專利名稱：條形碼讀取方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及讀取條形碼的方法和裝置，更詳細地，涉及對一種條形碼格式的讀取方法和裝置，這種條形碼格式是根據(jù)條和空隔中某一個或者兩者的相對高度、和條的相對高度進行數(shù)據(jù)編碼化的。
讀印刷的條形碼的條形碼讀取裝置已經(jīng)周知，例如使用于船運、制造、購物的統(tǒng)計、郵件的分類等各種各樣的用途。條形碼讀取裝置一般讀取例如碼39、交叉二五碼、碼128、碼92、庫德巴碼、UPC碼等將信息編碼于條和空隔的相對的寬度中的以一種或一種以上工業(yè)規(guī)格形成的條形碼格式。條形碼讀取裝置取得條形碼的電子影像，變成條和空隔相對寬度的數(shù)字表示?？梢园堰@種數(shù)字表示表達出來，接著為了進行處理可以將它們送到計算機中去。
讀取象郵件數(shù)字編碼系統(tǒng)(POSTNET)等數(shù)據(jù)被編碼在條和空隔中的一個或二者的相對寬度(寬度調(diào)制)、和(或)條的相對高度之中(高度調(diào)制)的條形碼格式的條形碼讀取裝置已經(jīng)公知。POSTNET是為了得到信件收信人姓名信息的最恰當條形碼系統(tǒng)而由美國郵政署開發(fā)出來的。參照

圖1來說明，POSTNET碼的基本要素是分別表示為二進制數(shù)1和0的長條100和短條105。長條和短條的底邊排成水平一直線。碼的5個條表示一個文字。各條表示數(shù)字，各幀以長條110開始，以長條110結(jié)束。
設計為對高度調(diào)制條形碼格式進行解碼的條形碼讀取裝置一般取得條形碼二個數(shù)字表示，并存儲起來。長條的第一個數(shù)字表示由水平掃描條形碼的上部(沿第一視平面115)獲得。此第一視平面115包含長條，但短條除外。全部的條(長條和短條二者)的第二個數(shù)字表示由水平掃描條形碼下部(沿第二視平面120)獲得、儲存起來。第二視平面包含了長條和短條二者。接著，比較第一數(shù)字表示和第二數(shù)字表示，決定哪一個條長，哪一個條短。此第一和第二視平面115，120的水平掃描使用以適當間隔配置的第1和第2線形掃描裝置，例如二個線形激光掃描器或二個線形CCD掃描器，而能夠?qū)嵤?。代之以使用單一線形掃描裝置實施第1和第2視平面115，120的水平掃描也是可以的。該場合，起初，將掃描器和條形碼配置于第1方向，掃描第1視平面115，接著移動到第2方向，掃描第2視平面120。
使用這種方式進行解碼，條形碼讀取裝置要備有多個線形掃描器，或者必需將條形碼正確朝向單個掃描器、正確地移動，從而注意到條形碼或者掃描器，或者此二者的機械操作是必要的。此外，開始解碼之前，注意到必需將條形碼的多個影像變換為數(shù)字表示并進行比較。為此，對某一種用途，使用這些以往的方式的條形碼讀取裝置很可能是極為復雜并且是昂貴的。
為了讀取將數(shù)據(jù)編碼于條和空隔中的一個或二者的相對寬度、和(或)條的相對高度之中的條形碼格式，收集條形碼的條和空隔的高度和寬度二者的視覺影像的二元電荷耦合器件(CCD)是公知的。這種形式的CCD條形碼讀取裝置得到條形碼全部的視覺影像的數(shù)字表示，根據(jù)分析這個數(shù)字表示內(nèi)條的相對高度和條及空隔的相對寬度而實行解碼。CCD條形碼讀取裝置為了實行解碼要注意數(shù)字存儲器和處理時間是必要的。還有這種形式的CCD讀取裝置比起基于激光的條形碼讀取裝置，為了取得條形碼全體的視覺影像必須有大的表面積，為此CCD的表面積增大了，故而CCD的價格顯著地增加了。
希望使用對著掃描器而不必移動條形碼的單個線形掃描器來掃描條形碼的用途很多。例如，為了檢查信件的POSTNET條形碼的相容性和正確性使用比較簡單的、比較便宜的裝置中可以使用這種形式的掃描器。本發(fā)明的一個目的即是提供一種讀取條形碼的方法及裝置，以滿足這一需求。
還希望能使用同樣的手持式掃描器來掃描使用了各種以前是不適用的條形碼記號表示法的條形碼。本發(fā)明的另一個目的即是提供一種讀取條形碼的方法及裝置，以滿足這一需求。
從而，本發(fā)明的第1特征是由橫過含有大塊部分和小塊部分的記號(例如，條形碼)地掃描被照到的范圍來對記號解碼。由于比起小塊部分來大塊部分占有被照到范圍較大部分，光源橫掃記號區(qū)時從記號反射的光的強度變化了。根據(jù)分析這些變化可以對記號解碼。
對于特定的實施例，記號包含了長條和短條(POSTNET)或者粗條和細條。本發(fā)明使用聚集成細長光斑的激光光源并以光斑的長軸和條記號成一直線地照射記號。
