基于pos的条形码符号读取系统的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  3

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专利名称:基于pos的条形码符号读取系统的制作方法
基于POS的条形码符号读取系统技术领域
本公开内容大体涉及用于以支持优化的出纳扫描和结帐操作以及增加的吞吐量性能的方式在销售点(point-of-sale,P0S)环境中读取条形码符号的方法和装置的改进。
背景技术
针对产品和物品标识使用条形码符号在本领域是公知的。目前,已经开发了用于在零售销售点(POS)读取条形码符号的各种类型的条形码符号扫描仪。
在诸如超市和高容量的百货商店之类的苛求的零售环境中,在这里高结帐吞吐量对于达到商店利益率和顾客满意是至关重要的,普遍的是使用具有底部扫描窗口和侧面扫描窗口这二者的激光扫描条形码读取系统来使得能够实现高度强烈的扫描仪性能。在这样的系统中,出纳只需要拖动条形编码的物品经过这些扫描窗口,用来在来自出纳或结帐人员的最小辅助的情况下自动读取在其上面的条形码。这样的双扫描窗口系统典型地被称为 “双光学”激光扫描系统,这是因为这样的系统米用在其底部扫描窗口和侧面扫描窗口后面设置的两套光学系统。在美国专利号4,229,588 ;4,652,732和6,814,292中公开了基于多边形的双光学激光扫描系统的示例;这些专利中的每一个通过引用全部结合于此。双光学激光扫描仪的商用示例包括=PSC公司的PSC 8500-基于6面激光扫描;PSC公司的PSC 8100/8200-基于5面激光扫描;NCR的NCR7876-基于6面激光扫描;NCR的NCR7872,基于 5 面激光扫描;和 Metrologic Instruments 公司的 MS232x StratOS H和 MS2122 StetOS E Stratos 基于 6 面激光扫描系统;以及 Metrologic Instruments 公司的 MS2200 StratOS S 基于5面激光扫描系统。
近年来,已经提出了高性能基于数字成像的POS条形码符号读取器以供在零售 POS应用中使用。在美国专利号7,540,424B2和美国公开号2008-028361 IAl (都被转让给 Metrologic Instruments公司)中公开了这样的系统的示例。
但是,不管历年来对基于激光扫描和基于数字成像的条形码符号读取器这二者的许多改进,本领域仍然存在对改进的基于POS的条形码符号读取系统的极大需要,该系统能够支持优化的出纳扫描和结帐操作以及在POS站处增加的吞吐量性能,同时能够避免现有系统和方法的缺点和不足。发明内容
因此,本公开内容的主要目的是提供供在POS环境中使用的改进的条形码符号读取系统,其免除了现有系统和方法中的缺点和不足。
另一目的是提供一种基于POS的条形码符号读取系统,其能够可视地和/或可听地显示指示系统性能(例如系统吞吐量)的测定,所述系统性能能够受该系统操作者影响。
另一目的是提供这样的一种基于POS的条形码符读取系统,其采用照明和数字成像技术,来捕获输送通过该系统所支持的3D成像体积的对象的数字图像。
另一目的是提供这样的一种基于POS的条形码符号读取系统,其采用高速激光扫CN 102938050 A书明说2/17 页描技术,来捕获输送通过该系统所支持的3D扫描体积的激光扫描对象的扫描数据。
另一目的是提供这样的一种基于POS的条形码符号读取系统,其中,在该系统的 3D扫描体积内在各种可能的位置中,提供一个或多个对象运动传感器(例如,基于成像的, 基于IR脉冲多普勒LIDAR的,基于超声波能量的,等等),用来实时测量或估计正由出纳手动移动通过该3D扫描体积的对象的速度,使得指示能够受系统操作者影响的系统性能(例如系统吞吐量)的测定能够被可视地和/或可听地显示以便向出纳提供反馈。
另一目的是提供一种基于POS的条形码读取系统,其支持解决超市/大型超级市场和杂货店市场段的需要的POS扫描优化方法。
另一目的是提供一种具有导致更快的顾客结帐时间和生产力增益的性能优点的基于POS的条形码读取系统。
另一目的是提供一种高性能条形码读取系统,其帮助在工人生产力和结账速度方面提供引人注意的增益。
在下文中以及在附加于此的权利要求书中这些和其他目的将变得显而易见。


为了更全面地理解这些目的,应当结合附图来阅读对说明性实施例的下列详细描述,其中
图I是采用条形码符号读取系统的第一说明性数字成像实施例的零售销售点 (POS)站的透视图,其被示出与电子·称重计、RFID读取器和磁条卡读取器集成,并且具有薄的类似平板的形状因子以便紧凑安装在该POS站的台表面中;
图2是所示出的从图I中的其POS环境移出的条形码符号读取系统的第一透视图,以及该条形码符号读取系统被提供有成像窗口保护板(安装在玻璃透光窗之上)并且具有中央X孔图案(pattern)和平行于该系统的侧面所对准的一对平行孔,用于从安装在该系统的成像窗口之下的共面照明和成像站丛投射共面照明和成像平面。图2A是图2的条形码符号读取系统的放大、部分切除透视图3A是基于POS的条形码符号读取系统的第一说明性实施例的透视图,示出为被安装在图I的零售POS环境中,其中每个共面照明和线性成像站都采用VLD或LED的线性阵列来生成与该站中采用的线性(ID)图像感测阵列的视场共面的基本上平面的照明射束(PLIB),其中,在该站处部署了基于成像的高速运动/速度传感器(S卩,检测器),目的是 (i)及时检测在任何时刻在该FOV内是否存在对象,以及(ii)检测对象通过该站处的线性图像感测阵列的FOV的运动和速度,实时控制相机参数,其包括该线性图像感测阵列的时钟频率,以及Qii)基于对输送通过该3D成像体积的对象时“通过速率”的反馈,自动向该系统操作者提供可视和/或音频指示。
图3B是图3A的系统实施例的块示意表示,其中,共面照明和线性成像站丛支持 (i)沿着该3D成像体积内的每个共面照明和成像平面的自动图像形成和捕获,(ii)在该3D 成像体积内的基于成像的对象运动/速度感测和智能自动照明控制,以及(iii)自动显示对象扫描速率/速度测定或估计以向该系统操作者提供反馈,从而优化扫描吞吐量;
图3C是图3B的系统实施例中采用的共面照明和成像站之一的块示意表示,示出了其平面照明阵列(PLLA),其线性图像形成和检测子系统,其图像捕获和缓冲子系统,其基5于成像的高速对象运动/速度检测(即感测)子系统,以及其局部控制子系统;
图3D是描述用于实现图3A、3B和3C中描述的数字图像捕获和处理系统的计算和存储器体系结构平台的示例性实施例的示意图3E是阐述第一说明性实施例的系统所支持的POS扫描优化方法的主要步骤的流程图,涉及步骤⑴获取关于该系统操作者(即出纳)的标识信息,(ii)自动获取/捕获和存储正被手动输送通过该系统的3D成像体积的每个对象的速率/速度,(iii)使用该对象速率/速度数据来调整该系统内的相机参数(例如图像感测阵列速度,和/或照明强度水平和/或持续时间),(iv)捕获并处理该对象的数字图像以便读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号,以及(V)可视和/或可听地显示对于该系统操作者而言对象的检测扫描速度,以便向该系统操作者提供通过速率(PTS)反馈,并由此优化扫描仪结帐速率和POS吞吐量;
图4A是基于POS的条形码符号读取系统的第二说明性实施例的透视图,示出为被安装在图I的零售POS环境中,其中,每个共面照明和线性成像站都采用VLD或LED的线性阵列以生成与该站中采用的线性(ID)图像感测阵列的视场共面的基本上平面的照明射束 (PLIB),其中在该站部署了多个基于红外脉冲多普勒LIDAR的高速运动/速度传感器,目的是⑴及时检测在任何时刻在该FOV内是否存在对象,(ii)检测对象通过该线性图像感测阵列的FOV的运动和速度,实时控制相机参数,包括该线性图像感测阵列的时钟频率,以及(iii)基于对输送通过该3D成像体积的对象的速率的反馈,自动向该系统操作者提供可视和/或音频指示;
图4B是图4A的系统实施例的块示意表示,其中共面照明和线性成像站丛支持⑴ 沿着该3D成像体积内的每个共面照明和成像平面的自动图像形成和捕获,(ii)在该3D成像体积内的基于成像的对象运动/速度感测和智能自动照明控制,以及(iii)自动显示对象扫描速率/速度测定或估计以向该系统操作者提供反馈,从而优化扫描吞吐量;
图4C是图4B的系统实施例中采用的共面照明和成像站之一的块示意表示,示出了其平面照明阵列(PLIA),其线性图像形成和检测子系统,其图像捕获和缓冲子系统,其基于IR脉冲多普勒LIDAR的高速对象运动/速度检测(即感测)子系统,以及其局部控制子系统;
图4D是描述用于实现图4A、4B和4C中描述的数字图像捕获和处理系统的计算和存储器体系结构平台的示例性实施例的示意图4E是阐述图4A和4B中所示的基于数字成像的条形码符号读取系统所支持的 POS扫描优化方法的主要步骤的流程图,涉及步骤(i)获取关于该系统操作者(即出纳)的标识信息,( )自动获取/捕获并存储手动输送经过该系统的3D成像体积的每个对象的速率/速度,(iii)使用该对象速度/速率数据来调整该系统内的相机参数(例如图像感测阵列速度,和/或照明强度水平和/或持续时间),(iv)捕获和处理对象的数字图像以便读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号,以及(V)可视和/或可听地显示对于该系统操作者而言的所检测对象扫描速率,以向该系统操作者提供通过速率(PTS)反馈,并由此优化扫描仪结帐速率和POS吞吐量;
图5A是基于POS的条形码符号读取系统的第三说明性实施例的透视图,被示出为安装于图I的零售POS环境中,其中,每个共面照明和线性成像子系统都采用(i) VLD或LED的线性阵列,其用来生成与其线性(ID)图像感测阵列的视场共面的基本上平面的照明射束(PLIB),其中横跨该系统,部署了多个全局控制的基于成像的高速运动/速度子系统,目的是(i)及时检测在任何时刻在该FOV内是否存在对象,和(ii)检测对象通过该线性图像感测阵列的FOV的运动和速度,实时控制相机参数,包括该线性图像感测阵列的时钟频率, 以及(iii)基于对输送通过该3D成像体积的对象的速度的反馈,自动向该系统操作者提供基可视和/或首频指不;
图5B是图5A的系统实施例的块示意表示,其中共面照明和线性成像站丛支持(i) 沿着该3D成像体积内每个共面照明和成像平面的自动图像形成和捕获,(ii)在该3D成像体积内的基于成像的对象运动/速度感测和智能自动照明控制,以及(iii)自动显示对象扫描速度/速率测定或估计,以向该系统操作者提供反馈,从而优化扫描吞吐量;
图5C是图5A的系统实施例中采用的共面照明和成像站之一的块示意表示,更加详细地示出了其基于成像的对象运动/速度检测子系统以及它如何与该局部控制子系统、 平面照明阵列(PLIA)和线性图像形成和检测子系统协作;
图是描述用于实现图5A、5B和5C中描述的数字图像捕获和处理系统的计算和存储器体系结构平台的示例性实施例的示意图5E是阐述图5A和5B中所示的基于数字成像的条形码符号读取系统所支持的 POS扫描优化方法的主要步骤的流程图,涉及步骤(i)获取关于该系统操作者(即出纳) 的标识信息,(ii)自动获取/捕获并存储正手动输送通过该系统的3D成像体积的每个对象的速度/速率,(iii)使用该对象速度/速率数据来调整该系统内的相机参数(例如图像感测阵列速度,和/或照明强度水平和/或持续时间),(iv)捕获和处理该对象的数字图像以读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号,以及(V)可视和/或可听地显示对于该系统操作者而言的所检测对象扫描速率,以向该系统操作者提供通过速率 (PTS)反馈,且由此优化扫描仪结帐速率和POS吞吐量;
图6A是基于POS的条形码符号读取系统的第四说明性实施例的透视图,示出为安装在图I的零售POS环境中,其中采用了一对激光扫描子系统,每个配备有激光扫描机构和射束形成反射镜阵列,其用于生成被投影通过该系统外壳的水平或垂直扫描窗口的全向激光扫描图案,并且其中在水平扫描窗口的相对侧上部署了基于IR的运动/速度子系统,目的是(i)及时检测任何时刻在该FOV内是否存在对象,和(ii)检测对象通过该线性图像感测阵列的FOV的运动和速度,实时控制相机参数,包括该线性图像感测阵列的时钟频率,以及(iii)基于对输送通过该3D成像体积的对象的速度的反馈,自动向该系统操作者提供可视和/或音频指示;
图6B是图6A的系统实施例的块示意表示,其中其激光扫描站对支持(i)沿着通过该系统的3D扫描体积的扫描平面丛对条形码符号的自动激光扫描,(ii)通过该3D扫描体积的对象的基于IR的对象运动/速度感测,以及(iii)自动显示对象扫描速度/速率测定或估计,以向该系统操作者提供反馈,从而化扫描吞吐量;和
图6C是图6A和6B中所不的基于激光扫描的条形码符号读取系统所支持的POS 扫描优化方法的主要步骤的流程图,涉及步骤(i)获取关于该系统操作者(即出纳)的标识信息,(ii)自动获取/捕获并存储手动输送通过该系统的3D成像体积的每个物体的速度/速率,(iii)捕获和处理从激光束扫描的对象收集的激光扫描数据信号以便读取在所收集的扫描数据信号中表示的一个或多个码符号,以及(iv)可视和/或可听地显示对于该系统操作者而言的所检测对象扫描速率,以向该系统操作者提供可视和/或可听的经过速度(PTS)反馈,并由此优化扫描仪结帐速率和POS吞吐量。
具体实施方式
参考附图中的各图,将非常详细地描述装置和方法的各种说明性实施例,其中将使用同样的附图标记来指示同样的元素。
公开了采用实时对象扫描速度测量和显示反馈能力的基于数字成像和基于激光扫描的条形码符号读取系统。
特别地,图2至5E示出了基于数字成像的条形码符号读取系统10A、IOB和IOC的若干说明性实施例,它们采用了用于通过对该系统的3D成像体积进行成像的实时对象扫描速度测量的不同的技术。此外,图6A至6C示出了基于激光扫描的条形码符号读取系统 IOD的说明性实施例,其采用了用于通过对该系统的3D成像体积进行成像的实时对象扫描速度测量的说明性技术。
总的来说,这些条形码符号读取系统IOA至IOD中的每一个都能够被安装在图I 中所示的销售点(POS)环境(即站)中,所述销售点环境具有台表面,条形码符号读取系统 10A、(10B、10C、10D)可以被安装在该台表面中或者在该台表面上,并且被连接到基于PC的主机系统和/或信息处理服务器33、以及其他输入/输出设备,如下面更加详细地描述和示出的。
在说明性实施例中,每个条形码符号读取系统配备有在零售销售点(POS)站I处支持的对象扫描速度显示和反馈能力,如图I中所示。
总的来说,存在许多不同的方法来实时测量正手动扫描通过该系统10的3D成像体积的对象(即消费者产品)的速率或速度,这是为了显示通过该系统的对象扫描速度、和向该系统操作者提供“系统吞吐量反馈”以及优化系统吞吐量和出纳扫描性能的目的。
遍及这些图形绘图,图示了各种技术。
例如,在图2至3E中所不的说明性实施例中,该系统米用了以局部子系统级实践的基于成像的对象运动和速度感测技术。
在图4至4E中所示的说明性实施例中,该系统采用了以局部子系统级实践的基于 IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动和速度检测技术。
在图5至5E中所示的说明性实施例中,该系统采用了以全局系统级实践的基于成像的对象运动/速度检测技术。
在图6至6C中所示的说明性实施例中,该系统采用了以全局系统级实践的基于IR 的对象运动和速度检测技术。
