CN1008487B - 印刷毕特编码数据的光学阅读器及其阅读方法 - Google Patents

Abstract

一用来阅读印刷在一衬底上的，由微小矩形信息毕特所组成的，互相维接接触和平行的数据线的装置和方法。阅读器包括对准装置和数据线扫描装置。一红外线光源用来照明正被扫描中的数据线，交叉柱面透镜将各个被扫描毕特聚焦于一个与之相匹配的红外线检测器。柱面透镜中一透镜组装在旋转鼓上，用于提高运行速度，用各种装置来不断使透镜和数据带对准，同步透镜和数据带的相对运动，来校正扫描装置，来从多束扫描数据线中选用一扫描。

Description

本发明属印刷光学编码的数据及其阅读技术领域。

早先的光学系统主要应用条形码或者采用字符识别编码，例如校验识别编码。这两种类型编码均不可能很大地提高信息存贮密度。

条形码采用不同宽度的条纹，它们的宽度相互间通常具有一定的比例关系（例如：1∶2∶3）。对条纹高度的要求并不严格，但要有适合扫描器所需的恰当的长度。扫描速度无须预先规定，它是阅读器在进行扫描时所决定的，而且此速度在扫描时也不一定是恒定的。这就使得这些条纹实际上均需要有一个最小的宽度和高度，从而就限制了编码信息的密度。

光符识别要求字符具有最低限度的尺寸，而且为了辨认字符每一行都需作多次扫描。

反之，本发明采用一种由许多窄细的“数据线”所组成的高密度数据带。而这些“数据线”则系由同样大小的，通常是矩形的“毕特区”所组成。这些“毕特区”存在于纸或其它衬底上，呈黑色（当印刷有信息时）或空白。数据线宽度和长度均相同、相互平行、邻近并相接触。它们的组合宽度即形成数据带上所编码信息的纵向尺度，毕特区即排列在此纵向方向上。毕特区的密集程度可使得一典型的数据带包含有300条数据线，每一数据线为62毕特区。这样，一条尺寸在12.5mm×90mm（0.5英寸×3.5英寸）左右的数据带，可提供7200毕特区的信息。

本发明所提出的方法和扫描器不仅可用来阅读高密度的数据带，而且可以阅读具有不同密度的数据带。这些不相同的密度是因采用不同的数据区宽度和高度所引起的。组成数据带的数据线在长度或数量上各数据带之间可以不相同。

本发明具有在扫描之前以及在进行扫描期间自行调整数据带与扫描器相对准的措施，还能随密度的改变自行调节其扫描速度。可以采用不同的墨水、纸和衬底，并调整它们之间的相对对比率。其奇偶校验系统可纠正扫描器读数时因例如数据区某处具有污垢或刮痕而发生的差错。

条形码及其它编码方式以及阅读方法可参见美国专利3，211，470（Wilson），4，049，224（Seligman），4，308，455（Bullis），有关阅读系统的其它专利有：美国专利3，780，271（Sharkitt）3，852，573（Dolch），3，886，371（Lloyd），4，414，468（Laurer）。有关某些类型装量的专利是：美国专利3，716，660（Freid-man）和3，549，894（Ortman）。

本发明是关于对以一种独特形式印刷于纸带或其他衬底上的数据进行阅读的方法和装量。

为阅读印刷材料中的条形码可有各种类型的阅读器（扫描器）。许多这类阅读器对代表“毕特”的线进行读数，通常对其扫描速度和被读各条纹的部位均无严格要求。

而本发明则是关于对“数据线”或者说对大小相同的毕特区的排列进行读数（这种毕特区大致呈方形，尺寸相当小）。这些毕特区数据线长短相同，边靠边互相邻靠着印刷在一起形成一条“数据带”。

一条典型的数据带宽大约为16.0mm（5/8英寸），长约为255mm（10英寸）。它被印刷在一张215mm×280mm（81/2英寸×11英寸）的纸上靠近边缘处。信息存贮在高乘宽约为0.25mm×0.15mm（0.010英寸×0.006英寸）的矩形区域内。数据线横向地穿过整个数据带的纵向轮廓方向。扫描器的控制数据可顺着数据带的边缘印刷在数据带的端部。

更可取的是，数据编码不采用单一的毕特，而是应用“双毕特”。就是说，沿数据线出现的是成对的白-黑（“断-通”）序列或黑-白（“通-断”）序列的毕特。每一双毕特构成一个基本信息位，双毕特提供了一种同步手段以及一种纠错和检测手段。奇偶校验置于数据线的两端，一个在双毕特区的左 侧，另一个在右侧。这就为提高读出结果的精确度创造了条件。

当扫描器相对数据带作纵向移动时，对数据线一次一线地顺序进行扫描。相对于数据线的长度来说扫描速度是已知的，因为扫描器是按受控制的时间周期工作的。也就是说，沿着数据线以与毕特宽度对应的时间间隔顺序阅读数据毕特。通常纵向移动的速度是以保证每一数据线被扫描三次以上。而实际上只应用这数次扫描中的一次准确的扫描取读数。

扫描是通过使用两个作相对运动的交叉柱面透镜和一个置于这两个透镜的公共焦点上的检测器来完成的。所谓公共焦点是指两个透镜聚焦线相交之处。一个透镜的位置应保证其纵轴平行于数据线，并缓慢地沿数据带向下在垂直于数据线的方向上移动（即平行于数据带的纵向轮廓方向。另一个透镜（上透镜）大体上与第一透镜的轴和数据线垂直，此上透镜沿着数据线运动。所截取的这两个透镜的长度都与印刷有编码双毕特的纸面（或其它衬底）相平行。

相对于数据带上透镜作比下部透镜要快的运动，因此，以这样的相对速度来使得在到达下一数据线之前，每一数据线中的双毕特均经过多次扫描。

为了获得较快的扫描速度，则应用多个相同的上部柱面透镜。这些透镜等距地安装在一个旋转鼓的外圆周上，依次对数据线进行扫描。与该旋转鼓相对应地设置了定时装置，以保证对与数据线长度有关的扫描时间周期的调节。通常，每一透镜的焦距都落在鼓的轴线上，并在该点装有一个光检测器。

下部透镜，旋转鼓，以及光源都装载在一个能沿阅读器内部的导轨运动的机架上。一些装置被用来将机架隔开一定距离地置于数据带上方，并使其以与鼓的转速相同步的速度沿数据带纵向运动。还设置了使下部透镜平行于数据线的对准装置。

与下部透镜相对应地配备了一个校正透镜，或称“象平面整镜”，用来解决由于在数据线中间和两端双毕特到检测器的距离不同而引起的有关聚焦上的问题。此透镜也用来使扫描角更接近与数据带平面相垂直。

下部透镜和象平面整镜可以用任何方法制成，但最好将他们用透明聚丙烯树脂在高压下整体模压。同样，上部透镜组和旋转鼓也可以模压成一个单一的部件。

主检测器以及与定时控制有关的辅助检测器的输出被传送给一个逻辑电路和计算机，数据带中的编码数据可用于各种目的。例如，它可直接地在一台阴极射线管监视器上阅读，或者也可以用来为其他目的对一台主计算机编制程序。相应的软件被用来控制此装置以实现：下部透镜的对准：使计算机适应某一特定数据带上数据线的高度和双毕特宽度;由对一数据线的多次扫描中选择要用的扫描;奇偶校验和误差纠正;阅读双毕特时对其进行译码。

对附图的详细说明：

图1是阅读器透视图，图示一张具有数据带的纸被置于阅读器中。

图2是阅读器的俯视图。

图3是使用者从侧面观察时阅读器的正视图。

图4是图2中剖面线4-4所截取的局部垂直剖视图。

图5是互相交叉的圆柱形透镜的示意透视图。

图6与图5同，是用以说明有关光学原理的正视图。

图6a与图6同，是侧视图。

图7是扫描器（被装置在阅读器内的机架上）的简化侧视图。用来说明其工作的基本原理。

图8是说明将扫描器聚焦于扫描线的不同部位时有关问题的原理图。

图9用来进一步图示说明一些聚焦方面的问题。

图10是本发明所采用的一张有数据带的典型记录纸的视图。

图11表示数据带所采用的两种类型“双毕特”（二重数据毕特）。

图12是图10中所示的数据带的局部放大图。

图13和图14是数据带的对准导行的局部放大图。

图15是图18中的剖面线15-15所截取的阅读器局部垂直剖面图，说明承载扫描器的机架沿数据带运动的驱动机构。

图16是图18中的剖面线16-16所截取的局部垂直剖面图，说明光路系统。

图17是16中剖面线17-17所截取的局部水平剖面图，进一步说明该系统的光学部分。

图18是图16剖面线18-18所截取的局部水平剖面图，说明倾斜对准机构和机架驱动装置的一些部件。

图19是表示下部透镜和象平面整镜的透视图（部分断开）。

图20是用以为被扫描数据线照明的光导管的透视图。

图21是图15中剖面线21-21所截取的阅读器垂直剖面图，表明检测器机架在其支座导轨上进行对准的装置。

图22是图10中剖面线22-22所截取的阅读器的垂直剖面图，表示光学的部件。

图23是装载透镜组的旋转鼓的部件分解图。

图24是表明透镜和定时机构位置的旋转鼓侧视图。

图25是图24中剖面线25-25所截取的局部剖面图，表示旋转鼓上的脉冲定时透镜。

图26为由旋转鼓中心截取的图22的局部剖面图，表明检测器和开孔板。

图27是图18中由剖面线27-27所截取的阅读器垂直剖面图，表示机架驱动和控制机构的一些部件。

图28是数据带的阅读点被来自与下部透镜相连的光导管的光线照明时的垂直剖面细节放大图。

图29是简化了的示意电路图。更详细的图示于图41中。

图30是图3中由剖面线30-30所截取的阅读器水平剖面图，说明一种数据带对准技术。

图31是图30中剖面线31-31所截取的垂直剖面图，说明对准装置的细节。

图32是图31中剖面线32-32所截取的垂直剖面图，进一步说明对准装置的细节。

图33是说明莫尔定时脉冲控制装置的工作原理的示意图。

图34是一种可与图30中的定时脉冲控制装置结合应用的莫尔屏栅的平面图。

图35表明在对数据带的起始部分进行扫描时所产生的波形。

图36（a）和（b）是由数据带的锯齿和方格部分得到的波形。

图37（a）和（b）是由图36的输入得出的滤波输出。

图38是说明奇偶校验的图形。

图39（a）-（c）是一系列说明测量照度差的图形。

图40（a），（b）是说明改变定中心滤波器位置的结果的图形。

图41是可用于本发明的一种逻辑电路芯片的方框图。

图42说明定中心滤波器的位置。

图43是启动检验程序的流程图。

图44是倾斜粗调程序的流程图。

图45是根据零交点信息作倾斜纠正的流程图。

图46是垂直毕特中心预测流程图。

图47（a），（b）是滤波器对中心流程图。

图48（a），（b）是奇偶校验流程图。

图49是通用滤波器算法流程图。

本发明涉及到一种对纸张或其它衬底上印刷的或者用别种光学方法记录的二进制编码数据进行阅读的方法和装置。正常形式下整个数据是一条印刷在一张标准纸2上的平行并靠近该纸张边缘的数据带3。被编码数据由一系列邻接的线条或数行矩形区所组成，这种矩形区每一行称之为一条“数据线”76（图12）。这些数据线76一条在一条上面互相邻接着，互相平行并且互相接触在一起组成数据带3。数据线76与数据带的纵轴方向相垂直。数据带3的编码信息部分86由许多的数据线76组成，例如说可以有250条这样的数据线。

毕特区的高度就是数据线的宽度，通常在约0.25mm到约0.9mm（0.010～0.035英寸）的范围内。毕特区的宽度（沿数据线的纵轴方向）通常在约0.15mm到约0.43mm（0.006～0.017英寸）的范围内，一个双毕特（图11）的宽度将是上述值的一倍。一种规格的高密度编码的毕特区其大小为高度0.25mm（0.01英寸）乘宽度0.15mm（0.006英寸），（双毕特宽度0.30mm），低密度编码毕特区的大小为高度0.50mm（0.02英寸）乘宽度0.38mm（0.015英寸），（双毕特宽度0.75mm）。

阅读装置，或称阅读器，用来接收和“盯住”数据带。它能恰当地对准数据带，对之进行扫描。举例说，阅读器可用于接收并“盯住”一张印刷有数据带的215mm×280mm（81/2英寸×11英寸）纸张的边缘，其尺寸大概为16mm（5/8英寸）度（稍大于数据线的长度），250mm（10英寸）长。另一方面，此阅读器可接收单独印刷的数据带，例如印刷在象谷物箱侧面作为佣金的数据等等。阅读器必须能对上述尺寸范围的双毕特信息进行扫描。为此目的，已经求出扫描部位光斑的尺寸高0.076mm乘宽0.10mm（0.003英寸×0.004英寸）是有效的。扫描器每一次扫描沿数据带3纵轴方向移动0.064mm左右，从而针对毕 特高度上的不同部分，每一条数据线要被扫描（有稍许重叠）数次。

图1中示书了阅读器1的透视图。如图所示，一张纸2位于要被扫描的位置上，纸2上的数据带3处在阅读器1的下面，纸张2带有印刷对准标志7和9，处于预先确定的与数据带3相对应的位置上，并且与之平行。标志7位于数据带3的起始部分前面。

阅读器上包含一个支撑在基座4上的外罩6。此基座4与外罩配套，它与外罩6的下部相配合，形成一个接受纸张2的槽口。外罩6最好是由塑料配套模压成的两半组成。外罩内部整体模压有承载机架20的导轨，此机架用来安置扫描装置。这些导轨包括有下导轨8和9，以及上部平压轨10。外罩6含有一个位于外罩6底部、在机架20下面的槽口12，机架20上的扫描机构可以通过它观测数据带3。

外罩6包含有凸出的对准环14和档杆15，用来和纸2面上的标志7和9进行对准。数据带借助圆形标志7位于环14的下方，矩形标志9紧靠档杆15来定位。

有时候数据带3不是印刷在标准尺寸的纸上，而是印刷在另一种衬底上。可能是印在一张硬卡片上，例如一个盒子的侧面。这样，外罩6就必须分开地置于数据带3上面。此时仍然以同样方法进行对准，即将圆点7置于环14下面，而让标志9紧靠档杆15进行扫描。

应用中，带有数据带3的纸2被插在对准导向装置5之间，以便使数据带3置于外罩底部的槽口12之下，然后如上述将数据带对准。如果需要，纸上可以有为数据带定位的标准化位置，而在基座中（图中未示出）设有档块以限制纸2的插入，并将其置于能使数据带对准槽口12正下方的位置。然后启动扫描器（下面说明），扫描机架20移动到数据带的前端再向下运动，自行对准并阅读编码数据。

为了讨论工作原理，就要再来谈一下这种装置与条形码阅读器的不同之处。后者所阅读的是具有不同宽度的线条，排列在这些线条上的是不统一的毕特。条形码检测器沿条形码运动的速度是由扫描器确定的（不是预先决定的），而且可能是变化的。本发明的系统中，相对于数据线（包含毕特的）速度必定是已知的，因为扫描器是按受控时间周期工作的。就是说以对应于毕特宽度的时间间隔沿数据线顺次阅读毕特（或双毕特）。因此必须应用能阅读很小毕特区的扫描器（如上面指出过的，这些毕特区的尺寸可能只有0.15mm，甚至还要小）。与条形码不同，数据带采用很小的矩形（接近方形）毕特，并包含有阅读控制区。

现参照图5到图9，特别是其中的图5，6、6a和7，来说明其基本工作原理。

这里所需的是这样一种扫描方法：即沿着一条预定的数据线扫描各数据点然后再沿相邻接的数据线扫描各数据点，这样不断进行下去直至到达数据带的末尾为止。这是利用相交叉的柱面透镜来实现的。柱面透镜是这样的一种透镜，它能沿着一条直线聚焦成小光区或光斑。透明的玻璃柱就是这种透镜的一个简单的例子。我们倾向于采用带有半圆柱截面的透镜，但任何焦距合适的具有圆弧形柱状表面的凸透镜都是可用的。这里所采用的就是指这些柱面透镜中的任何一种。

扫描器工作的主要原理在于采用两个柱面透镜，一个在另一个上面，并且互相间一般呈横切相交放置。如图5所示，它由下部透镜30和上部透镜32组成。下透镜30将读取它下面的数据线，并聚焦于一行。与下透镜30相横切的上透镜32则选取该数据线中被聚焦于一个小部位（光斑）的某一部分。

工作中，下透镜对准一条数据线，从而将该数据线中的全部双毕特聚焦在它的焦线内。上透镜32以透镜30的轴向方向沿着下透镜30移动，以便由该数据线中选择欲聚焦的信息位。这两个透镜的轴均平行于被扫描的纸的平面。检测器则位于这两个透镜的共同聚焦的位置。图6以简化截面图说明此工作的状态。数据带3位于这些透镜的下方，并处在透镜30的焦面之内。透镜30在数据带正上方且与数据线平行。（在图6所示图形中，数据线垂直于纸面的长轴），柱面透镜32在透镜30的上方与之相交叉，前者在平行于纸面的方向上移动。这两个透镜将数据线上的一点聚焦于检测器34上。这样，如果透镜30覆盖了一条数据线，则当上透镜32沿着下透镜30的长度方向移动时，该数据线就被扫描，信息也就为检测器34检测到。在某一，数据线扫描完之后，透镜30即移动到下一条数据线，过程就这样重复进行。实际上，开始扫描后透镜30就沿着数据带连续运动，每一条数据线都要作数次扫描（下面将谈到，在一条数据线的这几次扫描中，最后所用到的只是 其中的一次）。

图6中的线条36是用来表示数据带上某一小部位（光斑）聚焦于检测器34的射线。图6a是图6所示的侧视图。

图7说明本发明所采用的上述原理的一般化应用。图7中的主要不同点在于：采用了多个上部透镜（装在一个旋转鼓上），如透镜33，装设了一个光源，还设置了根据它们在数据线上的位置控制扫描透镜的定时装置。

图7所示的数据带3位于透镜30下面的状态与图6中的相似。但透镜32由等距离安装在一个旋转鼓40圆周上的许多上部透镜33所替代。透镜30和33的共同焦点落在旋转鼓40的轴线上，所以检测器42（与检测器34相对应）被置于这一焦点上。电动机44用来以一恒定速度转动鼓40。检测器42的输出经前置放大器46放大后送到逻辑电路200和计算机48。计算机的输出到达显示装置CRT或打印机49，或者送入主计算机51（见图29，图41中给出了较具体的电路）。

鼓40和与其相结合的透镜最好用透明聚丙烯树脂整体模压。

实际上被扫描的每一毕特的真正部位其高度约为0.076mm（0.003英寸），小于毕特的高度（“高度”系指数据线76的宽度），其宽度约为0.10mm（0.004英寸）。移动着的扫描线所扫描的区域小于数据线76的宽度（毕特的高度），因此，在其一数据线的多次扫描中，该数据线宽度上各不同部分（相隔0.064mm）均将被扫描，从而使每一数据线76要经多次扫描（3次以上）。数据线的扫描以比扫描光斑沿数据带2纵向移动高得多的速度进行的，这样就能使每一数据线在相邻数据线被扫描前经过多次扫描。每一数据线的扫描中仅有一次被用来作检索被编码信息之用。

由此所取得的结果是：一个直径为38.5mm左右（1.5英寸）的旋转鼓，带有8个等距分布的上部透镜33，以最大转速1500rpm转动，能和大多数计算机协调工作。在这种情况下每一上透镜33的焦距约7.6mm（0.3英寸），下透镜30的焦距约为3.3mm（0.13英寸）。为最大限度满足准确性的需要，鼓40和透镜33在大约500到1500大气压的高压下整体模压而成。

可以看到，上透镜33通常平行于数据带3的纵轴方向，下透镜30则通常与之相垂直。

采用了互相匹配的红外线发光二极管（LED）光源和检测器，其波长通常为940mm。应用红外线也是为了提高读数（针对可见光）的信噪比。红外线LED光源为50，LED50发出的光经由光导管52传导用来照明正扫描着的数据线76。下面将要谈到，光导管52和下透镜30可以围绕一根垂直的轴转动，来保证下透镜平行于数据线方向，这可能使得透镜30和33的轴线不完全相互垂直，但由此而引起的误差（最大±1.7度）是无关紧要的。

此装置中包括有两个保证准确性的定时控制系统。首先，重要的是要知道上透镜33中当时正在使用着的各个透镜的位置。第二，重要的是要知道旋转鼓的确切旋转速度。

上述第一项由一个辅助LED光源54和供给逻辑电路200信号的检测器56，相结合来解决，如图7中所作的示意说明那样。旋转鼓的位置可以这样来确定：在鼓40上与透镜33相对应的某一位置安装一个遮光器或辐条58或者其它类似机构（透镜33中的每一个都有一个辐条58），利用这个遮光装置遮断由LED54发射出的光束，即可决定鼓40的即时位置。当辐条58切断由LED54射到检测器56的光束时，就可用此来辨认各个透镜33的确切位置。

鼓40的旋转速度，也就是扫描速度，可由在鼓40的某部分模压的定时线61来确定。此旋转鼓在一端呈截锥体形式，定时线就以辐射方向模压在此锥形部分。由LED发出的光线通过这一部分时为定时线遮断，并在对面为检测器62所接收。此检测器供给逻辑电路200信号。定时线61读数的准确度可利用莫尔条纹效应来提高。为此目的，在LED54和检测器62之间的光路中放置一个带有均匀辐射线条的莫尔屏栅64。结果是提高了光脉冲读数的精密度和准确性。为了进一步提高准确性，将定时线61象透镜一样模压，并使之聚焦在莫尔屏栅上（其焦距一般约1.25mm（0.05英寸））。

应用相交叉的柱面透镜，由一张平面纸张上向检测器聚焦存在一定的聚焦上的问题，这是因为检测器与纸张之间的距离在数据线的中央要比在它的端部短些。在当象这里所说的那样，上部透镜33是处在一个围绕着检测器、并以其为中心旋转的鼓上，而下部透镜则与纸面平行的情况下，这一问题就更加突出。

图8说明上部透镜问题。由于透镜33与检测器 34保持同样的距离，它们的焦面就围绕着检测器弯曲，形成如图8中所示的圆弧66。可以看出，透镜33在中央部分较强地聚焦到数据带3上（应注意，图8实际上是顺着鼓40的轴观察的示意图，而且为简单起见省略了透镜30）。当然，如果需要的话人们可以取一个平均的聚焦面。但是假如要想使数据带上的信息毕特可能的密度最大，就需要锐聚焦。

图8所说的问题由在透镜33下面增加辅助透镜来解决，这样做可沿着扫描线（数据线76）一个位置一个位置地改变透镜33的有效焦距。这种透镜（图8中未画出）被叫做“象平面整镜”。它是一个柱面透镜，将其加到图8中的装置后，其轴总是和数据线76相平行，并且延续到数据线的长度。它的半径在中央部分和透镜的端部之间不断变化，而以中央部分为最小。这样用来接收垂直于纸面的光线，以减轻聚焦问题上的苛求。它的底部表面作成部分圆突的形状。这就解决了图8中所说明的聚焦问题。

第二个聚焦问题（图9）的产生是因为下部透镜30到数据带3以及到检测器34两者的距离在数据线的中心和数据带3的外边缘之间都在变化。数据带和透镜30的距离在中心部分以距离“A”表示，在端部以距离“B”表示，这是因视角（图中分别以角α和角β表示）上的差别造成的。同样，下透镜30与检测器34之间的距离也是变化的。这一聚焦问题可由将下透镜30向下朝着其端部弯曲（是圆突状）以使得它在数据线的端部比在中央更接近数据线来进行纠正。透镜的曲率应能满足标准的透镜公式：

1/(F) ＝ 1/(D₁) ＋ 1/(D₂)

式中F为焦距，D₁和D₂分别为透镜和两个焦点间的距离，即纸面到透镜和检测器到透镜的距离。我们发现曲率半径为235mm（9.2英寸）能满意地实现这种矫正。

实际上，象平面整镜和下透镜30可由透明聚丙烯树脂在高压下模压成单一的部件（见对图19的讨论）。

图10中示出了沿一张纸2的一边印刷的数据带3。数据带上的有用信息可以印成信息位（毕特）的形式，但最好采取“双毕特”，即成对毕特的编码形式。容许的两种双毕特形式如图11所示，可以是黑-白70，亦可以是白-黑72的序列。黑-黑和白-白在此双毕特系统中是不允许的，在进行阅读时，它们表示差错。因此，在所选用的系统中是由每一个双毕特来获得一个信息位。

图12所示为数据带3的上端部。它包括横穿数据带的三部分：顶部的水平同步段74，接着是垂直同步段80，再下面是编码信息段86，区段86中最前面的几条数据线可用作“开始”阅读信息;或者也可以如图示那样，以在区段80和部分90之间留一间隙来实现这一“开始”信息。

从数据带3的左边缘开始纵向顺序是：开始的实线88（一双毕特宽）;在一毕特空间89之后是，一双毕特宽的方格状排列的对准导引行90（其放大圆形见图13）。由数据带3的右边缘开始纵向前进顺序是：格式化导引行92，其形状如图14所示;隔开一或二毕特91后，即是编码信息。导引行90及92的格式是和数据线相协调的，即就是说排列整齐成一直线的，因而导引行90和92均为阅读器用来在对数据带进行扫描时对可能发生的倾斜进行调整，即纠正数据线和扫描线之间的轻微不平行度。

被编码的信息即存在于导引行90和导引行92之间的编码信息部分86中。这一部分水平方向毕特区的每一行就是前面已经论述到的数据线76。每一对沿数据线76方向顺序排列的毕特区代表一个信息双毕特（如图11所示），除开那些在每一数据线两头的被用作奇偶校验（这是很可取的）的端部双毕特。

具有大量横向穿过数据带3信息部分86的统一毕特区的数据线76。这些数据线宽度（毕特区高）和长度都相同;它们互相平行，互相邻接;数据线的起始部分位于一公共行中;毕特区使数据沿着每条数据线以毕特形式顺次编码（以有无印刷记号辨别），而后再顺序沿着下一根邻近的数据线进行。也可换一种方法，即将数据按所要求的任何其它已知的或预先确定的次序进行编码，并将与扫描器有关的软件作相应的修改。数据线的全体就组成了导引行90和92之间连续的编码信息部分86。

图12中每一数据线76上示出的双毕特的数量系反映实际中所存在的信息情况，而其密度则可大些也可小些。

水平同步段74和垂直同步段80将与线条88、90及92各自的特点和数据的扫描一样，在下面进行讨论。但就目前来说，它注意到的是，对编码数据的扫描是顺着数据线76由左向右，并且由编码信息部分86中最上面的一根数据线开始向下进行到最下面 的一根数据线。为加以对照，应看到图7中表明扫描方向的扫描线将垂直于图7的画面，而数据带的纵向轮廓则取水平方向并与纸面平行。同样地，在图8中，扫描线将采取沿纸面的水平方向，而数据带3的纵向轮廓则与纸面相垂直。

在对编码信息部分86作一次扫描期间扫描器将按这样的顺序进行扫描：

（a）一双毕特开始行88;

（b）一毕特间隔89;

（c）一双毕特方格式对准导引行90;

（d）一双毕特奇偶校验;

（e）大量的双毕特编码信息;

（f）一双毕特奇偶校验;

（g）一或二毕特间隔91;

（h）一双毕特导引行92。

如上面讨论的那样，采用阅读器1对数据带3进行扫描，亦即阅读。数据带被置于阅读器1的外罩6底部上的槽口12下方，要产生这样的扫描，象图7所列举的一般类型的扫描器必须顺着数据带3均匀并且精确地运动，首先通过水平同步段74，然后通过垂直同步段80，最后再通过编码信息部分86。在此过程中，扫描器应位于数据带上方预先确定的和保持不变的距离处以维持恰当的聚焦，并沿着数据带以一个预先确定的与其扫描速度相对应的速度移动。

为此目的，扫描器被安装在机架20上面，该机架本身则在V形齿条（或轨道）8和轨道9上活动，这些轨道已被整体模压在阅读器外罩6的下部（图2、3和4）。

这一机架的结构更详细的说明见图15（垂直剖面图），图16（另一垂直剖面图）和图18（水平剖面图）。

该机架20的右边部分（图18中所示）以两个轮子支撑在轨道8和9上，即齿条8（位于外罩6的后部）中的驱动齿轮或小齿轮24，和由轨道9（面向外罩6的前部）支持的自由旋转轮26。

主驱动电动机44用以驱动鼓40（图16）。此电动机44安装在外罩20内，其转轴与齿条8和轨道9及槽口12相平行（图17）。齿轮27也装在电动机44的轴上，它通过减速齿轮28来带动蜗轮29运转（图18），蜗轮29再驱动小齿轮24。就这样来驱动机架。由于鼓40也装在电动机44的转轴上所以它的转动与小齿轮24的转动直接啮合，其转速与之维持同步。从而使得机架20沿齿条8和轨道9移动的速度直接与扫描速度对应起来。

另一种方法是，轮24不必是齿轮，因而轨道8也就无需带齿，而是通过摩擦接触来驱动。

机架20支持在一个三点支承上面，此支承由这样三项组成：驱动小齿轮24，机架20左端的一个“浮动的”滚珠37（图21），和轨道9上的轮26。此滚珠则在V形槽8之中（图27）。滚珠37在一个被弹簧向下压住的支臂38的模压形成的端部，此支臂38被可转动地固定在机架20后部39处。

机架20被可自由转动的上轮67向下压住以保证与齿条8和轨道9良好接触（图15）。上轮67则为弹簧68向上压在上轨10面上。相应地载有扫描装置的机架40被驱动电动机44在槽口12的纵向上沿齿条8和轨道9驱动。

电动机44由逻辑电线200控制（图41下面要谈到）。电动机44控制机架20的活动同时也被用来转动带有其上部透镜组的鼓40，这样就使由鼓40进行扫描的速度与机架沿着数据带3作纵向运动的速度保持同步。由于在扫描时扫描器机架连续不断地沿着数据带3移动，因而在对每一条数据线7所作的多次扫描中，每一次扫描都将覆盖该数据线上稍有不同的一部分。（我们所考虑的方案是）扫描器沿着数据带移动0.064mm，而形成数据线宽度的毕特在0.25mm到0.90mm之间。

用来对数据带进行扫描的系统包括有一系列部件，所有这些都是针对着以主检测器42从每一数据线接收双毕特信息这一目标的。

如图7，16-20，22-26，28，33及34中所示，光路系统的主要部件包括：

1.带有上部柱面透镜33及定时控制的光鼓40;鼓40包括具有透镜窗口43的内鼓41;

2.下部透镜30及与其相连的象平面整镜。

3.通过光导管52的红外线光源。该光源的波长与检测器42相匹配。

4.用以调整下透镜30和光导管52的角度的对准或倾斜控制机构，以保证它们与数据带3中的数据线76相平行。

5.控制扫描速度的定时脉冲控制机构。

关于图7中的概括性说明已在上面叙述过，上部柱面透镜33安装在鼓40上。因而在鼓旋转时，每一透镜就依次扫描数据线。

图16，17和22～26中对鼓40作了较详细的描述。

光鼓40的外形是一个通常的圆柱形部分100（载有上透镜33）加上一个位于这一部分前端的截锥形部分102，圆锥部分为一轮毂4所截。此轮毂4由驱动电动机44的转子承载。

整个装置是由透明聚丙烯树脂在高压（500到1500大气压）下模压成的。

在所考虑的最佳实施方案中，圆柱部分100其直径约38mm（1.5英寸）高约4.5mm（0.175英寸）（宽度参看图7）。

截头锥体102高度约3.3mm（0.15英寸），其与圆柱部分相交处呈30°左右的角度。轮毂104最好是一个具有压入卡腿106的独立部件，这样就能与圆锥部分102上端的开口108作压入卡紧结合。

驱动电动机44的轴，同时也就是鼓40的轴平行于外罩6基座中的槽口12，这样就使其与数据带3的纵向尺寸相平行。该轴对准槽口12的宽度的中心，以便使其基本上对着数据带3的中心线，并且对着数据带3中每一数据线76的中心。

在圆柱形部分100内整体模压着一系列柱面透镜33，它们被截的长度方向基本上与鼓40的轴相平行。

鼓40内部装配有一个内鼓41。内鼓41由不透明的塑料模压成，并在透镜33附近开有透镜窗口43。这就减少了杂散光线到达检测器的可能性。

检测器42位于鼓40和41内部，最好是它们的公共轴线上。它被固定在机架上的支撑架110夹紧。支撑架110上有一个位于检测器下方的锥状窗孔112（图26），用来接受来自透镜33的光像。一个带有小孔116的开孔板114被支撑架110夹在窗孔112之上和红外线检测器42之下。该开孔板最好为0.05mm（0.002英寸）厚，具有宽0.15mm（0.006英寸）和高0.46mm（0.0018英寸）的精确矩形小孔。采用这种开孔板可使得数据线上的毕特（以及双毕特）轮廓更清晰。这就允许数据线上的毕特排得更为紧密，而依然能正确读数。

印刷电路板118（图15，16及21）固定在支撑架110内，检测器42的上方。此电路板接收检测器的输出，并带有前置放大电路46。此电路板的输出送入安装在其上面的第二印刷电路板120。该第二电路板装有为控制扫描器的各种工作机构所必须的电路和大规模集成电路芯片以及计算机48（见图41和以下的叙述）。

应该再次指出，转动鼓40的电动机44和通过齿轮系驱动轮24的是同一台电动机。因此，鼓40的转速与机架20沿数据带3纵向运动的速度直接对应，并与之同步。

光鼓40的圆柱形部分100载有上部柱面透镜33。它们等距离地分布在鼓40的圆周上，最好是有8个这样的透镜。

透镜33的焦距连同下部透镜和象平面整镜130一起都应该使被扫描部位呈锐聚焦于检测器42上。

光路系统的设计保证扫描斑点的宽度要小于被扫描的数据线的宽度。

图5，6和7以元件30所表示的下部透镜与象平面整镜是一个整体，是在高压下（约500到1500大气压）由透明聚丙烯树脂模压而成。它亦可单独模压而不采用象平面整镜。但缺少象平面整镜会使轮廓不清晰，从而降低对数据带上很小和密集毕特的阅读能力。

此整体模压成由下透镜和象平面整镜部件130的部分断开透视图见图19，亦可看图16，22和28。

此整体部件130包括下透镜30的凸面部分，其轴被置于尽可能和被阅读中的数据线接近平行的位置（下面要谈到专门的对准装置）。在图19中可清楚看到，透镜132在两端间向上拱起呈圆突状，以纠正上面参照图19所谈过的聚焦问题。在图19中可看到标明134的透镜的较高部分。

透镜132的焦距应该使得能依靠透镜33将数据线聚焦在靠近检测器42的小孔114处。

此整体部件130的上表面136用作象平面整镜的光学镜面。该象平面整镜是一个在部件130纵轴方向呈凸面的透镜，专门用来纠正上部透镜33在整个数据线长度上的聚焦问题，这在以上有关图8的叙述中已经解释过。它的半径在中央部分比在两端小些。

因此，整个下透镜和象平面整镜部件130具有两个功能，第一，它起下部交叉柱面透镜的作用;第二，它是一个“被弯曲的”柱面镜（圆突状），以便能矫正数据线长度上的聚焦问题，成为一个符合聚焦标准方程的透镜（见图19）。

开孔板137安装在部件130下面（图7，16，19，和28），带有一个尺寸为0.4mm×19mm的（0.016英寸×0.75英寸）小孔。对于较长的数据线此孔亦可加长。开孔板137用来避免可能产生的对数据带上不需要 的区域进行扫描。

部件130和开孔板137紧固在支撑架144内，并随其运动。支撑架144在临近部件130（图22）一端处的支点160处与机架20以枢轴方式联接，支撑架144的另一端搁靠在凸缘162上（凸缘162固定在机架20上），可沿此水平凸缘滑动。

本发明的装置中最好利用红外线而不用可见光。这就需要采用能吸受红外线的、印刷数据带用的墨水，红外线光源，以及红外线检测器。它们之间必须波长相匹配。采用红外线具有改善信-噪比的额外伏点，并且如果需要的话，还可将数据带3以红外线能穿透的深色墨水或染料均匀地印刷覆盖进行伪装。

图7中对光源20和“光导管”52作了概括性介绍。对它们较详细的说明可见图16，18，20和28。图20是由部件中拆下的光源和光导管的透视图。

所谓的光导管52是一个接收LED50输出的红外线，并将之传送到下部透镜（整体部件130）正下方处的装置，并将此红外线向两侧扩散，以使此红外线集聚于正被扫描的数据线整个长度上。

因而光导管52具有一个面对着LED50的狭窄的上端150和一个呈拱形地延伸到下端154的扇状侧面152。这个下端部大于扫描宽度，它将光线投射在正被扫描着的数据线上。光导管52和LED50与整体部件130被固紧在同一支撑架144中，因此在照明光源、下部透镜30，及窗孔137之间没有相对运动。调整其中之一相对于被扫描数据线的角度，正如下面所述的那样，也就同时调整了另外两个。

光导管的侧面152由LED向外以临界角（或小于临界角）作扇形展开。这时的角度应该是，对所采用的红外线波长来说，投到光导管侧面的边际射线被来回地反射，以使它们到达光导管的末端时能位于下端部154的中央。从而使光导管52能对被扫描着的数据线提供均匀的照明。所谓的“临界角”是指某一角度，在这一角度时光线将在光导管内部反射而不至于由光导管边缘泄漏出去。这一角度对一个熟悉本专业的人来说是很容易由光导管所用材料的折射率来确定的。

光导管52最好由透明模压聚丙烯树脂制成。需要的话，其上端部150可以和LED50的支座整体模压在一起，以保证LED的位置正确并始终如一。

沿数据带横切方向排列的数据线76，应以尽可能接近于平行它的方向进行扫描。对数据线扫描所遵循的扫描路线，是由下部透镜部件130和孔137的位置所决定的。如果数据线和扫描路线间的角度太大，某一次扫描就有可能部分地从一条数据线扫描一些毕特，而部分地从相邻数据线扫描一些毕特。即使每一数据线通常都要扫描三或四次，中间一、二次可以全是自己本线的扫描与相邻数据线无关，但扫描路线越接近于平行扫描的数据线，扫描结果就越“好”，因为此时能给读数提供更好的扫描选择。而且，在当一次数据扫描上发生某种差错，这由奇偶校验来判断，这时就可以采用另一行扫描。所以说，实际存在的对一数据线有用的扫描越多，对这一数据线作正确读数的可能性就越高。

为此目的，下部透镜30，亦即整体部件130，越接近与被扫描数据线平行越好。

这样，也就要进行“倾斜”或对准调节。因为支撑架装载着部件130和光导管52，这一调整措施就在于控制支撑架144围绕支点160转动的角度位置。（见图18和22）。倾斜调整是借助于支撑架144围绕枢轴160转动，而保持此支撑架144远离该枢轴的端头搁置在水平凸缘162面上来实现的。按照设计，此对准调节可能达到约±1.7°，这看来为控制必须的倾斜调整是适当的。

当开始将数据带置于扫描器下方后，扫描器即根据由数据带3的水平同步段74所得到的读数进行初步的倾斜控制调整（图12）。在以后继续通过垂直同步段80和编码信息区86时，还要从方格对准导引行90和导引行92取读数。

计算机就由这些读数来决定数据带最初置于阅读器1下时的“倾斜”-如果存在的话，并在读取编码数据时继续进行类似的读数。该计算机编有操作这种倾斜调整过程的程序，以转动支撑架144来补偿任何偏斜度。

由图18可看到，载有光导管52和下部透镜及象平面整镜部件130的支撑架144是以枢轴固定的，能相对于机架20作围绕枢轴160的转动。如图18所示，支撑架144顺时针方向用弹簧压住。恒速倾斜调整电动机164固定于机架20上，用来驱动减速齿轮166，由其再驱动齿轮168。这两个齿轮均安装在机架20上。齿轮168在其上部表面上带有一个螺旋槽，最好具有七根螺线。以枢轴支撑于174的L形臂172外端有一个触指伸进此螺旋槽170中。电动机的旋转与支撑臂144的转动比最好在4000∶1左右。这一降速过程是 由减速齿轮166和168以及通过螺线170和围绕枢轴174转动的L形臂172的支臂部分的长度来实现的。

在齿轮168转动时，该触指在螺旋槽170内随电动机164的旋转方向而定径向地向内或向外运动。L形臂178的另一端有一个压在水平凸缘178上的直立销形柱176。凸缘178自己则支靠在机架的凸缘162上。电动机164的转动促使臂172转动，这又引起支撑架144的转动。

调整的程度由电动机164的旋转方向和转动的时间长度所决定，因为电动机是恒速的。

计算机经由逻辑电路200（图29和41）来控制倾斜度调整。

开始工作时，阅读器驱动电动机44反向运转，将机架20送到“原始位置”，就是说将其置于数据带3的起始端水平同步段74的线条17的正上方。然后电动机44反向并开始以预先确定的初始起动速度进行扫描。机架20即开始沿数据带运动，扫描作业开始转动光鼓40。扫描确定数据带的始端，即水平同步段74中的线条的上端部。此装置所编程序至少要寻找四处“交会点”（由黑线条变为白线条，或反之），一行中六次扫描的交会点为偶数。这就认定为水平同步段74。该段74的两侧是呈镜象的，因而数据带的中央部分就通过以扫描时间测量数据带的总宽度来判断。

然后电动机44反向，将扫描器送到数据带的始端，并进行读数。将数据带左边黑区总数与其右边的黑区总数（由每一个的扫描时间来决定）进行比较，就可计算出数据带相对于扫描器的倾斜程度。扫描器倾斜度调整的进行就是使电动机164以适宜的方向转动一定的时间。电动机反转，重新将扫描器送到数据带的始端，测取新的读数。如果倾斜度调整完成了，扫描器就接着进入垂直同步区80，如果没有调整好，上述过程就重复进行，直到倾斜度调整安善为止。

水平同步段74中线条的数目表征每一数据线76中的双毕特的数目。这样，这一信息即被输入到计算机48供扫描期间应用。

数据带3的下一区段是垂直同步段80。在此每一扫描行中的双毕特的高度用一个双毕特码加以编码。优选的编码采用8位数，因而总共可以有256个毕特区的高度。这就意味着毕特区的高度可以每一扫描的1/16的增量加以编码，就是从1/16到1515/16。由此就可在计算机中将扫描设置为可达到毕特区高度1/16的精度。如需要的话，也可采用其他编码和高度增量差值。

要由鼓40上的透镜33作恰当的扫描同步需进行两类控制：第一，扫描透镜33在某一瞬间相对于被扫描中的数据线部分的位置的控制;第二，调整在对一数据带进行扫描时的读数速度以使之与每一数据线上的被编码信息的双毕特（以及奇偶校验双毕特）数相适应。为此目的，应用了光学方法来读取与扫描透镜的位置相关的读数，以实现逻辑电路200内部同步。

这两个定时措施最好参看图17中的总体视图和图7中的概括性原理图。更详细的则示于图22～26，33和34中。

每一透镜33在其周期开始时的位置由一个装在内鼓41圆周上的幅条或遮光器58切断光束的方法来确定。遮光器58是模压成的内鼓41的部件，呈放射状由鼓41外伸并伸出鼓40之外。光源54对准着透镜位置检测器（起始检测器）56。光源54和检测器56的位置应使得射向检测器56的光束将能被鼓40圆周上的幅条58遮断。每一上部扫描透镜33都有一个幅条58，每一幅条58都处在相对于各自对应透镜的同样位置。对位置上存在的任何微小误差（例如因为模压时稍许的不精确产生的误差），计算机构可编以程序调整这种偏差。

光束为幅条58遮断时被起动检测器56检测到，并将此信息传送到逻辑电路200。此逻辑电路200被编程在适当时刻开启对某一数据线的读数程序。扫描的启动在每一扫描周期中都要通过对启动线88的扫描所校准。但利用遮光器58将避免可能由（例如说）线88，90上的或者邻近88，90线的污痕所引起的伪“启动”信号。

逻辑电路200的运行需要一个时钟电路。此时钟电路将决定由数据带3读数的速度。但在这种情况下，时钟电路不能是一个独立的时钟，而应该与鼓40的转速保持同步。这是靠机械地产生定时脉冲来实现的。这一定时脉冲则是由鼓上的定时线产生的光脉冲形成的。图7中概括地示出了定时线61的工作过程，当LED54发出的光通向定时脉冲检测器62时，定时线将此光线切断。图17结合图23～25及33和34对一个具体的最佳结构作了说明。

最主要参照图17，可以注意到同一LED54也 被用于起动检测器56。光束通过鼓40的圆锥部分102，穿过莫尔屏栅64，而后到达定时脉冲检测器62。其输出馈送到逻辑电路200。

已经看到，定时脉冲适当的数目是每一扫描透镜20个，因而鼓40被模压成在其锥形部分102中具有160根均匀分布径向定时线61（图23）。

这些定时线可以简单地模压成具有锯齿形横截面的表面切断光束。不过应用莫尔效应可得到更高的清晰度。这是依靠采用带有径向布置的槽65的一个莫尔屏栅64（图13，33和34）实现的，同时也是依靠具有形成凸面形状的径向定时脉冲纹路61，以使检测器62或LED54发出的光直接聚焦在屏栅64的平面上。槽65互相分隔开以匹配和配套纹路61。这样，由一系列定时脉冲产生聚焦光线在同一瞬间穿过屏栅的径向槽65，从而能提供较高的脉冲强度和较好的定时控制。

逻辑电路200的时钟脉冲必须和一特定数据线上的双毕特数互相对应。这可由计算机程序对时钟速率进行调节来实现。这种调整就在于利用每一定时（槽）脉冲的一个标准的原始时钟速率N，例如100，这里N是相继两定时（槽）脉冲68之间的时钟脉冲数。由于对于每一透镜来说，实际上到达定时脉冲检测器62的有20个脉冲，所以这一初始标准就为每一透镜提供2000个脉冲。这样数据线的实际宽度（包括开始行88，毕特间隔，方格行90，编码数据的数据线，以及停止行92）就用时钟脉冲来度量和记录。每一数据线76中已被编码的双毕特的数量已为水平同步区74中所编码的信息所决定。用毕特数来除每一数据线的时钟脉冲数，来确定每毕特的实际时钟脉冲数。

由于实际扫描需要预先决定每毕特的时钟脉冲数，因此一个试探性的数，每一定时脉冲的时钟脉冲系数，“N”，例如说128，必须进行修正，就是说：

128/(实际脉冲/毕特) ×N＝新的“N”

计算机程序就相应地改变每一定时脉冲的时钟脉冲数。（注意图41）。

扫描周期由扫描器位于数据带3起始部分水平同步段74的起点上方时开始。在电动机44启动后，开始连续扫描。最初扫描器所“看到”的只有白色信号。但当水平同步段74的黑白区一出现，立即就产生波形输出。例如说，假定沿着图12中的数据线S₁进行扫描。这一扫描将导致由放大器46产生图35中所示的波形S₁。（在这一个以及下面的波形中，黑色以高电平、白色以低电平来表示）。

观察曲线S₁可看到，开始部分有一个增长的波峰LB₁，这代表没有透镜“注视”数据带的扫描延续时间。我们随意地将这一部分叫做“长黑”。在扫描线S₁的末端存在着与此类似的LB₂段。在上述这两段之间是两组四个波峰的序列，它们中每一峰值都对应着在沿数据线S₁扫描时所碰到的水平同步段74中的黑色区。放大器的输出S₁经比较器47变换成相应的方波S₁。

水平同步段74具有数种功用。一个功用是给出对数据带开始扫描的信号。这由对长黑色信号LB₁和LB₂之间波形S₁的脉冲进行计数来完成。如果此脉冲为偶数，其数量大于三，而且此数在至少六次扫描中都保持同样，那就是表明为数据带的起始部分。这种条件一满足，扫描器就连续进行总共256次的扫描。然后回到起始部分并停止。在图35的波形中，沿扫描S₁有八个脉冲，标明该数据带扫描已经开始。表达验证数据带开始的流程图作于图43中。

区段74中黑色条纹的顶部用来测量倾斜量。这是这样进行的，即测量扫描器在数据带中心线两侧接受黑色标记时的时间长度。如果扫描接近于垂直的话，这些时间将大致相等。

因此就需要确定数据带的中心。这借助一个锁相回路计数器来对每次扫描中由任意“开始”位置所行经的距离进行计数，如图12中所表示的那样。测量到达左端开始线条88的距离T₁和到达右端线条92的距离T₅。距离T₁和T₅被画在开始和最后线条的前面，这是因为计数器输出仅仅在由白到黑的瞬变期间读数。不过实际应用中可以不考虑这一点，数据带3的这种“正向”中心是 (T₅－T₁)/2 ＋T₁。将会看到距离T实际上是由一个锁相回路计数器的计数来表示的。因此，对任一给定距离所计的数实际上是随意的。每一定时线61的计数大小是一个称作“锁相回路值”的程序控制值。

采用了一种倾斜算法，就是将某一次扫描期间在中心线两侧读出黑区的时间进行相加。图44中的流程图就体现这一算法。例如说，假定一次扫描刚刚只掠过区段74中线条的顶部。在有倾斜的情况下，其中一些线条将会漏掉。扫描器首先进行到一次扫 描如S₁，它完全地处于区段74之内，对之在中心线两侧测量一个参考时间。然后电动机44反向，而在当扫描器向后运动时，找到一个新的“反向”中心，并测量时间。如果此时间之和小于参考时间的一半，则这时已经越过了数据带的顶部。

倾斜度以扫描为单位进行测量。例如，如果第一次扫描指出两边都是黑区，第二次扫描左边为黑而右边为白，而第三次扫描两边都是白区，则说明有一个扫描的倾斜。没有倾斜的扫描是一次指明两边都是白区的扫描后跟着一次指明两边都是黑区的扫描。这种方法给出了倾斜的方向以及一定程度上角度的概念。例如说，假如结果指出两次扫描的倾斜，倾斜调整电动机164就将转动一段时间，其方向将是为纠正两次扫描倾斜度所要求的方向。然后倾斜调整电动机被切断。扫描器反向并再次测量倾斜度，这仍然利用早先取得的前向中心和同样的参考时间。如果测量得到倾斜度为0，扫描就继续进行工作。但如果倾斜度不为0，扫描器反向并进入另一次纠正操作过程。这种操作过程最多重复四次，此后扫描器就向下进行扫描。

