自動化光學代碼讀取系統中的異常檢測和處理的製作方法

2023-06-18 13:35:06 3

自動化光學代碼讀取系統中的異常檢測和處理的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於讀取光學代碼的自動系統，其包括自動運輸對象的傳送帶系統，以及沿所述傳送帶系統被定位的對象測量系統，以便測量所運輸的對象。在一種配置中，所述對象測量系統生成表示所述對象的三維模型的模型數據；沿所述傳送帶系統被定位的多個圖像採集裝置捕捉在所述對象被運輸時的圖像，以便能夠使光學代碼讀取系統讀取在所述圖像中被捕捉的光學代碼。一種異常識別系統將光學代碼與所述三維模型關聯，以便確定是否已經發生異常。
【專利說明】自動化光學代碼讀取系統中的異常檢測和處理
【技術領域】
[0001]本公開主要涉及數據讀取系統和方法，尤其是涉及但不限於讀取光學代碼的系統和方法(例如，條形碼)。
【背景技術】
[0002]光學代碼編碼關於被附著對象或除此以外與所述對象關聯的有用的、光學可讀的信息。或許，光學代碼的最好例子是條形碼。條形碼在各種類型對象上無處不在，或與其關聯，例如零售、批發和庫存商品的包裝；零售產品展示固定物(例如，貨架)；在製造中的物品；個人或公司資產；以及文檔。通過編碼信息，條形碼通常用作對象的識別符，其中所述識別是對象類別(例如，牛奶容器)或獨特的項目。
[0003]各種光學代碼讀取器的類型，例如手動讀取器，半自動讀取器，以及自動讀取器可用於對被編碼在光學代碼中的信息解碼。在手動或半自動讀取器(例如，手持式讀取器，固定位置讀取器)中，操作員將對象相對讀取器放置，以便讀取與所述物體關聯的光學代碼。在自動讀取器(例如，入口或隧道掃描器)中，對象被相對於讀取器自動放置(例如，經由傳送帶)，以便讀取器讀取在所述對象上的光學代碼。
[0004]當光學代碼讀取器嘗試讀取在對象上的代碼時，會發生錯誤。例如，當手動讀取器發生錯誤時，操作員通常再次掃描所述光學代碼或手動輸入(例如，經由鍵盤)對應於所述對象的號碼(例如，UPC號碼)。在自動讀取器中，所述讀取器需要自動確定是否發生錯誤或不希望的事件。因此，本發明人已經意識到精確識別和處理在自動讀取器中發生的錯誤和不希望的事件的必要。

【發明內容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1示出根據一個實施例的自動光學代碼讀取系統的框圖。
[0006]圖2示出圖1的自動光學代碼讀取系統的軸測圖。
[0007]圖3示出圖1的自動光學代碼讀取系統的一部分的特寫軸測圖，其示出根據一個實施例的傳送帶系統。
[0008]圖4示出圖1的自動光學代碼讀取系統的軸測圖，其示出根據一個實施例的對象測量系統的垂直對象傳感器系統。
[0009]圖5示出圖4的垂直對象傳感器系統的剖視圖的側視圖。
[0010]圖6示出根據另一個實施例的對象測量系統的垂直對象傳感器系統。
[0011]圖7示出根據一個實施例的對象測量系統的橫向對象傳感器系統的軸測圖。
[0012]圖8示出根據一個實施例的橫向對象傳感器系統的軸測圖。
[0013]圖9示出圖8的橫向對象傳感器系統的側視圖。
[0014]圖10示出由根據一個例子的圖8和9的橫向對象傳感器系統的傳感器生成的對象的足跡表示。
[0015]圖1 la、I lb、I Ic和I Id示出根據一個實施例的由對象測量系統執行的生成對象的三維模型的方法的圖形化表示。
[0016]圖12a、12b、12c和12d示出由對象測量系統執行的生成對象的三維模型的備選方法的圖形化表示。
[0017]圖13是示出根據一個實施例的光學代碼讀取系統的圖像採集裝置的圖1的自動光學代碼讀取系統的軸測圖。
[0018]圖14-18是示出圖13的圖像採集裝置的視場的圖1的自動光學代碼讀取系統的軸測圖。
[0019]圖19示出為圖13的圖像採集裝置生成的雙視場的軸測圖，以及圖20示出為圖13的圖像採集裝置生成的雙視場的側視圖。
[0020]圖21a示出在圖1的自動光學代碼讀取系統的傳送帶上的對象的照片，以及圖21b示出由圖13的圖像採集裝置捕捉的圖像。
[0021]圖22示出圖13的圖像採集裝置的側視圖，其示出其視場以及由光學代碼讀取系統生成的背面投影射線。
[0022]圖23示出表示穿過圖13的圖像採集裝置的視場運動的對象的圖形。
[0023]圖24示出表示處於圖13的兩個圖像採集裝置的視場中的對象的圖形。
[0024]圖25示出由根據一個例子的圖13的兩個圖像採集裝置捕捉的對象的兩個圖像的繪製。
[0025]圖26示出捕捉圖25的圖像的圖像採集裝置的視場和由圖1的自動光學代碼讀取系統的對象測量系統生成的三維模型的軸測圖。
[0026]圖27包括穿過圖1的自動光學代碼讀取系統的光學代碼讀取系統的視見體積(view volume)的多個對象的兩個軸測圖。
[0027]圖28示出光學代碼讀取系統的視見體積中的兩個對象的軸測圖，其中所述對象中的一個以圖像採集裝置的視場來看阻擋另一個對象的光學代碼。
[0028]圖29示出兩個對象並排穿過圖1的自動光學代碼讀取系統的光學代碼讀取系統的圖像採集裝置的視場的軸測圖。
[0029]圖30示出為圖29的對象生成的三維模型的軸測圖。
[0030]圖31示出由圖1的自動光學代碼讀取系統的異常處理系統執行的過程的流程圖。
[0031]圖32和圖33示出由圖1的自動光學代碼讀取系統的對象注釋系統生成的注釋圖像的例子渲染。
[0032]圖34示出根據一個實施例，用於圖7的橫向傳感器系統的透射光方法的傳感器和人工光源的側視圖。
[0033]圖35示出橫向對象傳感器系統的傳感器以及在傳送帶上在圖34的投射光方法中的傳感器中的一個上投射陰影的對象的軸測圖。
[0034]圖36-40不出根據一個實施例，由圖4的垂直對象傳感器系統和圖7的橫向對象傳感器系統產生的對象的模擬側面輪廓圖像和模擬足跡圖像。
[0035]圖41示出根據一個實施例的圖34的傳感器的側視圖，其示出各個測量參數，它們被用於計算兩個對象之間最小間距以便防止橫向對象傳感器系統形成合併和幻象的圖像。[0036]圖42-46不出根據一個實施例，由圖4的垂直對象傳感器和圖7的橫向對象傳感器系統產生的模擬圖像，其表示被距離隔開足以防止橫向對象傳感器系統形成合併和幻象對象的兩個對象。
[0037]圖47示出和三個模擬相對應的圖像，其示出當在圖42-46中示出的對象被小於在圖41中表示的最小間距計算的距離隔開時，合併和幻象對象的形成的。
[0038]圖48示出圖47的三個模擬，其中，利用來自圖4的垂直對象傳感器系統的輪廓和由橫向對象傳感器系統產生的圖像，邏輯「與」被執行，以便消除幻象和合併的對象。
[0039]圖49包括對象的渲染和利用圖7的橫向對象傳感器的透射光方法產生的其相應足跡。
[0040]圖50示出圖1的自動光學代碼讀取系統的實施例的軸測圖，其中，所述橫向對象傳感器系統包括被定位在傳送帶之間的間隙正上方和正下方的元件，以便為橫向對象傳感器系統提供垂直朝向的非傾斜視圖平面。
[0041]圖51示出圖50的自動光學代碼讀取系統的實施例的軸測圖，其中，數據採集裝置被逆流運動(與傳送帶運動相反)，以便傳送帶之間的間隙在所述數據採集裝置的中的一個的頂部的正下方，以及橫向對象傳感器系統的元件沿所述數據採集裝置的頂部被定位。
[0042]圖52不出圖1的自動光學代碼讀取系統的處理系統架構的例子。
[0043]圖53示出根據一個實施例的側面掃描器和頂部掃描器解碼處理器算法的流程圖。
[0044]圖54示出根據一個實施例的底部掃描器解碼處理器算法的流程圖。
[0045]圖55示出根據一個實施例的光幕處理器算法的流程圖。
[0046]圖56示出根據一個實施例的互連處理器算法的流程圖。
[0047]圖57示出根據一個實施例的相關處理器算法的流程圖。
【具體實施方式】
[0048]/.概述
[0049]參考前述繪圖，本節描述特定實施例及其詳細的構造和操作。這裡描述的實施例僅僅通過示例的方式闡述，並不是起限制的作用。鑑於這裡所述的教義，應當明白其他的實施例是可能的，並且可以對這裡所述的實施例做出改變，並且可以存在構成本實施例所述組件、部件或步驟的等效的組件、部件或步驟。
[0050]為了簡化和清楚起見，某些實施例的組件或步驟的某些方面未展示不必要的細節，這是由於鑑於這裡所述的教義，這樣的細節對於的本領域中技術人員來說是顯而易見的，和/或這樣的細節會混淆實施例的更多有關方面的理解。
[0051]這裡將描述基於各種成像器的光學代碼讀取器和關聯的方法。在某些實施例中，利用識別和處理異常的改善系統和方法描述基於自動成像器的光學代碼讀取器。下面將詳細描述各種異常類型。在某些實施例中，基於改善的自動成像器的光學代碼讀取器被描述為允許縱向(沿著運動方向)對象之間的緊密間距，包括對象之間沒有縱向對象之間的間距。
[0052]圖1示出根據一個實施例的自動光學代碼讀取系統100的框圖。系統100經配置自動定位在讀取區內的對象或運動穿過讀取區的對象，讀取被布置在對象上的光學代碼，以及當發生異常時識別。異常和理想情況未發生的事件相對應，其中所述理想情況對應於當系統100成功讀取光學代碼並且有信心關聯將所述光學代碼和穿過系統100的對象關聯(例如，所述光學代碼僅和一個對象關聯，並且所述對象僅僅具有與其關聯的一個光學代碼)的時候。各種異常類型是可能的。例如，一種異常類型和對象穿過系統100，但是光學代碼未被系統100讀取的現象(被稱為「無代碼」異常)相對應。另一個異常類型和光學代碼被讀取，但是系統100未檢測到已經穿過系統100的對象的現象(被稱為「無對象」或「幻象讀取」異常)相對應。另一個異常類型和被系統100讀取的一個光學代碼和穿過系統100的多個對象關聯的現象(被稱為「多個對象」異常)相對應。另一個異常類型和被系統100讀取的多個不同光學代碼和穿過系統100的一個對象關聯的現象(被稱為「多個代碼」異常)相對應。上述異常的各種子集，以及其他異常類型是可能的，並且適用於這裡所述的系統/方法。
[0053]系統100包括執行各種任務的各種模塊或子系統。下面將詳細描述這些子系統。這些系統中的一個或更多可以包括處理器，關聯的軟體或硬體構造，實施由所述系統執行的特定功能的和/或存儲器。所述系統的處理器可以被嵌入在單個中央處理單元中，或者可以被分發，使得系統具有其自己的專用處理器。而且，某些實施例可以作為電腦程式產品被提供，所述電腦程式產品包括，非暫時性機器可讀存儲介質，在其上面存儲用於對計算機(或其他電子設備)編程以執行這裡所述過程或方法的指令(以壓縮或非壓縮形式)。機器可讀存儲介質可以包括但不限於，硬碟驅動器，軟盤，光碟，CD-ROM, DVD，只讀存儲器(R0M)，隨機存取存儲器(RAM)，EPROM, EEPR0M，快閃記憶體存儲器，磁卡或光卡，固態存儲器設備，或適於存儲電子指令的其他介質/機器可讀介質類型。進一步地，實施例還可以作為包括機器可讀信號(以壓縮或非壓縮形式)的電腦程式產品被提供。無論是否使用載波調製與否，機器可讀信號的例子包括但不限於，可以經配置存取支配或運行電腦程式的計算機系統或機器主機的信號，包括通過網際網路或其他網絡下載的信號。例如，軟體的分發可以經由⑶-ROM或經由網際網路下載。
