成像器型线性光学信息阅读器和用于对齐成像器型光学信息阅读器的方法技术

本发明专利技术涉及一种接收装置(2，2′)和照明装置(6，6′)的主动对齐方法，所述接收装置包括传感器(4)，所述照明装置包括适合于发射光束的至少一个光源(18，8′)，所述方法包括：‑组装所述接收装置(2，2′)；‑将所述接收装置(2，2′)稳定地固定到底架(30)上；‑使所述照明装置(6，6′)的光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐；‑将所述照明装置的所述光组(11，11′)固定地连接到所述光源(18，18′)；‑使所述照明装置(6，6′)相对于所述接收装置(2，2′)主动对齐；以及‑将所述照明装置(6，6′)稳定地固定到所述底架(30)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成像器型线性光学信息阅读器和用于对齐成像器型光学信息阅读器的方法
本专利技术涉及图像形成类型(英文通常称为“成像器”型)的线性光学信息阅读器，以及用于对齐成像器型光学信息阅读器的一些组件的方法。
技术介绍
图像形成类型的光学信息阅读器是众所周知的。该阅读器包括能够捕捉或获取呈现在任何类型的基底上的光学信息的图像的图像捕捉装置，同时包括借助于任何种类的电气或电子装置查看该光学信息的显示器。在本说明书和所附的权利要求书中，表述“光学信息”以广义使用，以覆盖一维的和堆叠的或二维的光学代码，其中至少两个不同颜色的元件的形状、尺寸、颜色和/或相应位置的信息被编码，无论字母数字字符、签名、标志、印章、商标、标签、手写文字以及一般的图像，它们的组合(特别是当存在于预先印好的模块中时)和包含适用于基于其形状和/或体积识别和/或选择物体的特征。光学信息阅读器根据用于创建图像的传感器的类型称为线性或矩阵。在现有技术已知的阅读器中，传感器包括光敏元件的阵列，其可以以线性或矩阵方式排列，由此给出阅读器的实际名称，线性或矩阵。可以通过线性阅读器阅读的光学信息是沿垂直于信息被编码的方向(也称为扫描方向或“光学代码方向”)的方向局部不变的。所述光学信息的示例是一维条形码和邮政编码以及堆叠代码，其中代码是沿垂直于光学代码的方向的方向局部不变或间歇性不变的。在本说明书中和在所附权利要求书中，术语“光”是在广义上使用的，以表示特定波长或波长范围的电磁辐射，不仅在可见范围内而且在紫外和红外范围内。术语“颜色”、“光学”、“图像”和“视图”是在相同的广义上使用的。特别地，编码的信息可以用隐形墨水印刷在基底上，但是隐形墨水在紫外线或红外线范围内是敏感的。通常，诸如光学代码的光学信息的阅读器包括在一侧上的光源以及从光源朝向光码扩展的光学照明路径，并且在另一侧上，光敏装置或传感器和在另一侧上形成图像的光学接收装置排列在从光学代码到传感器扩展的光学接收路径中。整个设备放置在适合的壳体内，壳体设置有至少一个窗口，用于投射光学照明路径，也就是说，投射来自光源的照亮光学代码的光，并且壳体设置有附加的窗口，用于光学接收路径，即从被照亮的光学代码朝向传感器返回的光。这两个窗户通常是一致的，即，它们是相同的窗口。光学接收装置典型地包括物镜，其包括一个或多个透镜，用于将光学信息图像收集并形成在传感器上。光学接收装置以光学接收轴线为特征，其由接收光学器件的元件的中心或在单个透镜的情况下由光学表面的曲率中心限定，并限定其主要工作方向。接收装置进一步以工作空间区域为特征，通常形状被设置为锥的主体，在传感器前面延伸。工作空间区域，也就是说光学信息被传感器正确框住并且其图像充分集中在传感器上的空间区域，仅以视场和视野深度为特征，视场表示接收轴线周围的工作区域的角幅度，视野深度表示表示沿接收轴线的尺寸。因此，视野深度表示沿接收轴线在阅读器与由传感器框住(framed)的基底上的区域之间的最小与最大有用距离之间的间距。视场也可以在“纵向”和“横向”视场方面来表示，也就是说，在通过接收轴线并彼此垂直的两个平面的角幅度方面来表示，从而适时考虑传感器的形状因素，或进一步，在接收系统不对称的情况下，由彼此成半平面90°的四个角幅度来表示。在线性类型传感器的情况下，如在线性阅读器的情况下，该工作空间区域包括在一个方向上的角幅度，该角幅度远大于在另一个方向上的角幅度，并且大致上形成接收“条(sliver)”。还可以引入工作平面的概念，其被定义为包含光学接收轴线和工作空间的较大扩展的方向的平面。换句话说，该工作平面是在纵向方向(也就是说从一个基体到另一个基体)上切割通常由工作空间限定的锥的主体的中心的平面。工作空间区域，以及因此的视场和视野深度的尺寸和/或其比例可以是固定的，或者可以借助于熟知的缩放和/或自动对焦系统，例如，用于移动接收光学器件中的一个或多个透镜或光圈、镜子或或其他组件或移动传感器和/或修改接收光学器件中的一个或多个透镜(例如，液体或可变形透镜)的曲率的)的机电、压电或光电致动器。通常，视场和焦点的距离以及视野深度通过属于接收装置的光学器件的物镜的设计来确定。照明装置适用于朝向承载光学信息的基底投射光束。由照明装置发射的光束限定了照明的光学轴线，其是所述光束的平均方向，在这个过程中在至少一个平面中定义对称轴。为了正确操作图像捕捉装置，照明装置必须能够照亮接收装置的整个工作空间区域，如在下文更好地描述的。用在光学阅读器中的光源选自包括LED、微型LED和激光的群组。在基于线性传感器的线性采集系统中，由照明装置发射的光必须集中在被叠加在线性传感器的视场上的“带(strip)”中。换句话说，差不多高的光量必须到达属于传感器的每个光敏元件。在以下的说明书和权利要求书中，术语“带”、条或光线将可互换地使用，以表示从照明装置发射的光束，其沿垂直于传播方向的平面的横截面具有比第二方向(其大致垂直于第一方向)上的分量的尺寸大得多的第一方向上的分量。发射的光束的横截面上的这些不同尺寸在下文称为次要尺寸和主要尺寸。过去，出现在市场上的光学信息第一线性阅读器基于激光扫描系统。这种类型的阅读器的特征为穿过整个工作范围(在视野深度内)的非常薄和良好限定的光线。随后，应用了设置有LED照明装置的线性阅读器，以创建图像。LED照明装置具有比激光大的光束散度，并且特别是它们生成更宽的发光束，并且，例如，这限制了在更近距离阅读垂直堆叠的光学代码的能力。如果为了人体工学的原因必须减小线性阅读器的尺寸，则引入了附加的复杂性。从经典光学定律已知，当为了实施照明和接收光学器件可以使用减小的体积时，与借助于激光扫描系统实现的光线相比，获得具有厚度和散度的光线甚至更难以实现。已经提出了基于激光照明的线性成像器系统，其中借助于适合的(典型地圆柱形的)光学器件投射激光二极管的束，其产生非常强烈的光线。但是，所述系统需要高度的精确对齐，以使传感器的视场和激光的照明束在传感器前面重叠很大范围的距离，因为希望具有大的阅读深度；此外，由于由相干源引起的固有的相干斑噪声，激光产生非常嘈杂的信号。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是创建一种成像器型线性光学信息阅读器，其投射在尺寸和清晰度上可比得上由激光器照明产生的光线的光线，而没有上述斑点噪声问题。此外，希望所述线性阅读器是特别紧凑的。为此目的，有必要寻找从非相干源选择的光源从而消除该斑点问题，该光源的发射面积与具有希望的减小尺寸的阅读器的创建兼容。但是，当处理非相干光源时，光线与传感器的视场之间的正确对齐的问题依然类似于在激光器中存在的问题，使得有必要平衡对薄光线的需求和允许适当对齐的光学机械系统。获得高对齐度不是一项容易的任务，因为非相干源的定位容差特征是由针对应用开发的生产过程所固有的，其中需要的精确度比本申请所必需的少至少一个数量级。虽然一方面很希望获得从源发射的非常薄的光线(如前所述)，同样为了最大化由传感器接收的信号的强度，光线越薄，传感器和光源就越复杂；事实上，即使很小的错位(misalignment)也可能导致光线或者至少其强度峰值离开传感器的视场，从而降低传感器的效率并浪费大部分发射光。因此，在第一和第四方面，本专利技术涉及一种具有紧凑的体积并且包含某一光学结构的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接收装置(2，2′)和照明装置(6，6′)的主动对齐方法，所述接收装置包括传感器(4)，所述照明装置包括适合于发射光束的至少一个光源(18，18′)，所述方法包括：‑组装所述接收装置(2，2′)；‑将所述接收装置(2，2′)稳定地固定到底架(30)上；‑使所述照明装置(6，6′)的光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐；‑将所述照明装置的所述光组(11，11′)固定地连接到所述光源(18，18′)；‑使所述照明装置(6，6′)相对于所述接收装置(2，2′)主动对齐；以及‑将所述照明装置(6，6′)稳定地固定到所述底架(30)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.08 IT MI2014A0008371.一种接收装置(2，2′)和照明装置(6，6′)的主动对齐方法，所述接收装置包括传感器(4)，所述照明装置包括适合于发射光束的至少一个光源(18，18′)，所述方法包括：-组装所述接收装置(2，2′)；-将所述接收装置(2，2′)稳定地固定到底架(30)上；-使所述照明装置(6，6′)的光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐；-将所述照明装置的所述光组(11，11′)固定地连接到所述光源(18，18′)；-使所述照明装置(6，6′)相对于所述接收装置(2，2′)主动对齐；以及-将所述照明装置(6，6′)稳定地固定到所述底架(30)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，组装所述接收装置(2，2′)并将所述接收装置(2，2′)稳定地固定到底架(30)上包括：-将所述传感器(4)安装在印刷电路(16)上；-将所述印刷电路(16)固定到所述底架(30)；-将所述接收装置(2，2′)的光组(5，5′)安装在盒式壳体(12，12′)中；以及-将所述盒式壳体(12，12′)固定到所述底架(30)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述盒式壳体(12，12′)固定到所述底架(30)包括：-通过沿平移方向(Z)移动所述盒式壳体(12，12′)使所述盒式壳体(12，12′)与所述传感器(4)主动对齐。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述接收装置(2，2′)的光组(5，5′)安装在盒式壳体(12，12′)中并将所述盒式壳体(12，12′)固定到所述底架(30)包括：-将所述盒式壳体(12，12′)插入与所述底架(30)一体制作的插孔(31)中。5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，使所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐包括：-将所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)组装在盒式壳体(24，24′)中；-将所述光源(18，18′)安装在印刷电路(17，17′)中；以及-相对于所述盒式壳体(24，24′)平移或旋转所述印刷电路(17，17′)，从而使所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述光组(11，11′)包括准直仪(22，22′)和束成形器(23，23′)，并且其中，使所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐包括：-将所述束成形器(23，23′)安装并固定在盒式壳体(24，24′)中；-将所述准直仪(22，22′)插入所述盒式壳体(24，24′)内；-将所述光源(18，18′)安装在印刷电路(17，17′)中；以及-相对于所述盒式壳体(24，24′)平移或旋转所述印刷电路(17，17′)，并平移或旋转所述准直仪(22，22′)，从而使所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)相对于所述光源(18，18′)主动对齐。7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，使所述照明装置(6，6′)相对于所述接收装置(2，2′)主动对齐包括：-使所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)与所述光源(18)作为单元相对于所述接收装置(2，2′)旋转。8.根据权利要求7所述的方法，其中，旋转所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)包括：-围绕属于所述底架(30)的安装平面(X，Z)的第一轴线旋转所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)，和/或-围绕大体上垂直于所述第一轴线的属于所述底架(30)的安装平面(X，Z)的第二轴线旋转所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)。9.一种成像器型线性光学信息(C)阅读器(1)，所述阅读器包括：-接收装置(2，2′)，其包括线性传感器(4)和限定光学接收轴线(AR)和视场(15)的光组(5，5′)，所述视场在截面上具有主要尺寸和次要尺寸；-照明装置(6，6′)，其包括至少一个非相干光源(18，18′)和限定光学照明轴线(AI，AI′)并适合于发射光束的光组(11，11′)；其特征在于-所述光学接收轴线(AR)和所述光学照明轴线(AI，AI′)大体上是共面的；-所述照明发光装置(6，6′)的所述光组(11，11′)包括在所述光束的传播方向上在所述光源(18，18′)下游按顺序排列的：■准直仪(22，22′)，其适合于在输出处发射准直光束，所述准直光束在大体上垂直于传播方向的平面中的截面具有主要尺寸和次要尺寸，并且次要尺寸的散度小于1.5°半值，以及■束成形器(23，23′)，其适合于在输出中发射成形准直束(T)，所述成形准直束在大体上垂直于传播方向的平面中的截面具有主要尺寸和次要尺寸，并且适合于使所述主要尺寸大体上平行于所述视场(15)的所述主要尺寸。10.一种成像器型线性光学信息(C)阅读器(1)，所述线性阅读器(1)包括：-接收装置(2，2′)，其包括线性传感器(4)和限定光学接收轴线(AR)和视场(15)的光组(5，5′)，所述视场在截面上具有主要尺寸和次要尺寸；-照明装置(6，6′)，其包括至少一个非相干光源(18，18′)和限定光学照明轴线(AI，AI′)并适合于发射光束的光组(11，11′)；其特征在于-所述光学接收轴线(AR)和所述光学照明轴线(AI，AI′)大体上是共面的；-所述照明装置(6，6′)的所述光组(11，11′)包括在所述光束的传播方向上在所述光源下游按顺序排列的：·准直仪(22，22′)，其适合于在输出中发射准直光束，所述准直光束在大体上垂直于所述传播方向的平面中的截面具有主要尺寸和次要尺寸，以及·束成形器(23，23′)，其适合于在输出中发射成形准直束，所述成形准直束在大体上垂直于所述传播方向的平面中的截面具有主要尺寸和次要尺寸，并且适合于使所述主要尺寸大体上平行于所述视场的所述主要尺寸，从而使成形准直光束在距离所述照明装置(6，6′)的出口等于500mm的距离处具有大小小于15mm的所述次要尺寸。11.根据权利要求9或10所述的阅读器(1)，其中，所述束成形器(23，23′)适合于在输出中发射成形准直光束(T)，所述成形准直光束沿所述成形准直束的所述主要方向具有大体上均匀的功率。12.根据权利要求9至11中任一项所述的阅读器(1)，其中，所述束成形器(23，23′)在垂直于所述成形准直光束(T)的所述主要尺寸的方向上是不变的，从而不改变所述方向上的所述准直光束。13.根据权利要求12所述的阅读器(1)，其中，所述束成形器(23，23′)在其上不变的所述垂直方向对应于来自所述准直仪(22，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·古阿卢米，F·卡尼尼，D·博塔齐，K·文密特兹，
申请(专利权)人：得利捷IP科技有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT