具有可交換的電源/通信模塊的讀取器的制造方法
【專利摘要】電源/通信套件，用于和讀取器模塊一起使用，其中編碼讀取器模塊包括讀取器連接器和讀取器外殼，該電源/通信套件包括多個(gè)不同的電源/通信模塊，其中每一個(gè)模塊經(jīng)由不同的通信協(xié)議通信，且每一個(gè)包括電源和適于經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的通信協(xié)議進(jìn)行通信的通信元件，其中，每一個(gè)模塊可以類似方式固定至所述讀取器模塊，從而任何一個(gè)電源/通信模塊可被交換為任何其他電源/通信模塊，從而所述讀取器可被與不同通信系統(tǒng)一起使用。
【專利說明】
具有可交換的電源/通信模塊的讀取器
[0001 ] 本申請是PCT國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/051077、國際申請日為2010年10月1日、中 國國家申請?zhí)枮?01080045052.0、題為"具有可交換的電源/通信模塊的讀取器"的申請的 分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003] 本申請要求在2009年10月2日提交的美國專利申請12/572,316的權(quán)益，其通過參 考并入此處。
[0004] 關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或研發(fā)的聲明
[0005] 不適用。
技術(shù)領(lǐng)域
[0006] 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0007] 本發(fā)明涉及手持式基于圖像的ID編碼讀取器，更具體地涉及一組件，其包括單個(gè) 成像模塊，該單個(gè)成像模塊可與數(shù)個(gè)不同電源/通信模塊中的任意項(xiàng)一起被使用，這樣該成 像模塊可被用于數(shù)個(gè)不同應(yīng)用中的任意應(yīng)用。
[0008] 2.【背景技術(shù)】
[0009] 被獲得用于編碼讀取(也被稱為直接部件標(biāo)記(〃DPM〃）或基于標(biāo)簽的標(biāo)識）的圖 像，包括位于物體上的一個(gè)或多個(gè)1D(如，條形碼)或2D(如，數(shù)據(jù)矩陣碼)符號。編碼讀取過 程包括重復(fù)地在圖像獲取傳感器(如，CMOS攝像頭、(XD等）的視場中引入被標(biāo)記有1D或2D編 碼的對象、照明這些編碼、并獲取含有這些編碼的圖像，即，圖像數(shù)據(jù)。每一個(gè)編碼含有一組 預(yù)確定圖案，所附的數(shù)據(jù)處理器(諸如計(jì)算機(jī))從這些圖案中可推導(dǎo)出有關(guān)物體的有用信息 (如，系列號、類型、型號、價(jià)格等）。
[0010] 手持式ID編碼讀取器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)可被連接至服務(wù)器或遠(yuǎn)程處理器來交換編碼讀取 結(jié)果、圖像、以及讀取器設(shè)置和讀取器狀態(tài)信息?？山?jīng)由數(shù)個(gè)不同接口促進(jìn)這個(gè)連接。例如， 示例性接口選項(xiàng)包括:含有電纜和電源的系線（tether)接口、或者使用RF用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的 無線接口、和作為電源的能量存儲設(shè)備(如，可充電電池）。當(dāng)讀取器一般在一個(gè)區(qū)域被使用 時(shí)，可采用系線的接口，而在不同且分散的很多位置使用接口時(shí)，可采用無線接口。
[0011]除了需要無線或系線的接口，不同的系統(tǒng)一般需要不同的通信協(xié)議和讀取器接 口。例如，一些系統(tǒng)可要求讀取器經(jīng)由RS232、藍(lán)牙、USB、PS2、以太網(wǎng)、RS485等中的任一個(gè)進(jìn) 行通信。此處，如果讀取器包括RS232接口，該讀取器不能與經(jīng)由其他結(jié)構(gòu)類型（如，USB、以 太網(wǎng)等）中的一個(gè)進(jìn)行通信的系統(tǒng)一起被使用。因此，如果設(shè)備安裝了經(jīng)由USB或某個(gè)其他 接口類型進(jìn)行通信的新系統(tǒng)，則RS232讀取器不可被用在該新系統(tǒng)中。類似地，如果讀取器 被配置為經(jīng)由系線和以太網(wǎng)進(jìn)行通信且設(shè)備將通信系統(tǒng)升級為無線藍(lán)牙，讀取器不可與新 系統(tǒng)一起使用。
[0012]上述問題的一個(gè)解決方法將是提供被配備為經(jīng)由任何可能的接口類型通信的讀 取器。盡管這個(gè)解決方法提供了通用讀取器，這個(gè)解決方法存在數(shù)個(gè)缺點(diǎn)。首先，涉及人類 工程學(xué)，具有數(shù)量眾多的接口，要求讀取器含有帶數(shù)量眾多觸片的連接器。合理地，多接口 連接器僅可被置于讀取器把手的底側(cè)。更多的觸片增加了連接器的尺寸和把手尺寸/直徑。 由于人類工程學(xué)限制，對于把手尺寸有限制。此外，更多的接口觸片將要求系線的電纜內(nèi)有 更多的電線，導(dǎo)致更高的電纜重量和更低的靈活性，使其難以輕易地移動該閱讀器。另外， 對于實(shí)際應(yīng)用的大多數(shù)情況，一次只期望一個(gè)接口。
[0013] 相關(guān)于電源要求，用RF通信的無線讀取器的意圖是不用任何電纜地操作。這要求 電池來給設(shè)備供電。由于基于圖像的ID讀取器的相對較高的電源消耗，其操作時(shí)間受限于 電池容量。這使其必須要有可充電電池。系線的ID讀取器的常規(guī)接口是RS232,其允許連續(xù) 地交換數(shù)據(jù)。RS232不可給設(shè)備供電，且必須有某種外部電源（如，墻上適配器)來給讀取器 供電。相反，像PS2、USB和以太網(wǎng)（以太網(wǎng)上電源(P0E))之類的其他接口能對所附接讀取器 提供充足的電源。一些協(xié)議，特別是USB和P0E具有復(fù)雜的電源管理要求，諸如啟動電流限 制、電源定序和分類、以及低電源模式。需要相當(dāng)復(fù)雜的接口組件來支持當(dāng)前所用的所有 可能的通信協(xié)議。
[0014] 相關(guān)于每一種接口類型的電子元件，不同的接口類型使用不同的信號電平通信且 具有信號速度與質(zhì)量方面的不同要求。將不同的接口信號多路復(fù)用至有限數(shù)量的連接器引 腳，這需要巨大的技術(shù)努力，且不能以合理的成本和尺寸方式實(shí)現(xiàn)。此外，如果出現(xiàn)誤差、多 路復(fù)用器被設(shè)置到錯誤的連接類型，將損壞電子零件。另外，必須保護(hù)具有外部連接的所有 觸片防止靜電放電(ESD)。由于與不同接口類型相關(guān)聯(lián)的不同信號電平和高速要求，用于所 有情況的單一保護(hù)電路并非對于所有接口類型都是最優(yōu)的。
[0015] 附圖簡述
[0016] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系線讀取器的立體圖；
[0017] 圖2是圖1的讀取器的透視圖，讀取器模塊用虛線描繪且電源/通信模塊用實(shí)線描 繪；
[0018] 圖3是圖1中的讀取器的透視圖，其中斷開了電源/通信模塊的連接；
[0019] 圖4是示意圖，示出來自圖3的電源/通信模塊的元件；
[0020] 圖5類似于圖1，但示出了處于支架中的無線電源/通信模塊；
[0021] 圖6是類似于圖2的示圖的示圖，但示出了圖5的無線電源/通信模塊；
[0022] 圖7是類似于圖3的示圖的示圖，但示出了圖5的無線電源/通信模塊；
[0023] 圖8是類似于圖4的示圖的示圖，但示出了示例性無線電源/通信模塊中的元件；以 及
[0024] 圖9是圖7的模塊的部分透視示圖，示出連接電池至PCB板的夾子連接器；以及
[0025] 圖10是圖7的模塊的部分透視示圖，示出底部電池蓋和相鄰的支架觸片。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 現(xiàn)在參看附圖，附圖中在多個(gè)視圖中類似參考標(biāo)號對應(yīng)于類似元件，讀取器套件 10a、10b被圖示為包括單個(gè)讀取器模塊12和多個(gè)不同的電源/通信模塊14a、14b(僅示出兩 個(gè)電源/通信模塊）。如所示，模塊14a是系線模塊，其包括電纜18,用于接收電源及用于在讀 取器模塊12和外部計(jì)算機(jī)20之間來回通信數(shù)據(jù)。模塊14b包括天線22(見圖8)和可充電電 池24,以使當(dāng)模塊14b被固定至讀取器模塊12時(shí)，可在無線和無系線模式中使用該組件。
[0027] 對于系線的和無線模塊中的每一個(gè)的一般的支承和外殼結(jié)構(gòu)是類似的，且因此， 將在圖2和3所示的系線的實(shí)施例的情境中僅描述一次這個(gè)結(jié)構(gòu)。
[0028]具體地涉及圖2,讀取器模塊12包括外殼結(jié)構(gòu)28,其包括桶狀部分30和把手部分 32。含有圖像傳感器、透鏡、照明設(shè)備、處理器、存儲器等的成像組件(未示出)位于桶狀部分 30中。把手部分32中形成腔體34,其中形成開向腔體34內(nèi)的開口（位于把手部分的底部）。讀 取器連接器40在腔體34的頂端，并形成容納通道(未示出），用于當(dāng)模塊14a或14b被插入腔 體34時(shí)容納電源/通信模塊連接器58 (見圖3或圖7)。
[0029]仍然參照圖2和3,模塊14a包括模塊支承結(jié)構(gòu)46,形式為配合位于把手腔體32的底 部開口的端蓋。盡管未示出，可設(shè)想的是，會有用于緊固如圖1和2中所示在腔體端部的結(jié)構(gòu) 46的數(shù)種類型的機(jī)械緊固機(jī)制(如，一個(gè)或多個(gè)螺絲、壓縮固定、凸出物及相關(guān)聯(lián)的容納孔， 等)。
[0030] 系線的模塊
[0031] 參看圖3,示例性系線模塊14a包括PCB板50、板蓋52、電纜插頭54、電纜鎖定56和模 塊連接器58。盡管未示出，電路被安裝至板50。還參看圖4,電路包括非易失性存儲器60、接 口控制器62、保護(hù)端接電路/過濾器68、電纜插頭70、電源64和電源管理單元66。電纜插頭68 提供了確保只有匹配電纜(如，USB、以太網(wǎng)等)可被插入模塊14a的機(jī)械鎖結(jié)特征?？蛇x地， "電鎖結(jié)"也是可能的，不過相比機(jī)械鎖結(jié)而言需要更多的努力。
[0032] 保護(hù)電路68確保讀取器電子元件免于過電流、過電壓、靜電放電(ESD)和反向極性 的損害。電磁輻射(EMI)由過濾器68所削弱，且通過充足的線路端接確保了信號完整性。接 口控制器62含有接口模塊14a的物理層，提供讀取器數(shù)據(jù)信號和電纜接口信號之間的數(shù)據(jù) 翻譯和信號完整性。非易失性存儲器含有通信模塊ID且還可含有類似MAC地址之類的接口 設(shè)置信息。為對應(yīng)于數(shù)個(gè)不同類型電源/通信模塊中的特定的一個(gè)的電壓而優(yōu)化電源64。在 這個(gè)方面，見下面的表1，其表示對于本發(fā)明所考慮的不同類型的系線的電源/通信模塊的 特定操作參數(shù)。此處，應(yīng)該理解的是，還存在其他系線的通信協(xié)議，且本發(fā)明可與任何現(xiàn)有 的或?qū)淼膮f(xié)議一起使用。
[0033]
[0034] 表 1
[0035] 一些系線的電源/通信模塊需要特殊的電源管理功能。例如，USB模塊在停止 (suspend)模式中具有有限的啟動電流和較低的功耗。作為另一個(gè)示例，對于以太網(wǎng)上電源 (P0E)模塊必須支持檢測過程。電源管理單元66以適用于相關(guān)聯(lián)類型的電源/通信模塊(如， 14a、14b等）的方式控制電源64。
[0036] 再次參看圖3,模塊14a可以是示于表1中的任何模塊類型或其他類型。在任何情況 下，模塊連接器58和支承46將是類似的，而電纜插頭70、存儲器60、接口控制器62、電路68、 電源64和管理單元66將是不同的，且取決于所使用的模塊的類型。
[0037] 應(yīng)該注意的是通過將一個(gè)模塊交換為另一個(gè)，可修改通信協(xié)議、電纜插頭和電源 管理以適合任何系線的通信類型。
[0038] 無線模塊
[0039] 現(xiàn)在參照圖5到圖10,模塊14b元件的數(shù)個(gè)元件類似于上述元件，包括形成腔體32 并在腔體32的頂端支承讀取器連接器40的讀取器模塊12、蓋52和連接器44。在這個(gè)情況下， 參看圖8，PCB板80包括類似于上述元件的數(shù)個(gè)元件，包括非易失性存儲器60、接口控制器 62、保護(hù)電路和過濾器68、電源管理單元66和電源64。圖8的無線實(shí)施例中的附加電路還包 括RF芯片模塊90、支架觸片9、以及電池蓋傳感器94。此外，參照圖6到圖8，模塊14b包括電池 24、電池充電器96(可選地，充電器還可以是支架接口 110的一部分）、以及天線22。參看圖9， 正和負(fù)（僅示出一個(gè))夾子100被安裝至PCB板50且被容納在形成于電池24的相對側(cè)中的通 道(圖102)中，從而與正和負(fù)電池端子相接觸并幫助保持電池處于所安裝的位置。
[0040]再次參看圖8，RF芯片/模塊90可以是WiFi模塊、藍(lán)牙模塊或促進(jìn)與外部計(jì)算設(shè)備 (如，圖1中的20)之間的無線通信的任何其他RF技術(shù)。天線22被優(yōu)化用于與RF芯片/模塊相 關(guān)聯(lián)的通信協(xié)議。非易失性存儲器60含有通信模塊ID，且還可含有類似MAC地址、藍(lán)牙ID之 類的接口設(shè)置信息、以及對RF通信和支架接口 110(見圖5)的速率設(shè)置。
[0041 ]串行接口控制器62是"非RF"接口（如1?232、1^8、12(：、3?1)，當(dāng)含有模塊1413的讀取 器被放置在支架中以使觸片92與支架觸片（未示出）相接觸時(shí)，串行接口控制器62啟動通 信。因此，與無線通信相反的支架通信可由至少一些套件子組件所支持。當(dāng)模塊14a被容納 于支架110時(shí)，可使用觸片92(也參見圖10)既用于供電（如，用于給電池24充電）也用于數(shù)據(jù) 傳輸。保護(hù)電路/過濾器68保護(hù)通信模塊和底座免于靜電放電(ESD)和過電流/過電壓。過濾 器68減少電磁福射(EMI)。
[0042]參看圖10,模塊14b包括支承結(jié)構(gòu)46,其包括電池蓋120,在模塊14b沒有與讀取器 模塊12分離(再次參看圖6)的情況下，電池蓋120可被移除來重新放回電池24。相鄰地用傳 感器(見圖8中的94)來監(jiān)測電池蓋112,當(dāng)電池蓋被移除時(shí)傳感器提供信號給讀取器模塊 12,這樣在電池被最終移除之前該讀取器可保存內(nèi)部操作數(shù)據(jù)。電池充電器96連接至電池 24并當(dāng)該讀取器如圖5中所示被置于支架110中時(shí)對電池24充電。
[0043]電源管理單元66包括設(shè)備開/關(guān)功能的邏輯并支持電源降低模式來節(jié)省電池電 源。電源下降模式對于不同的RF技術(shù)可能是不同的。例如，一些無線模塊可以被電源下降， 而另一些在所有時(shí)間都需要電源來保持RF鏈接存在。電源64被對于電源操作條件而優(yōu)化。 [0044]無線的實(shí)施例可包括WiFi模塊、藍(lán)牙模塊、無線USB模塊、ZigBee模塊和非RF無線 模塊(如，當(dāng)讀取器被放置在基座支架110時(shí)，信息被存儲至非易失性存儲器并經(jīng)由支架觸 片被傳輸)。
