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     今天為大家帶來的串口條碼掃描(miao)器-光學應用詳解原理及組成部分，激光掃描器是一種光學距離傳感器，用于危險區域的靈活防護，通過出入控制，實現訪問保護等。它掃描方式有單線掃描、光柵式掃描和全角度掃描三種方式。有興趣的朋友們請看看此文吧！

 串口條碼掃描器激光掃描(miao)組(zu)成部分

  （一）激(ji)光源

     采(cai)用MOVPE（金屬氧化(hua)物氣(qi)相外延）技術制造的可(ke)見(jian)光半導體激光器具有低功耗、可(ke)直接調(diao)制、體積小、重量輕、固體化(hua)、可(ke)靠性高、效率高等優點。它一出現即迅速替代了原來使用的He－Ne激光器。

     半導體激光(guang)(guang)(guang)器發(fa)(fa)出的(de)光(guang)(guang)(guang)束(shu)為(wei)非(fei)軸對稱的(de)橢(tuo)圓光(guang)(guang)(guang)束(shu)。出射光(guang)(guang)(guang)束(shu)垂(chui)直于P－W結(jie)面方(fang)向(xiang)的(de)發(fa)(fa)散角(jiao)(jiao)Ｖ⊥≈30°，平行于結(jie)面方(fang)向(xiang)的(de)發(fa)(fa)散角(jiao)(jiao)Ｖ‖≈10°。如采用傳統的(de)光(guang)(guang)(guang)束(shu)準直技術，光(guang)(guang)(guang)束(shu)會聚點兩邊的(de)橢(tuo)圓光(guang)(guang)(guang)斑的(de)長(chang)、短軸方(fang)向(xiang)將會發(fa)(fa)生交換。顯(xian)然這將使掃(sao)(sao)描(miao)器只(zhi)有小(xiao)的(de)掃(sao)(sao)描(miao)景(jing)深。

     Jay M．Eastman等提出光束準直技術，克服了這種交換現象，大大地提高了掃描景深范圍。這種橢圓光束只能應用在單線串口條碼掃(sao)描器上。布置光路時，應讓光斑的橢圓長軸方向與光線掃描方向垂直。對于單線串口條碼掃描器，這種橢圓光斑由于對印刷噪聲的不敏感性，將比下面所說的圓形光斑特性更好。

     對于全(quan)角度(du)條碼激光(guang)條碼掃描(miao)器(qi)，由(you)于光(guang)束(shu)在掃描(miao)識讀條碼時，有時以(yi)較大傾斜角掃過條碼。因此(ci)，光(guang)束(shu)光(guang)斑不宜做(zuo)成橢圓形。通常都將(jiang)它整形成圓形。目(mu)前常用的整形方案是在準直透鏡前加一小圓孔(kong)光(guang)闌(lan)。此(ci)種光(guang)束(shu)特性可用小孔(kong)的菲涅耳衍射特性來很好地(di)近(jin)似。采用這種方案，對于標準尺寸UPC條碼，景(jing)深(shen)能做(zuo)到(dao)大約250mm到(dao)300mm。

     這對(dui)于一般商業(ye)POS系統已經足夠(gou)了(le)。但對(dui)如機(ji)場行(xing)李輸送線(xian)等要求(qiu)大景深(shen)的(de)(de)(de)場合，就顯(xian)得不(bu)夠(gou)了(le)。目前常用的(de)(de)(de)方案是(shi)增大條碼符號的(de)(de)(de)尺寸或(huo)使組(zu)成(cheng)掃描圖(tu)案的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)掃描光(guang)線(xian)會聚于不(bu)同(tong)區域(yu)形成(cheng)“多焦面”。但是(shi)更(geng)有吸引力(li)的(de)(de)(de)方案是(shi)采(cai)用特(te)殊的(de)(de)(de)光(guang)學準直元件，使通過它的(de)(de)(de)光(guang)場具有特(te)殊的(de)(de)(de)分布(bu)從而具有極小的(de)(de)(de)光(guang)束發散角，得到較大的(de)(de)(de)景深(shen)。

 （二）光學掃描系統(tong)

     從(cong)激(ji)光源發出(chu)的激(ji)光束還需通過掃描(miao)(miao)(miao)(miao)系統形(xing)成掃描(miao)(miao)(miao)(miao)線或掃描(miao)(miao)(miao)(miao)圖案。全(quan)(quan)角度(du)條(tiao)(tiao)碼(ma)激(ji)光條(tiao)(tiao)碼(ma)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)器(qi)一般采用(yong)旋轉棱鏡掃描(miao)(miao)(miao)(miao)和(he)全(quan)(quan)息(xi)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)兩種方(fang)案。全(quan)(quan)息(xi)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)系統具(ju)有結構(gou)緊湊、可靠(kao)性高和(he)造價低廉等顯著優點。自從(cong)IBM公司在3687型(xing)掃描(miao)(miao)(miao)(miao)器(qi)上首先應用(yong)以(yi)來得到了廣泛的應用(yong)，且不斷推陳出(chu)新。可以(yi)預料，它(ta)所占(zhan)的市場份額將(jiang)會(hui)越來越大。

     旋轉(zhuan)(zhuan)棱鏡(jing)掃(sao)(sao)描(miao)技術歷史較(jiao)悠久，技術上較(jiao)成(cheng)熟。它利用(yong)旋轉(zhuan)(zhuan)棱鏡(jing)來掃(sao)(sao)描(miao)光束，用(yong)一組折疊平面(mian)反射鏡(jing)來改(gai)變光路實現多方(fang)(fang)向的(de)掃(sao)(sao)描(miao)光線(xian)。目前使(shi)(shi)用(yong)較(jiao)多的(de)MS－700等掃(sao)(sao)描(miao)器產品還使(shi)(shi)旋轉(zhuan)(zhuan)棱鏡(jing)不同面(mian)的(de)楔(xie)角(jiao)不同而形成(cheng)一個(ge)掃(sao)(sao)描(miao)方(fang)(fang)向上有幾條掃(sao)(sao)描(miao)線(xian)。由多向多線(xian)的(de)掃(sao)(sao)描(miao)光線(xian)組成(cheng)一個(ge)高密度的(de)掃(sao)(sao)描(miao)圖(tu)案。這種方(fang)(fang)法可能(neng)帶來的(de)另一個(ge)好處(chu)是可使(shi)(shi)激光輻射危害減輕。

     全角度掃(sao)描(miao)(miao)這個(ge)概念更早是為了提(ti)高超級(ji)市場的(de)(de)流(liu)通速度而提(ti)出的(de)(de)，并設計了與之相(xiang)應的(de)(de)UPC條碼(ma)。對(dui)于UPC碼(ma)兩(liang)個(ge)掃(sao)描(miao)(miao)方向(xiang)的(de)(de)“X”掃(sao)描(miao)(miao)圖案(an)就已能實現全角度掃(sao)描(miao)(miao)。

     隨著掃(sao)描技(ji)術的(de)發展，條碼(ma)應用領域的(de)拓寬(kuan)以及提(ti)高自(zi)動化程度(du)的(de)迫切(qie)需要，現在正在把全角度(du)掃(sao)描這(zhe)個(ge)概念推廣到(dao)別的(de)碼(ma)制(zhi)，如39碼(ma)、交插25碼(ma)等。這(zhe)些碼(ma)制(zhi)的(de)條碼(ma)高寬(kuan)比較小，為了實現全角度(du)掃(sao)描將需要多(duo)得多(duo)的(de)掃(sao)描方向數。為此除(chu)旋轉棱(leng)鏡外還(huan)將需要增加另一個(ge)運動元件，例如旋轉圖4中(zhong)的(de)折疊平面鏡組等。

     手持(chi)單(dan)線掃(sao)描(miao)(miao)(miao)器由(you)于(yu)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)速度低、掃(sao)描(miao)(miao)(miao)角度較小(xiao)等原因，能(neng)用來(lai)(lai)實現(xian)光(guang)束(shu)(shu)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)的(de)(de)方案就很(hen)多。除采用旋轉棱(leng)鏡、擺鏡外，還能(neng)通過運(yun)(yun)動(dong)(dong)光(guang)學(xue)系統(tong)中的(de)(de)很(hen)多部件(jian)(jian)來(lai)(lai)達到光(guang)束(shu)(shu)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)。如通過運(yun)(yun)動(dong)(dong)半導體激光(guang)器、運(yun)(yun)動(dong)(dong)準直透(tou)鏡等來(lai)(lai)實現(xian)光(guang)束(shu)(shu)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)。而產(chan)生這些運(yun)(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)動(dong)(dong)力元(yuan)件(jian)(jian)除直流電(dian)機外，還可以是壓(ya)電(dian)陶瓷(ci)和電(dian)磁線圈(quan)等。這些動(dong)(dong)力元(yuan)件(jian)(jian)具有(you)不易損壞、壽(shou)命(ming)長和使用方便(bian)等優點，估計亦(yi)將會得到一定的(de)(de)應用。

 （三）光(guang)接收系統

     掃描光(guang)束射到條碼(ma)符號上后被散射，由接收系(xi)統(tong)接收足夠多的(de)散射光(guang)。在(zai)激光(guang)全(quan)角度激光(guang)條碼(ma)掃描器中，普遍(bian)采用回向接收系(xi)統(tong)。在(zai)這種結構中，接收光(guang)束的(de)主光(guang)軸就是出(chu)射光(guang)線軸。這樣，散射光(guang)斑始終(zhong)位于(yu)接收系(xi)統(tong)的(de)軸上。

     這種結構的瞬(shun)時視場極小，可(ke)以(yi)極大地(di)提(ti)高(gao)信噪比，還能提(ti)高(gao)對條碼符號鏡面(mian)反(fan)射的抑(yi)制能力，并且對接(jie)收(shou)透鏡的要(yao)求(qiu)亦(yi)很低(di)(di)。另外，它(ta)還能使接(jie)收(shou)器(qi)(qi)的敏(min)感面(mian)較(jiao)小。高(gao)速(su)光電接(jie)收(shou)器(qi)(qi)敏(min)感面(mian)積一般都不大，而(er)且小敏(min)感面(mian)積的接(jie)收(shou)器(qi)(qi)成本亦(yi)較(jiao)低(di)(di)，所以(yi)這一點(dian)也是很重要(yao)的。它(ta)的缺點(dian)是當掃(sao)描光束(shu)位于掃(sao)描系統各元件(jian)邊緣時要(yao)產(chan)生漸暈(yun)現象(xiang)。除了從結構上采取措施盡量減小漸暈(yun)外，還應舍棄特性太差的掃(sao)描角度。

     全角度串(chuan)口條碼掃描器中還普遍采用光學自動增益控制系統，使接收到的信號光強度不隨條碼符號的距離遠近而改變。這可以縮小信號的動態范圍，有利于后續處理。

     手持槍式激光串口條碼掃描器具有掃描速度較慢、信號頻率較低等特點。而低響應頻率的接收器如硅光電池具有較大的敏感面積，并且這低頻系統也容易達到較高的信噪比。因此，除可采用上述回向接收方案外還可以采取別的方案。例如可利用半導體激光器的易調制性，將出射激光束以某一較高頻率調制。而后，在電信號處理時再采用同步接收放大技術取出條碼信號。只要調制頻率遠大于條碼信號頻率，它所帶來的條碼寬度誤差將可忽略不計。

     同(tong)步接收(shou)(shou)(shou)技術(shu)具有極(ji)高的(de)抑制噪(zao)聲能力，因此(ci)就(jiu)不一定采(cai)用(yong)回向接收(shou)(shou)(shou)結構。這樣就(jiu)會給光學(xue)接收(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong)的(de)安排(pai)上(shang)帶來(lai)相當(dang)的(de)靈活(huo)性。利用(yong)這種(zhong)靈活(huo)性就(jiu)能使(shi)識讀器某些方面的(de)性能得以提(ti)高。例如在回向接收(shou)(shou)(shou)方案中，運(yun)動(dong)元(yuan)件亦(yi)是接收(shou)(shou)(shou)系(xi)統(tong)的(de)組(zu)成部(bu)分，要(yao)求它具有一定的(de)孔徑大小以保證接收(shou)(shou)(shou)到足夠多的(de)信號光。但是，如果(guo)運(yun)動(dong)元(yuan)件僅僅起掃描出射光束(shu)的(de)作(zuo)用(yong)，就(jiu)可(ke)以做得很小。顯(xian)然小的(de)運(yun)動(dong)元(yuan)件無論對于選擇動(dong)力元(yuan)件還是提(ti)高壽命、可(ke)靠(kao)性都是極(ji)為有利的(de)。

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