一种用于读取扫描场中的码符号的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于使用可手持激光扫描条码符号读取系统来读取条码符号的方法和系统，其支持以根据系统操作期间在系统的扫描场中的被扫描目标的所检测的位置、距离或范围的方式，在任意时刻对投射至被扫描目标上的激光扫描线的长度和强度特性的提高水平的控制。该系统包括激光扫描模块，其将激光扫描束通过光透射窗进行投射并跨越目标所位于的激光扫描场，同时该激光扫描束在激光扫描周期期间根据由所估计距离或表示其的数据所确定的激光源消隐函数来被熄灭。
【专利说明】—种用于读取扫描场中的码符号的系统
[0001]优先权申请交叉引用
[0002]本申请要求2012年5月21日提交的、标题为“使用激光源消隐控制来提供对从其投射的激光扫描线的长度和强度特性的改进控制的激光扫描码符号读取系统”的编号为61/632，426的美国专利申请的权益，其通过引用被整体并入本文。
【技术领域】
[0003]本公开涉及一种改进的方法和装置，用于使用激光扫描束技术来读取在各种扫描环境中的条码符号。
【背景技术】
[0004]典型地，单线激光扫描条码符号读取系统具有标称扫描角度，其控制投射到目标表面上的扫描线的宽度(即长度)。在大多数设计中，该扫描角度是固定的，并且在大多数情况下，扫描线长度在给定扫描距离处是足够的。
[0005]然而，存在诸如条码菜单扫描和远距离扫描的应用，其中在控制激光扫描线的长度和强度特性方面需要更高的灵活性，以便避免在激光扫描线的末端位置处出现的不期望的射束能量特性，在那里该激光扫描束在每半个完整激光束扫描周期期间减速、完全停止、并且然后在相反方向上加速。
[0006]本领域中强烈需要提供一种改进的激光扫描码符号读取系统，其具有对激光扫描线的长度和强度特性的改良级控制，同时避免现有技术的方法和装置的不足和缺陷。
【发明内容】
[0007]本公开的一个主要目标是提供一种改进的激光扫描码符号读取系统，其具有对激光扫描线的长度和强度特性的改良级控制，而没有现有技术装置和方法的不足和缺陷。
[0008]另一目标是提供一种激光扫描码符号读取系统，其当激光束沿激光扫描线到达其最末端位置时，即，在那里激光束减速至停止并然后在相反方向上加速时，通过自动停用其激光束源来控制激光扫描线的长度和强度特性，以改进从激光扫描码符号读取系统投射的激光扫描线的激光安全状况和/或美学特性。
[0009]另一目标是提供一种激光扫描码符号读取系统，其仅当激光束沿激光扫描线到达其最末端位置时，通过自动停用其激光束源来控制激光扫描线的长度和强度特性，以借此消除由于激光扫描束在激光扫描线的末端处的减速/停止/加速运动而在激光扫描线的末端处出现的任何强度变化。
[0010]另一目标是提供这样的激光扫描码符号读取系统，其中响应于由S0S/E0S检测器生成的扫描开始(SOS)和扫描结束(EOS)信号，激光扫描线的长度和强度特性由编程固件来控制，并且仅当激光束沿激光扫描线到达其最末端位置时自动停用激光束源，其中由于激光束在激光扫描线的末端位置处的减速/停止/加速运动特性，激光束速度变化是显著的。[0011]本发明的另一目标是提供这样的激光扫描码符号读取系统，其中通过控制可见激光二极管源的操作时间，该系统可在每个激光扫描周期期间利用投射至要被扫描的目标上的特定长度的激光扫描线来有效地扫描目标。
[0012]本发明的另一目标是提供这样的激光扫描码符号读取系统，其中该可见激光二极管源在每个激光扫描周期期间被停用，以便在扫动角的末端处不生成激光束，从而消除了在激光扫描束在每个扫描周期的末尾处改变其射束方向时所产生的不期望的激光束亮点。
[0013]另一目标是提供一种可手持远距离激光扫描码符号读取系统，其采用可见激光二极管(VLD)和射束成型/聚焦光学器件，用于产生在系统的扫描场的远距离部分上扫描目标的可见激光束，其中当激光束沿激光扫描线到达其末端位置时该可见激光束被自动停用，以借此限制激光扫描线的长度。
[0014]另一目标是提供一种可手持远距离激光扫描码符号读取系统，其采用可见激光二极管(VLD)和射束成型/聚焦光学器件，用于产生在系统的扫描场的远距离部分上扫描目标的可见激光束，其中该目标的范围由返回激光束的强度/幅值所确定，并且激光扫描线的长度通过在一段持续时间内自动停用可见激光二极管来控制，该持续时间由范围数据对比扫描角度激光源激活的表格以及获取的范围数据所确定。
[0015]另一目标是提供一种自动触发的可手持双激光扫描条码符号读取系统，该系统具有能力来在系统操作过期间，在任何时刻以依赖于系统的视场中被扫描目标的被检测位置的方式，自动控制来自两个激光源之一的投射的激光扫描线的长度和强度特性。
[0016]另一目标是提供这样的自动触发的可手持双激光扫描码符号读取系统，其采用第一可见激光二极管(VLD)和第一射束成型/聚焦光学器件，用于产生第一可见激光束，其适于在系统的扫描场的第一(远)范围部分上扫描目标，以及第二可见激光二极管(VLD)和第二射束成型/聚焦光学器件，用于产生第二可见激光束，其适于在系统的扫描场的第二(近)范围部分上扫描目标，且其中当该第一激光束沿激光扫描线到达其末端位置时该第一可见激光束被自动停用，以借此限制(缩短)激光扫描线的长度(即宽度)，并防止在末端位置期间生成缓慢或静止的激光束。
[0017]另一目标是提供一种可手持双激光扫描码符号读取系统,其中每个VLD的光学准直和输入功率被控制，并且公共激光扫描机构被用于使两个激光扫描束进行扫描，但以不同的扫描速率，使得第一(近)范围激光束以比第二(远)范围激光束更快的速率进行扫描，并且该扫描速率被平衡，以允许相同的解码电子装置被两个激光扫描束所使用(例如，如果近距离子系统被设计用于在某个扫描速率下的IOOKHz的最大信号频率，则用于远距离子系统的扫描速率将会被选择使得最大信号频率同样为IOOKHz)。
[0018]本公开的进一步目标将在下文以及对其所附的权利要求中变得更加显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更全面地理解该目标，说明性实施例的以下详细描述应结合附图来阅读，其中:
[0020]图1为手动触发的可手持激光扫描条码符号读取系统的第一说明性实施例的透视图，该系统具有能力来在系统操作期间，在任何时刻以依赖于编程参数和/或操作条件的方式，自动控制所投射的激光扫描线的长度和强度特性；[0021]图2为描述图1中所图示的手动触发的激光扫描条码符号读取系统的主要系统部件的示意性框图；
[0022]图3为由图1的系统的解码处理器在激光扫描操作期间所维持的，并在每个激光扫描周期期间对每个激光扫描方向保持数字扫描线数据的扫描线数据缓冲器的示意性表示；
[0023]图4为图1的激光扫描条码符号读取系统中的VLD的图示，其中将三个不同的激光扫描束生成并投射至在三个不同扫描距离或范围处的目标上，使得投射至任意扫描距离处的目标上的每个激光扫描线的末端位置(在扫描束的强度分布图中)基本没有亮点或热点，该亮点或热点典型地通过在每个扫描周期期间在每个扫描线末端处的激光束的停止及其在传播方向上的反转而引起；
[0024]图5阐述了描述图1的激光扫描条码符号读取系统在每个激光扫描周期期间所执行的主要步骤的流程图，其与目标位于系统的扫描场内何处无关；
[0025]图6是自动触发的可手持双激光扫描条码符号读取系统的第二说明性实施例的透视图，该系统具有能力来在系统操作期间，在任何时刻以依赖于系统的视场中被扫描目标的被检测位置的方式，自动控制来自两激光源之一的投射的激光扫描线的长度和强度特性。
[0026]图7为描述图6中所图示的自动触发的双激光扫描条码符号读取系统的主要系统部件的示意性框图；
[0027]图8为由图6的系统的解码处理器在激光扫描操作期间所维持的，并在每个激光扫描周期期间对每个激光扫描方向保持数字扫描线数据行的扫描线数据缓冲器的示意性表不;
[0028]图9为图6的激光扫描条码符号读取系统中双VLD的不意性表不,其中将三个不同的激光扫描束生成并投射至三个不同扫描距离或范围处的目标上，使得相对恒定长度的激光扫描线被投射至目标上，而与扫描距离无关；
[0029]图1OA和IOB为描述图11的激光扫描条码符号读取系统在每个激光扫描周期期间执行的主要步骤的流程图，其与目标位于系统的扫描场内何处无关；
[0030]图11为手动触发的可手持激光扫描条码符号读取系统的第三说明性实施例的透视图，该系统具有能力来在系统操作期间，在任何时刻以依赖于包括系统的视场中被扫描目标的确定/估计的范围的编程参数和/或操作条件的方式，自动控制所投射的激光扫描线的长度和强度特性；
[0031]图12为描述图11中所图示的手动触发的激光扫描条码符号读取系统的主要系统部件的示意性框图；
[0032]图13为由图11的系统的解码处理器在激光扫描操作期间所维持的，并在每个激光扫描周期期间对每个激光扫描方向保持数字扫描线数据的扫描线数据缓冲器的示意性表不;
