專利名稱：處理光信息的方法,設(shè)備及包含此設(shè)備的郵政自動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息的方法，實現(xiàn)這一方法用于處理光信息的設(shè)備及至少包含一個這一設(shè)備的郵政自動機。
在目前的技術(shù)中，已有這樣的方法和設(shè)備，例如申請?zhí)枮镻CT/US94/08641的國際專利申請，在專利合作協(xié)議PCT下公開的國際專利公開號為WO95/04257，其題目為“改進的光位移傳感器”。在以上專利中，通過逐漸移動在紅外光發(fā)射二極管和紅外晶體管檢測器之間的插桿而產(chǎn)生光信息。實際上，通過逐步移動插桿，減少了檢測的紅外光信號強度，此紅外光信號由光發(fā)射二極管所發(fā)射。光信號強度的減少是插桿位移的一個度量，據(jù)此對信息進行處理以用于各種不同的應(yīng)用，例如，一機械手可以感應(yīng)一個物體是否在滑動，根據(jù)響應(yīng)而夾緊它。就像在此申請的第二頁行29至31所提到的那樣，在多種環(huán)境下，光位移傳感器的使用是相當(dāng)靈活的。然而，在電磁兼容(EMC)非常敏感的區(qū)域，使用這一設(shè)備將引起對EMC敏感的傳感器的靜電放電(ESD)，并且連接到電子設(shè)備的電線會產(chǎn)生天線效應(yīng)。
在EMC敏感區(qū)，產(chǎn)生光信息的另一個例子是光閥。在郵政自動化情況，光閥用作檢測信件是否存在的檢測器。光發(fā)射二極管將光束射向光敏晶體管，當(dāng)信件通過光束時，對光束的阻擋確定了信件的存在。在郵政自動化中，由于皮帶和滾筒之間的摩擦靜電，這里成為一EMC敏感區(qū)。在敏感的傳感器上，它產(chǎn)生靜電放電；電線產(chǎn)生輻射和敏感性，其作用就同天線一樣。
本發(fā)明的目的是給出一個如以上所述的處理光信息的設(shè)備，但是它適合于處理在EMC敏感區(qū)所產(chǎn)生的光信息。
按照本發(fā)明，這一目的的實現(xiàn)是由包括第一光導(dǎo)裝置，光電變換器及電信號處理裝置的處理光信息的設(shè)備來完成的。
實際上，對于在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息，將其從EMC敏感區(qū)引導(dǎo)到EMC安全區(qū)；在EMC安全區(qū)將光信息變換為電信息并處理電信息，由于EMC敏感設(shè)備位于EMC安全區(qū)，他們不再受到電磁干擾。同時由于設(shè)備的電引線只出現(xiàn)在EMC安全區(qū)，它們也不會產(chǎn)生天線效應(yīng)。
本發(fā)明的一個應(yīng)用是對一個郵政自動機帶來的改進。此系統(tǒng)檢測信封上郵票的種類和郵票存在與否，系統(tǒng)工作于EMC敏感區(qū)。光信息是由一相機的光學(xué)透鏡系統(tǒng)所采集的圖象(image lift)，由此相機將光信息變換為電信息。借助于電線將電信息提供給印刷電路板以便進行處理。這里需要指出的是，由于相機具有EMC屏蔽，即抗靜電放電，因而相機不再是EMC敏感組件并且問題不會發(fā)生在相機上。但是，電線會產(chǎn)生天線效應(yīng)。按照本發(fā)明的方法，上述相機的兩個功能被分開。透鏡系統(tǒng)耦連到一光纜，光纜包括了預(yù)定數(shù)目的光纖，它們將光信息引導(dǎo)到一個EMC安全區(qū)域。將光信息變換為電信息的光電變換器以及包括處理電信息的電子元件的電路板都位于EMC安全區(qū)內(nèi)，因此電線不再有天線效應(yīng)。
在前一段的應(yīng)用中，圖像信息是借助于自然光獲得的，然而通過照明信件和郵票可以得到更佳質(zhì)量的圖像。借助于光學(xué)的光產(chǎn)生光信息，其中光來自無閃爍的燈泡，燈泡位于EMC安全區(qū)。借助于多芯光纜將光引導(dǎo)到EMC敏感區(qū)。按照本發(fā)明，所述的設(shè)備處理在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息；光信號產(chǎn)生的光信息由第二光導(dǎo)裝置從EMC安全區(qū)引導(dǎo)到EMC敏感區(qū)；本發(fā)明的一個應(yīng)用是條型碼閱讀器。本發(fā)明的另一個應(yīng)用是存在檢測器。實際上，處在EMC敏感區(qū)的光閥將光信號從第二光導(dǎo)裝置指向第一光導(dǎo)裝置，光信號的中斷產(chǎn)生光信息，此光信息是存在檢測器的度量信息。
