浅谈激光条码扫描器

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1、浅谈激光条码扫描器本文由扫描网（www.scanshop.cn）提供激光条码扫描器是一种光学距离传感器，激光条码扫描器由激光源、光学扫描、光学接收、光电转换、信号放大、整形、量化和译码等部分组成。激光扫描器的扫描方式有单线扫描、光栅式扫描和全角度扫描三种方式。激光扫描器的全角度扫描方式由于能够高速扫描识读任意方向通过的条码符号，被大量使用在各种自动化程度高、物流量大的领域。激光条码扫描器的工作原理：当用户触动电源开关或相应的设备使扫描器通电后，VLD发出红光激光束、穿过扩束透镜被扩束，射到可摆动的反射镜表面反射到条码上形成一个激光点。当反射镜摆动时，根据光学反射原理条码

2、上的激光点位置发生变化、反射镜连续摆动，那么会在条码上看到一条红色的激光线，这是视觉暂留现象所致。　　条码的表面较粗糙，照在条码上的激光点发生反射，条和空的反射强度是不同的，漫反射的光射到反射镜上，再由反射镜反射向集光器，由集光器集光，由滤光镜滤掉杂散自然光射入光敏二极管，产生光电感应信号，再经放大，整形译码，变成有用信息，传输到主机中。下面我们将从激光源、光学扫描、光学接收、光电转换、信号放大、整形、量化和译码这几个组成部分来详细讨论激光条码扫描器。（一）激光源采用MOVPE（金属氧化物气相外延）技术制造的可见光半导体激光器具有低功耗、可直接调制、体积小、重量轻、固体

3、化、可靠性高、效率高等优点。它一出现即迅速替代了原来使用的He－Ne激光器。半导体激光器发出的光束为非轴对称的椭圆光束。出射光束垂直于P－W结面方向的发散角Ｖ⊥≈30°，平行于结面方向的发散角Ｖ‖≈10°。如采用传统的光束准直技术，光束会聚点两边的椭圆光斑的长、短轴方向将会发生交换。显然这将使扫描器只有小的扫描景深。JayM.Eastman等提出采用图3所示的光束准直技术，克服了这种交换现象，大大地提高了扫描景深范围。这种椭圆光束只能应用在单线激光扫描器上。布置光路时，应让光斑的椭圆长轴方向与光线扫描方向垂直。对于单线扫描器，这种椭圆光斑由于对印刷噪声的不敏感性，将比下

4、面所说的圆形光斑特性更好。对于全角度激光条码扫描器，由于光束在扫描识读条码时，有时以较大倾斜角扫过条码。因此，光束光斑不宜做成椭圆形。通常都将它整形成圆形。目前常用的整形方案是在准直透镜前加一小圆孔光阑。此种光束特性可用小孔的菲涅耳衍射特性来很好地近似。采用这种方案，对于标准尺寸UPC条码，景深能做到大约250mm到300mm。这对于一般商业POS系统已经足够了。但对如机场行李输送线等要求大景深的场合，就显得不够了。目前常用的方案是增大条码符号的尺寸或使组成扫描图案的不同扫描光线会聚于不同区域形成“多焦面”。但是更有吸引力的方案是采用特殊的光学准直元件，使通过它的光场具

5、有特殊的分布从而具有极小的光束发散角，得到较大的景深。（二）光接收系统扫描光束射到条码符号上后被散射，由接收系统接收足够多的散射光。在激光全角度扫描器中，普遍采用回向接收系统。在这种结构中，接收光束的主光轴就是出射光线轴。这样，散射光斑始终位于接收系统的轴上。这种结构的瞬时视场极小，可以极大地提高信噪比，还能提高对条码符号镜面反射的抑制能力，并且对接收透镜的要求亦很低。另外，它还能使接收器的敏感面较小。高速光电接收器敏感面积一般都不大，而且小敏感面积的接收器成本亦较低，所以这一点也是很重要的。它的缺点是当扫描光束位于扫描系统各元件边缘时要产生渐晕现象。除了从结构上采取措

6、施尽量减小渐晕外，还应舍弃特性太差的扫描角度。全角度扫描器中还普遍采用光学自动增益控制系统，使接收到的信号光强度不随条码符号的距离远近而改变。这可以缩小信号的动态范围，有利于后续处理。手持枪式扫描器具有扫描速度较慢、信号频率较低等特点。而低响应频率的接收器如硅光电池具有较大的敏感面积，并且这低频系统也容易达到较高的信噪比。因此，除可采用上述回向接收方案外还可以采取别的方案。例如可利用半导体激光器的易调制性，将出射激光束以某一较高频率调制。而后，在电信号处理时再采用同步接收放大技术取出条码信号。只要调制频率远大于条码信号频率，它所带来的条码宽度误差将可忽略不计。同步接收技

7、术具有极高的抑制噪声能力，因此就不一定采用回向接收结构。这样就会给光学接收系统的安排上带来相当的灵活性。利用这种灵活性就能使识读器某些方面的性能得以提高。例如在回向接收方案中，运动元件亦是接收系统的组成部分，要求它具有一定的孔径大小以保证接收到足够多的信号光。但是，如果运动元件仅仅起扫描出射光束的作用，就可以做得很小。显然小的运动元件无论对于选择动力元件还是提高寿命、可靠性都是极为有利的。（三）光学扫描系统从激光源发出的激光束还需通过扫描系统形成扫描线或扫描图案。全角度条码扫描器一般采用旋转棱镜扫描和全息扫描两种方案。全息扫描系统具有结构