CN109101850A - 一种光学照准定位装置 - Google Patents

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CN109101850A CN201810542328.4A CN201810542328A CN109101850A CN 109101850 A CN109101850 A CN 109101850A CN 201810542328 A CN201810542328 A CN 201810542328A CN 109101850 A CN109101850 A CN 109101850A
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韦俊康
林斌
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Beijing D9ing Information Engineering Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明实施例提供了一种光学照准定位装置，装置包括：光源元件、至少两个曲面透镜和安装盒体；曲面透镜的曲面面型为：由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图型的面型，预设图型为形成目标图型的部分图型；安装盒体为多面体的壳体结构，且壳体结构的一板面上设有与曲面透镜数量相同的通孔；光源元件固定置于安装盒体内，曲面透镜固定置于安装盒体的腔内表面上，且每个曲面透镜分别与一个通孔一一对应，曲面透镜中目标镜面与通孔相对，通孔使得光源元件投射至曲面透镜的光束传输至安装盒体的外部。应用本发明实施例提供的光学照准装置能够减少图形码扫描耗费的时间，提高扫码效率。

Description

一种光学照准定位装置
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种光学照准定位装置。
背景技术
条形码扫描仪是利用光学原理通过扫描条形码读取条形码所包含的信息，并将条形码所包含的信息通过数据线或者无线的方式传输到电脑或者其他电子设备，便于操作者从电脑或其他电子设备上快速获取条形码所包含的信息，既能为使用机构节省管理成本又能节省人事成本，因此条形码扫描仪被广泛应用于超市、物流快递、图书馆等机构。
现有的扫描仪在进行条形码扫描时，通常是利用激光或发光二极管打出预设图形的光斑，上述预设图形可以为一个圆圈或点，如操作者将条形码放在上述预设图形的光斑所形成的范围内，条形码便被置于条形码扫描仪的感光组件的感测范围内，操作者再在感测范围内不断调整条形码离扫描仪的距离，直至调整到条形码置于感光组件的焦距范围内时，扫描仪才能照准定位被扫描的条形码，读取该条形码所包含的信息，完成该条形码的扫描，上述照准定位是指确定照准位置，上述照准位置为：扫描仪能够读取条形码所包含信息的位置。
由此可见，现有的扫描仪在进行照准定位时，需要操作者不断尝试调整条形码到扫描仪的距离，将条形码与感光组件之间的距离调整至预设范围内时扫描仪才可以读取条形码所包含的信息。但很多情况下，操作者无法快速将条形码与感光组件之间的距离调整至预设距离范围内，也无法获知条形码相对扫描仪的距离是否位于感光组件所能感知的范围内，只能通过不断调整条形码到扫描仪的距离，直至扫描仪读取到条形码为止。这导致操作者在扫描条形码时，需花费较长的时间寻找条形码的照准位置，从而造成扫码效率较低。
发明内容
本发明实施例提供的一种光学照准定位装置，以减少图形码扫描耗费的时间，提高扫码效率。
本发明实施例提供的一种光学照准定位装置，该装置包括：光源元件、至少两个曲面透镜和安装盒体；曲面透镜的曲面面型为：由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图案的面型，预设图型为形成多条线段首尾连接构成的封闭环状结构中的部分图型；安装盒体为多面体的壳体结构，且壳体结构的一板面上设有与曲面透镜数量相同的通孔；光源元件固定置于安装盒体内，曲面透镜固定置于安装盒体的腔内表面上，且每个曲面透镜分别与一个通孔一一对应，曲面透镜中目标镜面与通孔相对，通孔使得光源元件投射至曲面透镜的光束传输至安装盒体的外部。本发明实施例提供的装置相对现有技术添加了至少两个由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图型的曲面面型的曲面透镜，能够减少图形码扫描耗费的时间，提高扫码效率，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的第一种光学照准定位装置的结构示意图；
图2a为本发明实施例提供的光学照准定位装置发出的光线在待扫描图形码形成第一种图型的示意图；
图2b为本发明实施例提供的光学照准定位装置发出的光线在待扫描图形码形成第二种图型的示意图；
图2c为本发明实施例提供的光学照准定位装置发出的光线在待扫描图形码形成第三种图型的示意图；
图3为本发明实施例提供的曲面透镜的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二种光学照准定位装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第三种光学照准定位装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第四种光学照准定位装置的结构示意图。
1-光源元件、2-曲面透镜、3-安装盒体、4-补光光源组件、5-光线传感器、21-块状平面透镜、22-块状曲面透镜、31-通孔、41-补光光源元件、42-补光控制器。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了减少条码扫描耗费的时间，提高扫码效率，本发明实施例提供了一种光学照准定位装置，下面对本发明实施例所提供的光学照准定位装置进行介绍。
需要说明的是，本发明实施例所提供的光学照准定位装置可以应用于扫描仪中。
如图1所示，本发明实施例提供的光学照准定位装置可以包括：光源元件1、至少两个曲面透镜2和安装盒体3；
曲面透镜2的曲面面型为：由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图案的面型，预设图型为形成多条线段首尾连接构成的封闭环状结构中的部分图型；
安装盒体3为多面体的壳体结构，且壳体结构的一板面上设有与曲面透镜2数量相同的通孔31；
光源元件1固定置于安装盒体3内，曲面透镜2固定置于安装盒体3的腔内表面上，且每个曲面透镜2分别与一个通孔31一一对应，曲面透镜2中目标镜面与通孔31相对，通孔31使得光源元件1投射至曲面透镜2的光束传输至安装盒体3的外部，目标镜面为：曲面透镜2中具有曲面面型的镜面。
在使用本发明实施例提供的光学照准定位装置时，光源元件1发出的光线分别透过每个曲面透镜2后，透射出的光线通过每个曲面透镜2对应的通孔，在安装盒体3外部汇聚合成一个目标图形，也就是说，合成一个由多条线段首尾连接构成的封闭环状结构图案，此时，操作人员在对待扫描图形码进行扫描时，可以根据光学照准定位装置发射的光线在待扫描图形码上合成的图型与目标图型的差别，来调节待扫描图形码与扫描仪间的距离，当光学照准定位装置发出光信号在待扫描图形码上合成的图型与目标图型相同时，意味着待扫描图形码与扫描仪之间的距离已调整至预设范围内，此时，待扫描图形码可被成功地扫描。
值得一提的是，本发明实施例涉及的图形码可以是条形码，也可以是二维码，本发明实施例对此并不限定。
由此可见，相对于现有技术的扫描仪而言，应用本发明实施例提供的光学照准定位装置的扫描仪，由于增加了由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图型的曲面面型的曲面透镜，因此该扫描仪能够减少图形码扫描耗费的时间，提高扫码效率。
一种实现方式中，曲面透镜2的曲面面型可以由多个不同焦距的自由曲面组成。从而使上述光学照准装置在待扫描图形码上可以形成多样化的目标图型，满足不同用户的需要，本发明实施例提供的曲面透镜2中自由曲面的第一个预设数量可以为4，经过仿真软件的模拟计算，4个自由曲面便能够使光线经过曲面透射2呈预设图型的面型。
一种实现方式中，上述曲面透镜2的数量可以为2，也就是说，采用两个曲面透镜2构成的光线照准装置，可使光线透射两个曲面透镜2后形成目标图型，其中，该曲面透镜2的曲面面型可以采用由4个自由曲面拟合构成，可见，由两个曲面透镜构成的光学照准装置既结构简单，又能提高照准定位效率。
一种实现方式中，两个曲面透镜2的曲面面型可以不同或相同。也就是说，上述的预设图型构成的目标图型可以为圆形，也可以为方形，也可以是圆形和方形构成的封闭的环状结构图形，本发明实施例对此并不限定。
可以理解为，当两个曲面透镜2的曲面面型不同时，一个曲面面型的镜面可以透射出半圆形线段的图型，另一个曲面面型的镜面可以透射出矩形线段的图型，当待扫描图形码位于扫描仪的照准位置时，矩形线段首尾和半圆形线段首尾连接构成封闭的环状结构的图型，也就是目标图型；当待扫描图形码未位处于扫描仪的照准位置时，可能存在两种情况，第一种情况：操作人员若看到从光学照准装置透射的光线在扫描图形码上形成的矩形线段和矩形线段未形成闭合的环状结构，则说明待扫描图形码与扫描仪的距离过近，操作人员仅需要调大待扫描图形码与扫描仪间的距离，调至光线在待扫描图形码上形成的矩形线段首尾和半圆形线首尾段形成闭合的环状结构为止，此时，待扫描图形码可被扫描仪成功扫描；第二种情况：操作人员若看到光线在扫描图形码上形成的矩形线段和矩形线段呈部分重叠或部分交叉时，则说明待扫描图形码与扫描仪的距离过远，操作人员仅需要调近待扫描图形码与扫描仪间的距离，调至光线在待扫描图形码上形成的矩形线段首尾和半圆形线首尾段形成闭合的环状结构为止，此时，待扫描图形码可被扫描仪成功扫描。
当两个曲面透镜2的曲面面型相同时，光源元件1发出的光线分别经过两个相同曲面面型的曲面透镜2后，均会在待扫描图形码上形成对称的图形，该对称的图形便于操作人员对图形的记忆与辨识，同时还可以降低设计与制造复杂度。当光学照准装置发出的光线在待扫描图形码上形成的图形为图2b所示的图形，即两个半圆形线段首尾连接构成一个完整的圆形时，则说明待扫描图形码与光学照准装置间的距离处于扫描仪的感光组件感知的焦距范围，此时待扫描图形码可被扫描仪成功扫描。操作人员在进行扫描时，若光学照准装置发出的光线在待扫描图形码上形成的图型为图2a所示的图形，即两个半圆形线段的首尾呈分离状态，则意味着待扫描图形码距离扫描仪过小，此时，操作人员可以将待扫描图形码与扫描仪间的距离增大，直至光学照准装置发射的光线待扫描图形码上形成的图型呈现如图2b所示的图形时，扫描仪可成功扫描待扫描图形码；若光学照准装置发射的光线在待扫描图形码上形成的图型如图2c所示的图形，即两个半圆形图形线段呈部分重叠或交叉状态时，说明待扫描图形码与扫描仪距离过大，此时，操作人员可以缩短待扫描图形码与扫描仪间的距离，直至光学照准装置发射的光线在待扫描图形码上形成的图型如图2b所示的图形时，扫描仪可以成功扫描待扫描图形码。
现针对两个曲面透镜2的曲面面型相同时举一示例，例如，若两个曲面透镜2的合适焦距为200mm～260mm时，当待扫描图形码置于该合适焦距的范围内时，光学照准装置发射的光线可在待扫描图形码上形成目标图型。当待扫描图形码未置于该合适焦距内时，光学照准装置发射的光线可在待扫描图形码上形成未闭合的环状结构的图型或线段部分重叠或部分交叉的状态，此时，针对在在待扫描图形码上形成未闭合的环状结构的图型，操作人员可调远扫描图形码与扫描仪照准机构间的距离，直至在待扫描图形码上形成目标图型；针对在在待扫描图形码上形成部分线段重叠或部分线段交叉的状态，操作人员可调近扫描图形码与扫描仪照准机构间的距离至，直在待扫描图形码上形成目标图型。
一种实现方式中，如图3所示，曲面透镜2为由块状平面透镜21和具有曲面面型镜面的块状曲面透镜22构成的透镜，块状曲面透镜22固定置于所述块状平面透镜21的内部。
可以理解的是，曲面透镜2是光学照准装置的关键部件，若曲面透镜2被损伤导致曲面透镜2有缺陷，光学照准装置发出的光线在待扫描图形码上形成的图型会发生变化，使操作人员根据该光学照准装置透射在待扫描图形码上形成的图型无法准确判断该待扫描图形码是否在照准位置，从而影响光学照准装置确定扫描待扫描图形码的照准位置的准确率。为减小透镜损伤发生的概率，本发明实施例如图3所示的曲面透镜2。
值得一提的是，由于块状平面透镜21不会对光源元件1和块状曲面透镜22发出的光线产生影响。因此，在块状曲面透镜22置于块状平面透镜21后，块状平面透镜21的损伤不会对光线透射块状曲面透镜22后形成的目标图型产生影响，块状平面透镜21可以保护块状曲面透镜22避免损伤，从而减小了块状曲面透镜22损伤发生的概率，也就是说，进一步地减小了光学照准装置发出的光线在待扫描图形码上形成的目标图型发生变化的概率，使操作人员根据光学照准装置发出的光线在待扫描图形码上形成的图型可以准确地判断是否照准，提高了光学照准装置确定待扫描图形码的照准位置的准确率。
光源元件1与曲面透镜2的相对位置关系可以有两种实现方式，其中，第一种实现方式中，如图4所示，上述光源元件1的数量与曲面透镜2的数量相同，且光源元件1与曲面透镜2一一对应，上述光源元件1以与目标镜面相背的方式置于光源元件1对应的曲面透镜2的一侧。
需要说明的是，一个光源元件为一个曲面透镜发射可见光源，可以增强光线的强度，能够使光线透过曲面透镜2后形成的目标图型更加清楚，有利于操作人员准确的找到图形码的照准位置。
另外，一个光源元件1为一个曲面透镜2的提供光源，有利于在一个光源元件1损坏时，另一个光源元件1能够继续工作，提高了扫描仪的使用寿命，且光源元件1置于曲面透镜2的一侧，能够便于光源元件1的维修或更换，从而能够提高扫描仪的使用效率。
第二种实现方式中，光源元件1的数量与曲面透镜2的数量相同，且光源元件1与曲面透镜2一一对应，光源元件1以与目标镜面相背的方式固定置于光源元件1对应的曲面透镜2的内部。
值得一提的是，光源元件1固定置于光源元件1对应的曲面透镜2的内部，可以使光源元件1和曲面透镜2之间的位置关系相对第一种实施方式的位置更加牢固，能够提高光学照准装置的照准精度，另外，也能够减少光源元件1在安装盒体3内的空间占用面积。
一种实现方式中，若光源元件1的光线强度较弱时，会导致上述光学照准装置在待扫描图形码上形成的图型模糊不清，从而使操作人员无法清楚辨识到在扫描图形码上形成的图型，影响光学照准装置对待扫描图形码的照准位置的准确率。因此，本发明实施例提供了两种实施方式中，第一种实施方式如图5所示，上述光学照准装置装置还包括两个补光光源组件4和两个光线传感器5，上述补光光源组件4与上述光线传感器5一一对应；
其中，补光光源组件4包括：补光光源元件41和补光控制器42；
补光光源组件4固定置于安装盒体3内，且两个补光光源组件4以背离方式分别置于每个曲面透镜的一侧；补光光源元件41与补光控制器42电连接，补光控制器42与补光光源组件4对应的光线传感器5电连接；
光线传感器5固定置于安装盒体3内，光线传感器5获取环境的光信号，并将获取的光信号发送给补光控制器42，补光控制器42根据光信号，控制补光光源元件41产生光源的光线强度。
一种实现方式中，可以在靠近每个曲面透镜2的一侧分别设置补光光源组件5和光线传感器6，用两个补光光源组件4分别为两个曲面透镜2补光，使每个曲面透镜2均可以得到足够的光线，以使足够强的光信号透射至两个曲面透镜2后形成的两个图型均为清晰图型，另外，两个光线传感器6的独立应用，使得一个光学传感器6损坏，也不影响另一个光线传感器6的使用，提高了光学照准装置的使用寿命。
第二种实施方式如图6所示，上述光学照准装置装置还包括两个补光光源组件4和一个光线传感器5；
其中，补光光源组件4包括：补光光源元件41和补光控制器42；
补光光源组件4和光线传感器5均固定置于安装盒体3内，且两个补光光源组件4以背离方式置于每个曲面透镜2的一侧；补光光源元件41与补光控制器41电连接；两个补光控制器42均与光线传感器5电连接；
光线传感器5固定置于安装盒体3内，光线传感器5获取环境的光信号，并将获取的环境的光信号发送给补光控制器42，补光控制器42根据光信号，控制补光光源元件41产生光源的光线强度。
一种实现方式中，可以在靠近每个曲面透镜2的一侧分别设置补光光源组件5，利用光线传感器6获取安装盒体3内的光信号，用两个补光光源组件4根据管线传感器获取的光信号分别为两个曲面透镜2补光，使每个曲面透镜2均可以得到足够的光线，以使足够强的光信号透射至两个曲面透镜2后形成的两个图型均为清晰图型，另外，应用一个光线传感器6时刻接收环境的光信号，既能起到对光源元件的补光作用，又节约了光学照准装置的成本。
以上两种实现方式对应的两种光学照准装置，在使用过程中，光线传感器5实时获取环境的光信号，若补光控制器42接收到的光线传感器5的光信号小于预设的强度值，则控制补光光源42开启，并根据接收到的光信号的强度值调节补光光源元件1发出光信号的强度，为上述光学照准装置发出的光信号在待扫描图形码上形成的图型提供足够的光线强度，使光学照准装置在待扫描图形码上形成清晰的图形，从而使操作人员可以清楚辨识到上述光学照准装置在待扫描图形码上形成的图型，提高了光学照准装置确定待扫描图形码的照准位置的准曲率。
一种实现方式中，光源元件1和/或补光控制器42可以均采用LED灯，使得光源元件1不仅具有高光效，且还有具有较低的光衰和较高的结界温度。
