用于移动设备的包含底座和解码器的图像模块的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请是2013年12月20日提交的，题目为"用于移动设备的包含底座和解码器 的图像模块"的共同未决的美国专利申请N0. 14/137975的部分继续申请案，其全文通过引 用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及可在具有成像模块的移动设备上操作的机器视觉系统以及计算机可 读应用程序，所述移动设备例如为数字音乐播放器或蜂窝电话。
【背景技术】
[0004] 执行对象的测量、检查、对准和/或符号（例如，也被称为"ID〃的一维和二维条形 码）的解码的视觉系统在范围广泛的应用领域和工业中得以使用。这些系统基于四处使用 的获取主题或对象的图像（通常是一维、二维或三维的灰度或颜色）的图像传感器（也称 为"成像器"），并利用板上或互连的视觉系统处理器对这些已获取的图像进行处理。所述 处理器一般包括处理硬件和非临时性计算机可读程序指令，其执行一个或多个视觉系统程 序，以产生基于所述图像的已处理信息的期望输出。通常地，在各自具有不同的颜色和/或 强度的图像像素阵列内，提供此图像信息。在ID读取器（在此也被称为"照相机"）的示例 中，所述用户或自动过程获取对象的图像，所述对象的图像被认为包含一个或多个条形码， 二维码（例如DataMatrix，QR，DotCode等），或者应用印刷、直接零件打码（DPM)或其他技 术的其他符号类型。对所述图像进行处理以标识代码的特性，然后通过解码过程或处理器 进行解码，以获得所述代码所代表的固有的字母数字（或其它）信息。
[0005] ID读取器的常见应用是在物流和库存/设备的跟踪操作中。这些操作可以由利用 手持扫描设备传送工作场所的基底的工作人员来完成以及将所述扫描仪应用于位于感兴 趣对象的包含ID的表面来完成。利用有线或无线通信链路，将由手持扫描仪所收集的数据 一般同时或随后发送至数据处理器（例如，服务器或PC)，其中包括适当的数据存储和处理 应用。
[0006] 所谓智能手机的广泛应用（即包含交互式触摸屏、照相机、麦克风、无线网络和蓝 牙收发器和强大的处理能力的移动电话）已经改变了个人和商业活动的许多方面。这种智 能手机目前可用于各种商业供应商，包括但不限于，摩托罗拉Droid?，苹果iPhone?和三星 GALAXY?型号。这种手持设备（和类似的媒体播放器，如苹果的iPod?)的小尺寸和强 大功能的使其在涉及成像，数据处理和数据通信的各种应用中非常有用。各种商业上可用 的应用程序可用这些设备，包括ID读取器。这些应用允许用户获取和操作包含在各种印刷 ID类型的信息。然而，设备正在由它们的（通常地更慢）的处理速度和更有限的成像能力 所限制。此外，工业ID读取器通常地包括专门适用于读取各种表面ID的光学器件和照明， 例如直接标记零件的ID (直接零件打码或DPM);而且智能手机一般缺乏这种专门的硬件。 因此，在工业/商业环境中，这种设备通常无法解决用户的需求。同样地，许多移动设备不 是将符合人体工程学的扫描作为主要任务而设计，经过长时间，这可能会导致错误和用户 疲劳。此外，不同制造商的设备具有不同的形状规格和按钮布置，可从型号到型号，甚至相 同的设备的新版本间而变化。这使得标准化具有给定的扫描应用程序的用于多个用户的装 置（或它的使用）具有挑战性。
【发明内容】
[0007] 本发明通过提供在其中安装有手持设备的模块，例如安装具有图像处理和通信能 力的智能手机或媒体播放器，克服了现有技术的缺点。所述模块是耐水/耐风雨的或防水 /防风雨，并且包括到所述设备的互连/链接，以接收能量和数据。所述模块包括具有为所 获取的图像数据，例如ID，提供高速采集和处理的光学和图像采集/处理的处理器的成像 器。所获取的图像数据通过多个链路发送到所述设备，通过使用存在于所述设备内的适当 的模块处理应用程序的一个实例的设备处理器来进行处理。所述模块包括各种用户界面元 件，例如可指示（例如）ID的读取成功或读取失败的指示灯和/或警报器。所述模块可包 括可拆卸地安装在所述模块的主体/框架内（也称为"基部"）并携带所述设备的副框架。 所述副框架的内周界在几何学方面是可变的，以容纳不同的型号和/或品牌的设备，而外 周界和其它表面特性被标准化，以安装在单个（通用）主体/框架的几何结构内。所述主 体/框架包括适当的端口，窗口和/或切口，使光传输到例如照相机和照明器上，以便如期 望地使用所述设备的各种固有功能。所述主体/框架也可以容纳电池和充电组件，所述电 池和充电组件为所述设备供电，并允许通过例如感应充电单元来充电。适当的传送线圈分 别被安装在每个主体/框架和外部充电器中，以允许电磁（EM)能量在其间传输。
[0008] 在一个示例性实施例中，手持视觉系统模块包括主体，所述主体被构造和设置为 可由用户的手握持。副框架可拆卸地附加到形成在所述模块的表面上的接收区域。所述副 框架包括适于接收和保持具有第一设备形状规格的手持移动设备的内边缘。示例性地，处 理器电路位于所述主体内，并且电池可操作地与所述处理器电路相连接，并且也位于所述 主体之内。所述处理器电路被设置为生成已处理的图像数据（例如，解码的ID图像数据）。 成像器（组件）也位于所述主体上，并且可操作地与所述处理器电路相连接。所述成像器 组件为所述处理器电路提供图像数据，所述已处理的图像数据由所述处理器电路生成。所 述成像器组件包括设置为获取场景图像的图像传感器和光学器件。所述移动设备（和其相 关的设备操作系统）上运行的模块应用程序允许接收和操作由所述电路提供的已处理的 并且从所述成像器获取的图像数据。具体地，所述图像数据可以在成像器组件中进行预处 理以产生解码（或其他）相关的信息，或者未解码的图像数据可以从电路被传递到例如用 于解码的模块应用程序中。示例性地，所述电池是可再充电的，并且所述系统可包括从外部 电源对电池进行再充电的充电电路。所述充电电路可操作地连接到安装在所述主体上的感 应线圈，所述外部充电器可包括选择性地为安装在所述主体上的所述感应线圈发送能量的 相应的感应线圈。可替代或附加地，连接器（例如插头和插座和/或接触点布置）可被安 装在所述主体上。因此所述外部充电器可包括可拆卸地与主体上的连接器对接的连接器， 以在其间发送功率。所述成像器组件还可包括具有ID解码过程的集成的板上成像器处理 器。示例性地，可操作地与所述处理器电路连接的连接器，附加到用于接收功率和数据的设 备上的连接中。此连接器可以限定多种商业可用的形状规格，如苹果的标准（例如闪电?) 或USB型的连接器。在一般情况下，根据本实施例，在连接器的上下文中，术语〃苹果形状 规格"应指提供的任何电源/数据的连接器，其中合适尺寸的苹果产品可由所述模块容纳 在内。示例性地，所述连接器被附加至位于接收区域的电缆，并且所述接收区域限定了具有 内周界的凹槽。在各种实施例中，所述副框架的外周界通过摩擦配合与所述凹槽的内周界 接合，从而密封了所述副框架和主体之间的接缝。所述典型设备可包括面向用户的触摸屏， 并覆盖有透明材料的薄片，提供抗水分的密封层。密封的作用，所述薄片可以与所述副框架 的边缘接合。所述副框架可包括有利于密封和上述摩擦配合两者的弹性表面。开关按钮可 位于所述主体上，并且可操作地连接到所述处理器的电路这个开关按钮被构造和设置成可 操作所述成像器和所述移动设备中的至少一个，例如，触发图像的采集，其中图像信息（例 如，来自所述图像ID的解码数据）通过电缆链接被发送到所述移动设备上。在各种实施例 中，一个或多个指示器（例如，LED灯，液晶屏等）被设置在主体上，并且可操作地连接到所 述处理器电路，所述处理器电路被构造和设置为报告所述成像器和所述移动设备中的至少 一个的状态。此状态可以包括在成像场景中，ID解码成功和ID解码不成功中的至少一种。 所述典型场景可包括至少一个ID，在其中所述处理器电路和/或所述移动设备模块应用程 序被构造和设置来解码所述ID和生成与其相关的信息。所述系统可以支持另一个不同的 副框架。此附加的副框架可以包括适于接收和保持具有第二设备形状规格的手持移动设备 的内边缘，和在所述移动设备上运行的另一个模块应用程序。所述模块应用程序可以被设 置为通过无线网络链接使用位于所述移动设备中的收发器，来发送与所述图像数据相关的 信息。所述信息可以包括已解码的ID信息。示例性地，所述成像器被安装在包括集成的光 学器件和照明组件的成像器模块中。本照明组件可包括场景照明器和调准器组件中的至少 一个。所述成像器和照明组件被安装在模块外壳中，其中所述外壳被构造和设置成围绕相 对于所述主体的至少一个轴旋转。所述副框架（和/或可选地，在主框架/主体中的电路） 包含验证电路和将所述移动设备和所述处理器电路互连的接口转换电路中的至少一个。所 述移动设备通常在其与面向用户的一侧相反的一侧具有固有的照相机组件。因此，所述主 体包括槽，被构造和设置为固有照相机组件提供光路。
[0009] 在进一步示例性实施例中，所述图像模块包括由构造和设置成由用户的一只手握 持的主体构成的手持视觉系统模块。保持部件可拆卸地附加到所述模块的基部，适于接收 和保持具有第一设备形状规格的手持移动设备。处理器电路位于所述基部内。所述处理器 被设置为生成已处理的图像数据。电池可操作地与所述处理器电路连接并电池位于所述基 部内。成像器相对基部定位，并可操作地与所述处理器电路连接。成像器被设置为获取场 景的图像并且发送图像数据到所述处理器的电路。在移动设备上运行的模块应用程序允许 接收和操作已处理的图像数据。示例性地，所述处理器电路包括具有ID解码过程的成像器 处理器，所述成像器处理器与图像传感器和光学器件一起被设置在舱内。用于所述移动设 备的接收表面设被设置在所述基部上。所述接收表面可限定具有内周界的凹槽或者由环绕 至少所述设备的一部分的口缘成形的垫圈。所述保持部件包括：(a)顶盖，覆盖在所述垫圈 上且靠着所述垫圈可压缩地密封，并具有暴露所述设备的触摸屏的窗口，或（b)副框架，环 绕所述设备并且位于所述基部的凹槽中。所述顶盖至少具有开关按钮和叠加的主页按钮之 一，所述开关按钮通过铰链作用与所述设备上的开关按钮接合，所述主页按钮与所述设备 上的主页按钮接合，通过弹性密封元件密封所述开关按钮和所述叠加的主页按钮中的每个 按钮以防止水分到达所述设备。
[0010] 示例性地，所述图像模块的处理器电路包括具有一个ID解码过程的成像器处理 器，所述成像器处理器与图像传感器和光学器件组合一起被设置在所述基部内的舱内。与 所述处理器电路可操作地连接的连接器附加到用于接收功率和数据的设备。所述连接器限 定苹果或USB形状规格，并且可以附加到与基部的接收表面上的端口相互连接的电缆。所 述接收表面可限定具有内周界的凹槽或者由环绕至少所述设备的一部分的口缘成形的垫 圈。示例性地，所述保持部件包括：（a)顶盖，覆盖在所述垫圈上和靠着所述垫圈可压缩地 密封，并具有暴露所述设备的触摸屏的窗口，或（b)副框架，环绕所述设备并且位于所述基 部的凹槽中。所述保持部件包括具有密封和吸震特性的软质聚合物元件。至少一个功能按 钮可以位于基部上并且可操作地连接到所述处理器电路，其被构造和设置成操作成像器和 移动装置中的至少一个。所述功能按钮设置为通过成像器触发所述场景图像的采集。光学 指示器可被安装在所述基部上并且可操作地连接到所述处理器电路。所述成像