[发明专利]集成了照明组件的手持式ID读码系统

说明书

本发明提供了一种通常被构造成手持式操作的ID读码器，所述ID读码器将三种类型的照明集成到一个紧凑封装中，该封装具备强大的性能并可用于恶劣的环境条件(如灰尘和湿气)。这些照明类型包括直射(漫射)光、低角度光和偏振光。所述ID读码器包括密封的读码器模块组件，该组件具有照明器，照明器与相对中心处的成像器组件(光学器件和图像传感器)相结合。此外，此模块中还集成了同轴瞄准器和具有液体透镜的可变焦距系统，这两个器件使用包含双色滤光器的镜组件置于轴上。由于使用低角度光读码的最佳距离通常比使用偏振照明的最佳距离短，因此可变(例如液体)透镜能够将读码器的焦距调节到所选照明的最佳距离。

技术领域

本发明涉及用于发现和解码物体上的ID码的机器视觉系统，尤其涉及用于此类视觉系统的摄像头和相关联照明器。

背景技术

以机器可读符号(也称为“ID码”、“条形码”或有时简称为“ID”，例如一维(1D)条形码、二维(2D)DataMatrix码、QR码或DPM码)的形式执行测量、检查、物体对准和/或符号解码的视觉系统被广泛用于各种应用领域和行业。这些系统基于使用图像传感器，该图像传感器获取对象或物体的图像(通常是灰度或颜色，并且采用一维、二维或三维形式)，并使用板载或互连视觉系统处理器处理这些获取的图像。处理器通常包括处理硬件和非瞬时性计算机可读程序指令，它们执行一个或多个视觉系统过程，以基于图像的处理信息产生所需的输出。通常在每个具有不同颜色和/或密度的图像像素阵列内提供该图像信息。在ID读码器(在本文中也称为“摄像头”)的示例中，用户或自动过程获取被认为包含一个或多个条形码的物体的图像。对图像进行处理识别条形码特征，然后通过解码过程将其解码和/或处理器获取由代码表示的固有字母数字数据。

在操作过程中，ID读码器通常可以照射包含一个或多个ID码的场景。然后，所述照射的场景由成像系统内的图像传感器通过光学器件获取。对阵列传感器像素进行曝光，并且将通过曝光为每个像素产生的电子值存储到存储单元阵列中，该存储单元阵列可以被称为场景的“图像”。在ID读码应用的环境中，场景包括感兴趣物体，该物体具有一个或多个具有适当尺寸和类型的ID。ID码是存储图像的一部分。

ID读码器的常见用途是对在生产和物流操作中沿直线(例如，传送带)移动的物体进行跟踪和分类。ID读码器，或更典型地，多个(一组)读码器，可以以适当的视角定位在直线上，以在各个物体分别移动通过视场时获取这些物体表面上的任何预期ID码。ID读码器还可以以手持式方式提供，允许用户从一个物体移动到另一个物体(例如在检查台上)，并任意改变读码器与物体表面之间的距离和/或相对角度。更一般地来说，ID读码器相对于物体的焦距可以根据读码器相对于直线的位置和物体的大小进行变化。

发现和解码小型ID码通常具有挑战性，例如在部件上提供打印、点刻或蚀刻的DataMatrix码以及其它形式的打印标签代码。这种小型ID码的一种具体实现方式是在生产环境中广泛使用的直接部件标记或DPM码。这种DPM码可以出现在各种物体和部件中，例如在显示面板、太阳能面板、电路板等中使用的电子和光电部件。例如，DPM可以定义为其单元或条形尺寸小于约5密耳的DPM。这种小特征尺寸通常要求ID读码器光学器件表现出良好的焦深/景深(DOF)，并在给定范围内具有相对较好的焦距。另外，由于这种ID可以直接应用于各种抛光面和/或纹理面，因此单一照明(illumination)方式，通常是直接漫射照明，并非总是应对所应用ID特征的最佳照射图案。因此，许多ID读码器包括其它形式的照明，例如低角度投光器。将多种类型的照明集成到一个相对紧凑且简单易用的手持式ID读码器中是一项挑战。同样，通常在成像器光学器件周围的直射(漫射)照明组件通常会引起所谓的“阴影”效应，其中被照物体表面的中心区域由于光图案的中心缺少投射光而显得较暗。

发明内容