用于自动化检验的隧道或入口扫描器和扫描的方法

用于自动化检验的隧道或入口扫描器和扫描的方法
【专利摘要】一种用于数据读取的系统和方法，在一个结构中该系统和方法涉及具有开口结构的隧道或入口扫描器（100，500）形式的自动光码数据读取器（5），该自动光码数据读取器配置有前倒置U形拱形件和后倒置U形拱形件（110，120）、在每个拱形件中的多个照相机（某些或大多数照相机具有多个视场）（150，160，170，180，192/194，250，260，270，280，300，310，320，330）以及底部读取器（130），所述多个照相机用于读取由输送机（15/16）输送穿过由拱形件形成的读取区域的物品（20）的顶部的五个面，所述底部读取器包括在输送机下方的一个或多个照相机（410，420），用于当物品穿过间隙输送时通过输送机中的间隙读取物品的底面。本发明还公开了利用最少数量的照相机提供物品的有效视图的具体成像方案。
【专利说明】用于自动化检验的隧道或入口扫描器和扫描的方法
【技术领域】
[0001]本公开的领域涉及用于物品检验的系统和方法，并且在某些方面涉及零售验货台或包括数据读取器和其他电子设备的其他结账台(例如，包裹调配站)。本公开的领域进一步大体涉及数据读取设备，并且更具体地涉及一种自动化设备，物品通常通过该自动化设备在输送机上被输送通过数据读取器的读取区，例如通过读取物品上的光码或RFID (射频识别)标签由数据读取器识别物品。
【背景技术】
[0002]数据读取设备用于获取来自光码或电子标签(例如，RFID标签)的数据，或使用图像识别识别物品。一种普通的数据读取器设备是RFID读取器。另一种普通的数据读取器设备是光码读取器。光码通常包含暗元素和光间隔的图案。存在不同类型的光码，包括诸如UPC和EAN/JAN条形码的线性或1-D (—维)代码、诸如MaxiCode代码的2-D (二维代码)或诸如TOF417代码的堆叠式代码。为了方便起见，本文中可以参考1-D条形码的捕获描述某些实施例，但是这些实施例也可以用于其他光码和符号或物体。
[0003]不同类型的光码读取器也被称为扫描器，例如手动读取器、半自动读取器和自动化读取器，其可用于获取和解码被编码在光码中的信息。在手动读取器(例如，手持式读取器、固定位置读取器)中，操作人员相对于读取器定位物体，从而读取与该物体相关联的光码。在半自动读取器中，收款员协助收款或是自助结账，通常由用户一次移动一个物体到或通过读取器的读取区域，然后读取器读取在物体上的光码。在自动化读取器(例如，入口或隧道扫描器)中，物体相对于读取器自动地定位(例如，经由输送机被运输通过读取区域)，读取器自动读取物体上的光码。
[0004]一种类型的数据读取器被称为飞点扫描器，其中照射光束被移动(例如，扫描)穿过条形码，同时光电探测器监测反射或反向散射的光。例如，当例如来自光间隔的从条形码散射的大量光射在探测器上时，光电探测器可以生成高电压，同样当例如来自暗条的从条形码散射的少量光射在光电探测器上时，可以生成低电压。在飞点扫描器中的照明源通常是相干光源，例如激光器或激光二极管，但是可以包含非相干光源，例如发光二极管。激光照明源可以提供更高强度照明的优势，这可以允许在距离条形码扫描器更大范围的距离(较大景深)和在更宽范围的背景照明条件下读取条形码。
[0005]另一种类型的数据读取器是使用成像设备或传感器阵列的成像读取器，例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS (互补性金属氧化物半导体)设备。成像读取器可以被构造为读取一维光码和二维光码，以及其他类型的光码或其他物品的符号和图像。当成像读取器用于读取光码时，光码的图像或其图像的一部分被聚焦到探测器阵列。尽管某些成像读取器能够利用环境光照明，但是成像读取器通常利用光源照明正被读取的物品，从而提供在成像设备中所需的信号响应。照相机通常是透镜和成像设备/传感器阵列的组合，但是在本文中将在一定程度上交替地使用术语成像器和照相机。
[0006]基于成像器的读取器利用照相机或成像器产生光码的电子图像数据，通常是数字形式的。然后处理图像数据，以寻找和解码光码。例如，虚拟扫描线技术是用于通过沿着多条线扫视(look across)图像而数字地处理包含光码的图像的已知技术，该多条线通常间隔开并且处于各种角度，某种程度上与基于激光的扫描器中的激光束的扫描模式相似。
[0007]基于成像器的读取器通常可以只从一个视角形成图像——该角度通常是离开成像器的表面的法向矢量。因此，这种基于成像器的读取器只提供单个视点/视角，这可以限制读取器在某些情况下识别光码的能力。例如，因为在基于成像器的读取器中的成像器的扫描或观看体积通常是圆锥形的，所以尝试接近扫描窗口读取条形码或其他图像(“在窗口上”读取)可能比使用篮式激光扫描器更低效。而且，当标签被取向使得照明源直接被反射到成像器中时，由于均匀反射完全消除(wash out)期望的图像，成像器可能不能正确地读取，或者由于来自纹理镜面表面的反射消除一个或多个元素，成像器可能不能正确地读取。该影响可以引起有光泽标签的读取在特定反射角存在困难。此外，以相对于成像器的极端锐角取向的标签可能是不可读取的。最后，标签可以相对于照相机视角被取向在包裹的相反侧上，引起包裹阻碍照相机观察条形码。
[0008]因此，更好的性能源自从多个视角获取图像。产生多个视角的少数基于成像器的读取器是公知的。一种这样的读取器公开在美国专利N0.7，398，927中，该专利公开了具有两个照相机以从两个不同视角采集两个图像以便减轻镜面反射的实施例。美国专利N0.6，899，272公开了一个实施例，该实施例利用被定位在不同正交方向的两个独立的传感器阵列采集来自包裹的不同侧面的图像数据。使用空间分离的照相机的基于成像器的多照相机读取器需要多个电路板和/或安装硬件和用于相关的光学组件的空间，这增加了读取器的成本，使物理设计复杂化，并且增加了读取器的尺寸。改进的多照相机系统在美国公开的申请 US-2010-0163626、US US-2010-0163627 US-2010-0163628 中公开。

【发明内容】

[0009]因此，本发明的发明人员已经确定，期望的是，提供用于自动检验的改进的基于成像器的读取器和改进的隧道或入口扫描器系统。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]应理解的是，附图只描述某些优选实施例，因此本质上不认为是限制性的，通过使用附图描述和解释优选实施例的额外特性和细节，在附图中:
[0011]图1是从输送机的上方观察的安装在验货台上的根据优选实施例的包括隧道或入口扫描器的检验系统的前方顶部等距试图。
[0012]图2是图1的隧道扫描器的后方顶部后等距视图。
[0013]图3是图1-2的扫描器的部分分解等距视图。
[0014]图4是图1的扫描器的正面等距视图，其示出右侧支柱的图像视图。
[0015]图5是图1的扫描器的正面等距视图，其示出左侧支柱的图像视图。
[0016]图6是图1的扫描器的俯视图，其示出左侧和右侧支柱的图像视图。
[0017]图7是图1的扫描器的正面等距视图，其示出后部左侧支柱的图像视图。
[0018]图8是图1的扫描器的正面正视图，其示出后部左侧支柱的图像视图。
[0019]图9是图1的扫描器的俯视图，其示出后部左侧支柱的图像视图。[0020]图10是用于形成图7-9的后部左侧支柱的图像视图的光学器件组的图解正面等距视图。
[0021]图11是图10的光学器件组的细节，其图示说明下方图像视图。
[0022]图12是图10的光学器件组的细节，其图示说明上方图像视图。
[0023]图13是图11的光学器件组的右侧正视图，其图示说明下方图像视图。
[0024]图14是图12的光学器件组的右侧正视图，其图示说明上方图像视图。
[0025]图15是图11的光学器件组的顶视图，其图示说明下方图像视图。
[0026]图16是图12的光学器件组的顶视图，其图示说明上方图像视图。
[0027]图17是图1的扫描器的正面等距视图，其示出后拱形件顶部部件的图像视图。
[0028]图18是图1的扫描器的正面等距视图，其示出前拱形件顶部部件的图像视图。
[0029]图19是图1的扫描器的后部等距视图(移除了侧面支柱和后部拱形件)，其示出前拱形件顶部部件的图像视图。
[0030]图20是示出图19的前拱形件顶部部件的图像视图的正面正视图。
[0031]图21是示出图19的前拱形件顶部部件的光学器件组和图像视图的左侧图解视图。
[0032]图22是图21的前拱形件顶部部件的光学器件组的详细视图。
[0033]图23是图1的扫描器的后侧等距视图，其示出通过输送机间隙的底部读取器的图像视图。
[0034]图24是图23的底部读取器的图解等距视图，其中移除了隧道扫描器的拱形部件。
[0035]图25是图24的底部读取器的光学器件组的图解侧视图。
[0036]图26是图25的一部分的详细视图。
[0037]图27是底部读取器的光学器件组的一部分的图解正面等距视图。
[0038]图28是图24的光学器件组的侧视图。
[0039]图29是图24的光学器件组的一部分的后侧正视图。
[0040]图30是图24的光学器件组的一部分的俯视图。
[0041]图31是底部读取器的光学器件组的成像器的图。
[0042]图32是可替换的隧道或入口扫描器的等距视图。
[0043]图33是图1的扫描器的后拱形部件的后侧正视图，其示出在左侧支柱和顶部部件中的照明组。
[0044]图34是图1的扫描器的右侧正视图，其示出在后拱形件左侧支柱和后拱形件顶部部件中的照明组。
[0045]图35是图33的后拱形部件的顶部部件的放大的局部视图，其示出顶部部件照明光学器件的细节。
[0046]图36是图35的右侧视图细节，其图示说明根据优选实施例的图1的扫描器的照明组的细节。
[0047]图37是图1的扫描器的后拱形部件的后侧正视图，其图示说明在后拱形件的左侧支柱中的第一组照明组。
[0048]图38是图1的扫描器的后拱形件左侧支柱中的第一组照明组的右侧正视图。
[0049]图39是在后拱形部件的左侧支柱中的第一组照明组的俯视图。[0050]图40是后拱形部件的后侧正视图，其图示说明在后拱形部件的左侧支柱中的第
二组照明组。
[0051]图41是在后拱形件左侧支柱中的第二组照明组的右侧正视图。
[0052]图42是在后拱形件左侧支柱中的第二组照明组的俯视图。
[0053]图43是根据优选实施例的图1的扫描器的底部读取器照明的图。
[0054]图44是图1的扫描器的示例处理系统结构的示意图。
[0055]图45是根据实施例的侧面扫描器和顶部扫描器解码处理器算法的流程图。
[0056]图46是根据实施例的底部扫描器解码处理器算法的流程图。
[0057]图47是根据实施例的光幕处理器算法的流程图。
[0058]图48是根据实施例的互连处理器算法的流程图。
[0059]图49是根据实施例的相关处理器算法的流程图。
[0060]图50是隧道或入口扫描器的等距视图，其根据一个实施例示出物体测量系统的垂直物体传感器系统。
[0061]图51是图50的垂直物体传感器系统的侧视图剖视图。
[0062]图52是根据另一个实施例的物体测量系统的垂直物体传感器系统。
[0063]图53是根据一个实施例的物体测量系统的侧面物体传感器系统的等距视图。
[0064]图54是根据一个实施例的侧面物体传感器系统的等距视图。
[0065]图55是图54的侧面物体传感器系统的侧面正视图。
【具体实施方式】
[0066]参考以上所列附图，本部分描述特定的实施例和其详细结构和操作。本文中描述的实施例仅通过说明而非限制的方式阐述。根据本文中的示教应当认识到，存在本文中描述的示例实施例的等效范围。最明显的是，其他实施例也是可能的，可以对本文中描述的实施例作出改变，并且可以存在构成所述实施例的组件、零件或步骤的等效物。
[0067]为了清楚和简洁起见，呈现某些实施例的组件或步骤的某些方面，而没有不必要的细节，其中这些细节对于本领域的技术人员而言根据本文中的示教是显而易见的，并且/或这些细节使对实施例的更多相关方面的理解模糊。
[0068]在某些实施例中，成像器的像场可以划分成两个或多个区域，每个区域可以用于捕获视体积的单独视图。除了比成像器提供更多的视图之外，这些实施例可以增强超出可用于具有单个视点的单个成像器的视体积的有效视体积。
[0069]图1-3图示说明安装在验货台5上的扫描器100，例如其可以用于大容量零售店，例如杂货店或大商店。验货台5包括具有输送机结构的底座或台7，其中输送机结构具有前端部件11和后端部件12。输送机前端部件11具有进给或搁板部分13，物品在放置在前方输送机部件15上之前和准备放置在前方输送机部件15上时可以放在该进给或搁板部分13上。物品传输至扫描器100并通过由前扫描器拱形件110、后扫描器拱形件120和输送机部件15、16的表面的边界大体限定的读取体积或读取区域。注意到，在输入或入口输送机15与出口输送机16之间存在间隙,如下面将更详细地描述。输入输送机15可以描述为在扫描器100的上游侧，并且出口输送机16可以描述为在扫描器100的下游侧。在穿过扫描器100之后，物品可以通过出口输送机16放置在可选的滚筒或装袋区域17上，在该处物品被封装、装袋或装载到手推车以供顾客移走物品。台7的下部被示出具有篮底(BOB)探测器9，该篮底探测器9检测在购物篮的底架上的物品。该检测可以用于警示顾客和/或商店人员，或者用于处理较大或笨重或可能被遗忘和留在购物篮/手推车底架上的物品。
[0070]为了讨论的一般目的，物品20 (通常具有要被扫描的条形码)通过矩形六面多面体表示，例如可以穿过数据读取器的读取区域的谷类食品盒(此后称为盒形物品或物体)，数据读取器例如为安装在零售商店(例如，超级市场)的验货台5中的数据读取器100。关于下面实施例的描述，应当理解，将参考盒形物体20的读取侧描述数据读取器100的某些性能，并且所描述的验货台和输送机是用于本文中讨论的验货台的示例传输结构，不应当被认为是限制性的。参考带式输送机大体描述传输系统，但是可以使用其他输送机/传输系统，例如:倾斜滑块、振动输送机、滚筒输送机、转盘、鼓风/风机系统(blower system)(通过鼓风机沿着表面驱动物品)、以上组合或其他合适的传输系统。
[0071]为了方便描述，参考图1，相对于数据读取器100读取(由输送机15、16移动)穿过由前扫描器拱形件110、后扫描器拱形件120和输送机15、16的表面限定的读取体积的盒形物体20的某些侧面的能力，盒形物体20可以参考其前进方向22描述。参考所示的方向，盒形物体20可以被描述为具有顶侧26、底侧28、以及四个侧向侧30、32、34和36。侧向侧可以称为主要/引导(或前侧向)侧30 (当物体穿过读取区域时引导物体的侧面)、拖尾(或后侧向)侧32 (当物品穿过读取区域时物品的拖尾面)、收银员(或左侧向)侧34 (由于其接近收银员38)和顾客(或右侧向)侧36 (由于其接近顾客40)。由于在优选的应用中，该隧道或入口扫描器的使用能够实现自助结账，因此可以不需要收银员，并且顾客或用户/操作人员可以从任一侧操作扫描器100。任意侧限定仅仅是为了提供便于书面描述的参考结构。例如，将参考盒子20使用右侧和左侧。顾客侧36或右侧向侧可以可替换地被描述为大体垂直地面对顾客40取向的一侧。收银员侧34或左侧向侧可以可替换地被描述为与顾客侧36相对的一侧。前侧向侧和后侧向侧可以被描述为沿着垂直于物品方向22的方向被设置至拱形件支柱的一侧。
[0072]扫描器100包括前拱形部件110和后拱形部件120。尽管在被容纳在拱形部件内的内部光学组件中可以存在某些差异，但外部拱形部件优选地是相同的结构。如图3中所示，拱形部件110和120优选地被附接至用于安装到柜台部件10的下层结构135。进一步如图3中所示，如下面将更详细地描述的，下方输送机光学器件被容纳在滑动抽屉部件130中，该滑动抽屉部件130从验货台底座7滑出并且可滑动地安装至轨道137上的底盘部件135。因此，所有光学器件，即在前拱形部件110、后拱形部件120和抽屉部件130中的光学器件被安装并因此对齐在公共底盘135上。前拱形部件110包括右支柱或柱部件112和左支柱或柱部件114，使得当安装/装配在底盘135上时相对于输送机向上和斜着向前或向上游延伸，其中前拱形件顶部部件或横臂116横跨在拱形件支柱部件112、114之间，由此形成倒U型结构。前拱形件顶部部件116包括放大或延伸部分118，用于提供放大的内部空间，将内部光学器件容纳在放大体积内。前拱形部件112、114、116是基本中空的，用于容纳光学器件和其他组件。相似地，后拱形部件120包含倒U型外壳结构，该结构包括后拱形件第一支柱部件122、后拱形件第二支柱部件124和横跨在后拱形件第一支柱部件和后拱形件第二支柱部件之间的后拱形件顶部部件或横臂126。前拱形部件110和后拱形部件120背靠背地定位，其中前拱形部件110向前倾斜并且后拱形部件120向后倾斜。[0073]有利地，在较大矩形封闭盒形隧道的现有设计中，拱形部件110、120可以被拆开和堆叠在更紧凑的包装中，由此节省运送、分段运输和存储成本。
[0074]当装配时，当从侧面观看时，拱形部件110、120形成如图1-2中所示的V或Y形，并因此产生比大的封闭隧道结构更吸引人和更不笨重的开放式和通风结构。开放式结构或构造还为顾客提供视线以看到顾客的物品穿过读取区域。但是，仍通过一般的结构阻止接近穿过读取区域的物品，因此提高安全性。具有双拱的V或Y型结构产生该开放式结构隧道扫描器，与封闭结构相比，至多可以被描述为半封闭的，更近似于机场随身携带行李安全性检查点扫描器。
[0075]尽管拱形部件110、120被图示为包括在其之间的开放空间，但是拱形部件110、120可以在形成在输送机15/16上或周围的狭长隧道中实施。入口数据读取器100因此可以部分地打开和部分地封闭，例如图1中所示的示例，或者例如通过隧道外壳完全封闭。双拱形件110、120的结构产生开放式体系结构，其提供某种程度的障碍/抑制防止顾客进入读取区域，还提供视线以允许顾客大体连续地观察物品穿过拱形件。合适的入口扫描器可以被构造有比所示开口更大或更小的开口。此外，合适的入口扫描器可以例如被构造具有单个拱形件，其具有与本文所描述的双拱形件设计类似的功能。
[0076]尽管在本描述中隧道或入口扫描器100可以更详细地描述为光码读取器，但是扫描器100可以可替换地包含RFID读取器、图像识别读取器、光码读取器或其组合。
[0077]现在将更详细地描述内部读取光学器件。如先前所述，内部读取光学器件设置在Cl)拱形件支柱部件112、114、122、124内，(2)上部拱形部件116、126内，和(3)组合形成开放式双拱结构的抽屉部件130内，尽管如此其被称为隧道扫描器。尽管隧道/入口扫描器的详细示例结构将被描述为由十四个照相机构成的成像系统，其中每个照相机具有多个视图，但是可以使用其他读取系统组合，包括其他成像结构、激光器读取系统以及其组合，或者甚至包括RFID读取器。
[0078]首先将参考图4-12描述拱形件支柱部件的读取功能。转向图4，包括照相机和反射镜的光学器件组150设置在前拱形件110的第一支柱部件112内，产生进入读取区域的上部视图段(view segment)或图像路径152和下部视图段或图像路径154。视图段152、154向内、向上和向后朝向或指向读取区域中，以便于获取穿过读取区域的物品的顾客侧36和拖尾侧32的视图的二维图像。相似地，包括照相机的光学器件组160设置在后拱形件120中的第二支柱部件124中，照相机和反射镜组产生到读取区域中的两个视场，即上部视图段或图像路径162和下部视图段或图像路径164。视图段162、164向内、向上和向前朝向或指向读取区域中，以便于获取穿过读取区域的物品的顾客侧36和主要侧30的视图的二维图像。
[0079]图5图示说明用于前拱形件110的第二支柱114和后拱形件120的第一支柱部件122中的照相机光学器件的相似结构。包括照相机和反射镜的光学器件组170设置在前拱形件110的第二支柱部件114内，产生到读取区域中的上部视图段或图像路径172和下部视图段或图像路径174。视图段172、174向内、向上和向后朝向或指向读取区域中，以便于获取穿过读取区域的物品的收银员侧34和拖尾侧32的视图的二维图像。相似地，包括照相机和反射镜的光学器件组180设置在后拱形件120中的第一支柱部件122中，照相机和反射镜组产生到读取区域中的两个视场，即上部视图段或图像路径182和下部视图段或图像路径184。视图段182、184向内、向上和向前朝向或指向读取区域中，以便于获取穿过读取区域的物品的收银员侧34和主要侧30的视图的二维图像。
[0080]图6是关于图4和图5中所示的照相机部件和通过读取区域的其相交性的顶视图。具体地，在前拱形件110的第一支柱部件112内的光学器件组150 ;在前拱形件110的第二支柱114中的光学器件组170 ;在后拱形件120的第二支柱部件中的光学器件组160 ；和在后拱形件120的第一支柱部件中的光学器件组180。
[0081]现在将参考后拱形件120的第一支柱部件122中的光学器件组180和参考图7_16描述光学器件组和侧支柱部件的图像视图部分的细节。应当理解，该描述同样适用于其他光学器件组150、160、170，其根据需要产生图像路径152、154、162、164、172和174。
[0082]图7基本上是图5的简化版本，但是其只示出在后拱形件120的第一支柱部件中的光学器件组180。图8是光学器件组180的正面侧视图，以及图9是光学器件组180的顶视图。光学器件组180 (包括照相机和反射镜组)设置在后拱形件120中的第一支柱部件122中，照相机和反射镜组产生到读取区域中的两个视场，上部视图段或图像路径182和下部视图段或图像路径184。视图段182、184向内、向上和向前朝向或指向读取区域中，以便于获取穿过读取区域的物品20的收银员侧34和主要侧30的视图的二维图像。
[0083]图10图示说明由光学器件组180产生的上部视图段182和下部视图段184两者。图11图示说明产生下部视图段184的光学器件组180的细节。光学器件组180包括照相机以及反射镜组。照相机包含安装在图像板(PCB) 190上的成像器192和用于将入射图像聚焦到成像器192上的聚焦透镜194。
[0084]上部图像段182和下部图像段184两者都由相同的照相机成像到公共成像器上。在优选的实施例中，图像段182、184被聚焦到成像阵列的不同区域上。为了描述的目的，每个单独的反射镜组件将用唯一的识别数字(例如，反射镜208)识别，然而在某些这些数字后的括号中，反射镜名称有时以Mp M2' M3等形式提供，以描述光学器件组的反射镜反射顺序。对于特定的图像获取顺序，名称M1是最接近成像器的第一反射镜，其将图像直接反射到成像器或成像透镜，M2是将图像引导到M1的第二反射镜,M3是将图像引导到反射镜M2的反射镜，等等。因此，对于示例性五反射镜系统(M1-M5)而言，来自读取区域的图像将首先由第五反射镜M5反射，第五反射镜M5进而将图像反射到第四反射镜M4，第四反射镜M4进而将图像反射到第三反射镜M3,第三反射镜M3进而将图像反射到第二反射镜M2，第二反射镜M2进而将图像反射到第一反射镜M1，第一反射镜M1进而将图像反射到成像器上。
[0085]转向图11 (并且利用该M1J2J3等命名约定)，图像视图段184包含由反射镜208(M5)反射的第一视图184a，然后图像段184b由反射镜206 (M4)反射，图像段184c由反射镜204 (M3)反射为图像段184d，图像段184d进而由反射镜202 (M2)反射，来自反射镜202(M2)的视图段184e进而由反射镜200 (M1)反射，然后图像段184f由透镜组194聚焦到成像器192上。透镜组194可以包括孔和一个或多个透镜元件。
[0086]以关于图12的相似方式,视图段182具有反射镜208 (M4)反射的第一图像视图段182a。应注意的是，产生上部图像视图182的反射镜208被指定为M4,而在图11中根据本发明，对于下部视图段184，反射镜208被指定为反射镜M5。然后，图像从反射镜208 (M4)反射，段182b从反射镜206 (M3)反射，然后图像段182c从反射镜210 (M2)反射，然后图像段182d从反射镜200 (M1)反射，然后反射镜200 (M1)将图像段182e反射回成像透镜194并反射到成像器192 (的区域)上。
[0087]图13和图14是光学器件组180的侧面支柱成像器的各个侧视图，其中图13图示说明图像段184的视图路径，图14图示说明图像段182的视图路径。元件与关于图11-12描述的元件相同。图13-14很好地图示说明了第一反射镜200的取向。此处注意到，反射镜200是图像视图182和184两者的公共反射镜，其中反射镜200的一个侧面反射图像视图182，反射镜200的另一个侧面反射图像视图184。
[0088]图15和图16是侧面支柱光学器件组180的各个顶视图，其中图15图示说明下部视图段184，图16图示说明上部视图段182。如图15和图13中所示，图像视图段184包含由反射镜208 (M5)反射的第一图像段184a，然后图像段184b由反射镜206 (M4)反射，然后图像段184c由反射镜204 (M3)反射为图像段184d，图像段184d进而由反射镜202 (M2)反射，然后来自反射镜202 (M2)的视图段184e由反射镜200 (M1)反射，然后图像段184f由透镜194聚焦到图像板190上的成像器192上。如图16和图14中所示，视图段182具有由反射镜208 (M4)反射的第一图像视图段182a (应注意，产生上部图像视图182的反射镜208被指定为仏，而在图11中，对于下部视图段184，反射镜208被指定为反射镜仏)。然后图像从反射镜208 (M4)反射，然后图像段182b从反射镜206 (M3)反射，然后图像段182c从反射镜210 (M2)反射，然后图像段182d从反射镜200 (M1)反射，然后反射镜200 (M1Mf图像段182e反射回成像透镜并反射到图像板190上的成像器(的另一个区域)上。应注意至IJ，在优选的结构中，上部图像段182被聚焦到成像器192的第一区域上，下部视图段184被聚焦到成像器192的第二(不同)区域上。
[0089]图17-22图示说 明光学器件组和在前拱形件顶部部件116和后拱形件顶部部件126范围外的自顶向下读取部件的读取区域。具体地，在图17中，后拱形件顶部部件126包括光学器件组250、260、270、280。这些光学器件组每个都包括照相机和各个反射镜，用于产生上部视图段或图像路径和下部视图段或图像路径。具体地，光学器件组250产生投射到照相机的公共成像器的区域上的上部视图段252和下部视图段254。上部视图段252和下部视图段254的视图从后拱形件120被向下和向前引导，以便于读取正穿过读取区域的物品20的主要侧30和顶侧26上的光码。相似地，光学器件组260产生上部视图段262和下部视图段264 ;光学器件组270产生上部视图段272和下部视图段274 ;以及光学器件组280产生上部视图段282和下部视图段284。应注意到，这些视图段，例如，视图段252、262、272,282被并排布置和重叠，以便(共同)提供横向穿过读取区域的连续图像视图。应注意至丨J，上部视图段252、262、272、282的面向角比下部视图段254、264、274、284的面向角更向
N /.刖。
[0090]以相似的方式，如图18-20中所示，一组四光学器件组300、310、320、330设置在前拱形件110的顶部拱形部件116中。具体地，前拱形件顶部部件116包括光学器件组300、310、320、330。这些光学器件组每个都包括照相机和各反射镜，用于产生上部视图段或图像路径和下部视图段或图像路径。具体地，光学器件组300产生投射到照相机的公共成像器的区域上的上部视图段302和下部视图段304。上部视图段302和下部视图段304的视图从前拱形件110被向下和向后引导，以便于读取正穿过读取区域的物品20的拖尾侧32和顶侧26上的光码。相似地，光学器件组310产生上部视图段312和下部视图段314 ;光学器件组320产生上部视图段322和下部视图段324 ；以及光学器件组330产生上部视图段332和下部视图段334。应注意到，这些视图段，例如，视图段302、312、322、332被并排布置和重叠，以便(共同)提供横向穿过读取区域的连续图像视图。应注意到，上部视图段302、312、322、332的面向角比下部视图段304、314、324、334的面向角更向后。
[0091]现在将关于光学器件组330并参考图21-22描述光学器件组和每个顶部拱形部件116、126的图像视图部分的细节。应当理解，该描述同样适用于在前拱形件110的顶部部件116中的其他光学器件组300、310、320和在后拱形件顶部部件126中的光学器件组250、260、270、280。
[0092]图21是主要用于示出上部视图段332相对于下部视图段334的大致方向的图解视图。图22是如图21中所示的但更详细地以放大的比例示出的光学器件组330的图解视图。光学器件组330包括由成像器342和透镜组343组成的照相机，其中成像器342安装在成像器板340上，透镜组343包括用于将入射图像聚焦到成像器342上的孔。下部图像视图334包括第一图像段334a，该第一图像段334a由第一反射镜344 (M1)向下反射到透镜组343，在透镜组343中，图像被捕获在成像器342的区域上。因此图像视图334通过单次反射产生。如在图21-22的图中可以看到，图像段334a在反射镜344的一个侧面(左侧面)上。
[0093]上部图像视图332由四个反射镜反射序列产生。上部图像视图332包括由第一反射镜348 (M4)反射的第一图像视图段332a，然后第二视图段332b由第二反射镜346 (M3)反射，然后图像段332c由第三反射镜345 (M2)反射，然后图像视图段332d由反射镜344(M1)反射，然后图像段332e由透镜组343聚焦到成像器342的区域上。反射镜344是上部图像视图332和下部图像视图334两者共有的反射镜。各图像视图每个的反射镜344的反射部分可以是独立的，但是可替换地可以重叠。应注意到，在优选结构中，上部图像视图332被聚焦到成像器342的第一区域上，并且下部图像视图334被聚焦到成像器342的第二(不同)区域上。可替换地，反射镜334可以被划分为单独的反射镜，这些单独的反射镜每个均提供M1反射镜功能。窗口 117可选地设在拱形部件116的下表面中，用于允许图像视图332a、334a的通道进入拱形部件116的内部。
[0094]先前描述的在拱形部件110、120中的照相机组可以对共同读取未被输送带15遮挡的出现在物品20的上部五个侧面(即顶侧26、主要侧31、顾客侧36、拖尾侧32和收银员侧34)中任一面上的条形码是有效的。为了提供读取底侧28上的条形码的能力，提供底部扫描器功能，如将参考图23-31图示说明。在一些附图中可见，间隙50设在输送带15、16的相邻末端之间。间隙50允许开口，当物品穿过间隙50时，底部扫描器400可以通过该开口扫描以读取物品20的底侧28。在优选的结构中，底部扫描器400包括并排定位的两个照相机410、420，每个照相机提供在侧面支柱部件112、114之间的间隙50的长度的一半。如将描述的，每个照相机410、420被划分成用于其成像器的四个单独的线性扫描视图，以便于提供在间隙50的整个长度上的覆盖。间隙50的长度对应于在侧面支柱部件112、114之间的输送带15、16的宽度。如图25-26所不,在第一输送机15和第二输送机16之间形成的间隙50可以包括有助于桥接在间隙50上的过渡的滑板(一个或多个)。图25-26示出一对滑板52a、52b，两个滑板之间有较小的开口 51，来自设置在下方的照相机的不同视图可以穿过该开口 51。可替换地，滑板52a/52b可以包含单个透明板，或具有中央透明区域的单个板，以允许来自下方的扫描器400的图像穿过。输送机15的表面是在比下游输送机16的表面更高的高度h。该高度或台阶可以提供物品更平滑地移动穿过间隙50，特别是在不接触板52a/52b的情况下穿过间隙50的更大物品。间隙50和相关组件的细节在2011年I月24日提交的代理人案号51306/1515:1的美国申请N0.61/435，744中进一步描述，其以参考方式被包括进本发明。
[0095]如图24所示，照相机410包括光学器件组，该光学器件组将在其成像器上的视图划分成四个视图部分，即穿过间隙50的左侧的两个向上和向后成角度的视图部分402、404，和也横跨间隙50的左边部分的向上和向前倾斜的视图部分406、408。相似地，照相机402使其视图划分成具有向上和向前导向的视图412、414以及向上和向后导向的视图416、418的四个图像段。
[0096]这些视图段可以可替换地包含(a)较大的多个成像器行(例如，多达200行或某些其他合适的数量，取决于光学器件和成像器尺寸)，以产生相对窄的视图，(b)少数成像器行(例如，2到10行)，或(c)单个成像器行，以产生线性视图。在优选的结构中，每个视图段相对窄，或通过间隙50的接近线性地扫描。代替生成更多的二维视图，通过间隙50可以产生更线性的读取视图平面，旨在使得穿过间隙50的物品由输送机15、16移动通过读取平面。考虑到条形码在底侧28上的物品20，照相机获取第一线性图像。然后，物体/物品被移动某一距离，并重复该过程(例如，获取另一个线性图像)，产生大量线性图像，组合在一起引起二维光栅图像。在给定的物品速度(如由输送机速度确定)和图像视图重复率下，给定的线性图像间距产生，限定在该轴中的分辨率(以及投射的成像器像素尺寸和成像透镜模糊光斑尺寸)。在给定的扫描速率下，物品移动得越快，分辨率越低，并且物品移动得越慢，分辨率越高(直到由于像素尺寸和成像透镜模糊功能受到分辨率的限制)。该读取机构在美国公开的申请N0.US-2006-0278708中描述，其内容以参考方式包括进本发明。
[0097]现在将具体参考图25-31描述照相机420的光学器件组的细节。应当理解，该描述同样适用于照相机410的光学器件组。照相机420包括安装在成像器板422上的成像器424，成像器板422具有透镜系统426，用于将图像聚焦到成像器424上。成像器424包含二维图像阵列，并将多个像场容纳在单个阵列中，如图31中所示。具体地，成像器424具有四个图像区域或区424a、424b、424c和424d。图像区424a_424d由在二维图像阵列424上的合适间隙分开。照相机410的成像器411具有相似的结构。
[0098]图27图示说明利用先前描述的反射镜顺序惯例产生图像视图402的底部读取器的一侧，图像视图402包括由第一反射镜430 (M4)反射的第一视图段402a，第一反射镜430(M4)将第二视图段402b引导到第二反射镜432 (M3)上，第二反射镜432 (M3)将第三图像段402c引导到第三反射镜434 (M2)上，然后第三反射镜434 (M2)将第四视图段402d引导到反射镜436 (Mla)上，然后反射镜436 (Mla)将第五视图段402e反射到照相机420并由透镜组426聚焦到成像器424。排列在图像阵列上的图像视图段402e将例如对应于图31的成像器区部分424b。
[0099]如附图中所示，来自透镜组426的图像的分离首先发生在分离反射镜436 (Mla)/446 (Mlb)，然后再次发生在反射镜432/442 (M3),因而产生来自单个照相机的四个视图。
[0100]如上所述，拱形部件110、120的结构是为了在顶部横截面116、126下方提供充足的高度，以便于容纳高度变化的物品，并在侧面支柱部件112、114之间提供充足的宽度，从而提供足够的区域容纳期望的宽度和高度的物品。隧道扫描器100的外壳的支柱部件112、114可以具有弯曲的或直的部件，或者可替换地根据期望成一定角度。图32图示说明可替换的隧道扫描器500。图32的隧道扫描器拱形件被示为在中央V型结构中具有更大角度和更大开口。该设计可以为结构提供更大的开放性，特别是为该可替换的扫描器500的中心提供更大的开放性。
[0101]如上所述，隧道扫描器100提供14个照相机(在每个拱形部件110、120中六个照相机，并且在底部读取器中两个照相机)的布置，具有在拱形件110、120外部和向上通过间隙50布置的32个唯一的图像。由单独的拱形部件110、120的背靠背组合形成的相对敞开的结构允许环境光到达内部读取区域。由于这些拱形部件110、120提供相对敞开和非封闭的结构，因此环境光可以足够照射物品20的不同其他侧(除了潜在地用于底侧28之外)。尽管如此，每个图像或视图必须具有充足的光以照射条形码并允许成像和解码。因此，优选提供单独的照明。该照明应该不具有任何直接内部反射，并且应当最小化来自被扫描的产品的镜面反射。此外，期望由用户或顾客将光的直接视图最小化。
[0102]照明被组织成三个单独区域，S卩，顶部拱形区域、侧区域和通过间隙50向上扫描的输送机底部区域下方的区域。下面将单独描述这些照明区域。
[0103]图33-42图示说明设置在隧道扫描器外壳周围的不同照明组。图33是后侧正视图，图34是图33的图解横截面侧视图，这两个附图图示说明在后拱形件顶部部件126和后拱形件第一(左边)支柱部件122中的照明组。尽管只描述了在后拱形件顶部部件126和后拱形件第一支柱部件122中的照明组，但是来自相对的支柱部件和来自前拱形件顶部部件116的照明组具有相似的结构，因此为了简洁起见不再赘述。五个照明组或模块500、510、520、530、540穿过后拱形件顶部部件126设置(如图33-36中所示)。每个照明模块包括三个发光二极管(LED)。如图34和图36的剖视图所示，作为示例，照明模块540包括三个LED542、544、546，这三个LED组合起来提供向前(上游)和向下方向的重叠照明。照明组540邻近光学器件组280，并与光学器件组280的相对侧上的照明组530结合为来自光学器件组280的图像视图282、284提供相对发散和完整的照明。
[0104]相似地，照明组530和520设置在光学器件组270的相对侧上，以便为图像视图272、274提供照明；在光学器件组260的相对侧上的照明组520、510为图像视图262、264提供照明；以及在光学器件组250的相对侧上的照明组510、500为图像视图252、254提供照明。应注意到，为了方便，在图33中未示出光学器件组250、260、270，在图35中未示出成像光学器件组250和260，但是这些光学器件组的定位将参考现有附图(例如，图17)来理解。如上所述，光学器件模块500、510、520、530、540为物品20的顶侧26提供主要的照明，并为物品20的主要侧30提供一些照明。
[0105]图36是具有照明组540的后拱形件顶部部件126的(放大比例的)图解横截面，照明组540由LED542、544、546构成。LED542产生照明区域或圆锥体543 ；LED544产生照明区域或圆锥体545 ;以及LED546产生照明区域或圆锥体547。图36还图示说明照明区域相对于光学器件组280的图像视图的位置。图33-34还图示说明来自侧面支柱部件122的照明。侧面支柱部件122的上部照明部分包括照明组550、560、570、580，如图33-34和图37-42中所示，其穿过拱形件126下方的开口向下和横向投射；如图38中最佳示出，照明从后拱形件120被向前引导。该向内和向前的照明方向对于照明穿过读取区域的物品20的顾客侧36和主要侧30是有效的，并且在某种程度上对照明物品20的顶侧26也是有效的，取决于物品的特定位置和尺寸。
[0106]图37-39图示说明第一组照明组和照明圆锥体的相对方向角度，其中照明组550具有照明圆锥体552 ;照明组560具有照明圆锥体562 ；照明组570具有照明圆锥体572 ;以及照明组580具有照明圆锥体582。将注意到，这些圆锥体仅仅是由任何特定照明组的双LED源产生的照明光方向的表示。每个照明组可以装备有漫射器或聚焦光学器件，以便根据需要漫射或聚焦产生的光。附图中的这些圆锥体仅仅是从各个LED组发射的光的表示，不是光束的精确表示，但是提供其以便图示说明大致的光瞄准方向和相对于来自先前描述的照相机的视图图像的对齐。
[0107]图40-42示出设置在侧面支柱122中的第二组照明组600、610、620、630。来自第二组LED组600、610、620、630的光的方向被引导到比第一组照明组550、560、570、580的光的方向更陡的向下角度。以相似的方式，如上所述，照明组600包括产生向下引导的照明圆锥体602的两个LED ;照明组610产生向下的照明圆锥体612 ;照明组620产生向下的照明圆锥体622 ;以及照明组630产生向下的照明圆锥体632。如图41-42中所示，照明区域以稍微邻近和重叠的布置形成，以便于提供在该区域内的期望宽的照明图案。这些照明图案602、612、622、632对于照明穿过读取区域的物品20的顶侧26、主要侧30和顾客侧36是有效的。
[0108]照明源的这种组合提供在输送机15/16的整个宽度的完全照明。来自顶部拱形部件116、126的照明向下成角度，以在视场的远端聚焦。关于侧面照明，所有LED和透镜都放置在任何直接窗口反射的视野外。使LED的照明方向一般向下还有助于避免发光表面的镜面反射(例如软饮料罐)，并使照明方向低于站在顾客侧的隧道扫描器100的侧面的人的典型的成人视平线，因此将顾客直接观察照明的可能性最小化。此外，照明一般朝向相对侧臂，因此阻碍观察人直接观察照明。
[0109]照明LED优选地被施加脉冲并同步到公共定时信号。该同步最小化运动模糊和闪烁。照明频率优选地大于60Hz (或更优选地大约90Hz)，从而避免人类感知闪烁。在拱形部件110、120中的LED优选地是全光谱或白光LED，其被构造为利用在大约(例如)380nm到大约750nm的波长带内的多个光波长照明扫描体积。利用白光允许扫描器照明还为异常和安全照相机(如果提供异常和安全照相机)提供光，并且可以提供更令人愉悦的自然照明，这可以提高设备美感。
[0110]底部照明由一组两个LED和柱面透镜阵列提供。图43图示说明图像平面402中的一个的示例底部照明，每个图像平面由反射镜430、432、434、436产生，并由透镜426聚焦到成像器424中(参考图27中的成像器的进一步细节)。两个照明平面704、710都产生在图像平面402的相对侧面上，从而提供与图像平面402b大体同等延伸的空间。第一组或第一行LED700产生由柱面透镜702聚焦的光的漫射平面以形成照明平面704，和第二行LED706产生由柱面透镜708聚焦的光的漫射平面以形成照明平面710。LED组的对称对和柱面透镜照明每个图像视图404、406、408、412、414、416、418。底部照明不会产生异常成像，因此可以是任意颜色。红色LED可能是优选的，因为对观察人而言红色LED的效率增加和视亮度较低，但是也可以提供其他合适的颜色，例如白色LED。柱面透镜阵列为输送机中的间隙的每个侧面提供两个照明平面。第二照明线与高于输送带大约50_的成像器视图对齐。两个照明平面用于最大化读取景深，考虑到利用成像器不容易将照明精确地置于轴线上的事实。
[0111]尽管图示说明和描述了每个照明组的LED的特定数量(例如，照明组540具有3个LED ;照明组550具有两个LED)，但是这些照明组每个都可以包含一个或更多个LED，取决于期望的强度或其他相关的设计考虑。
[0112]尽管成像器的尺寸和规格可以取决于特定的设计，但是优选的成像器是分辨率为1280X1024像素的1.3兆像素CMOS成像器。一个优选的兆像素成像器是英格兰Essex和法国Saint-EgrSve的e2V商售的模型EV76C5601.3MP CMOS图像传感器。该成像器可以适用于本文中的任何实施例的数据读取器，然而，可以使用不同分辨率的任何其他合适类型的成像器。
[0113]成像器的像场不需要是正方形或矩形，并且例如，可以是圆形或具有任意合适几何形状的轮廓。相似地，像场区域不需要是正方形或矩形的，并且例如，可以具有一个或多个弯曲边缘。像场区域可以具有相同或不同尺寸。
[0114]最接近各成像器的聚焦透镜以及各图像路径段的路径长度可以提供对视体积内的各图像的景深的控制。
[0115]由像场捕获的图像可以被处理为单个图像，但是优选地，由每个像场区域捕获的图像可以被独立地处理。来自物体20的不同视角的图像可以在物体处于相同取向或处于不同取向的情况下到达像场区域。而且，来自物体20的不同视角的物体20的相同图像(例如，反射器图像)可以到达不同的像场区域，或者物体20的不同图像可以到达不同的像场。不同的像场区域可以具有相同感光灵敏度或容易接受不同强度或不同波长的光。
[0116]以上所述的光学器件布置可以含有额外的光学组件，例如滤波器、透镜，或者其他光学组件可以可选地放置在某些或所有图像路径中。反射镜组件可以包括被设计为过滤或使某些光波长通过的光学组件，诸如表面处理。在某些实施例中，当脉冲照明和/或不同波长被用于分离通过不同视角获得的图像时，由每个反射镜组件反射的图像可以由整个像场或读取区域捕获。图像反射镜优选地具有平面反射面。然而，在某些实施例中，一个或多个弯曲反射镜或聚焦反射镜可以用于一个或多个成像路径，只要使用合适的透镜或图像控制软件。在某些实施例中，一个或多个反射镜可以是分色镜以提供在不同波长下图像的选择性反射。
[0117]反射镜可以具有四边形轮廓，但是也可以具有其他多边形轮廓。在某些优选的实施例中，一个或多个反射镜具有梯形轮廓。在某些可替换的实施例中，一个或多个反射镜可以具有圆形或椭圆形轮廓。反射镜可以具有足够用于其各自的位置的尺寸，以传播足够大的图像，从而占据各成像器的整个像场。反射镜还可以被定位并具有足够小的尺寸，使得反射镜不堵塞沿着任意其他图像路径传播的图像。
[0118]在某些实施例中，成像器可以都由公共PCB支撑或与公共PCB集成，或者被定位在公共PCB的相对面上。在某些实施例中，公共PCB可以包含具有可以选择性地成角度定位某些或所有成像器从而促进图像路径的分布的部分的柔性电路板。
[0119]在一个实例中，可以选择帧速率为30Hz的成像器，并且用于照明读取区域的一个或多个光源以90Hz脉动。光源脉动的示例在美国专利N0.7，234，641中描述，其通过参考包括进本发明。
[0120]除了先前呈现的变化和组合之外，不同的实施例可以有利地使用透镜和光挡板、其他装置和/或在美国专利公开N0.2007/0297021中公开的图像捕获技术，其内容通过参考包括进本发明。
[0121]固定的虚拟扫描线图案可以用于解码图像，例如用于俄勒冈州Eugene的Datalogic ADC 公司(先前被称为 Datalogic Scanning 公司)制造的 Magellan-1OOOi 模型扫描器中。在某些实施例中，基于视觉库的可替换的技术可以与一个或多个成像器一起使用。
[0122]为了降低解码线性和堆叠条形码所需的存储器和处理的数量，可以采用自适应虚拟扫描线(VSL)处理方法。VSL是以不同角度和偏移量布置的2-D图像的线性子集。这些虚拟扫描线可以通过与飞点激光器扫描器概念上相似的方式被处理为线性信号集。图像可以通过一维滤波器内核代替全二维内核而变清晰，因而显著地降低处理需求。
[0123]透镜模糊功能的旋转对称性质允许线性去模糊过程在不需要虚拟扫描线边界外部的任何像素的情况下发生。假设虚拟扫描线与条带大致正交地相交。条带将吸收在非扫描轴线中的模糊点调制，产生在扫描轴线中的线扩展函数。无论虚拟扫描线取向，产生的线扩展函数是相同的。然而，因为像素间距根据旋转(45度虚拟扫描线具有比水平扫描线或垂直扫描线大1.4X的像素间距)而改变，所以去模糊均衡器的比例需要相对于角度改变。
[0124]如果成像器获取堆叠的条形码符号的图像，例如GSl数据条(RSS)或PDF-417代码，成像设备可以从全方位虚拟扫描线模式(例如全方位模式)开始，然后确定哪个扫描线可以与条形码最佳对齐。然后，该模式可以适用于下一个或随后的帧，以便更紧密地与条形码的取向和位置对齐，例如紧密间隔的平行线图案。因此，与处理每个帧中的整个图像的读取器相比较，该设备可以利用少量处理读取高度截短的条形码和堆叠的条形码。
[0125](来自多个视角的)光码的局部部分可以通过称为拼接的过程组合以形成完整的光码。尽管在本文中可以通过UPCA标签的示例描述拼接，UPCA标签是最常见类型的光码之一，但是应当理解，拼接可以应用于其他类型的光学标签。UPCA标签具有在标签的左侧和右侧的“防护条”和在标签中间的中心防护图案。每侧具有被编码的6个数字。可以识别左半边还是右半边被编码。可以单独地解码左半边和右半边，然后将解码的结果组合或拼接在一起以产生完整标签。也可以根据两个片段拼接标签的一侧。为了减少误差，需要这些部分扫描包括某些重叠区域。例如，指示末端防护图案为G和中心防护图案为C，然后编码 UPCA 标签 012345678905，标签可以记为 G012345C678905G。
[0126]拼接左半边部分和右半边部分将需要读取G012345C和C678905G，并将两者放在一起以得到完整的标签。利用2位数字重叠拼接左半边部分可能需要读取G0123和2345C以产生G012345C。一个不例虚拟扫描线解码系统可以输出与防护图案一样短的标签部分和4位数字。利用拼接规则，完整标签可以由从来自相同照相机的相同或随后的图像解码的片段(piece)或从多个照相机的图像解码的片段组合而来。拼接和虚拟线扫描方法的进一步细节在美国专利N0.5，493，108和5，446，271中描述，这些专利的内容以参考方式包括进本发明。
[0127]在某些实施例中，数据读取器包括被逐步暴露以捕获滚动的基底(basis)上的图像的图像传感器，例如具有滚动快门的COMS成像器。图像传感器与处理器一起用于检测和量化环境光强度。基于环境光的强度，处理器控制CMOS成像器的光电二极管的行的积分时间。处理器还可以基于环境光的强度和光电二极管行的积分时间，协调何时脉动光源。[0128]取决于环境光量和积分时间量,光源可以每巾贞被脉动一次或多次，以产生移动目标的定格图像/单格拍摄图像(stop-motion image),其中定格图像适于处理以解码由移动目标表示的数据。在明亮的环境光条件下，例如，处理器可以引起行以相对较短的积分时间并且在不脉动光源的情况下相继地积分，这产生移动目标的倾斜图像。在中等光条件下，例如，行可以相继地积分，并且具有与明亮环境光的积分时间相似的积分时间，并且处理器每帧脉动光源数次，以产生移动目标的定格图像，在图像的各部分之间具有多个移动。当光脉冲时产生的图像部分可以覆盖在移动目标的模糊不清的倾斜图像上。在低光条件下，例如，处理器可以引起行以相对长的积分时间相继地积分，并且当所有行在相同时间段期间积分时可以脉动光源一次。光的单个脉冲产生移动目标的定格图像，其可以覆盖在移动目标的模糊不清的倾斜图像上。
[0129]在某些实施例中，数据成像器包含多个CMOS成像器，并具有多个光源。不同的CMOS成像器“看到”不同的光源，换句话说，来自不同光源的光由不同的CMOS成像器检测。当CMOS成像器以相对相似的帧速率工作时，相对同步的图像可以由多个CMOS成像器捕获，而不需要使CMOS成像器同步。例如，一个CMOS成像器用作主要成像器，使得当主要CMOS成像器的多行在积分时，所有光源被脉动。
[0130]另一个实施例在每巾贞使光源脉动多于一次。优选地，当许多行正在积分时，光源被脉动，并且积分行的数量小于CMOS成像器中的行总数。在某些实施例中，CMOS成像器中的行总数除以积分行的数量的结果是整数。可替换地，在其他实施例中，CMOS成像器中的行总数除以积分行的数量的结果不是整数。当CMOS中的行总数除以积分行的数量的结果是整数时，图像帧可以划分成对于每帧相同的部分。另一方面，当CMOS中的行总数除以积分行的数量的结果不是整数时，连续的图像帧被划分成不同的部分。
[0131]其他实施例可以使用机械式快门代替滚动式快门以捕获移动目标的定格图像。机械式快门可以包括被附接至快门的柔性构件，其阻止光照射CMOS或其他合适的图像传感器。快门可以被附接至绕线管，该绕线管具有缠绕在绕线管的线轴部分周围的导电材料，其中线轴部分背向快门。绕线管的线轴部分可以是临近的一个或更多个永磁体。当电流流过缠绕在线轴周围的导电材料时，产生磁场，并且该磁场与来自一个或更多个永磁体的磁场相互作用，从而将快门移动至允许光照射CMOS或其他合适的图像传感器的位置。
[0132]这些和其他不断进步的成像技术在标题为“SYSTEMS AND METHODS FOR IMAGING”的美国公开专利申请N0.US-2010-0165160中详细描述，其内容以参考方式包括进本发明。
[0133]隧道/入口扫描器100的系统优选地包括物体测量系统和相关软件，其使用航位推算法跟踪通过读取区域的物品的位置。物体测量系统的细节在2011年I月24日提出的美国申请N0.61/435,686和2011年7月8日提出的美国申请N0.61/505，935中进一步描述，其内容以参考方式包括进本发明。物体测量系统的软件记录物品穿过主要光幕805a(在前拱形件110的上游端)(如图50到图52中所示)和尾部光幕805b (在后拱形件120的下游端)的次数，或由传感器(例如，定位传感器)检测，并假设输送机15、16的恒定已知速度。在一个实施例中，主要光幕805a和尾部光幕805b由沿拱形件支柱部件112、114、122、124垂直地设置的传感器元件5010形成。当物品穿过主要光幕805a和尾部光幕805b时，某些传感器元件5010被阻挡，取决于物品的高度(H)。传感器元件的多个读数提供对应于表示物品的高度和纵向长度(L)的垂直物体传感器(VOS)轮廓的光幕数据。物体测量系统还包括设置在输送机15、16下方的一个或更多个侧面物体传感器5300a、5300b，其通过间隙50观察物品，如图53到图55中所示。例如，侧面物体传感器5300a产生向后引导的视图5310a，并且侧面物体传感器5300b产生向前引导的视图5310b。在一个实施例中，侧面物体传感器5300a、5300b对应于底部扫描器400的照相机410、420。在另一个实施例中，侧面物体传感器5300a、5300b与照相机410、420分离。当物品通过间隙50时，(多个)侧面物体传感器(传感器5300a或传感器5300b或两者)测量物品的覆盖区(例如，纵向长度和侧面宽度)，从而产生对应于侧面物体传感器(LOS)轮廓的侧面物体传感器数据。VOS轮廓和LOS轮廓由物体测量系统组合起来，以产生表示物品的三维模型的模型数据。
[0134]当扫描和解码物品时，(如上所述产生的)模型数据与检测的条形码的定时和轨迹组合，以使条形码数据与物品在估计的物品位置的三维模型相关。相关性允许隧道/入口扫描器在相同物品的多个读数之间不同，并区分在多个物品上的相同标签。航位推算法还可以允许软件确定单独的物品上多个不同标签(例如物品的多层包装的第二层包装标签)的存在。
[0135]如上所述，隧道扫描器100使用14个照相机中的多个，某些照相机(顶部照相机和侧面照相机)每个具有在其成像器上的两个图像视图，其他照相机(底部照相机)每个具有在其成像器上的四个图像视图。图44图示说明隧道扫描器100的示例性系统体系结构800。来自每个扫描器中的照相机的图像被解码，并且被解码的信息(解码数据包和侧面传感器数据包(例如，来自侧面物体传感器5300a、5300b的信息))被发送到互连处理器810。来自光幕805a、805b的光幕信息(关于通过读取区域的物品的尺寸和位置)被处理，并且相对应的信息(光幕状态数据包)也被发送到互连处理器810。互连处理器810将时间戳应用于数据包并将有时间戳的数据包数据发送到相关处理器812。相关处理器812根据光幕和侧面传感器数据包产生物体模型(例如，物体的三维模型)，并且使物体数据与解码数据包相关联，以确定哪些物体对应于解码的数据。然后，成功相关的条形码信息和异常数据被传输到POS主机。当物体模型和解码数据包表明可能已经出现错误时，异常数据对应于许多事件。异常的示例包括但不限于:(a)多于一个条形码与物体相关；和(2)没有条形码与物体模型相关；(3)条形码被读取但是条形码不与物体模型相关。
[0136]图45是根据一个实施例的侧面扫描器和顶部扫描器解码处理器算法820的流程图，其具有以下步骤:
[0137]步骤822—将照相机构造为触发模式。
[0138]步骤824—检查来自互连处理器的同步信号。
[0139]步骤826—如果检测到同步信号(是)，则进行到步骤828 ;如果结果为否，则返回到步骤824。
[0140]步骤828—捕获图像(触发照相机以捕获图像)。
[0141]步骤830—读取来自成像器的图像到处理器存储器图像缓冲器中。
[0142]步骤832—处理图像，以便定位和解码图像缓冲器中的条形码。图像可以使用合适的图像处理算法处理。
[0143]步骤834—确定是否成功解码条形码:如果结果为是，那么进行到步骤836，如果结果为否，则返回步骤824以处理额外的图像。对于在图像缓冲器中找到的每个条形码，记录符号类型(UPC、代码39等等)、解码的数据和将解码的标签定位在图像中的边界框角的坐标。
[0144]步骤836—产生解码数据包(具有记录的符号类型、解码的数据和坐标)。
[0145]步骤838—将记录的数据(解码数据包)发送到互连处理器，然后返回步骤824，以处理额外的图像。
[0146]图46是根据一个实施例的底部扫描器解码处理器算法840的流程图，该算法包括以下步骤:
[0147]步骤842——构造照相机以连续地捕获图像并读出4行数据。在优选的读取方法中，读取每4行的帧的帧速率是2.5KHz (2500帧/秒)。
[0148]步骤844—将解码和侧面传感器计数器设定为零。
[0149]步骤846—将L设定为等于产生侧面传感器数据包的期望周期。在一个示例中，值 L=20。
[0150]步骤848—捕获来自成像器(成像器411或424)的图像并将4行数据中的每一行读取到临时缓冲器中。
[0151]步骤850—将每行数据存储到包含2N行的四个圆形图像缓冲器中，以在处理器内存中产生四个单独的线扫描图像。
[0152]步骤852—增加解码和侧面传感器计数器。
[0153]步骤854—确定解码计数器是否等于N:如果结果为是，那么进行到步骤856 ;如果结果为否，那么进行到步骤862。N表示解码缓冲器多高。在一个示例中，N=512，其对应于大约2.5英寸的输送带移动(例如，12英寸/秒的输送带速度除以2500Hz的线扫描速度乘以值为512的N等于2.5英寸)。
[0154]步骤856—顺序地处理4个图像缓冲器中的每一个(利用图像处理算法)以定位和解码条形码。图像处理算法利用水平和垂直扫描线分析图像，以寻找光码的开始和/或结束图形。然后，算法在光码的方向上粗略地遍历图像(如果需要也在横向方向上移动)，以便与自适应VSL算法类似地解码光码的数字。
[0155]步骤858—如果成功解码，则产生解码数据包。如果在圆形缓冲器中的行数是2N，那么对于每N行，先前的2N像素的图像被解码为帧。对于在图像缓冲器中找到的每个条形码，记录符号类型(UPC、代码39等等)、解码的数据和将解码的标签定位在图像中的边界框角的坐标。记录的符号类型、解码数据和坐标构成解码数据包。
[0156]步骤860—将解码计数器设定为零。解码计数器表示对已经放入圆形缓冲器中的行数进行计数的变量。
[0157]步骤862——确定侧面传感器计数器是否等于L:如果结果为是，那么进行到步骤864 ;如果结果为否，那么进行到步骤868。L表示在输出侧面传感器数据之间跳读的行数。在一个示例中，侧面物体传感器5300a、5300b的分辨率是大约5密耳(mil)(例如，12英寸/秒除以2500Hz)。L值为20提供大约0.1英寸的侧面传感器数据的间距。
[0158]步骤864—产生侧面传感器数据包。作为示例，侧面传感器数据包通过以下方法周期性地(例如被捕获数据的每20行)产生:选择在4行数据中的列的子集(例如，每20列)并通过比较像素强度和固定阈值将数据二进制化。侧面传感器数据包过程的产生提供经过底部扫描器的物体的低分辨率二进制表示。该二进制表示对应于物体的覆盖区域。对于侧面物体传感器可见的任何物体，物体的纵向长度由在物体覆盖区域中的行数乘以物体覆盖区域的像素大小确定。
[0159]步骤866—将侧面传感器计数器设定为零。
[0160]步骤868—将记录的数据(解码数据包和侧面传感器数据包)发送到互连处理器，然后返回步骤848，以捕获/读出更多图像。
[0161]图47是根据一个实施例的光幕处理器算法870的流程图，其具有以下步骤:
[0162]步骤872—检查互连处理器的同步信号。光幕传感器元件422被监测以确定物体的高度。例如，物体的高度由当物体经过时被阻挡的最高光幕传感器元件确定。光幕传感器元件422还可以用于确定物体的纵向长度。例如，对于足够高以阻挡光幕中的至少一个光束的物体，物体长度由尾部光幕首先被阻挡到未被阻挡之间的时间差(由帧计数差测量)乘以假设的物体速度(通常是输送带速度)确定。
[0163]步骤874——监测光幕光束并等待状态变化(其中光束仅被中断或仅被清除)。
[0164]步骤875——确定是否尚未出现状态改变:如果结果为否，则返回到步骤872 ;如果结果为是，则进行到步骤876。
[0165]步骤876—产生表示当前光幕状态的光幕状态数据包(例如，对应于位模式(例如，1=垂直对齐的传感器被阻挡，0=垂直对齐的传感器未被阻挡))。
[0166]步骤878—将光幕状态数据包(表明光幕光束的当前状态)传输到互连处理器，然后返回步骤872。
[0167]图48是根据实施例的互连处理器算法880的流程图，其具有以下步骤:
[0168]步骤882——生成周期同步信号并将其发送到解码处理器。该周期同步信号设定系统的帧速率。在本文中优选的示例中，周期同步信号是30Hz (30帧/秒)。
[0169]步骤884—每次发射同步脉冲就增加计数器(帧计数)。在一个示例中，以30Hz周期性地发射同步脉冲。
[0170]步骤884——接收来自顶部、侧面和底部解码处理器的解码数据包。
[0171]步骤886—接收来自底部解码处理器的侧面传感器数据包和来自光幕处理器的光幕状态数据包。
[0172]步骤888——记录解码数据包和侧面传感器数据包，并且记录当接收数据包时的帧计数的值(称为数据包的时间戳)。
[0173]步骤890——将有时间戳的数据包数据发送到相关处理器。
[0174]图49是根据实施例的示例相关处理器算法900的流程图，其具有以下步骤:
[0175]步骤902—等待接收来自互连处理器的数据包(例如，来自底部解码处理器的侧面传感器数据包和来自光幕处理器的光幕状态数据包)。
[0176]步骤904—根据光幕状态数据包和侧面传感器数据包生成三维物体模型(例如，根据物体覆盖区域和侧面轮廓(L0S和VOS轮廓))。物体模型是具有等同于物体覆盖区域的底座或其简化表示(例如矩形)和由光幕传感器数据测量的高度的体积实体。
[0177]步骤906—确定物体是否已经离开读取区域:如果结果为否，那么返回到步骤902 ;如果结果为是，那么进行到步骤908。物体是否已经离开读取区域可以通过不同方式确定。例如，光幕状态数据包或侧面传感器数据包可以表明物体已经离开扫描体积。在一个示例中，尾部光幕从被阻挡状态到未被阻挡状态的转变表明物体已经离开扫描体积。在其他示例中，主要光幕和/或侧面物体传感器可以用于确定物体何时离开读取区域。如果使用来自主要光幕或侧面物体传感器的数据，那么物体模型的位置被改变主要光幕(和/或侧面物体传感器)和尾部光幕之间的距离，使得物体模型处于尾部光幕的边缘。
[0178]步骤908—分析解码数据包位置，以确定这些位置是否对应于物体。例如，通过考虑解码条形码的照相机的照相机参数和边界框坐标，产生每个解码数据包的解码轨迹或反投影光线。反投影光线的产生在美国专利申请N0.61/435，686和N0.61/505, 935中进一步讨论，其内容以参考方式包括进本发明。反投影光线由从解码时间直到目前为止已经发生的物体的假设移动平移(通过计算在物体离开扫描体积的时刻和解码发生的时刻之间的帧计数之差测量的时间差)。在平移反投影光线之后，确定任何反投影光线是否与物体模型相交。
[0179]步骤910—传输光码数据和异常信息至主机处理器。如果单个条形码值与物体相关联，“很好地读取(Good Read)”指示可以发送至主机处理器。异常信息可以对应于各种异常的一种或多种。在一个示例中，异常信息可以表明多个不同的条形码值与物体相关联(例如，“多个条形码读数”异常)。在另一个示例中，异常信息可以表明可以看到物体但是没有与该物体相关联的条形码(例如，“无读数”异常)。在另一个示例中，异常信息可以表明条形码被解码，但是没有与其关联的物体(例如，“幻像读数”异常)。
[0180]本文中某部分公开的主题可以与本文中一个或多个其他部分的主题组合，只要该组合不是互相排斥的或不可行的。此外，本文中描述的基于成像器的光码读取器概念的许多改变、改进和修改是可能的。
[0181]以上使用的术语和描述仅仅通过示例提出，并且不表示限制。本领域的技术人员将认识到，在不偏离本发明的基本原理的情况下，可以对上述实施例的细节作出许多改变。
【权利要求】
1.一种扫描系统，其用于读取经由传输机构输送通过所述系统的读取体积的物品上的光码，所述扫描系统包含: 前拱形部件和后拱形部件，每个拱形部件具有(a)第一和第二侧面支柱部件，和(b)顶部拱形件部件，该顶部拱形件部件连接至所述第一和第二侧面支柱部件中的每一个的顶部部分，并在所述传输机构的宽度上横跨在所述第一和第二侧面支柱部件之间，其中所述前拱形部件和所述第二拱形部件被设置为所述前拱形侧面支柱部件的下部邻近所述后拱形侧面支柱部件的下部，其中所述前拱形部件向前倾斜，并且所述后拱形部件向后倾斜；设置在所述顶部拱形部件和所述侧面支柱部件中的多个读取器，其用于读取正穿过由所述拱形部件形成的读取区域的六面盒形物品的五个面中的任一面上的光码。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个读取器包含设置在所述侧面侧支柱和所述拱形顶部部件中的照相机，一个或多个所述照相机均具有成像器、透镜系统和用于在所述成像器上形成多个图像视图的相关的反射镜。
3.根据权利要求2所述的系统，其进一步包含: 设置在所述第一和第二拱形部件中的多个照明模块，每个模块包括用于将照明区域投射到所述读取区域中的一个或多个发光二极管即LED，所述照明模块为正穿过所述读取区域的所述物品的图像视图提供照明。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述前拱形部件和所述后拱形部件具有相似的结构。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述前拱形部件和所述后拱形部件背靠背地布置。
6.根据权利要求4所述的`系统，其中所述前拱形部件包含倒置U形外壳。
7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包含底盘，其中所述第一和第二拱形部件被安装至所述底盘并由所述底盘对齐。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述传输机构包含输送机，并且所述系统进一步包含: 第一输送机部件和第二输送机部件，其中在所述第一输送机部件和所述第二输送机部件之间形成间隙； 设置在所述输送机下方的底部扫描器，当物品穿过所述间隙时，所述底部扫描器通过所述间隙读取在物品底面上的光码。
9.根据权利要求8所述的系统，其进一步包含可滑动地安装在所述输送机下方的抽屉，其中所述底部扫描器设置在所述抽屉中。
10.根据权利要求9所述的系统，其进一步包含底盘，其中所述第一和第二拱形部件和所述抽屉被安装到所述底盘并由所述底盘对齐。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述扫描系统以隧道或入口扫描器的形式构造。
12.一种用于读取光码的方法，所述方法包含以下步骤: 经由传输机构移动含有光码的物品通过隧道或入口扫描器的读取区域； 提供开口结构扫描器外壳，所述开口结构扫描器外壳包含由其顶部部件之间的开口分离的前倒置U形拱形部件和后倒置U形拱形部件； 通过将多个成像器定位在所述前拱形部件和后拱形部件的每个中，在拱形部件下方和在拱形部件之间形成读取区域，并且将视场定向到所述读取区域，以产生正穿过所述读取区域的六面盒形物品的前面、后面、顶面、左侧侧面和右侧侧面的视图； 在所述成像器上形成来自所述视场的图像； 基于一个或多个所述图像处理所述光码。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述传输机构包含输送机，所述方法进一步包含: 为所述输送机提供第一和第二输送机部件，所述第一和第二输送机部件由其间的相对窄的间隙分尚; 经过所述输送机，将所述物品在所述间隙上从所述第一输送机部件传输到所述第二输送机部件； 将一个或多个视场从位于所述输送机下方的一个或多个成像器向上引导通过所述间隙，以产生正穿过所述间隙的所述六面盒形物品的底面的视图。
14.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包含: 利用多个照明模块照明所述读取区域，所述照明模块被布置在所述拱形部件周围的不同位置，其中每个照明模块沿着其中的一个成像器的一个视场投射照明。
15.根据权利要求12所述的方法，其中每个拱形部件包括(a)第一和第二侧面支柱部件，和(b)顶部拱形部件，所述顶部拱形部件连接至所述第一和第二侧面支柱部件每个的顶部部分，并在所述输送机的宽度上横跨在所述第一和第二侧面支柱部件之间，所述方法进一步包含: 投射离开以下部件中每一个的视场:顶部拱形部件、第一侧面支柱部件和第二侧面支柱部件。
16.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包含: 背靠背地布置所述前拱形部件和所述第二拱形部件，其中所述前拱形部件向前倾斜并且所述后拱形部件向后倾斜。
17.一种用于读取物品的自动化检验系统，所述自动化检验系统包含: 具有开口结构扫描器外壳的隧道扫描器，所述扫描器包含邻近设置的前倒置U形拱形部件和后倒置U形拱形部件，其中在其顶部部件之间有开口 ； 输送机，其可操作以沿通过所述入口扫描器的读取区域的路径接收和传输物品。
18.根据权利要求17所述的自动化检验系统，其进一步包含: 输送机，所述输送机包含主要输送机部件和通过间隙与所述主要输送机部件间隔开的尾部输送机部件，使得所述物品可以通过所述间隙从所述主要输送机部件被输送到所述尾部输送机部件上； 数据读取器，所述数据读取器定位在所述输送机下方，并被取向为读取穿过所述间隙的所述物品的底面上的编码数据。
19.根据权利要求17所述的自动化检验系统，其中所述入口扫描器包含前拱形部件和后拱形部件，每个拱形部件具有(a)第一和第二侧面支柱部件，和(b)顶部拱形部件，所述顶部拱形部件连接至所述第一和第二侧面支柱部件每个的顶部部分，并在所述传输机的宽度上横跨在所述第一和第二侧面支柱部件之间，其中所述前拱形部件和所述第二拱形部件背靠背地布置，所述前拱形侧面支柱部件的下部邻近所述后拱形侧面支柱部件的下部，其中所述前拱形部件向前倾斜，并且所述后拱形部件向后倾斜。
20.根据权利要求17所述的自动化检验系统，其中所述入口扫描器包含从由以下构成的组中选择的数据读取 器:光码读取器；RFID读取器；图像识别读取器；和其组合。
【文档编号】G06K9/18GK103443803SQ201280014902
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年1月24日 优先权日:2011年1月24日
【发明者】B·L·奥姆斯特德, A·沙林, M·P·思维塔 申请人:数据逻辑Adc公司