专利名称：用于电－光读取一维标记、包括二维目标的图像拍摄的处理点工作站的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于读取标记的电-光读出器，更具体地说，涉及用于不仅读出一维标记例如条形码符号，而且用于通过图像拍摄读取二维标记并用于拍摄其它二维目标例如签名、支票、信用卡、驾驶执照和人的图像的处理点工作站。
背景技术：
扁座式激光读出器，也叫做“水平槽扫描器”，多年来一直在超市、仓库、百货公司以及其它种类的零售商的处理点工作站用于电-光读取一维的条形码符号，尤其是通用产品代码(UPC)类型的符号。如美国专利5059779和5124539以及5200599中所例举的，一个单一的水平窗口与工作站的水平的柜台表面齐平地设置，并被装入工作站的水平的柜台表面内。要被购买的产品具有识别符号，并一般跨过水平窗口滑动，通过所述窗口以基本向上的方向投射许多扫描线。当至少一条扫描线扫过和产品相关的符号时，该符号便被处理和读取。
所述许多扫描线是由扫描图案发射器产生的，后者包括激光器，用于朝向安装在轴上以便由电动机带动绕轴转动的反射元件发射激光束。多个静止的反射镜被绕轴设置。当反射元件转动时，激光束被连续地反射到静止的反射镜上，以便作为扫描线的扫描图案通过水平窗口从反射镜反射。
还已知处理点工作站具有面向工作站的操作者的基本上垂直的窗口。该基本上垂直的窗口定向成和水平窗口垂直，或者稍微向后倾斜。在工作站内的扫描图案发生器还以基本上向外的方向通过垂直窗口朝向操作者投射许多扫描线。用于垂直窗口的发生器可以和用于水平窗口的发生器相同或不同。操作者以“刷扫”方式滑动产品从右向左或者从左向右通过任何一个窗口。或者，操作者以“呈现”方式仅仅把产品上的符号呈现给任何一个窗口的中心。根据操作者的偏好或者根据工作站的布局进行选择。
有时垂直窗口不作为永久设施内置在工作站内。而是，配置一个垂直槽扫描器作为便携式读出器，其被置于现有的水平槽扫描器的柜台面上。
每个产品必须由操作者定向，使符号背离操作者而直接朝向任何一个窗口。因而，在扫描期间，操作者不能准确地看清符号所在的位置。在一般的“盲对准(blind aim)”使用中，通常在符号被成功地读取之前，操作者若干次对一个符号重复刷扫或呈现，从而减慢了事务处理速度并降低了生产率。
符号的盲对准更加困难，这是因为符号的位置和方位是可变的。符号可能位于产品上的低处或高处，位于左方或右方，或者这之间的任何位置。符号的方位可以不定期向或“尖桩篱栅”方位，其中一维UPC符号的细长的平行条是垂直的，或者处于“梯子”方位，其中符号的条是水平的，或者处于这之间的任何方位角。
在这种环境下，重要的是，位于任何一个窗口并从该任何一个窗口投射的扫描线提供完整的覆盖扫描区，其向下延伸尽可能接近柜台面，在柜台面上方尽可能高，并且跨过柜台面的宽度尽可能宽。投射到窗口前方的空间内的扫描图案快速生长，以便覆盖不位于窗口上而与其相距几英寸的产品上的区域。该扫描区必须包括被定向成用于跨过该扫描区的整个范围读取以任何可能的方式定位的符号的扫描线。
虽然这些处理点工作站在处理涉及以下这样的产品的事务时是有利的，所述产品和一维的符号相关联，每个符号具有一排条和沿一个方向被分开的间隔，但是这些工作站不能处理二维的符号，例如Code 39，其引入了垂直追踪单个符号内的多排条和间隔图案的构思。Code 49的结构在美国专利4794239中描述了。另一种二维的代码结构被称为“PDF417”，并在美国专利5304786中被描述了，其用于增加可在给定量的表面面积上表示或存储的数据的量。这种二维符号一般通过用于作为扫描线的光栅投射激光束的电-光读出器读取，其中每条扫描线沿一个方向通过各自的排延伸，所有的扫描线以基本上垂直的方向沿着二维符号的高度被分隔开。
一维符号和二维符号二者都还可以通过使用固态成像器来读取。例如，可以使用图像传感器装置，其具有对应于该装置的视野中的图像元素或像素的一维或二维的单元或光电传感器阵列。这种图像传感器装置可以包括一维或二维的电荷耦合器件(CCD)或互补的金属氧化物半导体(CMOS)器件，以及相关的电路，用于产生对应于一个视野的像素信息的一维或二维阵列的电子信号。
因此，使用固态器件拍摄符号的单色图像是已知的，例如在美国专利5703349中所述。使用具有多路隐藏的通道的固态器件用于拍摄目标的全色图像也是已知的，例如美国专利4613895中所述。通常提供具有VGA监视器中通常为640×480分辨率的二维CCD，虽然其它的分辨率数值也是可能的。
不过，已知的处理点工作站不产生能够读取二维符号的光栅扫描，它们也不利用固态成像器拍摄二维目标的图像，特别是需要电-光读取的二维符号。为了获得目标图像，固态成像器，例如在专用数字照相机中体现的，必须相对于目标被保持在静止的位置。只有当固态成像器相对于目标符号被保持在固定位置时，符号的图像才能被可靠地拍摄和译码，其中在符号中编码的数据被发送给主机进行处理。在其中操作者通过窗口刷扫符号(有时一次，有时几次)，以及其中操作者以附加的朝向和离开窗口的运动分量呈现符号的处理点工作站的情况下，以及在符号在运动着的输送带上被输送而通过窗口的某些情况下，由于在符号和成像器之间的相对运动而使符号的图像变得模糊，结果，图像不能成功地和可靠地被译码和读出。
发明内容
因而，本发明的目的在于改进用于电-光读取一维和二维符号的处理点工作站。
本发明的另一个目的在于，在处理点工作站可靠地拍摄二维目标图像而不使图像变模糊。
本发明的另一个目的在于，在处理点工作站手动地或自动地拍摄各种目标的图像，以提高工作站的能力。
为实现这些以及可以从下面看出的本发明的其它目的，本发明的一个特征在于，简要地说，一种用于处理事务的装置，包括具有窗口的静止的处理点工作站，以及安装在工作站内的电-光读出器，所述读出器可以通过操作用于通过所述窗口投射激光束作为许多扫描线，并且当至少一条扫描线跨过和在窗口呈现的事务有关的一维标记的至少一部分扫描时，电-光读取所述一维标记。例如，一维标记是和通过工作站的物体有关的UPC符号。在优选的应用中，所述物体是顾客要购买的产品，工作站被安装在零售设施例如超市内。
按照本发明，一个二维的固态成像器被安装在工作站内，用于捕获来自二维目标的光。所述目标可以是要被电-光读取的二维符号。所述目标也可以是个人支票、信用卡或者由顾客提供用于支付被购买的产品的借记卡。所述目标还可以是顾客的签名，或者是顾客本身。所述目标还可以是顾客的一种识别形式，例如驾驶执照，尤其是上面预先印有二维符号用于证明人的身份和年龄的识别形式。所述目标甚至可以是操作者本身，用于为了安全目的而进行的视频监视中。
成像器被固定地安装在工作站，其可被安装在窗口的后面，或者安装在工作站的外部。当工作站具有竖直窗口和水平窗口时，成像器可位于任何一个窗口的后面，不过最好安装在竖直窗口的后面。当需要视频监视时，最好把成像器隐藏在一个窗口的后面。可以在单个工作站内利用一个以上的成像器，在这种情况下，成像器可被安装在每个窗口的后面。
成像器可以手动地或自动地被启动。例如，操作者可以手动地启动成像器，以便拍摄被提供用于支付的支票或卡的图像、或者顾客的签名、顾客的驾驶执照或顾客本人。在视频监视期间，最好在每当收银机被打开时、或者每当符号被扫描和读取时、或者定时地或者随机地，成像器被自动地启动，以拍摄操作者的照片。成像器是自由运行的，以拍摄二维符号的图像。
成像器和一个高速照明器相关联，以便使目标的图像能够在一个非常短的时间间隔内(例如100微秒的数量级)被获取，使得即使在成像器和目标之间具有相对运动，目标的图像也不会变模糊。
图1是按照本发明的一种两个窗口的处理点工作站的透视图，用于读取一维的标记，并用于捕获来自二维目标的光；图2是一个局部截面图，局部地图示图1的工作站；以及图3是图1的工作站的各个元件的方块电路图。
具体实施例方式
图1表示两个窗口的处理点工作站10，其由零售商用于处理和具有识别符号的产品的购买有关的事务，所述识别符号一般为上述的UPC符号。工作站10具有被齐平地设置在柜台面14内的水平窗口12，以及被齐平地设置在柜台面上方升高的壳体18中的垂直的或基本上垂直的(下面称为“垂直的”或“竖直的”)窗口16。
第一激光扫描图案发生器20，如图2示意地表示的，通过操作用于基本上向上通过水平窗口1 2投射激光束作为第一组扫描线，第二激光扫描图案发生器22，也如图2示意地表示的，通过操作用于基本上侧向地通过竖直窗口16投射激光束作为第二组扫描线。图案发生器20，22可被组合，并使用单个激光源，还有射束分离器和折叠的反射镜，用于引导单个激光束通过两个窗口，或者，如图所示，这两个图案发生器可以是两个单独的组件，每个具有其自身的激光源，用于引导各自的激光束通过各自的窗口，例如美国专利6631845中所述，该专利的全部内容通过引用被包括在此。
在使用时，操作者24(例如在超市结帐柜台工作的人)通过以上述的刷扫方式跨过各个窗口刷扫产品，或者通过以上述的呈现方式在各个窗口呈现产品，通过窗口12、18处理其上具有UPC符号28的产品26。如果符号28位于产品的底部，则通过水平窗口12投射的一条扫描线将经过该符号。如果符号28位于产品的侧部，则通过竖直窗口16投射的一条扫描线将经过符号。
如至此所述的工作站是常规的，并通过操作用于读取一维的UPC符号。按照本发明，在工作站内安装包括照明器32的成像器30，用于捕获来自二维目标的光，如下所述，二维目标可以是二维的符号。成像器30是一个固态的区域阵列，最好是CCD或CMOS阵列。成像器30可以固定地安装在工作站外部壳体18上，或者安装在柜台面14上，不过最好安装在一个窗口的后面，尤其是竖直窗口16的后面。可以使用一个或多个成像器，每个窗口一个。照明器32最好是多个光源，例如发光二极管(LED)，它们围绕成像器30设置成环形，以对目标均匀地照明，如下面详细说明的。
如图3所示，由图案发生器20、22，区域成像器30和照明器32构成的双光学激光器模块在操作上和微处理器34相连，微处理器用于控制这些元件的操作。优选地，该微处理器和用于译码由标记散射的光以及用于处理拍摄的目标的图像的处理器是同一个处理器。
在操作中，微处理器34向照明器32发出指令信号，以100微秒或更短的时间间隔给LED发脉冲，并激励区域成像器30只在所述时间间隔内采集来自目标的光。通过在这个短的时间间隔期间拍摄目标的图像，即使在成像器和目标之间具有相对运动，目标的图像也不会变模糊。
存在许多不同类型的、具有特定用途的目标可用于增强工作站的操作。目标可以是个人支票、信用卡或由顾客提供用于支付购买的产品的借记卡。操作者只需要在窗口16刷扫或呈现这些支付目标便可拍摄图像。
目标还可以是签名、驾驶执照或顾客本身。拍摄驾驶执照的图像是尤其有用的，因为许多驾驶执照利用具有年龄信息的二维标记被编码，这对于验证顾客的年龄和顾客购买与年龄相关的产品例如酒精饮料或烟草产品的能力是有用的。
目标可以是操作者本身，这用于出于安全目的进行视频监视。因而，可以确定操作者是否实际上在扫描产品，或者只是使产品在窗口周围通过，试图旁路窗口而不向顾客收费，这在零售业犯罪中被称为“私下签定”。
目标当然可以是越来越广泛地使用的二维符号，尤其是用于制造环境中和包装递送的情况下。有时，目标包括不同长度的截短的符号，这经常可在常见的购物卡、优惠券和忠诚卡上见到，在这些情况下，区域成像器可以读取这些附加的符号。
成像器30的激励可以是手动的并且由操作者启动。例如，操作者可以按下按钮或者脚踏板，或者简单地打开收银机抽屉。所述激励也可以是自动的，以使得成像器以连续的图像拍摄方式操作，当然，对于操作者的视频监视以及对于解码二维符号，这是一种希望的方式。
不过，在连续图像拍摄方式期间产生的连续的视频流可能使常规的视频处理电路过载，结果使得丢掉目标图像的一些帧。按照本发明，一种高速视频处理电路36接收连续的视频流，并借助于自动识别电路38确定和选择视频流中的哪些图像是一维符号，哪些图像是二维符号，以及哪些图像根本不是符号。在进行这种选择之后，自动识别电路38只把符号传递给微处理器34进行译码。要被下载到自动识别电路的软件被存储在闪速存储器44内。这极大地减轻了微处理器34的计算负担。非符号图像可被直接传递给存储器，例如RAM 40，或者由微处理器42直接传递给主机42。用于在一维和二维符号之间进行自动识别的方法在美国专利6250551中披露了，该专利的全部内容通过引用被包括在此。
在所附的权利要求中提出了新的要求保护的内容。
权利要求
1.一种用于处理事务的装置，包括a)具有窗口的静止的工作站；b)安装在工作站内的电-光读出器，用于通过所述窗口投射激光束作为许多扫描线，并当至少一条扫描线跨过和在窗口呈现的事务有关的一维标记的至少一部分扫描时，电-光读取所述一维标记；以及c)被安装在工作站的二维的固态成像器，用于在工作站捕获来自二维目标的光。
2.如权利要求1所述的装置，其中成像器位于所述窗口的后面。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述窗口位于水平的平面内，其中工作站具有位于和该水平的平面相交的平面内的竖直的窗口，以及其中，成像器位于一个窗口的后面。
4.如权利要求1所述的装置，其中成像器包括二维的电荷耦合器件(CCD)阵列。
5.如权利要求1所述的装置，其中成像器包括用于以小于100微秒的时间间隔照亮目标的照明器，以及其中，成像器只在所述时间间隔期间捕获光。
6.如权利要求1所述的装置，其中事务是对通过窗口的货物的购买，以及其中，所述目标是由顾客为支付购买的货物而提供的个人支票和卡中之一。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述目标还是签名、驾驶执照和顾客中之一。
8.如权利要求6所述的装置，其中所述事务是对被操作者通过窗口的货物的购买，以及其中，所述目标是操作者。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述二维目标是二维标记，至少一个标记和事务相关，并且一个普通的处理器可操作地和所述读出器以及所述成像器相连，用于处理所述至少一个将被以电-光方式读取的标记。
10如权利要求1所述的装置，其中成像器由操作者手动地启动。
11.如权利要求1所述的装置，其中成像器被自动地启动。
12.一种用于处理事务的方法，包括以下步骤a)在静止的工作站安装窗口；b)通过窗口投射激光束作为许多扫描线，并且当至少一条扫描线跨过和在窗口呈现的事务有关的一维标记的至少一部分扫描时，以电-光方式读取所述一维标记；以及c)利用被安装在工作站的二维的固态成像器，在工作站捕获来自二维目标的光。
13.如权利要求12所述的方法，还包括把成像器设置在窗口的后面。
14.如权利要求12所述的方法，还包括以小于100微秒的时间间隔照亮目标，其中捕获步骤通过只在所述时间间隔期间捕获光来进行。
15.如权利要求12所述的方法，还包括手动地启动成像器。
16.如权利要求12所述的方法，还包括自动地启动成像器。
全文摘要
一种固态成像器被安装在处理点工作站，用于拍摄各种目标的图像，用于顾客识别、顾客支付验证以及操作者监视。成像器被手动地或自动地启动，并高速操作，以防止由于在成像器和目标之间的相对运动而使图像变模糊。
文档编号G06K15/00GK101019130SQ200580024935
公开日2007年8月15日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年7月23日
发明者乔尔·卡恩, 梅胡尔·M.·帕特尔, 罗伯特·梅, 爱德华·巴肯 申请人:讯宝科技公司