具有图像曝光控制的光学代码检测制造技术

在一种光学代码检测系统和方法中，使用红外脉冲在光学成像装置的范围内检测对象的存在，并且还分析从该对象反射的红外脉冲的图像以确定该对象和成像装置之间的距离。然后产生照明脉冲以照射该对象上的光学代码，并且控制诸如持续时间的脉冲的特性，以便为在检测的距离处的对象提供合适的曝光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及光学代码检测和读取系统，更具体地讲，涉及一种提供自适应曝光控制的光学代码读取系统和方法。
技术介绍
在现代的超市购物过的任何人都熟悉光学代码成像装置，所述光学代码成像装置通过扫描印在产品包装上的条形码方便快速结账。这是条形码读取的相对容易的应用，因为为了扫描条形码的目的，操作员实质上使包装停顿下来。更近来，光学代码读取器已被用于组装物品、检查物品、包装物品等的生产线中。 光学代码读取的这种应用严格得多，因为产品例如在传送带上以相对较高的速度沿生产线移动。为了避免在生产线上产生瓶颈，对光学代码进行准确的解码而不降低对象沿生产线移动的速度是重要的。因此，能够准确地对光学代码解码的速度变为主要关心的问题。为了本文中解释的目的，成像装置可包括成像装置、CXD成像装置、CMOS成像装置和用于捕捉图像的其它装置。图1是示出典型的现有高速光学代码读取器或成像装置的操作的时序图。成像装置在成像传感器上产生扫描的光学代码的图像，然后对该图像进行解码以恢复光学代码。 传感器帧信号10定义可以检测并获取图像的时间段(帧，例如F1、F2、F3)。成像装置产生红外LED照明12和可见光照明14的脉冲。当成像传感器在帧Fl中检测到红外光脉冲16的反射时，这表明在成像装置的操作范围内已检测到对象的存在。其后，在传感器帧F2期间发射第一照明脉冲a，并且在b捕捉第一图像。然后评估这个图像的曝光，并且在后面的传感器帧F3中发射第二照明脉冲C。 计算该脉冲的宽度以在帧f3期间产生正确曝光的图像，这将会导致以高可靠性在d对光学代码进行解码。通常，现在至少花费60ms对光学代码进行解码。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，使用红外脉冲在光学成像装置的范围内检测对象的存在， 但还分析从该对象反射的红外脉冲的图像以确定该对象和成像装置之间的距离。然后发射照明脉冲以对该对象上的光学代码进行照明，并且控制该脉冲的特性(诸如，强度或持续时间)以便为在检测的距离处的对象提供合适的曝光。这有效地提供了可变的图像景深， 从而提高了解码的可靠性和速度。本专利技术的特征在于能够在第一情况中获得光学代码的正确曝光，从而导致总解码时间减少为低于40ms。附图说明通过下面参照附图对根据本专利技术的当前优选的示例性的实施例的详细描述，将会更全面地理解本专利技术的前述和其它目的、特征和优点，在附图中图1是示出典型的现有高速光学代码成像装置的操作的时序图；图2是实施本专利技术的系统的示意图；图3是用于描述图2的系统20的操作的时序图；图4是用于描述图2的系统20的操作的流程图；图5包括图5(A)和5 (B)，示出估计对象和成像装置之间的距离的优选方法，其中，图5(A)示意性地表示位于三种不同距离a、b和c(分别为50mm、IOOmm和150mm)处的对象，图5(B)(从左到右)描绘在位置a、b和c中的每一个处获得的反射红外辐射的图像 (斑点)；图6(A)是显示发射的可见照明的强度如何随着对象和成像装置之间的距离减小的曲线图；图6(B)是示出基于对象和成像装置之间的距离调整可见照明的优选方法的曲线图；以及图7是合并本专利技术的系统20的优选实施例的框图。 具体实施例方式现在转向附图，图2是实施本专利技术的光学成像装置系统20的示意图。图3是用于描述图2的系统20的操作的时序图，图4也是用于描述该操作的流程图。从图2中可以看出，系统20包括红外发光二极管(LED 22)，其发射红外辐射；和照明LED 24，其发射可见光。来自LED 22和M的辐射被引导到对象0的面部上，优选地在红外辐射入射的点P的上方的区域中，所述对象0具有光学代码。具有由线Li、L2定义的视场FOV的照相机模块沈通过反射镜M监测对象0。线L3代表从对象0向照相机模块沈反射的点P的图像。在操作中，如图4的流程图中的块100所示，在传感器帧F2期间，红外LED 22发射脉冲，并且，当在照相机模块沈中检测到点P的图像时，在A处确定存在对象，并且开始估计对象离系统20的距离(块102)。当帧F2完成时，基于以前对对象0和系统20之间的距离的确定，在B处确定对于对象0合适的照明应该是什么(块104)。在后面的帧F3中， 在C处发射产生合适照明(强度和持续时间)的脉冲(块106)。在合适的照明的情况下， 当帧F3完成时，以高成功概率对光学代码进行解码(块108)。其后，可以消除存储在图像传感器中的电荷，并且控制返回到块100，以允许对下一对象上的代码进行解码。图5包括图5(A)和5 (B)，示出估计对象和成像装置之间的距离的优选方法，其中，图5(A)示意性地表示位于三种不同位置a、b和c(分别为50mm、IOOmm和150mm)处的对象，图5(B)(从左到右)描绘在位置a、b和c中的每一个处获得的反射红外辐射的图像 (斑点)。除了图5 (A)描绘在离成像装置的三种不同距离a、b和c (分别为50mm、IOOmm和 150mm)处的对象0以夕卜，图5㈧类似于图2。可以看出，红外线R在位置a、b和c处以不同的高度入射在对象0上。