在對記號解碼時，探明反射光強度變化中的谷，比較這些谷的深度是必要的。最深的谷相當于長條或粗條，其余的谷相當于短條或細條。
根據(jù)本發(fā)明的第2特征，使用上述方法檢查記號的相容性。最初掃描校正記號，再掃描待查記號。比較此二次掃描，決定待查記號是否有相容可能。
圖1是表示以往讀取POSTNET條形碼的方法的平面圖。
圖2(A)是讀取POSTNET條形碼的大寬度掃描光束的平面圖。圖2(B)是讀取寬度調(diào)制的條形碼的大寬度掃描光束的平面圖。
圖3是表示如圖2(A)、(B)所示的掃描時從條形碼反射的光強度的曲線圖。
圖4是產(chǎn)生圖2(A)、(B)所示的大寬度掃描光束的手持式掃描器的示意圖。
圖5是產(chǎn)生圖2(A)、(B)所示的大寬度掃描光束的固定式掃描器的示意圖。
圖6是產(chǎn)生圖2(A)、(B)所示的大寬度掃描光束的裝置的側(cè)面圖。
圖7是圖6裝置的平面圖。
圖8是產(chǎn)生大寬度掃描光束、集中從目標反射來的光、聚焦于光檢出器的裝置的平面圖。
圖9是處理經(jīng)圖8裝置檢出的光的強度的模/數(shù)電路的方框圖。
圖10是經(jīng)圖9的電路生成的模擬信號和數(shù)字信號的時序圖。
圖11是表示圖9的峰值檢出器、單脈沖發(fā)生電路、觸發(fā)器、和門電路的一個實施例的電路圖。
圖12是表示圖9的條模式檢出器的一個實施例的電路圖。
圖13是表示為了處理經(jīng)圖8的裝置檢出的光的強度，微處理器遵從的一連串程序的流程圖的開始部分。
圖14是繼續(xù)圖13的流程圖的中間部分。
圖15是繼續(xù)圖14的流程圖的最后部分。
圖16是作為檢查裝置使用而放在支架上的圖4的手持式掃描器的示意圖。
圖17是讀取高度調(diào)制條形碼和寬度調(diào)制條形碼的圓形掃描光束的平面圖。
圖18是按照加拿大郵件記號表示法確定在信件上位置的高度調(diào)制條形碼的平面圖。
符號說明100 長條105 短條110 表示各幀開始和結(jié)束的長條
115 第1視平面120 第2視平面200 照明光斑205’，205”中間位置220’，220”對應于上述中間位置的時間240 手持式掃描器245 開口250 扳機255 電纜線260 控制裝置265 固定式掃描器270 移動臺275 支持體280 條形碼300 激光二極管305 透鏡310 圓錐形光束315 掃描鏡320 細的區(qū)域321 高通濾波器322 單脈沖發(fā)生電路323 條模式檢出器324 門325 衰減峰值檢出器327 線
330 比較器335 觸發(fā)器340 延時元件345 比較器350 激光/透鏡組件355 光電二極管360 大型集光鏡365 門370 運算放大器375 二極管380 電阻385 電容器390 比較器391 電容器395，400 電阻410 限流二極管415 電容器420 NPN三極管421 電阻422 陷電位三極管425 運算放大器427 反饋二極管429 電容器430，435，440電阻442，445結(jié)點
450 比較器455 電容器460 電阻640 支架645 裝入口650 臺階655 校正條形碼如圖2(A)、(B)所示，大體上是橢圓形的照明光斑200被光源產(chǎn)生來掃描條形碼。條形碼是象圖2(A)那樣屬高度調(diào)制的條形碼也好，象圖2(B)那樣屬寬度調(diào)制條形碼也可以。條形碼信息由連續(xù)的相對地無反射(黑色)區(qū)域和相對地有反射(白色)區(qū)域進行編碼化。光斑200從左到右橫過條形碼時，光斑200通過圖2(A)、(B)所示的幾個中間位置205’，205”，205上。在位置205’上光斑200照到條間空隔從而反射光量最大。在位置205”光斑200照到短條(圖2(A))或細條(圖2(B))，從而反射的光量比最大值減少。在位置205光斑200照到長條(圖2(A))或粗條(圖2(B))從而反射的光量再減少達最小值。
如圖3所示，從條形碼反射來的光的強度I(t)在照明光斑200橫過條形碼時發(fā)生變化。照明光斑200橫過條間空隔(例如在205’位置)的時候，反射光強度I(t)達到最大值(例如在時間220’時)。照明光斑200橫過短條(例如在圖2(A)的位置205”)或者細條(例如在圖2(B)的位置205”)的時候，反射光強度I(t)減少(例如在時間220”)。再者，照明光斑200橫過長條(例如在圖2(A)的位置205)或者粗條(例如圖2(B)的位置205上)的時候，反射光強度I(t)達到最小值(例如在時間220時)。
其結(jié)果，圖2(A)的長條和短條模式，或者圖2(B)的細條和粗條模式，反射光強度I(t)的最大值、減少了的中間值、和最小值的模式是明確的，從這些模式可以進行解碼。高度調(diào)制的條形碼和寬度調(diào)制的條形碼都產(chǎn)生同樣的強度特性，所以在這里記載的掃描方法和解碼方法對高度調(diào)制的條形碼和寬度調(diào)制的條形碼中的一個或二個都是適用的。此外，用這里記載的方法設計的掃描器可以按照對二種以上完全不同的記號表示法進行解碼那樣來構(gòu)成，所以按照所知的新記號表示法只要將掃描器的硬件或軟件中的一個簡單地重新構(gòu)成，使用者就可以讓同樣的掃描器使用于以前不適用的二種以上的用途。由于這種通融性，對某一種用途可以大幅度地減少價格。
在圖3中，反射光強度I(t)是依從于一條低頻曲線，可以發(fā)現(xiàn)上述光的強度變化是調(diào)制在這條低頻曲線上的高頻現(xiàn)象。這個強度I(t)的低頻變化是因為掃描光束照射相對于掃描器不同的距離和不同的角度位置的區(qū)域，因而從條形碼反射的光的量有變化所引起。被照射區(qū)域離掃描器最近，同時掃描光束和被照射區(qū)域相交成直角的時候，掃描器接收到最大量的反射光。被照射區(qū)域離掃描器最遠，同時掃描光束和被照射區(qū)域以小的銳角相交時，掃描器接收到最小量的反射光。掃描光束橫掃條形碼時，掃描光束和被照射區(qū)域間的距離，掃描光束和被照射區(qū)域相交的角度都在變化。結(jié)果反射光量變化了，就會是圖3所示那樣平滑的低頻曲線。
還有，在多種用途中，使用者必須注意讓掃描器正確地對向條形碼。包括POSTNET條形碼的眾多條形碼是不可逆的。總之，假如將P0STNET條形碼反方向來讀取的話，是可以的但是解碼為錯誤的地址信息。單光束掃描器不具備判斷條的掃描是在正確的順序或是在相反的順序(例如信封上下所顛倒的場合)的手段，所以如果使用者沒有正確對向條形碼的話，掃描的功能不存在。
圖4表示使用上述方法掃描條形碼的掃描裝置的第1個實施例。使用者扣動扳機250后，手持式掃描器240通過開口245發(fā)射出橢圓形的激光光束。條形碼離掃描器有適當?shù)木嚯x時，激光束掃描包括條形碼寬度那樣充分的角度范圍。
圖5表示使用上述方法的掃描裝置的第2個實施例。條形碼掃描裝置265有由支持體275裝在移動臺270上的掃描器240。移動臺270中的一套信件285的條形碼280被從掃描器240發(fā)射的激光光束所照射到。
將圖4所示掃描器那樣的手持式掃描器裝在適當?shù)墓ぷ髋_上就可獲得如圖5所示實施例相類似的固定式掃描器是容易理解的。
在手持式或固定式任何一種實施例中，從掃描器240發(fā)射的光至少一部分是在可視光譜范圍中選定，所以如圖5所示(因為激光用比眼睛能識別的速度要高的速度掃描)從掃描器發(fā)射的光照到目標條形碼280上可見為長方形。因而，為了掃描條形碼，使用者以讓此長方形和條形碼相一致(即，條形碼完全進入長方形之中)這樣來確定條形碼或者掃描器，或者它們二者的方向。因為如此確定掃描器方向，掃描器的掃描達到條形碼全體。掃描器240收集從條形碼反射的光，產(chǎn)生具有和圖3所示的波形相似的波形的模擬電信號。
在圖4的第1實施例的場合，掃描器240備有將此模擬信號變換成一連串數(shù)字符號，將這些取樣信號通過圖4的電纜255送到控制裝置260去的模/數(shù)回路網(wǎng)?？刂蒲b置260處理取樣信號，生成將條形碼編碼化的數(shù)字表示(在下面參照圖13～15進行說明)。在圖5的第2實施例場合，掃描器240備有將此模擬信號直接變換成將條形碼編碼化的數(shù)字表示的回路網(wǎng)(下面將參照圖9～12來說明)。
如圖6所示，掃描器240的光學裝置具有激光二極管300、將從激光二極管放出的光聚在焦點上的聚焦透鏡305。通過透鏡305的光集合在一個焦點上。即，通過透鏡305的光形成大體上是圓椎形的光310。因透鏡305而聚焦在焦點上的光由掃描鏡315反射，隨后通過開口245(圖4)，打到目標條形碼上(總之，激光二極管300發(fā)出離開開口245方向的光)。
掃描鏡315，如圖6所示(夸張地)，有圓筒形斷面。第1實施例場合，掃描鏡315的曲率半徑為833英寸。因為掃描鏡是圓筒形，所以集于焦點的激光被發(fā)散于垂直方向。其結(jié)果是激光在垂直方向上不聚集在焦點上。非但那樣，如圖所示，經(jīng)掃描鏡315反射后，光束要在垂直方向上稍稍發(fā)散就可定出掃描鏡315的曲率半徑。據(jù)此，在目標區(qū)域生成高約1/4英寸的光點200。使用者可以將掃描器240靠近或遠離目標條形碼來加減光點的高度。
因為掃描鏡315有圓筒形斷面，所以光只在垂直方向上分散。但是，在水平方向上，如圖7所示，光聚集在細線320上。此外，圖7還表示掃描鏡315回轉(zhuǎn)、聚焦的光束橫掃目標條形碼的樣子。掃描鏡315有點線位置的時候，聚于焦點的光束也有點線位置。為了讓光束橫掃目標，使用讓掃描鏡315以一定速度回轉(zhuǎn)的執(zhí)行機構(gòu)，例如小型的檢流計。
如圖8所示，從區(qū)域320反射回來的光用配置在掃描鏡315后面的和掃描鏡315一起回轉(zhuǎn)的大型集光鏡360集光。如圖示那樣，從激光/透鏡組合件350發(fā)出的光經(jīng)掃描鏡315反射，入射到區(qū)域320的目標。目標以相當不規(guī)則的模式反射光。反射光的一部分由集光鏡360集光。集光鏡360將集起的反射光再集合到光敏二極管355上。光敏二極管355稍稍離開激光/透鏡組合件一點，因此集光鏡360的焦點軸如圖8所示(夸張地)，稍稍離開掃描鏡315的焦點軸一點點。
第1實施例的場合，將美國專利第4896026號記載的掃描器改造了一個(用圓筒形掃描鏡置換平面掃描鏡)，做成一個適當?shù)墓鈱W裝置。
如圖9所示，將示于圖3的模擬信號解碼的回路生成二個數(shù)字信號DBP(數(shù)字條的模式)和TBP(長條模式)。圖10表示DBP信號和TBP信號的相對時序圖。DBP信號的脈沖反映濾了波的模擬信號(F.A.S.)所有的躍遷，而TBP信號的脈沖只反映濾波的模擬信號的大的負向躍遷(相當于粗條或長條)。這些信號經(jīng)控制裝置260的適當數(shù)字信號處理并作比較，將條形碼的長條和短條(或者粗條和細條)的模式檢出來，再檢出編碼化的信息。圖10還表示了內(nèi)部模擬信號(“濾波的模擬信號”和“長條的門限值”)及由圖9的解碼回路生成的數(shù)字信號(CLR)。
關于圖9的詳細說明，濾了波的模擬信號由高通濾波器321生成。高通濾波器321將光檢出器即光電二極管355發(fā)生的模擬信號(參照圖3)的低頻成分除去了，所以如圖10所示，生成具有與條形碼的空隔和條相對應的高頻的正負躍遷的模擬信號。
DBP信號在比較了濾了波的模擬信號和其自身的延時反轉(zhuǎn)信號而生成。延時元件340將小的延時(例如，約10°相位移)導入濾了波的模擬信號基頻中。比較器345對此濾了波的模擬信號的延時反轉(zhuǎn)信號(比較器345的反轉(zhuǎn)輸入)和濾了波的模擬信號的非延遲反轉(zhuǎn)信號(比較器345的非反轉(zhuǎn)輸入)作比較。非延遲反轉(zhuǎn)信號有較高電壓時，比較器345的輸出具有理論上的“1”值。否則，比較器345的輸出有理論上的“0”值。結(jié)果，濾了波的模擬信號的值增大的時候，被延時的模擬信號有比模擬信號低的值，比較器345輸出“1”。反之，濾了波的模擬信號減小的時候，被延時的模擬信號有比模擬信號高的值，比較器345輸出“0”。因而，比較器345的輸出是一個有與模擬信號的正和負的躍遷正確地對應的脈沖模式的數(shù)字信號，因而用來生成圖10所示的DBP輸出信號。
為了生成TBP信號，將濾了波的模擬信號和在前面的最大負值作比較。如果濾了波的模擬信號比前面的值大，檢出長條。為了存儲前面的值，濾了波的模擬信號通過峰值衰減檢出器325。峰值檢出器325取得濾了波的模擬信號的最大負值，作為長條的門限值信號(參見圖10)使用，將此值生成在327線上。比較器330將此長條門限值信號(非反轉(zhuǎn)輸入)和濾了波的模擬信號(反轉(zhuǎn)輸入)作比較。濾了波的模擬信號是比長條門限值信號大的負值時，比較器330的信號是理論上的“1”(表示檢出長條)。否則，比較器330的輸出是理論上的“0”(表示沒有檢出長條)。因而，根據(jù)各長條，比較器330的輸出端產(chǎn)生脈沖。此輸出加到觸發(fā)器的時鐘輸入端。觸發(fā)器的D輸入端保持于理論上的“1”值，所以由比較器330的輸出的脈沖的上升沿而使觸發(fā)器335的“Q”輸出為“1”值。一直到“CLR”輸入端為低值信號進行清除，“Q”輸出一直是“1”值。
各脈沖終了以后，觸發(fā)器335的“Q”輸出清零為“0”值，直到下一次的長條在比較器330的輸出端產(chǎn)生脈沖，因而是觸發(fā)器335的“Q”輸出端被設為“1”為止，觸發(fā)器335的“Q”輸出端一直是“0”值。清零信號(參見圖10)根據(jù)對應于DBP信號的下降沿發(fā)生的短負脈沖的單脈沖發(fā)生器322而作出。
從而，可以使用觸發(fā)器335的輸出而生成TBP信號。觸發(fā)器335的輸出，在各長條時躍遷為“1”值，此條掃描以后就回到“0”值。但是在短條時不發(fā)生躍遷為“1”值。
比較器345的輸出和觸發(fā)器335的輸出分別按照門324和365的選通而作出DBP信號和TBP信號。門324和365是將反轉(zhuǎn)輸入端接在條的模式檢出器323的輸出端上的“與”門。條模式檢出器323讀出濾了波的模擬信號，檢出存在于模擬信號中的條模式(在后面說明)。條模式檢出器323未檢出條模式時，條模式檢出器323的輸出是理論上的“1”，因而DBP信號和TBP信號都是“0”。但是，條模式檢出器323檢出了條模式時，條模式檢出器323的輸出是理論上的“0”，從而DBP信號和TBP信號分別和比較器345的輸出及觸發(fā)器335的輸出相等。這樣做，DBP信號和TBP信號上不反映條模式以外無關的雜音，也不會輸給控制裝置260。
如前所述，如果反方向讀的話(即，從右到左)，要注意POSTNET條形碼解碼出錯。因此，在對POSTNET條形碼解碼時，激光束從右到左掃描時，門324，365不能使用應是重要的。代之以當激光束從右向左掃描時，應使沒有DBP信號和TBP信號這樣來設計控制裝置260的接線或軟件。
如圖11所示，在一個實施例中，衰減峰值檢出器325可具體化為將作為電壓跟隨器構(gòu)成的運算放大器370的輸出通過二極管375接向電阻380和電容385。如果濾了波的模擬信號電壓減到-0.6V以下，二極管375導通，模擬信號繼續(xù)減小，電容385的電壓跟隨濾了波的模擬信號。但是，濾了波的模擬信號一旦開始增大后，二極管375截止，電容385對所得的最低模擬電壓充電。此后，隨時間，電容385通過電阻380放電，變?yōu)?v(時間常數(shù)4.7毫秒)。
如圖11所示，在一個實施例中，單脈沖發(fā)生器322可由比較器/二極管/三極管回路來具體化。在穩(wěn)定直流狀態(tài)下，比較器390的反轉(zhuǎn)輸入因電阻395，400構(gòu)成的分壓器之故而保持比地電位略高，其非反轉(zhuǎn)輸入端因電阻405保持在地電位，所以比較器390的輸出具有理論上的“0”值。但是，具有約28KHz以上頻率成分的DBP信號的高頻躍遷通過電容391使比較器390的反轉(zhuǎn)輸入電壓瞬間變化。如果此躍遷有正斜率的話，比較器390的反轉(zhuǎn)輸入電壓增大，其輸出一直保持為“0”值。但是，如果躍遷有負的斜率的話，比較器390的反轉(zhuǎn)輸入電壓減至地電位以下(但，比限流二極管410的導通電壓不低)。結(jié)果，比較器390的輸出變?yōu)椤?”值。在此比較器390的輸出端的正躍遷接著通過電容415使比較器390的非反轉(zhuǎn)輸入電壓增大到比地電位相當高的值，所以比較器390的反轉(zhuǎn)輸入和非反轉(zhuǎn)輸入之間電位差增大，將比較器390的輸出鎖定在“1”值上。但是，其后電容391，415充電，比較器390的非反轉(zhuǎn)輸入和反轉(zhuǎn)輸入的電壓分別回到穩(wěn)定直流狀態(tài)值。因而，在某一點，比較器390的反轉(zhuǎn)輸入電壓又比非反轉(zhuǎn)輸入電壓大了，在這個時間點比較器390的輸出回到“0”值。
這樣，比較器390的輸出相應于DBP信號內(nèi)的負躍遷，發(fā)生小的正脈沖。此輸出被加到NPN三極管420的基極上。結(jié)果，三極管420在DBP信號內(nèi)的各負躍遷之后持續(xù)的短時間內(nèi)導通，將觸發(fā)器335的CLR信號降為低值，因而將觸發(fā)器335輸出清除。
此外，在圖11中，表示了門365的一個實施例。觸發(fā)器335的輸出通過電阻421生成長條模式的輸出。陷電位三極管422將長條模式輸出接到地電位。條模式檢出器323的輸出(稱為“門容限R-C信號”)接到陷電位三極管422的基極。這里，門容限R-C信號比地電位約高0.6V后，長條模式輸出因三極管422而引導到地電位。
如圖12所示，在一個實施例中，門容限R-C信號由比較器450生成。比較器450的開路集電極輸出接到民容455和電阻460上。比較器450的反轉(zhuǎn)輸入(在下面說明)接在有比濾波模擬信號平均電壓稍許低一點的電壓的結(jié)點445上。比較器450的非反轉(zhuǎn)輸入端接在按模擬信號的延時反轉(zhuǎn)信號，例如經(jīng)延時元件340(圖9)而生成的信號上。結(jié)果，在條形碼之間處濾波模擬信號有比結(jié)點445的電壓要高的電壓，由此比較器450的開路集電極輸出截斷的結(jié)果電容455通過電阻460充電到供電電壓5V為止。因而，在此期間，門三極管例如三極管422(圖11)導通，將條模式輸出線接地。但是在掃描條形碼期間延時的模擬輸出包含負電壓脈沖(圖10)。這些各脈沖之間，延時模擬輸出電壓瞬間變得比結(jié)點445低，所以比較器450的開路集電極輸出可能被使用，電容455放電。結(jié)果，門閥三極管例如三極管422(圖11)截止。由模擬信號內(nèi)各負脈沖(由條形碼的條所產(chǎn)生)，比較器450將電容455放電。從而，直到全部條都被檢出完畢為止前電容455是保持放電的狀態(tài)。就在最后的條被檢出，比較器450中止電容455的放電，然后為了導通門閥三極管例如三極管422(圖11)而充分地增大門容限R-C信號。
