專利名稱：條形碼讀取用掃描系統(tǒng)與掃描方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般的條形碼符號或印記的激光讀取掃描系統(tǒng)，更詳細(xì)地說，為更有效地讀取二維條形碼的符號而改變掃描紋樣的方法。
到目前為止已有多種用來讀取標(biāo)貼或商品表面上印制的條形碼符號的光學(xué)裝置及光學(xué)掃描系統(tǒng)被開發(fā)出來。條形碼符號自身即是代碼化了的印記紋樣，它由相互隔開、形成各種寬度間隔的一系列條形所構(gòu)成，這些條形與間隔具有不同的光反射特性。讀取裝置與掃描系統(tǒng)把圖形的印記經(jīng)光電變換轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，這些信號又為說明商品或該商品的某些特性而譯碼為予先約定了的英文或數(shù)碼。這樣的文字一般由數(shù)值形式表示，作為販賣的進(jìn)行情報處理、庫存管理等用途的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)。
這種掃描系統(tǒng)的一個實施例是使用者手持式的攜帶用激光掃描頭，使用者將此掃描頭對準(zhǔn)目標(biāo)與要讀取的符號，更確切地，把光線對準(zhǔn)目標(biāo)與要讀取的符號來進(jìn)行讀取。
激光掃描器的光源，一般為氣體激光器或半導(dǎo)體激光器。在掃描系統(tǒng)中，特別宜使用半導(dǎo)體元件作為光源，其理由是其尺寸小、成本低、耗電少。激光通常由透鏡進(jìn)行光學(xué)整形，在目標(biāo)物上形成一定尺寸的光點。目標(biāo)上的光點的大小最好與反射率不同的區(qū)域間的最小寬度、即符號的條形與間隔最小寬度大致相同。
條形碼有各種可能的寬度，一般由長方形的條形要素組成。根據(jù)特定的要素構(gòu)成，可以定義出由特定的一組規(guī)則及定義所表達(dá)的文字。條形與間隔的相對尺寸由所使用的代碼的種類所決定，據(jù)此來決定實際的條形與間隔的大小。由條形碼的符號表示的每英寸的文字?jǐn)?shù)稱為符號的密度。在將所希望的文字串進(jìn)行代碼化時，把所構(gòu)成的要素的集合中連結(jié)起來形成完整的條形碼符號，在這種情形下，信息中的各文字由其自身對應(yīng)的要素群所表示。在某種記號論中，使用特有的“開始”以及“停止”文字以表示條形碼的開始或結(jié)束。存在著多種不同的記號論，其中有UPC/EAN、代碼39、代碼128、Codabar、以及Interleaved2of5。
為了我們討論的目的，把由記號論認(rèn)識并定義的文字稱為適合于基準(zhǔn)的文字，而把沒有被記號論認(rèn)識和定義的文字稱為不適合于基準(zhǔn)的文字。從而，不能用所定的記號論譯碼的要素構(gòu)成，對應(yīng)于對該記號論來說不適合于基準(zhǔn)的文字。
為了能在所定大小的表面積上表示，或為了增加可以記憶的數(shù)據(jù)量，最近又開發(fā)了幾種新的條形碼的記號論。這些新代碼規(guī)格中的一個-代碼49，采用了將文字行向垂直方向重疊的“二維”的想法以取代將條形向水平方向擴(kuò)展的方法。即，取代僅有一行的條形與間隔的紋樣，而使數(shù)行的條形與間隔的紋樣同時存在。
如同手持式讀取裝置通常采取的一維單線掃描，在讀取二維條形碼的場合下是不方便的。即，這種裝置必須對每一行分別進(jìn)行瞄準(zhǔn)，同樣，采用多掃描線讀取裝置時，它用一個角度發(fā)生多條掃描線，因此，這些讀取裝置是不適于用來識別使用二維符號的代碼49的類型的。
眾所周知的掃描系統(tǒng)中，光線是經(jīng)透鏡或其它類似的光學(xué)部件沿光路射向表面具有條形碼的目標(biāo)的。掃描裝置的機(jī)能為掃描部件將符號像光路中配置的反射鏡子那樣的直立起，光線橫穿掃描部件，使用一條光線或多條光線反復(fù)進(jìn)行掃描。這個掃描部件使掃描光點橫掃符號，或者橫掃符號并跟蹤掃描跡線，或者掃描掃描器的視野，或者這兩種方式都采用。
掃描系統(tǒng)有能檢測符號反射光的傳感器或光檢測器。光檢測器被置于掃描器或光路內(nèi)，在后者的情形中，光檢測器具有橫越符號并略有富余的視野。符號的反射光的一部分被檢測，并變換為電信號，電路或軟件又將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)樵摲査淼臄?shù)據(jù)的數(shù)值表示。例如，從光檢測器來的電信號一般被轉(zhuǎn)換為脈沖幅度變調(diào)數(shù)值信號，這個幅度對應(yīng)于條形與間隔的寬度。這樣的信號，跟著就由特定的記號論譯碼為符號內(nèi)符號化了的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示。接著再變換為英文或數(shù)字。
周知的掃描系統(tǒng)的譯碼處理是按下述方法動作的。譯碼器從掃描器那里接受到脈沖幅度變調(diào)數(shù)值信號，軟件內(nèi)的算法將這一掃描結(jié)果譯碼。如果該掃描結(jié)果內(nèi)的開始文字與結(jié)束文字以及它們之間的文字全都譯碼了的話，譯碼處理便結(jié)束，并將讀取成功的表示(綠色光及(或)聲音信號等)傳達(dá)給使用者。如果不是這樣的話，譯碼器接受下次掃描，進(jìn)行下一輪譯碼，直到掃描信號被完全譯碼為止，或者直到再也得不到掃描信號為止。
簡單地說，或者一般地說，本發(fā)明提供條形碼符號的讀取系統(tǒng)及方法，其中包括朝向目標(biāo)發(fā)出掃描光線作成狹窄的掃描紋樣(或者一根掃描線);根據(jù)該掃描紋樣使用者用手將上述光線瞄準(zhǔn)到自己希望的位置上所需的掃描光線;與發(fā)出掃描應(yīng)讀符號整體的寬度較寬高度增大了的掃描紋樣的掃描器。該系統(tǒng)還包含檢測器，該檢測器接受來自符號的反射光，判定是否掃描到了有效的符號，并產(chǎn)生對應(yīng)該符號所代表的數(shù)據(jù)的電信號。
本發(fā)明的特征已經(jīng)在權(quán)利要求書中明記了。但是，本發(fā)明自身的構(gòu)成及它的動作方法與另外的目的和特征一起，通過參考附圖及閱讀以下特定實例的說明，得到很好的理解。
本說明書以及權(quán)利要求書中使用的“符號”、“條形碼”等用語，希望賦以大范圍的解釋，不僅意味著交互排列的各種寬度的條形與間隔所構(gòu)成的紋樣，而且包括1次元或2次元的圖形及英文數(shù)字。
本發(fā)明一般涉及掃描器系統(tǒng)，這個掃描器系統(tǒng)以為了讀取象條形碼這樣的具有不同的光反射率的印記而設(shè)置的光源為基礎(chǔ)。更詳細(xì)地說，本發(fā)明提供掃描器系統(tǒng)，該掃描器系統(tǒng)可自動調(diào)整掃描紋樣的空間范圍，適當(dāng)?shù)貦z測應(yīng)讀取的符號，并進(jìn)行掃描。象條形碼這樣的目標(biāo)的一部分被表示或有被表示的可能的某個印記檢測后，要向光源的電流驅(qū)動裝置以及掃描控制裝置提供信號，本發(fā)明也提供掃描器系統(tǒng)的動作方法。
本發(fā)明涉及自動開始、結(jié)束掃描目標(biāo)動作的技術(shù)在內(nèi)的掃描系統(tǒng)。幾種掃描器系統(tǒng)的一個特征是，為了開始掃描目標(biāo)用手動來使其起動。但是對有一些用途來說，為使掃描動作開始最好使用其他動作技術(shù)。這樣的技術(shù)也包含在本發(fā)明之內(nèi)。
本發(fā)明提供使掃描系統(tǒng)動作的方法與裝置。該掃描系統(tǒng)能讀取兩種不同類型的條形碼，即標(biāo)準(zhǔn)的直線條形碼與二維條形碼。本發(fā)明還為決定條形碼的種類，完整地讀取二維條形所需要進(jìn)行的充分掃描，提供調(diào)整掃描光線的空間范圍即進(jìn)行垂直掃描所需的技術(shù)。
附圖的簡單說明

圖1表示本發(fā)明的激光掃描系統(tǒng)實施例的簡圖。
圖2是已有技術(shù)中熟知的掃描器的掃描紋樣的示意圖。
圖3是本發(fā)明中讀取二維條形碼時不同時間間隔中的掃描紋樣的示意圖。
圖4是本發(fā)明中，讀取二維條形碼時不同時間間隔中的掃描紋樣的示意圖。
圖5是本發(fā)明中，讀取二維條形碼時不同時間間隔中的掃描紋樣的示意圖。
圖6是本發(fā)明中讀取二維條形碼時不同時間間隔中的掃描紋樣的示意圖。
圖7是橫切一維條形碼的掃描光線的示意圖。
圖8是橫切與掃描方向相傾斜的二維條形碼，重新調(diào)整掃描方向的掃描光線的示意圖。
圖9是橫切與掃描方向相傾斜的二維條形碼，重新調(diào)整掃描方向的掃描光線的示意圖。
圖10是橫切與掃描方向相傾斜的二維條形碼，重新調(diào)整掃描方向的掃描光線的示意圖。
圖11是橫切與掃描方向相傾斜的二維條形碼，重新調(diào)整掃描方向的掃描光線的示意圖。
圖12為判定是否掃描到了有效的條形碼，檢測條形與空白紋樣用的電路概略圖。
圖13為識別一維和二維條形碼的本發(fā)明的算法的流程圖。
圖14是與本發(fā)明的算法組合使用的電路的方框圖。
圖15是與圖14的電路組合使用的顯示控制信號的圖形。
圖16是產(chǎn)生圖15的控制信號的電路簡圖。
圖17是為比較用，顯示各種橫切二維條形碼的掃描紋樣。
圖18是為比較用，顯示各種磺切二維條形碼的掃描紋樣。
圖19是為比較用，顯示各種橫切二維條形碼的掃描紋樣。
圖20是為比較用，顯示各種橫切二維條形碼的掃描紋樣。
圖21是圖17～20中沿掃描紋樣Y軸方向的掃描線密度的圖形。
圖22是圖17～20中沿掃描紋樣Y軸方向的掃描線密度的圖形。
圖23是圖17～20中沿掃描紋樣Y軸方向的掃描線密度的圖形。
圖24是圖17～20中沿掃描紋樣Y軸方向的掃描線密度的圖形。
圖25是與圖3～6中掃描紋樣的機(jī)能相同的雙線掃描紋樣。
圖26是與圖3～6中掃描紋樣的機(jī)能相同的雙線掃描紋樣。
圖27是與圖3～6中掃描紋樣的機(jī)能相同的雙線掃描紋樣。
符號的說明17檢測電路31變流器32二極管37比較器
100讀取裝置146激光光線151出射光152反射光153握把154扳機(jī)155機(jī)殼157、147、159光學(xué)系統(tǒng)162電源圖1顯示了遵照本發(fā)明的原理而能設(shè)計的一種條形碼讀取裝置的簡單化的實例。如圖所示，該讀取裝置100，能用手持式掃描器，也能使用臺型工作站或者放置式掃描器，在這個實例中，該構(gòu)成在構(gòu)造115內(nèi)實行，該構(gòu)造115具有接口156，通過該出口激光出射光線151射到構(gòu)造外部放置的符號170上并且橫掃該符號。
對圖1作更詳細(xì)的探討，出射光線151通常由激光二極管在讀取裝置100內(nèi)發(fā)生，射到距讀取裝置前部英寸的目標(biāo)物上配置的條形碼符號上，該出射光線151在本發(fā)明的直線掃描紋樣中掃描，使用者決定好手持式裝置的位置，使掃描紋樣橫切應(yīng)讀取的符號。該符號的反射光及(或者)散射光152由讀取裝置內(nèi)的光響應(yīng)裝置158檢測，產(chǎn)生電信號，處理這些電信號并將其譯碼為條形碼所代表的數(shù)據(jù)。以下，“反射光”這個詞意味著反射光與(或)散射光。
在上述實例中，讀取裝置100象手槍一樣有握把153。使用者用此裝置對準(zhǔn)須讀取的符號，扣動扳機(jī)154就能使光線151及檢測電路動作。重量很輕的塑料的機(jī)殼155內(nèi)裝有激光光源146、檢測器158，光學(xué)系統(tǒng)157、147、159、有著檢測器17的信號處理回路有CPU140和電源或者電池162。機(jī)殼155的前端內(nèi)由于有透光窗156，出射光線151能向外發(fā)射，反射回的入射光152能進(jìn)入機(jī)殼。該讀取裝置100被設(shè)計成可在不接觸符號的位置，或者橫越該符號不需移動的位置上由使用者來瞄準(zhǔn)條形碼符號，一般，這種手持式條形碼讀取裝置被設(shè)計成在數(shù)英寸的范圍內(nèi)工作。
讀取裝置100，可以用作攜帶式計算機(jī)的終端，它有鍵盤148和表示裝置149。
再有，如圖1所示，使用適當(dāng)?shù)耐哥R157(或者多透鏡系統(tǒng))可使掃描光線在適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面上聚焦于條形碼符號。半導(dǎo)體激光二極管那樣的光源146射出光線、導(dǎo)向透鏡157，一部分光線通過鍍銀鏡147和其它的透鏡、根據(jù)需要通過光線的整形構(gòu)造，扳機(jī)154被扣動后，裝在掃描馬達(dá)160上的振動鏡就開始動作。若光源146發(fā)出的光不是可見光，瞄準(zhǔn)用的光線可內(nèi)藏于光學(xué)系統(tǒng)中。如果有必要，瞄準(zhǔn)光線發(fā)出可視光點，固定該光點，或者與掃描光線一樣可移動，使用者使用該可視光線將讀取裝置瞄準(zhǔn)符號。
圖2顯示了已有技術(shù)中周知的掃描器的掃描紋樣。這樣的紋樣可由向X方向驅(qū)動的直線掃描線在垂直方向(Y方向)產(chǎn)生變位來發(fā)生。已有技術(shù)中，將這樣的紋樣固定于符號的掃描與讀取之間。
其次，圖3～圖6表示實施例中本發(fā)明的動作，它們是用掃描紋樣掃描含有符號的目標(biāo)的一系列的圖像。
正如以上從關(guān)于圖3～圖6的討論中所能了解的那樣，本發(fā)明的特征是，從目標(biāo)來的一部分反射光中取樣，基于檢測的電信號進(jìn)行計算、分析，判定檢測了的部分里是否含有條形碼。以下，就這種檢測電路的一個實施例參照圖12～13進(jìn)行說明。
根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)是，處理電信號而發(fā)出試驗信號，根據(jù)強(qiáng)度不同的反射光束判定是否存在像條形碼符號那樣的由不同的反射率表示的空間變化。
如果試驗信號超過了所定的基準(zhǔn)信號，就發(fā)生使能信號。然后，光線如以下說明的那樣，在一個以上的點處響應(yīng)該使能信號而變調(diào)。
另外的技術(shù)是，處理電信號，在所定時間內(nèi)對光反射率不同的部位的變遷數(shù)進(jìn)行計數(shù)的技術(shù)。利用該計數(shù)來判定不同反射率的反射光是否表示存在著一般的條形碼符號，一種條形碼符號，亦或某特定的條形碼符號。超過該計數(shù)所定的最小值，就發(fā)生使能信號。然后，光線再響應(yīng)該使能信號進(jìn)行變調(diào)。
還有一個技術(shù)是，處理電信號，計算反射率低的部分相對于反射率高的部分的長度比率，判定不同強(qiáng)度的反射光是否表示有顯示所定印記紋樣存在的不同反射率的空間變化。如果這個比率在所定值以下，則發(fā)生使能信號。掃描紋樣響應(yīng)這個使能信號發(fā)生變調(diào)。
還有一個技術(shù)是，處理電信號，將來自第1掃描的信號與隨之而來的第2掃描信號進(jìn)行比較，判定對于連續(xù)地進(jìn)行掃描而產(chǎn)生的不同強(qiáng)度的反射光是否表示有顯示所定的印記紋樣存在的、反射率不同而實質(zhì)相同的空間變化。如果比較按所定數(shù)目連續(xù)進(jìn)行掃描的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)有類似的或者幾乎相同的結(jié)果存在，就發(fā)生使能信號。光線響應(yīng)該使能信號而變調(diào)。另外一個技術(shù)是用來比較幾次掃描，判定這些掃描結(jié)果是否屬于同一群體，如果這種群體存在，則它表示一個二維條形碼。
圖3是將本發(fā)明的第1掃描動作作一概略的表示。本例中，二維的條形碼符號與“狹窄的”掃描紋樣彼此隔開放置。本說明書中所提“狹窄的”紋樣，指的是與掃描紋樣的X方向的長度相比，Y方向的高度很小的紋樣。
本發(fā)明的動作，開始于代碼化了的印記的一部分出現(xiàn)在掃描紋樣中時，即圖4所示的第2階段開始。如果掃描器是手持式的，使用者開動掃描器，使掃描光線朝向條形碼符號的所在位置，以確定掃描器的位置。符號化的印記一部分如圖4所示存在于掃描器發(fā)出的掃描紋樣之內(nèi)。如果掃描器是靜止的，使用者應(yīng)將目標(biāo)向紋樣的位置移動。圖12～13顯示了檢測電路17檢測符號的一部分，發(fā)出表示條形碼是否被檢測的使能信號。如果條形碼沒有被檢測，使用者可以改變掃描器與目標(biāo)間的距離。其理由是，即使掃描紋樣照在條形碼上，掃描器也有可能沒有進(jìn)入其動作范圍。本發(fā)明的算法，在將本例中的檢測了二維條形碼這一信息顯示之后，將裝置的動作移向第3階段。在實行這一動作時有兩種方法。
實現(xiàn)這一動作的第1個方法是，將第1行譯碼，根據(jù)譯碼的情報判定條形碼是一維的還是二維的條形碼。第2個方法是，根據(jù)檢測并譯碼了的代碼，使用能夠?qū)ψx到的部分是一維條形碼的一部分還是二維條形碼的一部分進(jìn)行判定的智能檢測算法。
圖5顯示了本發(fā)明的第3階段的概略化的動作。在這里，掃描紋樣的高度增大，其結(jié)果，出射光的掃描紋樣中有比條形碼的垂直高度大的部分存在。掃描紋樣中存在的條形碼的行被讀取、譯碼、分析，并如以下所述，判定二維條形碼整體是否被掃描到。
圖6顯示了在更進(jìn)一步增大掃描紋樣的高度使條形碼整體全部處于掃描紋樣中后，本發(fā)明的第4階段裝置的概略化動作。條形碼整個被讀取、譯碼后，掃描紋樣結(jié)束，又變得很窄即高度變低，其結(jié)果，符號只有一部分被光線照射。
由關(guān)于圖3～圖6的討論所知，本發(fā)明的特征是，從符號的一部分來的反射光中取樣，進(jìn)行計算或分析，提供能夠判定該檢測部分是否表示一維或二維條形碼符號被檢測的電路。圖3～圖6中所示的實施例表明，使用計算、分析結(jié)果，二維條形碼被檢測的情形下，第2階段和第3階段的動作之間，以及第3階段和第4階段的動作之間，可以改變掃描紋樣的高度。
圖7表示橫切一維條形碼的掃描紋樣，更詳細(xì)地說，表示相對于掃描線的掃描方向傾斜著的，即處于不正確的位置上的條形碼。仔細(xì)研究此圖可知，即使掃描線與條形碼中的垂直線不相交成直角，連續(xù)的掃描線仍按相同的順序讀取條形與間隔。本發(fā)明的算法即是根據(jù)這一事實，作出一維條碼被檢測的結(jié)論。
圖8～11顯示了相對于掃描方向處于不正確位置上的二維條形碼及橫切它的掃描線。這些圖顯示了調(diào)整掃描方向使得掃描紋樣的位置吻合于條形碼的本發(fā)明的處理過程。
圖8概略地顯示了本發(fā)明第1動作階段中的掃描紋樣，這里，二維的條形碼相對于掃描方向傾斜著，即它的位置不正確。
算法一旦判定存在傾斜的條形碼，本發(fā)明的動作就開始。關(guān)于讀取傾斜的二維條形碼的裝置與方法，如圖9所示，可以調(diào)整掃描紋樣的方向。根據(jù)從新方向得來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果判定該紋樣仍然傾斜，掃描紋樣如圖10中的位置所示，直到與條形碼的位置吻合，通過對話處理對該掃描紋樣進(jìn)行再調(diào)整。
圖10概略地顯示了本發(fā)明第3階段中裝置的動作。在這里，掃描紋樣的方向已再調(diào)整完了，其結(jié)果，二維條形碼的行與掃描紋樣平行。存在于掃描紋樣內(nèi)的條形碼的行，如圖4的說明那樣，被讀取、譯碼和分析。
圖11概略地顯示了在更加增大掃描紋樣的高度，使條形碼整體都置于該掃描紋樣后，本發(fā)明的第4階段裝置的動作。條形碼全體被讀取、譯碼后，掃描紋樣又變得很窄。使得只有印記的一部分被掃描紋樣覆蓋。
本發(fā)明也可以使用較明亮、高度較低的長方形激光掃描紋樣，使用者能夠瞄準(zhǔn)要讀取的條形碼將此光線對準(zhǔn)該方向。接著掃描符號，裝置檢測該稱號的反射光，并對應(yīng)該扳射光產(chǎn)生電信號。這個信號被處理、分析，掃描紋樣的高度則響應(yīng)該電信號由控制電路操作，發(fā)生變調(diào)。
使用高度較低的掃描紋樣的場合下瞄準(zhǔn)的方法與掃描的特征，可用不同的動作或起動方式實行，這在以前的專利申請中作了詳細(xì)說明。
與手持式掃描器或者固定式掃描器相關(guān)連進(jìn)行操作的掃描方式有很多，其中有，(a)通常的起動方式，(b)起動點與掃描方式，以及(c)雙位置起動方式。
通常的起動方式中，掃描光線通常是關(guān)閉的。使用通常的啟動方式對目標(biāo)進(jìn)行高速反復(fù)的掃描。為了進(jìn)行正確的計數(shù)，必須識別兩種狀況。一種狀況是多次掃描是對同一對象實行的，另一種狀況是多次的掃描是對具有同一符號的多數(shù)對象進(jìn)行的。按順序檢測要掃描的各對象的能力，對很好地把條形碼運用于數(shù)據(jù)收集、庫存管理及其它許多方面是很重要的。
眾所周知已有的掃描器是靠操作起動器來使掃描裝置動作的。每操作一回起動器，條形碼符號就有數(shù)次被反復(fù)掃描。這種起動方式適宜于在機(jī)殼的主體與握把相連接的地主安裝一個扳機(jī)，其位置應(yīng)在使用者用食指能扳動它的地方。每扳動一次扳機(jī)，就要完成多次對符號的掃描，直到得到完全的譯碼或者持續(xù)一定的掃描時間。
在通常的起動方式中，當(dāng)譯碼電路完成譯碼時，譯碼電路發(fā)出一個譯碼成功信號，能讓掃描器內(nèi)的指示器動作，該指示器是一個聲音發(fā)生器及(或)發(fā)光二極管。該聲音發(fā)生器發(fā)出聲音及(或)二極管發(fā)光時，使用者便知道對特定符號的掃描已經(jīng)完畢。
起動點及掃描方式情況下，起動器被按動后光線只以很小的掃描角發(fā)射出來，在這樣的動作方式下，狹窄的激光掃描光線形成長度約為1英寸的非常明亮的短線。使用者利用這條在目標(biāo)物上形成的明亮的短線，可以確認(rèn)到目標(biāo)物上條形碼的位置并用手將光線對準(zhǔn)該條形碼。一旦條形碼的符號被檢測，光線自動地擴(kuò)大照射范圍以掃描符號整體，使該符號譯碼。
在雙位置起動方式的場合，起動器具有第1動作位置與第2動作位置。啟動器在被按到第1動作位置時，在一個固定的、非掃描徑路的方向形成一條細(xì)的瞄準(zhǔn)光線。在該動作方式中，非常明這的光點是由很細(xì)的光線形成的。使用者利用這個明亮的光點，確認(rèn)目標(biāo)上條形碼的位置并用手將光線對準(zhǔn)它。一般，使用者應(yīng)該將該亮點置于條形碼的靠近中心處。使用者接下來把起動器引向第2動作位置，開始掃描。起動器到達(dá)第2位置時，光線擴(kuò)大對符號整體進(jìn)行掃描，直到符號被讀取。有幾種情形下，這個光線只反射很少，或者使用者都看不見，不過該光線已定好位，故能掃描符號、完成讀取。
在本發(fā)明中，細(xì)長的掃描紋樣起著既作為定位光線又起到?jīng)Q定范圍、方向的檢測子的作用。如果該光線不在合適的范圍、方向上，該掃描紋樣將不會擴(kuò)大，從而，提供了一個教會使用者將手持式掃描器對準(zhǔn)正確方向、正確讀取條形碼的方法。
其次，圖12概略地顯示了本發(fā)明使用的檢測電路17的一個實施例。增幅器/計數(shù)器16來的信號送入換流器31，換流器31的輸出又供給二極管32。第1電阻R1與電容(C)34形成RC電路。該電阻R1連結(jié)在二極管32的輸出端與開放式插口輸出比較器37的第1輸入端之間。電容34接在第1輸入35與地線之間，第2電阻R2接在第1輸入35與地線之間。電阻R1的電阻值應(yīng)遠(yuǎn)小于R2的電阻值。
比較器的第2輸入38接在由電阻R4與R5形成的電壓分頻節(jié)點上，電阻R4和R5串聯(lián)在電源V與地線之間。比較器37的輸出41與掃描使能信號線相接，同時經(jīng)過電阻R3形成反饋電路。比較器37輸出的反饋對于比較動作有一個履歷效應(yīng)，這是因為電阻R3的另一端是接在比較器37的第2輸入端38上的。檢測電路17的動作可以這樣說明。計數(shù)器輸出條形時，電容以R1C的時間常數(shù)進(jìn)行充電，其理由是R2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R1。計數(shù)器輸出空白時，電容通過R2放電，其理由是由于有二極管32，通過R1的放電受到阻礙。時間常數(shù)R2C也遠(yuǎn)大于時間常數(shù)R1C，因此，消除條形的影響必須耗費較大的空間與時間。
以通常密度排列條形與空間之后，電壓在電容34上產(chǎn)生，該電壓超出使用比較器37時設(shè)定的預(yù)定值。這就表示，比較器37輸出了使能信號，條形碼存在。
比較器37的開放式集電輸出這時由L驅(qū)動，由此該比較器的預(yù)定值變小，其結(jié)果，后來的條形間隔以及非常區(qū)(quitezone)引起電容34產(chǎn)生微小的電壓變化，起動信號不會出現(xiàn)截止。
如果需要掃描又長又黑的條形，上述電路又將進(jìn)行起動。但是，在實施例中，計數(shù)器有讀取又長又黑的條形進(jìn)行識別的回路，即，該計數(shù)器有旁通過濾的功能。這種計數(shù)器電路使用中斷，其結(jié)果是，當(dāng)又長又黑的條形被掃描到時，僅發(fā)生短脈沖信號。這種短脈沖信號輸入檢測電路16時，不會超過預(yù)定值，不輸出起動信號。
只有在較長時間內(nèi)沒有條形被計數(shù)到，才釋放起動信號，一旦掃描器離開了符號，電容就通過R2放電，起動信號被釋放。由此，邏輯電路指示出該符號沒有被掃描。
圖12中表示的條形碼檢測電路是本發(fā)明的一個重要特征，這是因為它能反應(yīng)特定的圖像模樣。該電路響應(yīng)H反射光和L反射光的信號模樣，而使電容34充電及放電，達(dá)到某預(yù)定值后發(fā)出起動信號。
圖12中的電路在利用紋理或其他圖形來識別掃描區(qū)域內(nèi)的條形碼時是有用的。這樣做時，該電路將條形碼的一維形狀的紋理進(jìn)行對比識別。這由掃描線的移動來實現(xiàn)。掃描線的移動通常由使用者手中的掃描器的運動來實現(xiàn)，這樣可比較掃描區(qū)域內(nèi)紋樣的不同的切斷部分。根據(jù)該實施例，在規(guī)定的限度內(nèi)切斷部分彼此相同時，條形碼被掃描到的可能性非常大。如果前后相連的切斷部分不同，條形碼沒有被掃描到的可能性非常大。變更這個算法可以用來識別二維條形碼。這可根據(jù)二維領(lǐng)域內(nèi)的一維性質(zhì)來進(jìn)行。
本發(fā)明中的算法適宜于由輪件來實行，由掃描器內(nèi)的CPU140來實行。使用圖13的算法，可以識別一維條形碼，二維(即，堆集重復(fù)的)條形碼，以及紋理與其它圖形。本發(fā)明中的掃描紋樣當(dāng)然可與此算法配合使用，這是因為我們讓掃描線的運動自動地與掃描線的方向成直角，這樣就保證了連續(xù)的掃描線橫切被掃描的紋樣的不同切斷部分。這是本算法的基本。
對掃描器得來的數(shù)據(jù)要進(jìn)一步進(jìn)行處理，其處理量在本算法中變得最小，因此，讀取到整個條形碼的情形下，系統(tǒng)產(chǎn)生的等待時間減少。該算法的另一特征是，響應(yīng)確定要掃描的某一種類的條形碼，提供控制諸如水平、垂直掃描角度等掃描系統(tǒng)的動作參數(shù)的方法。
圖13是掃描器動作流程圖。掃描器能對應(yīng)讀符號，譬如說條形碼沿所定方向進(jìn)行掃描(所謂X軸掃描)、以及相對所定方向垂直地進(jìn)行掃描(所謂Y軸掃描)。如上所述，例如，在美國專利第4，387，298號中，使用各種X軸掃描裝置及Y軸掃描裝置，可以得到全部所需要的掃描紋樣。因此，若只讓X軸掃描裝置動作，一般地符號上只發(fā)生直線掃描線。如果用同樣速度驅(qū)動X軸及Y軸掃描裝置，沿符號的橫方向與高度方向發(fā)生一組由平行的掃描線構(gòu)成的掃描紋樣。如果X軸和Y軸的掃描裝置按正弦變化速度驅(qū)動，一個形狀奇特的全方向掃描紋樣將在其符號上發(fā)生。
不用說，其他種類的掃描紋樣也能在本發(fā)明原則范圍內(nèi)想到。例如，X軸的掃描裝置沒有必要作為X軸的掃描紋樣發(fā)生一條掃描線，相反可作為X軸的掃描紋樣發(fā)生一組相互平行的掃描線。這組掃描線，橫切符號的高度方向，彼此隔開較短的第1距離。Y軸的掃描紋樣在由一組相平行的，沿符號的高度方向彼此隔開第2距離的平行線構(gòu)成的場合，這個第2距離比第1距離要大。從而，可以發(fā)生各種形狀的掃描紋樣，高度變低了的掃描紋樣表示X軸掃描，高度變高了的掃描紋樣表示Y軸掃描。
圖13中使用的“Y開啟”這個詞，表示為改變掃描紋樣的高度的Y軸掃描動作。
圖13的方塊200表示在一組掃描中的算法的第1步。手持式掃描器的場合，讓掃描和起動交替動作。這時，Y軸的掃描要么沒有進(jìn)行，要么只進(jìn)行了一點點。即，掃描紋樣的高度不增大。
方塊201表示對應(yīng)于X軸掃描裝置算法隨后的一連串步驟，取得橫切目標(biāo)而進(jìn)行的一次掃描結(jié)果得到的數(shù)據(jù)。
方塊202顯示了為識別一維和二維的條形碼上述算法隨后的步驟。如果算法判定符號不是二維的。接著方塊203表示對一維符號進(jìn)行譯碼處理。若一維符號的譯碼在方塊205的階段完成了，被譯碼的數(shù)據(jù)在方塊207中得到進(jìn)一步處理。如果一維符號譯碼在方塊205中沒有成功，方塊201中X軸掃描裝置一直保持動作狀態(tài)，直到譯碼完成，或者直到所定長度的時間經(jīng)過為止。
如果用方塊202中的算法判定該符號是二維的，Y軸掃描裝置在方塊204中開始動作。方塊206表示對二維符號嘗試進(jìn)行譯碼。如果二維符號的譯碼在方塊208中完成，譯碼的數(shù)據(jù)被送往方塊209作更進(jìn)一步處理，同時，Y軸掃描裝置的動作停止。如果二維符號的譯碼在方塊208中沒有完成，Y軸掃描裝置保持動作狀態(tài)，直到譯碼完成或直到所定時間經(jīng)過為止。這個所定時間一般為3秒，這個時間被認(rèn)為是操作者對符號完成譯碼所需的足夠長的時間。
進(jìn)到圖14，根據(jù)一維符號或二維符號是否檢測，識別一維和二維條形碼的算法發(fā)出H狀態(tài)或L狀態(tài)的數(shù)值輸出信號。這由實施例的上述方塊202表明。該輸出信號被送往增幅控制電路210(圖16中詳細(xì)表示)以發(fā)生控制信號Vc(在圖15中作為時間的函數(shù)用圖表示)。
回到圖14，Y軸動作用發(fā)振器212使X軸驅(qū)動器214動作，并且為了使Y軸掃描裝置216動作而發(fā)生基本驅(qū)動信號。這個驅(qū)動信號具有周期波形，例如，控制波的波形，三角形波形等。這個驅(qū)動信號與控制信號Vc一道被送往乘法器218。驅(qū)動信號的振幅由控制信號Vc控制。
本發(fā)明的其他重要特征是，能迅速而且正確地教會掃描器的操作者掃描器讀取符號時的正確范圍與方向。這樣，符號在所定范圍內(nèi)被檢測時，能夠發(fā)生反饋信號(可聽到的聲音或可見到的指示信號)。
如前面已說明的那樣，在以上的實施例中，對X軸掃描發(fā)生高度變低的第1掃描，與此同時對Y軸掃描發(fā)生高度變高的第2掃描。在此情形下，二維的條形碼符號一旦被檢測，掃描紋樣的高度，即Y軸方向的尺寸，從最初的振幅V1直到振幅V2最終達(dá)到的高度成直線增長。圖15顯示了實行該動作所需要的控制信號。
圖16顯示了圖15中顯示了的控制信號Vc的發(fā)生所需的振幅控制電路210。從方塊202來的輸出信號被送給模擬開關(guān)220，模擬開關(guān)220與充電電容C1并聯(lián)在一起。
放大器222有兩個輸入端，一個通過可變電阻與地線相連，另一個接在電阻R6和R7之間。電阻R6另一端一輸入電壓Vcc相接，電阻R7的另端與地線相接。電壓Vj出現(xiàn)在電阻R6與R7的接合部。
放大器222的輸出通過電阻R9與二極管相連，也與電容C1的一端相連。輸出電壓Vo通過電壓表與地線相接，該電壓表上的電刷取出控制電壓Vc。
如果沒有檢測二維條形碼，方塊202來的輸出信號被設(shè)為L狀態(tài)，由此，開關(guān)220關(guān)閉，同時C1放電。這樣，Vo與由Vcc、R6和R7產(chǎn)生的Vj相等。
二維條形碼符號一旦被檢測，來自方塊202的輸出信號被設(shè)為H狀態(tài)。從而開關(guān)220開啟，C1由Vj、R6及C1由設(shè)置的速度進(jìn)行充電。這時，該電路作為直線積分器而動作，電壓Vo直線上升。最終，Vo達(dá)到二極管的電壓降V2，而不會超過它。二極管的電流由R3控制在安全水準(zhǔn)內(nèi)。直到開關(guān)關(guān)閉，C1急速放電，強(qiáng)制地使Vo等于Vj為止，電壓Vo一直等于V2，并通過R10，將Vo增減至所需的電壓Vc。
由以上說明了的動作方式，掃描線由使用者控制可保證能置于條形碼的垂直方向的靠近中點處。本發(fā)明的另一實施例考慮到了使用者沒有將掃描線置于中點處的正確位置上，而是將它靠近上端或下端這樣的情形。在該實施例中，設(shè)定了一種算法來決定如何使掃描在Y的正方向和Y的負(fù)方向兩方進(jìn)行。例如，根據(jù)沿最初掃描線的Y軸上的位置，掃描能以不同的速度向正方向與負(fù)方向進(jìn)行。最初的掃描線位置可由讀取二維條形碼的行序號來判定，并使用算法來判定為使掃描紋樣最有效地擴(kuò)張，在掃描線的哪一側(cè)以不同速度來排列紋樣列為好。例如，如果判定最初的掃描線處于二維條形碼的第3行，算法將顯示，在Y的負(fù)方向掃描紋樣的成長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Y的負(fù)方向的成長。像這樣的采用算法與基于最初的掃描線的行來指定成長速度的具體情況，是熟知二維條形碼譯碼技術(shù)的人員份內(nèi)的事情，在這里不作詳細(xì)說明。
圖17～20及圖21～24，是為了顯示作為對應(yīng)于高度增加的情形下的不同動作階段與線密度(在圖21～24中表示)有關(guān)的本發(fā)明動作的枝節(jié)，顯示了含符號的目標(biāo)由掃描紋樣掃描時的情形。
圖17概略地顯示了第1階段動作中本發(fā)明的掃描紋樣的實施例。在這里，條形碼符號，在本例中為二維條形碼符號，包含在出射光的掃描紋樣中。圖22顯示了圖18中的掃描紋樣的線密度。
圖19概略地顯示了第2階段中本發(fā)明的裝置的動作，在這里，掃描紋樣的高度增加，其結(jié)果，出射光的掃描紋樣的高度大于條形碼的垂直方向的尺寸。如前所述，掃描紋樣中的條形碼的行被讀取、譯碼、分析，以判定二維條形碼整體是否被掃描。圖23表示了圖19中的掃描紋樣的線密度。
圖20概略地顯示了第3階段中本發(fā)明的裝置的動作。在這里，掃描紋樣的高度進(jìn)一步增加，二維條形碼從第1行到最后一行全都存在于出射光的掃描紋樣中。條形碼全體被讀取、譯碼后，掃描紋樣結(jié)束，它又重新變低。圖24顯示了圖20中掃描紋樣的線密度。
圖25～27為了顯示本發(fā)明的另一實施例，顯示了含一個符號的目標(biāo)由雙線掃描紋樣掃描時的情形。
圖25概略地顯示了第1階段動作中本發(fā)明的雙線掃描紋樣。這里，條形碼符號，本例中為二維條形碼，包含于出射光的掃描紋樣中，兩根線之間隔開短距離。
為發(fā)生雙線掃描紋樣，有不同的方法。第1個方法是，或者使用相互獨立的掃描，或者使用與兩根線的掃描紋樣中的一根線相關(guān)連的兩個掃描。使不同的掃描交替動作是可能的，其結(jié)果，在任一指定時刻，只有一根掃描線掃向目標(biāo)。第2個方法是，使用一個先學(xué)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使兩根掃描線交替地掃描目標(biāo)。這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)，譬如，可以是兩個傾斜的掃描鏡。這兩個掃描鏡各自對應(yīng)于兩條掃描線路中的1條。隨經(jīng)過時間的增加可加大傾斜角，其結(jié)果，兩根掃描線之間的距離從某一最初值增加至最大值。為變化掃描紋樣，可以在任一光學(xué)徑路中使用兩個鏡子。在實行本發(fā)明的部門中，不使兩個鏡子同時動作。第1個鏡子在兩個固定位置之間移動，只有當(dāng)該鏡處于固定位置時，第2個鏡子才與縱向的掃描線連動。
圖3～6中已討論過，檢測電路17處于動作狀態(tài)檢測符號的一部分，當(dāng)條形碼被檢測時它就發(fā)出激光使能信號。本發(fā)明的算法在本例中將顯示，已明確地檢測了二維條形碼，使裝置的動作移向下一階段。
圖26概略地顯示了，增大雙線掃描紋樣的高度，結(jié)果使出射光的掃描紋樣的高度大于條形碼的垂直尺寸后的第2階段中本裝置的動作。掃描紋樣中的條形碼的列被讀取、譯碼、分析，判定二維條形碼整體是否全部被掃描。
圖27概略地顯示了，雙線紋樣的高度進(jìn)一步增大，第1列至最后一列的二維條形碼存在于出射光的掃描紋樣后的第3階段動作中本發(fā)明的裝置的動作。條形碼的全體被以譯碼后，雙線紋樣就結(jié)束或又變低。
關(guān)于一維條形碼和二維條碼的讀取已經(jīng)被說明了，但本發(fā)明并非只即于這些實例，它也能適用于更加復(fù)雜的印記。本發(fā)明的方法也可被認(rèn)為是能用于各種視認(rèn)裝置或光學(xué)文字識別裝置，這些視認(rèn)裝置能將信息從文字等印記中或是從被掃描的商品表面的特性中取出。
在所有實例中，掃描器都能安裝在非常小巧緊湊的機(jī)體中，根據(jù)機(jī)體的不同，掃描器可被制作成一塊印刷電路板或是一個集成化的模塊。這樣的模塊可以互換，以用于讀取各種不同種類的數(shù)據(jù)。例如，可以將這個模塊交互地使用于手持式掃描器，延伸到臺面上可彎曲的臂或臺中安裝聽掃描器，或是在工作臺下裝置的掃描器，或作為讀取精細(xì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一部分。
這個模塊最好是由裝在支架上的激光/光學(xué)系統(tǒng)的子構(gòu)造，如旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運動的鏡子這樣的掃描元件以及光檢測器的部件構(gòu)成。與這樣的部件連動的控制線或數(shù)據(jù)線接在模塊的端部或外表面上裝設(shè)的電氣插口上。該模塊可與數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)中的其他元件連動而接在對方的插口上。
各個模塊都有與其相關(guān)的掃描或譯碼特性。例如，相隔一定距離時的動作可能性，或由特定的記號論或根據(jù)印刷密度的動作可能性等等。這些特性能夠由手動設(shè)定與模塊相連的開關(guān)來進(jìn)行定義。
使用簡單的電氣插口來相互交換數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)的模塊，使得使用者能夠用適合的數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)來掃描不同種類的商品，或者可將此系統(tǒng)用于其他的用途。
上述模塊也能在具有鍵盤、顯示器、打印機(jī)、儲存器、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫的自藏型數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)中運行。這樣的系統(tǒng)還可擁有通信用的接口，這樣，通過Modem或ISD接口，或者通過從攜帶用插頭到固定式接受機(jī)之間的低電力無線電傳輸，數(shù)據(jù)讀取系統(tǒng)能夠與局域網(wǎng)絡(luò)中其他成員或與電話交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
組合上述的各個或兩個以上的特征，能夠?qū)⑵溥m用于與以上說明的種類不同的其他類型的掃描器以及條形碼讀取裝置。
通過圖示說明，本發(fā)明已能得到實現(xiàn)。但因不脫離本發(fā)明精神能夠作出種種變形與結(jié)構(gòu)上的變更，本發(fā)明不局限于以上明示的細(xì)節(jié)。
不用再作更多分析，上述內(nèi)容已將本發(fā)明的要旨闡述得十分明白。因此，其他人能夠從另外的技術(shù)觀點出發(fā)將屬于本發(fā)明的特定特征的基本屬性輕而易舉地應(yīng)用于各種用途。因此希望將此種應(yīng)用理解為等價于權(quán)利要求中所申述的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種條形碼符號讀取系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由掃描裝置與檢測裝置構(gòu)成，所述掃描裝置向目標(biāo)發(fā)射掃描光線作成較為狹窄的第1掃描紋樣，使用者用手將所述光線照射在自己希望的位置上進(jìn)行定位，該掃描裝置還產(chǎn)生比較寬的第2掃描紋樣掃描應(yīng)讀取的符號整體，所述檢測裝置用于接受所述符號發(fā)來的反射光，并產(chǎn)生由所述符號表示的數(shù)據(jù)所對應(yīng)的電信號。
2.一種條形碼符號讀取裝置，其特征在于，該裝置包括a)朝向應(yīng)讀取的符號、能產(chǎn)生高度可調(diào)的掃描紋樣光線的光源;b)接受所述符號發(fā)來的反射光、響應(yīng)所述反射光而產(chǎn)生電信號的光檢測器;以及c)響應(yīng)所述檢測器傳來的所述電信號、變更所述掃描紋樣的高度的控制電路;
3.一種條形碼讀取裝置，其特征在于，該裝置包括a)朝向應(yīng)讀取符號發(fā)射光線、用掃描紋樣沿所述符號移動所述光線的光線掃描器;b)接受所述符號發(fā)來的反射光、響應(yīng)所述反射光而產(chǎn)生電信號的光檢測器;以及c)響應(yīng)所述電信號以控制所述掃描紋樣的高度以及(或者)寬度的控制電路;
4.一種條形碼符號掃描方法，其特征在于，該方法包括下列步驟a)發(fā)生較明亮、狹窄的長方形激光掃描紋樣，使用者將所述光線對準(zhǔn)要讀取的條形碼符號;b)掃描所述符號;c)檢測出所述符號發(fā)來的反射光，響應(yīng)所述反射光產(chǎn)生電信號;以及d)響應(yīng)所述電信號變更所述掃描紋樣高度。
5.直線條形碼符號或者數(shù)據(jù)或者信息由多行并列的具有各種寬度的條形或要素表示，一行在其他行的近傍并位于其下，各行具有信息的多種代碼語言，各代碼語言具有文字，用來表示至少一種該信息的二維符號并被代碼化了的印記由掃描器用光電方法讀取，該掃描器的特征是由下列裝置構(gòu)成;a)將光線射向應(yīng)讀取的印記并使所述印記產(chǎn)生反射的裝置;b)至少能檢測出一部分所述印記的反射光的裝置;c)由所述反射光來判定所述印記是直線條形碼符號的一部分，還是二維符號的一部分的判定裝置;以及d)將所述印記譯碼的裝置。
6.一種條形碼符號等的讀取系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括掃描裝置和檢測裝置，所述掃描裝置向目標(biāo)發(fā)射掃描光線作出間隔狹窄的雙線掃描紋樣，根據(jù)所述雙線掃描紋樣使用者用手將光線定位在自己希望的位置上，該掃描裝置還可以產(chǎn)生逐漸增大其寬度沿應(yīng)讀取符號整體的垂直方向進(jìn)行掃描的、間隔的寬度已經(jīng)增大了的雙線掃描紋樣，所述檢測裝置用于接受所述符號的反射光、由所述符號表示的數(shù)據(jù)產(chǎn)生對應(yīng)的電信號。
全文摘要
一種條形碼符號讀取系統(tǒng)，該系統(tǒng)由掃描裝置與檢測裝置構(gòu)成，所述掃描裝置向目標(biāo)發(fā)射掃描光線作成較為狹窄的第1掃描紋樣，使用者用手將所述光線照射在自己希望的位置上進(jìn)行定位，該掃描裝置還產(chǎn)生比較寬的第2掃描紋樣掃描應(yīng)讀取的符號整體，所述檢測裝置用于接受所述符號發(fā)來的反射光，并產(chǎn)生由所述符號表示的數(shù)據(jù)所對應(yīng)的電信號。
文檔編號G06K9/22GK1084990SQ9211115
公開日1994年4月6日 申請日期1992年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月30日
發(fā)明者波魯·道克斯, 黛維多·皮克蘭, 格林·愛斯·思皮茲, 達(dá)尼路·阿魯·馬格林 申請人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)股份有限公司