編碼數據處理系統接口裝置的製作方法
2023-09-16 23:07:55 2
專利名稱：編碼數據處理系統接口裝置的製作方法
本申請涉及兩個同時申請的美國專利，其發明名稱分別為「用於用戶設備的接口裝置」以及「用於編碼數據處理系統的接口裝置」。
本發明涉及一種裝置，用於具有不同光反射性部分的光電讀取標記，例如條形碼或矩陣符號，更確切地說，本發明涉及一種接口裝置及方法，使得上述裝置能與不同的設備，例如主處理器，事項終端以及對不同數據交換格式進行處理的數據處理器兼容。
目前已開發出各種用於讀取諸如標籤或物品表面上的條形碼的讀取標記的光學讀取器和掃描儀。條形碼本身一種標記的編碼方式，這些標記是一系列具有不同寬度和彼此間距離的小條，這些條和距離有不同的光學反射特性。掃描系統中的讀取器將這種圖形標記轉換成電信號，這些電信號被解碼為說明物品及其特性的的字母數字字符。這些特性以數字方式表示並被作為輸入到應用於銷售點管理系統，存貸管理系統等的數據處理系統中。
該類型掃描系統已在下列文件中被公開，美國專利4,251,798；4,369,361；4,387,297；4,409,470；4,760,248；4,896,026，所有這些專利被轉讓給本申請的受讓人。在上面提到的某些專利中一個具體的應用就是將它們裝在一個可攜式手持雷射掃描儀中，通過它使使用者利用一束雷射讓掃描頭瞄準要讀取的符號。
條形碼是由若干小條或寬度不同的小矩形元素組成。這些元素的特定排列根據一套規則以及所用編碼的定義限定了其所代表的特性。小條和間隔的相對尺寸由所用編碼類型的實際尺寸決定。(由條形碼所代表的)特性數被稱之為條形碼密度。要給給定的特性序列編碼，就要將元素的序列集連接到一塊來構成完整的條形碼，並使由其所代表的信息的每一特性都與元素組相對應。通常在某些符號學中，用一個特殊的「開始」和「結束」字符來代表條形碼的開始和結束。另外，還有幾種不同的條形碼，包括UPC/EAN，碼39，碼128，交替碼2及5等。
在已有的雷射掃描系統中，雷射束是通過透鏡或其它光學部件構成的光路照射到表面有條碼的目標物上，移動光束掃描儀的工作，是利用掃描元件(例如光源本身或光束路徑上的鏡子)的移動來使光束在一條或幾條直線上重複掃描符號來完成的。掃描部件可能通過沿著掃描路線使掃描部件的光點掃過目標，也可能使掃描部件掃過整個待掃域，也可能兩種方式兼有。
條形碼讀取系統還包括一個傳感器或光檢測器，它們用來檢測從符號上反射或散射的光。光檢測器或傳感器置於掃描器的光路中，這樣它才可捕獲到從目標表面反射的光，然後它們檢測所捕獲的光並將之轉換成一個電信號。電子電路和軟體再將該電信號解碼成所掃符號所代表的數據的數字表示，例如，光檢測器所產生的模擬電信號通過數字轉化器轉化為一個調製脈寬數位化信號，其脈寬代表所掃描的條形碼的實際條寬和間隔寬度。然後，這樣的數位化信號被解碼成編碼成符號的數據的二進位表示，進而轉化為所表徵的字母數字特性，解碼的過程依據所給定的符號所用的符號體系。
現有的條形碼讀取系統的解碼過程通常以下述方式工作解碼器從數字轉化器接收調製脈寬數位訊號，由軟體實施的算法再對掃描結果解碼，若成功完成對起始碼，終止碼及其中間部分的解碼，則解碼過程結束，並提供用戶讀取成功的指示(如綠燈亮或一聲蜂鳴)。否則，解碼器接收下一個掃描信號，並對其再次執行解碼，如此循環下去，直到獲得一個完整的掃描信號或再沒有掃描信號送來為止。這樣，根據給定的條碼形體系，該信號被解碼為編成符號的數據的二進位表示，以及其所表徵的字母數字特性。
移動光束雷射掃描儀並非是唯一的讀取條形碼的光設備。另外一類條形碼讀取裝置就是兼有利用了電荷耦合器件(CCD)技術的檢測器的設備。在這類裝置中，檢測器的大小遠小於要讀取的條形碼符號，因為電荷耦合器件(CCD)前的物鏡會縮小像的大小。整個條形碼圖像隨著光源(如發光二極體(LED))產生的光線進入掃描系統，然後讀入每一個電荷耦合器件(CCD)中的內容以檢測條形碼和間隔的存在。
掃描頭與具有數據處理器的主機系統的接口裝置使用了美國專利號5,258,604所描述的方案。在這種現有技術的方案中，接口裝置含有一特定電路，該電路用於存儲並將代表多用輸入/輸出(I/O)設備之一的標識的標識碼傳送到掃描儀解碼器，並驅動解碼器工作，以及在所選輸入/輸出設備和解碼器間傳送解碼信號和命令信號。
本發明的目的是提供一種改進的用於條形碼數據處理系統的接口裝置。
本發明的另一目的是提供一種附件，該附件可用來快速連接或拆除一個通用掃描頭與具有不同數據處理器的多個主機之一的連接。
本發明的另一個目的是提夠一種雙向通信接口，用於連接掃描頭和基於處理器的主機，該主機具有預定的數據交換格式。
本發明的再一個的目的是提供一種可實現上述的一個或多個目的的方法。
根據下面說明書及附圖的描述，本發明的其它目的、優點及新穎特徵對本領域普通技術人員來說將變得顯而易見。
下面對本發明的優選實施方案做具體的描述，但可以理解本發明並不僅僅局限於此。本領域普通技術人員可能會對其加以應用，修改並實施到其它領域，但這也在本發明的權利要求之保護範圍之內，本發明可能具有很大的應用價值。
簡單地說，本發明提供一種將條形碼和控制信號轉化成數據格式或數據包的接口裝置或附件，上面所說的條形碼和控制信號是指條形碼數位訊號，而數據格式和數據包則能被不同的基於處理器的帶有讀取條形碼的掃描儀的多種不同主機之一(如計算機，主機處理器，事項處理系統，現金記錄及事項處理終端)所識別。通過使用本發明的接口裝置，用戶可以選擇一個合適的接口裝置以便迅速方便地將一個掃描儀的通用掃描頭連到主機設備上，這種接口裝置可直接插入到主機的連接器上，因而可以自動地為掃描頭提供兼容性。
更具體地說，在一種條形碼數據處理系統中，包括一個掃描頭和一個主機設備，所述掃描頭用於讀取編碼符號並將之解碼成數位訊號，所述主機設備帶有一個有預定數據交換格式的處理器，用於與外設之間接收和發送信號，本發明即提供了一種用於使所述主機和所述掃描頭互相連接的配置，包括一個第一連接裝置，用於與主機的直接連接；一個第二連接裝置，用於將與掃描頭相接的掃描頭電纜(head cable)發生直接連接；以及轉換裝置，用於將來自掃描頭的數字解碼信號轉換成具有與主機預定數據交換格式相兼容的格式的數字數據信號。
本發明還提供一種方法，用於在基於處理器的主機設備和條形碼讀取頭之間傳遞數據，其中所述主機設備具有預定輸入/輸出數據交換格式，所述條形碼讀取頭讀取編碼的符號並通過將表示信息的數據解碼成串行數據的形式將其轉換成表徵編碼符號所示信號的解碼信號；該方法還用於沿一條通信線或總線傳送串行數據，並且可拆卸地將通信線與主機連接。
本發明的新穎特徵和特點可以從所附的權利要求中看出。但通過參照下面對特定實施例的說明及藉助附圖，可以更好地了解本發明及其它特徵。
圖1是根據本發明的用於使條形碼數據處理系統與主機系統相連接的一個接口裝置的簡化圖。
圖2是根據本發明的一個接口裝置的透視圖；圖3是根據本發明的另一個接口裝置的斷面圖；圖4是圖3中實施例的仰視圖；圖5是所述接口裝置的某一元件的局部連接圖；圖6是所述接口裝置所用電纜頭的放大視圖；圖7是接口裝置的電路圖。
本發明涉及前面所列舉的專利中所述的用於讀取條形碼的光電讀取頭類型。在本說明書和權利要求中，「條形碼」一詞是廣義的，它不僅專指一維的間隔條符號模式，而且也包括其它的圖形模式，例如點陣列或二維矩陣，以及字母數字字符。總之，就是任何具有不同光反射特性部分的標記。
作為一個優選的實施例，可以通過如圖1中所描述的手持雷射條形碼讀取單元來加以說明。圖1所示的手持設備由Swartz等人的美國專利4,760,248揭示，並轉讓給符號技術公司(Symbo1 Techno1ogies，Inc.)它與符號技術公司的商品代碼LS2000或L83000的條形碼讀取器的結構相似。另外，Swartz等人的美國專利4,387,297或Shepard等人的美國專利4,409,470(以上兩項專利都已轉讓給符號技術公司)可以用來構造圖1所示的條形碼讀取單元。這些美國專利4,760,248；4,387,297,4,409,470在此作為參考。
下面討論附圖，數字100指手持槍式雷射掃描頭或含有滾筒101和柄102的讀取單元。手柄102的一個較上部向前的位於滾筒101下面的是一個手動觸發器154。參考上述專利可知，一個光源部件，雷射二極體158位於掃描頭100的內部，但這並不是必不可少的部件。
讀取單元100的工作方式如下由雷射二極體158或其它類似的光源在讀取單元100中產生一個出射光束151，光束151通過一個面向待掃描目標的窗口159射向外面，該待掃目標例如是位於讀出單元前一定距離的參照面P上的一個條形碼170。光束151要麼如圖所示地透過窗口159直接射出，要麼射向一個平面反射鏡，然後經該平面反射鏡反射後再射出窗口159。出射的光束151通過掃描驅動部件160在一個固定的線性路徑上進行掃描，這樣便在目標上產生了一條可見的掃描線。使用者正確定位手持單元，以便於使掃描線掃過整個待掃條形碼。
條形碼上所產生的反射光線152被讀取單元中的感光器件或檢測器146所檢測，然後產生一系列包含條形碼信息的需解碼的電信號。可移動觸發器154用來使用戶僅當把掃描頭對準待掃目標後才激活光束151和信號處理及命令電路，繼而當視野內有多個待掃目標時，可以確保讀入正確的目標，並可延長讀出單元內自備電池的壽命。
讀取單元100是為了讓用戶可以在一定的距離外使掃描頭對準待掃描的條形碼並在條形碼上掃過。一般該手持條形碼讀取器可在幾英寸的範圍內工作。
在一個輕質的塑料殼155內置雷射二極體158，檢測器146，光學系統157，掃描驅動部件160，信號處理電路165，解碼電路163，以及一個中央處理單元140和電池162。殼體155前端的透光小窗159允許出射光束151射出及入射光線152射入。另外殼體上還安裝了一個鍵盤148和一個顯示屏149。
從圖1可以看出，光學系統包括一套透鏡157(或多透鏡系統)，它可用來將掃描光束151對準並聚焦到參考平面的條形碼上，這些透鏡157也可用於將反射光線152聚焦到光檢測器件146上。當觸發器154被拉下時，通過合適的光束成形結構，光源158被定位以將光束引導到透鏡157的光軸上去。若光源158所產生的光為不可見光，那麼，在讀取單元中可包括一個瞄準燈，以將可見光引入到與透鏡157同軸的光路。若有必要的話，瞄準燈還可產生一個與光斑151相似的可見光束進行掃描。用戶可在拉下觸發器154進行掃描前利用該可見光使掃描頭對準待掃目標。
光檢測器件146根據反射光線152的強弱產生一個模擬信號指示，該模擬信號通過數位化電路165轉換成數位訊號，然後再傳入掃描頭100內部的解碼電路或解碼模塊163。解碼電路再把該數位化信號解碼成由符號表徵的解碼信號或數據，並以數字形式表示，如ASCII字符。數位化電路165，解碼電路163和CPU140都固定在掃描頭100內的印刷電路板161上。然後，根據一個協議，該數位化的解碼信號被格式化為一個通信包，並傳向外接電纜170，外接電纜170在圖1中描述為「ZIF」電纜，並在圖6中作了單獨的描述。190代表外部主機系統，通常是一個具有預定數據交換格式數據處理器的計算機，它一般用作數據存儲器，在其內部存儲著待處理的由解碼電路163產生的解碼數據。
至此，每一個主機設備均可配置一個讀取單元或掃描頭100。由於不同的主機設備配有不同的數據交換格式微處理器，因而必須有針對性地為每一類主機設計不同的掃描頭。尤其是在多處理機系統中，這是很不理想的。
根據本發明，可在外接電纜170和任何類型的主機設備190間連接一段稱為「靈活電纜」的接口裝置200。圖2即為一個根據本發明所設計的接口裝置200的透視圖。由圖2-4可知，接口裝置200包括一個平行管狀殼體，該殼體有較靠上部分202，較靠下部分204和安裝在殼體各部件之間的印刷電路板206。由圖4可知，在電路板206的至少一邊裝有一個微控制器208。由圖5可知，一個由多個集成電路晶片構成的通信電路212適當地安裝在206的兩側。在殼體的一端，有一個陰型RJ組合連接器210。
如圖6所示，在外接電纜170的一端有一個連接器171，它是可拆卸地連接到條形碼讀取單元100上，並與解碼電路163電性相連。外接電纜170以數據包的形式傳遞解碼數據。外接電纜170的另一端固接著一個陽型RJ連接器172。電纜170的中間是一個線圈173。
陰型RJ連接器210通過一個內插的連接頭，陽插頭172與殼體外部進行通信以實現可拆卸性連接。陽插頭172與陰插頭210均有5個對應的內置管腳插頭。外接電纜170含有至少5根導線將讀取單元和陽插頭172彼此相連，這樣，當陽插頭172和陰插頭210相連時，便可實現解碼數據包在外接電纜170中的傳送。在圖7中對這幾根導線作了詳細的描述。第一根導線通過其對應的第一管腳250與電壓源相連；第二根導線通過其對應的第二管腳252接地，第三根導線通過其對應的第三管腳254與讀取單元的解碼電路163的數據輸出端相連，第四根導線通過其相應的第四管腳256與讀取單元的時鐘輸出相連，第五根導線通過其對應的第五管腳258與讀取單元的屏蔽端子相連。
在接口裝置200上提供有轉換裝置。該轉換裝置包括微控制器208以及通信硬體電路212，其功能是將數據包的數據格式轉化為與主機數據交換格式相兼容的數位訊號。
含有多根單獨導線的主機電纜220，一端固接在202、204上，另一端可拆卸地連接到主機連接器230上，它可實現將微控制器208以及通信線路212連接到主機設備190上。如圖7所示，通信電路212包括連接到陰插頭230上對應管腳的幾根導線。同時，還可從圖7看出，微控制器208包括多個輸入/輸出端子，其中一部分連接到通信電路212，另一部分連接主機設備190。
本裝置還有電源接頭240和電源開關。電源接頭240位於殼體的一側。
根據本發明，可為用戶提供多種通用的多功能掃描頭。根據用戶現有的主機設備則可為之提供合適的接口裝置。這種服務並不象以前那樣將其提供在掃描頭中，而是在用戶端特定的主機設備。
主機系統可以是任何基於處理器的設備，如計算機，現金記錄系統，轉換器，印表機等。
雖然作為在編碼數據處理系統中的接口裝置，本發明已做了詳述，但由於各種結構上的稍微調整其實質與本發明並無太大出入，因而本發明並不僅局限於以上所述。
不用更詳細的分析，前面所述已足以說明本發明的要點，即他人可利用本發明的主要特點而將本發明用於多種方面，然而，這些應用必將在以下權利要求的範圍內。
權利要求
1.一個接口裝置，用於將一個含掃描頭和一個主機設備的數據處理系統中的所述掃描頭和主機設備互連，其中所述掃描頭用於對編碼的符號進行光電式讀取並解碼成數字式解碼信號以通過與掃描頭相連的掃描頭電纜進行傳輸；所述主機設備帶有有預定數據交換格式的數據處理器，用於從外圍設備接收數據和向外圍設備傳輸數據，所述接口裝置包括第一連接裝置，用於連接到主機上；第二連接裝置，用於連接到掃描頭電纜上，以及轉換裝置，與上述兩個連接裝置相連，用於將來自掃描頭的數字解碼信號轉換成與主機的預定數據交換格式相兼容的格式。
2.根據權利要求1的接口裝置，其特徵在於所述第二連接裝置是一個插入式組合接插件，其電壓端用於與電源相連接；其接地端用於接地；其數據端用於與掃描頭的串行數據輸入相連；其時鐘端用於與掃描頭的時鐘線相連。
3.根據權利要求2的接口裝置，其特徵在於所述轉換裝置包括一個微處理器，該微處理器的一個第一輸入端連接到所述數據端，一個第二輸入端連接到所述時鐘端。
4.根據權利要求1的接口裝置，其特徵在於所述結構包括一個殼體，所述第二連接裝置裝配在所述殼體的一個外表面上。
5.根據權利要求4的接口裝置，其特徵在於所述第一連接裝置包括一個主機電纜，該主機電纜的一端固定地連接到所述殼體上，一個主機連接器位於所述主機電纜的另一端。
6.一個接口裝置，用於在主機設備和光電讀取頭之間傳輸數據，所述主機設備有一個預定的輸入/輸出數據格式，所述光電讀取頭用於讀取並解碼條形碼符號，並將解碼的符號轉換成串行解碼數據，用於沿著與掃描頭相連的掃描頭電纜傳輸，該接口裝置包括一個殼體；一個主機電纜，具有多個分別的導體，它們永久地固定在殼體並向外伸展以可拆卸地連接到主機設備上；一個插入式組合連接器，安裝在殼體上並具有與殼體外部通信的端子，用於可拆卸地與掃描頭電纜的一端相連，掃描頭電纜的另一端連接在掃描頭上；一個印刷電路板，安裝在殼體上；一個微處理器，安裝在所述電路板的至少一側，並永久地連接到所述組合連接器的端子上；以及一個通信電路，安裝在所述電路板上並永久地連接到所述主機電纜上。
7.根據權利要求6的接口裝置，還包括一個安裝在殼體上的第一電源連接器，它與殼體外部通信用於可拆卸地連接到與電源相連的相應的第二電源連接器上；以及一個安裝在殼體上的接觸開關，當所述第二電源連接器不接到所述第一電源連接器上時，它將組合連接器的一個端子及通信電路連接到第一電源連接器上。
8.根據權利要求6的接口裝置，其特徵在於所述組合連接器是一個陰型RJ連接器。
9.在主機設備和讀取頭之間傳送數據的方法，所述主機設備有預定的輸入/輸出數據格式，所述讀取頭可光電式讀取並將編碼的符號解碼成表徵符號所代表信息的解碼信號，該方法包括以下步驟將所述解碼信號處理成串行解碼數據；在一個單獨的通信線上傳送所述串行解碼數據；可拆卸地將通信線連接到接口裝置上；將接口裝置連接到主機上；以及在接口裝置中將串行解碼數據轉換成具有與主機的預定格式相兼容的格式的數字數據信號。
10.根據權利要求9的方法，其特徵在於所述在一個單獨的通信線上傳送串行解碼數據的步驟是通過在與掃描頭相連的掃描頭電纜上以數據包形式傳送所述串行數據來完成的。
11.根據權利要求9的方法，其特徵在於所述可拆卸地連接通信線的步驟是通過將一個連接器插入到接口裝置上的組合連接器上來完成的。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於所述組合連接器有多個端子，其中沿單個通信線傳送數據的步驟是這樣來完成的，即將控制電壓加在組合連接器的電壓端子上，將組合連接器的接地端接地，將掃描頭的數據輸出端接到組合連接器的數據端，並將掃描頭的時鐘輸出端接到組合連接器的時鐘端。
13.根據權利要求12的方法，其特徵在於所述傳送步驟包括將來自數據端的數據加到微處理器的第一輸入端上並將來自時鐘端的時鐘脈衝加到微處理器的第二輸入端上的步驟。
14.根據權利要求12的方法，其特徵在於轉換步驟包括將來自組合連接器的電壓端的控制電壓施加到主機設備的第一輸入端並將組合連接器的接地端接到主機的第二輸入端的步驟。
15.根據權利要求14的方法，其特徵在於微處理器有多個輸入/輸出端，所述轉換步驟是通過施加來自其中一個選擇的輸入/輸出端的信號來完成的，所述選擇端子是根據主機設備來選擇的。
16.一種接口裝置，用於在主機設備和條形碼讀取頭之間傳送數據，所述主機設備有預定的輸入/輸出數據格式，所述條形碼讀取頭用於讀取和解碼編碼的符號並將編碼的符號轉換成表徵符號的編碼信息的解碼數據信號的數據包，該接口裝置包括一個殼體；一個印刷電路板，安裝在殼體中，在該電路板的至少一側裝有一個微處理器，該電路板永久地接在組合連接器的端子上，在所述電路板上還有一個通信電路；傳送裝置，連接到所述讀取頭上並可拆卸地連接到所述殼體上，相應於所述解碼數據包的接收，用於沿一個單獨的通信線傳送數據包，該單獨通信線包括一個讀取頭電纜，該電纜一端有一個陽型組合連接器，所述電纜的另一端接到讀取頭的解碼器上。一個陰型組合連接器，安裝在殼體上，具有與殼體外部通信的端子，用於可拆卸地與陽型組合連接器相連接，所述陰型和陽型組合連接器的每一個具有至少五個相應的管腳；所述讀取頭電纜至少五個導線，當陰型和陽型連接器相互連接時可使讀取頭與陽型組合連接器相連，所述電纜導線有一個第一導線，用於經第一管腳連接到控制電壓源；一個第二導線，用於經第二管腳接地；一個第三導線，用於經第三管腳連接到讀取頭的解碼器的數據輸出端；一個第四導線，用於經第四管腳連接到讀取頭的時鐘輸出端上；以及一個第五導線，用於經第五管腳連接到讀取頭的屏蔽端；轉換裝置，包括微處理器和通信電路，用於將傳送裝置連接到數據線和主機設備上，用於將解碼數據轉換，具有與主機的預定格式相兼容的格式的數位訊號；至少一個主機電纜，具有多個單獨的導線永久地固定在殼體上並向外伸展以可拆卸地使通信電路與主機設備相連，所述通信電路包括一個連接陰型組合連接器的一個管腳上的第一輸入端，用於與電壓源相連，以及與陰型組合式連接器的另一個管腳相連的第二輸入端，用於接地；以及所述微處理器包括多個輸入/輸出端，所連接的其中一個端子根據連接在其上的主機設備的情況與通信電路相連。
全文摘要
一種數據處理系統，包括一個掃描頭，用於光電式讀取條形碼符號並將這些符號解碼成數字解碼信號；一個主機設備，具有預定的數據交換格式，用於與外設交換數據和控制信號；一個接口裝置，用於使所述掃描頭和主機設備互連，包括與主機設備直接連接的第一導線，與掃描頭的掃描頭電纜直接連接的第二導體；以及將來自掃描頭的數字解碼信號轉換成具有與主機設備的預定的數據交換格式相兼容的格式的數字數據信號。
文檔編號G06F3/00GK1143213SQ9610461
公開日1997年2月19日 申請日期1996年5月7日 優先權日1995年5月18日
發明者保爾·R·波羅尼維茲, 安東尼·D·比索, 尼科拉斯·布翁格威諾 申請人:符號技術公司