本发明涉及条码扫描技术领域， 尤其涉及一种全方位高速激光条码扫描装 置。 背景技术

条码扫描装置， 也称为条码阅读器、 条码扫描枪、 条形码扫描器、 条形码 扫描枪等， 是一种利用光学原理， 将条形码的所包含的信息解码后通过数据线 或者无线的方式传输到计算机等装置的设备。 条码扫描装置识别准确、 数据输 入速度快， 且设备筒单、 成本较低， 广泛应用于商业 POS ( Point Of Sale, 销售 终端）收银系统、 超市、 快递、 仓储、 物流、 图书、 医药等多个领域。

按照光源不同， 条码扫描装置可以分为虹光条码扫描器和激光 （Laser, 音 译为镭射）条码扫描器。 虹光条码扫描器也称为 CCD ( Charge-coupled Device, 电荷耦合元件） 图像传感器， 是利用光电藕合原理， 对条码印刷图案进行成像， 然后再译码， 其优点是无转轴、 寿命长和成本低； 而激光条码扫描器是利用激 光二极管作为光源的单线式扫描器， 其在扫描速度、 扫描距离、 扫描灵敏度等 都优于虹光条码扫描器， 因而获得了更为广泛的应用， 目前市场上主流的扫描 器为激光条码扫描器。

传统的激光条码扫描器设置了单一的激光光源 ， 并在激光光源周围根据实 际需要， 在不同的倾斜角度上布置多个反射镜片， 同时在上述多个反射镜片的 中央位置设置有一个多面反射镜， 该多面反射镜在电机或马达的驱动下旋转， 从而实现由单一光源所形成的多方位的扫描线 光网， 如图 1 所示， 可利用该多 方位的扫描线光网对待测条码进行信息读取。 该传统的激光扫描装置仅能在有 限角度内形成扫描线光网， 且扫描线数目较少， 每一个预设角度上有多条单一 的扫描线 10,待测条码必须以适当的角度放置在扫描线光 网中才能被正确识另 , 影响了条码读取的效果。

由于激光扫描装置是单线式扫描器， 而影响条码阅读效果的重要因素之一 是激光扫描线的数量， 即激光扫描装置在投射出扫描线光网至待测条 码时， 该 扫描线光网在每一时刻所投射出的激光扫描线 的数量在很大程度上决定了该条 码的识别效果。 通常来说扫描线的数量越多， 该装置的扫描效果越好。

为了提高激光条码扫描装置的扫描效果， 中国专利 （ 申请号：

200310101759.0 )提出了一种激光条码阅读装置的变量扫描装� �及方法， 其主要 通过设置一变量驱动装置， 使得处于扫描装置的中央位置的多面反射镜， 以一 摆动中心进行预定变量角度及预定摆动频率的 摆动， 从而使得每一条激光扫描 线衍生出多条与其相互平行的扫描线， 如图 2所示， 若将原有的扫描线 10作为 基准线 10, 则经过该方案的改进后，每一条基准线 10都将衍生出多条与其相平 行的扫描线 11。 因此， 该技术方案所采用的技术手段是通过倍增原有 的扫描线 光网中的每一条扫描线， 来增加激光扫描装置的扫描线数量的。

上述技术方案虽然增加了激光扫描线的数量， 提高了条码识别效果， 但是 由于其仅在原有的扫描线光网中重复增加已有 扫描线的数量， 因此仅能在有限 角度内形成扫描线光网， 即扫描线光网所覆盖的扫描角度仍然未能达到 360度 全方位覆盖， 可扫描范围小， 如图 2所示的扫描线光网的下方即为扫描盲区， 待测条码仍然需要以一定的角度和正确的位置 放置在扫描线光网中， 以对准扫 描线才能被正确识别， 影响了条码识别效果和使用便捷性， 且单一的激光光源 的扫描速度较慢的缺陷仍未解决。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是， 提供一种全方位高速激光条码扫描装置， 如何实现对传统的激光条码扫描装置的结构进 行改进， 增加扫描线的线数， 并 形成全方位的扫描线光网， 提高对待测条码的识别准确性， 扩大有效识别区域。

为解决以上技术问题， 本发明提供一种全方位高速激光条码扫描装置 ， 包 括： 一基座壳体； 所述基座壳体中间设有一凹槽， 所述基座壳体四周设有三个 环绕所述凹槽的光源开槽， 且相邻的光源开槽之间互成夹角为 120度；

三个激光二极管， 分别通过一安装组件——对应固定在所述光源 开槽中， 分别用于产生一光束， 并以预定的光束投射路径投射出去；

三个反射镜支架， 与所述光源开槽——对应， 分别安装在对应的所述光源 开槽上方； 每个所述反射镜支架上分别设置有一投光反射 镜和一收光反射镜； 且所述收光反射镜设置在所述投光反射镜前方 ， 所述收光反射镜中部设置有一 开孔；

一旋转反射镜组， 设置在所述凹槽的中央位置， 所述旋转反射镜组包括一 旋转电机和设置在所述旋转电机侧面上的多面 反射镜， 所述多面反射镜在所述 旋转电机的控制下以一预设速度旋转；

一环列反射镜组， 由多个不同角度的反射镜片组成， 分别环列在所述凹槽 的边界侧面上；

以及， 三个收光开槽， 分别设置在所述旋转反射镜组下方， 且相邻的收光 开槽之间互成角度为 120度， 并与所述光源开槽的位置——对应； 每个所述收 光开槽上安装有一光敏接收管；

所述投光反射镜设置在所述的光束投射路径的 前进方向， 每个所述激光二 极管所产生的光束投射至对应的投光反射镜后 ， 穿过所述收光反射镜中的开孔， 投射在所述旋转反射镜组中的一面反射镜上， 并经所述环列反射镜组的二次反 射后形成 360度全覆盖格状光网， 以实现对条码的全方位扫描；

所述收光反射镜将条码扫描后的回传光束反射 到所述环列反射镜组的一面 反射镜上， 并经所述环列反射镜组的反射后汇集在所述光 敏接收管上。

优选地， 每个所述激光二极管的所发射的光束波长为 650纳米。

进一步地， 所述设置在所述旋转电机侧面上的多面反射镜 由六面反射镜组 成， 且相邻的反射镜互成夹角 120度。

在一种可实现方式中， 所述环列反射镜组包括三组环列在所述凹槽的 边界 侧面上的梯形反射镜组， 每组梯形反射镜组的位置与所述光源开槽—— 对应， 且每组梯形反射镜组包括三个具有一预定倾斜 角度的梯形镜片。

更进一步地， 所述条码扫描装置的扫描速度为 4860线 /秒。

特别地， 所述条码扫描装置用于对一维条码和 /或二维条码进行扫描识别。 再进一步地， 所述条码扫描装置还包括条码数据处理器；

所述条码数据处理器， 用于接收所述光敏接收管所转换得到的电信号 ， 并 对所述电信号进行数据解码， 获取被扫描条码所存储的信息。

具体地， 所述安装组件包括一与所述光源开槽配对的卡 座， 以及将所述激 光二极管固定在所述卡座上的多个配件。

优选地， 所述条码数据处理器为 32位的 ARM处理器。

再进一步地， 所述条码扫描装置还包括一座式结构外壳， 所述座式结构外 壳的正面采用可供激光光束正常通过的透明材 料制造。

本发明提供的全方位高速激光条码扫描装置， 通过在基座壳体四周每隔 120 度的位置上设置一个光源开槽， 每个光源开槽中安装一个激光二极管作为激光 光源， 并对各个激光二极管配套相应的投光反射镜、 收光反射镜、 旋转反射镜 组和环列反射镜组等光学结构， 因此， 经过多次反射， 每个激光二极管所产生 的激光光束（即扫描线）至少覆盖了 120度的扫描区域， 因此三个激光光源可 投射出 360度的全方位扫描线光网， 置于该扫描线光网中的待测条码无需刻意 对准扫描线即可被识别出； 当旋转反射镜组具有六面反射镜， 环列反射镜组具 有九面反射镜时， 本发明提供的激光条码扫描装置可产生 54线的扫描线光网， 提高了条码的识别效果； 同时， 可通过控制旋转反射镜组中的旋转电机转速来 控制本装置的扫描速度， 当每条扫描线的扫描速度达到每秒 30线时， 本发明提 供的扫描装置可获得 4860线 /秒的扫描速度。 因此， 本发明提供的全方位高速激 光条码扫描装置具有扫描范围广、 扫描速度快、 线数高和条码识别效果好等优 点。 附图说明

图 1是传统的激光扫描器所形成的扫描线光网示� �图； 图 2是现有技术对传统激光扫描器进行改进后的� �描线光网示意图； 图 3是本发明提供的全方位高速激光条码扫描装� �的一个实施例的立体结 构示意图；

图 4是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的主视� �； 图 5是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的部分� �构剖视图； 图 6是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置中的安� �组件的一 种结构示意图；

图 7是本发明图 6提供的安装组件的爆炸图；

图 8是本发明图 3提供的旋转反射镜组的一种结构示意图；

图 9是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置所形成� �扫描线光 网的示意图；

图 10是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的底部� �构示意 图；

图 11是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的座式� �构外壳结 构示意图。 具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、 完整地描述。

下面结合图 3~图 11 , 对本发明提供的全方位高速激光条码扫描装置 的结构 进行详细说明。

参见图 3 ,是本发明提供的全方位高速激光条码扫描装� �的一个实施例的立 体结构示意图； 图 4是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的主视 图； 图 5是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置的部分� �构剖视图。

在本实施例中， 优选地， 所述条码扫描装置用于对一维条码和 /或二维条码 进行扫描识别。

在本实施例中， 所述的全方位高速激光条码扫描装置包括： 一基座壳体 100;所述基座壳体 100中间设有一凹槽 101 ,所述基座壳体 100 四周设有三个不同角度的、 环绕所述凹槽 101的光源开槽， 即所述基座壳体 100 四周设有三个环绕所述凹槽 101的光源开槽（分别是第一光源开槽 102-1、 第二 光源开槽 102-2和第三光源开槽 102-3 ),且优选地，相邻的光源开槽之间互成夹 角为 120度； 即第一光源开槽 102-1、第二光源开槽 102-2和第三光源开槽 102-3 在数学形态上可作为等边三角形的三个顶点。

所述的全方位高速激光条码扫描装置还包括三 个激光二极管 （包括第一激 光二极管 201-1、 第二激光二极管 201-2和第三激光二极管 201-3 ) , 分别通过一 安装组件——对应固定在所述光源开槽中， 分别用于产生一光束， 并以预定的 光束投射路径投射出去；具体地，第一激光二 极管 201-1通过第一安装组件 202-1 安装在第一光源开槽 102-1中； 第二激光二极管 201-2通过第二安装组件 202-2 安装在第二光源开槽 102-2中； 第三激光二极管 201-3通过第三安装组件 202-3 安装在第三光源开槽 102-3中。

每个所述激光二极管的所发射的光束波长优选 为 650nm(纳米）。由于 650nm 的低强度激光的功率密度远远小于人体机体和 血液的损伤阈值， 因此， 波长为 650nm 的激光照射不会造成人体组织不可逆性损伤， 即使是长时间的照射也不 会给人体带来任何危险。

参看图 6,是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置中的安� �组件 的一种结构示意图， 其中图 6中的图 （a )是安装组件的立体结构示意图； 图 6 中的图 （b )是安装组件的侧面剖视图。 参看图 7, 是本发明图 6提供的安装组 件的爆炸图。

在本实施例中， 用于将激光二极管安装在对应的光源开槽的各 个安装组件 的结构相同， 以第一安装组件 202-1的为例说明各个安装组件的结构。

优选地，如图 7所示，所述安装组件包括一与所述光源开槽� �对的卡座 2024, 以及将所述激光二极管固定在所述卡座上的多 个配件。 具体地， 任一个所述安 装组件的配件可包括用于连接线 2021、 垫片 2022, 激光二极管 2023通过垫片 2022与连接线 2021进行位置固定；优选地，所述激光导线 2021为 FPC( Flexible Printed Circuit, 柔性电路板）排线； 具体地， 激光二极管 2023内置在卡座 2024 中， 并可通过螺丝釘 2025将卡座 2024固定在基座壳体 100上； 所述安装组件 的配件还可进一步包括用于调整焦距的弹簧 2026、以及盖在激光二极管 2023的 盖片 2027、 透镜 2028和激光头 2029, 其中激光头 2029顶部中间位置上设有一 圓孔（图 7中未示出）， 以约束激光光束的发射方向。

在本实施例中， 每个所述光源开槽中分别内置有一激光二极管 ； 每个所述 光源开槽上方分别设置有一投光反射镜和一收 光反射镜； 所述收光反射镜设置 在所述投光反射镜前方， 所述收光反射镜中部设置有一开孔； 且每个所述光源 开槽上方的投光反射镜和收光反射镜可优选通 过一反射镜支架安装在所述基座 壳体上。

具体地， 如图 3 所示， 所述的全方位高速激光条码扫描装置还包括三 个反 射镜支架（包括第一反射镜支架 301-1、 第二反射镜支架 301-2和第三反射镜支 架 301-3 ), 与所述光源开槽——对应， 分别安装在对应的所述光源开槽上方； 具体地， 第一反射镜支架 301-1设置在所述第一光源开槽 102-1上方； 第二反射 镜支架 301-2设置在所述第二光源开槽 102-2上方； 第三反射镜支架 301-3设置 在所述第三光源开槽 102-3上方。每个所述反射镜支架上分别设置有� ��投光反射 镜和一收光反射镜； 且所述收光反射镜设置在所述投光反射镜前方 ， 所述收光 反射镜中部设置有一开孔。 具体地， 如图 3所示， 第一反射镜支架 301-1上安装 有第一投光反射镜 302-1和第一收光反射镜 303-1 ; 第二反射镜支架 301-2上安 装有第二投光反射镜 302-2和第二收光反射镜 303-2; 第三反射镜支架 301-3上 安装有第三投光反射镜 302-3 和第三收光反射镜 303-3 , 且第一收光反射镜 303-1、 第二收光反射镜 303-2和第三收光反射镜 303-3的中部位置的开孔与配 套的投光反射镜的位置相对应， 以便于各个投光反射镜将接收到的激光二极管 的激光光束穿过相应的开孔反射出去。

所述的全方位高速激光条码扫描装置还包括一 旋转反射镜组 400,设置在所 述凹槽 101的中央位置， 所述旋转反射镜组 400包括一旋转电机 401和设置在 所述旋转电机 401侧面上的多面反射镜 402,所述多面反射镜 402在所述旋转电 机 401的控制下以一预设速度 V0旋转。优选地， 所述旋转反射 400为六棱柱状 反射镜， 每一柱面设置一面反射镜。 所述六棱柱状反射镜包括设置在所述旋转 电机外侧面上的六面反射镜， 且相邻的反射镜互成夹角 120度； 所述六面反射 镜在所述旋转电机的控制下以预设速度 V0旋转。

参看图 8, 是本发明图 3提供的旋转反射镜组的一种结构示意图； 其中， 图 8 中的图 （a )是旋转反射镜组的一种立体结构图， 图 （b )是图 （a )旋转反射 镜组的侧面剖视图； 图 （c )是旋转反射镜组中的旋转电机的一种剖面结� �图。

具体地， 所述设置在所述旋转电机 401侧面上的多面反射镜 402由六面反 射镜组成， 且相邻的反射镜互成夹角 120度。 如图 8中的 （a )所示， 多面反射 镜 402设置在旋转电机 401外表面， 为一种六棱的柱状反射镜， 每一柱面设置 一面反射镜， 即， 柱状反射镜外侧面等分为六个角度， 每个角度设置一面反射 镜。

可选地， 旋转反射镜组 400在旋转电机 401底部还设有一固定导线 403 , 用 于对旋转反射镜组 400进行供电， 优选地， 所述导线 403采用 FPC排线实现。 在本实施例中， 任意一束激光光束投射到多面反射镜 402上时， 随着旋转电机 401的旋转， 可在多面反射镜 402上的各个面分别反射出一束扫描线， 并可通过 控制旋转电机 401的转速 V0来控制本条码扫描装置的扫描速度。

需要说明的是， 本发明实施例提供的多面反射镜 402 包括但不限于由六面 反射镜组成， 可根据实际需要适当增加多面反射镜 402 的镜面数目， 并可在所 述旋转电机 401 的顶部设置反射镜， 以增加条码扫描装置的扫描线数， 提高对 待测条码的识别效果。

在本实施例中， 所述的全方位高速激光条码扫描装置还包括一 环列反射镜 组 500, 由多个不同角度的反射镜片组成， 分别环列在所述凹槽 100的边界侧面 上。

优选地， 所述环列反射镜组 500包括三组环列在所述凹槽 100的边界侧面 上的梯形反射镜组（分别为第一梯形反射镜组 501、 第二梯形反射镜组 502和第 三梯形反射镜组 503 ), 如图 4所示， 每组梯形反射镜组的位置与所述光源开槽 ——对应， 且每组梯形反射镜组包括三个具有一预定倾斜 角度的梯形镜片。 具 体实施时， 由于每个梯形镜片均有一定的倾斜角度， 所述梯形镜片的形状可选 用上底边比下底边长的梯形反射镜片。

在本实施例中， 所述的全方位高速激光条码扫描装置还包括三 个收光开槽， 分别设置在所述旋转反射镜组下方， 且相邻的收光开槽之间互成角度为 120度， 并与所述光源开槽的位置——对应。 具体地， 如图 4所示， 所述的三个收光开 槽分别为与第一光源开槽 102-1 对应的第一收光开槽 601-1 ; 与第二光源开槽 102-2对应的第二收光开槽 601-2, 以及与第三光源开槽 102-3对应的第三收光 开槽 601-3; 每个所述收光开槽上安装有一光敏接收管， 其中， 各个光敏接收管 未在附图中画出。 在本实施例中， 所述光敏接收管为光电二极管（Photodiode ), 其是一种能够将光信号转换成电流或者电压信 号的光探测器。

在本实施例中， 在投光过程中： 每个所述投光反射镜设置在所述的光束投 射路径的前进方向， 每个所述激光二极管所产生的光束投射至对应 的投光反射 镜后， 穿过所述收光反射镜中的开孔， 投射在所述旋转反射镜组 400 中的一面 反射镜上， 并经所述环列反射镜组 500的二次反射后形成 360度全覆盖格状光 网， 以实现对条码的全方位扫描。

在收光过程中： 所述收光反射镜将条码扫描后的回传光束反射 到所述环列 反射镜组 500的一面反射镜上， 并经所述环列反射镜组 500的反射后汇集在所 述光敏接收管上。

参看图 9,是本发明图 3提供的全方位高速激光条码扫描装置所形成� �扫描 线光网的示意图。

在本实施例中， 由于不同的角度设置有三个激光二极管， 而且两两激光二 极管之间互成角度为 120。 ， 设置在环形凹槽 101中央位置的旋转反射镜组 400 优选设有六面反射镜， 环形凹槽 101 的侧面优选设有与各个激光二极管对应的 共 9 面梯形反射镜， 因此， 本发明提供的激光条码扫描装置的每一个激光 光源 可形成 6 x 9=54条激光扫描线， 如图 9所示， 三个激光光源形成的扫描线分别 覆盖不同角度区域， 从而形成 360° 全方位覆盖的格状光网，提高条码扫描装置 的景深， 处于该扫描光网中任意朝向的待测条码均可被 激光光束所扫描， 因而 几乎不存在扫描盲区。

进一步地， 在本实施例中， 可通过控制旋转电机 401 的转速， 以提高激光 条码扫描装置的扫描速度。 特别地， 当旋转电机 401的旋转速度 V0为 30周 /秒 时， 本发明提供的所述条码扫描装置的扫描速度 Vs为 4860线 /秒。 其计算方法 为： Vs=54线 / (周 ·光源） X 30周 /秒 3光源 =4860线 / s。

参看图 10, 是本发明图 3实施例提供的全方位高速激光条码扫描装置� �底 部结构示意图。

进一步地， 本发明提供的全方位高速激光条码扫描装置还 包括条码数据处 理器；

所述条码数据处理器， 用于接收所述光敏接收管所转换得到的电信号 ， 并 对所述电信号进行数据解码， 获取被扫描条码所存储的信息。

在本实施例中，优选地，可在所述基座壳体 100的底部设置有一 PCB( Printed Circuit Board, 印刷电路板）， 并将所述条码数据处理器及其相关外围电路集 成 在所述 PCB板 700上。 具体实施时， 所述的 PCB板 700上可进一步设有多个数 据传输接口， 如图 10中的数据网口 701~703, 可通过网线将条码数据处理器读 取的条码信息传输至外部计算机进行进一步的 分析处理与使用； 并进一步将本 发明的激光条码扫描装置的电源接口 704设置在所述 PCB板 700上。

具体实施时， 优选地， 所述条码数据处理器为 32位的 ARM处理器。 ARM 处理器是一个 32位元 RISC ( Reduced Instruction Set Computer, 精筒指令集）处 理器架构， 具有体积小、 低功耗、 低成本、 高性能的优点。

进一步地， 在本实施例中， 所述全方位高速激光条码扫描装置还包括一座 式结构外壳 800, 如图 11所示， 所述座式结构外壳 800的正面采用可供激光光 束正常通过的透明材料制造， 其中， 图 11的图 （a ) 为座式结构外壳的正面图， 图 11 的图 （b ) 为座式结构外壳的右视图。 座式结构外壳 800可对条码扫描装 置中的各个结构进行保护， 以免在使用过程中被损坏。

具体实施时， 所述的激光条码扫描装置可进一步设有蜂鸣器 ， 将蜂鸣器的 各种提示声音作为判断条形码是否被扫到的一 个依据， 如： 当有条码被扫描到 的时， 蜂鸣器会发出声音 1 , 扫描出现错误时蜂鸣器发出另外一种声音 2。 所述 的激光条码扫描装置还可设置无线通信模块， 条码数据处理器可通过该无线通 信模块将读取的条码数据转换为无线信号， 发送给外部处理装置进行使用或进 一步分析处理。

本发明提供的全方位高速激光条码扫描装置， 通过在基座壳体四周每隔 120 度的位置上分别设置一个激光光源 （激光二极管）， 并为每个激光光源配套相应 的投光反射镜、 收光反射镜、 旋转反射镜组和环列反射镜组等光学结构， 对传 统的扫描装置的结构进行了改进， 激光光束经过多次反射， 优选地衍生出 54条 扫描线， 增加了扫描线数目并形成 360度的全方位扫描线光网， 置于该扫描线 光网中的待测条码无需刻意对准扫描线即可被 识别出， 提高了条码的识别效果； 并可通过控制旋转反射镜组中的旋转电机转速 来控制本装置的扫描速度， 因此， 本发明提供的全方位高速激光条码扫描装置具 有扫描范围广、 扫描速度快、 线 数高和条码识别效果好等优点。

以上所述是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技 术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这 些改进和润饰也视为本发明的保护范围。