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扫描平台发明专利技术方案
一种全向多线激光条码识读装置及方法

技术领域
本发明涉及激光条码识别研究领域，特别涉及一种全向多线激光条码识读装置及方法。

背景技术
条码阅读器是用于读取条码所包含的信息的一种设备。它识别准确、数据输入速度快，且设备简单、成本较低，在超市、图书馆、仓库等众多场合得到越来越广泛的使用。条码阅读器按照光源不同可以分为虹光条码阅读器(也称为CCD扫描枪）和激光条码阅读器。虹光条码阅读器是利用光电藕合（CCD）原理，对条码印刷图案进行成像，然后再译码。它的优势是：无转轴，马达，使用寿命长；价格便宜。激光条码阅读器是利用激光二极管作为光源的单线式扫描器，但其在扫描速度、扫描距离、扫描灵敏度等都优于虹光条码阅读器，因此目前市场上主要应用的是激光条码阅读器。
激光条码阅读器主要有转镜式和颤镜式两种。转镜式是采用高速马达带动一个棱镜组旋转，使二极管发出的单点激光变成一线。颤镜式的制作成本低于转镜式，但这种原理的激光枪不易提高扫描速度，一般为33次／秒，最高可以达到100次／秒，在一些需要快速进行扫描的场合达不到应用的要求。
公开号为CN101916357A的中国专利公开了一种激光条码识读装置及条码识读方法，该装置包括蓝光激光器、偏转镜、可摆动反射镜、集光器、滤光镜、光电接收器、放大处理电路、与放大处理电路相接且对蓝光激光器进行控制的处理器和电源模块。其识读方法是：扫描光信号接收、扫描光信号模数转换及采集、快速傅里叶变换、去除高频分量、傅里叶反变换、使用大律法进行阈值计算、根据阈值对条码信号进行二值化和根据各类条码标准进行解码。这种方法具有以下缺点：（1）这种方法虽减少了硬件结构，识读多运用软件算法，但是这也同时造成识别速度较慢，无法进行快速解码。（2）这种方法仍然采用颤镜式，扫描速度低，不适用于需要快速进行扫描的场合。
因此，需要提供一种识读速度快、且识别率高的激光条码识读装置及其识别方法。

发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种全向多线激光条码识读装置，其具有识读效率高的优点，尤其针对打邹、破损及反光条码，识读效果较好。本发明还提供了一种基于上述装置的全向多线激光条码识读方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种全向多线激光条码识读装置，包括：
处理器，用于根据控制要求发出控制激光器发射、电机转动的控制信号，同时用于对获得的条码信息进行识别，并将识别信息结果通过通讯电路上传到上位机；
DAC（Digital to Analog Converter，数字信号转换成模拟信号）输出电路，用于根据处理器传送的激光器发射控制信号控制激光器发射；
电机控制电路，用于根据处理器传送的电机转动控制信号控制电机转速；
激光器，用于在DAC输出电路控制下将激光发射到激光旋转机构；
电机，用于驱动激光旋转机构转动；
激光旋转机构，在电机驱动下旋转，从而使激光器照射到该机构上的激光随着旋转，形成若干条激光线；
激光接收器，用于在激光旋转机构产生的激光线照射到条码时，接收条码的激光信息，将此激光信号转换成电信号，然后将电信号传递到前端信号调理电路；
前端信号调理电路，用于将接收到的电信号放大、整理为与条码对应的脉冲信号，输出到宽度采样电路；
宽度采样电路，用于根据与条码对应的脉冲信号得到条码的宽度；
解码电路，用于将采集并预处理后的信号进行解码，得到条码代表的条码信息；
上述处理器分别与DAC输出电路、电机控制电路、解码电路、通讯电路连接DAC输出电路与激光器连接，电机控制电路与电机连接，电机驱动激光旋转机构旋转，激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路依次连接，工作时，激光旋转机构发射的激光扫描线照射在条码上，激光接收器接收条码上反射的信息。
具体的，所述处理器具体为单片机。
具体的，所述激光旋转机构具体是指光学棱镜。采用这种棱镜能够将原来激光器发射的单点激光转换成网状的多条激光扫描线。
优选的，所述处理器还连接一个喇叭，处理器根据解码电路得到的信息控制喇叭发出提示音。通过喇叭提示音，操作人员可明确得到该条码信息是否符合要求。
优选的，所述处理器还连接一指示灯，用于提示解码是否成功。采用这种结构非常适合于超市等噪杂的场合，收银员可以不受环境噪音影响，清晰便捷地判断条码是否读取成功。
一种基于上述装置的全向多线激光条码识读方法，处理器将激光器发射控制信号和电机转动控制信号分别发送到激光器和电机，激光器将激光发射到激光旋转机构上，电机带动激光旋转机构旋转，激光旋转机构将单点激光转换成若干条激光扫描线，工作时，将条码放置于该激光扫描区域内，激光接收器采集该条码的反射信息，通过放大、采样、解码，将得到的条码信息传递到处理器，处理器判断该条码信息是否完整，如果完整，则直接将条码信息发送到上位机；如果不完整，则再读取另一条扫描线所得到的条码信息，然后将前后两组信息进行整合重组，得到完整的条码扫描结果，然后将该条码信息发送到上位机。
作为优选方案，所述激光旋转机构在电机驱动下将单点激光转换成20条呈网状分布的激光线，这些激光扫描线分为五个方向，夹角为72°，每个方向有4条并行的激光线。现有技术中激光器仅发出一条激光，在扫描时要求条码必须放置在该激光扫描的区域，否则无法检测，而采用激光旋转机构将激光转换中成多方向的多条激光线后，只要将条码放置在这些激光线扫描的范围内，任何一条激光线能够检测，即可识别出条码信息，扩大了条码放置的范围，使条码识读装置使用更方便，且速度和准确度更高。
所述判断条码信息是否完整的步骤具体如下：所述处理器内包括一个包含所有正确条码信息的标准库，所述标准库中的条码信息均按照每n个黑白条为一组进行分割，在比对时，当前读取的条码信息每n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，一旦二者不同，则认为此条码不完整，将该组条码位置记录下来，然后跳过若干个黑白条，继续以n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，直到所有条码信息比对完毕。
所述将条码信息进行整合重组的步骤具体如下：在两条扫描线得到的条码信息均进行解码后，将第一条扫描线标记的、条码信息错误的位置用第二条条码对应位置信息进行替换，从而得到完整的条码信息。
所述条码信息具体是指与条码中各黑白条颜色相对应的一组脉冲信号以及每个黑条或白条的宽度。
所述激光接收器是根据条码上不同颜色对激光的反射率不同来接收条码信息的，条码黑条部分反射率低，空白部分反射率高，从而能够较清楚的区别出条码的形状。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明中的方法可以在识别的条码信息不完整时，将各个扫描线所得到的条码信息整合重组，得到完整的条码扫描结果，针对打邹、破损及反光条码，能够实现快速解码，让用户感觉到流畅的条码阅读，提高收银等的作业效率。
2、本发明中采取高速旋转电机（3600转/分钟），即激光线达到1200线/秒，当条码经过激光网线时，能够快速解码，提高收银速度，非常适合大型超市等对收银速度要求高的场合。
3、本发明中提供了指示灯和喇叭声音两种方法，提示解码是否成功。这种特性非常适合于超市等噪杂的场合，收银员可以不受环境噪音影响，清晰便捷地判断条码是否读取成功。
4、本发明中采用激光旋转机构，能够将单点激光转换成20条呈网状分布的激光线，在用户使用时，只要将条码放置在该网状区域内，即可进行扫描，相对于现有技术，扩大了条码放置的范围，使条码识读装置使用更方便，且速度和准确度更高。

附图说明
图1是本发明装置的结构原理示意图；
图2是本发明方法的具体流程示意图；
图3是本发明方法的第一个示例图；
图4是本发明方法的第二个示例图；
图5是本发明中激光线扫描线扫描区域示意图。

具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种全向多线激光条码识读装置，包括处理器、DAC输出电路、电机控制电路、激光器、电机、激光旋转机构、激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路，处理器分别与DAC输出电路、电机控制电路、解码电路、通讯电路连接，DAC输出电路与激光器连接，电机控制电路与电机连接，电机驱动激光旋转机构旋转，激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路依次连接，工作时，激光旋转机构发射的激光扫描线照射在条码上，激光接收器接收条码上反射的信息。其中：处理器，用于根据控制要求发出控制激光器发射、电机转动的控制信号，同时用于对获得的条码信息进行识别，并将识别信息结果通过通讯电路上传到上位机；DAC输出电路，用于根据处理器传送的激光器发射控制信号控制激光器发射；电机控制电路，用于根据处理器传送的电机转动控制信号控制电机转速；激光器，用于在DAC输出电路控制下将激光发射到激光旋转机构；电机，用于驱动激光旋转机构转动；激光旋转机构，在电机驱动下旋转，从而使激光器照射到该机构上的激光随着旋转，形成若干条激光线；激光接收器，用于在激光旋转机构产生的激光线照射到条码时，接收条码的激光信息，将此激光信号转换成电信号，然后将电信号传递到前端信号调理电路；前端信号调理电路，用于将接收到的电信号放大、整理为与条码对应的脉冲信号，输出到宽度采样电路；宽度采样电路，用于根据与条码对应的脉冲信号得到条码的宽度；解码电路，用于将采集并预处理后的信号进行解码，得到条码代表的条码信息。
所述条码信息具体是指与条码中各黑白条颜色相对应的一组脉冲信号以及每个黑条或白条的宽度。所述激光接收器是根据条码上不同颜色对激光的反射率不同来接收条码信息的，条码为“黑条”和“空白”相间，可简称为黑白条，条码黑条部分反射率低，空白部分反射率高，激光线扫描到“黑条”时，反射回得信号很弱，经过激光接收器和前端信号调理电路处理，“黑条”信号转换为与之相对应的高电平信号。同样道理，激光线扫描到“空白”信号时，得到与“空白”相对应的低电平信号。这样就会得到与条码相对应的一组脉冲信号。
条码信息中的宽度具体是通过下述步骤得到的：当发生电平转换时（例如遇到“黑条”，电平从低电平向高电平转换），处理器内部会启动定时计数器，以固定时间（如1微妙）向上累加计数，当再次发生电平转换时（例如“黑条”结束，遇到“空白”时，电平从高电平向低电平转换），得到的累加计数值即为条码的宽度。
本实施例中，处理器具体为单片机。激光旋转机构具体是光学棱镜。采用这种棱镜能够将原来激光器发射的单点激光转换成网状的多条激光扫描线。如图5所示，激光旋转机构在电机驱动下将单点激光转换成20条呈网状分布的激光线，这些激光扫描线分为五个方向，夹角为72°，每个方向有4条并行的激光线。现有技术中激光器仅发出一条激光，在扫描时要求条码必须放置在该激光扫描的区域，否则无法检测，而采用激光旋转机构将激光转换中成多方向的多条激光线后，只要将条码放置在这些激光线扫描的范围内，任何一条激光线能够检测，即可识别出条码信息，扩大了条码放置的范围，使条码识读装置使用更方便，且速度和准确度更高。
本实施例中，所述处理器还连接一个喇叭和一个指示灯，处理器根据解码电路得到的信息控制喇叭和指示灯发出提示音和不同颜色的灯光。采用这种结构非常适合于超市等噪杂的场合，收银员可以不受环境噪音影响，清晰便捷地判断条码是否读取成功。
如图2所示，一种基于上述装置的全向多线激光条码识读方法，步骤为：处理器将激光器发射控制信号和电机转动控制信号分别发送到激光器和电机，激光器将激光发射到激光旋转机构上，电机带动激光旋转机构旋转，激光旋转机构将单点激光转换成若干条激光扫描线，工作时，将条码放置于该激光扫描区域内，激光接收器采集该条码的反射信息，通过放大、采样、解码，将得到的条码信息传递到处理器，处理器判断该条码信息是否完整，如果完整，则直接将条码信息发送到上位机；如果不完整，则再读取另一条扫描线所得到的条码信息，然后将前后两组信息进行整合重组，得到完整的条码扫描结果，然后将该条码信息发送到上位机。
所述判断条码信息是否完整的步骤具体如下：所述处理器内包括一个包含所有正确条码信息的标准库，所述标准库中的条码信息均按照每n个黑白条为一组进行分割在比对时，当前读取的条码信息每n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，一旦二者不同，则认为此条码不完整，将该组条码位置记录下来，然后跳过若干个黑白条，继续以n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，直到所有条码信息比对完毕。
所述将条码信息进行整合重组的步骤具体如下：在两条扫描线得到的条码信息均进行解码后，将第一条扫描线标记的、条码信息错误的位置用第二条条码对应位置信息进行替换，从而得到完整的条码信息。
结合图2-4，将本发明中的识读方法详述如下：图3左边的条码为完整条码，右边的条码为破损条码，标准条码的黑白条个数固定，开始识读后，通过处理器打开激光器，然后控制电机旋转，激光旋转机构将激光转换成网状的激光线，一旦激光接收器检测到有条码信号输入，则开始解码，本实施例中以4个黑白条为1组，简称为1位解码，整个条码的总位数为N位，依次将每位条码信息与标准库中的信息做比对，如果相匹配则继续解码直到完成整个条码的解码，如果整个条码都匹配，则输出解码成功的结果。如果在第X(a)位解码失败，则保留当前X(a)位解码结果，然后跳过两条条码，对剩下的X(b)=（N-1- X(a)）位条码信息继续解码，直到全部解码完成。然后读取下一条激光线的条码信息，按照上述解码过程，直到第Y(a)位解码失败，保留当前Y(a)位解码结果，然后判断X(b)+ Y(a)是否大于等于整个条码的总位数N，如果是，则说明当前破损的形式为图4所示的形式，则不用再对第二个条码Y(a)位后的信息进行解码，可直接将第二条激光线的Y(a)位信息作为第一部分结果，把第一条激光线中X(b)位中的（N- Y(a)）位作为第二部分结果，从而得到完整的条码信息，对外输出识读结果。如果X(b)+ Y(a)小余整个条码的总位数N，则说明当前破损的形式为图3所示的形式，则需要对第二条激光线得到的条码信息继续进行解码，从Y(a)为跳过两条条码，然后对剩下的Y(b)=（N-1- Y(a)）位条码信息继续解码，直到全部解码完成。然后将第一条激光线的X(a)位作为第一部分结果，将第二条激光线中Y(b)位中的（N- X(a)）位作为第二部分结果，从而得到完整的条码信息，对外输出识读结果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权 利 要 求 书

1、一种全向多线激光条码识读装置，其特征在于，包括：
处理器，用于根据控制要求发出控制激光器发射、电机转动的控制信号，同时用于对获得的条码信息进行识别，并将识别信息结果通过通讯电路上传到上位机；
DAC输出电路，用于根据处理器传送的激光器发射控制信号控制激光器发射；
电机控制电路，用于根据处理器传送的电机转动控制信号控制电机转速；
激光器，用于在DAC输出电路控制下将激光发射到激光旋转机构；
电机，用于驱动激光旋转机构转动；
激光旋转机构，在电机驱动下旋转，从而使激光器照射到该机构上的激光随着旋转，形成若干条激光线；
激光接收器，用于在激光旋转机构产生的激光线照射到条码时，接收条码的激光信息，将此激光信号转换成电信号，然后将电信号传递到前端信号调理电路；
前端信号调理电路，用于将接收到的电信号放大、整理为与条码对应的脉冲信号，输出到宽度采样电路；
宽度采样电路，用于根据与条码对应的脉冲信号得到条码的宽度；
解码电路，用于将采集并预处理后的信号进行解码，得到条码代表的条码信息；
上述处理器分别与DAC输出电路、电机控制电路、解码电路、通讯电路连接，DAC输出电路与激光器连接，电机控制电路与电机连接，电机驱动激光旋转机构旋转，激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路依次连接，工作时，激光旋转机构发射的激光扫描线照射在条码上，激光接收器接收条码上反射的信息。
2、根据权利要求1所述的全向多线激光条码识读装置，其特征在于，所述处理器具体为单片机。
3、根据权利要求1所述的全向多线激光条码识读装置，其特征在于，所述激光旋转机构具体是指光学棱镜。
4、根据权利要求1所述的全向多线激光条码识读装置，其特征在于，所述处理器还连接一个喇叭
5、根据权利要求1所述的全向多线激光条码识读装置，其特征在于，所述处理器还连接一指示灯。
6、一种基于权利要求1-5任一项所述的全向多线激光条码识读方法，其特征在于，处理器将激光器发射控制信号和电机转动控制信号分别发送到激光器和电机，激光器将激光发射到激光旋转机构上，电机带动激光旋转机构旋转，激光旋转机构将单点激光转换成若干条激光扫描线，工作时，将条码放置于该激光扫描区域内，激光接收器采集该条码的反射信息，通过放大、采样、解码，将得到的条码信息传递到处理器，处理器判断该条码信息是否完整，如果完整，则直接将条码信息发送到上位机；如果不完整，则再读取另一条扫描线所得到的条码信息，然后将前后两组信息进行整合重组，得到完整的条码扫描结果，然后将该条码信息发送到上位机。
7、根据权利要求6所述的全向多线激光条码识读方法，其特征在于，所述激光旋转机构在电机驱动下将单点激光转换成20条呈网状分布的激光线，这些激光扫描线分为五个方向，夹角为72°，每个方向有4条并行的激光线。
8、根据权利要求6所述的全向多线激光条码识读方法，其特征在于，所述判断条码信息是否完整的步骤具体如下：所述处理器内包括一个包含所有正确条码信息的标准库，所述标准库中的条码信息均按照每n个黑白条为一组进行分割，在比对时，当前读取的条码信息每n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，一旦二者不同，则认为此条码不完整将该组条码位置记录下来，然后跳过若干个黑白条，继续以n个黑白条为一组依次与标准库中信息进行比对，直到所有条码信息比对完毕。
9、根据权利要求6所述的全向多线激光条码识读方法，其特征在于，所述将条码信息进行整合重组的步骤具体如下：在两条扫描线得到的条码信息均进行解码后，将第一条扫描线标记的、条码信息错误的位置用第二条条码对应位置信息进行替换，从而得到完整的条码信息。
10、根据权利要求6所述的全向多线激光条码识读方法，其特征在于，所述条码信息具体是指与条码中各黑白条颜色相对应的一组脉冲信号以及每个黑条或白条的宽度。

说 明 书 摘 要

本发明公开了一种全向多线激光条码识读装置及方法，该装置包括处理器、DAC输出电路、电机控制电路、激光器、电机、激光旋转机构、激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路，处理器分别与DAC输出电路、电机控制电路、解码电路、通讯电路连接，DAC输出电路与激光器连接，电机控制电路与电机连接，电机驱动激光旋转机构旋转，激光接收器、前端信号调理电路、宽度采样电路、解码电路依次连接。该方法是如果条码信息不完整，则再读取另一条扫描线所得到的条码信息，然后将前后两组信息进行整合重组，得到完整的条码扫描结果。本发明针对打邹、破损及反光条码，能够实现快速解码，让用户感觉到流畅的条码阅读，提高作业效率。

说 明 书 附 图

图1

图2

图3

图4

图5

摘 要 附 图

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