專利名稱：不需占用手的條形碼掃描器的制作方法
本專利申請(qǐng)為1991年5月13日提交的名為“帶有可移動(dòng)的激光、光學(xué)及傳感器部件的無(wú)反射鏡掃描器”的699，417號(hào)申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明一般涉及一種不需占用手的條形碼掃描器，更具體地涉及帶在操作員手或腕背上，從而解放操作員的手臂來(lái)從事正常手工工作的一種條形碼掃描器。本條形碼掃描器是由操作員通過(guò)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)手指的位置來(lái)有選擇地啟動(dòng)的，這種移動(dòng)最好是將食指指向要掃描的條形碼圖形。不需占用手的條形碼掃描器提供了掃描與閱讀條形碼的能力而不降低操作員手臂的功能。備有本發(fā)明所教導(dǎo)的不需占用手的條形碼掃描器的操作員沒(méi)有必要間斷性地握住與對(duì)準(zhǔn)一個(gè)手持式條形碼掃描器，然后再放開它并將它放在一邊(如放入掛在皮帶上的套中)，并在下一次掃描操作中再重復(fù)上述步驟序列。
在此以前，已經(jīng)研制出多種光學(xué)閱讀器與光學(xué)掃描系統(tǒng)，用于閱讀出現(xiàn)在標(biāo)簽上或商品表面上的條形碼符號(hào)。條形碼符號(hào)本身是一種標(biāo)記的編碼圖形，它包括一序列不同寬度的條，它們互相分隔以界定不同寬度的間隔，條與間隔具有不同的光反射特性。閱讀器與掃描系統(tǒng)將圖形標(biāo)記光電地轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后將這些信號(hào)解碼成用來(lái)說(shuō)明該商品或其某些特性的字母數(shù)字字符。通常這些字符是以數(shù)字形式表示的，并被用作對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入，用于銷售點(diǎn)處理、庫(kù)存管理之類的場(chǎng)合。這種通用形式的掃描系統(tǒng)已在美國(guó)專利4，251，798;4，369，361;4，387，297;4，409，470;4，760，248及4，896，026等中公開過(guò)，所有這些專利都已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人。
如上述某些專利中所公開的，這一掃描系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例在于一種便攜式激光掃描器，它是使用者握住與手持的并且是設(shè)計(jì)成使使用者能夠?qū)⒃搾呙杵?更具體地說(shuō)是從掃描器發(fā)出的光束)瞄準(zhǔn)要閱讀的目標(biāo)條形碼符號(hào)。
這種手持式便攜掃描器所存在的一個(gè)問(wèn)題是操作員通常是一名工人，諸如一名貨棧或倉(cāng)庫(kù)工人或者一名現(xiàn)金收款機(jī)操作員，他正在用手執(zhí)行其它手工工作，諸如駕駛一輛自動(dòng)裝卸車、處理商品、挑選倉(cāng)庫(kù)零件、或者正在擺弄與處理在收款機(jī)前核算與付款的物品。在一次典型的操作中，操作員間斷性地握住手持式掃描器來(lái)掃描物品上的條形碼，然后將掃描器放在一邊或者放入掛在皮帶上的套中再用手去執(zhí)行其他手工工作，有如上述，然后再對(duì)其它要掃描的物品重復(fù)這一序列操作。
在先有技術(shù)的條形碼掃描器中，激光掃描器的光源通常為一個(gè)氣體激光器或半導(dǎo)體激光器。在掃描系統(tǒng)中使用諸如激光二極管這樣的半導(dǎo)體器件作為光源尤其理想，因?yàn)樗鼈凅w積小、成本低并且功率要求也低。激光束通常用一個(gè)透鏡加以光學(xué)修正以在目標(biāo)距離上形成一個(gè)具有一定大小的光束光點(diǎn)。目標(biāo)距離上的光束光點(diǎn)的大小最好與具有不同的光反射率的區(qū)域(即，符號(hào)的條與間隔)之間的最小寬度大致相等。
條形碼符號(hào)是由在形狀上通常為矩形的各種不同可能寬度的條或基元構(gòu)成的。各部分的特定排列根據(jù)所用的代碼或“符號(hào)規(guī)則”所規(guī)定的一組規(guī)則或定義來(lái)定義所表示的字符。條與間隔的相對(duì)大小是由所使用的編碼類型確定的，條與間隔的實(shí)際大小也是一樣。條形碼符號(hào)所表示的每英寸中的字符數(shù)稱作該符號(hào)的密度。在編碼所要求的一序列字符時(shí)，將一組元素排列連接在一起以構(gòu)成該完整的條形碼符號(hào)，其中信息的各字符由各自的對(duì)應(yīng)基元群表示。在某些符號(hào)規(guī)則中，使用了一個(gè)獨(dú)特的“起始”與“終止”字符來(lái)指明條形碼的起始與結(jié)束位置。存在著若干種不同的條形碼符號(hào)規(guī)則。這些符號(hào)規(guī)則中包括UPC/EAN、Code39(代碼39)、Code128(代碼128)、Codabar、以及Interleaved2of5。
為了便于討論，由一種符號(hào)規(guī)則所識(shí)別與定義的字符將稱為合法字符，而該符號(hào)規(guī)則所不能識(shí)別與定義的字符則稱作非法字符。從而，一種給定的符號(hào)規(guī)則所不能解碼的一種基元排列對(duì)應(yīng)于該符號(hào)規(guī)則的一個(gè)(或多個(gè))非法字符。
為了增加在一個(gè)給定的表面面積中所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，新近開發(fā)了若干種新的條形碼符號(hào)規(guī)則。這些新的代碼標(biāo)準(zhǔn)之一Code49(代碼49)，引入了一種“二維的”概念將字符行垂直地疊起來(lái)而不是僅將條形水平地延伸。即，存在著若干行條與間隔圖形，而不是只有一行。Code49的結(jié)構(gòu)在美國(guó)專利4，794，239中說(shuō)明，在這里引入作為參考。
在閱讀這些二維條形碼時(shí)，手持式閱讀器通常提供的一維單行掃描具有某些缺點(diǎn)即，閱讀器必須逐行瞄準(zhǔn)。同樣，多掃描行閱讀器產(chǎn)生互相成角度的若干掃描行，所以它們不適用于識(shí)別二維符號(hào)型的Code49。
在先有技術(shù)中已知的掃描系統(tǒng)中，光束由一個(gè)透鏡或類似的光學(xué)部件沿一條光徑引導(dǎo)到一個(gè)在其表面上包含一個(gè)條形碼符號(hào)的目標(biāo)上。掃描通過(guò)將光束在橫越該符號(hào)的一行或數(shù)行上重復(fù)地進(jìn)行掃描而起作用。掃描部件或者將光束光點(diǎn)掃過(guò)該符號(hào)并跟蹤一條掃描線橫越并超出該符號(hào)，或者掃描該掃描器的視野，或者兩者兼用。
掃描系統(tǒng)還包含一個(gè)傳感器或光檢測(cè)器，用于檢測(cè)從符號(hào)反射的光。所以，光檢測(cè)器是置于掃描器中的或者放置在一條光徑上，在那里它具有橫越并略為超出符號(hào)的視野。被該符號(hào)所反射的一部分反射光被檢測(cè)到并被轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)，然后電子電路或軟件將該電信號(hào)解碼成被掃描的符號(hào)所表示的數(shù)據(jù)的一種數(shù)字表示。例如，來(lái)自光檢測(cè)器的模擬電信號(hào)通?？赊D(zhuǎn)換成一個(gè)脈沖寬度調(diào)制的數(shù)字信號(hào)，其寬度對(duì)應(yīng)于條與間隔的物理寬度。然后根據(jù)特定的符號(hào)規(guī)則將這一信號(hào)解碼成符號(hào)中所編碼的數(shù)據(jù)的一種二進(jìn)制表示，并轉(zhuǎn)換為由其所表示的字母數(shù)字符。
已知的掃描系統(tǒng)中的解碼過(guò)程通常以下述方式工作。解碼器從掃描器接受脈沖寬度調(diào)制的數(shù)字信號(hào)，而在軟件中實(shí)現(xiàn)的一種算法試圖對(duì)掃描進(jìn)行解碼。如果掃描中的起始與終止字符以及它們之間的字符成功地與完整地得到解碼，則解碼過(guò)程結(jié)束并向用戶發(fā)出一次成功的閱讀的指示(諸如一個(gè)綠燈與/或一個(gè)可聽(tīng)見(jiàn)的嘟嘟聲)。否則，解碼器接收下一次掃描，在該掃描上進(jìn)行另一次解碼嘗試，等等，直到達(dá)到一次完整地解碼的掃描或者再也得不到其它的掃描為止。
然后，根據(jù)特定的符號(hào)規(guī)則將這一信號(hào)解碼成符號(hào)中所編碼的數(shù)據(jù)的一種二進(jìn)制表示，再解碼成它們所表示的字母數(shù)字字符。
激光掃描器并非唯一能閱讀條形碼符號(hào)的光學(xué)儀器。另一種條形碼閱讀器包含基于電荷耦合器件(CCD)技術(shù)的檢測(cè)器。在這種閱讀器中，檢測(cè)器的尺寸大于或者基本上與要閱讀的符號(hào)相等。整個(gè)符號(hào)上照滿來(lái)自閱讀器的光線，而每一個(gè)CCD單元?jiǎng)t被順序地讀出以確定一個(gè)條或一個(gè)間隔的存在。這種閱讀器重量輕且易于使用，但要求將它基本上直接與符號(hào)接觸或者放置在符號(hào)上才能正確地讀出該符號(hào)。這種閱讀器與符號(hào)的物理接觸在某些應(yīng)用中是一種較為理想的方式，或者可以說(shuō)是一種用戶的個(gè)人愛(ài)好。
