專利名稱：用在激光掃描組件和掃描儀中的模塑彈性體彎曲元件以及制造、調(diào)諧和調(diào)整其的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體涉及光束掃描儀以及光束掃描組件和元件，并且更具體地，涉及對其 進行制造、調(diào)諧和調(diào)整的方法。
背景技術(shù)：
在基于激光的條形碼掃描設(shè)備中，并且具體地，在便攜式的基于激光的條形碼掃 描設(shè)備中，使用掃描部件來對鏡(mirror)進行顫振。使用移動的鏡來在要讀取的條形碼目 標(biāo)上掃過激光束。該掃描部件通常被稱為激光掃描組件。激光掃描組件是便攜式的基于激 光的條形碼讀取器中的關(guān)鍵部件。激光掃描組件的期望屬性是小尺寸、耐用性、能效、在被 保持在不同定向中時免于波束偏移、以及在被操作者保持時對掃描波束的不期望移動的免 疫。一般地，激光條形碼掃描器的性能由多個因素定義，這些因素包括其掃描元件的 精度和性能；掃描元件的動態(tài)特性；掃描元件的尺寸和質(zhì)量；可制造性；以及能效。傳統(tǒng)的基于彎曲元件的激光掃描組件由塑料膜或其他柔性材料的懸臂梁 (cantilevered beam )形成，并且不是平衡結(jié)構(gòu)。在Plesko的美國專利No. 6, 173, 895 中描述了多個這種激光掃描組件，其經(jīng)受掃描鏡在被保持在不同定向中時由于重力的影響 而引起的不期望的傾斜或下垂，尤其是在掃描鏡和移動磁體大的情況下。此外，如果設(shè)備跌 落或者另外暴露于粗糙處理，則柔性膜彎曲元件可能變得永久扭曲。這種扭曲產(chǎn)生了偏移 的掃描線或者不再筆直的掃描線?；谳S的激光掃描組件(例如在Takeuchi的美國專利No. 7,420, 721 B2中描述) 也易于遭受在便攜式手持應(yīng)用中使用時由重力或操作者移動而引起的掃描鏡的晃動。上述 缺陷通過使用長距離掃描所需的大掃描鏡而被加重。波束偏移還可能由于在電磁驅(qū)動線圈內(nèi)添加電感極片(pole piece)而導(dǎo)致(參見 例如美國專利No. 7，420，721 B2)。極片生成了磁偏置，該磁偏置可以使掃描鏡傾斜或造成 不期望的力，這導(dǎo)致掃描線的不期望的速度微擾。因此，需要冗長的調(diào)整來確保激光掃描組 件的合適操作，并且該冗長的調(diào)整可能容易出現(xiàn)差錯。與傳統(tǒng)激光掃描組件相關(guān)聯(lián)的其他缺陷是掃描鏡的加速和減速的過激突發(fā)，這扭 曲了從條形碼目標(biāo)反射的光信號的定時。扭曲通常發(fā)生在電流的脈沖(例如，短占空比方 波)用作驅(qū)動波形時，尤其是在非諧振頻率處。因此，在本領(lǐng)域中迫切需要一種可在不同掃描應(yīng)用中使用而不具有在先掃描設(shè)備 和方法的缺點和缺陷的新型改進的激光掃描組件。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的主要目的在于提供一種新型且改進的噴射模塑彈性體(S卩，硅 酮)彎曲元件，用在激光掃描組件中，同時避免了現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備和方法的缺點和缺陷。
另ー目的在干提供一種激光掃描組件，使用在鏡和磁體子組件與在所述激光掃描組件中采用的驅(qū)動線圈支撐元件的前面之間安裝的這種噴射模塑弾性體彎曲元件，使得以與所述驅(qū)動線圈支撐元件的面間隔開、實質(zhì)上平行的方式支撐所述鏡和磁體子組件，并且能夠顫振所述鏡和磁體子 組件，以便在適當(dāng)?shù)念l率、波形和幅度下將電流供給至驅(qū)動線圈時掃描激光束。另ー目的在干提供一種激光掃描組件，其采用本發(fā)明的噴射模塑弾性體彎曲元件，并可以是在低功率下在低于諧振的掃描速度的范圍內(nèi)驅(qū)動且在不具有極件的驅(qū)動線圈中的電流的恒定影響下控制的。另一目的在于提供一種激光掃描組件，其展不了對不規(guī)則掃描速度、波束偏移、不期望的傾斜、未對準(zhǔn)、下垂和損壞的高免疫度。另ー目的在干提供一種激光掃描組件，其對正常操作溫度范圍外的溫度變化不敏感，并且還忠實地響應(yīng)成形的驅(qū)動信號(例如三角或正弦波形)，以提供非急動的掃描速度特性。另ー目的在干提供一種激光掃描組件，其可以是使用包括對機器人拾取和放置工具的使用的自動化制造技術(shù)以及精確度配液(liquid dispensing)設(shè)備來經(jīng)濟地組裝的。另ー目的在于提供ー種新型且改進方法，將激光束集中于激光掃描組件的鏡上，而無需(i)使光源來回移動，并且然后使用膠將其位置固定；或者(ii)移動掃描機構(gòu)自身，并且然后擰緊和/或膠合至實現(xiàn)期望波束位置時的地點。另ー目的在于提供ー種新型且改進方法，調(diào)諧激光掃描組件的諧振頻率，而無需改變(i)彎曲元件的彈簧常數(shù)；以及(ii)顫振的移動系統(tǒng)(例如，鏡和磁體子組件)的慣性カ矩，典型地，這需要改變模制零件(tooled part)?？傊?，提供了一種激光掃描組件，以用于掃描從光源(例如激光源)生成的光束。所述激光掃描組件包括具有中心軸的線圈支撐元件，繞著所述中心軸，卷繞了可激勵的電磁導(dǎo)線線圏。所述線圈支撐元件包括凸緣，所述凸緣被定位為與所述線圈支撐元件的中心軸總體上橫切。提供了具有第一端和第二端的至少ー個弾性體彎曲元件。所述第一端耦合至所述線圈支撐元件的凸緣。永久磁體具有第一表面和第二表面、中心軸以及磁化方向。所述永久磁體的第一表面由所述至少ー個弾性體彎曲元件的第二端支撐。所述永久磁體的中心軸與所述線圈支撐元件的中心軸同軸。所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸總體上橫切。鏡具有中心軸并安裝在所述永久磁體的第二表面上。所述鏡的中心軸與所述線圈支撐元件和所述永久磁體的中心軸同軸。當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)所述永久磁體和所述鏡時，所述至少ー個弾性體彎曲元件提供回程力。還提供了一種激光掃描組件，用于掃描來自光源(例如激光源(如VLD))的光束。所述激光掃描組件包括具有中心軸的線圈支撐元件，繞著所述中心軸，卷繞了可激勵的電磁導(dǎo)線線圏。所述線圈支撐元件包括凸緣，所述凸緣被定向為與所述線圈支撐元件的中心軸總體上橫切。弾性體彎曲元件具有第一端和第二端。所述第一端耦合至所述線圈支撐元件的凸緣。永久磁體具有中心軸以及磁化方向。磁體嵌入到所述弾性體彎曲元件內(nèi)，與所述彈性體彎曲元件的第二端相鄰。所述永久磁體的中心軸與所述線圈支撐元件的中心軸總體上同軸。所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸總體上橫切。鏡具有中心軸并安裝在所述弾性體彎曲元件的第二端上。所述鏡的中心軸與所述線圈支撐元件和所述永久磁體的中心軸總體上同軸。當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)所述永久磁體和所述鏡時，所述弾性體彎曲元件提供回程力。提供了ー種方法，用于形成在激光掃描組件中使用的弾性體彎曲元件。所述方法包括提供與所述弾性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的一對半模；將所述一對半模接合在一起；將液態(tài)硅酮材料噴射到模中；允許固化時間；將所述半模分離并移除噴射模塑硅酮彎曲元件。還提供了ー種方法，用于形成用于激光掃描組件的弾性體彎曲元件。所述方法包括提供與所述弾性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的一對半模；將磁性元件插入到所述半模的至少ー個中；將所述一對半模接合在一起；將液態(tài)娃酮材料噴射到模中；允許固化時間；將所述半模分離并移除噴射模塑硅酮彎曲元件。以下，這些和其他目的將變得顯而易見。


為了更全面地理解這些目的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖來閱讀以下具體實施方式
，在附圖中
圖IA是體現(xiàn)了本發(fā)明的第一示意實施例的激光掃描組件的可用手支撐的激光掃描條形碼符號讀取器的透視 圖IB是圖IB所示的激光掃描條形碼符號讀取器中采用的激光掃描模塊的示意圖，并且包括圖2所示的第一示意實施例的激光掃描組件，該激光掃描組件是與如所示配置在一起的激光源、束偏轉(zhuǎn)鏡、光收集光學(xué)器件、光電檢測電路、掃描數(shù)據(jù)信號處理電路和輸入/輸出接ロ電路一起布置的；
圖IC是第一示意實施例的激光掃描組件中的驅(qū)動和感測線圈以及用于驅(qū)動該驅(qū)動和感測線圈的電路的示意 圖2是圖IB示意性地示出的第一示意實施例的激光掃描組件的示意表示,該激光掃描組件被示與激光束源以及光電檢測器和掃描數(shù)據(jù)信號處理模塊一起而布置，以提供在各種類型的條形碼符號讀取系統(tǒng)中使用的激光掃描模塊；
圖3A是第一示意實施例的激光掃描組件的第一透視圖，示出了被安裝至模塑弾性體彎曲元件的其鏡和磁體子組件，該模塑弾性體彎曲元件由硅酮橡膠制造，且具有樁部分(post portion),其是在支撐繞著虛軸的電磁線圈的線圈支撐元件狀的線圈支撐元件(即，線圈體)中形成的中央定位的孔內(nèi)支撐的，該虛軸經(jīng)過模塑弾性體彎曲元件的縱軸；
圖3B是圖2所示的第一示意實施例的激光掃描組件的第二透視 圖3C是圖2所示的第一示意實施例的激光掃描組件的平面 圖3D是圖2所示的第一示意實施例的激光掃描組件的第一提升側(cè)視圖(elevatedside view)；
圖4是沿圖3A的線4A-4A獲得的第一示意實施例的激光掃描組件的橫截面視 圖5A是圖2的激光掃描組件的第一分解圖，示出了被安裝至模塑弾性體彎曲元件的其 鏡和磁體子組件，該模塑弾性體彎曲元件由硅酮橡膠制造，且具有支撐(即，基底)部分，其在適于支撐繞著虛軸的電磁線圈的線圈支撐元件狀的線圈支撐元件中形成的中央定位的孔內(nèi)支撐，該虛軸橫切地經(jīng)過彈性體模塑彎曲元件的彎曲元件部分的縱軸；
圖5B是圖2的激光掃描組件的第一分解圖，具有其調(diào)諧板；
圖6A是在第一示意實施例中采用的模塑彈性體彎曲元件的第一透視圖，示出了以集 成方式模塑在一起的其基底支撐部分、延長的彎曲部分和磁體支撐部分，并且還示出了 (i)沿彎曲元件的延長彎曲部分的縱維度行進的虛縱軸；(ii)沿所述基底支撐部分的中心 軸行進且與所述彎曲元件的中心部分中的縱軸橫切地交叉的虛橫軸；以及(iii)在圖4所 示的激光掃描操作期間橫軸沿所述彈性體彎曲元件的彎曲元件部分的受限彎曲的方向的 線性(一維〉偏轉(zhuǎn)；
圖6B是沿圖6A所示的縱軸獲得的第一示意實施例中采用的模塑彈性體彎曲元件的第 一橫截面視圖6C是沿通過圖6A所示的縱軸和橫軸的交叉而形成的平面獲得的第一示意實施例中 采用的模塑彈性體彎曲元件的第一橫截面視圖7是圖6A至6C的模塑彈性體彎曲元件的透視圖，被示作固定地緊固至在圖3八所示 的第一示意實施例的激光掃描組件中采用的磁體和鏡子組件；
圖8A是光具座〔optical bcnch)的示意表示，該光具座用于利用一種方法將從第一示 意實施例的激光掃描組件產(chǎn)生的激光掃描束的水平偏轉(zhuǎn)進行對準(zhǔn)，該方法涉及調(diào)整被安裝 至在激光掃描組件中采用的線圈支撐元件的后表面的鐵質(zhì)調(diào)諧板的水平位置(x)的安裝；
圖8B是光具座設(shè)置的示意表示，該光具座設(shè)置用于利用一種方法來調(diào)諧第一示意實 施例的激光掃描組件的諧振頻率，該方法涉及改變被安裝至在激光掃描組件中采用的線圈 支撐元件的后表面的鐵質(zhì)調(diào)諧板的寬度(w)，并且從而造成對由永久磁體附近的電磁線圈 產(chǎn)生的電磁通量密度的修改，在激光掃描組件中，將模塑彈性體彎曲元件安裝至該永久磁 體；
圖9是一幅曲線圖，示意了針對兩種不同情況的、對于本發(fā)明的激光掃描組件中的恒 定掃描角度的示例輸入驅(qū)動電壓相對于掃描頻率特性，這兩種不同情況即為(幻不使用調(diào) 諧板的情況以及(B))使用具有寬度尺寸W的調(diào)諧板；
圖10是可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件的第二替換實施 例的透視圖11是可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件的第三替換實施 例的透視圖12是可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件的第四替換實施 例的透視圖13是可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件的第五替換實施 例的透視圖14是附貼至可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的鏡和永久磁體子組件的圖 10的彈性體彎曲元件的透視圖15是附貼至在示意實施例的激光掃描組件中使用的鏡和永久磁體子組件的圖11的 彈性體彎曲元件的透視圖16是附貼至在示意實施例的激光掃描組件中使用的鏡和永久磁體子組件的圖13的 彈性體彎曲元件的透視圖；12圖17是繞著在示意實施例的激光掃描組件中使用的鏡和永久磁體子組件中的鏡部件 而聯(lián)合模塑的彈性體彎曲元件的第六替換實施例的透視圖18A是第七示意實施例的激光掃描組件的透視圖，示出了被安裝至模塑彈性體彎曲 元件的其鏡和磁體子組件，該模塑彈性體彎曲元件由硅酮橡膠制造，且具有一對支撐部分 (即，樁)，其在第二示意實施例的激光掃描組件的線圈支撐元件中形成的一對間隔開的孔 內(nèi)支撐；
圖18B是圖18A的激光掃描組件中采用的彈性體彎曲元件的透視圖，該彈性體彎曲元 件被示作附帖至其鏡和永久磁體子組件，且具有一對間隔開的支撐部分(即，樁)，適于裝進 在線圈支撐元件的頂部分中形成的對應(yīng)的一對間隔開的孔；以及
圖18C是在圖18A中的激光掃描組件中采用的線圈和支撐元件子組件的透視圖，示出 了在線圈支撐元件的頂部分中形成的其一對間隔開的孔，用于接納在圖18B所示的彈性體 彎曲元件上提供的對應(yīng)的一對間隔開的支撐部分(即，樁)。
具體實施例方式參照附圖中的各幅圖，更詳細地描述激光掃描組件和模塊的各個示意實施例，其 中，將使用相似的參考標(biāo)記來指示相似的元素。此外，僅為了方便而在以下描述中使用特定術(shù)語，并且這種特定術(shù)語不是限制性 的。在所參照的圖中，詞語“右”、“左”、“下”和“上”指定了方向。詞語“向內(nèi)”和“向外”分 別指代向著和遠離激光掃描組件及其指定的零件的幾何中心的方向。術(shù)語包括以上列出的 詞語、其派生詞、以及類似含義的詞語。此外，權(quán)利要求中和說明書的對應(yīng)部分中使用的詞 語“一個”和“一”應(yīng)表示“至少一個”。采用示意實施例的激光掃描組件的條形碼符號讀取系統(tǒng)
一般地，圖2至18C中分別所示的激光掃描組件以及圖1A和1B中所示的采用上述激 光掃描組件的激光掃描模塊中的任一個可以是利用需要對用于讀取條形碼符號和/或其 他目的的激光束的掃描的任何類型的主機系統(tǒng)來體現(xiàn)的。然而，僅為了示意的目的，圖1A和1B中所描繪的激光掃描模塊以及這里公開的激 光掃描組件被示作體現(xiàn)在圖1A所示的可用手支撐的激光掃描條形碼符號讀取器1內(nèi)。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，這種激光掃描組件和模塊可以體現(xiàn)在需要線性(即，1D)激光束掃描操作的任 何類型的代碼符號讀取內(nèi)。如圖1A和1B所示，激光掃描條形碼符號讀取器1包括可用手支撐的外殼2 ;與外 殼2集成的光透射窗3 ;手動致動的觸發(fā)開關(guān)4,用于利用激光掃描場(掃描場)來激活其激 光掃描模塊5 ;光收集模塊3，具有含有與掃描場空間一致的視場(F0V)的光收集光學(xué)器件 和用于產(chǎn)生電氣掃描數(shù)據(jù)信號的光電檢測器；信號處理器/解碼器7，用于對由光收集模塊 6產(chǎn)生的模擬掃描數(shù)據(jù)信號進行解碼處理并生成表示所讀取的每個條形碼符號的符號字符 數(shù)據(jù)；以及輸入/輸出(I/O)通信接口模塊8，用于與主機通信系統(tǒng)對接，并經(jīng)由由符號讀取 器和主機系統(tǒng)支持的有線或無線通信鏈路將符號字符數(shù)據(jù)傳輸至那里。如圖1B所示，示意實施例的激光掃描模塊5包括多個子部件，即圖2至18C所示 的任何激光掃描組件10 ;線圈驅(qū)動電路11，用于生成用于驅(qū)動激光掃描組件10中的電磁線 圈28的電驅(qū)動信號；以及激光束源12,用于產(chǎn)生激光束13A ;以及可選地，束偏轉(zhuǎn)鏡14,用于偏轉(zhuǎn)從激光束源向激光掃描組件10的鏡部件15的激光束13A，其在系統(tǒng)操作期間在其掃描場以及可能存在于這種掃描場中的ー個或多個條形碼符號16上掃過激光束13C。采用模塑弾性體彎曲元件的第一示意實施例的激光掃描組件的第一實施例 如圖2所示,被指示為IOA的激光掃描組件的第一示意實施例包括鏡和磁體子組件
20，被安裝至模塑弾性體彎曲元件21，模塑弾性體彎曲元件21由硅酮橡膠制造，且具有樁部分21A，其在支撐圍繞虛中心軸25的電磁線圈24的線圈支撐元件狀的線圈支撐元件(SP，線圈體)23中形成的中央定位的孔內(nèi)支撐的。如圖3A至3D所示，激光掃描組件IOA包括鏡18，被安裝至永久磁體19以形成鏡和磁體子組件20 ;線圈支撐元件23，線圈支撐元件23具有核心部分23A，其中，在核心部分的相對縱端上布置了ー對平行凸緣23B和23C，并且線圈支撐元件23適于支撐圍繞核心部分2的驅(qū)動和感測電磁線圈24A和24B，并具有沿核心部分23A延伸的中心軸25 ；以及模 塑弾性體彎曲元件21，優(yōu)選地，從硅酮橡膠材料噴射模塑，安裝在鏡和磁體子組件20與線圈支撐元件23之間，并具有與核心部分的中心軸橫切地交叉的縱軸，并且根據(jù)激光掃描組件的構(gòu)造，在諧振或非諧振模式中，(i)在未對驅(qū)動線圈24A激勵吋，以相對于線圈支撐元件23的上凸緣部分(或表面)實質(zhì)上平行、間隔開的關(guān)系支撐鏡和磁體子組件20，以及(ii)在對驅(qū)動線圈激勵時，允許鏡和磁體子組件20繞著鉸鏈狀的彎曲部分的縱軸進行振蕩。此外，同軸支撐元件23具有PC頭安裝管腳23D，PC頭安裝管腳23D用于在輸出管腳30A至30E被適當(dāng)焊接時將激光掃描組件平面固定到模塊5中的PC板上。圖4示出了與弾性體激光掃描組件IOA的中心軸25垂直獲得的弾性體激光掃描組件IOA的橫截面。優(yōu)選地，至少ー個這種橫截面具有長度L，與鏡18和磁體19的縱旋轉(zhuǎn)軸26平行，長度L大于與長度L垂直的寬度W。圖5A是激光掃描組件IOA的第一分解視圖，示出了其主要部件鏡18，被安裝至永久磁體19，以形成鏡和磁體子組件20 ;線圈支撐元件23，線圈支撐元件23具有核心部分23A，其中，在核心部分的相對縱端上布置了平行凸緣23B和23C，并且線圈支撐元件23適于支撐圍繞核心部分的驅(qū)動和感測電磁線圈24A和24B，并具有沿核心部分23A延伸的虛中心軸；以及模塑弾性體彎曲元件21，優(yōu)選地，從硅酮橡膠材料噴射模塑，安裝在鏡和磁體子組件20與線圈支撐元件23之間，如上所述。優(yōu)選地，凸緣23B和23C放射狀地延伸至核心部分23A的周界之外。此外，優(yōu)選地，繞著中心軸25，將導(dǎo)線驅(qū)動和感測線圈24A和24B卷繞在核心部分23A周圍。如所示，提供了一對輸入端子30A和30B，以在驅(qū)動導(dǎo)線線圈24A上施加電壓信號，盡管驅(qū)動導(dǎo)線線圈24A的端還可以直接連接至電壓源(未示出)。此外，提供了ー對輸出端子30C和30D，以便在驅(qū)動線圈由圖IC所示的電路驅(qū)動時，感測由感測導(dǎo)線線圈24B生成的電流信號。優(yōu)選地，線圈支撐元件23由非磁性材料(例如塑料)模塑，但是還可以由尼龍或者其他高強度輕量型非磁性材料制造。線圈支撐元件23還可以由分離的部件組裝。如圖6A所示，模塑弾性體彎曲元件21是噴射模塑弾性體材料部件，具有由整體形成在一起的三個主要部分表征的唯一構(gòu)造，這三個主要部分即為基底支撐部分21C，安裝在線圈支撐元件的上凸緣中形成的孔內(nèi)；彎曲鉸鏈狀部分21B，具有凹形側(cè)壁特性，使得能夠繞著縱旋轉(zhuǎn)軸26旋轉(zhuǎn)模塑硅酮彎曲元件，縱旋轉(zhuǎn)軸26與中心軸25實質(zhì)上橫切；以及磁支撐部分21A，至少具有平面部分，該平面部分可以使用粘合劑材料而粘結(jié)或另外固定至磁體19。如圖6A所示，虛縱軸26沿模塑彎曲元件的彎曲鉸鏈狀部分的縱維度行進，并與沿 基底支撐部分的中心軸行進的中心軸21橫切(S卩，正交)地交叉。同樣地,針對圖4示意性 地示出的線性(即，1D)激光束掃描操作，實質(zhì)上沿縱旋轉(zhuǎn)軸26約束模塑彈性體彎曲元件21 的偏轉(zhuǎn)。彈性體彎曲元件優(yōu)選地從橡膠材料噴射模塑，并且更優(yōu)選地從硅酮橡膠(例如，液 態(tài)硅酮室溫硫化(RTV)樹脂或可噴射模塑的硅酮橡膠)噴射模塑。可替換地，盡管不那么優(yōu) 選，彈性體彎曲元件21可以由飽和或未飽和的橡膠、熱塑彈性體或者任何其他柔性或彈性 材料制造。優(yōu)選地，噴射模塑工藝包括以下步驟(a)提供與彈性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu) 相對應(yīng)的一對半模；(b)將這一對半模接合在一起；(c)將液態(tài)娃酮材料噴射到模中；(d) 允許固化時間；以及(e)將這些半模分離并移除噴射模塑硅酮彎曲元件。如圖6A至6C所示，彈性體彎曲元件21的第一和第二端21C和21A具有大于中間 部分(即，鉸鏈狀彎曲部分21B)的橫截面區(qū)域。因此，當(dāng)彈性體彎曲元件21彎曲時，較薄的 鉸鏈狀彎曲部分21B有助于分配內(nèi)應(yīng)力，使得第一和第二端21C和21A處的結(jié)合不是過應(yīng) 力的。彈性體彎曲元件21在從圖4所示的其中心位置彎曲時還產(chǎn)生回程力。因此，彈性體 彎曲元件21 (特別地，利用硅酮橡膠而形成)是粗糙的、耐用的，并且在暴露于在便攜式條 形碼讀取應(yīng)用中遇到的溫度和其他環(huán)境條件時不會在其彎曲屬性上明顯變化。彈性體彎曲元件21可以使用適當(dāng)結(jié)合劑、粘合促進底漆等而直接附著至磁體19。 然而，可替換地，彈性體彎曲元件21的第二端21C可以結(jié)合至襯底(未示出)的第一表面。 在使用時，襯底優(yōu)選地由非磁性材料(例如，非鐵質(zhì)金屬或合適的塑料)形成。襯底的第二表 面結(jié)合至永久磁體19的第一表面。盡管襯底可以是作為方便的安裝表面(特別是當(dāng)在彈性 體彎曲元件21的形成中利用液態(tài)RTV硅酮時)以及作為磁體19的精確放置的定位輔助而 提供的，但是對于激光掃描組件10A的合適操作來說不需要這種襯底。在圖4中，箭頭31指示磁體19相對于彈性體彎曲元件21、驅(qū)動線圈24A、以及鏡 18的期望顫振方向(由箭頭丨、丨、一和一指示)的磁化方向。然而，可以使用圖8A中公開 的調(diào)整技術(shù)來調(diào)整磁化方向，以適合于激光掃描組件10A的期望振蕩定向和后續(xù)波束方向 圖。優(yōu)選地，鏡18直接結(jié)合至永久磁體19的第二表面上。然而，可以在鏡18與磁體 19之間提供中間層。因此，彈性體彎曲元件21在線圈支撐元件23的上凸緣上支撐磁體19、 (可選的襯底)和鏡18。如圖4所示，線圈支撐元件23、彈性體彎曲元件21、磁體19和鏡18均是相對于中 心軸25對稱定向的。S卩，磁體19和鏡18的中心軸(未示出)與驅(qū)動線圈24A的中心軸同軸 對準(zhǔn)。優(yōu)選地，中心軸25經(jīng)過線圈支撐元件23、磁體19和鏡18的質(zhì)心和幾何中心。以上 列出的部件的幾何對稱性將平衡賦予移動零件(即，鏡18、磁體19和彈性體彎曲元件21)， 從而使激光掃描組件10A對由重力或其他慣性破壞引發(fā)的下垂實質(zhì)上免疫。在采用多于一 個彈性體彎曲元件21的替換實施例中，優(yōu)選地，彈性體彎曲元件也是相對于中心軸25對稱 定向的，但不需要與其同軸(例如，彈性體彎曲元件21中的每一個可以被對稱地設(shè)置為與 中心軸25相距預(yù)定距離)。
在圖4中，示出了從磁體19的相對極發(fā)出并返回磁體19的相對極的磁通線30。相應(yīng)地，當(dāng)將電流引入到線圈24A中時，磁體19的相對極同時吸引到線圈24A和從線圈24A相斥。在將交流電引入到線圈24A中時，在磁體19上施加的推拉驅(qū)動カ使鏡18在由箭頭35和36指示的方向之間顫振。根據(jù)優(yōu)選實施例，鏡18通過與被引入到線圈24A中的電流直接成比例的角度來線性旋轉(zhuǎn)。由于激光掃描組件IOA的配置，磁體19的兩極同時處于被引入到線圈24A中的電流的恒定影響下。因此，激光掃描組件IOA是高效的，特別是在諧振之下，并且不需要仔細的頻率調(diào)諧以避免諧振敏感。此外，弾性體彎曲元件14提供了對磁體19和鏡18的移動的衰減(damping),從而在例如利用三角波形來驅(qū)動激光掃描組件IOA時,最小化顫振運動的端點處不期望的鳴響。磁體19和鏡18的另外的控制由卷繞在線圈支撐元件23周圍的感測線圈24B實 現(xiàn)。感測線圈24B用于獲得由磁體19的運動引發(fā)且被并入反饋控制電路的電流，使得顫振的幅度被保持為恒定，而與溫度和老化效應(yīng)無關(guān)。此外，感測線圈中的感應(yīng)電流的檢測還有益于確定激光掃描組件IOA是否出現(xiàn)故障，使得可以對激光源斷電，以保護用戶免于可在波束停止顫振的情況下可能存在的危險雜散激光輻射。在激光掃描機構(gòu)IOA的操作期間，激光源12發(fā)射被導(dǎo)向鏡18的表面的激光束13A。優(yōu)選地，激光束與接近于中心軸25的鏡接觸，中心軸25也是鏡和磁體子組件的旋轉(zhuǎn)軸。當(dāng)利用交流電來對驅(qū)動線圈24A激勵時，磁體19和鏡18顫振，反射入射的激光束并在位于條形碼符號讀取器的視場(FOV)內(nèi)的條形碼符號目標(biāo)16上產(chǎn)生移動線掃描束。制造示意實施例的樽塑彈件體彎曲元件
圖2至6C所示的激光掃描組件適于在用手支撐的條形碼符號讀取應(yīng)用中公共的相對高速的線性掃描應(yīng)用。在該示意實施例中，線圈支撐元件23的尺寸可以是.35 x .35英寸，并且諧振頻率大約為55至65 Hz0內(nèi)感測線圈繞組24B可以是使用500匝的線規(guī)44磁導(dǎo)線來實現(xiàn)的，并且外驅(qū)動線圈繞組24A可以是通過將600匝的線規(guī)44導(dǎo)線的第二感測繞組卷繞在驅(qū)動線圈繞組周圍來實現(xiàn)的。優(yōu)選地，線圈支撐元件23是使用本領(lǐng)域公知的噴射模塑技木、由高熔化溫度的塑料制成的，并且還能夠承受在短時間內(nèi)沒有熔化的情況下將導(dǎo)線焊接至管腳。該部件的適當(dāng)塑料是聚苯硫醚(PPS)。這兩個線圈繞組是通過將其焊接至被模塑至如圖3A至3D所示的線圈支撐元件的背部中的管腳來端接的。優(yōu)選地，硅酮彎曲元件21是使用可噴射模塑的弾性體硅酮樹脂來噴射模塑的，該弾性體硅酮樹脂具有典型地30硬度計邵氏A的硬度。彎曲元件被成形為使得其優(yōu)選地在一個維度上彎曲，并具有在其底部有按鍵特征的底部分，使得當(dāng)彎曲元件21位于在線圈支撐元件23中形成的中心孔22中時,將對彎曲元件21合適地定向。在圖2至6C所示的示意實施例中，硅酮彎曲元件的彎曲鉸鏈狀部分的高度是.032’’英寸，并且腰部分布圖(waistprofile)的曲率半徑是.016’’英寸。彎曲元件21的延長長度近似為O. 100’’英寸。磁體19在水平掃描方向上為6 mm長，并且為4 mm寬和I mm厚。鏡18是1/2 mm厚的玻璃。為了在噴射模塑エ藝之后使彎曲元件穩(wěn)定，根據(jù)制造商的推薦在幾小時內(nèi)對其進行烘焙。烘焙可以是成批進行的。當(dāng)弾性體元件被固化時，其是柔性的，并且如前所述順序添加磁體19和鏡18，以形成激光掃描組件10A。上述噴射模塑硅酮彎曲元件的唯一形狀使 得能夠在低諧振頻率處繞其縱旋轉(zhuǎn)軸彎曲，然而強烈地阻礙繞驅(qū)動線圈的中心軸彎曲，從 而使得能夠產(chǎn)生直的無割開激光掃描線。盡管由玻璃制成，但是鏡可以由涂覆的塑料材料制成。磁體19應(yīng)當(dāng)由強永久磁體 (例如，由鍍鋅的釹鐵硼(NdFeB)制成的強永久磁體)實現(xiàn)。此外，典型地，磁體19應(yīng)當(dāng)為線 圈支撐元件23的寬度的大約四分之一至四分之三，使得來自永久磁體19的其磁通線實質(zhì) 上穿過導(dǎo)線線圈的主體，并且優(yōu)選地穿過線圈的最外側(cè)繞組。在安裝至鏡和模塑硅酮彎曲 元件21之前，給磁體的兩側(cè)均打上硅酮底漆(例如GE SS4004P)。優(yōu)選地，通過首先將少量的可浮動硅酮RTV (例如道康寧734)置于鏡的背部上、然 后將磁體19按壓于其上來組裝整個結(jié)構(gòu)，以影響薄的膠粘結(jié)。對磁體的暴露表面進行硅酮 RTV粘合劑的第二種應(yīng)用，并且然后，將硅酮彎曲元件的平側(cè)定位和按壓至磁體上，以影響 薄的膠粘結(jié)。給線圈支撐元件中的中心孔打上硅酮底漆(例如GE SS4004P)。優(yōu)選地，線圈支撐 元件23具有在其中心處形成且在其后部處至少部分接近的孔22。然后，將硅酮RTV的測量 的量置于線圈支撐元件的孔中，并將噴射模塑硅酮彎曲元件21的基底支撐部分(即，樁部 分)按壓至孔22中，于是，當(dāng)RTV硅酮粘合劑固化時，該基底支撐部分變?yōu)榉€(wěn)固地錨定在線 圈支撐元件中。優(yōu)選地，使用公知的自動拾取和放置組件技術(shù)來組裝由鏡、磁體和硅酮彎曲元件 構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的制造。此外，優(yōu)選地，盡管不必須地，將薄鋼板添加至線圈支撐元件的后部，以便(i)使 用圖8A中教導(dǎo)的技術(shù)來調(diào)整反射離開鏡的激光束的位置；以及(ii)使用圖8B和9中教導(dǎo) 的技術(shù)來調(diào)整激光掃描組件的諧振頻率。在激光掃描組件10A的操作期間，對線圈中的至少一個(優(yōu)選地，外側(cè)驅(qū)動線圈 24A)施加電驅(qū)動電壓。內(nèi)感測線圈24B也可以用于驅(qū)動設(shè)備，但是一般地，已經(jīng)通過驅(qū)動 外側(cè)繞組，獲得更高的效率。然后，內(nèi)中心線圈可以用作感測/控制線圈，以生成控制信號， 該控制信號用于通過監(jiān)視從圖1C所示的控制線圈接收到的信號的幅度或相位，控制設(shè)備 的角運動的度。然后，可以使用該控制信號來影響驅(qū)動電路以控制所期望的掃描角的幅度。 這是閉環(huán)操作。然而，應(yīng)當(dāng)注意，噴射模塑硅酮彈性體彎曲元件的屬性并不隨時間或溫度而 改變較多，并且對于許多應(yīng)用，不需要封閉的反饋操作，尤其是在操作溫度范圍是從-40度 C至50度C的情況下。集中從示意實施例的激光掃描纟目件產(chǎn)牛的激光掃描束
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將薄平的高磁導(dǎo)率的鋼件38添加至線圈的背部并在需要時將鋼件的 位置移至一側(cè)或另一側(cè)，可以集中從激光掃描組件10A產(chǎn)生的激光掃描束。一旦集中，就通 過優(yōu)選地利用快速UV固化粘合劑對鋼板進行膠合，將鋼板固定于適當(dāng)位置。圖8A不出了在將從第一不意實施例的激光掃描組件產(chǎn)生的激光掃描束的水平偏 轉(zhuǎn)進行對準(zhǔn)時使用的光具座。這是使用一種方法來實現(xiàn)的該方法涉及調(diào)整被安裝至在激 光掃描組件中采用的線圈支撐元件的后表面的鐵質(zhì)調(diào)諧板的水平位置(x)的安裝。如圖8A所示，當(dāng)沿+X方向移動調(diào)諧板P時，整個掃描線S沿+X’方向移動。此外， 當(dāng)沿-X方向移動調(diào)諧板P時，整個掃描線S沿相反的-X’方向移動。使用該設(shè)置，可以快速且簡單地將激光掃描束集中于エ廠中，并利用本領(lǐng)域公知的合適粘合劑定位于位置處的調(diào)諧板。調(diào)諧示意實施例的激光掃描組件的諧振掃描頻率
還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過添加被安裝至線圈支撐元件23的背部的具有合適寬度W和厚度T(例如O. 020英寸)的薄平的高磁導(dǎo)率鋼件(即，非磁化鐵磁材料)38，可以在不降低通過所期望的角度對激光掃描組件IOA進行顫振所需的能量方面的效率的情況下，降低激光掃描組件IOA的固有諧振頻率(S卩，諧振)。諧振頻率降低的量取決于鋼的磁導(dǎo)率、厚度、長度和寬度以及鋼與磁體分離的距離。典型地，鋼板在長度和寬度上小于線圈支撐元件23的背部。特別地，激光掃描系統(tǒng)(包括其鏡、磁體以及模塑硅酮彎曲元件)的諧振頻率與所采用的驅(qū)動電子裝置無關(guān)。然而，驅(qū)動電子裝置可以迫使系統(tǒng)以與其諧振頻率不同 的頻率上振蕩。一般地，在比其諧振頻率低多個周期的頻率(以Hz測量)下操作激光掃描組件，從而有助于增加掃描系統(tǒng)的起始時間。圖SB示出了在調(diào)諧第一示意實施例的激光掃描組件的掃描頻率時使用的光具座。如圖9所示，隨著板38的寬度増大，固有諧振頻率響應(yīng)曲線A (在不對板進行調(diào)諧的情況下)向曲線B (在對板進行調(diào)諧的情況下)偏移。作為示例，對于寬度.35的線圈，如果響應(yīng)曲線A的最底部最小值出現(xiàn)在60 Hz處，其中板P具有寬度W = . 15英寸，則可以通過制造具有估計寬度.250英寸的板38，將最小諧振頻率響應(yīng)下移大約10 Hz0在繞組間距為O. 60寬并且凸緣厚度為.020的情況下，具有鏡和磁體的彎曲元件自身具有大約65 Hz的固有諧振頻率。因此，通過使用各種長度和寬度的鋼件，可以修整(tailor)諧振、波束偏移、波束定位和效率效應(yīng)。將鋼件添加至線圈支撐元件的背部所増加的優(yōu)點在于由于有助于通過驅(qū)動線圈來聚集磁通量，它提高了激光掃描組件的效率。在示意實施例的激光掃描組件中采用的驅(qū)動和感測線圈以及電路的操作 現(xiàn)在將參照圖IC來更詳細地描述在激光掃描組件IOA中采用的驅(qū)動和感測線圈的操作。如圖IC所示，驅(qū)動線圈24A卷繞在線圈支撐元件23的圓柱形核心部分23C周圍。此外，感測線圈24B卷繞在驅(qū)動線圈24A周圍。當(dāng)通過來自掃描驅(qū)動振蕩器的給定電壓的驅(qū)動信號來對驅(qū)動線圈進行驅(qū)動時，驅(qū)動線圈24A生成如圖4所示的磁場30，并且這對在鏡18與彈性體彎曲元件21之間安裝的永久磁體19施加磁力。這種カ使彈性體彎曲元件21沿與其縱軸26正交的方向偏轉(zhuǎn)，并且在移動的磁體19以受約束的方式顫振時，永久磁體19在感測線圈24B中自動生成EMF (B卩，電壓感測信號)。感測信號的峰值幅度與磁體19在移動時的峰值速度相對應(yīng)，該峰值速度與設(shè)備(即，磁體、鏡、弾性體彎曲元件)的移動部分的動能直接相關(guān)，并且從而與掃描角直接相關(guān)。通過感測線圈24B中的電流而對磁體賦予的動能越大，則掃描角將會越大。通過彎曲元件21的彎曲以及通過驅(qū)動線圈繞組中的電阻損耗，在每次掃描期間耗散了ー些能量。
接收并放大從感測線圈24B繞組接收到的感測信號。優(yōu)選地，放大器充當(dāng)高阻抗電壓放大器，使得將隨溫度而改變的線圈的電阻將對感測放大器的輸出具有最小影響。然后，將來自感測放大器的信號傳遞至掃描控制電路。典型地，掃描控制電路并入了內(nèi)部參考，將來自感測放大器的信號與該內(nèi)部參考進行比較。如果來自感測放大器的信號太弱，與掃描角太小相對應(yīng)，則掃描控制電路迫使驅(qū)動振蕩器給驅(qū)動線圈供給更多電流，從而增大 掃描角。如果從感測放大器接收到的信號太強，則掃描控制電路將使被傳送至驅(qū)動線圈的 電流更小，以便減小掃描角。對掃描角進行調(diào)整的替換方法將是使掃描控制電路通過將頻率向著或遠離系統(tǒng) 的固有諧振移動來調(diào)整驅(qū)動振蕩器的頻率。例如,在系統(tǒng)的固有諧振頻率處,針對驅(qū)動電流 的給定值實現(xiàn)最大掃描角。如果電流被保持為恒定并且頻率變化遠離諧振頻率，則掃描角 將減小。采用第二替換模塑彈性體彎曲元件的激光掃描組件的第二實施例
圖10示出了可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件40的第二替 換實施例。如所示，模塑彈性體彎曲元件40的該實施例具有延長的鉸鏈狀彎曲部分40C,其 出于掃描和光收集的目的支撐更大尺寸的鏡元件。此外，磁體安裝部分40A具有沿其基底 部分變厚的區(qū)域40D。圖14示出了在與圖2至7所述的掃描子組件類似的激光掃描組件中 使用的附貼至鏡和永久磁體子組件的圖10的彈性體彎曲元件。采用第S替換模塑彈性體彎曲元件的激光掃描組件的第S實施例
圖11示出了可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件45的第三替 換實施例。如所示，模塑彈性體彎曲元件45的該實施例具有延長的鉸鏈狀彎曲部分45C,其 出于掃描和光收集的目的支撐更大尺寸的鏡元件。此外，磁安裝部分45A具有用于便于安 裝至磁體19的擴大凸緣部分45D。圖15示出了在與圖2至7所述的掃描子組件類似的激 光掃描組件中使用的附貼至鏡和永久磁體子組件的圖11的彈性體彎曲元件。采用第四替換模塑彈性體彎曲元件的激光掃描組件的第四實施例
圖12示出了可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件50的第四替 換實施例。如所示，模塑彈性體彎曲元件的該實施例具有延長的鉸鏈狀彎曲部分50C，其出 于掃描和光收集的目的支撐更大尺寸的鏡元件。此外，其基底部分50B具有延伸的圓柱形 幾何結(jié)構(gòu)，該延伸的圓柱形幾何結(jié)構(gòu)適于插入到通過線圈支撐元件23的線圈支撐部分而 形成的大的中心孔。圖11的彈性體彎曲元件可以附貼至這里描述的任何激光掃描組件的 鏡和永久磁體子組件，適于其擴大大小的鏡。采用第五替換樽塑彈件體彎曲元件的激光掃描纟目件的第五實施例
圖13示出了可以在示意實施例的激光掃描組件中使用的彈性體彎曲元件60的第五替 換實施例。如所示，彈性體彎曲元件60被成形為將磁體19保持在被整體形成為彎曲元件 60的磁體安裝部分60A的一部分的小容器(pocket)60D內(nèi)。彈性體彎曲元件60的延長中 間部分60C如以上在其他實施例中所述那樣彎曲，并且，使用上述錨定方法將其基底支撐 部分60B安裝至線圈支撐元件23的上凸緣。圖16示出了在與圖2至7所述的掃描子組件 類似的激光掃描組件中使用的附貼至鏡和永久磁體子組件的圖13的彈性體彎曲元件。采用第六替換模塑彈性體彎曲元件的激光掃描組件的第六實施例
圖17示出了具有在噴射模塑彈性體彎曲元件65的磁體安裝部分65A內(nèi)聯(lián)合模塑的磁 體19的激光掃描組件10F的第六示意實施例，而然后將鏡18安裝至磁體安裝部分65A，如 所示。優(yōu)選地，在該示意實施例中，噴射模塑彈性體彎曲元件65將具有與圖10至13所示 的實施例類似的延長的幾何結(jié)構(gòu)，用于體現(xiàn)噴射模塑硅酮橡膠或類似材料中的磁體，并支 撐擴大的鏡。
如所示，磁體19被嵌入到與同第一端65B相対的第二端65A相鄰的弾性體彎曲元件65內(nèi)。優(yōu)選地，制造方法涉及以下步驟(a)提供與弾性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的ー對半模；(b)將磁性元件19插入到這些半模中的至少ー個中；(c)將這ー對半模接合在一起；將液態(tài)硅酮材料噴射到模中；(d)允許固化時間；以及(e)將這些半模分離并移除噴射模塑硅酮弾性體元件。然后，將其反射面面向遠離線圈支撐元件23的鏡18安裝至弾性體彎曲元件65的第二端。優(yōu)選地，磁體19的磁化方向66與線圈支撐元件23的中心軸25總體橫切，磁體19的中心軸(未示出)與線圈支撐元件23的中心軸25同軸對準(zhǔn)。優(yōu)選地，磁體19和硅酮彎曲元件65對鏡18的附著是通過合適的粘合劑或其他附著方法來執(zhí)行的。優(yōu)選地，鏡18還粘合或附貼至磁體19，但是磁體19根本不需要附著至鏡18，并且可以整個圍繞在弾性體彎曲元件65內(nèi)。與圖2所示的實施例類似，鏡18、磁體19和弾性體彎曲元件65的中心軸均與線圈支撐元件23的中心軸25同軸對準(zhǔn)。采用第七替換模塑弾性體彎曲元件的激光掃描組件的第七實施例
圖18A至18C示出了采用弾性體彎曲元件70的激光掃描組件IOG的第七實施例，優(yōu)選地,彈性體彎曲元件70由噴射模塑硅酮橡膠材料形成。如圖18B所示，硅酮彎曲元件70的基底支撐部分70B具有ー對間隔開的支撐樁70B1和70B2，支撐樁70B1和70B2被接納進入在激光掃描組件IOG的線圈支撐元件23的上凸緣中形成的一對間隔開的孔71A和71B。優(yōu)選地，支撐樁70B1和70B2使用液態(tài)粘合劑(例如液態(tài)硅酮RTV樹脂)而分別緊固至孔7IA和71B中，但還可以通過機械鎖適配和/或本領(lǐng)域公知的其他技術(shù)而緊固。在所有其他方面中，激光掃描組件IOG與激光掃描組件IOA類似。激光掃描組件的該實施例被設(shè)計為在使用相對較大的鏡時工作良好，這是由于使用大的鏡將典型地需要使用如圖18B所示的延長的硅酮彎曲元件70。在該實施例中，雙樁支撐方案有助于使模塑硅酮彎曲元件的彎曲鉸鏈狀部分變硬，并抑制在激光掃描組件的縱旋轉(zhuǎn)軸外的振蕩。在手持掃描應(yīng)用中，用戶偶爾使掃描儀產(chǎn)生影響，例如，在不成功的條形碼讀取之后將掃描儀捶打在柜臺上。這給激光掃描組件帶來極大的震動，并且可能造成嚴(yán)重損壞。為了進一步保護根據(jù)本發(fā)明的實施例的激光掃描組件，可以將機械限制保護包括在其設(shè)計中，以防止弾性體彎曲元件的過應(yīng)力。例如，限制板可以附著至線圈支撐元件23的一個或兩個凸緣23B和23C。限制板可以由金屬或塑料制成?？梢詫㈤_ロ包括在限制板中，這限制了在磁體19與弾性體彎曲元件21的磁體安裝部分之間提供的襯底的延伸或者從鏡18的延伸的移動。在正常操作中，鏡18、磁體19和襯底將在不觸碰開ロ的周邊的情況下顫振，但是當(dāng)受到沿任何軸的過度震動時，襯底的延伸的移動將受開ロ的大小限制，并且從而防止了進ー步移動，降低損壞的可能性。線圈支撐元件23還可以包括與限制板和襯底類似的運動限制保護零件(未示出)，以便整體上限制激光掃描組件的破壞性運動。此外，盡管在附圖中示出了線性條形碼符號16，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以使用這里公開的碼符號讀取器來讀取任何類型的碼符號，包括ID和2D條形碼符號和數(shù)據(jù)矩陣符號。對于自動化制造技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以使用機器人拾取和放置工具和精確度配液設(shè)備來容易地自動化如上所述的激光掃描組件的組件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在不脫離本發(fā)明的較寬發(fā)明概念的前提下，可以對上述實施例進行改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的具體實施例，而是意在覆蓋由 所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的修改。
權(quán)利要求
1.一種在掃描來自光源的光時使用的激光掃描組件，所述激光掃描組件包括具有中心軸的線圈支撐元件，繞著所述中心軸，卷繞了可激勵的電磁導(dǎo)線線圈，所述線圈支撐元件包括凸緣，所述凸緣被定向為與所述線圈支撐元件的中心軸總體上橫切；具有第一端和第二端的至少一個彈性體彎曲元件，所述第一端耦合至所述線圈支撐元 件的凸緣；永久磁體，具有第一表面和第二表面、中心軸以及磁化方向，所述永久磁體的第一表面 由所述至少一個彈性體彎曲元件的第二端支撐，所述永久磁體的中心軸與所述線圈支撐元 件的中心軸總體上同軸，所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸總體上橫切；鏡，具有中心軸并安裝在所述永久磁體的第二表面上，所述鏡的中心軸與所述線圈支 撐元件和所述永久磁體的中心軸總體上同軸，其中，當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)所述永久磁體和所述 鏡時，所述至少一個彈性體彎曲元件提供回程力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，還包括(e)具有第一表面和第二表面的襯底，所述至少一個彈性體彎曲元件的第二端耦合至 所述襯底的第一表面，所述襯底的第二表面耦合至所述永久磁體的第一表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描組件，其中，所述襯底由非磁性金屬和塑料中的至 少一個形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光掃描組件，還包括(f)從所述襯底凸出的至少一個延伸部；(g)具有至少一個開口的限制板，所述至少一個延伸部被布置在所述至少一個開口內(nèi)， 使得所述磁體和所述鏡的旋轉(zhuǎn)受所述至少一個延伸部與所述至少一個開口的邊界的接觸 限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述至少一個彈性體彎曲元件具有所 述第一端與所述第二端之間的中間部分，所述中間部分具有比所述第一端和所述第二端的 橫截面區(qū)域小的橫截面區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述至少一個彈性體彎曲元件由硅酮 室溫硫化(RTV)樹脂和可噴射模塑硅酮橡膠之一形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述至少一個彈性體彎曲元件與所述 線圈支撐元件、所述永久磁體和所述鏡的中心軸總體上同軸對準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述凸緣包括至少一個小容器，所述至 少一個彈性體彎曲元件的第一端耦合至所述至少一個小容器內(nèi)的凸緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述永久磁體能夠繞著其中心軸旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述至少一個彈性體彎曲元件具有圓 形和橢圓形之一的橫截面。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，與所述中心軸垂直地獲得的所述至少 一個彈性體彎曲元件的至少一個橫截面具有第一維度，與所述永久磁體和所述鏡的旋轉(zhuǎn)軸 平行，其大于與所述第一維度垂直的第二維度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光掃描組件，其中，所述至少一個彈性體彎曲元件包括小 容器，所述永久磁體至少部分地布置在所述小容器內(nèi)。
13.—種在掃描從諸如激光源之類的光源生成的光束時使用的激光掃描組件，包括 具有中心軸的線圈支撐元件，繞著所述中心軸，卷繞了可激勵的電磁導(dǎo)線線圈；其中，所述線圈支撐元件包括凸緣，所述凸緣被定向為與所述線圈支撐元件的中心軸 總體上橫切；至少一個彈性體彎曲元件，具有第一端和第二端；其中，所述第一端耦合至所述線圈支撐元件的所述凸緣；永久磁體，具有第一表面和第二表面、中心軸以及磁化方向；其中，所述永久磁體的第一表面由所述至少一個彈性體彎曲元件的第二端支撐；其中，所述永久磁體的中心軸與所述線圈支撐元件的中心軸同軸；其中，所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸總體上橫切；鏡，具有中心軸并安裝在所述永久磁體的第二表面上；其中，所述鏡的中心軸與所述線圈支撐元件和所述永久磁體的中心軸同軸；以及 其中，當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)所述永久磁體和所述 鏡時，所述至少一個彈性體彎曲元件提供回程力。
14.一種在掃描來自諸如激光源之類的光源的光束時使用的激光掃描組件，包括 具有中心軸的線圈支撐元件，繞著所述中心軸，卷繞了可激勵的電磁導(dǎo)線線圈；其中，所述線圈支撐元件包括凸緣，所述凸緣被定向為與所述線圈支撐元件的中心軸 總體上橫切；彈性體彎曲元件，具有第一端和第二端；其中，所述第一端耦合至所述線圈支撐元件的凸緣；永久磁體，具有中心軸以及磁化方向；其中，所述磁體嵌入到所述彈性體彎曲元件內(nèi)，與所述彈性體彎曲元件的第二端相鄰;其中，所述永久磁體的中心軸與所述線圈支撐元件的中心軸總體上同軸；其中，所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸總體上橫切；鏡，具有中心軸并安裝在所述彈性體彎曲元件的第二端上；其中，所述鏡的中心軸與所述線圈支撐元件和所述永久磁體的中心軸總體上同軸；以及其中，當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)所述永久磁體和所述 鏡時，所述彈性體彎曲元件提供回程力。
15.—種激光掃描組件，包括具有線圈支撐部分的線圈支撐元件，所述線圈支撐部分具有第一端部分和第二端部分；繞所述線圈支撐部分支撐的電磁線圈；模塑彈性體彎曲元件，由硅酮橡膠制造并具有基底支撐部分，安裝至所述線圈支撐元件的所述第一端部分；磁體安裝部分；以及鉸鏈狀彎曲部分，以集成的方式將所述基底支撐部分和所述磁體安裝部分相連接；沿所述鉸鏈狀彎曲部分延伸的縱軸，以及沿所述基底支撐部分延伸且與所述縱軸橫切 地交叉的中心軸；以及鏡，安裝至永久磁體，并且所述永久磁體安裝至所述模塑彈性體彎曲元件的磁體安裝 部分；其中，當(dāng)利用電流來對所述電磁線圈進行激勵時，所述電磁線圈生成與磁力場交叉的 磁力場，并且使所述鉸鏈狀彎曲部分彎曲并使所述鏡和磁體子組件繞所述縱軸進行振蕩， 從而允許在掃描場上掃描入射到所述鏡上的激光束。
16.一種激光掃描組件，包括鏡，安裝至永久磁體，形成鏡和磁體子組件；具有核心部分和凸緣部分的線圈支撐元件，所述核心部分適于支撐卷繞在所述核心部 分周圍的驅(qū)動電磁線圈，所述凸緣部分布置在所述核心部分的一端上，并且所述核心部分 具有沿所述核心部分延伸的中心軸；以及彈性體彎曲元件，由硅酮橡膠材料制成，具有磁體安裝部分、基底支撐部分和鉸鏈狀 彎曲部分，所述鉸鏈狀彎曲部分以集成的方式將所述磁體安裝部分和所述基底支撐部分互 連；其中，所述彈性體彎曲元件安裝在所述鏡和磁體子組件與所述線圈支撐元件之間，并 具有與所述核心部分的所述中心軸橫切地交叉的縱軸；以及其中，所述磁體安裝部分安裝至所述鏡和磁體子組件，以及所述基底支撐部分安裝至 所述線圈支撐元件，使得所述彈性體彎曲元件(i)在未對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，以相 對于所述線圈支撐元件的所述上凸緣部分的實質(zhì)上平行、間隔開的關(guān)系支撐所述鏡和磁體 子組件；以及(ii)在對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，允許所述鏡和磁體子組件繞所述彈性體 彎曲元件的縱軸進行振蕩。
17.一種噴射模塑彈性體彎曲元件，安裝在鏡和磁體子組件與在激光掃描組件中采用 的驅(qū)動線圈支撐元件的前面之間，所述噴射模塑彈性體彎曲元件包括磁體安裝部分；基底支撐部分；以及鉸鏈狀彎曲部分，以集成的方式將所述磁體安裝部分和所述基底支撐部分相連接；中心軸，在所述磁體安裝部分與所述基底支撐部分之間延伸；縱軸，沿所述鉸鏈狀部分延伸并與所述中心軸橫切地交叉；其中，當(dāng)所述磁體安裝部分安裝至所述鏡和磁體子組件并且所述基底支撐部分安裝至 在所述激光掃描組件中采用的所述驅(qū)動線圈支撐元件的所述前面時，以與所述驅(qū)動線圈支 撐元件的面間隔開、實質(zhì)上平行的方式支撐所述鏡和磁體子組件，并且能夠顫振所述鏡和 磁體子組件，以便在適當(dāng)?shù)念l率、波形和幅度下將電流供給至驅(qū)動線圈時掃描激光束。
18.一種形成用于激光掃描組件的彈性體彎曲元件的方法，包括以下步驟(a)提供與彈性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的一對半模，所述彈性體彎曲元件具 有基底支撐部分、磁體安裝部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述鉸鏈狀彎曲部分將所述基底支撐 部分和所述磁體安裝部分相連接；(b)將所述一對半模接合在一起以形成模；(c)將液態(tài)硅酮材料噴射到所述模中；(d)允許固化時間；以及(e)將所述半模分離并移除噴射模塑硅酮彎曲元件。
19.一種形成用于激光掃描組件的彈性體彎曲元件的方法，包括以下步驟(a)提供與彈性體彎曲元件的3D幾何結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的一對半模，所述彈性體彎曲元件具 有基底支撐部分、磁體安裝部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述鉸鏈狀彎曲部分將所述基底支撐 部分和所述磁體安裝部分相連接；(b)將磁性元件插入到所述半模的至少一個中；(c)將所述一對半模接合在一起以形成模；(d)將液態(tài)硅酮材料噴射到所述模中；以及(e)允許固化時間；以及(f)將所述半模分離并移除噴射模塑硅酮彎曲元件。
20.一種用于生成集中的激光掃描束的激光掃描組件，包括鏡，安裝至永久磁體，形成鏡和磁體子組件；具有核心部分、第一凸緣部分和第二凸緣部分的線圈支撐元件，所述核心部分適于支 撐卷繞在所述核心部分周圍的驅(qū)動電磁線圈，所述第一凸緣部分布置在所述核心部分的第 一端上，所述第二凸緣部分布置在所述核心部分的第二端上，以及所述核心部分具有沿所 述核心部分延伸的中心軸；彈性體彎曲元件，具有磁體安裝部分、基底支撐部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述磁體安裝 部分安裝至所述鏡和磁體子組件，所述基底支撐部分安裝至所述第一凸緣部分，所述鉸鏈 狀彎曲部分以集成的方式將所述磁體安裝部分和所述基底支撐部分互連；以及非磁化鐵磁板，在沿所述第二凸緣的預(yù)定水平位置處安裝至所述第二凸緣部分；其中，所述彈性體彎曲元件(i)在未對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，以相對于所述線圈 支撐元件的所述上凸緣部分的實質(zhì)上平行、間隔開的關(guān)系支撐所述鏡和磁體子組件；以及 (ii)在對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，允許所述鏡和磁體子組件繞所述彈性體彎曲元件的縱 軸進行振蕩；以及其中，所述非磁化鐵磁板與由所述永久磁體生成的磁力場交叉，以便在將激光束導(dǎo)向 所述鏡的中心區(qū)域時生成集中的激光掃描束，同時，將所述鏡和磁體子組件驅(qū)動至繞所述 縱軸進行振蕩的狀態(tài)。
21.一種將激光束集中在激光掃描組件的鏡上的方法，所述集中是通過調(diào)整被安裝至 在激光掃描組件中采用的線圈支撐元件的后表面的非磁化鐵磁板的水平安裝位置來進行 的。
22.—種集中從激光掃描組件產(chǎn)生的激光掃描束的方法，所述激光掃描組件包括(i) 鏡，安裝至永久磁體，形成鏡和磁體子組件；(ii)具有核心部分、第一凸緣部分和第二凸緣 部分的線圈支撐元件，所述核心部分適于支撐卷繞在所述核心部分周圍的驅(qū)動電磁線圈， 所述第一凸緣部分布置在所述核心部分的第一端上，所述第二凸緣部分布置在所述核心部 分的第二端上，并且所述核心部分具有沿所述核心部分延伸的中心軸；以及(iii)彈性體 彎曲元件，具有磁體安裝部分、基底支撐部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述磁體安裝部分安裝至 所述鏡和磁體子組件，所述基底支撐部分安裝至所述第一凸緣部分，所述鉸鏈狀彎曲部分 以集成的方式將所述磁體安裝部分和所述基底支撐部分互連；其中，所述方法包括以下步驟(a)對所述驅(qū)動電磁線圈進行激勵，并將入射的激光束導(dǎo)向至所述鏡的中心，以便在掃 描場上掃描激光束并將所述激光束導(dǎo)向至表面上；(b)將由高磁導(dǎo)率的非磁化鐵磁材料制成的薄板置于所述第二凸緣部分上；(C)在需要時將所述薄板的位置偏移至ー側(cè)或另ー側(cè)，使得所述激光掃描束集中于所 述表面上；以及(d)—旦所述激光束集中于所述表面上，通過膠合或其他緊固技術(shù)將所述薄板適當(dāng)?shù)?固定在所述第二凸緣部分上。
23.ー種具有振蕩的固有諧振頻率的激光掃描組件，包括鏡，安裝至永久磁體，形成鏡和磁體子組件；具有核心部分、第一凸緣部分和第二凸緣部分的線圈支撐元件，所述核心部分適于支 撐卷繞在所述核心部分周圍的驅(qū)動電磁線圈，所述第一凸緣部分布置在所述核心部分的第 一端上，所述第二凸緣部分布置在所述核心部分的第二端上，并且所述核心部分具有沿所 述核心部分延伸的中心軸；弾性體彎曲元件，具有磁體安裝部分、基底支撐部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述磁體安裝 部分安裝至所述鏡和磁體子組件，所述基底支撐部分安裝至所述第一凸緣部分，所述鉸鏈 狀彎曲部分以集成的方式將所述磁體安裝部分和所述基底支撐部分互連；以及非磁化鐵磁板，安裝至所述第二凸緣部分；其中，所述弾性體彎曲元件(i)在未對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，以相對于所述線圈 支撐元件的所述上凸緣部分的實質(zhì)上平行、間隔開的關(guān)系支撐所述鏡和磁體子組件；以及 (ii)在對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，允許所述鏡和磁體子組件繞所述弾性體彎曲元件的縱 軸進行振蕩；以及其中，所述非磁化鐵磁板與由所述永久磁體生成的磁力場相互作用，以便更改所述鏡 和磁體子組件繞所述縱軸的振蕩的固有諧振頻率。
24.一種通過如下步驟調(diào)諧激光掃描組件的固有諧振頻率的方法(a)將預(yù)定寬度的 非磁化鐵磁板安裝至支撐所述激光掃描組件中的電磁驅(qū)動線圈的線圈支撐元件的后表面； 以及(b)在永久磁體附近造成對由所述電磁驅(qū)動線圈產(chǎn)生的電磁通密度的修改，所述永久 磁體被安裝至鏡以形成鏡和磁體子組件，所述鏡和磁體子組件通過弾性體彎曲元件而安裝 至所述線圈支撐元件。
25.—種調(diào)諧激光掃描組件的固有諧振掃描頻率的方法，包括以下步驟Ca)提供所述激光掃描組件，所述激光掃描組件包括(i )鏡，安裝至永久磁體，形成鏡 和磁體子組件；(ii)具有核心部分、第一凸緣部分和第二凸緣部分的線圈支撐元件，所述 核心部分適于支撐卷繞在所述核心部分周圍的驅(qū)動電磁線圈，所述第一凸緣部分布置在所 述核心部分的第一端上，所述第二凸緣部分布置在所述核心部分的第二端上，以及所述核 心部分具有沿所述核心部分延伸的中心軸；以及(iii)弾性體彎曲元件，具有磁體安裝部 分、基底支撐部分和鉸鏈狀彎曲部分，所述磁體安裝部分安裝至所述鏡和磁體子組件，所述 基底支撐部分安裝至所述第一凸緣部分，所述鉸鏈狀彎曲部分以集成的方式將所述磁體安 裝部分和所述基底支撐部分互連；其中，所述弾性體彎曲元件(i)在未對所述驅(qū)動線圈進 行激勵時，以相對于所述線圈支撐元件的所述上凸緣部分的實質(zhì)上平行、間隔開的關(guān)系支撐所述鏡和磁體子組件；以及(ii)在對所述驅(qū)動線圈進行激勵時，允許所述鏡和磁體子組 件繞所述彈性體彎曲元件的縱軸進行振蕩；以及(b)將預(yù)定寬度的非磁化鐵磁板安裝至所述第二凸緣部分上；以及 由此，所述非磁化鐵磁板與由所述永久磁體生成的磁力場相互作用，以便將所述鏡和 磁體子組件繞所述縱軸的振蕩的固有諧振頻率更改與所述非磁化鐵磁板的預(yù)定寬度相關(guān) 的量。
26.—種激光掃描碼符號讀取器，包括夕卜殼;與所述外殼集成的光透射窗口；開關(guān)，用于激活激光掃描模塊，并生成激光掃描束，并在掃描場上掃過所述激光掃描束；其中，所述激光掃描模塊包括(i)激光掃描組件，具有(a)具有線圈支撐部分的線圈支撐元件，所述線圈支撐部分具有第一端部分和第二端部分；(b)繞所述線圈支撐部分支撐的電磁線圈；(c)模塑彈性體彎曲元件，具有基座支撐部分，安裝至所述第一端部分；磁體安裝部分；以及鉸鏈狀彎曲部分，將所述基底支撐部分和所述磁體安裝部分相連接；(d)沿所述鉸鏈狀彎曲部分延伸的縱軸，以及沿所述基底支撐部分延伸且與所 述縱軸橫切地交叉的中心軸；以及(e)鏡，安裝至永久磁體，并且所述永久磁體安裝至所述模塑彈性體彎曲元件的 磁體安裝部分；其中，當(dāng)利用電驅(qū)動信號來對所述電磁線圈進行激勵時，所述電磁線圈生成與 磁力場相互作用的磁力場，并且使所述鉸鏈狀彎曲部分彎曲并使所述鏡和磁體子組件繞所 述縱軸進行振蕩，從而允許在掃描場上掃描入射到所述鏡上的激光束；(ii)線圈驅(qū)動電路，用于生成所述電驅(qū)動信號，以驅(qū)動所述激光掃描組件中的所述電 磁線圈；以及(iii )激光束源，用于產(chǎn)生激光束，所述激光束被導(dǎo)向所述鏡并在所述激光掃描場以及 可存在于所述激光掃描場中的一個或多個碼符號上生成所述激光掃描束；光收集模塊，具有含有與所述激光掃描場空間一致的視場(F0V)的光收集光學(xué)器件和 用于產(chǎn)生電掃描數(shù)據(jù)信號的光電檢測器；信號處理器/解碼器，用于對由所述光收集模塊產(chǎn)生的模擬掃描數(shù)據(jù)信號進行解碼處 理并生成表示所讀取的每個碼符號的符號字符數(shù)據(jù)；以及輸入/輸出(I/O)通信接口模塊，用于與主機通信系統(tǒng)對接，并經(jīng)由由所述碼符號讀取 器和所述主機系統(tǒng)支持的有線或無線通信鏈路將符號字符數(shù)據(jù)傳輸至那里。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的激光掃描碼符號讀取器，其中，所述外殼是能夠用手支撐 的外殼。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的激光掃描碼符號讀取器，其中，所述碼符號是從由線性條 形碼符號、2D條形碼符號和數(shù)據(jù)矩陣符號構(gòu)成的組中選擇的。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的激光掃描碼符號讀取器，其中，所述模塑彈性體彎曲元件 由硅酮橡膠制成。
全文摘要
一種激光掃描組件，包括線圈支撐元件，所述線圈支撐元件具有中心軸，繞著所述中心軸，卷繞了電磁導(dǎo)線線圈，并且所述線圈支撐元件具有凸緣，所述凸緣被定向為與所述中心軸大體上橫切。至少一個彈性體(elastomeric)彎曲元件具有與所述凸緣耦合的第一端。永久磁體具有第一表面和第二表面、中心軸以及磁化方向，所述磁化方向被定向為與所述永久磁體的中心軸大體上橫切。磁體由所述彈性體彎曲元件的第二端支撐。鏡具有中心軸并安裝在磁體的第二表面上。所述鏡和磁體的中心軸與所述線圈支撐元件中心軸同軸。當(dāng)在對所述電磁導(dǎo)線線圈激勵期間以與中心軸成角度旋轉(zhuǎn)磁體和鏡時，所述彈性體彎曲元件提供回程力。
文檔編號G06K7/10GK102667808SQ201080052789
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者G.A.普萊斯科, S.M.埃蒙茲 申請人:計量儀器公司