[0033]图14为图11的激光扫描条码符号读取系统中的VLD的示意性表示，其中通过基于估计的目标扫描距离而在扫描周期期间的不同时间停用激光束，来将三个不同的激光扫描束生成并投射至三个不同扫描距离或范围处的目标上，使得相对恒定长度的激光扫描线被投射至目标上，而与扫描距离无关；以及[0034]图15阐述了描述图11的激光扫描条码符号读取系统在每个激光扫描周期期间执行的主要步骤的流程图，其与目标位于系统的扫描场内何处无关。
【具体实施方式】
[0035]参照附图中的图，双激光扫描条码符号读取系统的说明性实施例将被更详细地描述，其中相同元件将使用相同的参考数字来指示。
[0036]采用编程激光源停用(即消隐)控制的手动触发的可手持激光扫描码符号读取系统
[0037]现在参照图1至5，将详细描述手动触发的可手持激光扫描条码符号读取系统I的第一说明性实施例。如下文将在第一说明性实施例中描述的，使用编程激光源停用(即消隐)，使得投射至任意扫描距离处的目标上的每个激光扫描线的末端部分沿扫描束的强度分布图基本没有亮点或热点，该亮点或热点典型地通过在每个扫描周期期间在每个扫描线的末端处激光束的停止及其传播方向上的反转而引起。然而应当理解的是，这种编程激光源停用(即消隐)还可被用于在激光扫描系统内在每个激光扫描周期期间实现其它种类的扫描线长度和强度控制。
[0038]如图1和2中所示，手动触发的激光扫描条码符号读取器100具有工作距离，以及部件的组件，其包括:可手持外壳102，其具有头部和支撑头部的柄部；光透射窗103，其与外壳102的头部相集成；手动致动的触发开关104，其与外壳的柄部相集成，用于生成触发事件信号来激活具有激光扫描场115的激光扫描模块105 ;激光扫描模块105，其用于响应于由系统控制器150生成的控制信号，使由激光源112(例如VLD或IR LD)所生成的可见激光束跨越激光扫描场进行重复扫描，该激光源112具有光学器件以产生聚焦于激光扫描场中的激光扫描束；其中该激光扫描模块105还包括激光驱动电路151，其用于从系统控制器150接收控制信号，并响应于此而生成并输送激光(二极管)驱动电流信号至激光源112A ;扫描开始/扫描结束(S0S/E0S)检测器109，其用于生成指示激光束扫动的开始和每个激光束扫动的结束的定时信号，并发送这些S0S/E0S定时信号至系统控制器150以及解码处理器108 ;光收集光学器件106,其用于收集从扫描场中被扫描目标所反射/散射的光，以及光检测器，其用于检测所收集的光的强度并在扫描操作期间生成对应于所述所检测光强度的模拟扫描数据信号；模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107，其用于处理模拟扫描数据信号，并将所处理的模拟扫描数据信号转换成数字扫描数据信号，其然后被转换成数字字(digital word)，该数字字表示条形和空白在扫描的码符号结构中的相对宽度并通过线路142被传输至解码处理器108 组扫描线数据缓冲器160，其用于在每个扫描周期期间，缓冲在跨越激光扫描场的激光扫描束的完整扫动期间收集的每个完整的扫描线数据(例如两个扫描线数据缓冲器，用于缓冲在扫描方向期间收集的数据)；编程解码处理器108，其用于解码处理存储于所述扫描线数据缓冲器160中的数字化数据，并生成表示由激光扫描束所扫描的每个条码符号的符号字符数据；输入/输出(I/O)通信接口模块140，其用于与主机通信系统154进行对接，并通过由符号读取器和主机系统154所支持的有线或无线通信链路155向其传输符号字符数据；以及系统控制器150，其用于生成必要的控制信号以便控制可手持激光扫描条码符号读取系统内的操作，其中该系统控制器150包括VLD消隐控制模块150A，其用于编程或设置合适的激光源(VLD)停用(即消隐)函数B(t)，用于由激光驱动电路151用来在每个激光扫描周期期间的特定情况下停用激光源112A，以便在激光扫描周期期间的这种情况下根据激光源消隐函数B(t)来熄灭(即关闭)该激光扫描束。
[0039]特别地，VLD消隐函数B (t)可按照多个可能方式来指定，包括但不限于:(i)对于对称VLD消隐函数B (t)，通过指定从每个扫描周期的中心测量的一个时间百分比(PA，Pa)，指示在具有总持续时间Ts。的每个扫描周期期间VLD应当被停用多久；以及(ii)对于非对称VLD消隐函数B(t)，指定从偏离每个扫描周期的偏心位置测量的两个不同的时间百分比(PA，Pb)，指示在具有总持续时间Ts。的每个扫描周期期间VLD应当被停用多久。每个扫描周期的总持续时间Ts。可根据扫描组件的扫描速度来确定，该扫描速度将在扫描操作期间基本上被维持恒定。
[0040]如图2中所不,激光扫描模块105包括多个子部件，即:具有电磁线圈128和可旋转扫描元件(例如反射镜)134的激光扫描组件110，其支撑轻量级反射元件(例如反射镜)134A ;线圈驱动电路111，用于生成电驱动信号以驱动激光扫描组件110中的电磁线圈128 ;以及激光束源112A，用于产生可见激光束113A ;以及射束偏转镜114，用于将激光束113A偏转为朝向激光扫描组件110的反射镜部件的入射射束114A，其跨越激光扫描场以及在系统操作期间可能同时出现于其中的条码符号16扫动偏转的激光束114B。
[0041]如图2中所示，激光扫描模块105典型地被安装于光具座、印刷电路(PC)板或也安装激光扫描组件的其它表面上，并包括线圈支撑部分110，用于支撑电磁线圈128(在永磁体135附近)，并且其由扫描器驱动电路111所驱动，使得其在扫描组件操作期间在永磁体135的异性极上生成磁力。假设永磁体135的属性以及永磁体135与电磁线圈128之间的距离基本恒定，施加于永磁体135及其相关联扫描元件上的力为扫描操作期间提供至电磁线圈128的电驱动电流IDC(t)的函数。通常，由扫描器驱动电路111产生的驱动电流Idc(t)的水平越大，施加于永磁体135及其相关联扫描元件上的力就越大。因此，扫描模块105的扫描扫动角a (t)可直接通过在控制器150的控制下控制由扫描器驱动电路111提供至线圈128的驱动电流IDe(t)的水平来控制，如图2中所示。在本公开中，锁定该驱动电流IDC(t)将是在扫描操作期间控制(即保持恒定)扫描扫动角a (t)的优选方法。
[0042]通常，系统100支持手动触发的操作模式，以及以下描述的条码符号读取方法。
[0043]响应于触发开关104的手动致动,激光扫描模块105生成激光扫描束并将其通过光透射窗103进行投射并跨越可手持外壳外部的激光扫描场115,用于对扫描场中的目标进行扫描。该激光扫描束由激光源112B响应于由系统控制器150生成的控制信号而生成。在激光扫描操作期间，VLD消隐控制模块150A基于在任何时刻设置的系统控制参数(SCP)，设置用于激光驱动电路151的合适的VLD消隐函数B(t)。VLD消隐函数B(t)在每个激光扫描周期期间指定VLD 112A将何时由激光驱动电路151自动停用(即去能)，以及因此指定可见激光将何时不被产生并且不被发射至扫描场，同时电磁扫描组件110尝试在指定的激光消隐间隔期间跨越激光扫描场和沿其扫描路径的任何目标来扫动激光扫描束。扫描元件(即机构)134在激光扫描场中以在扫描操作期间由控制器150所设置的恒定的扫描扫动角a (t)跨越目标使该激光束重复扫描。然后，光收集光学器件106收集从扫描场中的目标上的扫描码符号所反射/散射的光，并且光检测器(106)自动检测所收集的光的强度(即光子能量)，并生成对应于扫描操作期间所检测的光强度的模拟扫描数据信号。[0044]为实现VLD消隐函数B (t)，系统控制器150内的固件检测来自S0S/E0S检测器109的扫描开始(SOS)信号，其用信号指示每个新扫描线的开始。编程控制器150中的固件还能够基于激光扫描机构的扫描速度来计算与完整扫描线相关联的近似时间。在说明性实施例中，完整扫描线的近似持续时间1^为10毫秒，但可以从实施例到实施例而不同。基于此完整扫描线持续时间Ta，固件查找指定的VLD消隐函数B⑴，该VLD消隐函数B⑴由系统内编程的系统控制参数(SCP)所指定，并且根据该VLD消隐函数，确定所需的VLD消隐百分t匕，并使用这些数字(figure)来控制VLD驱动电路151，以在扫描扫动期间使VLD去能和赋能，从而沿所投射的激光扫描线产生期望的激光束消隐效应。例如，如果消隐百分比为10，则VLD驱动电路151将使VLD消隐10毫秒的扫描扫动持续时间的10%，其总共为I毫秒的扫描扫动持续时间。然后控制器固件(即模块150A)将使VLD在激光扫描束的扫描扫动持续时间的第一个0.5毫秒和最后的0.5毫秒内消隐，以沿所投射的激光扫描线产生期望的激光束消隐效应。
[0045]模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107处理模拟扫描数据信号，并将所处理的模拟的扫描数据信号转换成数字化数据信号。编程解码处理器108解码处理数字化数据信号，并生成表示由激光扫描束所扫描的每个条码符号的符号字符数据。解码的条码符号可以是编程类型或菜单类型的条码符号，或普通数据编码的条码符号，其不意图执行或启动条码符号扫描器内的任何编程或特殊操作。
[0046]与由解码器108所读取(即解码)的条码相对应的符号字符数据然后通过I/O通信接口 140被传输至主机系统154，该I/O通信接口 140可以支持本领域熟知的有线和/或无线通信链路155。在目标检测和激光扫描操作期间，系统控制器150生成必要的控制信号，用于控制可手持激光扫描条码符号读取系统内的操作。
[0047]参照图5，更详细地描述了读取条码符号和控制激光扫描条码读取器100内的操作的方法。
[0048]如图5中所指示的 ，由系统控制器150所编排的过程开始于开始框A处，其中所有系统部件被激活，除了激光器和扫描马达(即电磁线圈)外。然后在图5中的框B处，系统控制器确定触发或激活事件是否已经发生(即触发开关104已被操作者手动按下)。
[0049]如果在图5中的框B处，触发事件已被检测到，则系统控制器前进至框C，并⑴利用足够的电流来激活激光二极管和扫描器驱动电路111，以生成指定的扫描扫动角和用于扫描过程的VLD消隐函数B(t)，以及(ii)然后启动超时时段计时器Tl。
[0050]在图5中的框D处，模拟扫描数据信号处理器/数字转换器ASIC 107处理返回的模拟和/或数字扫描数据信号。
[0051]在图5中的框E处，系统控制器命令在数据缓冲器160中，缓冲在扫描周期期间设置的全部扫描扫动角和VLD消隐函数B(t)上针对扫描方向所收集的完整扫描线数据。来自每个扫描方向的扫描数据被缓冲在不同的扫描线数据缓冲器中。
[0052]在图5中的框F处，系统控制器确定解码处理器108是否已经基于收集并缓冲于扫描数据缓冲器160中的扫描线而解码条码符号。
[0053]如果在图5中的框F处，条码符号尚未在缓冲的扫描线数据内被解码(8卩，读取)，则系统控制器前进至框G并确定是否已经达到超时时段Tl。如果还未达到超时时段，则系统控制器返回至框D，并且处理扫描数据信号。其后，系统控制器前进至框E，并尝试在剩余的时间段Tl内收集和解码扫描数据。如果在框G处已经达到超时时段，则系统控制器前进至框GH，发送解码失败通知至主机系统，并然后在框I处停用该激光源和扫描马达，并然后返回到框B,如图5中所示。
[0054]利用图5中所描述的新型控制过程，该条码符号读取器具有能力来动态地调整每个激光扫描周期期间可见激光扫描束从VLD 112A有效发射或不发射的时间。特别地，具有其所实现的VLD消隐函数的条码符号读取器自动保证了在每个扫描线末端处投射至被扫描目标上的射束强度，在每个扫描周期期间，决不会在激光束停止其运动时过亮或者产生热点，以及决不会在每个扫描线的末端处改变方向。
[0055]采用范围相关的激光源停用(即消隐)控制的自动触发的可手持激光扫描条码符号读取系统
[0056]现参照图6至10B，将详细描述自动触发的可手持激光扫描条码符号读取系统500的第二说明性实施例。如以下将在第二说明性实施例中描述的，系统500内使用了范围相关的激光源停用(即消隐)，以控制投射至任意扫描距离处的目标上的每个激光扫描线的长度，使得在双VLD激光扫描系统的工作距离上，该扫描线长度基本恒定。然而要理解的是，该范围相关的激光源停用(即消隐)还可被用于在激光扫描系统内在每个激光扫描周期中实现其它种类的扫描线长度和强度控制。
[0057]如图6和7中所示，自动触发的激光扫描条码符号读取器500具有工作距离，以及部件的组件，其包括:可手持外壳102，其具有头部和支撑头部的柄部；光透射窗103，其与外壳102的头部相集成；基于IR的(或基于LED的)目标检测和范围子系统219，其在激光扫描场的工作范围内生成基于IR或LED的光束,如图6中所不,用于自动检测激光扫描场中目标的出现，当目标在扫描场中被自动检测到时，发送信号至控制器150，以及如果该目标被检测位于扫描场的近部分，系统控制器150激活近场VLD 112A，或如果该目标被检测位于扫描场的远部分，系统控制器150激活远场VLD 112B ;激光扫描模块105,其用于响应于由系统控制器150生成的控制信号来使可见激光束跨越激光扫描场进行重复扫描，该可见激光束由以下所生成:(i)具有近场光学器件以产生聚焦于激光扫描场的近部分的激光扫描束113A的第一激光源112A(例如VLD或IRLD)，或(ii)具有远场光学器件以产生聚焦于激光扫描场的远部分的激光扫描束113B的第二激光源112B(例如VLD或IR LD)；其中该激光扫描模块105还包括激光驱动电路151，用于接收来自系统控制器150的控制信号，并响应于此，基于扫描场中被扫描目标的所检测或估计的距离或范围R(t)而生成并输送不同的激光(VLD)驱动电流信号至近VLD 112A或远VLD 112B;扫描开始/扫描结束(S0S/E0S)检测器109，其用于生成指示每个激光束扫动的开始和停止的定时信号，并发送这些S0S/E0S定时信号至系统控制器150以及解码处理器108 ;光收集光学器件106，其用于收集从扫描场中的被扫描目标所反射/散射的光，以及光检测器，其用于检测所收集的光的强度并在扫描操作期间生成对应于所检测光强度的模拟扫描数据信号；模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107，其用于处理模拟扫描数据信号，并将所处理的模拟扫描数据信号转换成数字扫描数字信号，其然后被转换成数字字，该数字字表示条形和空白在扫描的码符号结构中的相对宽度；一组扫描线数据缓冲器160，用于缓冲在每个扫描周期期间激光扫描束跨越激光扫描场的完整扫动期间所收集的每个完整的扫描线数据(例如针对两个扫描方向)；编程解码处理器108，其用于解码处理存储于所述扫描线数据缓冲器160中的数字化数据，并生成表示由激光扫描束所扫描的每个条码符号的符号字符数据；扫描数据信号强度检测模块143，其优选地被实现于扫描数据处理器/数字转换器143内，用于连续地(i)处理返回的模拟(或数字)扫描数据信号，(?)检测并分析激光返回信号的强度(即幅值确定(例如估计)被扫描目标相对于扫描窗口的范围或距离R(t)，以及然后(iv)将范围指示(即估计)信号(例如以数字数据值的形式)传输至控制器150内的VLD消隐控制模块150A，使得其可编程或设置合适的激光源(VLD)停用(即消隐)函数B(t)，用于供激光驱动电路151使用，以在每个激光扫描周期期间的特定情况下停用激光源112A或112B，以便在激光扫描周期期间的这种情况下根据激光源消隐函数B⑴来熄灭(即关闭)该激光扫描束；输入/输出(I/O)通信接口模块140，其用于与主机通信系统154进行对接，并通过由符号读取器和主机系统154所支持的有线或无线通信链路155向其传输符号字符数据；以及系统控制器150，其用于生成必要的控制信号以便控制可手持激光扫描条码符号读取系统内的操作。
[0058]优选地，基于IR的(或基于LED的)目标检测子系统219被安装于其光透射窗103的前方，使得子系统219的其IR光发射器和IR光接收器部件(或VLD光发射器和接收器部件)在系统的激光扫描场内具有无遮挡的目标视野，如图1中所示。而且，目标存在检测模块219可将具有连续低强度输出水平或具有脉冲的更高强度输出水平的IR(或可见)信号传输至扫描场115中，该信号可在某些条件下使用，以增加系统的目标检测范围。在替代的实施例中，IR光发射器和IR光接收器部件可分别被实现为本领域熟知的可见光(例如红光)发射器和可见光(例如红光)接收器部件。典型地，目标检测光束将被调制和同步检测，如美国专利5，340，971中所教导的，其通过引用并入本文。
[0059]特别地，VLD消隐函数B (t)可按照多个可能方式来指定，包括但不限于:(i)对于对称VLD消隐函数B (t)，通过指定从每个扫描周期的中心测量的一个时间百分比(PA，Pa)，指示在具有总持续时间Ts。的每个扫描周期期间VLD应当被停用多久；以及(ii)对于非对称VLD消隐函数B(t)，通过指定从每个扫描周期的偏心位置测量的两个不同的时间百分比(Pa, Pb)，指示在具有总持续时间Ts。的每个扫描周期期间VLD应当被停用多久。每个扫描周期的总持续时间Ts。可根据扫`描组件的扫描速度来确定，该扫描速度将在扫描操作期间维持基本恒定。
[0060]如图7中所示，激光扫描模块105包括多个子部件，即:激光扫描组件110，具有电磁线圈128和可旋转扫描元件(例如反射镜)134，其支撑轻量级反射元件(例如反射镜)134A;线圈驱动电路111，用于生成电驱动信号以驱动激光扫描组件110中的电磁线圈128 ;以及激光束源(即，近VLD) 112A，用于产生聚焦于扫描场的近部分中的可见激光束113A，以及激光束源(即，远VLD) 112B，用于产生聚焦于激光扫描场的远部分中的可见激光束113B ;以及光束偏转镜114，用于将激光束113A或激光束113B偏转为朝向激光扫描组件110的反射镜部件的入射光束114A，其在系统操作期间跨越激光扫描场和可能同时出现在其中的条码符号16扫动偏转的激光束114B。
[0061]激光扫描模块105典型地被安装于光具座、印刷电路(PC)板或也安装激光扫描组件的其它表面上，并包括用于支撑电磁线圈128(在永磁体135附近)的线圈支撑部分110，并且其由扫描器驱动电路111所驱动，使得其在扫描组件操作期间，在永磁体135的异性极上生成磁力，使反射镜部件134绕其旋转轴振荡。假设永磁体135的属性以及永磁体135与电磁线圈128之间的距离基本恒定,施加于永磁体135及其关联扫描兀件上的力为扫描操作期间提供至电磁线圈128的电驱动电流的函数。通常，由扫描器驱动电路111产生的驱动电流IDC(t)的水平越大，施加于永磁体135及其关联扫描元件上的力越大。因此，扫描模块105的扫描扫动角a (t)可直接通过在扫描驱动电流控制模块150A的控制下，控制由扫描驱动电路111提供至电磁线圈128的驱动电流IDe(t)的水平来控制，如图7中所示。锁定该驱动电流IDC(t)将是在扫描操作期间控制扫描扫动角a (t)恒定的优选方法。
[0062]优选地，强度检测模块143被实现于扫描数据处理器/数字转换器143内，该扫描数据处理器/数字转换器143可被实现为ASIC芯片，支持模拟和数字两种类型的电路，该电路执行其中所进行的功能和操作。强度检测模块143的功能是多方面的:(i)持续地处理返回的模拟(或数字)扫描数据信号，并检测和分析激光返回信号的强度(即幅值)；(ii)在每个测量时期期间确定(例如估计)被扫描目标相对于扫描窗口的范围或距离；以及(iii)将范围/距离指示信号(例如以数字数据值的形式)传输至控制器150，用于根据被扫描目标的所测量、检测或估计的距离或范围R(t)来设置合适的VLD消隐函数B (t)，以用于VLD驱动电路151。
[0063]在每个测量时期期间，通过进行相对的信噪比(SNR)测量，被扫描目标相对于扫描窗口的范围或距离被确定(例如估计)，其中最低SNR值可被假定为与系统的工作范围(相对于扫描窗口)中最远的可能扫描距离相对应，以及最高SNR值可被假定为与系统的工作范围中最短的可能扫描距离相对应。特别地，模块143可包括存储预校准扫描范围对比SNR值的表格，其可用于这种范围/距离R(t)的确定。并且，码密度对在光检测器处所检测的反射(光学)扫描数据信号的强度的二次效应可被计算到范围估计过程中。在这种实施例中，模块143还可通过分析模拟扫描数据信号中的转变来估计码密度，并且然后模块143可使用为不同的码密度范围所创建的，包含预校准扫描范围对比SNR值的表格。由模块143给定估计的码密度范围和SNR测量的情况下，这些表格可被用来估计被扫描目标范围。
[0064]通常，系统500支持自动触发操作模式，以及条码符号读取的方法，如下所述。
[0065]响应于扫描场中目标的自动检测，激光扫描模块105生成激光扫描束并将其通过光透射窗103进行投射，并跨越可手持外壳外部的激光扫描场115，用于扫描该扫描场中的目标。根据目标在扫描场内何处被检测，该激光扫描束响应于由系统控制器150生成的控制信号而由激光源112A或激光源112B所生成。扫描元件(即机构)134以在扫描过程的持续时间内由控制器150设置的恒定扫描扫动角跨越在激光扫描场中的目标使该激光束113A或113B重复扫描。然后，光收集光学器件106收集从扫描场中的目标上的被扫描码符号所反射/散射的光，并且光检测器(106)自动检测所收集的光的强度(即光子能量)，并生成对应于扫描操作期间所检测的光强度的模拟扫描数据信号。在模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107内，该强度检测模块143执行以下功能:(i)持续地处理返回的模拟(或数字)扫描数据信号；(ii)检测并分析激光返回信号的强度(即幅值)；(iii)在每个测量时期期间确定(例如估计)被扫描目标相对于扫描窗口的范围或距离；以及(iv)将范围/距离指示信号(例如以数字数据值的形式)传输至控制器150，用于在任何时刻基于所检测的扫描距离R(t)来设置用于VLD驱动电路151的合适的VLD消隐函数B(t)。VLD消隐函数B(t)在每个激光扫描周期期间指定VLD 112A将何时由激光驱动电路151自动停用(即去能)，以及因此确定可见激光将何时不被产生并且不被发射至扫描场中，同时电磁扫描组件110尝试在指定的激光消隐间隔期间跨越激光扫描场和沿其扫描路径的任何目标扫动激光扫描束。
[0066]为实现VLD消隐函数B (t)，系统控制器150内的固件检测来自S0S/E0S检测器109的扫描开始(SOS)信号，其用信号指示每个新扫描线的开始。编程控制器150中的固件还能够基于激光扫描机构的扫描速度来计算与完整扫描线相关联的近似时间。在说明性实施例中，完整扫描线的近似持续时间1^为10毫秒，但可从实施例到实施例而不同。基于此完整扫描线持续时间Ta和被扫描目标的范围R(t)，固件查找指定的VLD消隐函数B(t)，其由估计的范围R(t)所指定，并根据该VLD消隐函数，确定所需的VLD消隐百分比，并使用这些数字来控制VLD驱动电路151，以在扫描扫动期间将VLD去能和赋能，从而产生沿所投射的激光扫描线的期望激光束消隐效应。例如，如果消隐百分比为10，则VLD驱动电路151将使VLD消隐10毫秒的扫描扫动持续时间的10%，其总共为I毫秒的扫描扫动持续时间。然后控制器固件将使VLD在激光扫描束的扫描扫动持续时间的第一个0.5毫秒和最后的0.5毫秒内消隐，以沿所投射的激光扫描线产生期望的激光束消隐效应。
[0067]模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107还处理模拟扫描数据信号，并将所处理的模拟扫描数据信号转换成数字化数据信号。编程解码处理器108解码处理数字化数据信号，并生成表示由激光扫描束所扫描的每个条码符号的符号字符数据。被解码的条码符号可以是编程类型或菜单类型的条码符号，或普通数据编码的条码符号，其不意图执行或启动条码符号扫描器内的任何编程或特殊操作。
[0068]如上所指示的，用于激光扫描束的VLD消隐函数B(t)在任意给定时刻由扫描场中被扫描目标的范围R(t)所确定。范围测量或估计可按照至少两种不同的方式来确定:(i)通过处理所收集的返回激光扫描信号；或(ii)使用由基于LED或IR的目标检测/范围检测机构所产生的范围数据。在处理返回的激光扫描信号的情况下，激光信号被转换为电信号，其被馈送至模拟扫描数据信号处理器/数字转换器107中的模块143中。所处理的模拟或数字扫描数据信号的强度，或信噪比(SNR)被计算，并用于由ASIC芯片处理器107来估计被扫描条码符号的距离/范 围。强信号或高比率通常对应于较短的范围/距离，而弱信号或低比率对应于较大的范围/距离。然后VLD消隐函数B(t)可基于信号强度或SNR以及实现于ASIC芯片107中的预定表格/算法来进行动态调整。以下是示例性表格，其被提供以说明对于非对称VLD消隐函数B(t)的情况，上述这三个参数之间的关系。这些参数可被修整以用于具有不同工作范围的扫描器。
[0069]
【权利要求】
1.一种用于读取扫描场中的码符号的系统，包括: 用于生成光束的源；以及 扫描机构，用于在扫描周期期间跨越扫描场并沿扫描线以扫动角使所述光束进行扫描; 其中，在每个扫描周期期间，所述源根据消隐函数来生成所述光束。
2.根据权利要求1的系统，其中所述源在所述扫动角的末端不生成所述光束。
3.根据权利要求1的系统，其中所述扫描机构以恒定扫动角使所述光束进行扫描。
4.根据权利要求1的系统，包括驱动电路，用于提供电流至所述扫描机构，以实现所述扫动角。
5.根据权利要求1的系统，包括用于估计所述系统和所述扫描场中的目标之间距离的模块，其中所述消隐函数由所估计的距离来确定。
6.根据权利要求5的系统，包括驱动电路，用于基于所估计的距离来提供电流至所述扫描机构。
7.根据权利要求5的系统，其中所述消隐函数基于所估计的距离实现所述扫描线的预定长度。
8.根据权利要求7的系统，其中所述扫描线的预定长度在所估计距离的范围内基本恒定。
9.根据权利要求1的系统,包括: 光检测器，用于检测从所述扫描场反射的光的强度，并生成对应于所检测光强度的第一信号；以及 处理器，用于基于所述第一信号来估计所述系统和所述扫描场中的目标之间的距离； 其中所述消隐函数由所估计的距离来确定。
10.根据权利要求9的系统,其中所述处理器基于所述第一信号来生成表不所述扫描场中的标记的数据。
【文档编号】G06K7/10GK203386219SQ201320409911
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2012年5月21日
【发明者】R·H·布拉迪, S·科拉维托, D·老维尔斯, 滕芝鹏, M·L·迪克松 申请人:计量仪器公司