從而，本發(fā)明的主要目的是提供一種不需占用手的條形碼掃描器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種帶在操作員的手或腕背上的不需占用手的條形碼掃描器，使操作員的手臂得以解放來(lái)從事正常的手工工作。操作員通過(guò)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)手指的位置來(lái)有選擇地啟動(dòng)這種條形碼掃描器，這一動(dòng)作最好是將食指指向要掃描的條形碼圖形。該不需占用手的條形碼掃描器提供掃描與閱讀條形碼的能力而不降低操作員手臂的功能。帶上這樣一個(gè)用指點(diǎn)來(lái)啟動(dòng)的條形碼掃描器，操作員無(wú)需間斷性地握住與對(duì)準(zhǔn)一個(gè)手持式條形碼掃描器、然后再放開它并將它放置在一邊(如放一個(gè)套中)以供下次掃描操作使用。
本發(fā)明提供一種帶在操作員的手或腕上的不需占用手的條形碼掃描器，使操作員的手得以解放來(lái)從事正常的手工工作。這種不需占用手的條形碼掃描器使在手腕上帶著它的操作員能夠用手從事其它手工工作，諸如駕駛自動(dòng)裝卸車、處理商品、挑選倉(cāng)庫(kù)零件或者操作與處理在收款臺(tái)上核算與付款的物品。
根據(jù)這里的教導(dǎo)，本發(fā)明提供了一種帶在操作員的手或腕上的不需占用手的條形碼掃描器單元及其操作方法。使用這種方法，當(dāng)將掃描器對(duì)準(zhǔn)要檢測(cè)的條形碼符號(hào)時(shí)，操作員通過(guò)其一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定的位置移動(dòng)來(lái)啟動(dòng)條形碼掃描器。該單元包括一個(gè)固定在操作員手或腕背上的外殼。在外殼中裝有光檢測(cè)器，用于檢測(cè)操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的預(yù)定的位置移動(dòng)。在外殼中還裝有一個(gè)條形碼掃描器，它在其對(duì)準(zhǔn)的方向上進(jìn)行掃描，并且對(duì)光檢測(cè)器檢測(cè)到的一個(gè)或多個(gè)手指的預(yù)定的位置移動(dòng)作出反應(yīng)來(lái)啟動(dòng)條形碼掃描器。
更具體地，光檢測(cè)器檢測(cè)食指所指的位置，而安裝在外殼中的條形碼掃描器則對(duì)準(zhǔn)食指所指的位置的方向。光檢測(cè)器還檢測(cè)中指的一個(gè)放松的非指點(diǎn)位置，更具體地，在操作中，當(dāng)光檢測(cè)器的輸出指示首先檢測(cè)到食指與中指的放松的非指點(diǎn)位置，隨即檢測(cè)到食指的一個(gè)指點(diǎn)位置及中指的一個(gè)放松的非指點(diǎn)位置時(shí)，耦合到光檢測(cè)器上的一個(gè)邏輯電路便啟動(dòng)條形碼掃描器。邏輯電路的配置提供了將該單元放置在操作員的右手或者左手中任何一只手上的靈便性。邏輯電路的在操作員帶有掃描器的左手或者右手的食指指點(diǎn)時(shí)以及帶有該掃描器的左手或右手的中指同時(shí)放松不指點(diǎn)時(shí)都能使條形碼掃描器工作。
在外殼的輪廓上帶有凹槽以便貼緊操作員的食指與中指的指端，并在操作員的食指與中指的各凹槽中都設(shè)有一個(gè)光檢測(cè)器。各光檢測(cè)器包括一個(gè)有源光檢測(cè)器組件，它包含一個(gè)用于產(chǎn)生一個(gè)發(fā)射光束的發(fā)射源，該光束能被一個(gè)移動(dòng)的手指所遮斷，還包含一個(gè)用于檢測(cè)從一個(gè)放松的非指點(diǎn)手指所反射的，或者被一個(gè)指點(diǎn)手指所擋住的發(fā)射光束的光的光檢測(cè)器。
不需占用手的條形碼掃描器單元包括一個(gè)將單元外殼固定在操作員的手腕或前臂上的支架。該支架的后部繞在操作員的手腕或前臂上，支架的前部固定在外殼下面的支承框上。支架的后部還包括一條帶子，它環(huán)繞在操作員的手腕或前臂上，并且最好包含一個(gè)Velcro扣。此外，還裝有一條彈性帶子，套在操作員的中指與食指上。
對(duì)于一種不需占用手的條形碼掃描器的本發(fā)明的上述目的與優(yōu)點(diǎn)，熟悉這種技術(shù)的人員可在下面結(jié)合附圖對(duì)其若干較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中得到更清楚的理解，在附圖中的所有視圖中，相同的部件是用相同的參照數(shù)字指定的，其中

圖1是按照本發(fā)明的教導(dǎo)的一種不需占用手的條形碼掃描器單元的一個(gè)示例性實(shí)施例的透視圖，它是帶在操作員的手背上，并且是由操作員通過(guò)將他的食指指向一個(gè)要掃描的條形碼圖形來(lái)有選擇地操作的;
圖2是當(dāng)操作員從事書寫的手工工作時(shí)圖1中的單元的透視圖，并展示該不需占用手的條形碼掃描器的無(wú)妨礙的性質(zhì);
圖3示出圖1與2的不需占用手的條形碼掃描器單元的側(cè)面視圖，并示出操作員的一個(gè)指點(diǎn)手指與一個(gè)非指點(diǎn)手指與檢測(cè)該指點(diǎn)手指的存在的一個(gè)光檢測(cè)器之間的交互作用;
圖4示出圖1-3的不需占用手的條形碼掃描器單元的俯視平面圖;
圖5為圖1-4的不需占用手的條形碼掃描器單元的仰視平面圖;
圖6示出圖1-5的不需占用手的條形碼掃描器單元的左視平面圖;
圖7示出外殼與條形碼掃描器單元的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)施例的分解組裝圖;
圖8為用于處理食指與中指上的兩個(gè)檢測(cè)器組件的輸出以提供該條形碼掃描器單元左右手均可操作的示例性邏輯電路;以及圖9示出了先有技術(shù)的一種條形碼閱讀器的一個(gè)高度簡(jiǎn)化了的實(shí)施例，其中示出并說(shuō)明了其主要部件。
圖1、2與3示出了本發(fā)明的最佳操作方式。圖1為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的一種不需占用手的條形碼掃描器單元10的一個(gè)示例性實(shí)施例的透視圖，它帶在操作員的手12的背上，并由操作員將他的食指14指在一個(gè)要掃描的條形碼圖形16而有選擇地啟動(dòng)。該單元的最簡(jiǎn)單形式包括一個(gè)條形碼掃描器18(圖7)，一個(gè)手指位置移動(dòng)檢測(cè)組件20，用于啟動(dòng)該條形碼掃描器，以及一個(gè)支架21，用于將該單元固定在操作員的手或腕上。
對(duì)于使該裝置成為一實(shí)用的產(chǎn)品而言，該不需占用手的條形碼掃描器單元的啟動(dòng)方法是關(guān)鍵性的。由于種種原因(例如，錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)輸入、過(guò)度消耗電池功率、使操作員迷惑等)無(wú)意地啟動(dòng)掃描器是有害的。反之，將該單元瞄準(zhǔn)后使它能夠盡可能快速地將其掃描光束掃描一個(gè)選中的條形碼是所希望的，因?yàn)樗芴峁┛焖俣_的數(shù)據(jù)輸入率、用戶信任、以及最小的電池功率消耗。一種理想的啟動(dòng)方法包括檢測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單而審慎的提供瞄準(zhǔn)的位置移動(dòng)以及可靠地啟動(dòng)該條形碼掃描器。
一種較佳的啟動(dòng)位置移動(dòng)為指點(diǎn)(在一次典型的指點(diǎn)動(dòng)作中，食指14伸出，而中指22則縮回)。這一位置移動(dòng)的特定組合由啟動(dòng)掃描器的感測(cè)組件20檢測(cè)。一個(gè)較佳的指點(diǎn)啟動(dòng)動(dòng)作正確地瞄準(zhǔn)與指點(diǎn)掃描器，并且也是以最少的無(wú)意識(shí)啟動(dòng)的方式來(lái)啟動(dòng)掃描器的操作。
然而，在某些實(shí)施例中，也可利用完全與瞄準(zhǔn)掃描器的動(dòng)作分開的一種啟動(dòng)動(dòng)作。例如，掃描器可以瞄準(zhǔn)垂直于操作員的手與腕的縱向的一個(gè)方向24上(圖4)，而啟動(dòng)位置移動(dòng)可以是食指的向歇性擺動(dòng)，在這一情況下，瞄準(zhǔn)操作是完全與啟動(dòng)動(dòng)作分開的。
圖2為當(dāng)操作員正在從事書寫的手工工作時(shí)圖1的單元的透視圖，并示出了這種不需占用手的條形碼掃描器的無(wú)妨礙性質(zhì)。圖3示出了帶有支架的圖1與2的不需占用手的條形碼掃描器的側(cè)面透視圖，并且與圖5一起示出了操作員的一個(gè)指點(diǎn)手指14與一個(gè)非指點(diǎn)手指14'與檢測(cè)指點(diǎn)手指是否出現(xiàn)的光檢測(cè)組件20之間的交互作用。圖4、5與6分別示出不需占用手的條形碼掃描器10的俯視平面圖、仰視平面圖及左視平面圖。不需占用手的掃描單元10用支架21帶在操作員的手12的背上，支架21包括一條繞在操作員的手腕或前臂上的帶子26。設(shè)置了兩個(gè)支承框28(圖5與7)，在外殼30的下面一邊一個(gè)將支架固定在單元的外殼30上，而支架則環(huán)繞在操作員的手腕和/或前臂上。
不需占用手的掃描單元外殼30做成適當(dāng)?shù)拇笮∫员銕г诓僮鲉T的手背上。外殼30包含第一與第二底部縮入部分32、34用于容納操作員的食指與中指。每一個(gè)縮入部分具有一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的光檢測(cè)組件20，它指向一個(gè)伸出的手指的方向39上，如圖2所示。
檢測(cè)一個(gè)手指的位置移動(dòng)的較佳方法是使用一個(gè)有源的檢測(cè)組件20，它包括一個(gè)發(fā)光器件38(諸如一個(gè)紅外線(IR)發(fā)光二極管(LED))及一個(gè)光探測(cè)器件40(諸如一個(gè)IR光探測(cè)器)。一個(gè)包含一對(duì)發(fā)光與光探測(cè)器件的檢測(cè)組件20帶在并適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)操作員的食指的上方，而另一個(gè)檢測(cè)組件20則位于中指上方。
檢測(cè)組件20是這樣瞄準(zhǔn)的，使得發(fā)光器件38所發(fā)出的光沿方向39成三角形配置射向手指，如圖1與2中所示。在這一三角形配置中，發(fā)光器件38的光束的中心線39指向光檢測(cè)器件40的中心線41，并且光探測(cè)器件40的中心線是指向發(fā)光器件38的中心線39，器件38與40的中心線39、41則相交于距離器件38與40大約1/8英寸的一個(gè)點(diǎn)上。當(dāng)一個(gè)手指是在一個(gè)放松與非指點(diǎn)位置上時(shí)(如圖3中的手指14')，則光束中的光以光亮的狀態(tài)被手指反射回光探測(cè)器40，反之當(dāng)一個(gè)手指是在一個(gè)指點(diǎn)的伸出位置上時(shí)(如圖3中的手指14)，則手指檔住并截?cái)喙馐?，從而光探測(cè)器40在陰暗狀態(tài)中。從而，當(dāng)操作員的手指放松與不指點(diǎn)時(shí)(從檢測(cè)組件縮回，如圖3中手指14'所示)便建立了一個(gè)光亮狀態(tài)。而當(dāng)手指舉起與伸出(如圖3中的指點(diǎn)手指14)而碰到檢測(cè)組件并截?cái)喙馐鴷r(shí)，便建立了一個(gè)陰暗狀態(tài)。
設(shè)置了這樣的邏輯電路，只有在兩個(gè)檢測(cè)對(duì)曾經(jīng)都在光亮狀態(tài)之后只有兩個(gè)檢測(cè)對(duì)中的一對(duì)進(jìn)入陰暗狀態(tài)時(shí)，才啟動(dòng)掃描器。兩個(gè)手指都舉起或者兩個(gè)手指都放下時(shí)則不啟動(dòng)掃描器。在兩個(gè)手指都放下隨后一個(gè)手指抬起一個(gè)手指放下時(shí)，它才啟動(dòng)。這一規(guī)定的位置移動(dòng)序列來(lái)源于自然的指點(diǎn)動(dòng)作，并防止了操作員的手指在從事其它正常工作時(shí)動(dòng)來(lái)動(dòng)去而導(dǎo)致的偽啟動(dòng)。如圖8所示的一種檢測(cè)/啟動(dòng)邏輯電路分析兩個(gè)光檢測(cè)器組件20的順序輸出，同時(shí)還包括了時(shí)間延遲與脈沖發(fā)送以優(yōu)化性能及減少工耗。
在另一個(gè)實(shí)施例中，光檢測(cè)器組件可以是無(wú)源的并且只包括一個(gè)用于檢測(cè)房間內(nèi)環(huán)境照明度的光檢測(cè)器。在這一實(shí)施例的操作中，當(dāng)操作員的食指與/或另一個(gè)手指伸出來(lái)指向要掃描的條形碼符號(hào)時(shí)，伸出的手指擋住光檢測(cè)器接近房間內(nèi)的環(huán)境照明度，受到檢測(cè)的光的減少被測(cè)出而啟動(dòng)條形碼掃描器的操作。在這一實(shí)施例中，光檢測(cè)器的輸出可被引導(dǎo)通過(guò)一個(gè)高頻濾波器，使得房間內(nèi)環(huán)境照明度的緩慢變化不會(huì)啟動(dòng)條形碼掃描器的操作，而照明度水平的快速變化(如由一個(gè)指點(diǎn)手指的伸出所導(dǎo)致的)則將啟動(dòng)掃描器的操作。
一個(gè)已有技術(shù)中所知的條形碼掃描器18安裝在外殼30中，并指向箭頭42所指的方向，使之瞄準(zhǔn)指點(diǎn)的食指14的方向。
條形碼掃描器最好是一種激光掃描器件，它可以是一種現(xiàn)成技術(shù)的設(shè)計(jì)，或者是一種新開發(fā)的能減小這種器件的體積、重量與/或成本的設(shè)計(jì)，尤其是如1991年5月13日提交的專利申請(qǐng)?zhí)枮?69，417中所公開的那種緊湊的條形碼掃描器。
支架21將不需占用手的掃描器的功能部件裝置成使得操作員的臂、腕與手的內(nèi)側(cè)與底側(cè)不受到這些部件的妨礙。最好是一種如上所述的在左右手兩種方式中都能操作的左右手通用單元能夠帶在操作員的左或右手/腕之一上，從而不需要獨(dú)特的左或右手型號(hào)。支架以不明顯地削弱操作員的完整與正常功能的方式配置及固定掃描器組件，即并不削弱操作員的手從事諸如抓取與握住各種大小的物體、或從事諸如操作機(jī)械或簽名等更靈巧的工作這樣一些典型的手工工作的功能。它還提供了操作員的手臂無(wú)妨礙地用于像舉起與運(yùn)送箱子這樣的大幅度工作。
支架包括環(huán)繞在操作員的腕與前臂上的一個(gè)段44，以及一個(gè)向前伸出的段46，該段向前伸出并滑入及固定在外殼30上的支承框28。支架段44與46是很好地設(shè)計(jì)成能夠舒適地帶在手腕上的，并且是很好地用通常容易購(gòu)得的并廣泛地用于與皮膚接觸的應(yīng)用中的材料制成的，諸如與各種織物襯料(如尼龍、聚酯、厚絨布等)疊壓而成的海綿狀材料(如泡沫聚氯丁橡膠)。海棉狀材料提供了舒適地使用的襯墊，而襯里則提供耐用性及與用戶的適應(yīng)性。
支架能夠容易地連接到功能部件上或者從它們上面卸下，并不需要專門的指導(dǎo)或使用工具。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，支架21還包括一條環(huán)繞在食指與中指上的彈性帶子48。支架的主體部分以一條整體的帶子用Velcro扣或其它類似的連接裝置51固定在操作員的腕上或前臂上。支架覆蓋手背并且最好延伸到一部分前臂上以提供穩(wěn)定性，并作為安裝掃描器的基座以及提供掃描器與操作員的手與臂之間的襯墊。
圖7示出外殼與條形碼掃描器的一種設(shè)計(jì)的實(shí)施例的分解組件圖。外殼30包括一個(gè)頂部外殼部分50，接近它的前端部位有一個(gè)傾斜的窗口52，使一個(gè)掃描光束及來(lái)自條形碼符號(hào)的反射光能夠從中通過(guò)。一個(gè)底部外殼部分54，在其上固定著兩個(gè)具有安裝卡扣的支承框28，它們嵌入支架的前端部分46。環(huán)繞操作員的食指與中指的彈性帶子48以如圖1、2、3與5所共同示出的那樣連接在底部外殼部分上并從那里向下延伸。條形碼掃描器模塊18位于頂部外殼部分50的下面，并包含一個(gè)光源，將一條光束58射向一面由一臺(tái)掃描電機(jī)62驅(qū)動(dòng)的掃描反射鏡60。一塊電路板64位于掃描器模塊56的下方并在其上面包含一個(gè)啟動(dòng)掃描操作的邏輯電路，以及用于該單元的其它電子電路。所有這些部件以上述方式執(zhí)行啟動(dòng)與條形碼掃描操作，這一切都和本技術(shù)中所已知的相同。
本發(fā)明的不需占用手的條形碼掃描器單元10可連接到帶在操作員的腰帶上的一個(gè)小型計(jì)算機(jī)單元，而該計(jì)算機(jī)單元?jiǎng)t又以RF(射頻)通信鏈路與一臺(tái)鄰近的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。
圖9示出了一種先有技術(shù)條形碼閱讀器的一個(gè)高度簡(jiǎn)化了的實(shí)施例并示出了其主要部件。閱讀器100是示出為裝設(shè)在一個(gè)手持掃描器中的，但也可以在其它配置中使用。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，該配置是裝設(shè)在一個(gè)外殼155中的，外殼包含一個(gè)出口156，通過(guò)它射出的激光光束151被引導(dǎo)到位于外殼外部的符號(hào)170上，與之相遇并掃過(guò)該符號(hào)。
圖9中的手持式設(shè)備通常具有頒發(fā)給Swartz等人的美國(guó)專利4，760，248中所公開的形式，或者轉(zhuǎn)讓給SymbolTechnologies，Inc，(符號(hào)技術(shù)公司)的美國(guó)專利4，896，026中所公開的形式，并且也相似于可以從符號(hào)技術(shù)公司購(gòu)買的產(chǎn)品號(hào)為L(zhǎng)S8100或LS2000的條形碼閱讀器的配置。此外，頒發(fā)給Swartz等人的美國(guó)專利4，387，297或者頒發(fā)給Shepard等人的美國(guó)專利4，409，470(這兩個(gè)專利都已轉(zhuǎn)讓給符號(hào)技術(shù)公司)中的特性也可用于構(gòu)造圖9的條形碼閱讀器單元。這些專利4，760，248、4，896，026及4，409，470在這里引入作為參考，而這些設(shè)備的一般設(shè)計(jì)則將簡(jiǎn)要地加以說(shuō)明以供參考。
更詳細(xì)地參見(jiàn)圖9，通常用一個(gè)激光二極管之類在閱讀器100中生成一條發(fā)射光束151，并將其引導(dǎo)到并落在該閱讀器單元前方數(shù)英寸處的一個(gè)目標(biāo)上所標(biāo)有的一個(gè)條形碼符號(hào)上。發(fā)射光束151以一種掃描方式進(jìn)行掃描，用戶定位手持式單元使這一掃描方式橫越要讀取的符號(hào)。來(lái)自該符號(hào)的反射與/或散射光152由閱讀器單元中的一個(gè)光檢測(cè)器件158檢測(cè)，并生成串行電信號(hào)供處理與解碼，用于再生該條形碼所表示的數(shù)據(jù)。如下文中所用的，“反射光”一詞表示反射與/或散射光。
在一個(gè)較佳實(shí)施例中，閱讀器單元100是一個(gè)槍型設(shè)備，它具有一個(gè)手槍握把形的把153。當(dāng)用戶已經(jīng)將該設(shè)備指在要讀取的符號(hào)上時(shí)，他可以使用可活動(dòng)的扳機(jī)154來(lái)啟動(dòng)光束151與檢測(cè)器電路。一個(gè)重量輕的塑料外殼155中裝有激光源146、檢測(cè)器158、光學(xué)器件157、147、159以及包含一個(gè)CPU140與電源或電池162的信號(hào)處理電路。在外殼155的前端的一個(gè)透光窗口156容許發(fā)射光束151出去及反射光152進(jìn)入。閱讀器100是設(shè)計(jì)成使用戶在該閱讀器100離開符號(hào)的一個(gè)位置上瞄準(zhǔn)一個(gè)條形碼符號(hào)，即，不接觸符號(hào)或移動(dòng)通過(guò)符號(hào)。通常，這種手持式條形碼閱讀器是規(guī)定為在數(shù)英寸的范圍內(nèi)操作的。
閱讀器100也可用作一個(gè)便攜式計(jì)算機(jī)終端，并包括一個(gè)鍵盤148及一個(gè)顯示器149，諸如在前面提到的美國(guó)專利4，409，470中所描述的。
如圖9中進(jìn)一步描繪的，一個(gè)適當(dāng)?shù)耐哥R157(或者多透鏡系統(tǒng))可用于將掃描光束聚焦在一個(gè)適當(dāng)?shù)膮⒄掌矫嫔系臈l形碼符號(hào)上。諸如半導(dǎo)體激光二極管這樣的一個(gè)光源146裝置成將一個(gè)光束引導(dǎo)到透鏡157的軸線上，該光束還通過(guò)一面局部鍍銀的反射鏡147及其它必需的透鏡或光束成形結(jié)構(gòu)，連同一面擺動(dòng)的反射鏡159，該反射鏡是連接在一個(gè)扣動(dòng)扳機(jī)154時(shí)得到驅(qū)動(dòng)的掃描電機(jī)160上的。如果光源146生成的光是不可見(jiàn)光，則在光學(xué)系統(tǒng)中可以加入瞄準(zhǔn)光。瞄準(zhǔn)光(在需要時(shí))生成一個(gè)可見(jiàn)光斑，該光斑可以是固定的，也可以象激光束那樣掃描;用戶在扣動(dòng)扳機(jī)154之前可利用這一可見(jiàn)光來(lái)將閱讀器單元瞄準(zhǔn)符號(hào)。
雖然本發(fā)明是對(duì)于閱讀一維或二維條形碼進(jìn)行描述的，但它不限于這些實(shí)施例，而同樣適用于更復(fù)雜的標(biāo)記的掃描應(yīng)用?？梢韵嘈疟景l(fā)明將在各種機(jī)器視覺(jué)或光學(xué)字符識(shí)別應(yīng)用中找到使用的前景，在這些應(yīng)用中，信息是諸如字符等其它類型的標(biāo)記上得出的，或者是從正在被掃描的物品的表面特征中得出的。
在所有各種實(shí)施例中，掃描器的部件可以組裝成一個(gè)非常緊湊的裝置，從而使掃描器能夠制成一片單一的印刷電路板或集成模塊。這樣一個(gè)模塊能夠可互換地用作多種不同類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的激光掃描部件。例如，該模塊可以交替地用在一個(gè)手持式掃描器中、或者用在連接在一個(gè)活動(dòng)的臂上或延伸在桌面上方的支架上或連接在桌面下的支架上的一個(gè)桌面掃描器中，或者作為一個(gè)更靈巧的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)子部件或子組件使用。
該模塊將有利地包括一個(gè)安裝在一個(gè)支座上的激光/光學(xué)器件子組件，一個(gè)諸如轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的反射鏡那樣的掃描部件，以及一個(gè)光檢測(cè)器部件。與這些部件相關(guān)聯(lián)的控制或數(shù)據(jù)線可連接到安裝在模塊邊沿或外表面上的一個(gè)電連接器上，使模塊能夠電氣地連接到一個(gè)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的其它部件相關(guān)聯(lián)的配對(duì)的連接器上。
一個(gè)獨(dú)立的模塊可具有與之相關(guān)的特定的掃描或解碼特性，例如，在一個(gè)特定工作距離上的可操作性，或者對(duì)一種特定的符號(hào)標(biāo)記或印刷密度的可操作性。這種特性也可以通過(guò)手動(dòng)設(shè)置與該模塊相關(guān)聯(lián)的控制開關(guān)來(lái)定義。用戶也能通過(guò)使用簡(jiǎn)單的電連接器互換數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的模塊而使該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)于掃描不同類型的物品，或者使該系統(tǒng)適應(yīng)不同的應(yīng)用。
上述掃描模塊還可以裝設(shè)在一個(gè)包含一個(gè)或多個(gè)諸如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、應(yīng)用軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)這樣的組成部分的獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。這樣的一個(gè)系統(tǒng)還可能包含一個(gè)通信接口，使該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠通過(guò)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器或ISDN(國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò))接口，或者通過(guò)便攜式終端對(duì)靜止接收器的低功率無(wú)線電廣播，與一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)的其他部件或者與電話交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
雖然在這里所詳細(xì)描述的是本發(fā)明的不需占用手的條形碼掃描器的幾個(gè)實(shí)施例及改型，應(yīng)能理解本發(fā)明的公開與教導(dǎo)將會(huì)使熟悉本技術(shù)的人員想到許多可供選擇的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種帶在操作員的手或腕上的不需占用手的條形碼掃描器單元，當(dāng)將該掃描器瞄準(zhǔn)在一個(gè)要檢測(cè)的條形碼符號(hào)上時(shí)，由操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng)來(lái)啟動(dòng)，包括a、一個(gè)帶在操作員的手背或腕背上的外殼；b、一個(gè)光檢測(cè)器裝置，安裝在所述外殼中，用于檢測(cè)操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng)；c、一個(gè)條形碼掃描器，安裝在所述外殼中以便在該掃描器所瞄準(zhǔn)的方向上進(jìn)行掃描，并對(duì)檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng)的所述光檢測(cè)器裝置作出響應(yīng)以啟動(dòng)該條形碼掃描器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不需占用手的條形碼掃描器單元，其中所述光檢測(cè)器裝置檢測(cè)食指所指的位置，并且其中的條形碼掃描器是安裝在瞄準(zhǔn)在食指所指的位置的方向上的所述外殼中的。
3.如權(quán)利要求2所述的一種不需占用手的條形碼掃描器單元，其中所述光檢測(cè)器裝置還檢測(cè)中指的一個(gè)放松的非指點(diǎn)位置。
4.如權(quán)利要求3所述的一種不需占用手的條形碼掃描器單元，其中所述光檢測(cè)器裝置首先檢測(cè)食指與中指兩者的放松的非指點(diǎn)位置，及隨后的食指的一個(gè)指點(diǎn)位置與中指的一個(gè)放松的非指點(diǎn)位置。
5.操作一種不需占用手的條形碼掃描器單元的一種方法，該掃描器單元包括帶在操作員的手背或腕背上的一個(gè)外殼、安裝在該外殼中的一個(gè)光檢測(cè)器裝置、以及安裝在該外殼中用于在掃描器所瞄準(zhǔn)的方向上進(jìn)行掃描的一個(gè)條形碼掃描器，該方法包括a、將該條形碼掃描器瞄準(zhǔn)在要檢測(cè)的一個(gè)條形碼符號(hào)上;b、用一個(gè)光檢測(cè)器裝置檢測(cè)操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng);以及c、對(duì)檢測(cè)操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng)的光檢測(cè)器裝置作出響應(yīng)啟動(dòng)該條形碼掃描器。
全文摘要
一種不需占用手的條形碼掃描器單元，操作員通過(guò)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)手指的位置，來(lái)有選擇地啟動(dòng)該條形碼掃描器。該條形碼掃描器提供了掃描與閱讀條形碼的能力但不降低操作員手與臂的功能，其包括一個(gè)固定在操作員的手或腕背上的外殼，該外殼中裝有用于檢測(cè)操作員的一個(gè)或多個(gè)手指的一種預(yù)定方式的位置移動(dòng)的一個(gè)光檢測(cè)裝置，及用于進(jìn)行掃描的一個(gè)條形碼掃描器，該掃描器對(duì)檢測(cè)手指的位置移動(dòng)的檢測(cè)裝置作出響應(yīng)來(lái)啟動(dòng)該條形碼掃描器。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1078320SQ93103568
公開日1993年11月10日 申請(qǐng)日期1993年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月3日
發(fā)明者約瑟夫·森德 申請(qǐng)人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)股份有限公司