引導(dǎo)光信號或光信息進出EMC敏感區(qū)的一個方式是用具有透鏡和反射鏡的系統(tǒng)，但是也可以用光纜地實現(xiàn)，本發(fā)明的第一光導(dǎo)裝置是第一光纜，它至少包括第一光纖；第二光導(dǎo)裝置是第二光纜，它至少包括第二光纖。
回到本發(fā)明對存在檢測器的應(yīng)用，檢測器包括了一個光閥，把光信號從第二光導(dǎo)裝置指向第一光導(dǎo)裝置可能是不容易的，例如，若光導(dǎo)裝置是光纖，光纖可能必須彎曲大約90度。為了避免這一點，光閥包含了第一光學(xué)透鏡支架和第二光學(xué)透鏡支架。這些透鏡支架耦連到第一光導(dǎo)裝置和第二光導(dǎo)裝置而不用彎曲這些光導(dǎo)裝置，每一支架包括有透鏡和反射鏡系統(tǒng)，它們反射和聚焦來自第二光導(dǎo)裝置的光信號并指向第一光導(dǎo)裝置。
存在檢測器的一個可能應(yīng)用是用于郵政自動化系統(tǒng)中。通過光信號的信件給出了中斷的光信號。信件的存在與否是由處理隨后的電信號來確定的。電信號可用于觸發(fā)相機，相機然后采取信件的圖像。
就像以上解釋的那樣，郵政自動機是對電磁兼容敏感的區(qū)域，這是因為皮帶和滾筒產(chǎn)生摩擦靜電。按照本發(fā)明，包括一處理光信息的設(shè)備提供了一個優(yōu)點，即保護EMC敏感設(shè)備免于損壞。同時在郵政自動機附近用無線電話通信不產(chǎn)生電磁干擾也成為可能。
本發(fā)明以上所提到的目的以及其它目的和特征在通過參照一實例和有關(guān)的附圖的描述后將變得更明顯和容易理解，其中

圖1是一郵政自動機部分的概貌圖，它包括了一個按本發(fā)明給出的存在檢測器；圖2是一存在檢測器截面的圖示，截面是在圖1的A-A處；圖3是圖1和圖2中第一光學(xué)透鏡支架LH1的縱向中心截面。
一個郵政自動機，例如郵件處理機，包含了各種不同的光學(xué)設(shè)備。郵件處理機具有面向處理(facing)功能，首先以正確的方式面對信件以便定位和辨認郵票，進一步定位并識別地址以便能以正確的方式分檢信件。這些光學(xué)設(shè)備，例如光閥，當(dāng)信件隨機器的皮帶滑過時，能檢測出信件的存在。相機能攝取信件的圖像以便確認郵票的種類或地址部分。如在描述的引論部分所解釋那樣，郵政自動機是一EMC敏感區(qū)，這是由于皮帶和滾筒的運動產(chǎn)生摩擦靜電所致。摩擦做功產(chǎn)生靜電放電影響傳感器并使電線產(chǎn)生輻射及敏感性。由于一個郵政自動機很易包括大約400個光學(xué)設(shè)備，這樣靜電放電和輻射可以是相當(dāng)重要的。其相應(yīng)的改進意味著郵政自動機性能的一個很大的改善。郵政自動機的整體工作超出了本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的目的是使用現(xiàn)在的發(fā)明來改進郵政自動機的性能。因此，在進一步的描述中，只解釋一個按照本發(fā)明原理處理光信息的設(shè)備。
參照圖1郵政自動機部分的概貌圖，其中包括了一個根據(jù)本發(fā)明的存在檢測器，下面對其進行解釋。郵政自動機部件包括滾筒R1，R2，R3，R4及R5和傳送皮帶B1，B2，以及存在檢測器。由于這是一個概貌圖且有一個在郵政自動機下的底板BP(見圖2)，存在檢測器只有一部分是可見的。存在檢測器的這一部分是一個光閥，它包括了第一光學(xué)透鏡支架LH1和第二光學(xué)透鏡支架LH2。