通过持续地收集或接收与移动通过该系统的3D成像或扫描体积或者出现在该系统的3D成像或扫描体积内的对象有关的更新的运动和速度/速率数据,该系统可以自动显示对象扫描速率/速度,以向该系统操作者提供通过反馈(pass-through-feedback)以致力于优化扫描吞吐量。
这样的为特定系统操作者(例如出纳或售货员)收集的通过速率数据 (pass-through speed data)可以被实时显示以训练该系统操作者以便达到较高的结帐性能水平。此外,可以把为任何给定系统操作员收集的通过速率数据存储在局部或集中化的关系数据库管理系统(relational database management system, RDBMS)中,并且使得管理者使用远程客户端机器,通过通信网络(例如因特网)可访问这些数据,以便在远程管理软件中或内查看和分析。
在此当口现在以更多的技术细节来描述各种说明性实施例是适当的。
采用基于成像的对象运动和速度感测技术的条形码符号读取系统的第一i兑明性
实施例
如图2和3A中所示,第一说明性实施例IOA的条形码符号读取系统包括具有光学透明(玻璃)成像窗口 13的系统外壳,该光学透明成像窗口优选地由被提供有一种图案的孔18的成像窗口保护板17覆盖。这些孔容许来自共面照明和成像站丛15A至15F的多个共面照明和成像平面的投射。
如图3B的系统图中所示,系统10通常包括共面照明和线性成像站丛(15A至 15F),每个使用照明阵列和线性图像感测阵列技术来构造;多处理器多通道图像处理子系统20,用于支持沿着每个共面照明和成像平面以及该系统内的对应数据通道的基于图像处理的自动条形码符号读取和光学字符识别(optical character recognition, OCR);基于软件的对象识别子系统21,与该图像处理子系统20协作使用,并且在该系统正对对象(诸如蔬菜和水果)进行成像时,在零售POS处自动识别所述对象;电子称重计模块22,其采用位于该系统的在结构上为刚性的平台下方中央的一个或多个称重传感器,电子称重计模块22用于基本上支撑或测量位于窗口 13或窗口保护板17上的所有的对象的重量,并且生成表示这样的对象的所测重量的电子数据;输入/输出子系统25,用于与图像处理子系统 20、电子称重计22、RFID读取器26、信用卡读取器27、电子物品监视(Electronic Article Surveillance, EAS)子系统28 (包括集成在系统中的Sensormatii; EAS标签去激活块29) 以及可听/可视信息显示子系统(即模块)300相接口,所述可听/可视信息显示子系统 300用于在POS站处可视地和/或可听地实时显示产品扫描速率/速度的指示(例如测定或估计),和/或(ii)诸如结帐吞吐量之类的系统性能的测定,以在优化扫描和结帐速率时辅助出纳,并且因而提升了工人生产力。
由附图标记15指示的条形码符号读取系统10A中的每个共面照明和成像站的主要功能是根据该系统设计,使用基于激光或基于LED的照明来沿着其共面照明和成像平面的视场(field of view, F0V)捕获数字线性(ID)或窄区域图像。这些捕获的数字图像然后被缓冲,并且使用基于线性(ID)型图像捕获和处理的条形码读取算法进行解码处理,或者能够被聚集在一起并且被缓冲以重建2D图像,以便使用如在申请人的美国专利号 7,028,899B2 (其通过引用结合于此)中所教导的基于1D/2D图像处理的条形码读取技术进行解码处理。此外,共面和/或同延的照明和成像站丛15A至15F,可以使用(i)基于VLD 和/或基于LED的照明阵列以及线性和/或区域型图像感测阵列,和(ii)嵌入在该系统体系结构内的实时对象运动/速度检测技术来构造。所得到的系统10使得能够实现(I)在该系统的3D成像体积内的智能自动照明控制;(2)沿其内的每个共面照明和成像平面的自动图像形成和捕获;(3)在POS站处对象/产品扫描速率的实时显示,以在优化扫描和结帐速率时辅助出纳,并且因而提升了工人生产力;以及(4)支持多样种类的基于增值信息的服务的高级自动图像处理操作,这些服务在包括零售POS环境以及工业环境在内的多样的端用户环境中被供给。
总的来说,每个共面照明和成像站15能够响应于自动检测到在其共面照明和成像平面的FOV的至少一部分中的对象,把其操作状态从对象运动和速度检测改变为条形码读取。依靠此特征,该系统中的每个共面照明和成像站只有当且只要在其共面照明和成像平面的FOV内检测到对象,就能够自动且智能地使LED或VLD照明指向该对象。用于局部照明控制的此智能才能使朝着要成像的对象指向的照明最大化,并且特别在零售商店环境中在系统操作期间使朝着消费者或系统操作者指向的照明最小化。
为了在POS环境支持自动对象识别功能(例如蔬菜和水果识别),基于图像捕获和处理的对象识别子系统21 (即包括对象库等)与多通道图像处理子系统20协作以便(i) 管理和处理由共面照明和成像站15生成的多个通道的数字图像帧数据,(ii)从经处理的数字图像中提取对象特征,以及(iii)在POS站自动识别在对象识别子系统21的对象库中表示的对象。
虽然激光照明(例如VLD)源就生成共面激光照明平面以供图像捕获和处理系统使用而言具有许多优点(即,优秀的功率密度和聚焦特性),但是应当理解在大多数应用中将需要实践斑点图案降噪措施。与此有关,申请人的美国专利号7,028,899B2中公开的高级斑点图案噪声缓解方法和装置(正如本文完全阐述的,其通过引用结合于此),能够被用来在采用相干照明源的数字成像系统中相当大地减少斑点噪声功率。
相反,基于LED的照明源还能够被用来生成平面照明射束(平面)以供图像捕获和处理系统使用。由于缺少高时间和空间相干属性,与LED技术相关联的主要优点是缺少斑点图案噪声。与LED技术的一些显著缺点是在聚焦特性以及功率密度生成方面的固有局限性。这些局限性中的许多局限性可以利用使LED阵列适合于供所述数字图像捕获和处理系统和方法使用的常规方法来解决。
在一些实施例中,可能期望使用基于VLD和基于LED的照明源这二者来在基于成像的条形码符号读取系统内提供混合照明形式。
在图6B中,沿着多通道图像处理子系统20的每个通道采用的条形码符号读取模块可以使用新泽西州Omniplanar公司的SwiftDeCOder 基于图像处理的条形码读取软件或任何其他合适的基于图像处理的条形码读取软件来实现。此外,该系统针对下列提供了完全支持(i)动态且自适应地控制该数字图像捕获和处理系统中的系统控制参数,如申请人的美国专利号7,607,581和7,464,877中所公开和教导的,以及(ii)容许对系统特征和功能的修改和/或扩展,如美国专利号7,708,205中所公开和教导的,上述每个专利都通过引用结合于此。
如图3C中所示,可以通过射束成形和准直光学系统来聚焦VLD或LED阵列以便把它们的输出功率集中到薄的照明平面中,该照明平面与该共面照明和成像站的成像光学系统的视场在空间上完全一致,因此非常少的光能被浪费。每个基本上平面的照明射束 (planar illumination beam, PLIB)能够从平面照明阵列(planar illumination array, PLIA)生成,所述平面照明阵列由使用VLD或LED以及相关联的射束成形和聚焦光学系统的多个平面照明模块(planar illumination module, PLIM)形成,这在申请人的美国专利号 6,898,184和7,490,774(每个都通过引用全部结合于此)以更多的技术细节被教导。优选地,从PLIA中的PLIM生成的每个平面照明射束(PLIB)都被聚焦成使得其最小宽度出现在为最远对象(或工作)距离的点或平面处,该系统被设计成在该最远对象(或工作)距离处在该系统的3D成像体积内捕获图像,不过此原理在特定应用中可以被放宽以达到其他设计目的。
如图3B和3C中所示,图2和3A的系统中采用的每个共面照明和成像站15包括 照明子系统44,其包括VLD或LED线性阵列45和相关联的聚焦和圆柱形射束成形光学系统(即平面照明阵列PLIA),用于从该站生成平面照明射束(PLIB)61 ;线性图像形成和检测 (image formation and detection, IFD)子系统40,其具有用于与局部控制子系统50相接口的相机控制器接口(例如,实现为现场可编程门阵列或FPGA)以及高分辨率线性图像感测阵列41和光学系统42,该光学系统42在该图像感测阵列上提供与由该线性照明阵列45 产生的PLIB共面的视场(FOV) 43以便形成和检测在该系统的FOV内的对象的线性数字图像;局部控制子系统50,用于响应于由维持在该系统级的全局控制子系统37生成的控制信号,对该站内的子部件的操作进行局部地控制,如图3B中所示;图像捕获和缓冲子系统48, 用于通过该线性图像感测阵列41捕获线性数字图像,并把这些线性图像缓冲在缓冲存储器中,以便形成2D数字图像,从而传输到维持在该系统级的图像处理子系统20,如图3B中所示,以及根据条形码符号解码算法、OCR算法、和/或对象识别过程的后续图像处理;基于图像捕获和处理的高速运动/速度感测子系统49,其用于把运动和速度数据至该局部控制子系统50,用来处理和自动生成被用来控制该站内的线性图像形成和检测系统的照明和曝光参数的控制数据。有关平面照明和成像模块(PLIIM)的设计和构造的细节可以在通过引用结合于此的申请人的美国专利号7,028,899B2中找到。
在说明性实施例中,该基于图像捕获和处理的高速运动/速度感测子系统49可以包括下列部件区域型图像获取子系统,其具有区域型图像感测阵列和光学系统,其用来生成在空间上优选地与该线性图像形成和检测子系统40的F0V43的较长尺寸同延的视场 (FOV);区域型(IR)照明阵列,用于照明运动/速度检测子系统49的F0V;以及嵌入式数字信号处理(digital signal processing, DSP)图像处理器,用于自动处理由该数字图像获取子系统捕获的2D图像。该DSP图像处理器处理捕获的图像以便实时地从经处理的图像自动抽取运动和速度数据,并将此运动和速度数据提供给该局部控制子系统50以处理和自动生成控制数据,所述控制数据被用来控制该站内的该线性图像形成和检测系统的照明和曝光参数。
在图2至3C所示的说明性实施例中,每个基于图像捕获和处理的运动/速度感测子系统49都持续且自动地计算对象通过该站的平面FOV的运动和速度,并使用此数据来生成设置时钟信号的频率的控制信号,所述时钟信号用来从在该系统的线性图像形成和检测子系统40中采用的线性图像感测阵列41读出数据。在美国专利号7,540,424(通过引用结合于此)中示意性地图示了基于图像捕获和处理的运动/速度感测子系统49的一些版本。
基于图像捕获和处理的运动/速度检测子系统49采用线性型或区域型图像感测阵列来捕获通过该图像形成和检测子系统的FOV的对象的图像。然后,基于DSP的图像处理器计算关于该线性图像形成和检测(IFD)子系统40的FOV内的(一个或多个)对象的运动和速度数据,以及然后把此运动和速度数据提供给局部子系统控制器50以使得它可以生成(即计算)用于控制时钟信号的频率的控制数据,所述时钟信号被用在从该图像形成和检测子系统的线性图像感测阵列中读出数据。在前,在美国专利号7,540,424中描述的频率控制算法可以被用来控制该系统的IFD子系统40中采用的线性图像感测阵列41的时钟频率。
当共面照明和成像站中的任何一个被配置在其对象运动/速度检测状态下时,存在照明以控制入射在该对象运动/速度检测器子系统49内的图像感测阵列上的照明的需要。总的来说,存在若干方式来在对象运动/检测模式期间照明对象(例如,基于LED的、 周围的、激光的),并且在照明正由在该系统中任何站处采用的对象运动/速度检测子系统 49的图像感测阵列41成像的对象时,可以控制各种照明参数。此外,给定在该对象运动/ 速度检测模式期间采用的特定种类的照明,则存在可以被控制的各种照明参数,即照明强度(例如,低功率、半功率、全功率);照明射束宽度(例如,窄射束宽度、宽射束宽度);以及照明射束厚度(例如,小射束厚度,大射束厚度)。基于这些照明控制参数,在该系统中的每个照明和成像站可以实现若干不同的照明控制方法。这样的方法在上面的美国专利号 7,540,424和美国公开号20080283611A1中详细地公开了。
图3D描述了计算和存储器体系结构平台的示例性实施例,所述计算和存储器体系结构平台可以被用来实现图3和3C中描述的基于图像捕获和处理的全向条形码符号读取系统。如所示出的,连同与照明和成像站以及其他子系统相关联的电光学系统一起,此硬件计算和存储器平台可以在单PC板58上实现,并因而还起到光具座的功能。如所示出的, 该硬件平台包括至少一个、但优选为多个高速双核微处理器,用来提供具有高带宽视频接口以及视频存储器和处理支持的多处理器体系结构;FPGA(例如Spartan 3),用于管理由多个数字图像捕获和缓冲通道供应的数字图像流,其中的每一个数字图像捕获和缓冲通道由该系统中的一个共面照明和成像站(例如,线性CCD或CMOS图像感测阵列、图像形成光学系统,等等)驱动;鲁棒的多层存储器体系结构,其包括DRAM、闪速存储器、SRAM,以及在一些应用中甚至包括硬盘持久性存储器;VLD和/或LED阵列,相关联的射束成形和准直 /聚焦光学系统;以及模拟和数字电路,用于实现该照明子系统;具有微处理器和连接器的接口板;功率供应和分配电路;以及用于实现该系统中所采用的其他子系统的电路。
参照图3E,下面将详细描述由第一说明性实施例的系统IOA所支持的POS扫描优化方法的优选方法。
如图3E中的块A处所指示的,该方法的第一步骤涉及在系统操作之前,获取关于该系统操作者(如出纳或售货员)的标识数据,然后将此标识信息数据存储在该系统的系统存储器中。这样的标识信息可以包括下列项中的一个或多个该系统操作者的姓名;雇员标识号;等等。
如图3E中的块B处所指示的,该方法的第二步骤涉及自动获取正手动移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的速率/速度,并将所获取的速率/速度数据存储在系统存储器中。
如块C处所指示的,该方法的第三步骤涉及使用该对象速率或速度数据(例如,取平均的、加权的或离散的采样)来调整该系统内的相机参数(例如,图像感测阵列速度、照明持续时间和/或强度,等等)。
如块D处所指示的,该方法的第四步骤涉及捕获和处理移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的数字图像,以便读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号。
如块E处所指示的,该方法的第五步骤涉及使用PTS信息显示子系统300来在系统操作期间可视地和/或在声学地显示与所标识的系统操作者相关联的所检测对象扫描速率,以便为了在该POS站处所实施的产品扫描和结帐操作期间向该系统操作者提供通过速率(PTS)反馈的有用测定。
总的来说,存在用来显示与所标识的系统操作者相关联的所检测对象扫描速率 (即PTS)的指示的许多不同的方式。如何显示这样的测定和指示取决于在该POS系统处部署的PTS信息显示子系统300的类型。
如果该系统IOA中的PTS信息显示子系统300在POS站支持PTS值的数值显示, 那么显示通过速率(PTS)的优选方式会是可视地显示数值图形(numerical figure),其对应于(i)实际测量(接近瞬间)的产品扫描速率除以(ii)该系统可以达到的最大产品扫描速率,如在经验上或理论上确定的。这样显示的图形可以表示在给定POS站处可能达到的最大可能产品扫描速率的归一化值,即该系统可达到的最大速率的显示百分比%。在这样的实例中,不需要存在该PTS信息显示子系统来显示测定单位,这是因为所计算的测定将是无量纲的,即最大可能速率的百分比值。尤其是,在给定POS站可以达到的最大或最优产品扫描速率能够通过现场测试根据经验测量出来,或通过理论计算来确定。
在该PTS信息显示子系统300的替代实施例中,用来计算要显示的PTS图形的归一化值可以是针对考虑中的特定系统操作者,在给定时间段内,已经监测和记录的产品扫描速率值的平均值,因此就该系统操作者而言所显示的PTS图形是由该系统操作者的近来平均产品扫描速度归一化的。当然,存在在该POS站用来计算要数值化地显示的PTS值的其他方法。
如果该PTS信息显示子系统300支持在使用LED 301和/或IXD显示器302的 POS站显示条形或线状图型的可视显示,那么存在多种不同的可视显示PTS值的方式。例如,考虑使用图2A中所示的可见LED阵列301来可视地显示三个不同PTS范围的情况,即 (i)当PTS太SL0W(慢)时,特定颜色(例如YELLOW (黄色))的一个或多个LED被驱动成所发出的YELLOW光,或者在特定位置的LED被驱动成发出特定颜色的光;(ii)当PTS太 FAST (快)时,特定颜色(例如RED (红色))的一个或多个LED 301被驱动成所发出的RED 光,或者在特定位置的一个或多个LED被驱动成发出特定颜色的光;以及(iii)当PTS在期望的或指定的范围(例如,在训练期期间由该系统操作者预先确定的,由该系统基于过去的性能确定的,等等)内时,特定颜色(例如GREEN(绿色))的一个或多个LED被驱动成所发出的GREEN光,或者在特定位置的一个或多个LED被驱动成发出特定颜色的光。如图2A 中所示,上面描述的可视型PTS信息显示子系统可以使用能够生成三种不同颜色可见照明的单个LED来实现,或由定位于不同相对显示位置并且可能能够发出不同颜色的光的多个离散LED来实现。在此说明性实施例中,可以把所计算的PTS值的范围分配给对应的LED 颜色或LED位置,其由三态可视显示指示系统支持,如上面所描述的。
作为替代,或除了颜色信息,该PTS信息显示子系统300还可以显示不同类型的可视信息,诸如,但不限于,在LCD显示面板302上的图形,以及从音频换能器303产生的音频信息,该音频信息用来指示检测到的由特定系统操作者支持的产品扫描速率,并且提供反馈以帮助改进任何指定系统操作者的扫描行为。
如果该PTS信息显示子系统300支持在POS站处PTS值的可听/声学显示,那么存在使用一个或多个音频换能器303声学地显示PTS值的多种方式。例如,考虑到可听/ 声学地显示三个不同PTS范围的情况,即(i)当该PTS太SLOW时,一个或多个声学换能器 303被驱动成产生具有第一音调P I的第一可辨别声音;(ii)当该PTS太FAST时,一个或多个换能器303被驱动成产生具有第二音调的第二可辨别声音;以及(iii)当该PTS在期望的或指定的范围内(例如,在训练期间由该系统操作者预先确定的;由该系统基于过去的性能确定的,等等)时,一个或多个换能器303被驱动成产生具有第三音调P3的第三可辨别声音。该声学类型的PTS信息显示子系统300可以使用能够生成不同音调的三种不同声音的单个压声学换能器303来实现,或者由多个离散压电换能器来实现,每一个被设计成生成不同音调的声音以用信号通知不同的检测通过速率事件等等。在此说明性实施例中,所计算的PTS值的范围将被分配给对应的音调,其由三态声学显示指示系统300支持, 如上面所描述的。可替换地,上面描述的声学PTS指示器303还能够生成具有连续调制音调的声音范围,视具体情况而定,其对应于PTS的增加或减少。
在该PTS信息显示子系统300的还有其他实施例中,可视和声学显示能力可以被结合到单个PTS信息显示子系统中,如图2A中所示,该PTS信息显示子系统300具有一个或多个操作模式,根据手边的特定应用的需要或要求,在所述一个或多个操作模式下实施可视PTS显示能力或者声学PTS显示能力,或者实施可视和声学PTS显示能力这二者。
此外,此说明性实施例的该系统可以根据特定的系统操作者自动调整系统参数。 而且,来自特定系统操作者的PTS数据可以被用来根据该操作者的平均PTS来定制该系统。 向该系统登记的任何系统操作者的平均PTS或加权平均PTS可以被测量并存储在系统存储器中以作为该系统操作者的特性,并且该系统可以自动改变该图像传感器(即相机传感器)的采样速率(行/秒)和/或该照明子系统的照明水平,以便与使用该系统的系统操作者的平均PTS或加权平均PTS相对应,从而达到最优的系统性能和POS吞吐量。
条形码符号读取系统的第二说明性实施例,其在其每个共面照明和成像子系统中采用基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/谏度检测器
在图4A中,示出了从其POS环境移出的条形码符号读取系统IOB的第二说明性实施例,其中一个共面照明和成像平面被投射通过其成像窗口投射板中的孔。在此说明性实施例中,投射通过该系统的3D成像体积的每个共面照明和成像平面都具有在空间上与其一致的多个基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/速度感测射束(A,B,C),用于实时感测在系统操作期间通过其的对象的运动和速度。如更加详细地示出的,基于IR脉冲多普勒 LIDAR的对象运动/速度感测射束(A,B, C)是从多个基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/速度检测子系统生成的,所述多个基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/速度检测子系统可以使用沿着在该系统中的每个共面照明和成像站处提供的照明阵列安装的多个IR 脉冲多普勒LIDAR运动/速度感测芯片来实现。
在图4A中,在该系统中在每个站中采用三个这样的IR脉冲多普勒LIDAR运动/ 速度感测芯片(例如,飞利浦(Philips)PLN2020双眼850nm基于IR激光的运动/速度传感器系统级封装(System in a Package, SIP)),来基本上达到覆盖该站的整个视场上。
如图4Β中所示,条形码符号读取系统IOB包括共面照明和线性成像站丛15Α’至 15F’,它们使用图4C中所示的照明阵列和线性(基于CCD或CMOS)图像感测阵列来构造;多处理器图像处理子系统20,用于支持沿着该系统内每个共面照明和成像平面的基于图像处理的自动条形码符号读取和光学字符识别(OCR);基于软件的对象识别子系统21,其与该图像处理子系统20协作使用,并且在该系统进行成像时,在零售POS处自动识别对象(诸如蔬菜和水果);电子称重计22,其采用位于该系统外壳下方中央的一个或多个的称重传感器23,用于快速测量位于该系统的窗口孔上的对象的重量以进行称重,并且生成表示该对象的所测重量的电子数据;输入/输出子系统28,用于与该图像处理子系统、电子称重计 22、RFID读取器26、信用卡读取器27和电子物品监视(EAS)子系统28 (包括集成在系统外壳中的Sensormatie EAS标签去激活块,和Checkpoint EAS天线)相接口 ;宽区域无线接口 (wide-area wireless interface, WIFI) 31,其包括用于连接到英特网的TCP/IP层的 RF收发器和天线31A,以及一个或多个图像存储和处理RDBMS服务器33 (其可以接收由系统运送的图像以供由该图像存储和处理服务器33的远程处理);BlueTooth RF两路通信接口 35,其包括用于连接到支持Blue-tooth 的手持式扫描仪、成像器、PDA、便携式计算机36等的RF收发器和天线3A,用于控制、管理、应用和诊断目的;以及全局控制子系统37, 其用于控制(即,组织和管理)共面照明和成像站(即,子系统)、电子称重计22和其他子系统的操作。如所示出的,每个共面照明和成像子系统15’将图像数据帧传送到图像处理子系统25,用于状态依赖的图像处理,并且该图像处理操作的结果经由输入/输出子系统20 被传送到该主机系统。沿着该多通道图像处理子系统20的每个通道采用的条形码符号读取模块可以使用新泽西州West Deptford的Omniplanar公司的SwiftDeeoder 基于图像处理的条形码读取软件或任何其他合适的基于图像处理的条形码读取软件来实现。此外, 该系统针对下列提供全面支持(i)动态且自适应地控制该数字图像捕获和处理系统中的系统控制参数,如在美国专利号7,607,581中所公开和教导的,以及(ii)容许对系统特征和功能的修改和/或扩展,如在美国专利号7,708,205中所公开和教导的。
如图4C中所示,在图4B的系统实施例中采用的每个共面照明和成像站15’包括 平面照明阵列(PLIA)44 ;线性图像形成和检测子系统40 ;图像捕获和缓冲子系统48 ;至少一个基于IR脉冲多普勒LIDAR的高速对象运动/速度检测(即,感测)子系统49’ ;以及局部控制子系统50。
在图4的说明性实施例中,每个基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/速度感测子系统49’可以使用基于IR脉冲多普勒LIDAR的高速运动/速度传感器(例如,飞利浦 PLN2020双眼850nm基于IR激光的运动/速度传感器(SIP))来实现。此子系统49’的目的是⑴及时检测在任何时刻在该FOV内是否存在对象,(ii)检测对象通过该线性图像感测阵列的FOV的运动和速度,实时控制相机参数,包括该线性图像感测阵列的时钟频率,以及(iii)基于对输送通过该3D成像体积的对象的速率的反馈,自动向该系统操作者提供可视和/或音频指示。
在上面的美国专利号7,607,581中所公开的这样的说明性实施例中,基于IR脉冲多普勒LIDAR的对象运动/速度检测子系统49’包括IR脉冲多普勒LIDAR收发器80,用于朝着该站的视场中的对象发射IR LIDAR信号,并接收在该对象的表面散射的IR信号;以及嵌入式DSP处理器(即,ASIC),用于处理所接收的IR脉冲多普勒信号(在时域和/或频域上),以便抽取有关目标对象的运动和速度数据。IR脉冲多普勒LIDAR收发器把生成的运动和速度数据提供给局部控制子系统50,用于处理以产生被用来控制该照明子系统44和/或线性图像形成和检测子系统40的操作的各方面的控制数据。通过利用一般应用于高性能专业应用中的干涉测量技术,IR脉冲多普勒LIDAR运动/速度传感器SIP影响固态激光器、数字信号处理和系统级封装(SIP)技术中的最近发展,以达到针对消费者产品应用中的位置/速度感测的无可比拟的分辨率和精度。优选地,基于IR激光的运动/速度传感器 SIP能够(i)检测散射红外(IR)辐射的任何表面的移动,(ii)将这些移动向下分辨为小于 I μ m的等级,以及(iii)追踪若干米每秒并且加速度高达IOg的对象速度。
图4D描述了计算和存储器体系结构平台的示例性实施例,其可以被用来实现图 4B中描述的基于图像捕获和处理的全向条形码符号读取系统。如所示出的,此硬件计算和存储器平台可以被实现于单PC板上,连同与该共面照明和成像站以及其他子系统相关联的电光学系统。如所示出的,该硬件平台包括至少一个,但优选为多个高速双核微处理器, 用来提供具有高带宽视频接口和视频存储器和处理支持的多处理器体系结构;FPGA (例如 Spartan 3),用于管理由多个数字图像捕获和缓冲通道供应的数字图像流,所述多个数字图像捕获和缓冲通道中的每一个由该系统中的一个共面照明和成像站(例如,线性CCD或 CMOS图像感测阵列,图像形成光学系统,等等)驱动;鲁棒的多层存储器体系结构,其包括 DRAM、闪速存储器、SRAM,以及在一些应用中甚至还包括硬盘持久性存储器;VLD和/或LED 阵列,相关联的射束成形和准直/聚焦光学系统;以及模拟和数字电路,用于实现该照明子系统;具有微处理器和连接器的接口板;功率供应和分配电路;以及用于实现该系统中采用的其他子系统的电路。
参考图4E,现在将详细描述由第二说明性实施例的系统IOB支持的POS扫描优化方法的优选方法。
如图4E中的块A处所指示的,该方法的第一步骤涉及,在系统操作之前,获取关于该系统操作者(例如,出纳或售货员)的标识数据,然后将此标识信息数据存储在该系统的系统存储器中。这样的标识信息可以包括下列项中的一个或多个该系统操作者的姓名; 雇员标识号;等等。
如图4E中的块B处所指示的,该方法的第二步骤涉及自动获取正手动移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的速率/速度,并且把所获取的速率/速度数据存储在系统存储器中。
如块C处所指示的,该方法的第三步骤涉及使用该对象速率或速度数据(例如,取平均的、加权的或离散的采样)来调整该系统内的相机参数(例如,图像感测阵列速度,照明持续时间和/或强度,等等)。
如在块D处所指示的,该方法的第四步骤涉及捕获和处理移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的数字图像,以便读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号。
如在块E处所指示的,该方法的第五步骤涉及使用PTS信息显示子系统300在系统操作期间可视地和/或声学地显示与所标识的系统操作者相关联的检测对象扫描速率, 这是为了在POS站处实施产品扫描和结账操作期间向该系统操作者提供通过速率(PTS)反馈的有用测定的目的。
在所有方面,该PTS信息显示子系统300在系统IOB中工作,如结合系统IOA所描述的。
条形码符号读取系统的第三说明性实施例,其在其3D成像体积中采用了全局部署的基于成像的对象运动/速度检测器
如图5A中所示,多个基于成像的对象运动和速度“视场” 120AU20B和120C从安装在该系统IOC中且工作于其对象运动/速度检测模式期间的多个基于成像的运动/速度检测子系统121生成。由于这些基于成像的对象运动和速度“视场”与由该系统中的子系统(即,站)15”在该3D成像体积内生成的共面照明和成像平面在空间上未必是同延的或重叠的,因此这些对象运动/速度检测子系统的FOV将需要使用周围照明或者脉冲或持续工作的LED或VLD照明源,以便在该系统的对象运动/速度检测模式期间来照它们的F0V。 理想地,这些照明源会产生IR照明(例如,在850nm范围中)。这些全局部署的对象运动 /速度检测子系统的功能是使得在该系统的条形码读取模式期间能够实现对照明和/或曝光的自动控制。
在图5B中,示出了图5A的基于图像捕获和处理的全向条形码符号读取系统IOC 的系统体系结构,其包括共面照明和线性成像站丛15A”至15F”,它们是使用在上文描述的线性照明阵列和图像感测阵列构造的;至少一个同延的照明和成像站15G”,其是使用区域型LED照明阵列和区域型图像感测阵列构造的,在空间上彼此重叠以使得在照明和成像操作期间该区域型阵列的FOV充满LED照明;多处理器图像处理子系统20,用于在该系统内沿着每个共面照明和成像平面支持基于图像处理的自动条形码符号读取和光学字符识别(OCR);基于软件的对象识别子系统21,其与该图像处理子系统20协作使用,并且在该系统正进行成像时在零售POS处自动识别对象(诸如蔬菜和水果);电子称重计22,其采用位于该系统外壳下方中央的一个或多个称重传感器23,用于快速测量位于该系统I窗口孔上的对象的重量以便进行称重,并且生成表示该对象的所测重量的电子数据;输入/输出子系统28,用于与该图像处理子系统、电子称重计22、RFID读取器26、信用卡读取器27以及电子物品监视(EAS)子系统28 (包括集成在系统外壳内的EAS标签去激活块)相接口;宽区域无线接口(WIFI) 31,其包括用于连接到因特网的TCP/IP层的RF收发器和天线31A,以及一个或多个图像存储和处理RDBMS服务器33(其可以接收系统运送的图像以由该图像存储和处理服务器33进行远程处理);BlueTooth RF两路通信接口 35,其包括用于连接到支持Blue-tooth 啲手持式扫描仪、成像器、PDA、便携式计算机36等等的RF收发器和天线 3A,用于控制、管理、应用和诊断目的;以及全局控制子系统37,用于控制(S卩,组织和管理) 共面照明和成像站(即,子系统)、电子称重计22和其他子系统的操作。如所示出的,每个共面照明和成像子系统15”把图像数据帧传送到该图像处理子系统25,用于状态依赖的图像处理,并且所述图像处理操作的结果经由输入/输出子系统25被传送到主机系统。沿着多通道图像处理子系统20的每个通道采用的条形码符号读取模块20可以使用新泽西州 West Deptford的Omniplanar公司的SwiftDeCOder 基于图像处理的条形码读取软件或其他合适的基于图像处理的条形码读取软件来实现。此外,该系统针对下列提供全面支持(i)动态且自适应地控制该数字图像捕获和处理系统中的系统控制参数,如在美国专利号 7,607,581中所公开和教导的,以及(ii)容许对系统特征和功能的修改和/或扩展,如上面的美国专利号7,708,205中所公开和教导的。
如图5C中所示,图5的系统中采用的每个共面照明和成像站15”包括照明子系统44,其包括VLD或LED线性阵列44A和44B以及相关联的聚焦和圆柱形射束成形光学系统(即,平面照明阵列PLIA),用于从该站生成平面照明射束(PLIB);线性图像形成和检测(IFD)子系统40,其具有用于与该局部控制子系统50相接口的相机控制器接口(例如 FPGA)40A和高分辨率线性图像感测阵列41,以及在该图像感测阵列上提供视场(FOV)的光学系统,所述视场与由该线性照明阵列44A产生的PLIB共面以便在该系统的FOV内形成和检测对象的线性数字图像;局部控制子系统50,用于响应于由维持在系统级的全局控制子系统37生成的控制信号,局部地控制在该站内的子部件的操作,如图5中所示;图像捕获和缓冲子系统48,用于通过线性图像感测阵列41捕获线性数字图像并且把这些线性图像缓冲在缓冲存储器中,以便形成2D数字图像以传输到维持在系统级的图像处理子系统20,以及根据条形码符号解码算法、OCR算法和/或对象识别过程的后续图像处理;基于图像捕获和处理的高速运动/速度感测子系统130 (类似于子系统49),用于测量3D成像体积中的对象的运动和速度,并将该运动和速度数据供应给该局部控制子系统50,以处理和自动生成被用于来控制该站内的线性图像形成和检测系统的照明和曝光参数的控制数据。关于平面照明和成像模块(PLIIM)的设计和构造的细节可以通过引用结合于此的申请人的美国专利号7, 028, 899B2中找到。
如图4C中所示,基于图像捕获和处理的高速运动/速度感测子系统130可以由这些部件的布置来实现,包括区域型图像获取子系统,其具有区域型图像感测阵列和光学系统,其用于生成与该线性图像形成和检测子系统40的FOV的较长尺寸优选地在空间上同延的视场(FOV) ;(IR)照明区域型照明子系统,其具有一对IR照明阵列;以及嵌入式数字信号处理(DSP)图像处理器,用于自动处理由该数字图像获取子系统捕获的2D图像。DSP图像处理器处理捕获的图像以便自动实时地从经处理的图像中抽取运动和速度数据,并将此运动和速度数据提供给全局控制子系统37,或者可替换地给每个站15”的局部控制子系统 40,以处理和自动生成被用来控制该站内的线性图像形成和检测系统的照明和/或曝光参数的控制数据。在该说明性实施例中,每个基于图像捕获和处理的运动/速度感测子系统 130都持续且自动地计算通过该站的平面FOV的对象的运动和速度,并且使用此数据生成设置时钟信号的频率的控制信号,所述时钟信号被用来从在该系统的线性图像形成和检测子系统中采用的线性图像感测阵列41中读出数据。
基于区域型LED或VLD的照明阵列和区域型图像感测阵列131进行协作来产生通过该线性图像形成和检测子系统40的FOV的至少一部分的IR照明的对象的数字图像。然后,基于DSP的图像处理器(例如,ASIC)使用互相关功能来处理所捕获的图像,以便计算 (即,测量)与该线性图像形成和检测子系统的FOV内的(一个或多个)对象有关的运动和速度。此运动和速度数据然后被提供给全局子系统控制器37,以便它能够生成(即,计算) 用于控制时钟信号的频率的控制数据,所述时钟信号被用在从该系统的各站中的图像形成和检测子系统40的线性图像感测阵列中读出数据。可替换地,此运动和速度数据可以被发送到局部控制子系统,以便局部计算用于控制在该站中采用的照明和/或曝光参数的控制数据。采用一种用于基于移动通过该线性图像形成和检测子系统的F0V(的至少一部分) 的所感测2D图像,计算这样的控制数据的算法。
参考图5E,现在将详细描述操作第三说明性实施例12C的系统的优选方法。
如图5E中块A处所指示的,该方法的第一步骤涉及,在系统操作之前,获取关于该系统操作者(例如,出纳或售货员)的标识数据,然后将此标识信息存储在该系统IOC的系统存储器中。这样的标识信息包括下列项中的一个或多个该系统操作者的姓名;雇员标识号;等等。
如图5E中块B处所指示的,该方法的第二步骤涉及自动获取正手动移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的速率/速度,以及把所获取的速率/速度数据存储在系统存储器中。
如在块C处所指示的,该方法的第三步骤涉及使用该对象速率或速度数据(例如, 取平均的、加权的或离散的采样)来调整该系统内的相机参数(例如,图像感测阵列速度, 照明持续时间和/或强度,等等)。
如在块D处所指示的,该方法的第四步骤涉及捕获和处理移动通过该系统的3D成像体积的每个对象的数字图像,以便读取在所捕获的数字图像中图形表示的一个或多个码符号。
如块E处所指示的,该方法的第五步骤涉及使用PTS信息显示子系统300在系统操作期间可视地和/或声学地显示与所标识的系统操作者相关联的所检测对象扫描速度, 这是为了在该POS站实施产品扫描和结账操作期间向该系统操作者提供通过速率(PTS)反馈的有用测定。
在所有方面,该PTS信息显示子系统300工作于在系统IOC中,如结合系统IOA所描述的。
条形码符号读取系统的第四i兑明性实施例,其采用有关其3D扫描体积的基于基于IR的对象运动/速度检测器
在图6A中,不出了从其POS环境移出的双光学激光扫描条形码符号读取系统IOD 的第四替代实施例。在此说明性实施例中,一对IR对象检测场被投射在该系统的水平和垂直扫描窗口的界限外,并且在空间上与其一致(co-incident),用于实时感测在系统操作期间正通过其的对象的运动和速度。
如更加详细地示出的,基于IR的对象运动/速度感测场能够以多种方式生成,包括从安装在该系统外壳内的多个IR脉冲多普勒LIDAR运动/速度检测子系统生成。这样的子系统可以使用沿着在该系统的每个共面照明和成像站15提供的照明阵列安装的多个 IR(相干的或不相干的)脉冲多普勒LIDAR运动/速度感测芯片来实现。在图6A的说明性实施例中,在该系统中的每个站中采用三个这样的IR脉冲多普勒LIDAR运动/速度感测芯片(例如,飞利浦PLN2020双眼850nm基于IR激光的运动/速度传感器系统级封装(SIP))。 关于该此系统的细节在美国公开号20080283611A1,以及其本专利说明书的对应部分中予以描述了。
如图6B中所示,该条形码符号读取系统IOD包括一对激光扫描站(即,子系统)150A和150B,用于生成激光扫描平面丛并将它们投射到该系统的3D扫描体积中;扫描数据处理子系统20’,用于支持对从该系统中的每个激光扫描平面收集的扫描数据的自动处理;电子称重计22,其采用位于该系统外壳下方中央的一个或多个称重传感器23,用于快速测量位于该系统的窗口孔上的对象的重量以进行称重,和生成表示该对象的所测重量的电子数据;输入/输出子系统28,用于与该图像处理子系统、电子称重计22、RFID读取器26、信用卡读取器27以及电子物品监视(EAS)子系统28 (包括集成在系统外壳内的EAS 标签去激活块)相接口 ;宽区域无线接口(WIFI) 31,其包括用于连接到因特网TCP/IP层的RF收发器和天线31A以及一个或多个图像存储和处理RDBMS服务器33 (其可以接收由系统运送的图像以由该图像存储和处理服务器33进行远程处理);BlueTooth RF两路通信接口 35,其包括用于连接到支持Blue-tooth 的手持式扫描仪、成像器、PDA、便携式计算机 36等的RF收发器和天线3A,用于控制、管理、应用和诊断目的;以及全局控制子系统37,用于控制(即,组织和管理)共面照明和成像站(即,子系统)、电子称重计22和其他子系统的操作。
在图6A中,沿着该扫描数据处理子系统20的每个通道采用的条形码符号读取模块可以使用本领域公知的常规条形码读取软件来实现。此外,该系统针对下列提供全面支持(i)动态且自适应地控制该数字图像捕获和处理系统中的系统控制参数,如在申请人的美国专利号7,607,581中所公开和教导的,以及(ii)容许对系统特征和功能的修改和/ 或扩展,如上面在美国专利号7,708,205中所公开和教导的
参考图6E,现在将详细描述操作第四说明性实施例的系统的优选方法。
如图6E中块A处所指示的,该方法的第一步骤涉及,在系统操作之前,获取关于该系统操作者(例如,出纳或售货员)的标识数据,然后将此标识信息数据存储在该系统的系统存储器中。这样的标识信息可以包括下列项中的一个或多个该系统操作者的姓名;雇员标识号;等等。
如图6E中块B处所指示的,该方法的第二步骤涉及自动获取正被手动移动通过该系统的3D扫描体积的每个对象的速率/速度,以及将所获取的速率/速度数据存储在系统存储器中。
如在块C处所指示的,该方法的第三步骤涉及捕获和处理移动通过该系统的3D扫描体积的每个对象的激光扫描数据信号,以便读取在所捕获的扫描数据信号中表示的一个或多个码符号。
如在块E处所指示的,该方法的第四步骤涉及使用该PTS信息显示子系统300在系统操作期间可视地和/或声学地显示与所标识的系统操作者相关联的所检测对象扫描速度,这是为了在POS站实施产品扫描和结账操作期间向该系统操作者提供通过速率 (PTS)反馈的有用测定。
在所有方面,该PTS信息显示子系统300工作于系统IOD中,如结合系统IOA所描述的。
想到的修改
虽然已经公开了基于图像、基于LIDAR以及基于SONAR的运动/速度检测技术以供在实现该系统的每个站的对象运动/速度检测子系统时使用,但是理解的是,可以使用替代测量方法来在该系统内实现这样的功能。
上面已经描述了说明性实施例的若干修改。但是,理解的是,对说明性实施例的各种其他修改对于本领域普通技术人员来说将是容易想到的。所有这样的修改和变体都被视为处于所随的权利要求书的范围内。20
权利要求
1.一种用于安装在POS站的条形码符号读取系统,其包括 系统外壳; 条形码符号读取子系统,其设置在所述系统外壳中,用于读取正输送通过相对于所述系统外壳定义的3D体积的条形码符号对象,并且产生表示所述读取的条形码符号的符号字符数据; 至少一个对象运动传感器,其设置在所述系统外壳中,用于自动测量或估计正由系统操作者手动通过所述3D体积的对象的速率;以及 通过速率显示子系统,其设置在所述系统外壳中,用于可视和/或可听地显示由所述至少一个对象运动传感器产生的对象通过速率测定或估计,以便出于优化对象吞吐量和改进结帐时间以及增加工人生产力的目的向所述系统操作者提供反馈。
2.如权利要求I所述的条形码符号读取系统,其中所述至少一个对象运动传感器选自由下列组成的组基于成像的对象运动传感器,基于IR的对象运动传感器;基于脉冲多普勒LIDAR的对象运动传感器;以及基于超声波能量的对象运动传感器。
3.如权利要求I所述的条形码符号读取系统,其中所述条形码符号读取子系统选自由下列组成的组基于数字成像的条形码符号读取系统,并且所述3D体积是3D成像体积;和基于激光扫描的条形码符号读取系统,并且所述3D体积是3D扫描体积。
4.如权利要求I所述的条形码符号读取系统,其中所述通过速率显示子系统选自由下列组成的组发光二极管(LED)阵列,用于可视地显示所述对象通过速率测定或估计的指示;电子显示面板,用于可视地显示所述对象通过速率测定或估计的指示;以及可听声音发生器,用于可听地显示所述对象通过速率测定或估计的指示。
5.如权利要求I所述的条形码符号读取系统,其中所述指示包括下列中的一个或多个在所述POS站可能达到的最大可能通过速率的归一化值;在给定时间段内针对所述系统操作者已经测量的通过速率值的平均值;以及在所述POS站可视地显示的条形或线状图型。
6.如权利要求I所述的条形码符号读取系统,其还包括数据库,用于存储针对每个所述系统操作者的所述通过速率数据,并且使针对每个所述系统操作者的所述存储的通过速率数据由一个或多个授权管理者,使用通过通信网络连接到所述数据库的本地或远程客户端机器,访问以进行查看和分析。
7.一种用于优化系统操作者操作条形码符号读取系统的性能的方法,该条形码符号读取系统具有3D体积并且被安装在POS站,所述方法包括下列步骤 (a)获取关于所述系统操作者的标识信息; (b)将对象通过所述体积,并且自动读取每个所述对象上的条形码符号以及产生表示读取的每个条形码符号的符号字符数据;和 (c)在步骤(b)期间,自动测量正手动通过所述3D体积的每个对象的通过速率,并且可视和/或可听地显示所述通过速率的指示,由此向所述系统操作者提供反馈以致力于帮助所述系统操作者优化在所述POS站的结帐速率和系统吞吐量。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述指示包括下列中的一个或多个在所述POS站可能达到的最大可能通过速率的归一化值;在给定时间段内,针对所述系统操作者已经测量的通过速率值的平均值;以及在所述POS站可视地显示的条形或线状图型。
9.如权利要求7所述的方法,其中步骤(c)还包括将针对所述系统操作者的所述通过速率数据存储在数据库内,并且使针对所述系统操作者的所述存储的通过速率数据由授权管理者,使用通过通信网络连接到所述数据库的本地或远程客户端机器,访问以进行查看和分析。
10.如权利要求7所述的方法,其中所述条形码符号读取子系统选自由下列组成的组 基于数字成像的条形码符号读取系统,并且所述3D体积是3D成像体积;和基于激光扫描的条形码符号读取系统,并且所述3D体积是3D扫描体积;其中所述至少一个对象运动传感器选自由下列组成的组基于成像的对象运动传感器、基于IR的对象运动传感器、基于脉冲多普勒LIDAR的对象运动传感器和基于超声波能量的对象运动传感器;并且,其中所述通过速率显示子系统选自由下列组成的组发光二极管(LED)阵列,用于可视地显示所述对象通过速率测定或估计的指示;电子显示面板,用于可视地显示所述对象通过速率测定或估计的指示;以及可听的声音发生器,用于可听地显示所述对象通过速率测定或估计的指/Jn ο
全文摘要
本发明公开了一种基于POS的条形码符号读取系统,其读取正通过由该系统支持的3D成像或扫描体积的对象上的条形码符号,并且采用一个或多个对象运动传感器(例如,基于成像的、基于IR脉冲多普勒LIDAR的、基于超声波能量的,等等)来(i)测量或估计正由该系统操作者手动通过3D成像或扫描体积的对象的速度,以及(ii)可视地和/或可听地显示对象扫描速度测定或估计,以向该系统操作者提供反馈以便优化系统吞吐量。所述基于POS的条形码符号读取系统具有导致更快的顾客结帐时间和生产力增益的性能优点,这些是传统条形码符号扫描技术无法相比的。
文档编号G06K7/10GK102938050SQ20111046307
公开日2013年2月20日 申请日期2011年12月12日 优先权日2010年12月13日
发明者T·仙, D·艾利斯, T·古德, X·朱 申请人:计量仪器公司

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