[0054]為了自動運動對象穿過系統100，所述系統100包括傳送帶系統105。傳送帶系統105可以包括將對象自動運輸穿過三維視見體積的機械傳送系統的一個或更多類型，以便被布置在所述對象上的光學代碼可以被讀取，所述對象被識別，並且所述對象被添加到例如項目辦理列表中。圖2示出系統100 —個實施例的軸測圖，以及圖3示出系統100的一部分的特寫軸測圖。如圖2和3所示，傳送帶系統105可以包括一個或更多傳送帶110 (圖2和3示出兩個傳送帶110)以及運動傳送帶110、以便被放置在所述傳送帶110上的對象以縱軸方向(相對Y軸)穿過系統100的相應驅動機構。在一個例子中，傳送帶系統105可操作以相對快的速度(例如，200-400毫米/秒(mm/s))沿縱軸方向運動項目，以便對象可以被快速添加到所述項目辦理列表中。傳送帶系統105相對數據採集裝置111、112運動項目，所述數據採集裝置111、112在傳送帶110的上方形成拱架。數據採集裝置111、112包括捕獲和運動穿過所述拱架的對象對應的信息的各種組件。雖然示出的數據採集裝置111、112包括在他們之間的空隙，數據採集裝置111、112可以被嵌入在傳送帶110上方形成的狹長隧道中。數據採集系統的細節在2011年I月24日提交的美國專利申請N0.61/435777、代理人案卷號n0.51306/1500:1以及2012年I月24日提交的美國專利申請N0.-/—、代理人案卷號N0.51306/1501:1中被進一步描述。這兩個申請被合併於此，僅供參考。[0055]如圖1所示，系統100還包括沿傳送帶系統105被定位以測量被傳送帶系統105運輸的對象的對象測量系統115。對象測量系統115生成表示被傳送帶系統105運輸的對象的三維模型的模型數據。下面通過參考圖7-12和34-51，將詳細描述對象測量系統115。
[0056]系統100還可以包括在圖1中示出的光學代碼讀取系統120，所述光學代碼讀取系統120可操作捕捉當所述對象被傳送帶系統105運輸時的對象的圖像。光學代碼讀取系統120識別被布置在所述對象上的光學代碼是否被捕捉為圖像，以及解碼被捕捉的那些光學代碼的那些圖像。本領域的技術人員應當明白，光學代碼讀取系統120可以包括對各種光學代碼解碼的不同解碼器(例如，軟體算法，硬體構造)所述各種光學代碼包括一維(例如，線性)代碼(例如，UPC，條形碼，代碼25，代碼39，代碼93，代碼128，代碼11，EAN8, EANl3,普萊西系統，P0STNET)，堆疊線性碼(例如，GSlDatabar, PDF417),以及二維(例如，矩陣)代碼(例如，aztec代碼，maxicode, QR代碼,高容量彩色條形碼,數據矩陣)。
[0057]光學代碼讀取系統120可操作為其捕捉的圖像中的光學代碼生成投影數據。投影數據表示投射到光學代碼讀取系統120的三維視見體積中的背面投影射線。這些背面投影射線和所述圖像中的光學代碼的表示的位置關聯。下面通過參考圖14-24，將詳細描述光學代碼讀取系統120。
[0058]系統100還可以包括光學代碼交叉系統125，所述光學代碼交叉系統125經配置接收對象測量系統115的模型數據和光學代碼讀取系統120的投影數據。光學代碼交叉系統125使用所述模型數據和投影數據確定為所解碼的光學代碼生成的背面投影射線是否和三維模型交叉。-下面通過參考圖25和26，將詳細描述光學代碼交叉系統125。
[0059]系統100包括與光學代碼交叉系統125通信的可選的異常識別系統130。異常識別系統130經配置確定由光學代碼讀取系統120讀取的光學代碼是否和由對象測量系統115生成的三維模型關聯。在一個例子中，基於由光學代碼交叉系統125確定的交叉，異常識別系統130確定所述光學代碼和三維模型關聯。利用所述光學代碼和三維模型的關聯(或缺少關聯)，異常識別系統130可以確定是否發生異常。例如，如果對象穿過系統100並且對象測量系統115生成對象的三維模型，但是沒有光學代碼和所述三維模型關聯(例如，沒有光學代碼的背面投影射線和三維模型交叉)，異常識別系統130將這種現象識別為「無代碼」異常。異常識別系統130還可操作按照類型和子類型對異常分類，以便生成表示異常類型和/或子類型的異常類別識別信息。下面通過參考圖25和28，將詳細描述異常識別系統130。
[0060]系統100還可以包括與異常識別系統130通信的可選的異常處理系統135。異常處理系統135確定以什麼方式處理(例如，解決)由異常識別系統130基於所述異常類型識別的異常。為此，由異常識別系統130生成的異常類別識別信息被傳遞到異常處理系統135。異常處理系統135可操作確定異常應當以多種方式中的哪一種解決。例如，異常處理系統135可以確定要被自動解決的異常(例如，忽視所述異常)或由操作員手動解決的異常。異常處理系統135可以和存儲與異常關聯的各種信息類型的可選的存儲裝置140通信。下面通過參考圖31，將詳細描述異常處理系統135。
[0061]系統100還可以包括可選的對象注釋系統145，所述對象注釋系統145可操作生成和異常的可視表示相對應的注釋圖像數據，以便操作員能夠輕易識別被運輸穿過系統100的哪個對象具有和他們關聯的異常。由對象注釋系統145生成的注釋圖像數據被傳遞給顯示屏150，顯示屏150顯示所述異常的可視表示。下面通過參考圖30和31，將詳細描述對象注釋系統145。
[0062]//.對象測量系統
[0063]對象測量系統115包括沿傳送帶系統105被定位的一個或更多傳感器，以及測量沿傳送帶系統105運動的對象的一個或更多尺寸的關聯處理器。在一個實施例中，對象測量系統115包括垂直對象傳感器。在另一個實施例中，對象測量系統115包括橫向對象傳感器。在另一個實施例中，對象測量系統115包括垂直對象傳感器和橫向對象傳感器兩者。
[0064]圖4不出根據一個實施例的系統100的對象測量系統115的垂直對象傳感器系統410的軸測圖，以及圖5示出系統100的對象測量系統115的垂直對象傳感器系統410的剖切側視圖。垂直對象傳感器系統410包括雙光幕415、420，所述雙光幕415、420由沿數據採集裝置111、112的側臂425、430、435、440分隔開的感測元件422 (例如，傳感器)製成。圖6示出側臂425、430、435、440的備選設計和雙光幕415、420的元件422的備選布置的軸測圖。在一個實施例中，光幕415、420彈回以及進入所述對象的圖像被光學代碼讀取系統120捕捉在三維視見體積445中的垂直面中。所述具有在視見體積445中反彈的雙光幕415、420能夠讓對象測量系統115檢測物體何時進入和退出視見體積445。雙光幕415、420還可以允許系統100在傳送帶110改變速度或甚至停止或啟動時能正確起作用。雖然圖4、5和6的實施例不出雙光幕415、420，但是垂直對象傳感器系統410不必包括兩個光幕。例如,垂直對象傳感器系統410可以僅包括光幕415、420中的一個(例如,返回光幕415),或可以包括三個或更多的垂直光幕。
[0065]光幕415、420的元件422可以以各種排列對齊。例如，圖4和5的元件422沿著跟隨臂425、430、435、440的側面輪廓形狀的弧線被布置。可供選擇地，元件422可以沿著直線或不規則形狀的線被布置。而且，元件422可以沿著臂425、430、435、440被垂直均勻隔開。可供選擇地，元件422可以沿著臂425、430、435、440被垂直不均勻隔開。例如，元件422在接近臂425、430、435、440的底部比在頂部的間隔更加密集，以便增加相對短對象的高度解析度。傳感器元件442可以包括在傳送帶110—個側面上的發送器，其中所述發送器可以是攜帶在紅外線波長帶內(例如，950nm的波長)的傳輸波長的紅外發光二極體，以及在傳送帶110反面上的接收器，其中所述接收器可以可操作檢測紅外波長的光電二極體。光幕415、420的發送器的合適例子是德國慕尼黑奧斯拉姆公司的型號SFH-4555，以及光幕415、420的接收器的合適例子是賓夕法尼亞州莫爾文Vishay Intertechnology有限公司的型號TEMD1000。
[0066]垂直對象傳感器系統410可操作提供對應於穿過視見體積445的對象的若干測量結果。例如，垂直對象傳感器系統410測量高度(H)，縱向位置(其能夠確定縱向長度(L))，以及如圖5所示對象的對象間縱向間距(S)參數。在一個例子中，基於對象以所測量的或估算的速度沿著傳送帶110運動的航位推測法，垂直對象傳感器系統410測量這些參數。在對象穿過相反的臂425、430和相反的臂435、440的時候，在相反的臂上的特定垂直關聯元件422之間的一個或更多路徑被所述對象阻塞。垂直對象傳感器系統410測量在光幕415、420中的哪些元件422隨著時間被阻塞。由所阻塞的元件422創建的圖案被對應於由垂直對象傳感器系統410除以傳送帶110的速度捕捉的測量結果之間時間的縱向距離傳播。基於元件422隨著時間被阻塞和所計算的縱向距離，Y-Z映象(縱向長度(L)對高度(H))被生成。元件422的物理Y-Z坐標被用於製作Y-Z映象。通過使用雙光幕415、420和補償所述雙光幕之間的距離創建的這個Y-Z映象，對象測量系統115可操作確定對象是否已經以恆定的速度在光幕415、420之間運動。
[0067]在一個實施例中，雙光幕415、420使得垂直對象傳感器系統能夠確定對象是否滾入或落入所述對象進入和退出視見體積445的時間之間。例如，為每個光幕415、420生成Y-Z映象。光幕415、420之間的物理距離被補償，以便光幕415、420之間的Y-Z映象可以被比較。利用Y-Z映象的比較，可以確定所述對象是否已經以恆定的速度在光幕415、420之間運動。如果所述對象滾入或落入光幕415、420之間，對應於所述對象的形狀的Y-Z映象可以是不同的。垂直對象傳感器系統410可操作檢測Y-Z映象之間的不同，以及補償滾入或落入視見體積445中的對象。在滾動對象的一個例子中，由於所述對象可以以恆定的速度運動(滾動)，但不一定以傳送帶110的速度運動(滾動)，所以，光幕415、420阻塞和不阻塞之間的時間差異可以是大致相同的。如果光幕415、420的時間差異(例如，縱向長度(L)測量結果)是大致相同的，所述對象的滾動速度可以通過計算光幕415、420之間的距離除以每個光幕415、420的阻塞之間的時間差異來計算。在下降對象的例子中，如果對象從其進入光幕(例如，光幕415)以所期望的時間延遲(例如，光幕415、420之間的距離除以傳送帶的速度)出現在退出光幕(例如，光幕420)時，那麼光幕415、420之間的任何形狀(例如，長度(L)，高度(H))測量結果差異可以被假設為是由所述對象下降導致的。通常，如果對象下降，所述下降發生在傳送帶110之間的轉換。在這樣的情況下，所述對象可以被建模為以傳送帶的速度運動的進入光幕測量的形狀直到所述對象到達傳送帶110之間的轉換。接著，所述對象被建模為落在傳送帶之上，接著以傳送帶的速度在退出傳送帶上運動，並且具有由退出光幕測量的形狀。
[0068]圖7和8示出系統100的對象測量系統115的橫向對象傳感器系統705的系統100的軸測圖，以及圖9示出系統100的對象測量系統115的橫向對象傳感器系統705的側視圖。橫向對象傳感器系統705可以包括被定位在傳送帶110下面的一個或更多傳感器710a、710b。在一個例子中，傳感器710a、710b可以被嵌入在線掃描照相機系統中。傳感器710a、710b的線掃描數據被二值化(例如，閥值化)，以便得出在橫跨傳送帶110 (例如，對應於X軸)的離散位置的對象的存在或不存在。在所述對象沿傳送帶110縱向運動的時候，傳感器710a、710b的連續掃描能夠使所述對象的X-Y映象或足跡被生成。橫向對象傳感器系統705可以實施反射光技術，以創建所述對象的足跡。例如，橫向對象傳感器系統705可以包括被定位接近傳感器710a、710b的人工照明源711，其產生光並將對象反射再照射到傳感器 710a,710b 上。
[0069]在對象穿過傳送帶110之間的間隙7115時，傳感器710a、710b是為了查看所述對象的底部。在圖7、8和9的實施例中，傳感器710a、710b被定位縱向遠離間隙715，以便不被定位在所述間隙的正下方。因此，傳感器710a、710b可以避免被阻塞或除此以外被落入間隙715的碎片汙染。傳感器710a、710b可以對準和傳送帶110的相對主平面形成非直角的方向。在備選實施例中，傳感器可以放置在間隙715的正下方並直接向上對準，以及傳感器可以看穿的防護屏可以被定位在所述傳感器與間隙715之間。
[0070]在圖7的例子中，橫向對象傳感器系統705包括以一個方向對準的一個或更多傳感器710a，以便提供所述對象的前緣視圖或後緣視圖。在圖8和9的例子中，橫向對象傳感器系統705包括以兩個方向對準的多個傳感器710a、710b，以便提供對象的正向視圖和後向視圖。傳感器710a被後向對準，這將照射對象20的後緣32 ;傳感器710b被正向對準，這將照射對象20的前緣30。由於在圖8和9的實施例中，傳感器710不直接向上對準，對象20的前緣30和後緣32會被誤認為所述對象的足跡的一部分。所述被定位提供在如圖8和9所示的對象的前緣30和後緣32視圖的傳感器710a、710b允許對潛在的不正確足跡的確定進行補償。例如，橫向對象傳感器系統705可操作執行「與」邏輯操作，其中，對象20的足跡和由正向視圖傳感器710b確定的足跡與由後向視圖傳感器710a確定的足跡「與」後相對應，同時所述對象隨著時間的縱向位置被考慮在內。圖10示出當對象的前緣和後緣和圖7所示的X軸對齊(例如，平行於圖7所示的X軸)時，由橫向對象傳感器系統705執行的「與」操作的圖形化表示。圖10示出由正向視圖傳感器710b產生的足跡1001。足跡1001從點Y2沿著Y軸向點Y4延伸。圖10示出由後向視圖傳感器710a產生的足跡1002。足跡1002從點Yl沿著Y軸向點Y3延伸。「與」操作在Y軸方向被執行，以便產生從Y2沿著Y軸向Y3延伸的結果足跡1003。「與」操作還可以在X方向被執行，以便計算所述對象不和X軸對齊的情況。
[0071]圖1 la、I lb、I Ic和Ild是對象測量系統115如何基於垂直對象傳感器系統410和橫向對象傳感器系統705生成三維模型的圖形化表示。圖1la示出在傳送帶110上的對象的軸測圖。圖1lb示出由垂直對象傳感器系統410生成的對象的Y-Z映象(或VOS輪廓)。圖1lc示出由橫向對象傳感器系統705生成的對象的X-Y映象(或LOS輪廓)。對象測量系統115合併對應於Y-Z映象和X-Y映象的數據，以便生成表示如圖1ld所示對象的三維模型的模型數據。在一個例子中，所述對象的三維模型通過生成VOS輪廓，接著生成LOS輪廓而生成。當LOS輪廓被生成時，對應於所述對象的區域被給出對應於在LOS輪廓中的對象的縱向擴展內VOS輪廓的中間高度。可供選擇地，向對應於所述對象的區域給出的高度可以給出所述VOS輪廓在所述對象的縱向擴展內的平均高度，或向所述對象區域給出的高度可以和在所述對象區域內的位置的VOS輪廓的實際高度相對應。在另一個實施例中，三維模型可以在一個或更多方向被擴展(例如，擴展0.5-4釐米(Cm))，以便補償系統的不精確(例如，傳送帶計算錯誤，光幕元件422之間的間距，等等)。
[0072]圖12a、12b、12c和12d示出用於生成對象的三維模型的備選實施例的圖形化表示。圖12a和圖1la相對應，以及圖12b和圖1ld相對應。圖12c示出根據一個備選實施例生成的對象的三維模型。在這個備選實施例中，對象測量系統115使用垂直對象傳感器系統410，但是不使用橫向對象傳感器系統705。對象測量系統115使用由垂直對象傳感器系統410生成的VOS輪廓，並且生成假設對象從傳送帶邊緣延伸到傳送帶邊緣的所述對象的三維模型。在這個備選實施例中，如果對象不被彼此縱向隔開，垂直對象傳感器系統410可以將多個對象摺疊到單個三維模型中，如兩個最左邊的對象所示。
[0073]圖12d示出根據另一個備選實施例生成的對象的三維模型。在這個備選實施例中，對象測量系統115使用橫向對象傳感器系統705，但是不使用垂直對象傳感器系統410。對象測量系統115使用由橫向對象傳感器系統705生成的LOS輪廓，並且生成假設對象從傳送帶110的頂部表面延伸到視見體積445頂部的所述對象的三維模型。
[0074]///.光學代碼讀取系統
[0075]光學代碼讀取系統120包括沿傳送帶110被定位的一個或更多圖像採集裝置，在對象穿過光學代碼讀取系統120的視見體積445的時候，所述圖像採集裝置捕捉所述對象的圖像。在一個實施例中，光學代碼讀取系統120包括沿傳送帶110的不同位置被定位，以便提供視見體積445的不同視場的多個圖像採集裝置。例如，光學代碼讀取系統120可以包括如圖13所示的14個圖像採集裝置。根據圖13的例子，四個圖像採集裝置1305沿著數據採集裝置111的頂部1306被定位；四個圖像採集裝置1310沿著數據採集裝置112的頂部1311被定位；一個圖像採集裝置1315沿著數據採集裝置111的側臂425被定位；一個圖像採集裝置1320沿著數據採集裝置111的側臂430被定位；一個圖像採集裝置1325沿著數據採集裝置112的側臂435被定位；一個圖像採集裝置1330沿著數據採集裝置112的側臂440被定位；以及兩個圖像採集裝置1335、1340被定位傳送帶110下面，在間隙715的一個或更多側面上。圖像採集裝置1335、1340被示出在圖13的間隙715的相對側面上，但是圖像採集裝置1335、1340可以被定位在遠離間隙715的相同側面上。在圖13中示出的圖像採集裝置的布置僅僅是一個例子；各種其他布置是可能的和可以想像的。圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340中的每個可以包括以不同方向照射視見體積445的關聯人工照明源。所述關聯的人工照明源可以位於密切接近他們的相應圖像採集裝置，或所述照明源可以離得有一些距離。例如，用於圖像採集裝置1305的照明源可以被安裝在數據採集裝置111的頂部1306，或他們可以被安裝在數據採集裝置112的頂部1311，或他們可以被安裝在上述兩個位置。
[0076]圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335 和 1340 可以經配置在特定時間捕捉圖像。例如，他們可以經配置捕捉當對象測量系統115檢測對象進入視見體積445直到對象測量系統115檢測到所述對象已經離開視見體積445時的圖像。圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340 (以及他們的關聯人工照明源)可以像另一個一樣在相同時間被同步捕捉圖像(以及照亮視見體積445)或在不同的時間被同步捕捉圖像(以及照亮視見體積445)。圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340在各個方向被對準，以便他們的視場覆蓋至少某些視見體積445。圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340的視場可以彼此重疊。圖14-18示出圖像採集裝置的視場的各個例子。圖14示出沿側臂430和440被定位的圖像採集裝置1320和1330的視場。圖15示出沿側臂425和435被定位的圖像採集裝置1315和1325的視場。圖16示出被定位在傳送帶110下面的圖像採集裝置1335和1340的視場。圖像採集裝置1335和1340還可以充當橫向對象傳感器系統705的傳感器710a、710b。圖17示出沿頂部1306被定位的圖像採集裝置1305的視場。圖18示出沿頂部1311被定位的圖像採集裝置1310的視場。
[0077]在一個實施例中，圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335 和 1340包括將圖像採集裝置的視場分割為兩個或更多視場的光引導光學器件。例如，圖19和20分別示出圖像採集裝置1305的分割後視場的軸測圖和側視圖。在這個例子中，圖像採集裝置的視場被分割為兩個-一個高視場和一個低視場。圖像採集裝置1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335和1340的分割後的視場能夠使他們潛在捕捉在不止一個一個對象上，甚至在相同幀中的光學代碼例如，圖21a示出攜帶小盒子、大盒子以及被定位在他們上的瓶狀物的傳送帶110的渲染。圖21b示出由具有分割後視場的圖像採集裝置1310中的一個捕捉的圖像的渲染。圖像採集裝置1310的低視場能夠捕捉在圖21b的下半部分示出的瓶狀物上的光學代碼2105的圖像，以及圖像採集裝置1310的低視場能夠捕捉在圖21b的上半部分示出的大盒子上的光學代碼2110的圖像。圖像採集裝置的細節在美國專利申請61/435777、代理人案卷編號N0.51306/1500:1以及美國專利申請N0._/_、代理人案卷編號N0.51306/1501:1中進一步描述，上述兩個申請僅供參考。
[0078]如果光學代碼在圖像中被捕捉，並且如果光學代碼的圖像是可接受的質量(例如，解析度，大小)，光學代碼讀取系統120讀取所述光學代碼並將其解碼，以便將關聯的對象添加到例如辦理列表中。在優選實施例中，光學代碼讀取系統120還計算環繞光學代碼的邊界框。例如，在圖21b中，邊界框2115、2120被示出環繞光學代碼2105、2110。光學代碼讀取系統120經配置使用邊界框2115、2120使圖像中光學代碼的位置相關到從虛擬成像器投影到視見體積445中的背面投影射線。
[0079]圖22示出捕捉圖21b的圖像的圖像採集裝置1310的側視圖。圖像採集裝置1310包括將光從視見體積445引導到成像器2225的鏡面2205、2210、2215和2220。鏡面2205、2210,2215和2220被安排為成像器2225提供兩個視場。鏡面2205、2210、2215和2220折射或反射光，並且應當理解鏡面2205、2210、2215和2220的布置可以被用於(例如，位置，對準方向)將視場建模為虛擬的成像器2227和2228。虛擬成像器2227和低視場對齊，以及虛擬成像器2228和高視場對齊。圖22示出對應於光學代碼2105的背面投影射線2230和對應於光學代碼2110的背面投影射線2235。背面投影射線2230、2235從他們相應的虛擬成像器2227、2228上的位置(或在鏡面2205、2220上的位置)延伸到在他們的相應視場內的視見體積445中。光學代碼2105、2110的物理位置呈沿著他們相應背面投影射線2230、2235的狀態。這些光學代碼2105、2110的物理位置由將在下面詳細描述的光學代碼交叉系統125確定。
[0080]為了計算背面投影射線2230、2235，根據一個實施例，光學代碼讀取系統120使用針孔照相機模型，以及動態數據和靜態信息。所述動態數據包括，例如邊界框2115、2120的坐標(例如，像素位置)以及所述圖像的幀編號(其指示圖像幀被捕捉的時間)。在一個例子中，邊界框2115、2120的矩 心(例如，幾何中心)被計算並且用作邊界框2115、2120的坐標。靜態信息包括圖像採集裝置1310的透鏡的位置，其焦距和其對準矢量。
[0081]下列例子示出使用針孔照相機模型，背面投影射線可以被計算的一個例子方法。為了簡化起見，下列使用二維仿射空間中的一維成像器的例子被給出。不過，應當明白，在這裡給出的在這些例子中提供的原理、方法和計算的所述描述可以被應用於三維仿射空間中的二維成像器。圖23示出從光學代碼讀取系統120的圖像採集裝置的視場左邊運動到右邊的對象B的圖形。對象B包含光學代碼，並且圖像採集裝置包括在透鏡點L的透鏡和成像器。圖像採集裝置捕捉當光學代碼的位置BI (例如，光學代碼矩心的位置)在(-4，O)cm時的第一圖像，當光學代碼的位置B2在(0，0)cm時的第二圖像，以及當光學代碼的位置B3在(4，0)cm時的第三圖像。圖像採集裝置的透鏡點L位於(0，-10) cm。針孔照相機模型使用對應於透鏡到成像器距離的焦距參數f，在這個例子中，焦距參數f是2cm。在這個例子中也和12對應的成像器的10位於(0，-12)cm.成像器平面從點IO並和正交於矢量的平面相對應:
【權利要求】
1.一種用於讀取對象的光學代碼的自動系統，其包括: 傳送帶系統，其經配置運輸所述對象穿過視見體積； 對象測量系統，其沿所述傳送帶系統被定位，以便在所述對象被所述傳送帶系統運輸的時候，測量所述對象，所述對象測量系統可操作生成表示所述對象的三維模型的模型數據； 光學代碼讀取系統，其提供所述視見體積並且包括在沿所述傳送帶系統的不同位置被定位的多個圖像採集裝置，以便提供所述視見體積的不同視場，所述光學代碼讀取系統可操作以便在所述對象被運輸穿過視見體積時捕捉圖像，並且讀取被捕捉在所述圖像中的光學代碼，所述光學代碼讀取系統可操作生成光學代碼數據，作為對讀取被捕捉在所述圖像中的光學代碼的響應；以及 與所述光學代碼讀取系統和所述對象測量系統通信的異常識別系統，所述異常識別系統可操作將所述光學代碼數據和在所述模型數據中表示的所述對象的三維模型關聯，以便確定是否已經發生異常。
2.根據權利要求1所述的系統，其進一步包括沿所述傳送帶系統被定位的安全圖像採集裝置，以便捕捉存在所述對象的場景的安全圖像，所述安全圖像採集裝置可操作產生表示所述場景的安全圖像的圖像數據。
3.根據權利要求2所述的系統，其進一步包括: 對象注釋系統，其經配置與所述安全圖像採集裝置和所述異常識別系統通信，所述對象注釋系統經配置由所述圖像數據產生表示場景的注釋圖像的注釋圖像數據，其中所述注釋圖像數據包括指示異常是否與所述場景中的對象關聯的標記，所述對象注釋系統可操作與所述對象測量系統通信 ，其中所述注釋圖像的標記和疊加在所述對象的安全圖像的三維模型的彩色輪廓線相對應；以及 可操作接收所述注釋圖像數據並顯示所述場景的注釋圖像的顯示屏。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述對象測量系統包括垂直對象傳感器和橫向對象傳感器。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述垂直對象傳感器是約束所述視見體積的垂直側面的雙光幕。
6.根據權利要求4所述的系統，其中所述對象測量系統包括照亮所述對象的人工照明源，以便促進所述橫向對象傳感器生成所述對象的足跡表示。
7.根據權利要求6所述的系統，其中所述人工照明源經配置向所述橫向對象傳感器提供背光照明，以便使所述橫向對象傳感器能夠生成所述對象的側影足跡表示。
8.根據權利要求4所述的系統，其中所述傳送帶系統包括彼此隔開形成間隙的第一和第二傳送帶。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述橫向對象傳感器包括被定位在所述第一和第二傳送帶之間形成的間隙正上方的傳感器元件，以便向所述橫向對象傳感器提供垂直方向的非傾斜視圖平面。
10.根據權利要求8所述的系統，其中所述橫向對象傳感器包括被定位在所述第一和第二傳送帶下方和所述間隙正下方的傳感器元件，以便向所述橫向對象傳感器提供垂直方向的非傾斜視圖平面。
11.根據權利要求8所述的系統，其進一步包括容納所述對象測量系統的至少一部分和所述光學代碼讀取系統的圖像採集裝置中的一個或更多的數據採集裝置，所述數據採集裝置經配置形成在所述第一和第二傳送帶中的一個或更多的上方的拱架，所述數據採集裝置包括頂部，所述橫向對象傳感器的第一元件沿其被定位，所述橫向對象傳感器系統包括被定位在所述第一和第二傳送帶中的一個或更多的下方的第二元件。
