表示著一非法特征值為了提高給定表面尺寸內(nèi)所能表示或存貯的信息量，出現(xiàn)了一些新的條碼符號(hào)學(xué)。在這些新的符號(hào)學(xué)中，編碼標(biāo)準(zhǔn)49(code49)中引入了一種“二維”的概念，即將特征行垂直排放而非水平排放。這樣，就出現(xiàn)了多排條空排列而非一排。這種屬于編碼標(biāo)準(zhǔn)49的結(jié)構(gòu)公開于美國(guó)專利號(hào)為4，794，239中，這里引用僅作為參考技術(shù)。
利用一維單行掃描，如用一般的手持式閱讀器進(jìn)行掃描閱讀二維條碼存在著許多缺點(diǎn)，即閱讀器必須分別對(duì)準(zhǔn)每一行進(jìn)行掃描。同樣的，全向線掃描閱讀器產(chǎn)生一組相互間成一定角度的線。所以這種掃描器也不適合于識(shí)別編碼標(biāo)準(zhǔn)49類型的二維符號(hào)。
而且，維爾斯的專利號(hào)為4，902，083的美國(guó)專利公開了一種用于小型光學(xué)顯示裝置中的低振動(dòng)共振掃描單元。在該裝置中，掃描單元使用了一種稱之為音叉的設(shè)計(jì)。在音叉的一個(gè)臂上裝有掃描鏡，而在其另一臂上則裝有平衡質(zhì)量塊。盡管這一設(shè)置為擺動(dòng)的掃描鏡提供了格柵式顯示，但這種結(jié)構(gòu)事實(shí)上相當(dāng)復(fù)雜而且需要許多部件才能進(jìn)行掃描操作。
在本領(lǐng)域已知的掃描系統(tǒng)中，光束由透鏡或類似的光學(xué)部件導(dǎo)引經(jīng)一條光路射向表面上帶有一條碼符號(hào)的目標(biāo)物。這種掃描通過反復(fù)將光線以多行或一行線的方式掃過符號(hào)進(jìn)行。掃描部件一般配合一個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或電動(dòng)掃描裝置將光點(diǎn)掃過符號(hào)并且沿一條掃描線以高速掃描的方式重復(fù)掃過該符號(hào)，或者掃過掃描器的視野，或者上述二者同時(shí)進(jìn)行。
掃描系統(tǒng)中一般帶有傳感器或光檢測(cè)器以用于檢測(cè)從符號(hào)上反射回來的光。這種光檢測(cè)器因此位于掃描器中或一條光路中并且其視野跨越并略微超過整個(gè)符號(hào)。從符號(hào)反射回的反射光的一部分被檢測(cè)出并且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。然后由電子線路或者軟件將該電信號(hào)譯成掃過符號(hào)所表示信息的數(shù)字表達(dá)式。例如，來自光檢測(cè)器的模擬電子信號(hào)一般可被轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈寬調(diào)制數(shù)字信號(hào)并且其寬度與條帶或間隔的物理寬度相對(duì)應(yīng)。這樣一個(gè)信號(hào)然后根據(jù)一定的符號(hào)學(xué)解碼成符號(hào)所表示的編碼信息的二進(jìn)制數(shù)字表達(dá)式，然后再轉(zhuǎn)換為其表示的字母數(shù)字特征值。
已知掃描系統(tǒng)中的解碼程序一般以下列方式工作解碼器從掃描器中接收到脈寬調(diào)制數(shù)字信號(hào)后，軟件中的一個(gè)算法程序進(jìn)行解碼，如果起、止特征符及起、止特征符之間的特征符被全部而且連續(xù)解碼，則解碼程序終止而且向使用者顯示一個(gè)成功閱讀符號(hào)的指示(例如一個(gè)綠燈或一個(gè)可聽到的嘟嘟聲)。否則解碼器則接受下一次的掃描結(jié)果，進(jìn)行再一次解碼努力，這樣持續(xù)下去，直到得到一個(gè)完全解碼的掃描結(jié)果或掃描終止。
激光掃描器不是唯一一種能夠閱讀條碼符號(hào)的光學(xué)儀器。帶有以電荷耦合部件(CCD)為基礎(chǔ)的檢測(cè)器的條碼閱讀器為另一種類型的激光掃描器。這種閱讀器中，檢測(cè)器的尺寸大于或?qū)嵸|(zhì)上等于將要閱讀的符號(hào)的大小。整個(gè)符號(hào)由來自閱讀器的光線掃過，而且每一個(gè)電荷耦合部件隨之讀出每一個(gè)條帶或間隔。這種閱讀器一般重量較輕而且使用方便，但需要直接將閱讀器接觸或放在符號(hào)上以確保符號(hào)得以正確閱讀。這種閱讀器與符號(hào)的物理性接觸對(duì)于一些應(yīng)用場(chǎng)合是較好的操作方式。
盡管公開于美國(guó)專利文獻(xiàn)5，015，833和美國(guó)專利申請(qǐng)520，464的圖2中的掃描機(jī)構(gòu)因其與光學(xué)部件模塊式地安裝在一個(gè)支持板的表面上，例如一塊印刷電路板上，而相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的進(jìn)步，但是本發(fā)明又提出一種上述機(jī)構(gòu)的改進(jìn)機(jī)構(gòu)，在該改進(jìn)機(jī)構(gòu)中，安裝在一塊印刷電路板上的掃描電動(dòng)裝置及掃描機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠渲械母鞣N部件基本為注塑材料構(gòu)成，并且由于聚酯片簧的應(yīng)用，它們的結(jié)構(gòu)是相對(duì)簡(jiǎn)單的。聚酯片簧定位一個(gè)大致上為平面的掃描部件或掃描鏡，而掃描鏡可由一個(gè)閱讀開始啟動(dòng)部件帶動(dòng)來回?cái)[動(dòng)。該閱讀開始啟動(dòng)部件與一個(gè)永久磁性體配合而且該磁性體安裝在用于支持掃描鏡的支持機(jī)構(gòu)的一個(gè)臂上。片簧由聚酯構(gòu)成，這種材料使片簧具有較大的強(qiáng)度及柔韌性，以用來使掃描機(jī)構(gòu)在要求的效率下工作。另外，本發(fā)明的機(jī)構(gòu)中掃描機(jī)構(gòu)中的部件基本上使用注塑材料而僅片簧使用聚酯材料，故整個(gè)機(jī)構(gòu)具有制作成本低、工作效率高、易于安裝到掃描裝置中的一塊印刷電路板上、抗沖擊及損傷和使用中部件更換容易的優(yōu)點(diǎn)。
片簧使用聚酯而非金屬的原因在于聚酯具有很低的彈性系數(shù)，可允許相對(duì)低的共振頻率而不必制作的不切實(shí)際的薄。而且在組裝時(shí)，聚酯材料比金屬更能承受意外的損傷，在出現(xiàn)掉落或撞擊時(shí)，聚酯比金屬更易變形但不會(huì)出現(xiàn)永久變形。
根據(jù)本發(fā)明，掃描機(jī)構(gòu)中帶有一個(gè)必須的所謂聚酯片簧并被安裝在一塊印刷電路板上。該印刷電路板還支持著光學(xué)系統(tǒng)及光線或激光束的發(fā)生裝置。安裝在掃描機(jī)構(gòu)上的托架形式的支持機(jī)構(gòu)上具有向外延伸的、基本上具有彈性的撓性臂。在該支持機(jī)構(gòu)中，支持在一個(gè)固定在印刷電路板的下表面上的軸座上的可轉(zhuǎn)柱件上裝有一個(gè)掃描鏡。另外，一個(gè)永久磁性體固定在一個(gè)外伸臂件的最外端而該外伸臂件的另一端固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)柱件上。聚酯構(gòu)成的片簧的中部固定在該柱件上，而片簧的兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)端固定在上述固定在掃描機(jī)構(gòu)上的彈性或撓性臂的自由端上。一個(gè)電啟動(dòng)電磁線圈用于交替吸引和推開所述的永久磁性體以向外伸臂件輸出一個(gè)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且最終將該運(yùn)動(dòng)傳遞給支持著掃描鏡的直立柱件上。由磁性體和加電線圈引起的擺動(dòng)由聚酯彈簧進(jìn)行均衡，其中帶電線圈構(gòu)成閱讀開始啟動(dòng)裝置而聚酯彈簧使掃描鏡產(chǎn)生擺動(dòng)。結(jié)果是，掃描鏡在兩個(gè)預(yù)定的端位置之間運(yùn)動(dòng)而且趨于返回到兩個(gè)端位置之間的中心位置。
聚酯簧片工作在其自身的頻率下，該頻率取決于彈簧的剛度及運(yùn)動(dòng)部件(包含掃描鏡、磁性體、外伸臂件等)的慣性。一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路用于使其自身與該自然頻率同步。該電路同時(shí)通過監(jiān)視線圈第二繞組中產(chǎn)生的電壓控制掃描角度。驅(qū)動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整以保持一個(gè)預(yù)定的掃描角度。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種位于上述描述的掃描裝置中、帶有新型掃描電動(dòng)裝置的掃描機(jī)構(gòu)。在該掃描裝置中，掃描機(jī)構(gòu)的部件模塊式地安裝于一個(gè)支持機(jī)構(gòu)上。
本發(fā)明的更具體的目的在于提供一種安裝于體積較小重量較輕的掃描裝置中的掃描機(jī)構(gòu)。在該掃描裝置中一個(gè)作用于掃描部件的閱讀開始啟動(dòng)部分模塊式地安裝于掃描裝置殼體內(nèi)部的一塊印刷電路板上，以確實(shí)抵御施加在其上的外來沖擊或撞擊。
另外，本發(fā)明的另一目的在于通過將其安裝于可彎曲的臂上并通過轉(zhuǎn)動(dòng)柱件附近的止動(dòng)物限制其運(yùn)動(dòng)，保護(hù)掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)免受沖擊。
而且，本發(fā)明的再一目的在于提出應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的新型掃描裝置的一種方法。
本發(fā)明提出這樣一種用于閱讀符號(hào)的掃描裝置，該符號(hào)具有多個(gè)帶不同反射率的部分，掃描裝置通過導(dǎo)引一束光射向該符號(hào)并將從符號(hào)上反射回來的光束收集起來而讀出該符號(hào)所帶有的信息;該掃描裝置包含(a)一印刷電路板，該電路板固定定位于所述裝置中;
(b)光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置，所述二裝置用于產(chǎn)生并導(dǎo)引一束聚焦的光線;
(c)一掃描機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)安裝在所述電路板上并且與所述光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置相隔一段距離;所述掃描機(jī)構(gòu)包含有一用于安裝掃描部件并使之作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置;一固定在所述電路板上的直立支持件，所述支持件具有一個(gè)中部，該中部使所述掃描部件安裝裝置與所述支持件相連接;掃描電動(dòng)裝置可操作地與所述掃描部件安裝裝置相連，以將所產(chǎn)生的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述的掃描部件;所述支持件的兩個(gè)相對(duì)端上分別具有外伸的彎臂;一個(gè)能彈性變形的撓性片簧延伸在上述兩個(gè)彎臂和所述將掃描電動(dòng)裝置及所述掃描部件連接的裝置之間;所述掃描電動(dòng)裝置一般用于施力使所述掃描部件預(yù)置到一個(gè)相對(duì)于兩擺動(dòng)端位置的中心位置，所述片簧提供一抵抗上述預(yù)置力的恢復(fù)力;
而且，所述片簧由聚酯構(gòu)成，而所述掃描機(jī)構(gòu)中的其它部件由注塑材料構(gòu)成;
而且，所述彎臂的自由端具有夾緊裝置，用于與靠接于此的所述片簧的端部緊密配合;
而且，所述彎臂是撓性的;
而且，所述彎臂與所述支持件為一體模注成型的整體結(jié)構(gòu);
而且，位于所述彎臂及所述支持件接合處的固緊裝置將上述整體結(jié)構(gòu)固定到所述電路板上;
而且，所述支持件上具有一個(gè)垂直的中心柱部分，該中心柱部分的一端向下延伸并穿過所述電路板上的一個(gè)孔;一軸座沿所述電路板的下表面延伸，并且與所述中心柱部分的下端相配合;
而且，所述掃描電動(dòng)裝置包含一個(gè)永久性磁性體和一個(gè)電磁線圈;所述磁性體安裝在一個(gè)與所述掃描部件安裝裝置相連接的可擺動(dòng)外伸臂件上;所述電磁線圈位于所述電路板上，并且交替吸引和推開所述磁性體以擺動(dòng)所述臂件，并最終擺動(dòng)所述掃描部件;
而且，所述片簧的中心固定在所述隨所述永久磁性體擺動(dòng)的裝置上;
而且，所述掃描部件安裝裝置連接在所述中心柱部分上以使該安裝裝置作一定角度的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng);
而且，所述掃描裝置包含一平間掃描鏡;
而且，所述彎臂是彎曲的，其最遠(yuǎn)端相向延伸，而且，所述片簧彎折成一定角度并在其彎折部分之間形成一個(gè)角度。
本發(fā)明還提出一種用于閱讀符號(hào)的掃描方法，該符號(hào)具有多個(gè)具有不同反射率的部分，通過導(dǎo)引一束光射向該符號(hào)并將從該符號(hào)上反射回來的、進(jìn)入一掃描裝置中部的光線收集起來而讀出該符號(hào)所帶有的信息;該掃描方法包含(a)固定定位一印刷電路板于所述裝置內(nèi);
(b)安裝光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置于電路板上，所述二裝置用于產(chǎn)生并導(dǎo)引一束聚焦的光線;
(c)將一掃描機(jī)構(gòu)安裝在所述電路上并且與所述光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置相隔一段距離;所述掃描機(jī)構(gòu)包含有用于安裝一個(gè)掃描部件并使之作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置;將一直立支持件固定于所述電路板上，所述支持件具有一個(gè)中部，該中部使所述掃描部件安裝裝置與所述支持件相連接;將一掃描電動(dòng)裝置可操作地與所述掃描部件安裝裝置相連接，以將所述的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述掃描部件;所述支持件的兩相對(duì)端上分別具有外伸的彎臂;將一能彈性變形的撓性彈簧定位延伸在上述兩彎臂及所述將所述掃描電動(dòng)裝置及所述掃描部件連接的裝置之間;所述掃描電動(dòng)裝置一般用于施力使所述掃描部件預(yù)置到一個(gè)相對(duì)于兩擺動(dòng)端位置的中心位置，所述片簧提供一抵抗上述預(yù)置力的恢復(fù)力;
而且，所述片簧由聚酯構(gòu)成，而所述掃描機(jī)構(gòu)中的其它部件由注塑材料構(gòu)成;
而且，所述彎臂的自由端具有夾緊裝置，用于與靠接于此的所述片簧的端部緊密配合;
而且，所述彎臂是撓性的;
而且，所述彎臂與所述支持件為一體模注成型的整體結(jié)構(gòu);
而且，位于所述彎臂及所述支持件接合處的固緊裝置將上述整體結(jié)構(gòu)固定到所述電路板上;
而且，所述支持件上具有一個(gè)垂直的中心柱部分，該中心柱部分的一端向下延伸并穿過所述電路板上的一個(gè)孔;一軸座沿所述電路板的下表面延伸，并且與所述中心柱部分的下端相配合;
而且，所述掃描電動(dòng)裝置包含一個(gè)永久性磁性體和一個(gè)電磁線圈;所述磁性體安裝在一個(gè)與所述掃描部件安裝裝置相連接的可擺動(dòng)外伸臂件上;所述電磁線圈位于所述電路板上，并且交替吸引和推開所述磁性體以擺動(dòng)所述臂件，并最終擺動(dòng)所述掃描部件;
而且，所述片簧的中心固定在所述隨所述永久磁性體擺動(dòng)的裝置上;
而且，所述掃描部件安裝裝置連接在所述中心柱部分上以使該安裝裝置作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng);
而且，所述掃描裝置包含一平凹掃描透鏡;
而且，所述彎臂是彎曲的，其最遠(yuǎn)端相向延伸，而且，所述片簧彎折成一定角度并在其彎折部分之間形成一個(gè)角度。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征及優(yōu)點(diǎn)將通過配合附圖對(duì)實(shí)施例的說明而得以詳細(xì)說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)掃描裝置的前視圖，該掃描裝置為一種手持式、槍形激光掃描頭;
圖2是圖1中所示的掃描裝置處于使用狀態(tài)的立體示意圖，而且該圖中的掃描裝置示意性地與激光掃描系統(tǒng)的其它部件相連;
圖3是沿圖1中3-3線的剖視示意圖;
圖4是一沿圖3中4-4線的放大剖視示意圖;其中的電路板部分上根據(jù)本發(fā)明裝有帶掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)的掃描機(jī)構(gòu);
圖5是一沿圖4中5-5線的剖視示意圖;
圖6是一頂視平面圖，示出了用于安裝掃描鏡及帶聚酯片簧的掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)的支持件，其中柱件未示出;
圖7是圖6中支持件的端視示意圖;
圖8是一軸座的平面示意圖，該軸座用于將圖7所示的支持機(jī)構(gòu)，安裝在一印刷電路板上;
圖9是圖8中所示軸座的端視圖;
圖10A示出了用于固定掃描鏡及掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)部分到支持件的柱件及托件機(jī)構(gòu);
圖10B示出了圖10A中所示柱件的一個(gè)截面;
圖11是為一主視圖，示出了將掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)上的磁性體固定到柱件上的外伸臂件結(jié)構(gòu);該外伸臂件帶有一個(gè)托架部;
圖12是圖11中所示結(jié)構(gòu)的平面圖;
圖13是柱件及托件機(jī)構(gòu)的平面示意圖，該機(jī)構(gòu)用于安裝與掃描電動(dòng)機(jī)構(gòu)固連著的掃描鏡;
圖14是聚酯片簧的主視圖。
請(qǐng)參照附圖，特別是附圖1-3，本發(fā)明涉及一種激光掃描裝置，該裝置可以很容易地應(yīng)用于符號(hào)的閱讀、掃描和/或分析，例如條碼符號(hào)及其它符號(hào)的掃描和分析。
參看圖1，該圖示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例為一個(gè)大致手持式的閱讀頭10。該閱讀頭10包含一個(gè)為槍形的外殼。該槍形外殼包含一個(gè)基本上沿其手柄軸延伸的、截面為矩形的手柄部12及一個(gè)大致上在水平方向延伸的筒形部或本體部11。手柄部12的截面尺寸及總體大小應(yīng)設(shè)計(jì)成與使用者的手相適應(yīng)并使使用者能方便地握持。本體部11和手柄部12用輕質(zhì)、有彈性、抗沖擊、可成形的材料構(gòu)成。塑料外殼可以是模注成型的、真空成形或者是吹塑成形的，以形成一個(gè)具有內(nèi)部空間的薄空心殼。所形成的內(nèi)部空間的體積小于50立方英寸，在其它應(yīng)用中，還可以為25立方英寸或者更小些。上述具體數(shù)值并非是對(duì)本發(fā)明自身的限制，僅是為了提供一個(gè)對(duì)于閱讀頭10的體積及外形最大尺寸的大致估算。由外殼部12a、12b構(gòu)成部分外殼，該兩部分沿一個(gè)大致上垂直的對(duì)合線12c對(duì)合。
如圖2所示，考慮到可能的使用位置，本體部11上具有一個(gè)前突區(qū)或前突部，該前突部具有一個(gè)前傾壁11a。本體部11上還有一個(gè)后區(qū)或后部，該后區(qū)具有一個(gè)后壁。該后壁位于后部并與前傾壁11a相距一段距離。本體部11還具有一個(gè)頂壁11c及一對(duì)位于前后壁之間的相對(duì)側(cè)壁11e、11f。前傾壁11a相對(duì)于頂壁及底壁是傾斜的。
手控扳機(jī)13朝前安裝在手柄部和本體部的交匯處、使用者在握持式手柄部進(jìn)行工作時(shí)的食指停放位置。該板機(jī)可相對(duì)于閱讀頭轉(zhuǎn)動(dòng)，并且最好是按壓式的。
視窗14固定安裝在前突部并且是透光的，以使激光從閱讀頭10的內(nèi)部射到其外部。
一撓性、輕便、螺旋形導(dǎo)線15多向可動(dòng)地以本領(lǐng)域公知的方式將閱讀頭10與激光掃描系統(tǒng)的其它部件，例如解碼模塊和主機(jī)，相連通。
在閱讀頭10內(nèi)安裝有多個(gè)部件，如下面將要描述的那樣，它們中至少有一部分是直接或者間接地由扳機(jī)13啟動(dòng)的。其中一個(gè)位于閱讀頭中的部件可為可控激光光源(參看圖3)例如一個(gè)由扳機(jī)13啟動(dòng)后工作的半導(dǎo)體激光二極管。該可控激光光源產(chǎn)生并且傳輸出一個(gè)相應(yīng)的激光光束，并且該光束的亮度，如上所述應(yīng)為至少對(duì)于人眼來說是基本可見的。該從激光二極管發(fā)射出的光束是高度發(fā)散的，其發(fā)散程度在平行和垂直于光束的縱向傳播方向的不同平面上是不同的。而且該光束是非徑向?qū)ΨQ的，即垂變的;其光束的橫截面形狀類似一個(gè)橢圓。該二極管可以是被連續(xù)波驅(qū)動(dòng)的，也可以是被脈沖波驅(qū)動(dòng)的、其所要求的一個(gè)低電壓(例如直流12伏或更小)可以由安裝在閱讀頭內(nèi)的電壓調(diào)節(jié)器和一個(gè)電池電源(直流)供給，也可以由可折卸地裝在閱讀頭上的多次充電式電池組附件供給，還可以通過連接在閱讀頭上的導(dǎo)線15從一個(gè)外部電源(直流電源)引入供給。能發(fā)出不同波長(zhǎng)光束或激光的二極管也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
盡管在圖1和2中所示的實(shí)施例為手持式的，但是本發(fā)明也可以作成固定臺(tái)式，桌面式或其它形狀。
參看圖3所示截面圖，光學(xué)組件30裝在掃描裝置中的印刷電路板20上，并且是可調(diào)地相對(duì)于電路板定位，以從光學(xué)角度修正并導(dǎo)引射出的光線或激光光束沿一個(gè)特定光路射向一個(gè)位于掃描裝置外的參考面。需要閱讀的符號(hào)既可以設(shè)置在該參考面附近，在該參考面上，又可以位于參考面的一側(cè)或者另一側(cè)?？偟膩碚f，應(yīng)該是位于所使用的、經(jīng)修正的激光光束所達(dá)區(qū)域的長(zhǎng)度范圍內(nèi)的任意位置以及相對(duì)于激光掃描裝置所能夠達(dá)到的工作范圍內(nèi)。藉此，從符號(hào)上反射回來的光線或激光光束在一個(gè)方向上可以認(rèn)為是定向反射光線，而在其它許多方向上可以認(rèn)為是散射光。并且散射的激光光束中沿第二光路返回掃描裝置的部分稱為返回光部分，這一部分用于提供符號(hào)上所帶有的信息。
如圖3所示，光學(xué)組件30可以與在美國(guó)專利5，015，833中公開的光學(xué)組件相同或者類似，這一專利已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，并且引用于此作為現(xiàn)有技術(shù)。所以，除了大致內(nèi)容外，這里并沒有認(rèn)為有必要重述這一光學(xué)組件的所有情況及其細(xì)節(jié)。但是，正如本領(lǐng)域所眾所周知的那樣，該光學(xué)組件包含一個(gè)調(diào)焦透鏡，該調(diào)焦透鏡可以是平凹透鏡，并且與一個(gè)小孔配合使發(fā)射出的激光光束或光線聚焦在一個(gè)參照面上。用于調(diào)整透鏡和其它構(gòu)件的適當(dāng)彈簧可以用于組裝在光學(xué)組件中。該光學(xué)組件包含一個(gè)光源，例如激光二極管，以產(chǎn)生投射到掃描機(jī)構(gòu)36上的所需光線。根據(jù)本發(fā)明的掃描機(jī)構(gòu)36將在下文中描述。
