一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备与流程

本发明涉及条码扫描领域，尤其涉及一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备。

背景技术：

条形码(简称条码)可分为一维条码和二维条码，一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息。二维条码是用特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的矩形方阵记录数据符号信息的新一代条码技术。在日常生活和工业应用中,条码的使用越来越广泛，诸如：零售行业、物流行业、金融行业对条码的使用需求越来越大。条码技术的发展非常迅速，条码技术的发展对相应的条码扫描设备提出了更高的要求。

现有技术中条码扫描器的构成主要是通过前端的传感器配合镜头，采集图像数据并回传到解码芯片通过软件算法分析进行图像识别，从而实现解码，再将解码数据通讯到客户端。对于一些非常规条码，如高精度条码、长条码，现也可实现解码，但解码比较困难，或者只能在某个点上才能解码，景深范围受限，会影响到使用体验。同时现有技术要兼顾到景深范围，所以光圈都比较小，为了拍到清晰可见的图，需要外部更强的补光来实现。当目标与条码扫描设备不定时，尤其是流水线作业，固定的条码扫描设备因为定焦的原因对于超出景深范围的目标无法解码。

技术实现要素：

本发明的目的，主要是解决现有产品的定焦条件下，景深范围小，适用范围窄，同时光圈受制于固定焦距导致补光环境要求苛刻的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种通过激光测距并自动调焦的条码解码设备，包含

一个条码解码芯片；

一个成像模组，包含镜头，图像传感器和音圈马达；

一个mcu；

一个测距芯片；

其中，所述mcu控制所述测距芯片测量出所述镜头到目标的直线距离，同时控制所述音圈马达带动所述镜头沿轴向移动至最佳焦距位置，所述条码解码芯片获得所述图像传感器的所拍摄的图像进行解码，所述mcu可调用存储有不同距离对应的理论最佳焦距的数据库。

所述测距芯片为激光测距芯片，包含激光发射器与光子感应传感器两部分，通过计算光子发出到接收的时间来测量目标物体的距离。

所述镜头固定在所述音圈马达的载体上，所述mcu通过控制所述音圈马达的弹簧片的拉伸位置，从而调节所述镜头的位置。

所述成像模组配有大光圈，适用补光光照度为300lux。

所述条码解码设备还包含蜂鸣器，指示灯，照明灯，瞄准灯。

一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法，其系统由条码解码芯片，成像模组，包含镜头，图像传感器和音圈马达，mcu，测距芯片组成；

所述一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法包含以下步骤：

s1：所述条码解码系统上电；

s2：所述测距芯片测量所述镜头与目标距离；

s3：所述mcu根据测量距离查找数据库中对应的最佳焦距设置；

s4：所述音圈马达调整镜头至最佳焦距；

s5：拍摄图像并解码；

s6：解码不成功，则所述音圈马达微调镜头焦距预定距离，重复s5步骤；解码成功则输出解码数据。

微调过程中，所述音圈马达带动镜头分别前移和后移预定距离后拍照，通过所述条码解码芯片分析图像质量，选择后续移动方向。

所述自动调焦结束后，焦距锁定，所述测距芯片停止工作，直至下次解码失败后开始新的测距和自动调焦流程。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

通过自动对焦，提高解码景深范围，提高宽条码、高精度小条码的解码性能，提高产品一致性，通过一种设备对应多种景深范围需求，从而降低开发成本及产品管理成本，可以在不改变设备与条码位置情况下，通过变动焦距，拍到清晰的条码，供解码芯片解码，提高解码性能。通过加大光圈，降低对外界补光的要求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明一个实施例的一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备的系统框图。

图2是本发明一个实施例的一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备的一个实施例的系统框图。所述一种通过激光测距并自动调焦的条码解码设备包含一种通过激光测距并自动调焦的条码解码设备，包含一个条码解码芯片，一个成像模组，包含镜头，图像传感器和音圈马达，一个mcu，一个测距芯片。

其中，所述mcu控制所述测距芯片测量出所述镜头到目标的直线距离，同时控制所述音圈马达带动所述镜头沿轴向移动至最佳焦距位置，所述条码解码芯片获得所述图像传感器的所拍摄的图像进行解码，所述mcu可调用存储有不同距离对应的理论最佳焦距的数据库。

现有的技术方案应用在产品上，都是采用手动调焦，调到标准范围内再将镜头点胶固定。镜头一旦点胶固定，如需要改变该台设备的景深范围，现有的镜头与镜头套筒因点胶固定住，无法重新旋开，再进行调焦，需将镜头和镜头套筒报废，还需要将设备拆开，更换镜头套筒和镜头，这样存在拆卸过程中物料损坏的风险。本实施例中，通过所述测距芯片和所述音圈马达可以实现自动对焦。

所述测距芯片为激光测距芯片，包含激光发射器与光子感应传感器两部分，通过计算光子发出到接收的时间来测量目标物体的距离。在一个实施例中，选用st激光测距传感器vl53l0x，其工作原理是激光发射器发射光子，当光子碰撞到目标物体后就会反射回来，光子感应传感器就接收到光子。测距芯片的传感器内部的mcu通过计算光子发出到接收的时间来测量目标物体的距离。vl53l0x该芯片有8个引脚，通过i2c与st公司cortex-m4mcu(stm32f302cct6)进行通讯。通过xshut与gpio1两个引脚可以对激光测距传感器进行停止及唤醒操作。

所述镜头固定在所述音圈马达的载体上，所述mcu通过控制所述音圈马达的弹簧片的拉伸位置，从而调节所述镜头的位置。当需要对设备重新进行景深范围调节，无需通过拆卸设备更换镜头及镜头套筒的方法，而是通过软件控制进行自动对焦再定焦实现。所述音圈马达即vcm(voicecoilmotor)，电子学里面的音圈电机，是马达的一种。因为原理和扬声器类似，所以叫音圈电机，具有高频响、高精度的特点。其主要原理是在一个永久磁场内，通过改变马达内线圈的直流电流大小，来控制弹簧片的拉伸位置，从而带动上下运动。通过driveric控制vcm供电电流的大小，来确定vcm搭载的镜头移动的距离，从而调节到适当的位置拍摄清晰图像。

所述成像模组配有大光圈，适用补光光照度为300lux。现有技术中，设备在生产过程中按照标准景深范围调焦，都是有前提条件，就是300lux补光。而实际应用中的自然光一般都是200lux，这样会出现在出产前所定的景深范围指标在实际现场使用中无法达到，因操作者在使用过程中不会特意强加300lux进行补光识读。这样会导致一些条码在使用中无法达到出产规格标准的品质问题。同时因为传统固定焦距模式，为配合景深导致光圈不能过大，本发明在解决了自动变焦的问题后，通过镜头加大光圈，来降低外界补光的需求或接近自然光。

所述条码解码设备还包含蜂鸣器，指示灯，照明灯，瞄准灯。

如图2所示，是本发明的一种通过激光测距并自动调焦的条码解码方法及其设备的一个实施例的工作流程图。其系统由条码解码芯片，成像模组，包含镜头，图像传感器和音圈马达，mcu，测距芯片组成。方法包含以下步骤：

s1：所述条码解码系统上电；

s2：所述测距芯片测量所述镜头与目标距离；

s3：所述mcu根据测量距离查找数据库中对应的最佳焦距设置；

s4：所述音圈马达调整镜头至最佳焦距；

s5：拍摄图像并解码；

s6：解码不成功，则所述音圈马达微调镜头焦距预定距离，重复s5步骤；解码成功则输出解码数据。

其中，所述mcu调用的数据库包含目标距离与最佳焦距对应的数据，是前期根据测试得出的理论值，实际使用中受限于环境光照和条码质量的影响还需要s6步骤的微调。

微调过程中，所述音圈马达带动镜头分别前移和后移预定距离后拍照，通过所述条码解码芯片分析图像质量，选择后续移动方向。在一个实施例中，所述音圈马达先执行前移微调并拍照，直至解码成功或到达一个移动阈值，则反向执行后移微调并拍照。

所述自动调焦结束后，焦距锁定，所述测距芯片停止工作，直至下次解码失败后开始新的测距和自动调焦流程。在一个实施例中，变焦变定焦方案，检验标准为：依某个条码为准，通过软件控制，当设备对焦取得清晰图像后，软件自动锁定，不进行音圈马达控制，从而将产品锁定为定焦。按照客户需求的不同景深范围，进行对焦-定焦，制定出满足不同客户需求的标准。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。