[0045]應(yīng)該注意的是讀取器模塊12是基本相同的，不論是系線的或無線模塊14a、14b的 哪一個(gè)被固定至其，且可將系線或無線模塊中任意一個(gè)交換為系線或無線模塊中任意另一 個(gè)，用于和單個(gè)讀取器模塊一起使用。因此，該創(chuàng)新系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢在于，只需要ID讀取器 的一個(gè)版本，且通過讀取器使用者可輕易地改變用于該讀取器的電源和通信接口。此外，任 何系線的讀取器類型僅具有單個(gè)電纜，包括電源和通信電纜。另外，該系統(tǒng)是開放的，用于 與使用將來的接口標(biāo)準(zhǔn)的不同模塊類型一起使用。進(jìn)一步，所描述的系統(tǒng)優(yōu)化了電源且具 有為特定協(xié)議而優(yōu)化的保護(hù)電路。此外，可將接口設(shè)置信息存儲至模塊存儲器中以促進(jìn)讀 取器從一個(gè)電源/通信模塊交換至另一個(gè)而不會丟失通信參數(shù)。此外，售貨人員僅需要單個(gè) 讀取器和一組物理體積較小的連接模塊，來展示所有的接口選項(xiàng)。另外，軟件研發(fā)者和測試 工程師可僅使用單個(gè)讀取器和一組電源/通信模塊來進(jìn)行他們的工作。進(jìn)一步，通過用相同 類型的不同模塊來交換，可輕易地修復(fù)有缺陷的電源/通信模塊。此外，可交換的設(shè)計(jì)簡化 了元件庫存。替代庫存多個(gè)讀取器類型，模塊的概念能實(shí)現(xiàn)存儲套件，包括單個(gè)類型的讀取 器模塊和多個(gè)不同類型的電源/通信模塊。
[0046]以上描述主要涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。盡管注意力集中在本發(fā)明范圍內(nèi)的各可 選實(shí)施例，可期待的是本發(fā)明技術(shù)人員可能實(shí)現(xiàn)從本發(fā)明實(shí)施例的公開中明顯得出的附加 可選實(shí)施例。相應(yīng)地，應(yīng)由以下權(quán)利要求，而不是上述公開來確定本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可移除電源/通信模塊，用于與編碼讀取器模塊一起使用，其中所述編碼讀取器 模塊包括讀取器連接器和讀取器外殼，所述讀取器連接器耦合至所述讀取器外殼，所述電 源/通信模塊包括：電源/通信模塊連接器，用于與所述讀取器連接器的可釋放的連接；電 源，其鏈接至所述模塊連接器，用于經(jīng)由所述讀取器連接器提供電源給所述讀取器模塊;通 信元件，用于經(jīng)由相關(guān)聯(lián)通信協(xié)議與外部計(jì)算設(shè)備進(jìn)行通信；以及接口控制器，其被鏈接在 所述模塊連接器和所述通信元件之間，且被編程為在所述通信元件和所述讀取器模塊之間 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù);模塊支承結(jié)構(gòu)，可被固定至所述讀取器外殼且被設(shè)置為支承所述模塊連接器、電 源、通信元件和接口控制器中的全部，以使所述模塊支承結(jié)構(gòu)和藉此被支承的元件作為單 個(gè)組件從所述讀取器模塊可被移除。2. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，還包括非易失性存儲器，其被鏈接至 所述模塊連接器且由所述模塊支承結(jié)構(gòu)所支承，所述存儲器含有通信模塊ID和接口設(shè)置信 息。3. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，所述設(shè)置信息包括以下至少一個(gè):MAC 地址、藍(lán)牙ID、RF通信的配置設(shè)置、以及支架接口通信的速率設(shè)置。4. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，還包括保護(hù)端接電路，其鏈接在所述 接口控制器和所述通信元件之間，所述保護(hù)端接電路由所述模塊支承結(jié)構(gòu)所支承。5. 如權(quán)利要求4所述的可移除模塊，其特征在于，還包括過濾器，其鏈接在所述接口控 制器和所述通信元件之間，用于削弱電磁輻射。6. 如權(quán)利要求4所述的可移除模塊，其特征在于，所述保護(hù)端接電路還被鏈接在所述電 源和所述通信元件之間。7. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，所述通信元件包括電纜插頭。8. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，所述通信元件包括支架觸片。9. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，還包括RF模塊和天線，其中所述RF模 塊將所述天線鏈接至所述模塊連接器。10. 如權(quán)利要求8所述的可移除模塊，其特征在于，還包括鏈接至所述電源的電池。11. 如權(quán)利要求9所述的可移除模塊，其特征在于，所述電池是可充電的。12. 如權(quán)利要求9所述的可移除模塊，其特征在于，還包括電池蓋和蓋傳感器，其中所述 傳感器指示何時(shí)電池門被打開。13. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，所述讀取器外殼包括形成腔體和所 述腔體內(nèi)的開口的支架，且其中，當(dāng)所述模塊支承結(jié)構(gòu)被固定至所述讀取器外殼時(shí)，由所述 支承結(jié)構(gòu)所支承的元件基本被容納于所述腔體中。14. 一種包括可移除電源/通信模塊的套件，所述可移除電源/通信模塊用于與編碼讀 取器模塊一起使用，所述編碼讀取器模塊包括讀取器外殼和耦合至所述讀取器外殼的讀取 器連接器，其中如權(quán)利要求1所述的可移除模塊是第一模塊，其經(jīng)由第一通信協(xié)議進(jìn)行通信 且所述通信元件是第一通信元件，所述套件包括至少第二可移除模塊，其經(jīng)由第二通信協(xié) 議進(jìn)行通信且包括第二通信元件，其中所述第二可移除模塊與所述第一可移除模塊是可交 換的，這樣所述讀取器可經(jīng)由所述第一和第二通信協(xié)議中的任一個(gè)進(jìn)行通信。15. 如權(quán)利要求14所述的套件，其特征在于，所述第一通信元件包括電纜插頭，且所述 第二通信元件包括用于無線通信的天線。16. 如權(quán)利要求14所述的套件，其特征在于，還包括多個(gè)不同的可移除模塊，其中每一 個(gè)模塊包括獨(dú)特的通信元件且經(jīng)由不同通信協(xié)議進(jìn)行通信。17. -種含有如權(quán)利要求1所述的可移除模塊的套件，其特征在于，所述套件還包括讀 取器和電纜。18. 如權(quán)利要求17所述的套件，其特征在于，還包括至少一個(gè)電源。19. 如權(quán)利要求1所述的可移除模塊，其特征在于，所述電源包括集成接口專用電源。20. -種編碼讀取器模塊，包括:把手部分，其具有集成到所述把手部分的讀取器連接 器；電源/通信模塊，其可移除地耦合至所述讀取器連接器，電源/通信模塊包括：電源/通信 模塊連接器，用于與所述讀取器連接器的可釋放的連接;通信元件，用于經(jīng)由相關(guān)聯(lián)通信協(xié) 議與外部計(jì)算設(shè)備進(jìn)行通信；以及接口專用電源，其鏈接至所述模塊連接器，用于經(jīng)由所述 讀取器連接器提供電源給所述讀取器模塊。
【文檔編號】G06F13/38GK105930291SQ201610124191
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2010年10月1日
【發(fā)明人】T·霍斯特, R·魯特
【申請人】考戈奈克斯技術(shù)和投資股份有限公司