一種用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動(dòng)識(shí)別行業(yè)，涉及一種用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎。
【背景技術(shù)】
[0002]二維條碼是用特定的幾何圖形按照一定的規(guī)律在平面(二維方向上)分布的黑白相間的矩陣區(qū)域，該矩陣區(qū)域用以記錄符號(hào)信息。二維碼可以分為堆疊式二維碼和矩陣式二維碼條碼。堆疊式二維碼是由多行短截的一維條碼堆疊而成；矩陣式二維條碼以矩陣的形式組成，在矩陣相應(yīng)元素位置上用“點(diǎn)”表示二進(jìn)制“ 1”，用空表示二進(jìn)制“0”，由點(diǎn)和空排列組成數(shù)據(jù)代碼。在日常生活和工業(yè)應(yīng)用中，條碼的使用越來(lái)越廣泛，諸如:零售行業(yè)、物流行業(yè)、金融行業(yè)對(duì)條碼的使用需求越來(lái)越大。
[0003]條碼技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)條碼讀取設(shè)備的要求也越來(lái)越高，條碼讀取引擎作為讀取條碼的一個(gè)重要組成部分，現(xiàn)有市場(chǎng)上流通的條碼解碼引擎體積大、兼容性差、生產(chǎn)效率低下，成本高。從電子電路方面，使用的CMOS生產(chǎn)為早期的工藝，投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，使用像素點(diǎn)使用的CMOS生產(chǎn)年份在2005年，投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，使用像素點(diǎn)6*6unT2的CMOS，總像素為752*480，晶片尺寸為感光面積為4.5mm*2.9mm，平均功耗為70mA@3.3V，幀數(shù)為60幀/秒，界面為DVP ;從光學(xué)方面，使用球面鏡頭模組，視場(chǎng)一般為42°左右，光圈F#的數(shù)值在6左右，鏡頭和CMOS為分離式部件；從生產(chǎn)方面，需對(duì)鏡頭調(diào)焦后點(diǎn)膠固定，增加生產(chǎn)工序。
[0004]現(xiàn)有市場(chǎng)上流通的條碼解碼引擎存在多方面的不足，其體積大，使用球面鏡頭模組，受限于生產(chǎn)要求，使得模組的體積不可減小；其光學(xué)性能差，視場(chǎng)小，影響使用，光圈小，需要外界補(bǔ)光，功耗大；其兼容性能差，不支持MIPI接口，只能外置MIPI橋接芯片，增加成本；其速度慢，使用的CMOS幀數(shù)低，讀取速度慢；其功耗高，使用的CMOS功耗大；其價(jià)格高，CMOS晶片的尺寸大，成本更高，使用的解碼芯片不帶MIPI接口，需要外置連接；其生命周期不可控，CMOS為早期的產(chǎn)品，投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，較易被淘汰而影響后續(xù)的生產(chǎn)；其生產(chǎn)效率低，鏡頭與CMOS先調(diào)焦后再固定，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求高，人工引入的誤差大，生產(chǎn)效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、兼容性能好，成像品質(zhì)高，體積小的用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，提供一種用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎，包括基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器，配置有MIPI協(xié)議的解碼芯片、瞄準(zhǔn)光源、照明光源、全局電子快門控制電路、第一載板、第二載板及基座；所述基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器固定于第一載板的一面，基座固定于第一載板上并封裝基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器；第一載板的另一面固定于第二載板正面，瞄準(zhǔn)光源與照明光源布置于基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器周圍；第二載板的背面固定解碼芯片；全局電子快門控制電路設(shè)置于第一載板或第二載板上；所述解碼芯片與圖像傳感器、瞄準(zhǔn)光源、照明光源、全局電子快門控制電路電連接；所述全局電子快門控制電路與圖像傳感器電連接。
[0007]其中，還包括一金屬支架，套接于基座的外側(cè)，將所述基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器及基座固定于第二載板上。
[0008]其中，第一載板與第二載板通過板對(duì)板連接器連接。
[0009]其中，所述照明光源與瞄準(zhǔn)光源位于基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器的同側(cè)或異側(cè)。
[0010]其中，所述照明光源的波長(zhǎng)為380-760nmo
[0011]其中，所述瞄準(zhǔn)光源的發(fā)散角大等于15°。
[0012]其中，所述第一載板、第二載板為柔性電路板或硬性電路板。
[0013]其中，所述基座設(shè)有一通孔，所述通孔內(nèi)固定有透鏡，透鏡將目標(biāo)區(qū)域反射的光線聚焦至基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器上，所述透鏡包括:正透鏡與負(fù)透鏡組合、雙膠合鏡組合、正透鏡與雙膠合透鏡組合、雙膠合鏡與正透鏡組合或兩個(gè)正透鏡與負(fù)透鏡組合。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]其一、條碼識(shí)讀引擎作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，將圖像傳感器設(shè)計(jì)成一體化的獨(dú)立模塊，方便安裝使用，并減小了條碼識(shí)讀引擎的整體體積；
[0016]其二、采用配置有MIPI協(xié)議的解碼芯片，解決了整個(gè)條碼識(shí)讀引擎的兼容性問題并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，既增加帶寬、提高性能，同時(shí)又能降低成本、復(fù)雜度、功耗以及EMI ;
[0017]其三、采用全局電子快門控制電路控制基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器，在同一曝光時(shí)間內(nèi)能夠捕捉多個(gè)圖像像素，使成像質(zhì)量更高；
[0018]其四、條碼識(shí)讀引擎的每一部件經(jīng)過精心的布局設(shè)計(jì)，能夠最大限度的減小空間的占據(jù)，減小該引擎的體積。
【附圖說明】
[0019]圖1所示為本發(fā)明的成像組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2所示為本發(fā)明的用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎的一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3所示為本發(fā)明的用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎的另一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4所示為本發(fā)明的用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎的另一實(shí)施方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5所示為本發(fā)明的用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]標(biāo)號(hào)說明:
[0025]金屬支架I成像組件2透鏡201基座202第一載板203基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204板對(duì)板連接器3瞄準(zhǔn)光源4照明光源5第二載板6輸入輸出模塊7解碼芯片8
【具體實(shí)施方式】
[0026]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。
[0027]本發(fā)明公開了一種用于獲取圖像數(shù)據(jù)的條碼識(shí)讀引擎，包括基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204，配置有MIPI協(xié)議的解碼芯片8、瞄準(zhǔn)光源4、照明光源5、全局電子快門控制電路、第一載板203、第二載板6及基座202 ;所述基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204固定于第一載板203的一面，基座202固定于第一載板203上并封裝基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204 ;第一載板203的另一面固定于第二載板6正面，瞄準(zhǔn)光源與照明光源布置于基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204周圍；第二載板6的背面固定解碼芯片8 ;全局電子快門控制電路設(shè)置于第一載板203或第二載板6上；所述解碼芯片8與圖像傳感器、瞄準(zhǔn)光源4、照明光源5、全局電子快門控制電路電連接；所述全局電子快門控制電路與圖像傳感器電連接。
[0028]參閱圖1所示，封裝基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204的基座202設(shè)置一通孔，所述通孔內(nèi)可固定透鏡201，應(yīng)用透鏡201將目標(biāo)區(qū)域反射的光線聚焦至基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器上。透鏡201、圖像傳感器、基座202及第一載板203為一體成型的結(jié)構(gòu)形成一成像組件2 ;所述條碼識(shí)讀引擎還包括第二載板6，成像組件2固定于第二載板6正面，第一載板203與第二載板6之間的連接可以采用板對(duì)板連接器3，至少一瞄準(zhǔn)光源4與至少一照明光源5布置于成像組件2周圍；第二載板6的背面固定配置有MIPI協(xié)議的解碼芯片8。
[0029]如上所述，所述的條碼識(shí)讀引擎還可以包括輸入輸出模塊7，用于控制指令的輸入或與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其可從開關(guān)、按鍵、語(yǔ)音、云端、掃描軟件、硬件等控制端接收讀取條碼的指今后向解碼芯片8以及成像組件2發(fā)送工作控制指令，并控制照明光源5和瞄準(zhǔn)光源4啟動(dòng)。所述的輸入輸出模塊7還可以采用內(nèi)置的無(wú)線收發(fā)裝置等實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)以及圖像數(shù)據(jù)的傳輸。通過輸入輸出模塊7接收控制信號(hào)，控制成像組件2開始獲取圖像并觸發(fā)解碼模塊嘗試解碼，通過輸入輸出模塊7獲取控制信號(hào)，控制瞄準(zhǔn)光源4以及照明光源5啟用進(jìn)行補(bǔ)光、照明等。如輸入輸出模塊7可采用FPC連接器，F(xiàn)PC連接器可使用柔性排線或者其他連接線與外部設(shè)備進(jìn)行連接并傳輸控制信號(hào)、圖像數(shù)據(jù)等。
[0030]所述的成像組件2包括可根據(jù)入射光的信號(hào)生成數(shù)字化的條碼圖像，該基于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體的圖像傳感器204可為CMOS集成模塊，或采用專用的集成全局電子快門圖像傳感器陣列204 (如Aptina的MT9M021、MT9M031)，其體積小，并可以在一個(gè)曝光周期內(nèi)持續(xù)曝光多個(gè)圖像像素，提供更加清晰的圖像，提高解碼的可行性。上述實(shí)施方式中，一體成型的成像組件2中所述的至少一個(gè)透鏡201可包括:正透鏡與負(fù)透鏡組合、雙膠合鏡組合、正透鏡與雙膠合透鏡組合、雙膠合鏡與正透鏡組合或兩個(gè)正透鏡與負(fù)透鏡組合。所述的成像組件2采用一體成型的構(gòu)件，方便產(chǎn)品的生產(chǎn)，減小產(chǎn)品組裝過程中所造成的安裝誤差、人工重新定位不準(zhǔn)確等缺陷，產(chǎn)品的精準(zhǔn)度更好，性能更佳。
[0031]配置MIPI協(xié)議的解碼芯片8可采用可編程邏輯電路，該解碼芯片8配備MIPI協(xié)議，具備MIPI功能，在解碼芯片8的內(nèi)部集成MIPI功能，不需要另外采用MIPI芯片進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)接，節(jié)約了器件并且可以使得整個(gè)條碼識(shí)讀引擎的體積減小，滿足現(xiàn)在市場(chǎng)上人們對(duì)條碼識(shí)讀設(shè)備小型化的需求。解碼芯片8具備MIPI功能后將移動(dòng)通信設(shè)備內(nèi)部的接口標(biāo)準(zhǔn)化從而減少兼容性問題并簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的整體設(shè)計(jì)，使該產(chǎn)品的接口既能增加帶寬、提高性能，同時(shí)又能降低成本、復(fù)雜度、功耗以及EMI，只在需要時(shí)連接到D-PHY或者M(jìn)-PHY這兩個(gè)物理層之上，D-PHY采用I對(duì)源同步的差分時(shí)鐘和I?4對(duì)差分?jǐn)?shù)據(jù)線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸采用DDR方式，即在時(shí)鐘的上下邊沿都有數(shù)據(jù)傳輸，D-PHY的物理層支持HS (highspeed)和LP(low power) 2種工作模式，HS模式下采用低壓差分信號(hào)，功耗較大，但是可以傳輸很高的數(shù)據(jù)速率(數(shù)據(jù)速率為80M?lGbps) ;LP模式下采用單端信號(hào)，數(shù)據(jù)速率很低(< 1Mbps)，但是相應(yīng)的功耗也很低。2種模式的結(jié)合保證了 MIPI總線在需要傳輸大量數(shù)據(jù)(如圖像)時(shí)可以高速傳輸，而在不需要大數(shù)據(jù)量傳輸時(shí)又能夠減少功耗。MIPI解碼芯片8可由單個(gè)ASIC集成電路運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)硬件解碼，區(qū)別于傳統(tǒng)的軟件解碼，傳統(tǒng)的解碼過程采用軟件解碼、糾錯(cuò)、圖形處理等算法，需要三個(gè)集成電路。所述的解碼芯片8可解碼的碼制包括非常大至超小的代碼128、Codabar、代碼93、代碼11、代碼39、UPC、ENC、MSI等，