在图5(A)中从对象反射的红外线R由虚线表示。反射束从反射镜M反射并穿过透镜L，从而在图像传感器S上形成红外线R的图像(透镜L和图像传感器S是图2的照相机模块沈的一部分)。图像传感器S上的红外线R的图像是另外的暗区域内的斑点(spot) 70，从图5(B)中可以看出，斑点70在图像中位于不同高度，因为光束在5位置a、b和c中的每一个处以不同的高度(分别从左到右成像)入射在对象上。实际上，将会对系统20进行校准，以便当对象0位于待测量的最近位置时使斑点 70位于在传感器S上形成的图像的顶部。其后，基于图像中的斑点70的高度，能够估计对象0和传感器S之间的距离。本领域技术人员能够容易地把这个功能编程到系统电子器件中或者编程到查询表中。一旦确定了对象和成像装置之间的距离，就能够相应地控制为形成良好曝光的图像而提供的可见照明。图6(A)是显示发射的可见照明的强度如何随着对象和成像装置之间的距离减小的曲线图。基本上，照明随着所述距离的平方相反地变化。因此，当对象的距离增加时，必须为对象提供更多的光。在优选实施例中，通过与确定的对象和成像装置之间的距离相关地控制可见照明的脉冲的持续时间来调整照明。图6(B)是示出基于对象和成像装置之间的距离调整可见照明的优选方法的曲线图。可以看出，照明的脉冲的宽度随着对象和成像装置之间的距离而增加。优选地，当该距离超过阈值(在该优选实施例中，为140mm)时，脉冲的持续时间保持在恒定值。本领域技术人员将会认识到，也可以控制脉冲的强度或者既控制它的强度又控制它的持续时间，以实现所希望的照明。图7是系统20的优选实施例的框图。系统20大致地包括成像部分或子系统30， 其形成对象O上的光学代码C的图像；照明部分或子系统40，其提供红外和可见照明以产生对象0的图像；和处理器部分或子系统50，其为系统20的操作提供所有必要的处理。成像部分30包括光学器件32，例如透镜系统，该光学器件将光学代码C的图像聚焦在图像传感器；34(例如，CMOS阵列)上。这种装置在本领域中是公知的。图像传感器 34包含像素元件的阵列，其存储能够在处理器部分50中被处理以再现(解码)光学代码C 中的信息的图像。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在远离对象上的光学代码的装置中的用于对所述对象上的光学代码解码的方法，该装置具有成像阵列和响应于该阵列而从图像对光学代码解码的处理器，所述方法包括下述步骤：大体上朝着所述光学代码引导红外照明；处理从所述光学代码反射的红外照明以确定所述装置和所述光学代码之间的距离；基于距离确定产生可见照明并把该可见照明大体上朝着所述光学代码引导；以及形成用于对所述光学代码解码的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2008.09.24 US 61/099,6661.一种在远离对象上的光学代码的装置中的用于对所述对象上的光学代码解码的方法，该装置具有成像阵列和响应于该阵列而从图像对光学代码解码的处理器，所述方法包括下述步骤大体上朝着所述光学代码引导红外照明；处理从所述光学代码反射的红外照明以确定所述装置和所述光学代码之间的距离；基于距离确定产生可见照明并把该可见照明大体上朝着所述光学代码引导；以及形成用于对所述光学代码解码的图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述红外照明以在所述对象上形成斑点，处理步骤包括形成红外照明的对象的图像。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述处理步骤包括在对象的图像上确定所述斑点的图像的位置。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述可见照明是脉冲，并且该脉冲的强度和持续时间中的至少一个基于所述距离确定被控制。5.如权利要求4所述的方法，其中，可见照明脉冲的持续时间随着距离而增加，但在超过预定的阈值距离之后保持在基本上恒定的值。6.如权利要求2所述的方法，其中，所述可见照明是脉冲，并且该脉冲的强度和持续时间中的至少一个基于所述距离确定被控制。7.如权利要求6所述的方法，其中，可见照明脉冲的持续时间随着距离而增加，但在超过预定的阈值距离之后保持在基本上恒定的值。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述可见照明是脉冲，并且该脉冲的强度和持续时间中的至少一个基于所述距离确定被控制。9.如权利要求8所述的方法，其中，可见照明脉冲的持续时间随着距离而增加，但在超过预定的阈值距离之后保持在基本上恒定的值。10.一种用于对表面上的光学代码解码的光学成像装置，该光学成像装置远离所述光学代码，该成像装置包括用于所述光学代码的照明源、成像阵列和响应于该阵列而从图像对光学代码解码的处理器，该成像装置还包括红外照明源，大体上朝着所述光学代码引导红外照明；传感器，检测从所述表面反射的红外辐射；处理部件，响应于所述传感器而根据所述表面离所述成像装置的距离产生照明控制信号；以及用于光学代码的照明源，由所述照明控制信号控制。11.如权利要求10所述的成像装置，其中，所述红外照明源...

【专利技术属性】
技术研发人员：福场贤，小见聪，三瓶贵志，山崎笃真，
申请(专利权)人：OPTO电子有限公司，欧光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP