專利名稱：復式馬達速度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)讀取條形碼符號的激光掃描系統(tǒng)，特別是有關(guān)在激光掃描裝置中控制二掃描馬達的復式馬達速度控制器。
過去，隨零售商利用識別商品的條形碼符號的普及，開發(fā)了各種條形碼閱讀系統(tǒng)及裝置?，F(xiàn)在大多數(shù)的條形碼讀取器是可移動手持型的激光掃描系統(tǒng)。這些機器的使用者重視機器的大小、重量及電力消耗量。此類系統(tǒng)之一是記載于美國專利4，496，831號的激光掃描條形碼讀取系統(tǒng)。
記載于美國專利第4，496，831號的激光掃描條形碼讀取系統(tǒng)有各種形狀的可移動手持型掃描頭，前述形狀之一是槍型的外殼。為了收藏激光掃描頭的各種零件，該外殼裝備有把手和筒部。這些零件包含了如半導體激光二極管的小型光源、包括將光源所產(chǎn)生的光導向條形碼符號的聚焦鏡的小型光學系統(tǒng)、檢測從被掃描的條形碼符號所反射的光的小型檢測裝置。
運轉(zhuǎn)時，小型光學系統(tǒng)將激光二極管所產(chǎn)生的光束聚焦，射向安裝在掃描頭筒部光路內(nèi)的掃描裝置，該掃描裝置將激光光束橫掃過條形碼符號。掃描裝置至少具有一個將光束掃過符號的長度方向的掃描馬達，并且還可具有將光束掃過符號的寬度方向的第二馬達。諸如鏡子的光反射器安裝在馬達的軸上將光線導出出口部分射向記號。然后，檢測器檢測出符號所反射的光并加以處理，檢測器一般是由像光電二極管的感光元件所組成。
各掃描馬達的結(jié)構(gòu)類似于簡單的步進馬達，其相異點是掃描馬達是由控制裝置所控制，這個控制裝置是將馬達的軸在小于360度的圓周方向振動，接著再向小于360度的相反的圓周方向振動，然后以高速度重復前述的循環(huán)而運轉(zhuǎn)。
藉由使用兩個掃描馬達掃描符號時，能產(chǎn)生多行及全方位的掃描圖形。例如為了掃描條形碼符號，而作X方向和Y方向的雙向掃描，會產(chǎn)生光柵型的掃描圖形，若兩個掃描馬達是以正弦波式變化速率驅(qū)動的，則可得到搜索型的掃描圖形。圖形的大小和形狀是可藉由調(diào)整反射鏡的傾斜角度和/或掃描馬達的角速度而控制。各種掃描圖形記載于美國專利第4，251，798號、4，387，297號及4，871，904號中。這些掃描圖形可以用于掃描和二維條形碼或隨機定向的符號等更復雜的符號。
為了監(jiān)視掃描馬達的速度，美國專利第4，709，195號公開了使用霍爾效應(yīng)裝置的條形碼掃描器。更加詳細的是，一個霍爾效應(yīng)開關(guān)的輸出信號被用來作為馬達檢測器的輸入。馬達檢測器電路接收和頻率(即馬達速度)成比例的電壓，將得到的電壓和表示最低容許動作速度的基準電壓比較，并輸出表示馬達的超速和速度過低狀態(tài)的電壓信號。這些電壓信號被微處理器監(jiān)視，以便能依照馬達狀態(tài)采取適當?shù)拇胧?br> 現(xiàn)在，一種能提供分別控制激光掃描裝置的二掃描馬達速率的系統(tǒng)是需要的。并且，更強烈追求在激光掃描裝置所產(chǎn)生的激光掃描圖形上，能給予靈活性的系統(tǒng)。所以本發(fā)明的一個目的是提供具備前述功能的復式馬達控制電路。
應(yīng)用本發(fā)明的LS9000掃描器為“指示燈型”的掃描器。LS9000掃描器是以連續(xù)的模式運轉(zhuǎn)的。掃描圖形是從指示燈投射于桌上或地上。實際的掃描圖形是以全方位讀取條形碼的搜索型的圖形。
為了產(chǎn)生搜索型的掃描圖形，使用了偏向激光光源二個反方向回轉(zhuǎn)馬達(參照后面圖4)。通過二個馬達速度比的改變產(chǎn)生各種搜索型掃描圖形。
本發(fā)明的目的是減少控制馬達速度的成本，并且提供能產(chǎn)生多數(shù)掃描圖形的裝置。
本發(fā)明是有關(guān)分別控制激光掃描系統(tǒng)中所具備的二掃描馬達的速度的復式馬達速度控制電路。本發(fā)明的控制電路可應(yīng)用于控制如SYMBOLTECHNOLOGY公司制造的LS9000激光掃描器的便攜式掃描器的二掃描馬達的速度，當然，本發(fā)明的原理和指導皆能適應(yīng)且應(yīng)用在任意形式的激光掃描裝置。復式馬達速度控制器利用一提供了激光掃描器板設(shè)定適當?shù)膾呙鑸D形和馬達速度所需的全部信息的輸入信號，而使圖形的選擇更加靈活。為了達到分別控制二馬達的速度，代表性的是由微處理器供給可變頻率和占空因數(shù)的輸入信號。輸入的頻率用于設(shè)定一個馬達的速度，而包含在輸入信號的占空因數(shù)的信息是用于設(shè)定第一馬達和第二馬達的速度差?？刂频谝获R達速度的初級電路包含一用于產(chǎn)生頻率為第一馬達所要求運轉(zhuǎn)的頻率的頻率控制信號的計數(shù)裝置和控制第一馬達速度的反饋裝置?？刂频诙R達速度的初級電路包含一根據(jù)輸入信號的占空因數(shù)產(chǎn)生可變直流電壓信號的積分裝置和一借以使第二馬達的速度依賴于上述可變直流電壓信號的、用于控制第二馬達速度的第二反饋電路。
本發(fā)明由于將輸入掃描器座的控制線數(shù)目減少一條，故提供了減少控制二馬達速度的成本的方法。所有的信號是以一個信號傳送，然后送入不是微處理器板而是激光掃描器板中必要的元件。其結(jié)果縮減了微處理器印刷電路板實際的零件，同時也減少了連接件針腳數(shù)及導線的數(shù)量。
以下，將本發(fā)明的一個實施例結(jié)合附圖做詳細說明。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明復式馬達速度控制器的電路結(jié)構(gòu)圖。
圖2是復式馬達速度控制器的環(huán)路響應(yīng)特性的曲線圖。
圖3是激光掃描器的示意圖。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的掃描器的示意圖。
10馬達控制電路12輸入14第一馬達控制電路15頻率控制信號19輸入信號積分電路
20頻率差檢測電路30、31、32數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器22、42放大器24、44馬達驅(qū)動電路60、70馬達參閱圖1，符號10是表示控制激光掃描器的第一馬達60和第二馬達70的速度的復式馬達速度控制電路。能組入控制電路10的手持型激光掃描器的一個例子如圖3，容后說明。
如圖1所示，為了分別控制第一及第二馬達的速度，控制電路10被供給含有被使用的頻率和占空因數(shù)要素的輸入信號。復式馬達速度控制電路10，基本上包括控制第一馬達60速度的反饋系統(tǒng)的第二馬達控制回路14，和控制第二馬達70速度的反饋系統(tǒng)的第二馬達控制回路16。構(gòu)成第一馬達控制回路14的初級電路包含電壓頻率差檢測電路20、放大器/濾波器22、馬達驅(qū)動電路24。構(gòu)成第二馬達控制回路16的初級電路包含積分電路19、電壓頻率差檢測電路40、放大器/濾波器42和馬達驅(qū)動電路44。N分割計數(shù)器18在復式馬達速度控制電路10的馬達控制回路14及16是共用的。請注意，圖1未示出電源電壓及元件參數(shù)，因為它們可以根據(jù)特定用途的需要而選擇。
復式馬達速度控制器所使用的第一馬達60及第二馬達皆是直流馬達，速度和輸入驅(qū)動電壓成正比例。實施例中所使用的馬達各有一對線圈。對這些馬達所進行的測量，顯示了1333至1900次每分/伏(rpm/v)的速度變化和大約75Hz/v的增益。大約75Hz/v的增益是表示馬達控制信號每伏的頻率變化，fm。馬達控制信號的頻率fm為馬達頻率的3倍。為了概略地判別馬達響應(yīng)特性，進行了階段性的響應(yīng)測定。這些測定的結(jié)果，顯示了各馬達以1.25秒的時間常數(shù)作指數(shù)性的響應(yīng)。第一馬達60及第二馬達70各具有一連接于其上的速度傳感器(未表示于圖中)，這些傳感器分別提供頻率fm1及fm2的馬達速度傳感器信號。頻率fm1及fm2為所對應(yīng)的馬達運轉(zhuǎn)速度的大約3倍。這是因為馬達各繞組的在馬達每旋轉(zhuǎn)一周中交替連通三次所致(即，每60度)。馬達速度傳感器是眾所周知的檢測繞組本身電壓的傳統(tǒng)設(shè)計。例如馬達速度為9000rpm時，馬達速度傳感器信號的輸出為450Hz。
為了能更容易地理解本發(fā)明控制電路，將以用于LS9000掃描系統(tǒng)進行描述，并且將使用Intel公司80c196微控制器的控制電路。但是，本發(fā)明的指導皆能與任何的復式馬達掃描系統(tǒng)組合使用，故不限定于所說明的實施例。
說明實施例中，信號12是來自Intel公司80c196微控制器的脈寬調(diào)制(PWM)腳所產(chǎn)生的數(shù)字脈沖串。PWM腳能產(chǎn)生對應(yīng)實施例中馬達全速運轉(zhuǎn)的23.6KHz或?qū)?yīng)馬達半速運轉(zhuǎn)的11.8KHz的一定頻率的數(shù)字脈沖串。PWM腳可任意選擇至255的不同占空因數(shù)。占空因數(shù)的選擇是藉由將單一的字節(jié)值寫入Intel公司微控制器的脈寬調(diào)制控制寄存器而達成的。這些寄存器可接收變更從微控制器PWM腳輸出的數(shù)字脈沖串的頻率或脈寬的單一字節(jié)的指令。這個機器的優(yōu)點是只要最小限度的軟件，相應(yīng)地能縮減CPU的處理時間。一旦將單一字節(jié)值寫入寄存器，處理器在新的值被寫入之前，會持續(xù)輸出相同的脈沖串。這能縮短CPU的處理時間。由于能得到多數(shù)的占空因數(shù)結(jié)構(gòu)，所以微控制器能產(chǎn)生多數(shù)的馬達速度控制方式。
第一馬達控制環(huán)路14中，具有控制頻率fc和周期Tin的輸入信號12被輸入于N分割計數(shù)器18。本發(fā)明的說明實施例中，N等于52。從52分割計數(shù)器18所得到的頻率控制信號15具有頻率fin，所以存在于輸入信號12和頻率控制信號18之間的信號頻率關(guān)系如以下所示fc＝52fin(Hz)(1)1/Tin＝52fin(2)1＝52finTin(3)由此可知，頻率控制信號15的頻率以N分割計數(shù)器18的N為系數(shù)與輸入控制信號12成比例。頻率控制信號15的頻率fin和第一馬達60運轉(zhuǎn)上所要求的頻率相等。
如圖1所示，頻率控制信號15被輸入于電壓頻率差檢測電路20。第一馬達控制電路的電壓頻率差檢測電路20的功能是判斷具有頻率fin的頻率控制信號15和從具有頻率fm1的第一馬達速度傳感器信號65得到的第一馬達60目前的運轉(zhuǎn)頻率的頻率差。對應(yīng)此頻率差的輸出信號37是由此產(chǎn)生的。
為了說明對于電壓頻率差檢測電路20的運轉(zhuǎn)，需詳細說明第一及第二數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30及31。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30由頻率控制信號15驅(qū)動。當數(shù)字單穩(wěn)多詳細諧振蕩器30被觸發(fā)，其會提供一個在輸入頻率fc的33個計數(shù)脈沖期間為低電平(0伏特)，然后在輸入信號頻率fc的19個計數(shù)脈沖期間復位為高電平(5伏特)的反相輸出信號35。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器31由馬達速度傳感器信號65驅(qū)動，當被觸發(fā)時，其會提供一個在輸入頻率fc的33個計數(shù)脈沖期間為高電平(5伏特)，然后在一個決定于第一馬達60速度的期間內(nèi)為低電平(0伏特)的輸出信號。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30及31的計時是由輸入信號12供給的，也可用外部時鐘替代。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器的輸出35及36通過加法電阻器R1及R2結(jié)合。較佳的實施例是R1和R2相等，濾波放大器22的總有效輸入電壓Veff如以下所示Veff＝ (19·Tin·5)/(1/fin) + (33·Tin·5)/(1/fml) (v)(4)使用不相等的電阻值時，輸入電壓35及36需加權(quán)，此時馬達頻率會從輸入控制信號偏移。
等式(4)是使用判定具有周期T的周期性電壓信號f(t)的平均值的標準式而求得的Veff=1/T∫0Tf(t)dt]]>(5)為了求得信號35的有效電壓，代入數(shù)值可求得下列的公式
Veff1＝ 1/(1/fin) ·19·Tin·5＝ (19·Tin·5)/(1/fin) (7)同樣地，計算信號36的有效電壓，則如以下所示
Veff2＝ (33·Tin·5)/(1/fml) (9)
Veff2＝ (33·Tin·5)/(1/fml) (10)請注意由輸入信號12所決定的Tin對兩個信號為同一個。
將等式(7)及(10)加起來，可求得等式(4)中所表示的信號37的總有效電壓Veff。Veff和預先設(shè)定的直流電壓信號39比較，比較是利用具二輸入端子和一個輸出端子的放大器22而達成的。圖1顯示了信號37輸入給放大器22的負(-)端子而直流電壓信號39輸入給放大器22的正(+)端子。直流電壓信號39可利用由電阻器R3及R4所構(gòu)成的分壓電路求得。所說明的實施例中，電阻器R3及R4的值是產(chǎn)生2.5伏特的直流電壓信號的值。直流電壓信號39的功能，實際上是作為放大器偏移電壓。這個值在第一馬達控制電路14中是固定的。對放大器22的有效輸入電壓Vin可如下式表示Vin＝ (19·Tin·5)/(1/fin) -2.5+ (33·Tin·5)/(1/fml) -2.5(V)(11)對放大器22的有效輸入電壓Vin是表示第一馬達的要求的速度和第一馬達的實際運轉(zhuǎn)速度的頻率差。
第一馬達控制電路14固有的控制環(huán)路特性是當Vin＝0伏特，也就是反饋信號和輸入信號匹配時的控制環(huán)路和點的特性輸出Vin為0伏特時，馬達一的頻率fml正對應(yīng)于頻率控制信號15的頻率fin。這以數(shù)學等式所示如下Vin＝ (19·Tin·5)/(1/fin) -2.5+ (33·Tin·5)/(1/fml) -2.5Vin＝19·Tin·5·fin+33·Tin·5·fml-5無頻率錯誤時，Vin＝0伏特，因此fml＝ (5-19·Tin·5·fin)/(33·Tin·5)fml＝ (1-19·Tin·fin)/(33·Tin)將公式(3)代替上列公式的值“1”，則變成下列式子
fml＝ (52·Tin·fin-19·Tin·fin)/(33·Tin) ＝ (33·Tin·fin)/(33·Tin) ＝fin于是，Vin＝0(V)時，第一馬達60的頻率和頻率控制信號15的頻率相等。所以第一馬達60會以由頻率控制信號15所設(shè)定的所希望的速度運轉(zhuǎn)。
在所說明的實施例中，放大器22的電壓增益固定為470，這對直流信號基本上是其開環(huán)響應(yīng)。如圖1所示，由于反饋電容器51及電阻器52使放大器22也構(gòu)成一個濾波器。所說明的實施例中，該濾波器是具有在2×10-3Hz設(shè)定的單極的低通結(jié)構(gòu)。為了防止放大器22由于來自電壓頻率差檢測器20的輸出信號37的5伏脈沖造成的飽和，要求有較低的帶寬。放大器22的增益及濾波特性的選擇需符合特定的系統(tǒng)要求。
為了用伏特/Hz計算電壓頻率差檢測器20的增益，使用了上述等式(11)的關(guān)系，設(shè)fml＝fin+fdiff，這里的fdiff是由電壓頻率差檢測電路20所輸出的信號37的頻率并表示由數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30的輸出(即信號35)所表示的頻率控制信號和作為從數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器32的輸出(即信號36)的馬達速度傳感器信號的頻率差。處理之后，表示Vin的式子如以下所示Vin＝52·Tin·5·fin+33·Tin·5·fdiff-5代入前述的等式(3)，則Vin＝33·Tin·5·fdiff于是，電壓頻率差檢測電路20的增益為增益＝ (Vin)/(fdiff) ＝33·Tin·5(V/Hz)(12)對頻率fc＝23.6KHz(全速狀態(tài))的輸入信號，增益是6.99mV/Hz。
如圖1所示，第一馬達控制環(huán)路14的控制環(huán)路的閉合是把單位增益馬達驅(qū)動器連接于放大器22的輸出及第一馬達60的輸入之間。第一頻率錯誤修正信號41是來自放大器22的輸出信號，這個信號41是由放大器22的輸入端的有效電壓Vin(參照公式11)決定，修正第一馬達60的運轉(zhuǎn)速度。當?shù)谝获R達60的速度和頻率控制信號15的頻率正確一致時，也就是Vin＝0時，則頻率錯誤修正信號41為大約8.0伏特的直流信號。若信號15和65之間有一些頻率差，則會產(chǎn)生從此標稱值的偏差。例如，當?shù)谝获R達的運轉(zhuǎn)速度小于由頻率控制信號15所設(shè)定的要求的第一馬達速度時，放大器22的Vin將變成0伏特以上。相應(yīng)地第一頻率錯誤修正信號41也變成比8.0伏特的標稱值輸出大，于是第一馬達60的速度會相應(yīng)地增大。當?shù)谝获R達運轉(zhuǎn)速度大于由頻率控制信號15所設(shè)定的要求的第一馬達速度時，放大器22的Vin則變成小于0伏特，相應(yīng)地頻率錯誤修正信號41則小于標稱值，第一馬達運轉(zhuǎn)速度會相應(yīng)地減小。信號41本身并不適于驅(qū)動第一馬達60，所以第一頻率錯誤修正信號為了修正第一馬達60的運轉(zhuǎn)速度，馬達驅(qū)動電路24提供必要的驅(qū)動。
第二馬達控制電路16的基本元件如圖1所示，基本上與第一馬達的元件相同，其相異點是放大器42的正輸入端子的偏移電壓可調(diào)。有關(guān)細節(jié)將說明于后。
和第一馬達控制環(huán)路14一樣，復式馬達速度控制器10的第二馬達控制環(huán)路16利用具有控制頻率fc和周期Tin的單一輸入信號12。這個信號被送至具有輸出比輸入控制頻率fc小52倍的頻率fin的頻率控制信號15的52分割計數(shù)器18。前述等式(1)即表示這個關(guān)系。頻率控制信號15被送往第二電壓頻率差檢測器40。第二馬達控制環(huán)路16的電壓頻率差檢測器40作用是判斷具有頻率fin的頻率控制信號15和從具有頻率fm2的第二馬達速度傳感器信號66所得到的第二馬達目前運轉(zhuǎn)頻率的頻率差。對應(yīng)此頻率差的輸出信號47也從前述檢測器產(chǎn)生。本實施例中，必須理解數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30和頻率控制信號35對于電壓頻率差檢測器電路20和40是共用的。
若有必要，頻率控制信號也可從電路中去除。并且，數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器32若利用內(nèi)部時鐘計時，則第二控制電路將只響應(yīng)輸入信號12的占空因數(shù)信息。這種情況下，如輸入占空因數(shù)保持一定時，第二馬達不會隨輸入信號12的頻率變化而改變速度。
包括數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30及32的第二電壓頻率差檢測器40的運轉(zhuǎn)細節(jié)，和對第一電壓頻率差檢測器20的描述一樣。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30是被頻率控制信號15驅(qū)動。當數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30被觸發(fā)，其會提供一在輸入頻率fc的33個計數(shù)脈沖期為低電平(0伏特)然后在輸入頻率fc的19個計數(shù)脈沖期間為高電平(5伏特)的反相輸出信號35。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器32是由馬達速度傳感器信號66驅(qū)動，若被觸發(fā)，其會提供一在輸入頻率fc的33個計數(shù)脈沖期間為高電平(5伏特)，然后在一根據(jù)第二馬達速度的期間為低電平(0伏特)。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器30及32的計時是由輸入信號12提供。數(shù)字單穩(wěn)多諧振蕩器的輸出35及38通過加法電阻器R8及R9而結(jié)合，提供具有與公式(4)所表示的相似的總有效輸入電壓Veff的信號。
Veff＝ (19·Tin·5)/(1/fin) + (33·Tin·5)/(1/fm2) (V)(13)除了頻率fm2和第二馬達70的頻率對應(yīng)之外，公式(13)的導出和公式(4)相同。表示所要求的第二馬達速度和實際馬達速度的速度差的有效輸入電壓Vin是將Veff和可變偏移電壓信號49比較而求得。該可變偏移電壓信號是信號積分電路19的輸出。如圖1所示，輸入信號12被送至輸入信號積分電路19。輸入信號積分電路19的功能是將輸入信號12的占空因數(shù)轉(zhuǎn)換為直流信號49。由于輸入信號12的占空因數(shù)是可變的，所以對應(yīng)的直流信號49也會隨之而改變。積分電路19是由電阻器R5、R6、R7、電容器C1的R/C網(wǎng)絡(luò)和運算放大器21所組成。這些元件的值選擇為符合系統(tǒng)的要求，另外，積分電路19的結(jié)構(gòu)并不限定為圖1所表示的。輸出信號49的功能是作為放大器42的偏移電壓。這個電壓的值是受輸入信號12的占空因數(shù)所左右。這個值Vset可如下表示Vset＝5(1/2-K)(V)(14)這里的K是包含在輸入信號12的占空因數(shù)的直流電壓的函數(shù)。較好的實施例中，K值一般是在0至0.3范圍內(nèi)的任何值。這對應(yīng)于信號49在1.0至2.5伏特間的電壓范圍的任何值。例如，K＝0時，則Vset(信號49)變?yōu)?.5伏特并且第二馬達70的速度和第一馬達的速度將相等。K＝0.3時，則Vset(信號49)變?yōu)橹绷?.0伏特。這對應(yīng)第二馬達70的最慢運轉(zhuǎn)速度。
如前所述，Veff會直流電壓信號49比較，其比較是利用具有二個輸入端子和一個輸出的放大器42而進行的。圖1是表示信號47利用R9及R8輸入于放大器42負(-)端子及直流電壓信號輸入于放大器42正(+)端子。放大器42的有效輸入電壓Vin可如下所示Vin＝ (19·Tin·5)/(1/fin) -Vset+ (33·Tin·5)/(1/fm2) -Vset(15)第二馬達控制電路16中固有的控制環(huán)路特性是在無頻率錯誤時，放大器42的Vin等于0伏特。因此在等式(15)中，設(shè)定Vin＝0來解fm2的值，則得出fm2＝ (2·Vset-19·Tin·5·fin)/(33·Tin·5)(2·(1/2-K)·5-19·Tin·5·fin)/(33·Tin·5)
fm2＝ (33-104K)/(1716Tin) (16)從等式(16)中可很清楚地看出，第二馬達70的頻率及速度決定于與輸入信號12的占空因數(shù)有關(guān)的K值。第二馬達的速度也決定于Tin。因此減小輸入信號12的頻率，第一馬達60和第二馬達70的速度都會成比例地變化。但是系數(shù)K的作用在決定第二馬達70的運轉(zhuǎn)速度時影響更大。
放大器42的增益，在所說明的實施例中固定為470。放大器42的也作為具有和放大器22同樣的低通結(jié)構(gòu)的濾波器。為了計算第二電壓頻率差檢測器40的增益，使用前述式子(11)的關(guān)系。若設(shè)定fm2＝fin+foffset+fdiff(在此foffset是對應(yīng)對于被輸入信號12的占空因數(shù)所左右的系數(shù)K對第二馬達70的速度的作用)，則有以下的結(jié)果Vin＝19·Tin·5·fin-2·(1/2-K)·5+33·Tin·5·(fin-foffset+fdiff)＝52·Tin·5·fin-5+2·k·5-33·Tin·5·foffset+33·Tin·5·fdiff＝2·k·5-33·Tin·5·foffset+33·Tin·5·fdiff
若第二馬達控制環(huán)路16的環(huán)路被滿足，則變成2·K·5＝33·Tin·5·foffset。因此，Vin＝33·Tin·5·fdiff。于是第2電壓頻率差檢測器40的增益為增益＝33·Tin·5(V/Hz)(17)為了完成第二馬達控制環(huán)路16的控制環(huán)路，從放大器42輸出第二頻率錯誤修正信號53。這個信號53由放大器42的輸入端子的有效電壓Vin決定(參看等式15)，修正第二馬達70的運轉(zhuǎn)速度。由于信號53本身并不適于驅(qū)動第二馬達70，所以它被送至馬達驅(qū)動電路44。馬達驅(qū)動電路44是單位增益并用作為隔離級。為第二頻率錯誤修正信號53修正第二馬達的運轉(zhuǎn)速度，馬達驅(qū)動電路44提供了必要的驅(qū)動。
圖2是以分貝(dB)為單位，表示所說明的實施例的復式馬達速度控制電路10中所包含的各種元件的增益對頻率特性的圖表。可適用于第一馬達及第二馬達兩者的控制環(huán)路的完全開環(huán)響應(yīng)曲線，在圖2中以曲線100表示。
放大器頻率響應(yīng)曲線在圖2中以曲線80表示。曲線80對應(yīng)于復式馬達速度控制電路10的放大器22及42兩者的響應(yīng)。第一及第二電壓頻率差檢測器20及40的響應(yīng)在圖2中以曲線85表示。馬達驅(qū)動電路24及44的響應(yīng)在圖2中以曲線90表示。第一馬達60及第二馬達70兩者的開環(huán)響應(yīng)在圖2中以曲線95表示。
第一及第二馬達控制環(huán)路14及16的總環(huán)路增益的計算，如以下所示環(huán)路增益＝電壓頻率差檢測器的增益×放大器增益×馬達驅(qū)動電路增益×馬達增益＝6.99×16-3(V/Hz)×470×1×75(Hz/V)＝246＝47.8dB(假設(shè)平均馬達增益為75Hz/V)圖2所表示的增益頻率特性曲線只對應(yīng)于那些在前述復式馬達速度控制電路10的實施例中使用的電路元件。圖2所表示的值和曲線是依照所使用的馬達特性及所希望的控制形式而變化。
本發(fā)明可使用在象圖3所示的手持型激光掃描式條形碼讀取器單元或象SL9000的指示燈式掃描器。如圖3所示的手持型裝置基本是記載于美國專利第4，760，248號的形式。美國專利第4，387，297號，或4，409，470號的裝置，也能利用于構(gòu)成如圖3所示的手持型激光掃描式條形碼讀取器單元或圖4所示的SL9000指示燈式掃描器上。這些美國專利第4，760，248號、第4，387，297號、或第4，409，470號作為參考文獻引用在本文中。射出光束151通常是利用激光二極管在讀取器200內(nèi)產(chǎn)生，并射向距離讀取器單元正面數(shù)英寸的條形碼符號。射出光束151是以固定的線形圖形掃描，使用者定位該手持單元以使此掃描圖形模越過待讀取符號。來自符號的反射光線152被讀取器內(nèi)的光響應(yīng)裝置146檢測，產(chǎn)生被處理的系列電信號以識別條形碼。讀取器單元200是一具手槍形的裝置，具有手槍握把式把手153及扳機154。當對準欲被讀取的符號時，使用者能扣動扳機啟動光束151和檢測電路，這樣當讀取器為自供電式時能延長電池的壽命。輕型塑料外殼155內(nèi)藏激光光源、檢測器146、光學組件和信號處理電路以及CPU140和電池162，外殼155的正面的透光窗可使出射光束151射出并使入射的反射光152能進入。讀取器200的設(shè)計是讓使用者在離開條形碼符號一定間距的位置描準符號，即，不接觸也不用橫移讀取器越過符號，典型地，這種類型的手持型讀取器特定在幾英寸的范圍內(nèi)工作。
如圖3所示，使用一合適的透鏡157(或多透鏡系統(tǒng))對掃描光束準直使其射向條形碼符號并將其聚焦在一適當?shù)膮⒖济嫔?，為了聚焦反射?52，也可利用同一個透鏡157。一個如激光二極管的光源158設(shè)置于其產(chǎn)生的光線可通過一部分鍍銀的鏡子和其它透鏡或必要的光束整形結(jié)構(gòu)以及一振動鏡159而導入透鏡157的光軸的位置，該振動鏡159設(shè)置在掃描馬達160上，而該掃描馬達在扣動扳機時被啟動。當光源158產(chǎn)生的是不可見光時，可在光學系統(tǒng)中包括一描準光，這里再次利用一部分鍍銀鏡將該光束導入與透鏡157同軸的光路中。必要時，描準光產(chǎn)生一如同激光束一樣掃描的可見光斑。使用者在扣動扳機154之前利用此可見光將讀取單元描準符號。
雖然以上就有關(guān)線性或單線條形碼說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并非局限于該實施例，也能應(yīng)用在更復雜的掃描圖形及多層的或二維的條形碼，如代碼49(Code49)或與其相似的符號表記法。本發(fā)明的方法也能利用在各種機械視覺或光學識別的用途上。
在各種實施例中，掃描器各元件可被裝配到一個很小型的殼內(nèi)以使掃描器可作為單一的印刷電路板或集成模塊而裝配出。這樣的模塊能作為各種不同形式的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)用的激光掃描元件來利用，具有互換性。例如該模塊能可換用于一手持型掃描器或一安裝于一撓性臂或伸出桌子表面的安裝架或桌頂下面的桌頂掃描器，或當作一數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的子部件或配件。
該模塊最好包括安裝于支座上的激光器/光學子組件、如回轉(zhuǎn)或往復移動的反射鏡的掃描元件和光檢測部件。與這些部件連接的控制或數(shù)據(jù)線可以連接到一個設(shè)置于該模塊邊緣或外表面的電連接件上，以使該模塊能電連接至一個與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的其它部件連接的配接連接件上。
一個模塊可具有特定的掃描或譯碼特性，例如在一定工作距離的可工作性，或特定的符號表記法或印刷密度的可工作性。這些特性可利用與模塊相連的控制開關(guān)的手動設(shè)定來決定。通過使用上述的簡單電連接件，使用者可利用更換數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的上述模塊而使數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)適用于掃描不同類型的物品或使系統(tǒng)適用于不同的用途。
前述的掃描模塊也能使用在包括如鍵盤、顯示器、數(shù)據(jù)儲存器、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫的一個或多個部件的自容數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)內(nèi)。這樣的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)也可包括一通訊接口使該系統(tǒng)可通過一調(diào)制解調(diào)器或ISDN接口或通過一從可移動終端向一固定接收器的低功率射頻無線電波而與一區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的其它部件或電話交換網(wǎng)絡(luò)通訊。
應(yīng)該理解前述的每個特征或兩個或更多特征的組合，能有效地應(yīng)用于和前述的掃描器形式不同的掃描器及條形碼讀取器。
如上所說明的，利用本發(fā)明可減少馬達速度控制的成本，提供產(chǎn)生多數(shù)圖形的裝置。
權(quán)利要求
1.一種反復掃描一目標的掃描裝置，具有一激光發(fā)生器、二掃描馬達和用于分別獨立地控制掃描馬達速度的復式馬達速度控制電路，該復式馬達速度控制電路包括一用于利用從一輸入所述復式馬達速度控制電路的輸入信號得到的頻率信息控制第一馬達的速度的第一馬達控制電路；及一用于利用從所述輸入信號得到的占空因數(shù)信息控制第二馬達速度的控制電路。
2.一種反復掃描一目標的掃描裝置，具有一激光發(fā)生器、二掃描馬達和用于分別獨立地控制所述掃描馬達速度的復式馬達速度控制電路，該復式馬達速度控制電路包括一用于產(chǎn)生一具有與一輸入所述控制電路的輸入信號的頻率成比例的頻率的頻率控制信號的第一輸入電路裝置;一用于控制第一馬達速度的第一控制電路，該第一馬達的速度直接受所述頻率控制信號的頻率的左右;一用于產(chǎn)生一受所述輸入信號占空因數(shù)左右的可變直流電壓信號的第二輸入電路裝置;及一用于控制第二馬達速度的第二控制電路，該第二馬達的速度受所述頻率控制信號及所述可變直流電壓信號的左右。
3.一種利用一具有一激光束產(chǎn)生裝置和二掃描馬達的掃描裝置重復掃描一目標的方法，該方法包括以下步驟a、提供一具有頻率和占空因數(shù)信息的輸入信號;b、利用從所述輸入信號得到的頻率信息控制第一馬達的速度;c、利用從所述輸入信號得到的占空因數(shù)信息控制第二馬達的速度。
4.一種利用一具有一激光束產(chǎn)生裝置和二掃描馬達的激光掃描裝置重復掃描一目標的方法，包括a、產(chǎn)生從一輸入信號獲得的一頻率控制信號;b、控制第一馬達的速度，使該第一馬達的速度直接受所述頻率控制信號的頻率左右;c、產(chǎn)生一受所述輸入信號的占空因數(shù)左右的可變直流電壓信號;d、控制第二馬達的速度，使該第二馬達的速度受所述頻率控制信號的頻率及所述可變直流電壓信號的左右。
全文摘要
一種反復掃描一目標的掃描裝置，具有一激光發(fā)生器、二掃描馬達和用于分別獨立地控制掃描馬達速度的復式馬達速度控制電路，該復式馬達速度控制電路包括一用于利用從一輸入所述復式馬達速度控制電路的輸入信號得到的頻率信息控制第一馬達的速度的第一馬達控制電路；及一用于利用從所述輸入信號得到的占空因數(shù)信息控制第二馬達速度的控制電路。本發(fā)明的目的是減少控制馬達速度的成本，并能產(chǎn)生多種掃描圖形。
文檔編號H02P7/00GK1086330SQ9211239
公開日1994年5月4日 申請日期1992年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月28日
發(fā)明者托馬斯·馬斯, 安東尼·法馬, 弗雷德里克·赫爾姆 申請人:歐林巴斯光學工業(yè)股份有限公司