參看圖4和5，該圖等詳細(xì)地示出了掃描裝置中組合在一起的掃描機(jī)構(gòu)。掃描機(jī)構(gòu)36包含一個(gè)直立支持件40，如圖6和7所示。該支持件40的中間部分為帶有L型彎臂44、46的托架42。彎臂44、46從托架42的兩側(cè)伸出并且分別相對(duì)彎曲一個(gè)銳角α。大致為矩形的托架42由緊固件(未示)固定在印刷電路板20上。該緊固件穿過形成在托架端部的通孔47并且與軸座60上的螺紋孔58配合。托架42還包含有一個(gè)帶孔的中部48，該中部48可轉(zhuǎn)動(dòng)地支持著柱件50。柱件50具有一個(gè)穿過印刷電路板的下部，該下部定位在延伸于電路板20下表面的軸座60中(圖5、圖8、圖9)。如圖10A、10B、13所示，柱件50與一個(gè)托件52相連接。一個(gè)適當(dāng)?shù)膾呙璨考?4，例如一個(gè)平面掃描鏡，由緊固件固定在該托件52上以使該掃描部件能繞與柱件的軸同軸的y軸擺動(dòng)。如圖11、12所示，外伸臂件70可固定在柱件50上且在該外伸臂件70上具有裝在其最遠(yuǎn)外伸端74上的磁性體72。磁性體72由于可以進(jìn)出位于電磁線圈76中的一個(gè)小孔，故可被固定在印刷電路板20上的加電電磁線圈76交替拉入或推出線圈的內(nèi)部，籍此使外伸臂件70和柱件5來回?cái)[動(dòng)，并使掃描部件54來回?cái)[動(dòng)。
如圖6所示，為了使掃描鏡54適當(dāng)定位并且為了使掃描鏡54能實(shí)回到或受力回到其中心位置，托架42的彎臂44和46上具有夾緊部件，該夾緊部件可以是截面形狀為半圓的柱狀凸出60和62。該凸出60和62上分別具有插榫64，用于和與其套在一起的、相應(yīng)的夾緊套件66和68配合。如圖14所示，片簧80由一聚酯片構(gòu)成，延伸穿過柱件50的凹槽部51并與帶有磁性體的外伸臂件70相配合。片簧80的中心部具有孔82，用于與從外伸臂件上伸出的緊固件或插榫配合，以使片簧80被固定到支持著掃描鏡54的可轉(zhuǎn)動(dòng)的柱件50上。而片簧80的相對(duì)端84、86上分別具有孔88和90，用于分別配合在延伸于半圓柱形夾緊件60、62和62、68之間的插榫64上，并且被固定裝設(shè)在夾緊件之間。這樣，片簧80彎成兩個(gè)部分，并被定位在托架42上，其兩部分分別從片簧在柱件50上的固定處延伸到其端部84和86，彎折部分的夾角可以為直角即90°。對(duì)于由于施加到磁性體上的電磁作用而使掃描鏡所產(chǎn)生的擺動(dòng)，上述結(jié)構(gòu)提供了一種均衡這種擺動(dòng)的彈性預(yù)置力，因此使掃描鏡可以在其兩個(gè)端位置之間擺動(dòng)。事實(shí)上，掃描裝置在工作時(shí)，每當(dāng)一個(gè)電脈沖施加到線圈上，磁性體就會(huì)被拉入線圈的中心或者腔中，籍此，使所有的可擺動(dòng)部件受到拉動(dòng)，同時(shí)，片簧彎曲。如圖4所示，片簧的兩個(gè)部分均為大致上直的，一但由于磁性體72擺動(dòng)而出現(xiàn)位移，片簧80的每一部分都會(huì)彎曲并因此儲(chǔ)存了能量。一旦磁性體72被彎曲，片簧的每一部隨之釋放出能量，使磁性體及掃描鏡向其中心位置移動(dòng)并越過該位置，使整個(gè)組件在有阻尼的方式下擺動(dòng)。因此，這種特定的結(jié)構(gòu)確保了掃描鏡在兩個(gè)端位置間可控制地?cái)[動(dòng)，以使其均勻地進(jìn)行掃描以閱讀目標(biāo)上的信息。
除了片簧80可以由聚酯構(gòu)成以外，上述掃描機(jī)構(gòu)36中的其余部件，除了掃描鏡，均可由注塑材料制成。例如聚碳酸酯及類似材料。通過整體式地將整個(gè)掃描裝置安裝在印刷電路板20上這一簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，可以有效地保護(hù)住掃描機(jī)構(gòu)，使其能承受住在使用中因掉落或者粗暴使用而產(chǎn)生的沖擊和撞擊，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)使其安裝使用簡(jiǎn)單方便。
從上面所述可以看出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明所提出的掃描裝置清晰地帶有根本沒有公開及非顯而易見的技術(shù)特征。
盡管上文是作為對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的描述，但應(yīng)該注意的是，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的前提下對(duì)具體細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很容易的。因此，本發(fā)明并不局限于上面的具體描述。
權(quán)利要求
1.一種用于閱讀符號(hào)的掃描裝置，該符號(hào)具有多個(gè)帶不同反射率的部分，掃描裝置通過導(dǎo)引一束光射向該符號(hào)并將從符號(hào)上反射回來的光束收集起來而讀出該符號(hào)所帶有的信息；其特征在于，該掃描裝置包含(a)一印刷電路板，該電路板固定定位于所述裝置中；(b)光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置，所述二裝置用于產(chǎn)生并導(dǎo)引一束聚焦的光線；(c)一掃描機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)安裝在所述電路板上并且與所述光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置相隔一段距離；所述掃描機(jī)構(gòu)包含有一用于安裝掃描部件并使之作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置；一固定在所述電路板上的直立支持件，所述支持件具有一個(gè)中部，該中部使所述掃描部件安裝裝置與所述支持件相連接；掃描電動(dòng)裝置可操作地與所述掃描部件安裝裝置相連，以將所產(chǎn)生的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述的掃描部件；所述支持件的兩個(gè)相對(duì)端上分別具有外伸的彎臂；一個(gè)能彈性變形的撓性片簧延伸在上述兩個(gè)彎臂和所述將掃描電動(dòng)裝置及所述掃描部件連接的裝置之間；所述掃描電動(dòng)裝置一般用于施力使所述掃描部件預(yù)置到一個(gè)相對(duì)于兩擺動(dòng)端位置的中心位置，所述片簧提供一抵抗上述預(yù)置力的恢復(fù)力。
2.如權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其特征在于，所述片簧由聚酯構(gòu)成，而所述掃描機(jī)構(gòu)中的其它部件由注塑材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其特征在于，所述彎臂的自由端具有夾緊裝置，用于與靠接于此的所述片簧的端部緊密配合。
4.如權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其特征在于，所述彎臂是撓性的。
5.如權(quán)利要求4所述的掃描裝置，其特征在于，所述彎臂與所述支持件為一體模注成型的整體結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的掃描裝置，其特征在于，位于所述彎臂及所述支持件接合處的固緊裝置將上述整體結(jié)構(gòu)固定到所述電路板上。
7.如權(quán)利要求6所述的掃描裝置，其特征在于，所述支持件上具有一個(gè)垂直的中心柱部分，該中心柱部分的一端向下延伸并穿過所述電路板上的一個(gè)孔;一軸座沿所述電路板的下表面延伸，并且與所述中心柱部分的下端相配合。
8.如權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其特征在于，所述掃描電動(dòng)裝置包含一個(gè)永久性磁性體和一個(gè)電磁線圈;所述磁性體安裝在一個(gè)與所述掃描部件安裝裝置相連接的可擺動(dòng)外伸臂件上;所述電磁線圈位于所述電路板上，并且交替吸引和推開所述磁性體以擺動(dòng)所述臂件，并最終擺動(dòng)所述掃描部件。
9.如權(quán)利要求8所述的掃描裝置，其特征在于，所述片簧的中心固定在所述隨所述永久磁性體擺動(dòng)的裝置上。
10.如權(quán)利要求7所述的掃描裝置，其特征在于，所述掃描部件安裝裝置連接在所述中心柱部分上以使該安裝裝置作一定角度的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其特征在于，所述掃描裝置包含一平間掃描鏡。
12.如權(quán)利要求3所述的掃描裝置，其特征在于，所述彎臂是彎曲的，其最遠(yuǎn)端相向延伸，而且，所述片簧彎折成一定角度并在其彎折部分之間形成一個(gè)角度。
13.一種用于閱讀符號(hào)的掃描方法，該符號(hào)具有多個(gè)帶不同反射率的部分，通過導(dǎo)引一束光線射向該符號(hào)并將從該符號(hào)上反射回來的、進(jìn)入一掃描裝置中部的光線收集起來而讀出該符號(hào)所帶有的信息;其特征在于，該掃描方法包含(a)固定定位一印刷電路板于所述裝置內(nèi);(b)安裝光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置于電路板上，所述二裝置用于產(chǎn)生并導(dǎo)引一束聚焦的光線;(c)將一掃描機(jī)構(gòu)安裝在所述電路上并且與所述光線發(fā)生裝置及光學(xué)裝置相隔一段距離;所述掃描機(jī)構(gòu)包含有用于安裝一個(gè)掃描部件并使之作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置;將一直立支持件固定于所述電路板上，所述支持件具有一個(gè)中部，該中部使所述掃描部件安裝裝置與所述支持件相連接;將一掃描電動(dòng)裝置可操作地與所述掃描部件安裝裝置相連接，以將所述的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述掃描部件;所述支持件的兩相對(duì)端上分別具有外伸的彎臂;將一能彈性變形的撓性彈簧定位延伸在上述兩彎臂及所述掃描電動(dòng)裝置及所述掃描部件連接的裝置之間;所述掃描電動(dòng)裝置一般用于施力使所述掃描部件預(yù)置到一個(gè)相對(duì)于兩擺動(dòng)端位置的中心位置，所述片簧提供一抵抗上述預(yù)置力的恢復(fù)力。
14.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述片簧由聚酯構(gòu)成，而所述掃描機(jī)構(gòu)中的其它部件由注塑材料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述彎臂的自由端具有夾緊裝置，用于與靠接于此的所述片簧的端部緊密配合。
16.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述彎臂是撓性的。
17.如權(quán)利要求16所述的掃描方法，其特征在于，所述彎臂與所述支持件為一體模注成型的整體結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求16所述的掃描方法，其特征在于，位于所述彎臂及所述支持件接合處的固緊裝置將上述整體結(jié)構(gòu)固定到所述電路板上。
19.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述支持件上具有一個(gè)垂直的中心柱部分，該中心柱部分的一端向下延伸并穿過所述電路板上的一個(gè)孔;一軸座沿所述電路板的下表面延伸，并且與所述中心柱部分的下端相配合。
20.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述掃描電動(dòng)裝置包含一個(gè)永久性磁性體和一個(gè)電磁線圈;所述磁性體安裝在一個(gè)與所述掃描部件安裝裝置相連接的可擺動(dòng)外伸臂件上;所述電磁線圈位于所述電路板上，并且交替吸引和推開所述磁性體以擺動(dòng)所述臂件，并最終擺動(dòng)所述掃描部件。
21.如權(quán)利要求20所述的掃描方法，其特征在于，所述片簧的中心固定在所述隨所述永久磁性體擺動(dòng)的裝置上。
22.如權(quán)利要求19所述的掃描方法，其特征在于，所述掃描部件安裝裝置連接在所述中心柱部分上以使該安裝裝置作一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
23.如權(quán)利要求13所述的掃描方法，其特征在于，所述掃描裝置包含一平凹掃描透鏡。
24.如權(quán)利要求15所述的掃描方法，其特征在于，所述彎臂是彎曲的，其最遠(yuǎn)端相向延伸，而且，所述片簧彎折成一定角度并在其彎折部分之間形成一個(gè)角度。
全文摘要
一種用于掃描、閱讀帶有多個(gè)不同反射率部分的符號(hào)的掃描裝置，該裝置包含一塊印刷電路板及安裝在該印刷電路板上的光線發(fā)生裝置、光學(xué)裝置及掃描機(jī)構(gòu)。所述掃描機(jī)構(gòu)中包含一用于安裝掃描部件并使之作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的裝置，直立支持件及掃描電動(dòng)裝置。掃描機(jī)構(gòu)模塊式的安裝在電路板上并且大部分構(gòu)件由注塑材料構(gòu)成。具有上述組成的掃描裝置重量輕、制作成本低且抗沖擊。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1077297SQ9211448
公開日1993年10月13日 申請(qǐng)日期1992年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月24日
發(fā)明者霍華德·謝潑德 申請(qǐng)人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)股份有限公司