代码和零件关联的方法和装置与流程

代码和零件关联的方法和装置对相关申请的交叉引用不适用。关于联邦政府赞助的研究或开发的声明不适用。技术领域本发明涉及机器视觉系统，且更具体地涉及使用面扫描相机(areascancamera)来读取零件上的标识码并把那些代码(code)与输送器上的特定位置处的零件关联起来的系统。

背景技术：
许多不同的行业现在使用成像系统来跟踪设施内且尤其是在输送器上、传送带等等上的物品(例如，零件、包裹等等)的位置。为了跟踪输送器上的零件，把条形码或2D矩阵码施加到每一零件，且在输送器邻近提供相机，用于在零件经过视场(FOV)时感测代码。为了以最小的硬件成本提供高分辨率图像，大多数系统使用线相机(linecamera)来感测零件和代码。尽管线扫描相机在一些应用中工作良好，但使用线扫描相机的系统具有若干缺点。第一，线扫描相机仅能够生成零件和关联代码的单幅图像。在许多情况中，当获取单幅图像时，由于在FOV内代码倾斜角的变化、在图像采集期间零件或相机的抖动、不良照明条件、差劣的标签质量等等，单幅图像的图像品质可能不足以用于解码目的，且因此仅获取单幅图像的线扫描相机常常具有对一些应用来说不可接受的读取速率。第二，尽管购买线扫描相机可能相对廉价，但是很多时候，适当地建立相对于输送器运动精确地对准的线扫描系统的过程是耗时的且因而是相对昂贵的。已经配置了包括二维面扫描相机的、可以以提高很多的读取速率读取代码其他系统，这是由于面扫描相机能够在代码经过FOV时获取代码的多幅图像且因此对于每个代码可以使用不同的图像进行多次解码尝试的事实。尽管包括面扫描相机的系统具有相对高的读取率，遗憾的是，已知的面扫描系统不能正确地把已解码的代码与精确的输送器位置关联起来。

技术实现要素：
已经认识到，可以提供用于跟踪在二维视场内的零件位置以便与已解码的代码关联起来的简单系统，其中该简单系统包括处理器、二维相机、编码器和存在性传感器。编码器被链接到输送器，且生成指示输送器的移动的编码器信号。每次输送器移动编码器增量距离时编码器计数增加。每次感测到零件的前缘和后缘时，存在性传感器分别生成前缘和后缘信号。相机生成输送器移动零件从其通过的视场的二维图像。在传感器感测边缘时，处理器把当前编码器计数指派给边缘。每一图像与在获取该图像时发生的编码器计数相关联。处理器尝试在每一已获取图像中解码代码。至少一些实施方式中，当图像中的代码被解码时，处理器使用与图像相关联的编码器计数、编码器增量距离以及前缘和后缘脉冲计数来标识前缘和后缘的当前位置。把当前的边缘位置与已解码代码的位置进行比较，且如果代码是在由当前的边缘位置界定的空间内，则将代码与由各边缘界定的零件空间进行关联以供后继跟踪。在其他实施方式中，在代码被解码之后，可以计算在检测到前缘和后缘时代码的位置，以便与前缘位置和后缘位置比较，以促进类似的代码和零件关联过程。尽管一些实施方式包括存在性传感器，但其他实施方式不包括，且反而依赖于对所获取的图像的分析以确定要与代码相关联的零件边缘的位置。尽管一些实施方式仅标识零件的前缘位置和后缘位置，但其他能够标识零件的横缘或侧缘(例如，经由图像分析)，以便应对其中两个零件的空间沿着输送器移动轨迹重叠的情况。与以上意见一致地，至少一些实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件空间关联起来的装置，其中每一零件具有界定零件空间的前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，装置包括具有二维视场(FOV)的面扫描相机、被链接到面扫描相机的处理器，该相机被支持为毗邻输送器以使得输送器所输送的零件经过FOV，处理器被编程为执行以下步骤：从面扫描相机接收图像；在图像的至少一个中标识零件上的代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码；标识零件的前缘和后缘的位置，其中前缘和后缘界定零件空间并把每一经定位代码与包括经定位代码的位置的零件空间关联起来。在一些情况中，标识码的位置的步骤包括标识在第一时刻代码的位置，且其中，标识前缘和后缘的位置的步骤包括标识在第一时刻前缘和后缘的位置。一些实施方式包括与输送器相关联的编码器，用于每当输送器移动增量编码器距离时生成编码器脉冲计数，标识前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数来标识零件在第一时刻的前缘和后缘的位置的步骤。在一些情况中，处理器还被编程为在输送器的每一零件的前缘和后缘分别处于输送器上的传感器位置时标识该零件的前缘和后缘脉冲计数，且其中，标识零件的前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数、编码器增量距离和前缘和后缘脉冲计数来计算在第一时刻前缘和后缘脉冲计数的位置的步骤。一些实施方式也包括在传感器位置处被支持为毗邻输送器的零件存在性传感器，用于感测零件的前缘和后缘的存在并把边缘检测信号提供给处理器。在一些情况中，输送器沿着输送器轨迹把零件移动到FOV中，且其中，沿着输送器轨迹，传感器位置发生在标识代码位置处的位置之前。在一些情况中，输送器沿着输送器轨迹把零件移动到FOV中，以使得零件沿着进入边缘进入FOV且沿着离开边缘离开FOV，且其中，零件存在性传感器被定位为接近于进入边缘。在一些情况中，标识在第一时刻前缘的位置的步骤包括以下步骤：在第一时刻的编码器脉冲计数和前缘脉冲计数之间的前缘差异计数，使用前缘差异计数和编码器增量距离来计算前缘位置变化并组合前缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻前缘的位置，且其中，标识后缘的位置的步骤包括以下步骤：计算在第一时刻的编码器脉冲计数和后缘脉冲计数之间的后缘差异计数，使用后缘差异计数和编码器增量距离来计算后缘位置变化并组合后缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻后缘的位置。在一些情况中，在图像的至少一个中标识在第一时刻代码的位置的步骤包括获取多幅图像、尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码、以及在成功地解码代码时标识被成功地解码的代码的位置。在一些情况中，在标识代码的位置之前，处理器标识第一零件和第二零件的前缘和后缘，且其中，在处理器标识代码的位置之后，处理器基于代码位置和与第一零件和第二零件相关联的零件空间把代码与第一零件和第二零件中的一个关联起来。在一些情况中，处理器执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤通过标识所获取的图像中的前缘和后缘。在一些情况中，标识在FOV内在第一时刻零件的前缘和后缘的位置的步骤包括标识FOV中零件的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第一时刻代码的位置来计算在第二时刻代码的位置，并且当在第二时刻代码的位置是在由在第二时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。在一些情况中，第一时刻是在第二时刻之后。在一些情况中，第二时刻是在第一时刻之后。在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第二时刻前缘和后缘的位置来计算在第一时刻前缘和后缘的位置，并且当在第一时刻代码的位置是在由在第一时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。其他实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件位置关联起来的装置，其中每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，该装置包括：与输送器相关联的编码器，用于生成编码器脉冲计数，其中输送器沿着输送器轨迹每一脉冲计数地移动已知的编码器增量距离；用于在输送器上的第一位置处检测零件的前缘和后缘的零件存在性传感器；具有二维视场(FOV)的面扫描相机，该相机被支持为毗邻输送器以使得输送器所输送的零件经过FOV；被连接到编码器、传感器和面扫描相机的处理器，该处理器被编程为执行以下步骤：对于经过FOV的每一零件，零件的当前缘被第一位置处的存在性传感器感测到时，标识前缘脉冲计数，且当零件的后缘被第一位置处的存在性传感器感测到时，标识后缘脉冲计数，从面扫描相机接收图像，标识在第一时刻至少一幅图像中的零件上的至少一个代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码，对于FOV中在第一时刻零件的至少一个子集中的每一个，使用前缘脉冲计数和后缘脉冲计数以及编码器脉冲计数和已知的编码器增量距离来标识由在第一时刻零件的前缘和后缘界定的零件空间，并且，把已定位代码与零件空间关联起来包括在第一时刻已定位代码的位置。还有其他实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件位置关联起来的方法，其中，每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，该方法包括提供被编程为执行以下步骤的处理器的步骤：获取FOV的二维图像，每个二维图像包括输送器移动零件沿着输送器轨迹通过其中的二维空间；在至少一幅图像中标识零件上的代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码；标识零件的前缘和后缘的位置，其中，前缘和后缘界定零件空间；以及把每一已定位代码与包括已定位代码的位置的零件空间关联起来。一些方法也供和与输送器相关联的、用于每次输送器移动编码器增量距离时生成编码器脉冲计数的编码器一起使用，该处理器被编程为通过使用编码器脉冲计数来标识零件在第一时刻的前缘和后缘的位置来执行标识前缘和后缘的位置的步骤。在一些情况中，处理器还被编程为对于输送器上的每一零件在零件的前缘和后缘分别处于输送器上的传感器位置时标识前缘和后缘脉冲计数，且其中，标识零件的前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数、编码器增量距离和前缘和后缘脉冲计数来计算在第一时刻前缘和后缘脉冲计数的位置的步骤。在一些情况中，处理器被编程为通过计算在第一时刻的编码器脉冲计数和前缘脉冲计数之间的前缘差异计数、使用前缘差异计数和编码器增量距离来计算前缘位置变化并组合前缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻前缘的位置来执行标识在第一时刻前缘的位置的步骤，以及通过计算在第一时刻的编码器脉冲计数和后缘脉冲计数之间的后缘差异计数、使用后缘差异计数和编码器增量距离来计算后缘位置变化并组合后缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻后缘的位置来执行标识后缘的位置的步骤。在一些情况中，处理器还被编程为通过获取多幅图像、尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码、以及在成功地解码代码时标识成功地解码的代码的位置来执行在至少一幅图像中标识在第一时刻代码的位置的步骤。在一些情况中，在标识码的位置之前，处理器标识第一零件和第二零件的前缘和后缘，且其中，在处理器标识码的位置之后，处理器基于代码位置和与第一零件和第二零件相关联的零件空间把代码与第一零件和第二零件中的一个关联起来。在一些情况中，处理器通过标识所获取的图像中的前缘和后缘来执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤。在一些情况中，标识在FOV内在第一时刻零件的前缘和后缘的位置的步骤包括标识FOV中零件的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第一时刻代码的位置来计算在第二时刻代码的位置，并且当在第二时刻代码的位置是在由在第二时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。在一些情况中，第一时刻是在第二时刻之后。在一些情况中，第二时刻是在第一时刻之后。在其他情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一已定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第二时刻前缘和后缘的位置来计算在第一时刻前缘和后缘的位置，并且当在第一时刻代码的位置是在由在第一时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。为了实现前述目标和相关目标，因此，本发明包括在下文中完全描述的特征。下列描述和附图详细阐述本发明的特定说明性方面。然而，这些方面仅仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，将从本发明的下列具体实施方式明显看出本发明的其他方面、优点和新颖特征。附图说明图1是例示与零件输送器一起使用的符合本发明的至少一些方面的视觉系统的示意图；图2是示出零件移动到形成图1中所示出的系统的部分的零件的二维相机的视场中的示意图；图3类似于图2，但示出在零件已经进一步移动到相机视场中之时的不同时刻；图4类似于图2，但示出在零件已经进一步移动到相机的视场中之时的不同时刻；图5类似于图2，但示出在相机的视场内的三个零件；图6是例示符合本发明的至少一些方面的方法的流程图；图7类似于图2，但示出在相机的视场内的两个零件，其中两个零件的位置沿着垂直于输送器移动方向的方向重叠；图8类似于图7，但示出移动与输送器上的两个零件相关联的已定义零件空间；图9是可以代替图6中所示出的过程的一部分的子过程，用于处理如图7和图8中所示出的在空间上重叠的零件；以及图10是类似于图2中所示出的示意图的示意图，但在相对于视场的不同的相对位置处示出零件存在性传感器。具体实施方式现在参见各图，其中，贯穿多个视图，类似的附图标记对应于相似元素，且更具体地参见图1，将在示例性系统10的上下文中描述本发明，示例性系统10包括输送器子组件12、二维面扫描相机17、系统处理器18、零件存在性传感器20、位置编码器22、拒斥器臂24和拒斥器马达25。建立输送器组件12以便沿着输送器轨迹路径从左到右输送零件，如图1中所例示的。输送器组件12的顶面14上的示例性零件被标记为26a、26b、26c、26d和26e，且离开组件12的零件被标记为26f。在至少一些实施方式中，零件26a-26f由隔离(singulator)子系统(未例示)隔离(singulate)，以使得同一时刻仅有一个零件被定位在沿着输送器组件的每一位置。仍然参见图1，位置标尺30被示出为毗邻输送器组件12的长度，指示沿着输送器长度的位置。示例性标尺范围是在输送器的前端处的零位置和在输送器的尾端处的200位置之间。用来形成标尺30的长度单位可以是小到足以用于具体的应用的任何单位。再次参见图1，位置编码器22被链接到输送器组件12并生成编码器脉冲计数信号，该编码器脉冲计数信号可以被用来标识沿着输送器轨迹的输送带位置且更具体地被用来标识被定位在输送器组件的顶面14上的零件的位置。为此，每次组件12的顶面14移动设定的输送器距离Dei(即，“编码器增量距离”)时，编码器22递增编码器脉冲计数。因而，如果在零件(例如，26a)处于沿着输送器轨迹的表面14上的特定位置时已知编码器脉冲计数，那么编码器脉冲计数和编码器增量距离Dei的变化可以被用来标识此后表面14上的零件的瞬时位置。下面将更详细地描述标识表面14上的零件的位置的这一过程。编码器22将脉冲计数提供给处理器18。仍然参见图1，相机17是面扫描相机且可以包括二维CCD相机传感器、二维CMOS相机传感器或适用于生成用于解码的目的的图像的任何其他类型的相机传感器。相机17具有由2D相机传感器上的透镜聚焦的视场28。相机传感器生成被提供给处理器18的视场的二维图像。相机17被支持为毗邻输送器组件12，以使得当沿着输送器轨迹(如图1中所例示的从左到右)移动零件时，各零件移动通过相机的视场28。在至少一些实施方式中，相机17被定位成使得视场28将覆盖输送器组件12的整个宽度和沿着输送器移动的轨迹的基本区域，以使得在同一时刻一个以上的零件可以被定位在视场28内(参见图1)。在图1中，相机视场从输送器位置70处的进入边缘42延伸到输送器位置120处的离开边缘44。离开边缘44是在沿着输送器轨迹离开进入边缘42的下游。如标签所暗示的，当零件经由输送器移动移入视场28时，零件首先沿着进入边缘42进入视场28，且然后，零件沿着离开边缘44离开视场28...