JP4304767B2 - Laser scanner device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーコードを読み込むためのレーザスキャナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、様々な大きさのバーコードを読み込むことができるハンディタイプのレーザスキャナ装置がある。このレーザスキャナ装置は、レーザ光を出射するレーザダイオードと、レーザー光を反射する揺動自在な反射鏡(以下揺動鏡という)と、この揺動鏡を揺動自在に支持する支持軸と、この揺動鏡を揺動させるための揺動装置とを備え、レーザ光が、バーコードを構成する各バーに垂直な方向(以下「走査方向」という)に沿ってバーコード上を往復して照射されるように、揺動反射鏡を揺動させてレーザ光の出射方向を変える構成となっている。
【0003】
また、このレーザスキャナ装置は、レーザ光の出射方向が変化する範囲を表す走査角を切り替えるための切替スイッチを備え、揺動装置は、この切替スイッチで指定された走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう、走査角に応じて予め定められた駆動力で反射鏡を揺動駆動する構成となっている。
【0004】
そのため、このレーザスキャナ装置を用いてバーコードを読み込ませるときには、まずバーコードの大きさに合わせ、切替スイッチで走査角を切り替え、その後、レーザ光をバーコードに当て、そのバーコードを読み込ませているのである。
【0005】
尚、バーコードの読み込みは、レーザスキャナ装置が、入射された光の明暗を解析する読取装置を備えているので、この読取装置により、走査方向に沿ったバーコード上のそれぞれの点から反射されるレーザ光の反射光の明暗を解析することによって行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなレーザスキャナ装置では、例えば、スキャナ装置自身が発生する熱や外気温により支持軸周囲の温度が上昇したり、支持軸と揺動鏡との磨耗による経年変化や当接部分にほこりが詰るなどして、揺動鏡に対する支持軸の摩擦が増大することがある。このような摩擦が大きくなると、一般にレーザスキャナ装置では、揺動鏡を駆動する駆動力が走査角に応じて予め定められているので、指定した走査角よりも狭い範囲内でしかレーザ光の照射が行われない場合があるという問題があった。
【0007】
つまり、従来のレーザスキャナ装置では、走査角が指定されていても、支持軸の摩擦が大きくなると、以前は読込可能であった大きさのバーコードが、ある日突然に読込不能となったり、あるいは、電源投入後しばらくすると、支持軸周囲の温度が除々に上昇して、電源投入直後に読み込めた大きさのバーコードが、読み込めなくなってしまう等の事態が発生する場合があった。そして、このような場合には、その都度、切替スイッチを操作する等して、バーコードを読み込めるように走査角を調整する必要があるため、その調整作業が面倒であった。
【0008】
そこで、本発明では、上記問題を解決するため、揺動鏡に対する支持軸の摩擦が大きくなっても、指定した走査角の範囲内へのレーザ光の照射を、安定して行うことができるレーザスキャナ装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1記載のレーザスキャナ装置では、レーザ出射手段が、揺動自在に構成された揺動体を有し、この揺動体の揺動によって、レーザ光の出射方向を予め定められた走査方向に沿って連続的に変化させ、その揺動体を駆動手段が揺動駆動し、そして、レーザ光の出射方向を変える範囲を表す走査角を走査角指定手段で指定すると、レーザ出射手段から出射されたレーザ光が、走査角指定手段で指定された走査角内を往復して照射されるように、駆動力制御手段が、走査角に応じて予め定められた駆動力を駆動手段に発生させている。
【0010】
そしてこのレーザスキャナ装置では、実速度検出手段が、実際に揺動している揺動体の揺動速度である実速度を検出し、駆動力補正手段が、前記駆動力でレーザ照射手段を駆動させたときに得られるべき、揺動体の揺動速度である目標速度と、実速度とを比較し、実速度が目標速度に一致するように前記駆動力を補正している。
【0011】
つまり、駆動力が一定ならば揺動体に働く摩擦等の抵抗が大きいほど走査角が小さくなり、また実速度も遅くなるので、実速度を目標速度に一致させるように駆動力を調整することによって、指定した走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう揺動体を揺動しているのである。
【0012】
このようにすると、揺動体に対する支持軸の摩擦が大きくなるなどしても、駆動力補正手段が実速度を目標速度に一致させるよう駆動力を補正して揺動体を揺動しているので、走査角指定手段で指定した走査角内で常にレーザ光が往復して照射されるよう揺動体を揺動させることができる。
【0013】
従って、この請求項1記載のレーザスキャナ装置を用いると、熱や経年変化等によらず、同じ大きさのバーコードであれば、走査角指定手段で指定された同じ走査角で読み込むことができる。
また、請求項1記載のレーザスキャナ装置では、実速度検出手段として、所定寸法の開口をもつ揺動遮蔽板の検出窓及び固定遮蔽板のスリットを通過した光を受光手段で受光し、受光手段での受光期間に基づき実速度を求めている。
【0014】
この請求項1記載の実速度検出手段を用いれば、検出窓の大きさWが一定であるので、受光期間Tとすると実速度Vは、V=W/Tという計算式から簡単に求めることができる。
尚、この請求項1記載のレーザスキャナ装置を用いる場合、実速度Vに代えて、受光期間Tを用いて、駆動力を補正するようにしてもよい。この場合、目標速度で揺動遮蔽板を揺動させたとき受光手段が光を受光する受光期間を目標期間Oとし、この目標期間Oと受光期間Tとの差に基づいて駆動力を補正するようにすれば、実速度を算出する必要がなくなるので、実速度を算出するよりも駆動力の制御が簡単になるからである。
【0015】
また、この請求項1記載の実速度検出手段で用いる光は、蛍光灯や日光等の外部から入射する光を用いてもよいし、発光ダイオード等の光を照射する照射手段を用いてもよい。
ところで、実速度は、請求項2記載のレーザスキャナ装置のように、揺動体の揺動中心近傍を通過するときの実速度を検出するとよい。これは、揺動体が何らかの摩擦を受けた場合、揺動中心の実速度は他の場所よりも大きく変化するので、揺動体が何らかの抵抗を受けた場合、これに俊敏に対応して角度範囲を修正できるからである。
【0016】
次に、請求項3記載のレーザスキャナ装置では、駆動力制御手段が、走査角指定手段で指定された走査角に応じた駆動電圧を前記駆動手段に印加し、駆動手段が、印加される駆動電圧に応じた電磁力を、前記駆動力として発生し、駆動力補正手段が、駆動電圧を変化させることにより駆動力を補正している。
【0017】
従って、この請求項3記載のレーザスキャナ装置を用いると、駆動電圧の電圧値を変更するだけで、駆動力を変えることができるので、駆動力の制御を簡単に行うことができる。
次に、請求項4に記載されているように、駆動手段としては、電磁石を用いると安価にレーザスキャナ装置を構成することができる。
【0018】
次に請求項5記載のレーザスキャナ装置では、駆動力制御手段が、予め定められた一定期間内に印加された複数の定電圧パルスの平均電圧が駆動電圧となるように、定電圧パルスを前記駆動手段に印加し、駆動力補正手段が、定電圧パルスのパルス幅を可変することにより、駆動電圧を可変する、いわゆるパルス幅制御(以下PWM制御という)を行っている。
【0019】
この請求項5記載のレーザスキャナ装置では、PWM制御によりパルス電圧の平均電圧すなわち駆動電圧を変えることができるので、駆動力の制御がより簡単になる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例について以下詳細に説明する。
ここで図1は、本実施例のレーザスキャナ装置の概略構成図である。
本実施例のレーザスキャナ装置1は、レーザ光を出射するレーザダイオード10と、レーザスキャナ装置1に固定され、レーザダイオード10から出射されたレーザ光を反射する反射鏡12と、レーザスキャナ装置1に対し揺動自在に取り付けられ、反射鏡12で反射されたレーザ光をバーコードラベルBに向かって反射する揺動鏡14とを備えている。このうち揺動鏡14は、揺動鏡14で反射されたレーザ光が、バーコードラベルBの各バーbに対し垂直な走査方向に沿って照射されるよう、レーザスキャナ装置1本体に対し揺動自在に設置されている。
【0021】
また。このレーザスキャナ装置1は、バーコードラベルBで反射されたレーザ光を受光してその明暗を解析し、バーコードを読み取るための読取装置16と、揺動鏡14を揺動させ、揺動鏡14で反射されたレーザ光の出射方向が変化する範囲を表す3種類の走査角を指定可能な切替スイッチ18とを備えている。尚、本発明の走査角指定手段は、切替スイッチ18に相当する。
【0022】
さらにこのレーザスキャナ装置1は、切替スイッチ18で指定された走査角の範囲内でレーザ光の出射方向を変化させるよう、揺動鏡14を揺動駆動する揺動鏡駆動装置3と、揺動鏡14の実際の揺動速度である実速度を検出する実速度検出装置5と、このレーザスキャナ装置1全体を制御する制御回路7と、揺動鏡駆動装置3及び実速度検出装置5を動作させるための動作回路9とを備えている。
【0023】
尚、上述した読取装置16は、一般に良く知られた断面が半円形のレンズ及び、このレンズで受光したレーザ光を受光し、受光したレーザ光の光量に応じた明暗信号を出力するセンサ等からなる周知の装置であり、本実施例の主要な部分でないのでその詳細についての説明は省略する。
【0024】
次に、揺動鏡駆動装置3について説明する。
ここで、図2は、揺動鏡駆動装置3の平面図である。
この揺動鏡駆動装置3は、長尺状に形成され、長手方向の一方の端面に揺動鏡14が取り付けられた棒磁石30と、この棒磁石30の長手方向の中央部分を支点に、この棒磁石30を揺動自在に支持する支持軸32と、揺動鏡14で反射されたレーザ光がバーコードラベルBに対し垂直に出射される位置である揺動中心に、揺動鏡14が位置するよう棒磁石30を付勢する一対のバネ34とからなる。このうち、バネ34は、一対の鶴巻バネからなり、揺動鏡14が揺動中心に位置するとき、棒磁石30の揺動方向に沿った左右方向に等しい張力が掛かるように、揺動鏡14が取り付けられた端面側とは反対側の端面近傍に一端が取り付けられ、他端がレーザスキャナ装置1に取り付けられる。このバネ34を設けたのは、揺動鏡14を常にこの揺動中心を中心に揺動させることができるからである。尚、以下、必要に応じ揺動鏡14及び棒磁石30を合わせて揺動体とよぶ。
【0025】
また、この揺動鏡駆動装置3は、棒磁石30を揺動するための一対の電磁石4を備えている。この電磁石4は、水平断面が凹字状に形成された鉄心部40と、この鉄心部40の底部部分に巻き付けられたコイル42とからなり、棒磁石30を挟んで両側に1個ずつ配置され、かつ、棒磁石30の両端で、鉄心部40の各角突部部分400が対向するように配置されている。またこの電磁石4は、コイル42に電圧を印加すると、対向する突部部分400に異なる磁極が生じるよう、コイル42が直列に接続されている。
【0026】
このように構成された揺動鏡駆動装置3では、電磁石4に電圧を加えると、棒磁石30の端部部分は、その端部部分とは異なる磁極が表れた突部部分400の側に引き寄せられ、棒磁石30が支持軸32を中心に回動する。そして、この棒磁石30は、電磁石4にその逆電圧が加えられると、その端部部分が逆方向に引き寄せられ、棒磁石30が逆方向に回動する。従って、この揺動鏡駆動装置3を用いれば、コイル42に印加する電圧の方向を反転を繰り返すことによって、揺動体を揺動させることができるのである。
【0027】
その結果、本実施例のレーザスキャナ装置1では、棒磁石30が支持軸32を中心に揺動し、揺動鏡14が揺動するので、レーザ光の出射方向が前述した走査方向に沿って連続的に変化するのである。
尚、本発明のレーザ出射手段は、本実施例のレーザダイオード10、反射鏡12及び揺動鏡駆動装置3に相当する。また、本発明の駆動手段は、本実施例の電磁石4に相当する。
【0028】
次に、上述した揺動鏡駆動装置3に設けられ、揺動体が実際に揺動している揺動速度である実速度を検出するための実速度検出装置5について説明する。
ここで図3は、実速度検出装置5の説明図である。この図3のうち、図3(a)は実速度検出装置の側部断面図、図3(b)(c)(d)はその平面図である。
【0029】
この実速度検出装置5は、図2中には図示されていないが、図2で見て棒磁石30の裏側や、バネ34が取り付けられた部分など、実速度を検出できる場所ならばどこに取り付けてもよい。
この実速度検出装置5は、図3(a)に示すように、検出光を出射する発光ダイオード50と、検出光を受光するフォトトランジスタ56と、図3(c)(d)に示すように、棒磁石30に一体に取り付けられ、検出光を通過させるための検出窓520が設けられた揺動遮蔽板52と、揺動鏡駆動装置3に固定され、検出光を通過するスリット540が形成された固定遮蔽板54とからなる。
【0030】
このうち、検出窓520は、図3(c)に示すように、揺動遮蔽板52が棒磁石30とともに揺動する際、揺動遮蔽板52が揺動する揺動方向に垂直な辺が、その辺を延長すると揺動遮蔽板52の揺動中心で予め定められた角度θで交わるように形成されている。尚、揺動遮蔽板52及び固定遮蔽板54は、図3(c)(d)に示すように、スリット540や検出窓520が設けられた以外の部分(図の網掛け部分)を検出光が透過して、フォトトランジスタ56で受光されないよう遮光処理がなされている。