本发明实施例提供的光学照准定位装置由于可以根据光线在待扫描图形码上形成的图型与目标图型的差别，来确定扫描仪的感光组件的感测范围，因此操作人员能够根据光线在待扫描图形码上形成的图型与目标图型的差别，快速调节待扫描图形码与扫描仪间的距离，使待扫描图形码准确置于扫描仪的感光组件的感测范围，从而能够提高待扫描图形码被成功扫描的效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学照准定位装置，其特征在于，所述装置包括：光源元件(1)、至少两个曲面透镜(2)和安装盒体(3)；
所述曲面透镜(2)的曲面面型为：由第一预设数量个自由曲面拟合构成的、能够使光线经过透射呈预设图型的面型，所述预设图型为形成目标图型的部分图型，所述目标图型为由多条线段首尾连接构成的封闭环状结构的图案；
所述安装盒体(3)为多面体的壳体结构，且所述壳体结构的一板面上设有与所述曲面透镜(2)数量相同的通孔(31)；
所述光源元件(1)固定置于所述安装盒体(3)内，所述曲面透镜(2)固定置于所述安装盒体(3)的腔内表面上，且每个所述曲面透镜(2)分别与一个所述通孔(31)一一对应，所述曲面透镜(2)中目标镜面与所述通孔(31)相对，所述通孔(31)使得光源元件(1)投射至所述曲面透镜(2)的光束传输至安装盒体(3)的外部，所述目标镜面为：所述曲面透镜(2)中具有所述曲面面型的镜面。
2.如权利要求1的装置，其特征在于，所述第一预设数量为4。
3.如权利要求2的装置，其特征在于，所述光源元件(1)的数量与所述曲面透镜(2)的数量相同，且所述光源元件(1)与所述曲面透镜(2)一一对应，所述光源元件(1)以与目标镜面相背的方式置于所述光源元件(1)对应的曲面透镜(2)的一侧。
4.如权利要求2的装置，其特征在于，所述光源元件(1)的数量与所述曲面透镜(2)的数量相同，且所述光源元件(1)与所述曲面透镜(2)一一对应，所述光源元件(1)以与目标镜面相背的方式固定置于所述光源元件(1)对应的曲面透镜(2)的内部。
5.如权利要求4的装置，其特征在于，所述曲面透镜(2)的数量为2。
6.如权利要求5的装置，其特征在于，所述装置还包括：两个补光光源组件(4)和两个光线传感器(5)，所述补光光源组件(4)与所述光线传感器(5)一一对应；
其中，所述补光光源组件(4)包括：补光光源元件(41)和补光控制器(42)；
所述补光光源组件(4)固定置于所述安装盒体(3)内，且两个所述补光光源组件(4)以背离方式分别置于每个所述曲面透镜的一侧；所述补光光源元件(41)与所述补光控制器(42)电连接，所述补光控制器(42)与所述补光光源组件(4)对应的所述光线传感器(5)电连接；
所述光线传感器(5)固定置于所述安装盒体(3)内，所述光线传感器(5)获取环境的光信号，并将获取的光信号发送给所述补光控制器(42)，所述补光控制器(42)根据所述光信号，控制所述补光光源元件(41)产生光源的光线强度。
7.如权利要求5的装置，其特征在于，所述装置还包括两个补光光源组件(4)和一个光线传感器(5)；
其中，所述补光光源组件(4)包括：补光光源元件(41)和补光控制器(42)；
所述补光光源组件(4)和所述光线传感器(5)均固定置于所述安装盒体(3)内，且两个所述补光光源组件(4)以背离方式置于每个所述曲面透镜(2)的一侧；所述补光光源元件(41)与所述补光控制器(42)电连接；两个所述补光控制器(42)均与所述光线传感器(5)电连接；
所述光线传感器(5)固定置于所述安装盒体(3)内，所述光线传感器(5)获取环境的光信号，并将获取的环境的光信号发送给所述补光控制器(42)，所述补光控制器(42)根据所述光信号，控制所述补光光源元件(41)产生光源的光线强度。
8.如权利要求5～7中任一项所述的装置，其特征在于，两个所述曲面透镜(2)的曲面面型不同或相同。
9.如权利要求8的装置，其特征在于，所述曲面透镜(2)为由块状平面透镜(21)和具有所述曲面面型镜面的块状曲面透镜(22)构成的透镜，所述块状曲面透镜(22)固定置于所述块状平面透镜(21)的内部。
10.一种条形扫描仪，其特征在于，所述扫描仪为：包括权利要求1～9中任一项所述的光学照准定位装置的扫描仪。
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