一种用于获取图像数据的条码识读引擎的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动识别行业，涉及一种用于获取图像数据的条码识读引擎。
【背景技术】
[0002]二维条码是用特定的几何图形按照一定的规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的矩阵区域，该矩阵区域用以记录符号信息。二维码可以分为堆叠式二维码和矩阵式二维码条码。堆叠式二维码是由多行短截的一维条码堆叠而成；矩阵式二维条码以矩阵的形式组成，在矩阵相应元素位置上用“点”表示二进制“ 1”，用空表示二进制“0”，由点和空排列组成数据代码。在日常生活和工业应用中，条码的使用越来越广泛，诸如:零售行业、物流行业、金融行业对条码的使用需求越来越大。
[0003]条码技术的迅速发展对条码读取设备的要求也越来越高，条码读取引擎作为读取条码的一个重要组成部分，现有市场上流通的条码解码引擎体积大、兼容性差、生产效率低下，成本高。从电子电路方面，使用的CMOS生产为早期的工艺，投产时间较长，使用像素点使用的CMOS生产年份在2005年，投产时间长，使用像素点6*6unT2的CMOS，总像素为752*480，晶片尺寸为感光面积为4.5mm*2.9mm，平均功耗为70mA@3.3V，帧数为60帧/秒，界面为DVP ;从光学方面，使用球面镜头模组，视场一般为42°左右，光圈F#的数值在6左右，镜头和CMOS为分离式部件；从生产方面，需对镜头调焦后点胶固定，增加生产工序。
[0004]现有市场上流通的条码解码引擎存在多方面的不足，其体积大，使用球面镜头模组，受限于生产要求，使得模组的体积不可减小；其光学性能差，视场小，影响使用，光圈小，需要外界补光，功耗大；其兼容性能差，不支持MIPI接口，只能外置MIPI桥接芯片，增加成本；其速度慢，使用的CMOS帧数低，读取速度慢；其功耗高，使用的CMOS功耗大；其价格高，CMOS晶片的尺寸大，成本更高，使用的解码芯片不带MIPI接口，需要外置连接；其生命周期不可控，CMOS为早期的产品，投产时间较长，较易被淘汰而影响后续的生产；其生产效率低，镜头与CMOS先调焦后再固定，对生产环境的要求高，人工引入的误差大，生产效率较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种结构简单、兼容性能好，成像品质高，体积小的用于获取图像数据的条码识读引擎。
[0006]为了解决上述技术问题本发明采用了如下技术方案，提供一种用于获取图像数据的条码识读引擎，包括基于互补金属氧化物半导体的图像传感器，配置有MIPI协议的解码芯片、瞄准光源、照明光源、全局电子快门控制电路、第一载板、第二载板及基座；所述基于互补金属氧化物半导体的图像传感器固定于第一载板的一面，基座固定于第一载板上并封装基于互补金属氧化物半导体的图像传感器；第一载板的另一面固定于第二载板正面，瞄准光源与照明光源布置于基于互补金属氧化物半导体的图像传感器周围；第二载板的背面固定解码芯片；全局电子快门控制电路设置于第一载板或第二载板上；所述解码芯片与图像传感器、瞄准光源、照明光源、全局电子快门控制电路电连接；所述全局电子快门控制电路与图像传感器电连接。
[0007]其中，还包括一金属支架，套接于基座的外侧，将所述基于互补金属氧化物半导体的图像传感器及基座固定于第二载板上。
[0008]其中，第一载板与第二载板通过板对板连接器连接。
[0009]其中，所述照明光源与瞄准光源位于基于互补金属氧化物半导体的图像传感器的同侧或异侧。
[0010]其中，所述照明光源的波长为380-760nmo
[0011]其中，所述瞄准光源的发散角大等于15°。
[0012]其中，所述第一载板、第二载板为柔性电路板或硬性电路板。
[0013]其中，所述基座设有一通孔，所述通孔内固定有透镜，透镜将目标区域反射的光线聚焦至基于互补金属氧化物半导体的图像传感器上，所述透镜包括:正透镜与负透镜组合、双胶合镜组合、正透镜与双胶合透镜组合、双胶合镜与正透镜组合或两个正透镜与负透镜组合。
[0014]本发明的有益效果是:
[0015]其一、条码识读引擎作为一个整体的结构，将图像传感器设计成一体化的独立模块，方便安装使用，并减小了条码识读引擎的整体体积；
[0016]其二、采用配置有MIPI协议的解码芯片，解决了整个条码识读引擎的兼容性问题并简化设计，既增加带宽、提高性能，同时又能降低成本、复杂度、功耗以及EMI ;
[0017]其三、采用全局电子快门控制电路控制基于互补金属氧化物半导体的图像传感器，在同一曝光时间内能够捕捉多个图像像素，使成像质量更高；
[0018]其四、条码识读引擎的每一部件经过精心的布局设计，能够最大限度的减小空间的占据，减小该引擎的体积。
【附图说明】
[0019]图1所示为本发明的成像组件的内部结构示意图；
[0020]图2所示为本发明的用于获取图像数据的条码识读引擎的一实施方式结构示意图；
[0021]图3所示为本发明的用于获取图像数据的条码识读引擎的另一实施方式结构示意图；
[0022]图4所示为本发明的用于获取图像数据的条码识读引擎的另一实施方式结构示意图；
[0023]图5所示为本发明的用于获取图像数据的条码识读引擎的结构框图。
[0024]标号说明:
[0025]金属支架I成像组件2透镜201基座202第一载板203基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204板对板连接器3瞄准光源4照明光源5第二载板6输入输出模块7解码芯片8
【具体实施方式】
[0026]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0027]本发明公开了一种用于获取图像数据的条码识读引擎，包括基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204，配置有MIPI协议的解码芯片8、瞄准光源4、照明光源5、全局电子快门控制电路、第一载板203、第二载板6及基座202 ;所述基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204固定于第一载板203的一面，基座202固定于第一载板203上并封装基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204 ;第一载板203的另一面固定于第二载板6正面，瞄准光源与照明光源布置于基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204周围；第二载板6的背面固定解码芯片8 ;全局电子快门控制电路设置于第一载板203或第二载板6上；所述解码芯片8与图像传感器、瞄准光源4、照明光源5、全局电子快门控制电路电连接；所述全局电子快门控制电路与图像传感器电连接。
[0028]参阅图1所示，封装基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204的基座202设置一通孔，所述通孔内可固定透镜201，应用透镜201将目标区域反射的光线聚焦至基于互补金属氧化物半导体的图像传感器上。透镜201、图像传感器、基座202及第一载板203为一体成型的结构形成一成像组件2 ;所述条码识读引擎还包括第二载板6，成像组件2固定于第二载板6正面，第一载板203与第二载板6之间的连接可以采用板对板连接器3，至少一瞄准光源4与至少一照明光源5布置于成像组件2周围；第二载板6的背面固定配置有MIPI协议的解码芯片8。
[0029]如上所述，所述的条码识读引擎还可以包括输入输出模块7，用于控制指令的输入或与外界进行数据传输，其可从开关、按键、语音、云端、扫描软件、硬件等控制端接收读取条码的指今后向解码芯片8以及成像组件2发送工作控制指令，并控制照明光源5和瞄准光源4启动。所述的输入输出模块7还可以采用内置的无线收发装置等实现控制信号以及图像数据的传输。通过输入输出模块7接收控制信号，控制成像组件2开始获取图像并触发解码模块尝试解码，通过输入输出模块7获取控制信号，控制瞄准光源4以及照明光源5启用进行补光、照明等。如输入输出模块7可采用FPC连接器，FPC连接器可使用柔性排线或者其他连接线与外部设备进行连接并传输控制信号、图像数据等。
[0030]所述的成像组件2包括可根据入射光的信号生成数字化的条码图像，该基于互补金属氧化物半导体的图像传感器204可为CMOS集成模块，或采用专用的集成全局电子快门图像传感器阵列204 (如Aptina的MT9M021、MT9M031)，其体积小，并可以在一个曝光周期内持续曝光多个图像像素，提供更加清晰的图像，提高解码的可行性。上述实施方式中，一体成型的成像组件2中所述的至少一个透镜201可包括:正透镜与负透镜组合、双胶合镜组合、正透镜与双胶合透镜组合、双胶合镜与正透镜组合或两个正透镜与负透镜组合。所述的成像组件2采用一体成型的构件，方便产品的生产，减小产品组装过程中所造成的安装误差、人工重新定位不准确等缺陷，产品的精准度更好，性能更佳。
[0031]配置MIPI协议的解码芯片8可采用可编程逻辑电路，该解码芯片8配备MIPI协议，具备MIPI功能，在解码芯片8的内部集成MIPI功能，不需要另外采用MIPI芯片进行信号的转接，节约了器件并且可以使得整个条码识读引擎的体积减小，满足现在市场上人们对条码识读设备小型化的需求。解码芯片8具备MIPI功能后将移动通信设备内部的接口标准化从而减少兼容性问题并简化了产品的整体设计，使该产品的接口既能增加带宽、提高性能，同时又能降低成本、复杂度、功耗以及EMI，只在需要时连接到D-PHY或者M-PHY这两个物理层之上，D-PHY采用I对源同步的差分时钟和I?4对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用DDR方式，即在时钟的上下边沿都有数据传输，D-PHY的物理层支持HS (highspeed)和LP(low power) 2种工作模式，HS模式下采用低压差分信号，功耗较大，但是可以传输很高的数据速率(数据速率为80M?lGbps) ;LP模式下采用单端信号，数据速率很低(< 1Mbps)，但是相应的功耗也很低。2种模式的结合保证了 MIPI总线在需要传输大量数据(如图像)时可以高速传输，而在不需要大数据量传输时又能够减少功耗。MIPI解码芯片8可由单个ASIC集成电路运行，实现硬件解码，区别于传统的软件解码，传统的解码过程采用软件解码、纠错、图形处理等算法，需要三个集成电路。所述的解码芯片8可解码的码制包括非常大至超小的代码128、Codabar、代码93、代码11、代码39、UPC、ENC、MSI等，