在去歪斜子视场占据的全覆盖扫描区上对标记进行成像的交易点工作站和方法

xiaoxiao2020-7-22  4

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在去歪斜子视场占据的全覆盖扫描区上对标记进行成像的交易点工作站和方法
【专利摘要】一种双光学、双窗口交易点工作站通过将仅两个成像器的每个视场分成穿过每个窗口且填充扫描区且使其中的死区最小化的三个子视场,来在全覆盖扫描区上对与多侧面产品相关联的标记进行成像。子视场相对于窗口的扭曲被最小化,使得子视场完全适合穿过每个窗口的最小修剪。远离每个成像器,远程地执行每个视场的分割。这些成像器具有光焦度基本上相同的透镜组件,且与它们各自的窗口间隔开基本上相同的距离。
【专利说明】在去歪斜子视场占据的全覆盖扫描区上对标记进行成像的交易点工作站和方法
【背景技术】
[0001]已知在双窗口或双光学工作站中使用基于激光和/或基于成像器的读取器来电光读取与待标识和处理的三维产品相关联的标记(诸如条形码符号),例如在超市、批发店、百货商场及其它类型的零售商的收银台的工作台处提供的交易点工作站处购买的三维产品。通常由用户使产品在工作台上面向上的一般的水平窗口和/或在工作台上升高的一般的垂直或竖直窗口上滑动或移动,或呈现给这些窗口的中心区域。当基于激光的读取器生成的至少一个激光扫描线在符号上扫描时和/或当来自符号的返回光在视场上被基于成像器的读取器的固态成像器捕获时,该符号于是被处理、解码和读取,从而识别该产品。
[0002]符号位于产品之下或上或右至左,或者在产品的六个侧面中的任何侧面之间或之上。符号可按“栅栏”取向定向,其中一维通用产品码(UPC)符号的拉长平行条是垂直的,或者符号可按“阶梯”取向定向,其中UPC符号是水平的,或者按之间的任何取向角度定向。产品在任一窗口上移动或呈现给任一窗口期间,产品可由用户以各种倾斜角度握住。在这种移动或呈现期间,产品可被定位成与任一窗口接触或保持距离。所有的这些因素使得符号位置可变且难以提前预测。
[0003]在这一环境中,重要的是工作站处的读取器在水平窗口上或竖直窗口前提供完全覆盖扫描区,使得扫描区向下延伸尽可能接近工作台、在工作台上足够高以及在工作台的宽度上尽可能宽。扫描区投影到远离窗口的空间,并且在体积方面快速增长,以便不仅覆盖位于窗口上的产品上的符号而且覆盖远离窗口若干英寸的产品上的符号。扫描区必须足够大以便读取以任何可能的方式位于扫描区的整个体积内的符号,并且必须不具有其中符号未被覆盖因此无法读取的任何死区。
[0004]与具有基于激光的读取器的工作站处理交易一样有优势,认为具有基于激光器的读取器的工作站(也称为成像器)能提供改进的可靠性并且具有读取除UPC符号外的标记(诸如二维或层叠或截断符号)的附加能力以及对非符号目标(诸如收据、驾照、签名等)进行成像的能力。最初认为所有的基于成像器的工作站将需要约10至12或至少6个成像器以便提供全覆盖扫描区以实现对位于三维产品的六个侧面上的任意位置处的标记的可靠读取。然而,为了使基于成像器的工作站的成本下降到可接受水平,已知通过将至少一个成像器的视场分成多个子视场,每个子视场用于替换附加成像器来减少对如此多的成像器的需求。
[0005]然而,通过分割已知的基于成像器的工作站中的视场所产生的这种子视场(也称为光收集区)并不完全覆盖扫描区。结果,扫描区不具有完全覆盖且具有标记无法被读取的死区。同样,至少一些子视场被扭曲或者相对于它们所通过的窗口而歪斜。结果,扭曲的子视场的外部部分被限制该窗口的工作站的壁修剪并阻挡。当然,所有的这些因素使读取性能和效率变差。
[0006]此外,部分地由于不同定位且不同尺寸的窗口,已知的成像器通常设置有具有不同光焦度且聚焦在距离窗口不同距离处的成像透镜组件。在现有技术中,一些扭曲的子视场在它们穿过窗口时发散,因此在对与窗口大致平行的标记进行成像时(常见情况)降低了分辨率,因为各传感器在标记上的投影也被放大。如果标记由与工作站的右或左侧成角度的外部子视场成像,则传感器在标记上的投影被拉伸至右或左侧。如果标记正通过一个窗口由朝向相反窗口的中心子视场成像,则传感器投影以与外部子视场的拉伸成直角而被拉伸。换言之,对于每个窗口,有沿左/右轴具有较高分辨率的子视场,且还有沿垂直上/下轴具有较高分辨率的不同的子视场。
[0007]现有技术中用于在子视场通过窗口按一定角度投影的方向上压扁该子视场的失真光学器件将会使该子视场被拉伸,传感器由此将分辨率修改至无法恰当地分辨高密度标记的程度。去除成像透镜组件中的失真光学器件将降低工作站的成本并且增加制造效率。
[0008]同样,通过使分光器定位成非常接近成像器来执行在已知的基于成像器的工作站中分割视场。由于每个子视场随着距离成像器的距离增加而增长,现有技术中紧密相邻的分光器的定位精度非常关键,由此向制造过程增加了劳动密集且昂贵的附加调节步骤。此夕卜,因为成像器聚焦在相应窗口外一距离处(通常几英寸),所以接近成像器的任何标记的图像是非常模糊的。当分光器定位成非常接近成像器时,分光器的边缘非常模糊并且无法聚焦,且在被分割的子视场之间没有清楚的轮廓。因为每个分割子视场在空间体积上非常小,这种模糊可实际覆盖每个分割子视场的有效部分,由此浪费宝贵的传感器并且减少了可用于分辨出位于扫描区中的标记的传感器的数量。

【发明内容】

[0009]本发明涉及对与多侧面产品相关联的标记进行电光成像的交易点工作站。该标记优选是被电光读取的条形码符号以便标识在工作站处被购买的产品。在优选实施例中,工作站是双光学或双窗口工作站,该工作站具有由外壳支承且位于一般的水平面中的一般的水平窗口和也由外壳支承且位于与一般的水平面相交的一般的竖直面中的竖直窗口。竖直面可位于垂直面中,或者可相对于垂直面略微向后或向前倾斜。操作者或客户使产品通过扫描区,该扫描区占据水平窗口处及上部的空间,且还占据竖直窗口处及前面的空间。
[0010]外壳支承至少一个固态成像器,优选为两个固态成像器,每个窗口一个且与每个窗口相关联。优选地,两个成像器共同安装在印刷电路板上。每个成像器具有多个传感器(也称为像素)的传感器阵列,该传感器具有视场。每个成像器优选地包括兆像素尺寸的传感器的二维电荷耦合器件(CXD)阵列或互补金属氧化物半导体器(CMOS)阵列,例如,1280像素宽x960像素高。传感器阵列沿相互正交的阵列轴布置,即行轴和列轴。每个成像器包括成像透镜组件用于捕捉从标记返回的光且用于将所捕捉的返回光投影到传感器阵列。每个成像器可包括照明器或与照明器相关联,以利用来自照明光源(例如发光二极管(LED))的照明光来照明该标记。
[0011]控制器或可编程微处理器用于控制每个照明器来照明标记,用于控制每个成像器捕捉在曝光时间段或帧中从标记返回的照明光以产生指示被读取的标记的电信号,且用于处理电信号以读取标记,以及如果该标记是符号则解码该标记。每个照明器优选地仅在曝光时间段期间工作。每个成像器被控制以在不同的曝光时间段期间捕捉来自标记的返回光,从而避免照明器之间的干扰。
[0012]根据本发明的一个方面,光学系统由外壳支承且用于沿光路引导所捕捉的返回光从至少一个窗口至其相关联的成像器,且用于将成像器的视场分成多个子视场。光学系统具有多个折叠镜,每个折叠镜位于光路中以围绕基本上平行于投影到相应镜上的行轴或列轴之一的相应镜轴使上述子视场中的至少一个子视场中的所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗一个子视场相对于一个窗口的歪斜。
[0013]如上所述,现有技术的至少一些已知的子视场相对于它们穿过的窗口是扭曲或歪斜的。结果,每个扭曲的子视场的外围部分被限制窗口的工作站的壁修剪并阻挡。为了最小化这种修剪(如果不是基本消除这种修剪的话),位于至少一个子视场的光路中的折叠镜相对于垂直成像器的行轴和列轴谨慎定位和定向。具体地,每个这样的折叠镜具有沿每个镜的高度延伸的相互正交的镜轴。每个折叠镜被定向成使得其镜轴之一基本平行于投影到该镜的行轴或列轴之一。因此,每个折叠镜在标记和水平成像器之间沿其传播方向使所捕捉的返回光发生折叠,使得子视场在距窗口的线性边缘一定距离处且基本平行于窗口的线性边缘去歪斜地穿过水平窗口。因此,去歪斜子视场更多地穿过窗口且更充分地适合该窗□。
[0014]根据本发明的另一个方面,光学系统包括第一分光器,用于将成像器的视场分成穿过窗口之一的三个子视场;以及第二分光器,用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的三个子视场。因此,仅需要两个成像器来产生六个子视场。这六个子视场提供在穿过扫描区的产品的各侧上的标记的最佳可见性。六个子视场被定向成对于读取用户呈现给工作站的以最常见方式定向的产品上的标记最有效。六个子视场提供位于产品常见位置处的标记的随机覆盖,从而在由典型用户使用时保证最大性能。然而,如果用户以不常见方式呈现产品,诸如通过与窗口之一相反地定位该标记,子视场仍能定位成读取该标记。
[0015]根据本发明的又一个方面,折叠镜中的至少一个位于每个成像器和每个分光器之间的光路中。在优选的实施例中,每个成像器以远离其相关联窗口预定距离(例如约400mm)沿光路间隔开,且每个分光器位于远离其相关联成像器预定距离的至少五分之一处。因此,每个分光器远离成像器定位。如上所述,分光器的这种远程定位缓解现有技术对高定位精度的要求,且提供被分割子视场之间的更清楚轮廓,由此增加可用于分辨位于扫描区中的标记的传感器的数量。
[0016]如上所述,窗口不同地定位且尺寸不同。作为若干实例,在常规双光学工作站中的一般水平窗口位于水平面中且测量约4英寸宽乘以约6英寸长,而一般的竖直窗口一般位于倾斜面中且测量约6英寸宽乘以约8英寸长。这部分地导致现有技术使用具有不同光焦度和距离窗口不同距离处的不同焦点的成像透镜组件。
[0017]本发明的另一个方面在于提供具有基本相同的光焦度的两个成像器的两个成像透镜组件,且在于以远离其相关联的窗口基本相同的长预定距离(例如,约400mm)间隔成像器。通过使用多个折叠镜实现这种长光路允许使用最少数量的传感器。光路越长,子视场的发散角越窄,同时仍实现窗口处所需的子视场尺寸。因为发散角窄,子视场在窗口外不会快速生长,由此延长了在其上传感器分辨率足够大的工作范围。换言之,如果使用工作站内的较短光路,即小于例如400mm,则窗口处的子视场尺寸将会较小,或者图像分辨率将在超出窗口之外快速变差以至于不能实现实际工作范围。
[0018]本发明的又一个特征在于通过对与产品相关联的标记进行电光成像来处理这些产品的方法。通过以下步骤执行该方法:通过外壳支承至少一个窗口 ;在至少一个固态成像器的视场上捕捉通过至少一个窗口从所述标记返回的光,至少一个固态成像器具有沿相互正交的阵列轴布置的传感器阵列;沿光路引导所捕捉的返回光从至少一个窗口至至少一个成像器;将至少一个成像器的视场分成多个子视场;在光路中定位多个折叠镜中的每一个以围绕基本上平行于投影到相应镜上的阵列轴之一的相应镜轴使上述子视场中的至少一个子视场中的所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗至少一个子视场相对于至少一个窗口的歪斜;以及控制至少一个成像器且处理至少一个子视场中所捕捉的返回光。
[0019]本发明相信具有新颖性的特征在所附权利要求中具体陈述。然而,本发明本身不管是其结构还是其操作方法及其额外的目的和优势当结合附图阅读具体实施例时将从下文描述中得到最好的理解。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是根据本发明的双窗口、双光学交易点工作站或成像读取器的透视图,用于通过图像捕捉来读取穿过工作站的多侧面产品上的标记;
[0021]图2是用于图1的工作站的成像器的传感器阵列的俯视平面图;
[0022]图3是图1的工作站中的光学系统的部分的分裂、放大透视图,图示了图2的成像器的外部子视场的折叠的光路以便于穿过竖直窗口而离开;
[0023]图4是图3的光路的放大、透视侧视图;
[0024]图5是图3的光学系统部分的后侧透视图,描绘了用于将成像器的视场分成由两个外部子视场包围的中心子视场的分光器;
[0025]图6是图3的光学系统部分的俯视平面图,图示了分光器的子视场下游;
[0026]图7是图3的光学系统部分的透视图,图示了图1的工作站的竖直窗口外部的三个子视场;
[0027]图8是图1的工作站中的光学系统的另一部分的分裂、放大透视图,图示在到达另一个分光器之前另一个成像器的视场的另一个折叠光路;
[0028]图9是图8的光路部分的放大、透视侧视图;
[0029]图10是图示图8的分光器的子视场下游的透视图;
[0030]图11是图示图8的分光器的子视场又一个下游的透视图;
[0031]图12是图8的另一个光学系统部分的透视图,图示图1的工作站的水平窗口外部的三个子视场;以及
[0032]图13是图1的工作站的透视图,图示窗口外部的全部六个子场。
【具体实施方式】
[0033]图1描述双窗口双光学交易点工作站10,用于对与多侧面三维产品12相关联的标记14进行电光成像,诸如所示的上述UPC符号,该工作站通常由零售商用来处理涉及承载或印刷标识标记14的产品12的交易。工作站10包括外壳16,该外壳16具有位于一般的水平面中且由水平外部部分16A支承的一般的水平窗口 20和位于与一般的水平面相交的一般的竖直面中且由升高的外部部分16B支承的竖直窗口 22。竖直面可位于垂直面中,或者可相对于垂直面略微向后或向前倾斜。竖直窗口 22优选凹入其外壳部分16B以便抗刮擦。操作者或客户使产品通过扫描区,该扫描区占据水平窗口 20处及上部的空间,且还占据竖直窗口 22处或前面的空间。
[0034]标记14不必是如所示的UPC符号,而可以是不同符号体系的一维符号或任意二维符号或层叠符号或通常在忠诚卡、优惠券、积分卡中发现的类型的各种长度的截断符号。标记14还可以是非符号目标,诸如人员检验、信用卡、借记卡、签名、驾照、消费者本人或操作员本人。捕捉驾照图像尤其有用,因为很多驾照以承载年龄信息的二维标记编码,这在验证客户的年龄以及客户购买与年龄有关的产品(诸如酒精饮料或烟草产品)的能力方面有用。捕捉操作员的图像用于安全目的的视频监控。因此,可确定操作员是否实际扫描产品或者在零售业中称为“私下达成(sweethearting)”的犯罪实践中企图绕过窗口而使广品在窗口周围通过且不对消费者收费。
[0035]产品12不一定是如图所示的三维盒子,而可以是具有左侧12A、右侧12B、前侧12C、后侧12D、底侧12E及顶侧12F的任何物体。产品12通过操作员或消费者沿箭头A的方向穿过扫描区在窗口 20、22上滑动或移动且通过窗口 20、22,或者呈现给任意窗口的中心区。如上所述,产品12可沿其它方向穿过工作站10倾斜或移动。
[0036]如图3-4最佳示出的,第一固态成像器30和第二固态成像器32通常支承在外壳内的印刷电路板18上。每个成像器30、32具有若干传感器的传感器阵列,且在各图中视场由斑点图示。如下所述,第一成像器30的视场朝向竖直窗口 22外部;因此,为了方便,第一成像器30将被单独称为垂直成像器30。类似地,第二成像器32的视场朝向水平窗口 20外部;因此,为了方便,第二成像器32将被单独称为水平成像器32。
[0037]每个成像器30、32优选地包括兆像素尺寸的传感器的二维电荷耦合器件(CXD)阵列或互补金属氧化物半导体器(CMOS)阵列,例如,1280像素宽x960像素高。在优选实施例中,每个成像器30、32的视场测量约15度乘以30度。两个成像器30、32的阵列沿相互垂直的行和列方向延伸。因此,如图2所示,每个成像器具有行轴和列轴。每个成像器30、32包括成像透镜组件34、36 (参见图4),用于捕捉来自标记的返回光且用于将所捕捉的返回光投影到相应的传感器阵列上。每个成像器30、32可包括照明器或与照明器相关联,以利用来自一个或多个照明光源(例如表面安装的发光二极管(LED))的照明光来照明该标记。LED可与相应传感器阵列紧密相邻或与之远离。
[0038]控制器24 (参见图3)是同样安装在板18上且用于控制每个照明器以便照明该标记14的经编码的微处理器,用于控制每个成像器30、32在暴露时间段或帧中检测从标记返回且被成像透镜组件34、36捕捉的照明光,以产生指示被读取的标记的电信号,并且用于处理该电信号以对该标记14进行成像,并且当标记是符号时解码该标记。每个照明器优选地仅在曝光时间段期间工作。每个成像器30、32被优选地控制以在不同的曝光时间段期间捕捉来自标记的返回光,从而避免照明器之间的干扰。
[0039]每个成像器30、32优选地具有全局快门,使得在暴露时间段期间所捕捉的图像不会被标记14相对于窗口的运动干扰。还可采用卷帘式快门或机械快门。标记14可在任意窗口的任何部分上以约每秒100英寸的速度呈现或刷过。对于能够读取快速移动的标记的成像器,标记必须被照明器明亮地照射,使得可利用短曝光时间。任意窗口照射出来的明亮的照明光对于用户而言可能是令人讨厌或不舒服的,所以照明光必须不能被操作者或站在附近的消费者直接观察到。
[0040]根据本发明,光学系统由外壳16支承且用于知道所捕捉的返回光沿第一折叠光路从竖直窗口 22至垂直成像器30,且沿第二折叠光路从水平窗口 20至水平成像器32。如以下更详细描述的,光学系统还用于将垂直成像器30的视场分成多个子视场,即由两个外部右和左子视场30R、30L包围的中心子视场30C,且用于将水平成像器32的视场分成多个子视场,即由两个外部右和左子视场32R、32L包围的中心子视场32C。在图13中示出窗口
20、22外部的各种子视场。
[0041]光学系统具有多个折叠镜,每个定位在第一和第二光路中的每个中,以使子视场中所捕捉的返回光发生折叠。如图3-4所示,多个第一折叠镜40、41、42、43和44沿垂直成像器30和竖直窗口 22之间的第一光路定位以使外部子视场30L中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件34聚焦到垂直成像器30之前按以下顺序连续反射离开镜子44、43、42、41和40。按类似的方式,多个第二折叠镜40、45、46、47和48沿垂直成像器30和竖直窗口 22之间的第二光路定位,以使外部子视场30R中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件34聚焦到垂直成像器30之前按以下顺序连续反射离开镜子48、47、46、45和40。多个第三折叠镜40、49和50沿垂直成像器30和竖直窗口 22之间的第三光路定位,以使中心子视场30C中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件34聚焦到垂直成像器30之前按以下顺序连续反射离开镜子50、49和40。
[0042]如在图5中最佳地示出的,上述镜子41、45和49包括第一分光器,其中镜49将垂直成像器30的视场的中心部分分成中心子视场30C,其中镜41将垂直成像器30的视场的外部部分分成外部子视场30L,且其中镜45将垂直成像器30的视场的另一个外部部分分成外部子视场30R。图6最佳地描绘了(从上面所看到的)镜44、43、42、41和40之间的外部子视场30L的单独通道和折叠,且还描绘了镜48、47、46、45和40之间的外部子视场30R的单独通道和折叠。图7最佳地描绘了穿过竖直窗口 22并且在镜44上的外部子视场30L的单独通道和折叠,以及穿过竖直窗口 22并且在镜48上的外部子视场30R的单独通道和折叠。
[0043]如上所述,现有技术的至少一些已知的子视场相对于它们穿过的窗口 20、22是扭曲或歪斜的。结果,每个扭曲的子视场的外围部分被限制窗口 20、22的工作站的壁修剪并阻挡。为了最小化这种修剪(如果不是基本消除这种修剪的话),位于外部子视场30L的第一光路部分中的折叠镜40、41、42、43和44 ;位于外部子视场30R的第二光路部分中的折叠镜40、45、46、47和48 ;位于外部子视场30C的第三光路部分中的折叠镜40、49和50相对于垂直成像器30的行轴和列轴谨慎定位和定向。具体地,每个这样的折叠镜40、41、42、43、44、45、46、47、48、49和50具有沿每个镜的高度延伸的相互正交的镜轴。每个这样的折叠镜被定向成使得其镜轴之一基本平行于投影到该镜的行轴或列轴之一。因此,每个这样的折叠镜在标记和垂直成像器30之间沿其传播方向使所捕捉的返回光发生折叠,使得每个子视场30C、30L和30R在距竖直窗口 22的线性边缘一定距离处且基本平行于竖直窗口 22的线性边缘去歪斜地穿过竖直窗口 22。因此,如图7和13最佳看到的,每个去歪斜子视场30C、30L和30R更多地穿过竖直窗口 22且更充分地适合竖直窗口 22。
[0044]图3-7的以上讨论涉及用于折叠和分割竖直窗口 22和垂直成像器30之间的去歪斜子视场30C、30L和30R的光学系统的各种折叠镜。图8_12的以下讨论涉及光学系统的附加折叠镜,用于折叠和分割水平窗口 20和水平成像器32之间的附加的去歪曲子视场32C、32L 和 32R。[0045]因此,如图8-9最佳所示,光学系统包括多个第四折叠镜60、61、62、63和64,该多个第四折叠镜60、61、62、63和64沿水平成像器32和水平窗口 20之间的第一光路定位以使外部子视场32R中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件36聚焦到水平成像器32之前按以下顺序连续反射离开镜子64、63、62、61和60。以类似方式,多个第五折叠镜60、61、65、66和67沿水平成像器32和水平窗口 20之间的第二光路定位以使外部子视场32L中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件36聚焦到水平成像器32之前按以下顺序连续反射离开镜子67、66、65、61和60。多个第六折叠镜60、61、68和69沿水平成像器32和水平窗口 20之间的第三光路定位以使中心子视场32C中所捕捉的返回光发生折叠,以便在由成像透镜组件36聚焦到水平成像器32之前按以下顺序连续反射离开镜子69、68、61 和 60。
[0046]如在图8中最佳地示出的,上述镜62、65和68包括第二分光器,其中镜68将水平成像器32的视场的中心部分分成中心子视场32C,其中镜62将水平成像器32的视场的外部部分分成外部子视场32R,且其中镜65将水平成像器30的视场的另一个外部部分分成外部子视场32L。图9最佳地描绘镜61和60及水平成像器32之间远离第二分光镜62、65和68的所有三个子视场的折叠。图10最佳地描绘镜62和63之间的外部子视场32R的单独通道和折叠,还描绘镜45和66之间的外部子视场32L的单独通道和折叠,且还描绘镜68和69之间的中心子视场32C的单独通道和折叠。图11最佳地描绘镜63和64之间的外部子视场32R的单独通道和折叠;以类似的方式,将理解外部子视场32L在镜66和67之间通过(未示出以免妨碍附图)。图12最佳地描绘穿过水平窗口 20并且在镜64上的外部子视场32R的单独通道和折叠以及穿过水平窗口 20并且在镜67上的外部子视场32L的单独通道和折叠以及穿过水平窗口 20并且在镜69上的中心子视场32C的单独通道和折叠。
[0047]如上所述,为了最小化子视场32C、32L和32R在它们通过水平窗口 20时的修剪(如果不是基本消除这种修剪的话),位于中心子视场32C的第三光路部分中的折叠镜60、61、68和69相对于水平成像器32的行轴和列轴谨慎定位和定向。具体地,每个这样的折叠镜60、61、68和69具有沿每个镜的高度延伸的相互正交的镜轴。每个这样的折叠镜被定向成使得其镜轴之一基本平行于投影到该镜的行轴或列轴之一。因此,每个这样的折叠镜在标记和水平成像器30之间沿其传播折叠所捕捉的返回光,使得子视场32C在距水平窗口 20的线性边缘一定距离处且基本平行于水平窗口 20的线性边缘去歪斜地穿过水平窗口 20。
[0048]对于其它子视场32R和32L,外壳16中没有足够的空间用于像对子视场32C所做的那样平行于阵列轴使子视场32R和32L发生折叠。因此,子视场32R和32L利用第二分光器的两个外部镜62、65的复合角旋转。这些镜62、65引入了扭曲,该扭曲在相反方向上通过朝向水平窗口 20的光路进一步往下的折叠镜63、64和66、67被复合角抵消。在子视场32R和32L离开水平窗口 20时,该扭曲几乎完全被消除。因此,如图13最佳看到的,每个去歪斜子视场32C、32L和32R更多地穿过水平窗口 20且更充分地适合水平窗口 22。
[0049]因此,仅需要两个成像器30、32来产生六个子视场。这六个子视场提供在穿过扫描区的产品的各侧面上的标记的最佳可见性。六个子视场被定向成对于读取用户呈现给工作站的以最常见方式定向的产品上的标记最有效。六个子视场提供位于产品常见位置处的标记的随机覆盖,从而在由典型用户使用时保证最大性能。然而,如果用户以不常见方式呈现产品,诸如通过与窗口之一相反地定位标记,子视场仍能定位成读取该标记。[0050]将意识到,折叠镜中的至少一个位于每个成像器和每个分光器之间的光路中。因此,折叠镜40位于垂直成像器30和第一分光器41、45和49之间的光路中;折叠镜60、61位于水平成像器32和第二分光器62、65和68之间的光路中。在优选的实施例中,每个成像器30、32以远离其相关联窗口 22、20预定距离(例如约400mm)沿光路间隔开,且每个分光器位于远离其相关联成像器预定距离的至少五分之一处。因此,每个分光器远离其相关联的成像器定位。如上所述,分光器的这种远程定位缓解现有技术对高定位精度的要求,且提供被分割子视场之间的更清楚轮廓,由此增加可用于分辨位于扫描区中的标记的传感器的数量。
[0051]如上所述,窗口 20、22不同地定位且尺寸不同。作为若干实例,在常规双光学工作站中的一般水平窗口 20位于水平面中且测量约4英寸宽乘以约6英寸长,而一般的竖直窗口 22 —般位于倾斜面中且测量约6英寸宽乘以约8英寸长。这部分地导致现有技术使用具有不同光焦度和距离窗口 20、22不同距离处的不同焦点的成像透镜组件。
[0052]本发明的另一个方面在于提供具有基本相同的光焦度的两个成像器30、32的两个成像透镜组件34、36 (优选不是失真的),且在于以远离其相关联的窗口 22、20基本相同的长预定距离(例如,约400mm)使成像器30、32间隔开。优选地,子视场30C、30R、30L、32C、32R和32L中的每个的光路部分在其相应窗口和其相应成像器之间大致相同。通过使用多个折叠镜实现这种长光路允许使用最少数量的传感器。光路越长,子视场的发散角越窄,同时仍实现窗口处所需的子视场尺寸。因为发散角窄,子视场在窗口外不会快速生长,由此延长传感器分辨率足够的工作范围。
[0053]在使用中,操作者,诸如在超市收银台处工作的人或自己结账台处的消费者,处理其上承载UPC符号14的产品12,通过在相应窗口上滑过产品12或者通过在相应窗口处呈现产品12来穿过窗口 20、22。符号14可位于产品12的顶侧、底侧、右侧、左侧、前侧和后侧中的任一侧上,且成像器30、32中的至少一个或者可能二者均捕捉穿过一个或两个窗口
20、22从符号14发射、散射或返回的照明光。所有三个子视场32C、32R和32L沿不同相交方向穿过水平窗口 20以读取产品的三个侧面。所有三个子视场30C、30R和30L沿不同相交方向穿过竖直窗口 22以读取产品的又三个侧面。如图13所示,六个子视场基本上完全占据扫描区。结果,扫描区中的无法读取标记14的任何死区基本上最小化。
[0054]要理解,前述要素中的每一个、或这些要素中的两个或更多个,可在与前述类型结构不同的其它类型结构中找到有益的应用场合。
[0055]尽管本发明已示出和记载体现为通过使用两个成像器电光读取标记的交易点工作站,然而不旨在局限于所示细节,因为可不脱离本发明的精神地作出多种修正和结构改变。
[0056]无需进一步的分析,前面的内容已然如此完整地披露了本发明的要旨以至于其他人能运用现有的知识针对各种应用场合轻易地对其作出改变而不会忽略一些特征,这些特征从现有技术的立场来看相当好地构成本发明的一般或具体方面的必要特征,并因此这些改变应当和意图在下面权利要求书的等效物的含义和范围内得以理解。
[0057]在所附权利要求书中阐述了要求保护什么样的新内容并要求受字面专利保护。
【权利要求】
1.一种交易点工作站,用于通过对与产品相关联的标记进行电光成像来处理所述产品,包括: 外壳; 由所述外壳支承的至少一个窗口; 至少一个固态 成像器,所述至少一个固态成像器由所述外壳支承且用于捕捉在视场上通过所述至少一个窗口从所述标记返回的光,所述至少一个成像器具有沿相互正交的阵列轴布置的传感器的阵列; 光学系统,所述光学系统由所述外壳支承且用于沿光路引导所捕捉的返回光从所述至少一个窗口至所述至少一个成像器,且用于将所述至少一个成像器的视场分成多个子视场,所述光学系统具有多个折叠镜,每个折叠镜位于所述光路中以围绕基本上平行于投影到相应镜上的阵列轴之一的相应镜轴使所述子视场中的至少一个子视场中的所捕捉的返回光发生折叠以抵抗所述至少一个子视场相对于所述至少一个窗口的歪斜;以及 控制器,用于控制所述至少一个成像器且用于处理所述至少一个子视场中的所捕捉的返回光。
2.如权利要求1所述的工作站,其特征在于,所述至少一个窗口位于竖直面中;且还包括位于与所述竖直面相交的一般的水平面中的另一个窗口 ;由所述外壳支承的另一个固态成像器,用于捕捉在另一个视场上通过另一窗口从所述标记返回的光,且具有沿相互正交的阵列轴布置的传感器的阵列;以及印刷电路板,两个成像器的阵列共同安装于其上。
3.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光学系统包括:第一分光器,用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的多个子视场;以及第二分光器,用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的多个子视场;且其中所述折叠镜中的至少一个位于所述至少一个成像器和所述第一分光器之间的光路中,且其中所述折叠镜中的至少另一个位于另一成像器和第二分光器之间的光路中。
4.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光学系统包括:第一分光器,用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的多个子视场;以及第二分光器,用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的多个子视场,且其中所述至少一个成像器沿所述光路以距离所述至少一个窗口的第一距离间隔开,且其中所述第一分光器位于距离所述至少一个成像器的第一距离的至少五分之一处,且其中所述另一成像器沿所述光路以距离所述另一窗口的第二距离间隔开,且其中所述第二分光器位于距离所述另一成像器的第二距离的至少五分之一处。
5.如权利要求3所述的工作站,其特征在于,每个阵列向上面向所述一般的水平面;其中所述至少一个折叠镜位于所述至少一个成像器上;且其中所述至少另一折叠镜位于所述另一成像器上。
6.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光学系统包括:第一分光器,用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的三个子视场;以及第二分光器,用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的三个子视场,且其中所述第一分光器包括三个分光镜,用于将所述视场分成中心子视场和包围所述中心子视场的两个外部子视场,且其中每个分光镜围绕基本平行于投影到相应分光镜上的至少一个成像器的阵列轴之一的镜轴使相应子视场中的所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗每个子视场相对于一个窗口的歪斜。
7.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光学系统包括:第一分光器,用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的三个子视场;以及第二分光器,用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的三个子视场,且其中所述第二分光器包括用于形成中心子视场的中心分光镜以及用于形成包围所述中心子视场的两个外部子视场的两个外部分光镜,且其中所述中心分光镜围绕基本平行于投影到所述中心分光镜上的另一成像器的阵列轴之一的镜轴使所述中心子视场中的所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗所述中心子视场相对于另一窗口的歪斜,且其中外部分光镜是倾斜的以相对于另一窗口使外部子视场旋转和去歪斜。
8.如权利要求4所述的工作站,其特征在于,每个窗口具有线性边缘;且其中所述光学系统引导子视场在距离每个窗口的线性边缘一定距离处且基本平行于每个窗口的线性边缘而穿过每个窗口。
9.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光学系统引导所捕捉的返回光沿第一光路部分从至少一个窗口到至少一个成像器,且还引导所捕捉的返回光沿在长度上基本上等于第一光路部分的第二光路部分从另一窗口至另一成像器。
10.如权利要求2所述的工作站,其特征在于,两个成像器具有光焦度基本上相同的成像透镜组件。
11.一种通过对与产品相关联的标记进行电光成像来处理所述产品的方法,所述方法包括以下步骤: 通过外壳支承至少一个窗口; 在至少一个固态成像器的视场上捕捉通过至少一个窗口从所述标记返回的光,所述至少一个固态成像器具有沿相互正交的阵列轴布置的传感器的阵列; 沿光路引导所捕捉的返回光从至`少一个窗口到至少一个成像器;` 将所述至少一个成像器的视场分成多个子视场; 在所述光路中定位多个折叠镜中的每一个,以围绕基本上平行于投影到相应镜上的阵列轴之一的相应镜轴使所述子视场中的至少一个子视场中的所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗所述至少一个子视场相对于至少一个窗口的歪斜;以及 控制所述至少一个成像器且处理所述至少一个子视场中的所捕捉的返回光。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述至少一个窗口位于竖直面中;且在与所述竖直面相交的一般的水平面中定位另一个窗口,并且捕捉在另一个固态成像器的另一个视场上通过另一窗口从所述标记返回的光,所述另一个固态成像器具有沿相互正交的阵列轴布置的传感器的阵列,并且将两个成像器的阵列共同安装于印刷电路板上。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,分割步骤由第一分光器和第二分光器执行,所述第一分光器用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的多个子视场;所述第二分光器用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的多个子视场,且将折叠镜中的至少一个定位于所述至少一个成像器和所述第一分光器之间的光路中,且将所述折叠镜中的至少另一个定位于另一成像器和第二分光器之间的光路中。
14.如权利要求12所述的方法,其特征在于,分割步骤由第一分光器和第二分光器执行,所述第一分光器用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的多个子视场;所述第二分光器用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的多个子视场,且沿所述光路以距离所述至少一个窗口的第一距离间隔开所述至少一个成像器,且将所述第一分光器定位于距离所述至少一个成像器的第一距离的至少五分之一处,且沿所述光路以距离所述另一窗口的第二距离间隔开所述另一成像器,且将所述第二分光器定位于距离所述另一成像器的第二距离的至少五分之一处。
15.如权利要求13所述的方法,其特征在于,将每个阵列配置成向上面向所述一般的水平面;且将所述至少一个折叠镜定位于所述至少一个成像器上;且将所述至少另一折叠镜定位于所述另一成像器上。
16.如权利要求12所述的方法,其特征在于,分割步骤由第一分光器和第二分光器执行,所述第一分光器用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的三个子视场,所述第二分光器用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的三个子视场,且将所述第一分光器配置成具有三个分光镜以便于将所述视场分成中心子视场和包围所述中心子视场的两个外部子视场,且其中每个分光镜围绕基本平行于投影到相应分光镜上的至少一个成像器的阵列轴之一的镜轴使相应子视场中所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗每个子视场相对于一个窗口的歪斜。
17.如权利要求12所述的方法,其特征在于,分割步骤由第一分光器和第二分光器执行,所述第一分光器用于将所述至少一个成像器的视场分成穿过一个窗口的三个子视场,所述第二分光器用于将另一成像器的另一视场分成穿过另一窗口的三个子视场,且将所述第二分光器配置成具有用于形成中心子视场的中心分光镜以及用于形成包围所述中心子视场的两个外部子视场的两个外部分光镜,且其中所述中心分光镜围绕基本平行于投影到所述中心分光镜上的另一成像器的阵列轴之一的镜轴使所述中心子视场中所捕捉的返回光发生折叠,以抵抗所述中心子视场相对于另一窗口的歪斜,且使外部分光镜倾斜以相对于另一窗口使外部子视场旋转和去歪斜。
18.如权利要求14所述的方法,其特征在于,将每个窗口配置成具有线性边缘,且引导子视场在距离每个窗口的线性边缘一定距离处且基本平行于每个窗口的线性边缘而穿过每个窗口。
19.如权利要求12所述的方法,其特征在于,引导所捕捉的返回光沿第一光路部分从至少一个窗口到至少一个成像器,且还引导所捕捉的返回光沿在长度上基本上等于第一光路部分的第二光路部分从另一窗口至另一成像器。
20.如权利要求12所述的方法,其特征在于,将两个成像器配置成具有光焦度基本上相同的成像透镜组件。
【文档编号】G06K7/10GK103502997SQ201280020487
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年4月26日
【发明者】M·德兹玛拉, E·巴坎 申请人:讯宝科技公司

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