【0031】
このうち揺動遮蔽板52及び固定遮蔽板54は、図3(a)に示すように、互いの板面が互いに対向しかつ、図3(b)に示すように、揺動遮蔽板52が棒磁石30の揺動に伴って揺動する際、検出窓520がスリット540上を通過するように配置される。また、発光ダイオード50及びフォトトランジスタ56は、発光ダイオード50から出射された検出光がスリット540の長手方向中央部分を通過して発光ダイオード50で受光されかつ、その検出光がそれぞれの板52,54の板面に垂直に照射される位置に配置される。
【0032】
このように構成された実速度検出装置5では、揺動遮蔽板52が揺動すると、検出窓520がスリット540上を通過するときのみ検出光がフォトトランジスタ56で受光されるので、検出窓520がスリット540上を通過するのに要した通過時間をフォトトランジスタ56が検出光を受光した受光期間Tから求めることができる。また、この実速度検出装置5では、検出光がスリット540の長手方向中央部分を通過するので、検出窓520内を検出光が通過する部分の円弧状の検出窓長さをWとすると、実速度はV=W/Tとして求めることができる。ただし、揺動中心からその部分までの半径をrとすると、W=rθで表される。
【0033】
尚、本発明の受光手段は、本実施例のフォトトランジスタ56に相当する。
次に、本実施例の揺動鏡駆動装置3を動作させるための動作回路9について説明する。
ここで、図4は、揺動鏡駆動装置3を構成する駆動回路の概略構成図、図5(a)は、棒磁石30が揺動する範囲を揺動中心からの揺動角度で表し、その揺動角度を縦軸、時間を横軸で表した棒磁石30が揺動する様子を説明するためのグラフ、図5(b)は、棒磁石30を揺動駆動させる際の、コイル42に印加する駆動電圧の大きさとその印加方向とを表し、その大きさと印加方向とを縦軸、時間を横軸で表した駆動電圧をコイル42へ印加する様子を説明するためのグラフである。
【0034】
まず、この動作回路9では、図4に示すように、この動作回路9への電源供給を行う電池90のプラス側に、短絡防止用の保護抵抗R1を介して電界効果トランジスタTR1及びTR3(以下単に「TR1」あるいは「TR3」とよぶ)が並列に接続され、さらにこれらTR1、TR3のそれぞれに、電界効果トランジスタTR2、TR4(以下単に「TR2」あるいは「TR4」とよぶ)が直列に接続されている。これらTR1〜TR4のうち、TR1及びTR3は、そのドレイン端子が保護抵抗R1を介して電池90にそれぞれ接続され、ソース端子がそれぞれTR2及びTR4のドレイン端子に接続される。また、TR2及びTR4のソース端子が電池90のマイナス側に接続される。
【0035】
また、この動作回路9では、このTR1のソース端子及びTR2のドレイン端子と、TR3のソース端子及びTR4のドレイン端子とが、直列に接続された一対のコイル42を介して接続されている。また、各TR1〜TR4には、各TR1〜TR4のソース端子からドレイン端子方向が順方向となるようにダイオードD1〜D4が接続されている。また、電池90は、保護抵抗R1を介してコンデンサCに接続され、そしてこのコンデンサCは電池90のマイナス側に接続されている。
【0036】
さらに、この動作回路9では、電池90のプラス側に、電界効果トランジスタTR5(以下単に「TR5」とよぶ)を介して発光ダイオード50が接続され、またこの発光ダイオード50は、発光ダイオード保護用の保護抵抗R2を介して電池90のマイナス側に接続されている。このうちTR5のドレイン端子が電池90のプラス側に接続され、ソース端子が発光ダイオード50のアノード側に接続される。
【0037】
またさらに、この動作回路9では、電池90のプラス側から、負荷抵抗R3を介してフォトトランジスタ56が接続され、このフォトトランジスタ56は、電池90のマイナス側に接続されている。
そして、制御回路7は、各TR1〜TR5の各ゲートに接続され、また、保護抵抗R3とフォトトランジスタ56のドレイン端子との間の電圧監視点に接続されている。またこの制御回路7は、切替スイッチ18に接続されている。
【0038】
このように構成された動作回路9では、まず、TR1及びTR4をオンすると、電池90からコイル42に駆動電圧が印加され、コイル42に棒磁石30を駆動する駆動力である電磁力が発生するので、この電磁力により棒磁石30を何れか一方向に揺動させることができる。またこの動作回路9では、TR1及びTR4をオフし、TR2及びTR3をオンすると、TR1及びTR4をオンさせたときとは逆方向に電池90からコイル42に駆動電力が印加され、逆方向の電磁力が発生するので、この駆動電圧によりTR1及びTR4をオンしたときとは逆方向に棒磁石30を揺動させることができる。
【0039】
従って、本実施例では、TR1及びTR4、TR2及びTR3とを制御回路7を使って交互に切り替えると、図5(b)に示すように、駆動電圧のコイル34への印加方向を交互に変えることができ、このようにすると、図5(a)に示すように、棒磁石30を揺動させることができるのである。
【0040】
また、上記のように構成された動作回路9では、TR5をオンすると発光ダイオード50が発光して、検出光がフォトトランジスタ56に向かって照射され、そして、この検出光がスリット540及び検出窓520を通過しフォトトランジスタ56で受光されると、フォトトランジスタ56がオンされ、電圧監視点の電位が接地電位になる。
【0041】
従って、本実施例では、制御回路7がTR5を動作させ、そして電圧監視点の電位が接地電位になっている時間を計時すると、フォトトランジスタ56で検出光を受光した受光期間Tが計時できるのである。
尚、各ダイオードD1〜D4は、コイル42に蓄積された電力を逃がすためのもので、一般にフライホイールダイオードと呼ばれているものである。そしてこの逃がされた電力はコンデンサに蓄積される。これらダイオードD1〜D4やコンデンサCの働きは周知のものであるので、その説明は省略する。
【0042】
次に、本実施例では、揺動鏡14を揺動させるために、制御回路7が上述した動作回路9を用いてパルス幅制御(以下「PWM制御」という)により駆動電圧をコイル42に印加しているので、以下このPWM制御について説明する。
ここで図6は、PWM制御を説明するための説明図である。尚、図6(a)(b)はともに、縦軸が駆動電圧の電圧値及びコイル42への印加方向、横軸が時間を表すグラフである。
【0043】
本実施例で行われているPWM制御は、複数の定電圧パルス列を予め定められた反転期間毎に極性を反転させてコイル42に印加する制御である。
具体的には、このPWM制御では、図5(a)に示すように、まず、最初の反転期間でTR1及びTR4のオンオフを行うことにより、予め定められたパルス幅の定電圧パルスを予め定められたパルス間隔で繰り返し発生させ、次の反転期間ではTR2及びTR3のオンオフを行うことにより、TR1とTR4とをオンオフさせたときとは、極性すなわち、コイル42への電池90から印加される駆動電圧の印加方向のみが異なる、同じパルス幅の定電圧パルスを同じパルス間隔で発生させ、さらに次の期間では再びTR1及びTR4を用いて、定電圧パルスを発生させている。