当扫描器沿数据带向下进行扫描时，将再次测量区段74中的交会点的数目。每次扫描时将由数据信息区86中读出的半字节数以交会点数目的方式编码。“交会点”是指由白到黑的一次跃变而言。在图12中示出的数据带中，可看到水平同步段74具有八个交会点-它们中的四个是因边缘线条88，92和粗线条201，203的存在所固有的。交会点数加上4再除以2就得到半字节数。上述图中的数据带，每次扫描具有6个半字节或3个字节。这种信息被存贮起来为将来应用。

通过数据带3区段74实现的另一个任务是：测量黑区和白区的照度并加以平均，以便得到能用来在数据带3其余整个部分辨认黑，白区的参数。为了测量白色的目的，在水平同步段74上方作八次不同的横穿数据带的扫描，扫描方向向后。每次扫描在横穿数据带的不同位置上取一读数，其中有一读数取自数据带的中心。

测取黑色宽条纹201的照度，作八次不同的测量并予以相加。然后应用前面得到的白色数据按公式

∑⁸ ₁黑照度-∑⁸ ₁白照度

来计算黑/白差。以后这一差值都被用作识别参数。

为了补偿八个透镜33相互间的微小差异，还存贮有某种附加信息。对每一透镜均测量这一附加信息。它包括已经叙述过的T₁和由“开始”到最后一个交会点的距离T₅。被叫做“虚假的”T₁的项BT₁也被存贮下来，它是如图12中所示的那样由开始线到第一根粗条纹201的距离。起始条纹88的持续时间（或宽度）T₂也被测量并存贮起来。对这八个顺序排列的透镜要一一进行测量和存贮。为T₅和2T₂确定它们的中心值，这里2T₂＝BT₁-T₁。对每一透镜均需求出这些值。如果BT₁或T₁与早先确定的参数值不一致，就用另一个作后面的计算。据此，由T₅的中心值减去T₁的中心值就得到数据带的宽度T₃。这一过程重复进行，并将T₁和T₃的结果加以平均。

为每一扫描线正确预定一个起始点是很重要的。由一预定地点向不是凭观察选取的地点开始一个扫描，可以基本上消除由于刮痕或外来的污点所造成的影响。

T₁＋ (T₂)/2

是开始线88的中心点。由于代表一毕特宽，而开始线88是两毕特宽，所以该起始线的前边沿即可以从中心点减去毕特宽来表示。

即 T₁＋ (T₂)/2 － (2T₂)/4

锁相回路值要根据半字节数和数据带宽度T₃来重新计算，以便按128个相位回路数来确定双毕特的宽。各个不同的T值即以此种比例进行调整。

锁相回路计数器就成为测量横切数据带纵轴的水平距离的水平“尺度”。电动机44的速度即根据数据带的密度进行调整，以使数据输出速度最大。

垂直尺度是扫描器的运动。扫描器在各次扫描之间移动的距离在一种方案中为0.0635mm。这一距离，虽然名称采用得有点不恰当，是指的一次“扫描”。垂直方向的单位尺寸是1/16扫描，在本实施方案中是0.004mm。

数据带3的垂直同步段80提供关于容纳在信息区86中的数据毕特高度的信息。此信息以字节形式编码。横穿数据带宽度时，这些字节重复，它们在图12中以B₁，B₂，B₃表示。垂直同步段80的扫描要进行到至少两次连续扫描得出互相一致的表明每条数据线的扫描数（即“扫描周期”）的信息时为止。区段80余下的垂直距离被用来为计算机提供时间启动滤波器，进行两次相配合的倾斜调整，和启动预测 器。所有这些下面予以说明。

为了沿着数据带长度上读数，利用许多个“垂直子程序”。这些子程序对八个T₁中每一个进行恰当的调整，以便正确地决定对数据信息开始读数的时间。另外还需要在数据带的左、右侧设立“滤波器”。这里引用的“滤波器”这一术语与光学或电学上的实际的滤波器无关，而是有着一个专门的意义。它是指的一种计算机算法，它以一列数作为输入而产生另外的一列数作为输出。这被称作一个“非递归数字滤波器”或“有限脉冲响应匹配滤波器”。

为了校正倾斜度和预先确定毕特的中心，数据带左侧的方格导行90为一个滤波器提供输入，数据带右侧的锯齿形导行92为另一个滤波器提供输入。由方格导行90和锯齿形导行92所提供的综合信息被用来获得有关倾斜度的信息。图49中示出了滤波器算法的流程图。

为了理解倾斜信息的推导过程，可参看图12，36和37，以及图45中的流程图。图12描述了一根扫描线Sn，它通过方格导行90的一个黑/白线段，最后通过锯齿导行92的一个黑/白线段。紧随着扫描线Sn下面作出了第二根扫描线Sn+1，它通过方格导行90的一个白/黑线段和锯齿导行92的一个黑/黑线段。这些扫描线每一根都代表一个由许多互相平行的扫描组成并与其自身严格平行的线族。图示扫描Sn通过方格导行90时的由黑到白的跳变代表一个负数。反之由白到黑的跳变则代表一个正数。但由锯齿导行92得到的输出全部都代表正数，它们的值与黑色部分的长度成比例。因此，黑/白代表一个正数，黑/黑代表一个更正的数。

将会看出，由对整个扫描线Sn进行扫描的结果所得的输出将由正到负进行交变。当将一系列通过方格导行90的扫描S₁，S₂，S₃-Sn的输出加以组合，就得出图36（b）的曲线，它以交流电的状态围绕零变化。

由扫描通过锯齿导行92所生成的曲线亦相同，但因为锯齿导行92的输出或者是正，或者更正，结果得出一个带有交流成份的直流波形，如图36（a）中曲线所说明的那样。图36中的波形被用作滤波器的输入。从倾斜度测量的观点出发，注意波形间的同相位是十分重要的。这表明不存在倾斜。在发生倾斜时，这些曲线的相位就不一致。图36中作出的波形不是方波，这是因为扫描部位（光斑）不是无限小。为了提取确切的信息，剔除可能存在的噪声，实际的波形是根据多次（通常为16次）扫描的平均结果得出的。

图16的波形的另一个功用是，它们使得有可能预先确定被扫描毕特的中心位置。由于通过每一行毕特要作多次扫描，所以希望采取通过毕特中心的扫描而舍弃那些靠近边缘的扫描。这为由每一行数据取得可靠的信息提供了最大的可能性，这种信息可由图36中的某一信号的绝对相位得到，最好是利用图36（b）中的信号。图36的滤波器输入产生类似于图37中所示的锯齿形输出。

因为曲线（图37）是要产生的，因而就可以指出，通过沿着斜线的插值可以得到足够的信息，即使只在一个扫描期限内进行采样，也能比采用将扫描互相隔开的方法更准确地确定倾斜度。如图37中所表示的，两个波形之间有一个相位差。由图37的锯齿波形，可以通过确定滤波器的输出经过零的地点来寻找毕特的中心。这多半发生在两次扫描之间，由于在这方面滤波器的输出是线性的，我们可以检验围绕零交叉的两次扫描并通过插值以找出确实的零交叉的扫描数。

图37中，扫描以标有S₁，S₂……S₆的垂直线表示。可以注意到，表示数据带3一边的滤波器输出的波形（a）指出了接近1.4扫描处的一个零交叉。同样，我们由波形（b）确定，数据带另一侧的零交叉发生在大约1.9扫描处。两者相减，就可确定在这种情况下扫描器倾斜为-0.5扫描。这一信息被用来驱动倾斜调整电动机164进行校正。

滤波器的第二个功能是一个毕特的垂直中心（即在与扫描方向相横截的方向上的中心）位置的预先确定，这样就可能选取靠近此中心的扫描而舍弃接近边缘的扫描。因为不可能提前知道该中心的位置，因而必须形成一个确定此毕特中心可能存在的位置的“预测器”。这是如图46中流程所表明的那样，依靠找出两次跨在该中心两侧的扫描，例如说图37（a）的扫描S₁和S₂来实现的。我们知道这两次扫描跨在中心两侧是因为它们中的一次给出正读数而另一次为负读数。（所应用的滤波器具有90°的相移）。此中心被确定为在1.4扫描处。假如扫描周期是4，就可以预先确定下一数据线其中心将在5.4扫描处。了解了这些，就可对第5和第6次扫描的输出加以分析来矫正预测器。

本发明设有奇偶校验。主要就是在数据单元上增加一个附加毕特。此毕特指明各自的数据毕特总数是奇数还是偶数。当数据被接收到后，可将毕特相加并与奇偶位相比较，以验明数据是否正常。

奇偶校验将指出一个数据毕特起了变化。如果两个数据毕特被改变的话，此奇偶校验将起作用。为了解决这一问题，每一数据行采用两个奇偶位，每一个代表分成两组中的一组数据毕特。例如图38中所说明的，一行数据毕特D在每一端各带一个奇偶位P₁和P₂。奇偶位P₁代表一组数据毕特D₁值的总和。奇偶位P₂代表另一组数据毕特D₂值的总和。应用这一技术，如果二相邻的数据毕特被破坏了的话，其差错就能检测出。

尽管涉及上述情况时奇偶校验将表明存在一个改变了的数据毕特，但却仍然没有认定哪一个是故障毕特。为了确定这一毕特，设定了一个阈值，以此来对每一毕特信号的幅值进行检验。如果此信号的幅值大于阈值，认为该毕特是正确的，如果幅值小于阈值，则认为该毕特值为未知数。因此，如果由任一特定行的数据中确定了（1）奇偶未作校验，和（2）有一个存在毛病的毕特的指示信号存在，那么该毕特可能改变了而且这一改变可能是在正确方向上的。如果奇偶校验动作了，即使肯定有一毕特有毛病，也可以认为该行数据接收正确。这种奇偶校验由图48的流程图实现。

应该记得，数据带中每一双毕特代表一个“1”或“0”。例如，一个黑/白双毕特表示0，而一个白/黑双毕特表示1。扫描器必须能确定每一双毕特的黑色部分和白色部分照度的差别。测量黑色和白色间的照度差可以避免许多在仅作绝对照度测量时可能引起的种种误差。

照度的测量是由前置放大器取出一个代表数据带反射的光照度的电压，用它来控制一个压控振荡器，再来推动一计数器。也就是说，此电压越高，振荡器的频率就越高，因而在一定时间周期内所计的数亦就越大。这一时间周期，被称之为“数据滤波器”，确定所要积分的输出波形的面积。由于这一个方法导致对毕特中的一个面积的积分，而不是只测量某一点，因而大大减少了得到错误结果的可能性，例如说，穿过一黑色毕特的刮痕对积分得到的总信号来说，影响是微不足道的。

这种检差技术说明见图39。图39（a）代表一个“0”和“1”双毕特。图39（b）表示扫描器所产生的相对应的波形，阴影部分表示积分面积。图39（c）为相应的数。在这一例子中，黑以10代表，白以2代表，在每一对数中，第一数总是由第二个数中减去，因而第一双毕特的值为-8，而第二双毕特为+8。黑/白或白/黑序列决定数的符号，照度差决定其绝对值。可设定一阈值来验证输出是否有效。例如，如果将这一阈值设定为5，而第一双毕特所得值为-5+2＝-3，这说明这一输出值得怀凝。

在整个前面的叙述中，一直认为每一毕特中心的位置都是已知的。但是这并不是一个满意的假设。虽然由于对T₁的精确定位，在每一扫描的起始部分这一假设可能是确定的，但对进一步横穿数据带的毕特几乎不可能预先确定其定位的精确度。因此，利用“定中心滤波器”来对每一毕特的边缘进行采样，并调整数据滤波器的位置。

参看图40，其中（a）表明两个双毕特的样式，（b）为由此双毕特输出的波形。假如定中心滤波器对准在第一个黑色毕特的两个边缘的中心上，则由每一滤波器看来将是一半黑和一半白，假设黑为10和白为2，那么就如图示那样输出将为6和6，净差为0，但如假设在下一毕特测量出现得太早。假定所得结果为4和8（如图示），其差值将为+4。这样，每一数的符号和幅值即指明测量进行得是过早还是太晚。在这种情况下，都由移动定中心滤波器（它同时也移动数据滤波器）来调整进行测量的时间。因此，本发明是在以不断的努力使数据滤波器达到毕特的中心位置。

定中心滤波器可被定于四种可能的毕特序列：W-B-W，B-W-B，W-B-B-W，B-W-W-B。对于一单毕特，有效滤波器必须相隔一毕特。对于一双毕特序列，有效定中心滤波器必须相隔二毕特。如果两个连续的双毕特具有相同的值，这就表明第一双毕特的第二毕特与第二双毕特的第一毕特不同。例如，图42例举了一个其值为1011的四个双毕特序列。其中最后两个是同样的。因之有效定中心滤波器（“CF”）F和G的位置一定要相隔一毕特，以聚焦在一毕特的边缘上。但如果两个相连续的双毕特其值不同，有效定中心滤波器就必须是位置相隔二毕特的，如C和E。每一数据滤波器被置于距一定中心滤波器半毕特处。定中心滤波器的安排如图47的流程图所说明。

数据带3的信息区86的最前端记录有一数据同步字符。在此后面跟着的是标明该数据带所含有字符数量的两个字节。此后，数据带上的每一字节信息都被传送到主计算机。在整个读出过程中，不断进行倾斜调整和预测器校准。每隔16次扫描，左边和右边的相位作一次比较，而且在需要时，作一次步进倾斜校正。等待16次扫描的理由是取出先前存贮的数据腾空滤波器。

图41是本发明中可采用的一片芯片的方框图。逻辑电路200共有四个输入。“scan”输入是扫描器的检测器前置放大器的输出。“Long    black”是由旋转鼓上的遮光器或辐条58所得来的一个信号，它指出扫描器处在透镜之间的时间。“tic”输入来自旋转鼓40上的定时线61。最后，有一个称做“Slice”的输入是在通过一个比较器之后的扫描信号。

tic信号驱动由压控振荡器204，锁相回路206和主时钟发生器208所组成的时钟电路202。此时钟电路202基本上是一个频率合成器，它将产生tic信号频率倍数的程控输出。例如，可将100的等价二进制值输进主时钟发生器，那么它就会产生一个为tic输入频率的100倍的输出。主时钟发生器主管所有的定时信号，并可被编程为每一双毕特产生给定数量的时钟脉冲。而且，如果电动机的速度由于例如加上负载而发生了变化，此时钟频率亦要作成比例的改变。这就保证，例如在每一扫描时钟脉冲达到1000时，扫描器将已经到达数据带上同样的位置。

tic信号也通过电动机控制电路222来控制驱动电动机44的速度。电动机控制电路222可由微型计算机48加以编程。

两个计数器是独立于主时钟发生器208工作的。其中之一是锁相回路计数器210。这一计数器依靠Long    black信号在扫描之前启动。当此Long    black信号由高变成低时，锁相回路计数器210复位，并开始对主时钟发生器的时钟脉冲进行计数。每当“Slice”信号上出现一个白到黑的瞬变，锁相回路计数器210中的数（代表扫描中所走过的距离）即被送进一个锁存器，计算机可对该锁存器的内容进行读数直到下一个白到黑的瞬变出现，此时又存进了新的数。这就赋予了计算机测量由数据带左侧一个假设的点到任一白到黑的瞬变间的距离的能力。黑色宽度计数器212仅在扫描器对黑色读数时进行计数，以指明线的宽度。当其停止时，其值可为计算机读出。

这些计数器都只在数据带的开始部分，在对信息部分86读数之前被应用，唯一例外的是宽度计数器212，它不断地监视锯齿形导行98以取得有关倾斜度的信息。一进入数据带的数据读数部分。扫描输入就成为有效的。

扫描输入经一模-数转换器变成数字量。该模-数转换器由压控振荡器214和几个包括在称做“数据滤波器”216和“定中心滤波机”218的单元中的计数器所组成。正如上面已经解释过的，这些都不是具体概念的滤波器，而基本上是计数器和减法器。一个“滤波器定时”电路220每次扫描时接收Long    black信号，此信号启动定时程序。然后此电路就确定在扫描中定中心滤波器和数据滤波器进行测量的位置。可以看到，由定中心滤波器218对滤波器定时电路220提供一个反馈信号。如前面解释过的，这一回路在整个扫描过程中始终保持定中心滤波器和数据滤波器对准毕特的中心。

计算机所采用的信息来自作为存贮于数据带3中信息数据主要载体的数据滤波器216。它接收来自定中心滤波器218的信息以辨别扫描是否是由正确位置开始的。定中心滤波器供给计算机以相对于数据带上黑色开始条纹88的中心误差信号，以便它针对每一连续扫描修正滤波器的启动时间。这就是使得能适应倾斜的数据带的过程，即每一扫描必须比前面的扫描稍早一点或迟一点开始。

耦合电路224接收为芯片20和微型计算机48所编码的数据，并将其变换成易为主计算机解释的形式。

Claims (45)

1、一个对平面数据带上以毕特形式编码的数据进行扫描的仪器，所说的数据带具有一系列横穿过所说数据带的毕特区组成的数据线，所说的数据线互相平行，互相连接并互相接触，因而所说数据线的总体决定所说数据带的长度，所说的编码数据顺序地沿每一所说的数据线连续编码，随后再沿相邻的所说的数据线编码；

其特征在于：

一带有将数据带全部框在内的窗口并置于最接近所说数据带的机架；

一装在所说机架上平行于所说数据带平面和所说数据线的第一柱面透镜装置，使所说机架沿所说数据带纵向移动的装置，以及使第一柱面透镜装置与任一数据线对准的数据线对准装置；

至少一个装在所说机架内与所说数据带平面相平行并且与所说数据线相垂直的第二柱面透镜装置，以及使所说第二柱透镜装置沿所说第一透镜装置作横向移动的装置；

一装在所说机架上位于所说第一和第二透镜装置上方针对所说数据带的焦点的检测器；

一协调纵向移动装置和横向移动装置的同步装置；

从而使所说数据线顺次地加以聚焦并将给定的数据线上的毕特区顺次聚焦在所说检测器上。

2、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：所说的同步装置内有一使所说第一和第二透镜装置间彼此相对运动的速度同步器件，其中移动所说第一和第二透镜装置的所说的速度同步器件使所说的第二透镜装置在所说数据带的运动速度要比所说第一透镜装置在数据带方向上运动的速度快，足以保证在所说的第一透镜装置移动到所说的相邻的数据线之前所说的第二透镜装置能对每一数据线扫描多次。

3、权利要求2中所说的仪器，其特征在于：所说的速度同步器件内有一对每一所说的数据线的所说的多次扫描中选择一次扫描的装置。

4、权利要求3中所说的仪器，其特征在于：所说第二柱面透镜装置安装于所说机架上可作旋转运动的一鼓的圆周上，所说鼓的轴平行于所说第二透镜装置，并且所说的检测器位于所说的鼓的内部。

5、权利要求4中所说的仪器，其特征在于：所说的第二柱面透镜装置中的透镜是均匀地分布在鼓的圆周上。

6、权利要求5中所说仪器，其特征在于：所说的第一柱面透镜装置是由第一柱面透镜和与它相连的、其轴总是和数据线相平行并延续到数据线长度而半径在中央部分和透镜的端部之间不断变化使数据线始终聚焦在检测器上象平整透镜组成。

7、权利要求6中所说仪器，其特征在于：所说的第一柱面透镜装置中的第一柱面透镜和象平整透镜由透明树脂模压成一个整体部件。

8、权利要求7中所说的仪器，其特征在于：所说的整体部件下面朝着聚焦的位置有一开有小孔的板。

9、权利要求7中所说的仪器，其特征在于：所说的整体部件安装在所说的机架的枢轴上，用于围绕一垂直于所说数据带平面的轴转动，还包括有使所说部件围绕所说的轴转动的装置，从而使所说的部件可位于使所说的第一透镜和所说的数据线对准的位置。

10、权利要求4中所说的仪器，其特征在于：包括有一个装在所说机架上的电动机，它与所说的鼓相联，使之旋转，并与所说的速度同步装置相联，以实现所说的第一和第二透镜装置相互间以及它们和所说的数据带之间的相对运动速度同步。

11、权利要求10中所说的仪器，其特征在于：所说的机架支撑在轮子上，所说轮子中至少有一个与所说的电动机相联，从而使所说的第一透镜的所说的运动与所说的机架的所说的运动相同步。

12、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：包括一照明正进行扫描的所说数据线的红外线光源，并且所说的检测器是一个红外线检测器，所说光源的波长与所说检测器的波长灵敏度相匹配。

13、权利要求4中所说的仪器，其特征在于：所说检测器被安装在所说鼓的内部其轴线上。

14、权利要求5中所说的仪器，其特征在于：所说第一透镜装置向所说数据线两端作弧形弯曲，以补偿所说鼓上的所说第二透镜装置与所说数据线全长上的距离的不一致性。

15、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：包括有检测在所说鼓转动时所说第二透镜装置的位置和使所说第二透镜装置的所说位置与对所说数据线扫描同步的装置，所说的位置检测装置包括多个遮光器，每一所说第二透镜装置有一对应的所说遮光器，每一所说的遮光器在所说旋转鼓上被安置在和它们各自对应的所说第二透镜装置同样的相对位置上;一光源和对应的遮光检测器，安装在使所说的光源能被所说的遮光器所截断的位置上。

16、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：所说的机架包括一具有所说窗口并可将其调整到覆盖所说数据带位置的阅读器外罩，以及设置在所说外罩之内的当所说机架沿所说数据带作纵向运动时用来支撑所说机架的轨道。

17、权利要求16中所说的仪器，其特征在于：所说的轨道之一上带有齿轮，并有一将所说的齿轮与所说移动所说第二透镜的装置相啮合的齿轮组。

18、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：在所说机架上还包括一调节所说第一柱面透镜相对于所述数据线角度的装置，以保证所说第一透镜装置与所说数据线平行。

19、权利要求18中所说的仪器，其特征在于所说的角度调整装置包括将所说第一透镜装置安装在所说机架的枢轴上使其能围绕垂直于所说数据带平面的轴线转动，以及使所说的第一透镜装置围绕所说轴线转动的装置，

所说的转动装置包括一个双向电动机和装在所说机架上的与之运转连接的齿轮，在所说齿轮中有螺线形槽，以及一个在所说机架上的与所说的槽作运转连接并与所说第一透镜装置相连接的枢轴联杆，

由此，所说电动机的开动将使所说第一透镜围绕它的所说的轴线转动，并以此来调整所说第一透镜装置和所说数据线的对准动作。

20、权利要求19中所说的仪器，其特征在于：所说的第一透镜装置装在一个能以所说枢轴方式固定在所说机架的支撑上，并包括一个装在所说支撑架上的光源，

从而使所说第一透镜装置和所说光源两者都能可调整地与所说数据线对准。

21、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：包括一鼓旋转速度定时装置，

所说的鼓旋转速度定时装置包括一个定时光源和一个安装在所说机架上所说鼓的另一侧的旋转速度定时检测器，所说鼓上均匀分布的径向定时线，安装在所说机架上接近所说定时线部分用以匹配所说定时线的莫尔屏栅，所说定时线和所说屏栅位于所说定时光源和所说定时检测器之间的光路上，

由此，所说定时检测器将产生对应于所说鼓的旋转速度的信号，即对应所说第二透镜装置的扫描速度的信号。

22、权利要求21中所说的仪器，其特征在于：所说的定时光源是一发光二极管LED。

23、权利要求21中所说的仪器，其特征在于：所说的定时线以透明树脂模压成一系列凸透镜形状，其焦距将能把所说的定时光源聚焦于所说的屏栅上。

24、权利要求21中所说的仪器，其特征在于所说的定时线以透明树脂模压成一系列凸透镜形状，其焦距将能把所说的检测器聚焦在所说的屏栅上。

25、权利要求20中所说的仪器，其特征在于：还包括一个与所说的光源相联并安装在所说支撑架上给正在扫描中的所说数据线照明的位置上的光导管。

26、权利要求1中所说的仪器，其特征在于：所说第一透镜装置的扫描区域宽度小于所说数据线的宽度。

27、一种通过一扫描装置阅读以毕特形式编码在一个数据带上的数据的方法，所说的数据带具有一系列由横穿所说数据带方向排列的毕特区组成的数据线，所说毕特区在宽度和长度上是都相同的，所说数据线互相平行和邻接，所说的数据线的起始部分位于一公共行上，因此，所说数据线宽度的总和决定所说数据带的纵向尺寸，所说的毕特区通过印刷进行编码和所说的编码按照一个已知的预先确定的顺序进行，所说数据带纵向上所说毕特区前面有一导引部分和沿所说数据线两端的对准导引行，所说扫描装置包括：一带有将数据全部框在内的窗口并置于最接近所说数据带的机架;一装在所说机架上平行于所说数据带平面和所说数据线的第一柱面透镜装置，使所说机架沿所说数据带纵向移动的装置，以及使第一柱面透镜装置与任一数据线对准的数据线对准装置;至少一个装在所说机架内与所说数据带平面相平行并且与所说数据线相垂直的第二柱面透镜装置，以及使所说第二柱透镜装置沿所说第一透镜装置作横向移动的装置;一装在所说机架上位于所说第一和第二透镜装置上方针对所说数据带的焦点的检测器;一协调纵向移动装置和横向移动装置的同步装置;

其特征在于所述方法包括：

通过使所说扫描装置沿所说数据线的长度一次一点地顺序定点扫描所说数据线来检测所说数据线中的所说毕特区的印刷内容，所说扫描是通过使用所说第一柱面透镜装置和与其相对运动的所说第二柱面透镜装置，以及置于所说第一和第二透镜装置所说焦点上的所说检测器完成，所说扫描的光点宽度小于所说数据线的宽度，连续地沿所说数据带的长度纵向移动扫描光点，所说的数据线扫描以较之所说扫描光点的所说纵向运动大得多的速度进行，以使每一所说数据线能在其长度内作多次扫描，从而在下一相邻的所说数据线被扫描之前，所说数据线中所说编码毕特区的不同部分都被扫描到，使所说数据线顺次地加以聚焦并将给定的数据线上的毕特区顺次聚焦在所说检测器上，以及选择和应用每一所说数据线的所说多次扫描中的一次扫描。

28、权利要求27中所述的方法，其特征在于：还包括以大致横切所说数据带的方向扫描导引部分上所包括的水平同步段，同时以横切所说扫描方向移动所说数据带，从所说扫描中确定在所说数据线和所说扫描方向之间的角度，并调节所说角度以减小所说角度，所说水平同步段带有其端部横切所说数据带的纵向条纹和关于每一所说数据线中的毕特数目的编码信息。

29、权利要求28中的方法，其特征在于：还包括由对所说水平同步段进行所说扫描来决定每一数据线中毕特数的步骤。

30、权利要求27中所述的方法，其特征在于：还包括对包括在所说导引部分的垂直同步段进行扫描，以决定所说数据线中的所说毕特的高度的步骤，所说垂直同步段具有所说数据线中所说毕特高度的编码信息。

31、权利要求27中的方法，其中所说毕特区沿每一所说数据线顺序编码，然后再顺序沿下一邻接的所说数据线进行。

32、权利要求27中的方法，其特征在于：还包括为了准确而在所说多次扫描中仅选择和利用所说的一次扫描之前测试每一所说数据线的每一次扫描的被检验毕特区的步骤。

33、权利要求28中的方法，其特征在于：还包括以比较所说对准导引行上的与所说数据线对准的格式化图形来调整扫描期间扫描数据线的角度，以及调整扫描角度以保持所说扫描与所说数据线相平行的步骤。

34、权利要求27中的方法，包括采用双毕特和在每一所说数据线中采用双奇偶校验方法的以及利用所说的奇偶校验方法来纠正对所说数据线扫描不正确时所得数据的步骤。

35、权利要求34中的方法，其中每一数据线中包含有两个奇偶校验元，每一个所说的校验元代表整个所说数据线上相间数据毕特的值。

36、权利要求35中的方法，包括：

为每一数据毕特设置一个阈值信号电平，和

在不存在奇偶校验情况时，改变所得到的任一信号电平低于阈值的数据毕特的状态。

37、权利要求27中的方法，还包括以下步骤：沿所说数据带一边作有第一倾斜调整图形，沿所说数据带另一边作有第二倾斜调整图形，

以由其开始端到其结尾端的方向对所说数据带进行扫描，横穿数据带对每一数据线顺序进行扫描以检索其中的编码数据，和

根据每一次所说扫描得到的所说第一和第二倾斜调整图形的相互关系来确定是否存在倾斜。

38、权利要求37中的方法，其中由所说第一和第二倾斜调整图形得到的输出信号是周期交变的，在此，倾斜的存在及其程度即由此周期交变输出之间的相位关系来决定。

39、权利要求37中的方法，其中所说的周期交变输出中的一个载有相对所说数据线中心的已知的关系，并包括有由所说的已知关系预先确定相继数据线的中心的步骤。

40、权利要求27中的方法，包括下列辅助步骤：

确定沿一数据线可用光学方法识别的毕特的边缘，和

数据由所说毕特基本上位于所说边缘的中央的部分读取。

41、权利要求40中的方法，其中由定中心滤波器来确定边缘。

42、权利要求27中的方法，包括有步骤：

在所说数据带的开始端设置许多均匀排列在所说数据带中心线两侧的光学方法能识别的基元，并具有横切所说数据带的共线边缘，

在启始扫描期间确定所说共线边缘区域内中心线每一边的可识别的所说基元的数量，和

初步调整扫描角度的倾斜度以使所说中心线每一边可识别基元的数量大致相等。

43、权利要求42中的方法，包括，

以所说数据带的所说开始端中的基元数目对有关所说数据线中毕特数的信息进行编码。

44、权利要求42中的方法，包括：

测量数据带载体上多个位置的照度，

测量所说基元上多个位置的照度，和

确定照度差来设定数据识别参数。

45、权利要求27中的方法，包括有步骤：

预先决定扫描每一数据线的起始点：

设置一个具有根据所说数据线的数据格式预先选定计数值的计数器，

由预先确定的起始点扩散扫描每一数据线，和

利用计数器输出确定沿每一数据线的增量位置。

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