結(jié)點445的電壓(如前所述，它比模擬信號的平均電壓稍低)根據(jù)由運算放大器425、反饋二極管427、電阻430、電容429和電阻435、440組成的能量均衡化電路生成。濾波模擬信號電壓比結(jié)點442的電壓低的時候(例如，在表示條形碼的濾波模擬信號的負峰值時)，運算放大器425的非反轉(zhuǎn)輸入因為有低于反轉(zhuǎn)輸入的電壓，運算放大器425的輸出電壓向負的電源電壓減少。據(jù)此，通過二極管427和電阻430流過電流，所以電容429被充電(即，電容429上積蓄能量)，結(jié)點442的電壓減小。但是，濾了波的模擬信號電壓比結(jié)點442的電壓高后(例如，在條形碼的條間和條形碼之間)，運算放大器425的輸出電壓向正電源電壓增大。在這個狀況下，二極管427被截止，沒有電流流過電阻430。這期間，電容429通過電阻435，440慢慢地放電(即，釋放能量)，結(jié)果結(jié)點442的電壓向基準電壓Vref(大體上等于平均模擬信號電壓，也許比它稍大點)增大。依照上述能量的交換，電容429在濾波模擬信號電壓比結(jié)點442的電壓低時積蓄能量，而在濾波模擬信號電壓高于結(jié)點442的電壓時釋放能量，從而得到一個變得均等的電壓。這個電壓理應非常接近模擬輸入信號的平均值。因為溫度或時效，即使模擬輸入信號的平均值變化了，結(jié)點442的電壓將追蹤此變化。
如圖13～15所示，在第2實施例場合，圖10所示的濾波模擬信號按軟件進行解碼。此實施例場合，圖10所示的濾波模擬信號由模數(shù)變換器進行數(shù)字化，所得的數(shù)字信號被轉(zhuǎn)送到微處理器。這個實施例場合也使用了條模式檢出回路324(圖9、圖12)，延時元件340(圖9)，和比較器345(圖9)，生成數(shù)字條模式(DBP)信號，此信號被送入微處理器。
參見圖13，開始，微處理器等待使用者扣動掃描器240(圖4，圖5)的扳機250(步驟500)。使用者扣動扳機后，微處理器接通掃描激光300(步驟505)。接著，微處理器等待激光光束開始自左向右掃描(如前述，條形碼例如POSTNET條形碼反方向讀取，解碼要出錯)(步驟510)。
從左向右掃描時，起初，微處理器反復檢查DBP信號是否是高值(步驟515)，一直等到激光束到達條上。DBP信號變?yōu)楦咧岛?，微處理器讀出A/D變換器的輸出，將條尺寸計數(shù)器初值化(步驟520)。接下來，微處理器判斷讀得的變換器的輸出是否是最小值(步驟525)，如果是，將此值存入緩沖存儲器(步驟530)。微處理器再根據(jù)檢查DBP信號是否是高值，判斷激光束是否仍舊在條上。如果是，微處理器回到步驟520，給條尺寸計數(shù)器以增量。
DBP信號變低值(表示該條已終了)后，微處理器從步驟535進到步驟540，將空隔尺寸計數(shù)器初值化。微處理器再檢查掃描方向是否改變(表示條的掃描的終了)(步驟545)。如果掃描方向沒有變，微處理器根據(jù)檢查DBP信號是否是低值的結(jié)果(步驟550)，判斷激光束是否到達另一條上。如果是，激光束則仍在空隔上，微處理器回到步驟540，給空隔尺寸計數(shù)器以增量。
如果去掃描方向改變之前DBP值變?yōu)楦咧担す馐竭_另一條上，此場合時，微處理器回到步驟520，讀A/D變換器，設定條尺寸計數(shù)器，然后進行步驟525。
激光束掃描結(jié)束，改變方向，微處理器從圖13的步驟545進到圖14的步驟555。嘗試對條形碼解碼。解碼處理使用分別在圖13的步驟520，540中存儲的條尺寸計數(shù)器的值和空隔尺寸計數(shù)器的值，以及圖13步驟530中暫存的A/D變換器的輸出值。
參見圖14，為了對條形碼解碼，微處理器對根據(jù)圖13的處理收集的數(shù)據(jù)進行多種檢查。開始，微處理器評價所儲存的條尺寸計數(shù)器的值和空隔尺寸計數(shù)器的值，查出具有比較不雜亂的寬度的條和空隔的模式，根據(jù)確定出此模式的開始和終了位置而找到條形碼的邊緣(步驟555)。如果沒有找到邊緣(步驟560)，微處理器指示出條形碼不能正確解碼(步驟565)，回到圖13的步驟510等待下一次掃描。
如果找到了邊緣，微處理器將各個條尺寸計數(shù)器的值和空隔尺寸計數(shù)器的值，與前面緊接的它們的值作比較(步驟570)。如圖10所示，濾波模擬信號上的條和空隔的脈沖寬度在掃描中多少有點變化，但脈沖寬度從某一個條到下一個條理當不會有2倍以上的變化。所以，如果濾波模擬信號內(nèi)的條間出現(xiàn)了過大的變化(步驟575)，微處理器就進到步驟565，指示不能對條形碼正確解碼。
如果條形碼信號在步驟560和575的檢查合格，微處理器繼續(xù)對來自條形信號的信息的解碼。圖14中表示了POSTNET條形碼場合的解碼程序。
在此程序中，開始，微處理器對檢出的條的數(shù)目除以5(步驟580)，計數(shù)出條形碼內(nèi)文字的數(shù)目。接著，微處理器收集5個條的組(即，表示在一個條中最小A/D值的5個值)。微處理器再探索5個值的組內(nèi)的二個最小A/D值(步驟585)。假定這二個值對應于長條，其余的值假定對應于短條。隨之，微處理器作出對應于長條和短條的比特模式(步驟590)，然后檢查這個比特模式調(diào)查它是否合適(步驟595)。如果模式是不合適的，微處理器進到步驟565，指示條形碼不能正確解碼。模式是合適的，如果存在多個應處理文字情況(步驟600)，微處理器回到步驟585，嘗試處理以后的文字。
各文字的解碼，確認合適性以后，微處理器將條形碼內(nèi)的校驗數(shù)字和其他的數(shù)字作比較(步驟605)。如果它們不一致，微處理器進到步驟565，指示條形碼不能正確解碼。但是，如果一致，認為條形碼能正確解碼，微處理器進到圖15的步驟610。
以下說明圖15。因為安全保護上的理由，在某個值受到正確解碼之前，解碼處理要求條形碼二次解碼為同值。因此，一次條形碼解碼之后，微處理器將解碼所得的值存入比較存儲器內(nèi)(步驟620)，指示無解碼(步驟625)，回到圖13的步驟510。第二次解碼成功后，微處理器先判斷比較存儲器內(nèi)是否存在內(nèi)容(步驟610)，再比此比較存儲器內(nèi)的解碼值和第二次最新的解碼值。如果二個值不一致，微處理器將最新的解碼值存入比較存儲器內(nèi)(步驟620)，進到步驟625，指示不存在成功的解碼。但是，如果比較存儲器內(nèi)的和最新的解碼值一致，微處理器將得到正確解碼的事告知使用者，解碼處理結(jié)束。
上述以外的實施例也被包括在專利請求范圍之內(nèi)。例如上述使用回路網(wǎng)和軟件可以檢查待查條形碼的相容性問題。(此方法的細節(jié)記載在待審中的美國專利申請第07/592021號中)。參見圖16，此實施例的場合，支加640的裝入口645插入掃描器240。支架的臺階650放在上面有校正條形碼655的平表面上，所以支架決定了掃描器240離校正條形碼655的距離和所定角度的位置。掃描校正條形碼655時所生成的A/D變換器的取樣靠控制裝置260去儲存起來，并用于生成除條和空隔的寬度以外的關于長條或粗條和空隔、短條或細條和空隔的相對的對比度的校正值。(校正值對掃描的不同部分為了補償光學的和機械的變動而說不定是不同的)隨后，將待查條形碼去置換校正條形碼，用掃描器240掃描待查條形碼。掃描中，控制裝置260將待查條形碼的條和空隔的對比度和在前存儲的校正條形碼的條和空隔的對比度作比較，再把待查條形碼的條和空隔的寬度和所存儲的校正條形碼的條和空隔的寬度作比較。如果待查的條形碼的對比度和寬度在容許范圍內(nèi)，控制裝置260便將待查條形碼是可能相容的結(jié)果告知使用者。如果不在容許范圍內(nèi)就不告知。
激光束的光斑不必一定是細長的，并且在掃描時不必把條形碼的條全部罩在光斑范圍內(nèi)。比起細條或短條來粗條或長條更占了光斑較大部分，這樣情況對于光斑對條形碼定向是好的。和后續(xù)的條相互間不成為不清楚的程度說光斑以小的為限，但對于使用者將激光束的掃描能正確地對準條形碼來說光斑以大的為限，使用哪一種形狀的光斑都可以。因此，例如，如圖17(A)，(B)所示，圖形的光點可以讀高度調(diào)制的條形碼(條配置有很寬的間隔)。還有，圖17(A)表示出比起長條來光點圍住短條更少的部分，這樣以使用者可以正確地確定光點的掃描方向為限，光點比起條的高度來相當小也是可以的。圖17(C)表示出，如果配置有十分寬的間隔的話，由圓形光點讀寬度調(diào)制的條形碼也可以。條形碼這些形態(tài)生成類似于圖3所示的光的強度變化的強度變化，所以用以上的辦法可以進行解碼。
又，使用大寬度的激光束光點的話，也可以讀二元條形碼記號表示，或者信息在上下左右分散的其他記號表示。
用上述的方法和裝置也可讀其他記號表示。例如，如圖18所示，加拿大郵件記號表示由長條、中間高度的條、和短條組成。此記號表示以辨別短條和中間高度的條這樣改造上述裝置，就可以讀取、解碼。例如，使用二個有不同衰減時間常數(shù)的衰減峰值檢出器，生成二個門限值，就可以比較模擬信號的各個負脈沖。用軟件的實施例場合，將關于各脈沖的最小取樣值和其他最小取樣值比較，可以決定哪個脈沖各表示短條、中間高度的條和長條。圖18所示的記號表示中注意到有二種中間高度的條(從短條向下延伸的向下中間高度的條，從短條向上延伸的向上中間高度的條)。對于某些用途，以上所述的裝置是不能區(qū)分向上中間高度的條和向下中間高度的條。這個場合中，解碼軟件有必要根據(jù)確定在向上中間高度的條或向下中間高度的條是否帶有適當?shù)奈淖帧⒒蛘吒鶕?jù)使用包括在條形碼中的其他差錯糾正信息的情況、或者根據(jù)此二者來區(qū)別向上中間高度的條和向下中間高度的條。
權利要求
1.一種讀取記號的方法，該記號包括小塊部分和比起上述小塊部分具有相當大面積的大塊部分，由多個這種塊組成，其特征是由以下各步驟構(gòu)成用光源照亮記號的一個區(qū)域；使光源掃描，使上述被照亮區(qū)域模過大塊部分和小塊部分這樣來橫掃記號，上述掃描時，由小塊部分占有的被照亮區(qū)域的最大部分比起由大塊部分占有的被照亮區(qū)域的最大部分來為相當??；光源橫過記號掃描時把從記號反射的光集聚起來，上述集聚的光在光斑橫過各塊時強度發(fā)生變化；和基于上述集聚起來的光的強度變化發(fā)生表示塊的大小的電信號。
2.一種適用于檢查記號的相容性的權利要求1記載的方法，其特征是還包括以下各步驟讀取放在相對上述光源較遠的位置上的校正記號，發(fā)生表示上述校正記號的各塊的方向、大小、或?qū)Ρ榷鹊碾娦盘枺粚⑸鲜鲂Ｕ娦盘杻Υ嫫饋?；讀取放在相對于上述光源實質(zhì)上有上述那么遠的位置上的待查記號，發(fā)生表示上述待查記號的方向、大小、或?qū)Ρ榷鹊拇榈碾娦盘?；比較上述校正電信號和上述待查的電信號；和決定上述待查記號的各塊之方向、大小、或?qū)Ρ榷仁欠窈蜕鲜鲂Ｕ浱柕母鲏K的方向、大小或?qū)Ρ榷冗m當?shù)仡愃啤?br> 3.一種條形碼記號讀取方法，該條形碼記號有不同的高度或不同的寬度，其特征是由以下各步驟生成產(chǎn)生在半徑方向有非對稱斷面的激光束(在作業(yè)范圍內(nèi)，上述激光束沿第1斷面的平面全部收斂，沿第2斷面的平面全部發(fā)散)；以光斑的長軸排成和記號的條大體上垂直的一直線的狀態(tài)激光束照亮記號上成細長的光斑情況下將記號放在作業(yè)范圍內(nèi)，用激光束將記號照亮；使光斑橫過記號的條進行掃描；聚集由記號反射來的光(該聚焦的光在光斑橫過記號的條和空隔時強度變化了)；發(fā)生表示上述聚集的光的強度的第1電信號；和基于上述第1電信號的變化發(fā)生表示條的位置和高度或?qū)挾鹊牡?電信號。
4.一種測定裝置，該裝置在定義為有色標記包括反射區(qū)域(條)和高反射區(qū)域(空隔)等要素的圖形的場合，測定目標標記的反射特性，其特征是由以下各部分組成，上述反射性數(shù)據(jù)表示分別在目標標記和校正基準的多個點上反射性狀態(tài)(a)為發(fā)出向目標標記的發(fā)射線的發(fā)生發(fā)射線的裝置；(b)接受從目標標記反射來的射線的檢出器裝置，以及(c)將根據(jù)向目標標記發(fā)出的射線而得到的反射性數(shù)據(jù)和根據(jù)向校正基準發(fā)出的射線而得到的反射性數(shù)據(jù)作比較的信號比較裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供可以讀得以條和空隔中的一個或者二者的相對的寬度、和條的高度來編碼化的條形碼的方法。本方法由讓細長的激光束模掃高度高制或?qū)挾日{(diào)制的條形碼來對條形碼解碼。由條形碼反射的光在激光束橫過條形碼的暗區(qū)域和亮區(qū)域時其強度變化了。決定此反射光的強度變化中谷的位置，比較這些谷的深度，最深的谷對應于長條或粗條，其余的谷對應于短條或細條，結(jié)果可對條形碼解碼。
文檔編號G06K19/06GK1084661SQ93117760
公開日1994年3月30日 申請日期1993年9月25日 優(yōu)先權日1992年9月25日
發(fā)明者拉爾夫·羅莎, 杰伊·格林羅斯, 梅納什·貝薩萊爾, 保羅·德沃基斯, 克里斯蒂娜·S·巴坎, 愛德華·巴坎 申請人:歐林巴斯光學工業(yè)股份有限公司