【0044】
このように定電圧パルスを発生させると、反転期間内でオンオフを繰り返した定電圧パルスの電圧の平均値が図6(a)の一点鎖線のようになる。本実施例の駆動電圧は、この定電圧パルスの電圧の平均値を示している。
そして、図6(b)に示すように、各定電圧パルスのパルス幅を広げると、駆動電圧も大きくなる。
【0045】
つまり、本実施例では、このPWM制御を利用し、定電圧パルスのパルス幅を可変することにより駆動電圧の電圧値を制御し、棒磁石30の揺動範囲、ひいては走査角を操作しているのである。具体的には、図5(b)に示すように、駆動電圧の大きさを変え、図5(a)に示すように棒磁石30の揺動範囲を自在に変えているのである。尚、図5は、切替スイッチ18指定できる走査角が3種類なので、線種により区別(例えば図5(a)の一点鎖線は図5(b)の一点鎖線に対応する)して記載してある。
【0046】
従って、本実施例では、切替スイッチ18で指定可能な走査角に応じて予めパルス幅を定めておけば、このPWM制御により、切替スイッチ18の指示に従ってこのパルス幅に応じた電磁力を電磁石4に発生させ、切替スイッチ18で指定された走査角で揺動体を揺動させることができるのである。
【0047】
尚、本実施例では、切替スイッチ18を切り替え、ある走査角を指定すると、この走査角に応じたパルス間隔の定電圧パルスを設定する構成となっている。
また、前述した揺動範囲は、棒磁石が揺動中心から揺動する揺動角度で表されている。
【0048】
尚、本発明の駆動力制御手段は、本実施例の制御回路7及び動作回路9に相当する。
以上説明したレーザスキャナ装置1では、例えば支持軸32と棒磁石30との摩擦により、切替スイッチ18で指定した走査角と、実際の走査角とが異なる場合、揺動鏡14に作用する駆動力を補正して、実際の操作角を切替スイッチ18で指定した走査角に補正する駆動力補正処理が行われるので、以下この処理について説明する。
【0049】
ここで、図7は走査角調節制御のフローチャート、図8は、揺動鏡14の揺動速度、すなわち棒磁石30の揺動速度と、揺動鏡14が揺動する範囲、すなわち棒磁石30が揺動する範囲を表す揺動角との関係を示すグラフである。
この駆動力補正処理S1は、レーザスキャナ装置1の電源がオンされると開始され、まず、図7に示すように、上述したPWM制御での定電圧パルスのパルス幅の設定が行われる(S10)。このS10は、電源がオンされた時点では、予め切替スイッチ18が何れかの走査角に設定されているので、その設定された走査角に応じたパルス幅が設定される。
【0050】
次に、実速度を検出する実速度検出処理S12を行う。
この実速度検出処理S12では、前述したように、図4の電圧監視点の電圧を制御回路7が監視しているので、この電圧監視点の電圧が接地電位になっている時間を計時している。
【0051】
尚、ここで実速度の算出を行わず、電圧監視点が接地電位になっている時間、すなわち、実速度で棒磁石30が揺動したとき、フォトトランジスタ36が検出光を受光する実時間Tのみを検出しているのは、検出窓長さWが一定で、実速度Vの逆数が実時間Tに比例するので、実時間を検出できれば、後述する実時間Tと目標時間との比較を行うことにより、実速度Vと目標速度との比較を行うことができるからである。
【0052】
次に、目標速度と実速度とが一致するか否かが判定される(S14)。このS14において、目標速度と実速度とが一致するか否かを判定しているのは、上述したPWM制御により、レーザ光を、ある一定周期(通常30〜1000往復/秒)である走査角の範囲内を往復するように照射させる場合、図8に示すように、棒磁石30の揺動速度と実際の走査角との関係が予め実験により分かっているので、棒磁石30の実速度が目標速度に一致するようにすれば、走査角が一致していると判定できるからである。
【0053】
ただし、このS14では、実速度と目標速度との比較が、先に述べたように実時間と目標時間とを比較により行うことができるので、実時間が目標時間に一致するか否かを判定している。
そして、この判定(S14)で、実速度と目標速度とが一致すると判定されれば、パルス幅の調整をする必要がないので、切替スイッチ18が切替され、走査角が変更されているか否かを判定し(S18)、このS18で否定判定されれば、再び実速度検出処理(S12)が行われ、肯定判定されれば、パルス間隔の設定が行われる(S10)。
【0054】
一方、このS14の判定で、実速度と目標速度とが一致しないと判定されると、次に、定電圧パルスのパルス幅を補正する処理が行われ(S16)、次の目標速度が変更されたか否かを検出する処理(S18)がなされ、否定判定されれば、再び実速度を検出し(S12)、パルス幅調整後の実速度と目標速度との比較がなされるのである。
【0055】
尚、本発明の駆動力補正手段は、本実施例のS14及びS16の処理に相当する。
以上説明した処理S1は電源がOFFされるかあるいは、レーザスキャナ装置1の未使用時に行われるスリープ制御が開始されるまでの間常時行われ、スリープ制御が解除されるか電源がONされると開始される。
【0056】
以上説明したレーザスキャナ装置1を用いると以下のような効果がある。
まず本実施例のレーザスキャナ装置1を用いると、レーザスキャナ装置1を取り巻く様々な条件により、棒磁石30と支持軸32との間の摩擦が大きくなっても、S14で実速度と目標速度とを比較し、S16で目標速度が実速度に一致するよう定電圧パルスのパルス幅、すなわち駆動力を補正して揺動鏡14を揺動しているので、常に切替スイッチで指定した走査角内でレーザ光が往復して照射されるよう揺動鏡14を揺動させることができる。
【0057】
そのため本実施例のレーザスキャナ装置1を用いると、熱や経年変化等により支持軸32と棒磁石30との摩擦が大きくなっても、摩擦が大きくなる前に指定した走査角と同じ走査角を切替スイッチ18で指定すれば、同じ大きさのバーコードを常に読み込むことができる。
【0058】
次に、本実施例のレーザスキャナ装置1を用いれば、検出窓520の大きさWが一定であるので、受光期間Tとすると、実速度Vは、V=W/Tという計算式から簡単に求めることができる。
尚、本実施例では、実速度Vに代えて、受光期間Tを用いて、駆動力を補正しているので(S12,S14)、実速度を算出するよりも駆動力の制御を簡単に行うことができる。
【0059】
また、本実施例では、検出光として発光ダイオード50が発光する光を用いたが、蛍光灯や日光等の外部から入射する光を用いてもよい。
ところで、実速度は、揺動中心近傍を通過するときの実速度を検出するとよい。これは、棒磁石30が何らかの摩擦を受けた場合、揺動中心の実速度は他の場所よりも大きく変化するので、棒磁石30が何らかの抵抗を受けた場合、これに俊敏に対応して角度範囲を修正できるからである。
【0060】
また、本実施例のレーザスキャナ装置1では、駆動電圧の電圧値を変更するだけで駆動力を変えることができるので、駆動力の制御を簡単に行うことができる。
さらに、本実施例のレーザスキャナ装置では、PWM制御によりパルス電圧の平均電圧すなわち駆動電圧を変えることができるので、駆動力の制御がより簡単である。
【0061】
尚、揺動遮蔽板52の揺動幅が小さくなりすぎ実速度を測定できない場合、予め定められたパルス幅でPWM制御を行ってもよいし、実速度を測定できるようになるまで、パルス幅を大きくするよう制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例のレーザスキャナ装置の概略構成図である。
【図2】 本実施例の揺動鏡駆動装置の平面図である。
【図3】 本実施例の実速度検出装置の説明図である。
【図4】 本実施例の駆動回路の概略構成図である。
【図5】 本実施例の棒磁石が揺動する様子及び、駆動電圧をコイルへ印加する様子を説明するためのグラフである。
【図6】 本実施例のPWM制御を説明するための説明図である。
【図7】 本実施例の走査角調節制御のフローチャートである。
【図8】 本実施例の揺動鏡の揺動速度と、揺動鏡が揺動する範囲を表す揺動角との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…レーザスキャナ装置、3…揺動鏡駆動装置、4…電磁石、5…実速度検出装置、7…制御回路、9…動作回路、10…レーザダイオード、12…反射鏡、14…揺動鏡、16…読取装置、18…切替スイッチ、30…棒磁石、32…支持軸、34…バネ、40…鉄心部、42…コイル、50…発光ダイオード、52…揺動遮蔽板、54…固定遮蔽板、56…フォトトランジスタ、90…電池、400…突部部分、520…検出窓、540…スリット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser scanner device for reading a barcode.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a handy type laser scanner device capable of reading bar codes of various sizes. The laser scanner device includes a laser diode that emits laser light, a swingable reflecting mirror that reflects the laser light (hereinafter referred to as a swinging mirror), and a support shaft that swingably supports the swinging mirror; A oscillating device for oscillating the oscillating mirror, and the laser beam reciprocates on the bar code along a direction (hereinafter referred to as “scanning direction”) perpendicular to each bar constituting the bar code. The irradiating direction of the laser beam is changed by oscillating the oscillating reflecting mirror so as to be irradiated.
[0003]
The laser scanner device also includes a changeover switch for switching a scanning angle representing a range in which the laser beam emission direction changes, and the oscillating device reciprocates the laser light within the scanning angle specified by the changeover switch. Therefore, the reflecting mirror is driven to swing with a predetermined driving force according to the scanning angle.
[0004]
For this reason, when reading a barcode using this laser scanner device, first switch the scanning angle with the selector switch according to the size of the barcode, and then apply the laser beam to the barcode to read the barcode. It is.
[0005]
The reading of the bar code is reflected from each point on the bar code along the scanning direction by the laser scanner device provided with a reading device for analyzing the brightness of the incident light. This is done by analyzing the brightness of the reflected light of the laser beam.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a laser scanner device, for example, the temperature around the support shaft rises due to the heat generated by the scanner device itself or the outside air temperature, or due to wear of the support shaft and the oscillating mirror, The friction of the support shaft against the oscillating mirror may increase due to dust clogging. When such friction increases, in general, in a laser scanner device, the driving force for driving the oscillating mirror is predetermined according to the scanning angle, so that the laser beam is irradiated only within a range narrower than the specified scanning angle. There was a problem that might not be done.
[0007]
In other words, in the conventional laser scanner device, even if the scanning angle is specified, if the friction of the support shaft increases, the barcode that was previously readable can suddenly become unreadable one day, Alternatively, after a while after the power is turned on, the temperature around the support shaft gradually increases, and there are cases in which a barcode having a size read immediately after the power is turned on cannot be read. In such a case, it is necessary to adjust the scanning angle so that the barcode can be read by operating the changeover switch each time, and the adjustment work is troublesome.
[0008]
Therefore, in the present invention, in order to solve the above-described problem, even when the friction of the support shaft with respect to the oscillating mirror increases, the laser beam can be stably irradiated within the range of the specified scanning angle. An object is to provide a scanner device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the laser scanner apparatus according to
[0010]
In this laser scanner device, the actual speed detection means detects the actual speed that is the swing speed of the swinging body that is actually swinging, and the driving force correction means drives the laser irradiation means with the driving force. The target speed, which is the rocking speed of the rocking body to be obtained at this time, is compared with the actual speed, and the driving force is corrected so that the actual speed matches the target speed.
[0011]
In other words, if the driving force is constant, the greater the resistance such as friction acting on the oscillator, the smaller the scanning angle and the slower the actual speed, so by adjusting the driving force so that the actual speed matches the target speed The oscillating body is oscillated so that the laser beam is reciprocated within the designated scanning angle.
[0012]
If you do this, Even if the friction of the support shaft with respect to the rocking body increases, the driving force correcting means oscillates the rocking body by correcting the driving force so that the actual speed matches the target speed. The rocking body can be swung so that the laser beam is always reciprocated within a specified scanning angle.
[0013]
Therefore, When the laser scanner device according to the first aspect is used, a barcode having the same size can be read at the same scanning angle designated by the scanning angle designation means, regardless of heat or aging.
[0014]
this
In addition, this
[0015]
Also, this
By the way, the actual speed is
[0016]
next,
[0017]
So this
next,
[0018]
[0019]
this
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail below.
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the laser scanner device of the present embodiment.
The
[0021]
Also. The
[0022]
Further, the
[0023]
Note that the above-described
[0024]
Next, the oscillating
Here, FIG. 2 is a plan view of the oscillating
The oscillating
[0025]
In addition, the oscillating
[0026]
In the oscillating
[0027]
As a result, in the
The laser emitting means of the present invention corresponds to the
[0028]
Next, the actual
Here, FIG. 3 is an explanatory diagram of the actual
[0029]
The actual
As shown in FIG. 3A, the actual
[0030]
Among them, the
[0031]
Of these, as shown in FIG. 3A, the swing shielding plate 52 and the fixed
[0032]
In the actual
[0033]
The light receiving means of the present invention corresponds to the
Next, the
Here, FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a drive circuit constituting the oscillating
[0034]
First, in this
[0035]
In the
[0036]
Further, in this
[0037]
Furthermore, in the
The
[0038]
In the
[0039]
Therefore, in this embodiment, when the TR1 and TR4, TR2 and TR3 are alternately switched using the
[0040]
In the
[0041]
Therefore, in this embodiment, when the
Each of the diodes D1 to D4 is for releasing power stored in the
[0042]
Next, in this embodiment, in order to oscillate the
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the PWM control. 6A and 6B are graphs in which the vertical axis represents the voltage value of the drive voltage and the application direction to the
[0043]
The PWM control performed in the present embodiment is a control in which a plurality of constant voltage pulse trains are applied to the
Specifically, in this PWM control, as shown in FIG. 5A, first, a constant voltage pulse having a predetermined pulse width is determined in advance by turning on and off TR1 and TR4 in the first inversion period. When the TR1 and TR4 are turned on and off by repeatedly generating at the pulse interval and turning on and off TR2 and TR3 in the next inversion period, the polarity, that is, the drive applied from the
[0044]
When the constant voltage pulse is generated in this way, the average value of the voltage of the constant voltage pulse that is repeatedly turned on and off within the inversion period becomes as shown by the one-dot chain line in FIG. The driving voltage in this embodiment indicates an average value of the voltage of the constant voltage pulse.
As shown in FIG. 6B, when the pulse width of each constant voltage pulse is increased, the drive voltage also increases.
[0045]
In other words, in this embodiment, this PWM control is used to control the voltage value of the drive voltage by changing the pulse width of the constant voltage pulse, and to operate the swing range of the bar magnet 30 and thus the scanning angle. It is. Specifically, as shown in FIG. 5 (b), the magnitude of the drive voltage is changed, and the swing range of the bar magnet 30 is freely changed as shown in FIG. 5 (a). In FIG. 5, since there are three types of scanning angles that can be specified by the
[0046]
Therefore, in this embodiment, if the pulse width is determined in advance according to the scanning angle that can be specified by the
[0047]
In this embodiment, when the
The swing range described above is represented by a swing angle at which the bar magnet swings from the swing center.
[0048]
The driving force control means of the present invention corresponds to the
In the
[0049]
7 is a flowchart of the scanning angle adjustment control, and FIG. 8 is a swing speed of the
The driving force correction process S1 is started when the power of the
[0050]
Next, an actual speed detection process S12 for detecting the actual speed is performed.
In the actual speed detection process S12, as described above, the
[0051]
Here, the actual speed is not calculated here, and the time when the voltage monitoring point is at the ground potential, that is, the actual time T when the phototransistor 36 receives the detection light when the bar magnet 30 swings at the actual speed. Is detected because the detection window length W is constant and the reciprocal of the actual speed V is proportional to the actual time T. Therefore, if the actual time can be detected, the comparison between the actual time T and the target time will be described later. This is because it is possible to compare the actual speed V with the target speed.
[0052]
Next, it is determined whether or not the target speed matches the actual speed (S14). In S14, it is determined whether or not the target speed and the actual speed coincide with each other by scanning the laser beam with a certain period (usually 30 to 1000 reciprocations / second) by the above-described PWM control. 8, since the relationship between the swing speed of the bar magnet 30 and the actual scanning angle is known in advance as shown in FIG. 8, the actual speed of the bar magnet 30 is This is because it can be determined that the scanning angles match if the target speed is matched.
[0053]
However, in S14, since the comparison between the actual speed and the target speed can be performed by comparing the actual time and the target time as described above, it is determined whether or not the actual time matches the target time. is doing.
If it is determined in this determination (S14) that the actual speed and the target speed match, there is no need to adjust the pulse width, so whether the
[0054]
On the other hand, if it is determined in S14 that the actual speed and the target speed do not match, a process for correcting the pulse width of the constant voltage pulse is performed (S16), and the next target speed is changed. If a negative determination is made (S18), the actual speed is detected again (S12), and the actual speed after the pulse width adjustment is compared with the target speed.
[0055]
The driving force correcting means of the present invention corresponds to the processes of S14 and S16 of this embodiment.
The process S1 described above is always performed until the power is turned off or sleep control that is performed when the
[0056]
The use of the
First, when the
[0057]
Therefore, when the
[0058]
Next, since the size W of the
In this embodiment, since the driving force is corrected using the light receiving period T instead of the actual speed V (S12, S14), the driving force is controlled more easily than calculating the actual speed. be able to.
[0059]
In this embodiment, the light emitted from the
By the way, as for the actual speed, it is preferable to detect the actual speed when passing near the center of oscillation. This is because when the bar magnet 30 is subjected to some friction, the actual speed of the oscillation center changes more greatly than at other locations. This is because the range can be corrected.
[0060]
In the
Furthermore, in the laser scanner device of this embodiment, the average voltage of the pulse voltage, that is, the drive voltage can be changed by PWM control, so that the drive force can be controlled more easily.
[0061]
If the swing speed of the swing shield plate 52 becomes too small to measure the actual speed, the PWM control may be performed with a predetermined pulse width, or the pulse width is increased until the actual speed can be measured. You may control to enlarge.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser scanner device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the oscillating mirror driving device of the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an actual speed detection device according to the present embodiment.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a drive circuit according to the present embodiment.
FIG. 5 is a graph for explaining how the bar magnet of the present embodiment swings and how the drive voltage is applied to the coil.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining PWM control according to the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart of scanning angle adjustment control according to this embodiment.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rocking speed of the rocking mirror of this embodiment and the rocking angle representing the range in which the rocking mirror rocks.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記揺動体を揺動駆動する駆動手段と、
前記レーザ光の前記出射方向を変える範囲を表す走査角を指定する走査角指定手段と、
前記レーザ出射手段から出射されたレーザ光が、前記走査角指定手段で指定された走査角内を往復して照射されるように、該走査角に応じて予め定められた駆動力を前記駆動手段に発生させる駆動力制御手段と
を備え、
前記レーザ出射手段が出射するレーザ光を用いて、バーコードの読み取りを行うレーザスキャナ装置において、
実際に揺動している前記揺動体の揺動速度である実速度を検出する実速度検出手段と、
前記駆動力で前記レーザ照射手段を駆動させたときに得られるべき、前記揺動体の揺動速度である目標速度と、前記実速度とを比較し、該実速度が前記目標速度に一致するように前記駆動力を補正する駆動力補正手段と
を備え、
前記実速度検出手段は、
光が通過する検出窓を有し、前記揺動体に同期して揺動する揺動遮蔽板と、
該揺動遮蔽板の揺動によって前記検出窓が通過する経路に対向する位置に、光が通過するスリットが形成された固定遮蔽板と、
前記検出窓及びスリットを通過した光を受光する受光手段と
を備え、該受光手段での受光期間と前記検出窓の寸法とに基づき前記実速度を求めることを特徴とするレーザスキャナ装置。A laser emitting means having a rocking body configured to be rockable, and continuously changing a laser beam emission direction along a predetermined scanning direction by the rocking of the rocking body;
Drive means for swinging and driving the swing body;
Scanning angle designating means for designating a scanning angle representing a range in which the emission direction of the laser beam is changed;
A driving force predetermined according to the scanning angle is applied to the driving unit so that the laser beam emitted from the laser emitting unit is irradiated back and forth within the scanning angle designated by the scanning angle designation unit. Driving force control means for generating
In a laser scanner device that reads a barcode using laser light emitted by the laser emitting means,
An actual speed detecting means for detecting an actual speed that is the swing speed of the swinging body that is actually swinging;
A target speed, which is a rocking speed of the rocking body to be obtained when the laser irradiation means is driven with the driving force, is compared with the actual speed so that the real speed matches the target speed. And a driving force correcting means for correcting the driving force ,
The actual speed detecting means is
A swing shielding plate having a detection window through which light passes and swinging in synchronization with the swinging body;
A fixed shielding plate in which a slit through which light passes is formed at a position facing a path through which the detection window passes by the oscillation of the oscillation shielding plate;
A light receiving means for receiving light passing through the detection window and the slit;
A laser scanner device characterized in that the actual speed is obtained based on a light receiving period of the light receiving means and a dimension of the detection window .
前記実速度検出手段は、
前記揺動体の揺動中心近傍を通過するときの前記実速度を検出することを特徴とするレーザスキャナ装置。The laser scanner device according to claim 1 ,
The actual speed detecting means is
A laser scanner device that detects the actual speed when passing through the vicinity of a rocking center of the rocking body.
前記駆動力制御手段は、
前記走査角指定手段で指定された前記走査角に応じた駆動電圧を前記駆動手段に印加し、
前記駆動手段は、
印加される駆動電圧に応じた電磁力を、前記駆動力として発生し、
前記駆動力補正手段は、
前記駆動電圧を変化させることにより前記駆動力の補正を行うことを特徴とするレーザスキャナ装置。 In the laser scanner device according to any one of claims 1 and 2 ,
The driving force control means includes
Applying a driving voltage corresponding to the scanning angle specified by the scanning angle specifying means to the driving means;
The driving means includes
An electromagnetic force corresponding to the applied driving voltage is generated as the driving force,
The driving force correction means includes
A laser scanner device that corrects the driving force by changing the driving voltage.
前記駆動手段は、電磁石であることを特徴とするレーザスキャナ装置。The laser scanner device according to claim 3, wherein
The laser scanner device characterized in that the driving means is an electromagnet.
前記駆動力制御手段は、
予め定められた一定期間内に印加された複数の定電圧パルスの平均電圧が前記駆動電圧となるように、前記定電圧パルスを前記駆動手段に印加し、
前記駆動力補正手段は、
前記定電圧パルスのパルス幅を可変することにより、前記駆動電圧を可変することを特徴とするレーザスキャナ装置。 In the laser scanner device according to any one of claims 3 and 4 ,
The driving force control means includes
Applying the constant voltage pulse to the drive means so that an average voltage of a plurality of constant voltage pulses applied within a predetermined period of time is the drive voltage;
The driving force correction means includes
The laser scanner device characterized in that the driving voltage is varied by varying a pulse width of the constant voltage pulse.
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