一種數據採集和處理裝置的製作方法

2023-09-14 09:38:35 1

專利名稱：一種數據採集和處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數據採集和處埋裝置，它屬於射頻數據採集 和條碼識讀糹支術領域。 背景糹支術
隨著社會信息化程度的提高，條碼和射頻識讀做為自動識別的兩 個重要手段，在各種應用場合得到廣泛的應用。射頻識別技術的優點 在於可以通過無接觸的方式實現遠距離多標籤甚至在快速移動的狀 態下進行自動識別。不過射頻識別技術在提高識讀率和迅速發現漏讀 對象上還比較困難，另外推廣還面臨價格不菲的問題，條碼識別技術 可以成為解決這些問題的補充手段，其中二維條碼具有信息容量大， 成本低等優點，在生產、物流和防偽等領域得到成功應用，另外隱形 條碼由於工藝製造的複雜有很好的防偽效果，因此在一些要求較高的 領域就需要條碼技術和射頻技術結合，以便相互禰補。目前在一些需 要射頻識別和條碼結合的應用場合， 一般採用通過專用計算機系統連 接條碼掃描設備和射頻識讀設備來達到應用目的，結構複雜，價格昂 貴。比如公開號為CN1584938A的中國發明專利申請文件於2005年2 月23日公開了一種驗票系統及驗票方法，所述的設備只是通過連接
線將條碼槍和射頻識讀設備與計算才幾系統的簡單連4妄，不是作為 一個 整體的一體化應用，數據採集以後必須通過計算機系統處理，使用極
不方便。另外一些手持式的設備，比如公開號為CN 1731410A的中國 發明專利申請文件於2006年2月8日公開了一種可攜式條碼及射頻 識別一體化數據採集器，以及公開號為CN 201042058Y的中國發明專 利申請文件於2008年3月26日公開了一種可攜式智能終端。雖然這 些可攜式設備也集成了條碼和射頻的識別功能，但是由於體積的限 制，要麼不能實現無線傳輸的功能，要麼不能提供大的主光學模組系 統，另外不能方便的放在桌面使用，必須要人工操作，價格也比較貴。
4更重要的是，在一些安防驗證應用場合，需要對使用者的信息進行採 集，對隱形條碼識讀，已有的技術都沒有方便的解決方法。
發明內容
本實用新型目的在於提供一種可以同時採集射頻和條碼數據並 且獨立完成數據解密的裝置的數據採集和處理裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的
一種數據採集和處理裝置，其特徵在於包括如下的構成單元
一個由實現各模塊協同工作的控制模塊和對所採集數據信息進行 處理的模塊構成的控制和數據處理電路；
一個完成圖像採集工作的攝像模塊；
一個完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊；
一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的 主光學模組；
一個實現在識別條碼時同時識別條碼介質上的射頻信號的射頻採 集模塊；
一個無線通訊模塊；
用於顯示數據處理結果和設備狀態信息的輸入和輸出指示模塊； 上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體和下殼體構 成的殼體中，在所述的殼體內設置一個支架，在所述的支架上支撐有 主光學模組和射頻天線；在所述的下殼體的下部設置有電源；
所述的控制和數據處理電路控制光源和條碼解碼模塊完成圖像採 集和條碼解碼，控制射頻數據採集模塊採集射頻晶片數據，再對獲得 的條碼和晶片數據進行解密、儲存、查詢和輸出處理；所述攝像模塊 通過所述條碼解碼模塊或射頻採集模塊的控制，對設備使用者採集頭 像；所述輸入輸出模塊通過固定於外殼的彩色LED燈或LCD顯示屏和 置於設備內部的蜂鳴器指示數據處理結果和設備狀態信息；所述的主 光學模組對條碼的識讀，並通過主光學模組實現對各種波段的隱形條 碼的識讀。
所述攝像模塊包括光學鏡頭、圖像傳感器和數據處理電路板組
成，攝像模塊與信號和控制電路板通過nc總線交互控制信息，通過 數據總線傳輸圖像數據。
所述的控制和數據處理電路包括由CPU、 SDRAM、 FLASH、電源芯
5片組成；控制電路板分別與條碼識讀模塊以及射頻識讀模塊通過 RS232 TTL電平連接。
所述的完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊包括圖像傳感 器，光學鏡頭，以及圖像處理和解碼電路電^^板，所述的解碼電路板 與所述處理與控制電路由電源和數據信號連接。 —
所迷的條碼解碼模塊為解算QR\DM\PDF417 二維條碼和通用的一 維條碼的條碼解碼模塊，所述的條碼解碼模塊直接連接在所述控制和 數據處理電路板上。在主光學模組的配合下，能解算在紅外或者紫外 波段以及可見光波段的條碼，並且由於主光學模組的存在，識讀過程 完全不依賴外部光源。
所述的條碼解碼模塊所述條碼解碼模塊還包括處於條碼解碼模塊 光路上並置於外殼上的防塵玻璃。
所述的主光學模組由光源控制電路板和光源組成，所述的控制和 數據處理電路板通過恆流源晶片與主光學模組的電路板連接，控制主 光學模組的電路板上電流的通斷。主光學模組可以使條碼識讀完全不 依賴環境光照條件，並且通過採用不同波長的光源，實現對隱形碼的 識讀。
所述的射頻採集模塊由一塊射頻採集電路板和射頻天線組成，所 述的射頻採集電路板和所述控制和數據處理電路通過TTL電平實現 數據連接；所述的射頻天線緊貼上殼體的條碼識讀窗口下，實現在識 讀條碼的同時，識讀射頻標籤。
所述的無線通訊模塊採用433M數傳模塊，通過TTL電平與控制和 數據處理電路板連接。
所述的控制和數據處理電路板通過CPU集成外接口提供外部 RS232、 USB接口，有線網絡接口為DM9000網絡晶片。
所述有線通訊模塊採用的接口方式可以是RS232串口通訊接口 、 可以是PS2通訊接口、可以是USBHost、 USB Slave通訊接口、可以 是I2C-Bus接口，也可以是FFC、 SD、醒C、硬碟存儲介質接口，還 可以是TCP/IP有線通訊接口 。
所述的彩色LED指示燈在設備上殼兩側、LCD顯示屏處於設備正 前側，所述蜂鳴器內置在控制和數據處理電路板板上，所述彩色LED 指示燈、LCD顯示屏和蜂鳴器可以通過軟體配置，根據需要提示裝置 內部狀態和數據處理結果，比如可以設置紅色Led為電源指示燈、綠色Led為採集數據解密正確指示、黃色Led為無線數據傳輸狀態指示等。
所述的電源可以通過外部電源供電，也可以通過乾電池組或者其 它型號可攜式電源供電。
本實用新型相對於現有的技術有如下優點成本低廉，使用簡單 由於在同一殼體中有RFID和條碼識讀模塊，對於同時識讀RFID晶片 和條碼的場合，可以通過簡單的固定完成識讀，並且集成用戶照相功 能。自動條碼和RFID探測，結合狀態指示，可以實現無人值守的應 用場合；簡單組網方式，在不方便安裝有線網絡的場合可以很好的完 成數據傳輸；可以用戶配置加密算法。


圖1為本實用新型的結構示意圖
圖2為本實用新型的立體分解結構示意圖
圖3為本實用新型控制結構框圖4為本實用新型數據處理和採集裝置的工作流程具體實施方式
下面結合圖1、圖2、圖3、圖4，對本實用新型進行進一步的說
明
包括如下的構成單元
一個由實現各模塊協同工作的控制模塊和對所採集數據信息進行 處理的模塊構成的控制和數據處理電路14;
一個完成圖像採集工作的攝像模塊；
一個完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊13;
一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的 主光學模組5;
一個實現在識別條碼時同時識別條碼介質上的射頻信號的射頻採 集模塊16;
一個無線通訊模塊15;
用於顯示數據處理結果和設備狀態信息的輸入和輸出指示模塊； 上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體1和下殼體6構成的殼體中，在所述的殼體內設置一個支架12,在所述的支架上 支撐有主光學it組5和射頻天線4;在所述的下殼體6的下部設置有 電源17，在電源下設置有一個電池蓋18。在上殼體1上還這時有一 個外接天線3，攝像模塊中連接的攝像頭2。
所述的控制和數據處理電路控制光源和條碼解碼模塊完成圖像 採集和條碼解碼，控制射頻數據採集模塊採集射頻晶片數據，再對獲 得的條碼和晶片數據進行解密、儲存、查詢和輸出處理；所述攝像模 塊通過所述條碼解碼模塊或射頻採集模塊的控制，對設備使用者採集 頭像；所述輸入輸出模塊通過固定於外殼的彩色LED燈9、 10、 11或 LCD顯示屏8和置於設備內部的蜂鳴器指示數據處理結果和設備狀態 信息；所述的主光學模組5對條碼的識讀，並通過主光學模組實現對 各種波段的隱形條碼的識讀。
控制和數據處理才莫塊包括CPU、 SDRAM、 FLASH, CPU選擇低功耗， 高集成的嵌入式晶片。FLASH可以採用32M以上容量的NANDFLASH,控 制和數據處理電路板板與條碼識讀模塊和射頻識別模塊，通過CPU的 RS232接口的TTL電平實現信號連接，同時與其有電壓連接。
所述條碼解碼模塊包括圖像傳感器，光學鏡頭，以及圖像處理和 解碼電路電路板。此解碼電路板與所述處理與控制電贈4反有電源和數 據信號連接。所述條碼解碼模塊可以解算QRWM\PDF417等二維條碼 和通用的一維條碼。在主光學模組5的配合下，能解算在紅外或者紫 外波段以及可見光波段的條碼，並且由於主光學模組的存在，識讀過 程完全不依賴外部光源。所述條碼解碼模塊還包括處於條碼解碼模塊 光路上並置於外殼上的防塵玻璃19。
主光學^t組由 一到兩塊電路板組成，控制和數據處理電路板通過 恆流源晶片控制主光學模組的電路板上電流的通斷，從而達到控制光 源的目的。
攝像模組包括CMOS圖像傳感器、DSP和光學鏡頭2，攝像模組與 控制和數據處理模塊上的CPU通過IIC總線傳送控制和狀態信息，通 過數據總線傳送使用者圖像數據。本攝像模組中的CMOS圖像傳感器、 DSP (中文名稱)和光學鏡頭2均可採用現有技術中的
所述有線通訊模塊採用的接口方式可以是RS232串口通訊接口 、 可以是PS2通訊接口、可以是USBHost、 USB Slave通訊接口、可以 是I2C-Bus接口，也可以是FFC、 SD、醒C、硬碟存儲介質接口，還
8可以是TCP/IP有線通訊接口 。
無線通訊模塊採用433M數傳模塊，通過TTL電平與控制和數據 處理電路板板連接，也可以433M的數傳晶片直接集成在控制和數據 處理電贈^反才反上。
所述的彩色LED指示燈設置在上殼體1的兩側、LCD顯示屏8處 於設備正前側，所述蜂鳴器內置在控制和數據處理電路板板上，LED 指示燈可以是紅綠兩種顏色。所述彩色LED指示燈、LCD顯示屏和蟲奪 鳴器可以通過軟體配置，根據需要提示裝置內部狀態和數據處理結 果，比如可以設置紅色Led為電源指示燈、綠色LED為釆集數據解密 正確指示、黃色LED為無線數據傳輸狀態指示等。根據數據處理結果， LED和蜂鳴器結合，可以指示至少以下幾種處理結果條碼或者射頻 晶片可以識別但解密不成功、條碼或者射頻晶片可以識別也可以解密 不成功，條碼或者射頻晶片識別錯誤。可以通過程序設置LED的指示 意義，同時也可以定義蜂鳴器頻率和發音長度的意思。採用3. 5寸真 彩色LCD顯示屏顯示悽史據處理結果和用戶圖片信息。
控制和數據處理電路板板通過CPU集成外接口提供外部RS232、 USB接口，用DM9000網絡晶片提供有線網絡接口。
電源可以採用12V適配器供電，為了在不方便布線的地方使用此 設備，設備專門設計了可以抽出的電池倉，設備可以採用乾電池組或 者其它可攜式電源供電。
最後，根據使用場合的要求，可以通過無線或其它接口上傳中間 結果和最後的處理結果以及使用者圖片到其他計算機設備或數據採 集設備。
當電源上電以後，控制和數據處理模塊初始化系統，條碼識讀才莫 塊具有接近探測功能，當有條碼放在識讀窗口上方，會自動識別，不 需要額外觸發，識別的數據通過中斷的方式傳送到控制和數據處理才莫 塊。射頻識讀模塊也可以對接近的標籤進行探測，同時以中斷的方式 傳送數據到控制和數據處理模塊。如果條碼先觸發，條碼數據上傳以 後，控制模塊會確認是否有射頻標籤需要讀取，相應的，如果射頻標 籤先觸發，控制模塊會確認是否有條碼需要讀取。這樣一來就有三種 可能的使用情況需要事先配置只有條碼識讀，只有標籤識讀，同時 有標籤和條碼識讀。
根據系統的配置完成數據的採集以後，控制和數據處理模塊對得到的凝:據進行解密，其中解密算法可以通過客戶配置，之後對解密的 結果進行查詢、存儲。最後通過彩色LED和蜂鳴器指示處理結果。同 時根據需要，控制攝像頭對使用者攝像，圖像信息傳輸到數據處理模 塊以後可以通過人臉識別的算法，只保存頭像數據。
本實用新型可以廣泛的應用於需要條碼、RFID標籤數據採集和 驗證的場合，尤其適應於對隱形標籤識讀，結合RFID晶片進行票務 或文件驗證的場合。此設備可以放在場館門口，在顧客將門票放在設 備上以後，設備自動感應，將條碼或射頻或兩者的數據進行解碼、解 密、查詢等處理，之後才艮據處理結果將票務的真偽通過彩色LED和蜂 鳴器顯示，同時可以通過外部接口傳輸給閘口，從而確認是否放行， 真真實現無人值守。
權利要求1、一種數據採集和處理裝置，其特徵在於包括如下的構成單元一個由實現各模塊協同工作的控制模塊和對所採集數據信息進行處理的模塊構成的控制和數據處理電路(14)；一個完成圖像採集工作的攝像模塊(2)；一個完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊(13)；一個可消除外部光照對條碼識讀的影響和對隱形條碼進行識讀的主光學模組(5)；一個實現在識別條碼時同時識別條碼介質上的射頻信號的射頻採集模塊(16)；一個無線通訊模塊(15)；用於顯示數據處理結果和設備狀態信息的輸入和輸出指示模塊；上述的各個電路以及模塊固定安裝在所述的由上殼體1)和下殼體(6)構成的殼體中，在所述的殼體內設置一個支架(12)，在所述的支架上支撐有主光學模組(5)和射頻天線(4)；在所述的下殼體(6)的下部設置有電源(17)。
2、根據權利要求1中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於 所述攝^^莫塊包括光學鏡頭(2 )、圖像傳感器和數據處理電路板組成， 攝4"莫塊與信號和控制電路板通過IIC總線交互控制信息，通過數據 總線傳輸圖像數據。
3、 根據權利1中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於所述的 控制和數據處理電路(14)包括由CPU、 SDRAM、 FLASH、電源晶片組 成；控制電路板分別與條碼識讀模塊以及射頻識讀模塊通過RS232 TTL電平連接。
4、 根據權利1中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於所述的 完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊(13)包括圖像傳感器，光 學鏡頭，以及圖像處理和解碼電路電路板，所述的解碼電路板與所述 處理與控制電路由電源和數據信號連接。
5、 根據權利4中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於條碼解 碼模塊(13)為解算QR\DM\PDF417 二維條碼和通用的一維條碼的條 碼解碼模塊，所述的條碼解碼模塊直接連接在所述控制和數據處理電路板上。
6、 根據權利4或5中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於所 述的條碼解碼模塊(13 )所述條碼解碼模塊還包括處於條碼解碼模塊 光路上並置於外殼上的防塵玻璃(19)。
7、 根據權利1中所迷的數據採集和處理裝置，其特徵在於所述的 主光學模組(5)由光源控制電路板和光源組成，所述的控制和數據 處理電路板通過恆流源晶片與主光學模組的電路板連接，控制主光學 模組的電路板上電流的通斷。
8、 根據權利1中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於所述的 射頻採集模塊由一塊射頻採集電路板和射頻天線(4)組成，所述的 射頻採集電路;ll和所述控制和數據處理電路通過TTL電平實現數據 連接；所述的射頻天線(4)緊貼上殼體的條碼識讀窗口下。
9、 根據權利1中所述的數據採集和處理裝置，其特徵在於所述的 無線通訊模塊採用433M數傳模塊，通過TTL電平與控制和數據處理 電路板連接。
10、 根據權利1至9的任何一項中所述的數據採集和處理裝置， 其特徵在於所述的控制和數據處理電路板通過CPU集成外接口提供 外部RS232、 USB接口，有線網^4lr口為DM9000網絡晶片。
專利摘要一種數據採集和處理裝置，它屬於射頻數據採集和條碼識讀技術領域，其特徵在於包括如下的構成單元控制和數據處理電路；完成圖像採集工作的攝像模塊；完成圖像數據處理和解讀的條碼解碼模塊；主光學模組；射頻採集模塊；無線通訊模塊；用於顯示數據處理結果和設備狀態信息的輸入和輸出指示模塊；上述的各個電路以及模塊固定安裝在由上殼體和下殼體構成的殼體中，在殼體內設置一個支架，在支架上支撐有主光學模組和射頻天線；在所述的下殼體的下部設置有電源。本實用新型成本低廉，使用簡單，可以通過簡單的固定完成識讀，並且集成用戶照相功能。自動條碼和RFID探測，結合狀態指示，可以實現無人值守的應用場合；可實現無線數據傳輸。
文檔編號G06K7/00GK201285548SQ200820094919
公開日2009年8月5日 申請日期2008年6月20日 優先權日2008年6月20日
發明者王立國 申請人:王立國