包括光閥LV的郵政自動機的這一部分其工作原理解釋如下。郵政自動機另一部分的作用，在此不詳細說明，滾筒R1，R2，R3和R5處于滾動狀態(tài)。滾筒R驅(qū)動傳送帶B1和B2并帶動滾筒R1，R2，R3和R4在粗短箭頭方向轉(zhuǎn)動。由于傳送帶B1和B2的轉(zhuǎn)動，在郵政自動機入口的信件(此處沒有畫出)通過皮帶B1和B2滑過郵政自動機的相應(yīng)部分并在郵政自動機的出口部分沿長黑箭頭方向離開。
第二光學(xué)透鏡支架LH2將光信號指向第一光學(xué)透鏡支架LH1，如圖1白箭頭所示。當(dāng)光信號照到信件時，中斷了光信號，然后產(chǎn)生光信息并確認信件的存在，詳細情況在下一段中介紹。
參照圖2存在檢測器截面的示意圖，載面是在圖1中A-A處。首先將給出圖2所示方塊圖的功能描述。根據(jù)這一描述，對于熟練的技術(shù)人員，功能塊的作用是很明顯的。此外，本發(fā)明即處理光信息的設(shè)備，在此優(yōu)選的實施例中是一存在檢測器，將在下面進一步詳細說明。
據(jù)此截面，可以看到全部的存在檢測器。存在檢測器包括了以上所提的光閥LV，第一和第二光纖F1和F2，光電變換器OEC，電光變換器EOC及電處理裝置PROC。
光閥包括上述第一和第二光學(xué)透鏡支架LH1和LH2。第一光學(xué)透鏡支架LH1包括透鏡組L1a和L1b以及反射鏡M1。第二光學(xué)透鏡支架LH2包括透鏡組L2a和L2b以及反射鏡M2。
第一和第二光學(xué)透鏡支架LH1和LH2是分別由兩個透鏡支撐體支持，該支撐體是空心支桿，固定在基板BP上?；錌P由鋁構(gòu)成，它是一很好的導(dǎo)體，具有非常低的電阻。必須提到的是，盡管在這一優(yōu)選實施例中選擇鋁基板，對于熟練的技術(shù)人員而言，顯然并不局限于使用鋁作為基板BP。
光導(dǎo)裝置，在此實施例中是第一和第二光纖F1和F2，分別耦連到第一和第二光學(xué)透鏡支架LH1和LH2，并且分別被包括在透鏡組支撐體S2和S2中。光纖F1和F2通過基板BP以便繼續(xù)連到印刷電路板。第一光纖F1耦連到光電變換器OEC，它是安裝在印刷電路板PCB上；第二光纖F2耦連到電光變換器EOC，它也是安在印刷電路板PCB上。對于電光變換器EOC，選擇東芝Toslink發(fā)射器；對于光電變換器OEC，選擇東芝Toslink接收器。
此外，電處理裝置PROC也是安裝在電路板PCB上的，并且耦連到光電變換器OEC和電光變換器EOC之間。必須提到，電處理裝置PROC的詳細工作原理敘述超出了本發(fā)明的范圍，因而不再詳細解釋。
EMC敏感區(qū)是在基板以上的區(qū)域，也就是滾筒R1，R2，R3，R4和R5以及傳送皮帶B1和B2(見圖1)的周圍，并且包括了光閥LV和兩個透鏡組支撐體，支撐體包含光纖。EMC安全區(qū)是底板以下區(qū)域，底板的作用就像對來自底板以上EMC敏感區(qū)靜電放電的一個緩沖區(qū)。底板BP保護EMC敏感設(shè)備，這些設(shè)備處于EMC安全區(qū)，也就是說，電光變換器EOC，光電變換器OEC和電處理裝置PROC在EMC安全區(qū)。盡管在此優(yōu)選實施例中，底板BP可產(chǎn)生足夠的EMC安全區(qū)，但必須指出通過一明顯確定的EMC安全區(qū)，如金屬盒，可以取得更好的性能。
存在檢測器工作原理如下。在EMC敏感區(qū)由電處理裝置PROC提供給電光變換器EOC的電信號ES被變換為光信號OS。第二光纖F2將光信號OS從EMC安全區(qū)引導(dǎo)到EMC敏感區(qū)，也就是到第二光學(xué)透鏡支架LH2。光信號OS由透鏡組L2a聚焦，由反射鏡M2反射，再由透鏡組L2b聚焦，以便會聚成平行光束射入第一光學(xué)透鏡支架LH1。
如在圖1描述部分所解釋那樣，當(dāng)信件通過光信號OS時，光信號OS被中斷，然后產(chǎn)生光信息OI，OI是存在檢測器的度量，由此確定信件的存在與否。
第一光學(xué)透鏡支架LH1采集光信息OI，利用透鏡組L1b聚焦光信息OI。光信息由反射鏡M1反射并再一次由透鏡組L1a聚焦以便指向第一光纖F1并且被F1所收集。第一光纖F1把光信息OI從EMC敏感區(qū)引導(dǎo)到EMC安全區(qū)，也就是引導(dǎo)到光電變換器OEC，以便變換為電信息EI。電信息EI由電處理裝置PROC在EMC安全區(qū)進行處理并被使用，例如觸發(fā)相機，當(dāng)信件通過光閥LV時，攝取信件的圖像。
圖3表示第一光學(xué)透鏡支架LH1的縱向中心截面，第一光學(xué)透鏡支架LH1包括透鏡系統(tǒng)LS，其中有反射鏡M1，透鏡組L1a和L1b以及由苯乙烯-丙烯腈(SAN)構(gòu)成的共聚物以保證聚焦和反射功能；透鏡系統(tǒng)支架LSH，它包括了一個縮進的圓入口嘴，此入口滑入光纖，也就是第一光纖F1；以及一N型螺帽，當(dāng)擰下入口嘴時，用于封閉縮口，因而將光纖F1緊緊連到光學(xué)透鏡支架LH1。
必須注意，第二光學(xué)透鏡支架與第一光學(xué)透鏡支架相同，安在第一光學(xué)透鏡支架LH1的對面。
必須注意，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于圖3所描述的透鏡支架類型，很顯然，對于一熟練的技術(shù)人員，也可使用其它類型的透鏡支架將光信號OS從第二光導(dǎo)裝置指向第一光導(dǎo)裝置。
回到郵政自動機，本發(fā)明用于所包括的全部處理光信息的設(shè)備。此外，其它的包括有類似于圖2的印刷電路板。電路板的互聯(lián)是經(jīng)過一菊鏈環(huán)網(wǎng)。這一環(huán)網(wǎng)連到中央處理器，以控制郵政自動機的整體工作，系統(tǒng)性能可有相當(dāng)大的改進。
必須注意，在此優(yōu)選實施例中，所有EMC敏感的元件和所有的導(dǎo)線都包括在EMC安全區(qū)內(nèi)。但是，像電光變換器EOC一類的設(shè)備仍保留在EMC敏感區(qū)，因為這類設(shè)備比起光電變換器OEC，對EMC不太敏感。實際上，電光變換器EOC也可以封閉在金屬或塑料包裝中加以保護，由此電光變換器EOC成為一EMC屏蔽設(shè)備。但是，這個方法有一個缺點，這就是包裝經(jīng)常有邊沿泄漏，提供給電光變換器的電信號必須引到EMC敏感區(qū)，而這將重新引入導(dǎo)線的天線效應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)指出，盡管以上所描述的郵政自動機有一個處于底板BP下面EMC安全區(qū)，本發(fā)明的應(yīng)用對這類郵政自動機并不因此而減少。顯然，對于熟練的技術(shù)人員而言，可以對上述的實施例進行一些小的修改以便將郵政自動機改造為具有EMC安全區(qū)的郵政自動機，安全區(qū)位于郵政自動機的其它部分。例如，安全區(qū)位于郵政自動機旁邊的金屬盒內(nèi)。
最后，應(yīng)當(dāng)注意，盡管以上描述的處理光信息的設(shè)備是在郵政自動機中使用的存在檢測器，對于存在檢測器和郵政自動化領(lǐng)域并不會減少本發(fā)明的應(yīng)用。實際上，以上所描述的本發(fā)明可以用于其它處理光信息的設(shè)備，這時產(chǎn)生光信息的環(huán)境可以是高壓、旋轉(zhuǎn)設(shè)備，或者摩擦設(shè)備產(chǎn)生靜電的情況，并且有靜電放電。
雖然本發(fā)明的原理在以上已結(jié)合特殊的設(shè)備描述過，很清楚，這只是通過舉例來說明，而并不是限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.處理在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息(OI)的方法，其特征在于所述的方法包括引導(dǎo)所述的光信息(OI)到一EMC安全區(qū)；在所述的EMC安全區(qū)將所述的光信息(OI)變換為電信息(EI)；在所述的EMC安全區(qū)對所述的電信息(EI)進行電信號處理；
2.按照權(quán)利要求1的處理光信息(OI)的方法，其特征在于所述的方法還包括在所述的EMC安全區(qū)將電信號(ES)變換為光信號(OS)；將光信號(OS)從所述EMC安全區(qū)引導(dǎo)到所述EMC敏感區(qū)；在所述EMC敏感區(qū)用所述光信號(OS)產(chǎn)生所述的光信息(OI)。
3.處理在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括第一光導(dǎo)裝置，將所述光信息(OI)引導(dǎo)到EMC安全區(qū)域；包含在所述EMC安全區(qū)內(nèi)的光電變換器(OEC)，將所述光信息(OI)變換為電信息(EI)；以及包含在所述EMC安全區(qū)內(nèi)的電信號處理裝置(PROC)，處理所述電信息(EI)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的處理光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備還包括一光學(xué)透鏡系統(tǒng)，攝取圖像因而產(chǎn)生所述光信息(OI)，該系統(tǒng)耦連到第一光導(dǎo)裝置，該光導(dǎo)裝置為一光纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的處理光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備還包括包含在EMC安全區(qū)內(nèi)的電光變換器(EOC)，將電信號(ES)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?OS)；第二光導(dǎo)裝置，將所述光信號(OS)從所述EMC安全區(qū)引導(dǎo)到所述EMC敏感區(qū)；以及包含在所述EMC敏感區(qū)的生成裝置，用所述的光信號(OS)生成所述的光信息(OI)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的處理光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備是一存在檢測器并且所述生成裝置是一光閥(LV)，用于將所述的光信號(OS)從所述第二光導(dǎo)裝置指向所述第一光導(dǎo)裝置，所述光信號(OS)的中斷生成了所述的光信息(OI)，它是所述存在檢測器的一個度量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的處理光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述第一光導(dǎo)裝置是第一光纜，它至少包括一個第一光纖(F1)；第二光導(dǎo)裝置是第二光纜，它至少包括一個第二光纖(F2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的處理光信息的設(shè)備，其特征在于所述光閥(LV)包括第一光學(xué)透鏡支架(LH1)，耦連到所述第一光導(dǎo)裝置；第二光學(xué)透鏡支架(LH2)，耦連到所述第二光導(dǎo)裝置，所包含的所述第一光學(xué)透鏡支架(LH1)和所述第二光學(xué)透鏡支架(LH2)將所述的光信號(OS)從所述第二光導(dǎo)裝置指向第一光導(dǎo)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的處理光信息(OI)的設(shè)備，其特征在于所述存在檢測器是在郵政自動機中使用，所述中斷信息是由信件通過所述光信號(OS)時產(chǎn)生的。
10.郵政自動機，其特征在于所述所述郵政自動機至少包括一個如權(quán)利要求3中所述的處理光信息(OI)的設(shè)備。
全文摘要
處理在EMC敏感區(qū)產(chǎn)生的光信息(OI)的方法包括:將光信息(OI)引到EMC安全區(qū);在EMC安全區(qū)將光信息(OI)變換為電信息(EI);在EMC安全區(qū)電處理電信息。實現(xiàn)該方法的設(shè)備及其在郵政自動機中的應(yīng)用。
文檔編號G01R1/02GK1187618SQ9712539
公開日1998年7月15日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者伊凡·盧茲 申請人:阿爾卡塔爾-阿爾斯托姆通用電氣公司