12.根據權利要求11所述的系統，其中: 所述橫向對象傳感器具有由所述第一和第二元件提供的視圖平面； 所述數據採集裝置沿所述第一和第二傳送帶被定位，以便所述橫向對象傳感器的第一元件在所述第一與第二傳送帶之間間隙的正上方；以及 所述橫向對象傳感器的第二元件被定位在所述間隙的正下方，並和所述第一元件成一直線，以便所述橫向對象傳感器的視圖平面具有垂直的、未傾斜的方向。
13.根據權利要求1所述的系統，其中所述光學代碼讀取系統包括光引導光學器件，其將所述圖像採集裝置的視場分割為被引導到所述視見體積的不同區域的多個部分。
14.根據權利要求1所述的系統，其中所述光學代碼讀取系統可操作生成在所述圖像中被捕捉的光學代碼的投影數據，所述投影數據表示投影到所述視見體積並與所述圖像中的光學代碼的位置關聯的背面投影射線，所述自動系統進一步包括: 光學代碼交叉系統，其可操作接收所述模型數據和所述投影數據，並且確定所述由光學代碼讀取系統生成的背面投影射線是否和由所述對象測量系統生成的三維模型交叉，所述異常識別系統經配置基於所述光學代碼交叉系統確定的交叉，將所述光學代碼數據和所述對象的三維模型關聯。
15.根據權利要求14所.述的系統，其中所述光學代碼交叉系統可操作確定在所述對象退出所述視見體積後，所述背面投影射線是否和所述三維模型交叉。
16.根據權利要求14所述的系統，其中所述光學代碼讀取系統可操作計算在所述圖像中被捕捉的光學代碼的邊界框以及所述邊界框的矩心，以及其中所述光學代碼讀取系統使用所述矩心產生所述背面投影射線。
17.根據權利要求1所述的系統，其中所述異常識別系統可操作識別下列中的一個或更多: 第一異常類型，其中由所述對象測量系統生成的三維模型不具有關聯的光學代碼； 第二異常類型，其中由所述光學代碼讀取系統讀取的不同光學代碼與由所述對象測量系統生成的單個三維模型關聯； 第三異常類型，其中由所述光學代碼讀取系統讀取的光學代碼不與三維模型關聯；以及 第四異常類型，其中由所述光學代碼讀取系統讀取的單個光學代碼與由所述對象測量系統生成的多個三維模型關聯。
18.根據權利要求1所述的系統，其中所述異常識別系統可操作識別異常類型，其中該異常類型具有的下列兩項之間的差異大於選擇的閥值:(a)由所述對象測量系統生成的三維模型的大小，以及(b)被存儲在資料庫中並由與所述三維模型關聯的光學代碼識別的所期望的大小。
19.根據權利要求1所述的系統，其中所述異常識別系統可操作根據異常類型對異常分類並且產生與所述異常關聯的異常類型識別信息。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述異常類別識別信息包括對應於所述異常類型的類別標籤。
21.根據權利要求19所述的系統，其進一步包括經配置接收所述異常類別識別信息的異常處理系統，所述異常處理系統可操作自動確定如何基於所述異常類型解決所述異常。
22.根據權利要求21所述的系統，其中所述異常處理系統經配置忽視所述異常類型中的第一個類型的異常。
23.根據權利要求21所述的系統，其中所述異常處理系統經配置自動解決所述異常類型中的第一個類型的異常。
24.根據權利要求23所述的系統，其中: 所述第一異常類型的異常和由所述光學代碼讀取系統讀取的不同光學代碼與由所述對象測量系統生成的單個三維模型關聯的事件相對應，所述不同光學代碼識別被存儲在資料庫中的對象信息，以及所述對象信息包括與所述不同光學代碼關聯的對象的期望大小；以及 所述異常處理系統經配置通過下列方式自動解決所述第一異常類型的異常: 確定與所述不同光學代碼關聯的對象的期望大小的總和； 將期望大小的總和與由所述對象測量系統生成的單個三維模型的測量尺寸作比較；以及 識別期望大小的總和與測量大小之間的差異低於選擇的閥值。
25.根據權利要求21所述的系統，其中所述異常處理系統經配置確定所述異常類型的第一個的異常要被手動解決。
26.根據權利要求25所述的系統，其中所述異常處理系統經配置接收所產生的反饋信息，作為對用戶手動解決所述第一異常類型的異常的響應，並且其中所述異常處理系統可操作使用所述反饋信息適應所述第一異常類型的異常如何被解決。
27.根據權利要求26所述的系統，其中所述異常處理系統經配置自動忽視所述第一異常類型的異常，作為對用戶手動忽視所述第一異常類型的所選擇數量異常的響應。
28.根據權利要求21所述的系統，其進一步包括經配置存儲與被解決的異常關聯的信息的存儲裝置。
29.—種識別自動光學代碼讀取系統中的異常的方法，其中攜帶光學代碼的對象沿路徑被自動移動,所述方法包括: 測量在所述對象沿所述路徑運動時的對象，以便生成所述對象的三維模型； 捕捉所述對象沿所述路徑運動並穿過視見體積時的所述對象的圖像，所述圖像包括所述光學代碼的表不; 基於所述圖像的分析，讀取所述光學代碼；以及 確定所述光學代碼是否與所述對象的三維模型關聯，從而識別異常是否與所述對象關聯。
30.根據權利要求29所述的方法，其進一步包括: 計算和一相關相對應的所述光學代碼的背面投影射線，其中所述相關是所述圖像中光學代碼的表示的位置與所述視見體積中三維坐標點的數量的相關；計算從所述讀取步驟到所述確定步驟逝去的時間量； 獲取在逝去的所述時間量期間，所述對象已經沿所述路逕行進的距離；以及將所述背面投影射線偏移所述對象已經行進的距離，以便確定所述背面投影射線是否和所述三維模型交叉。
31.根據權利要求30所述的方法，其中所述確定步驟在所述對象離開所述視見體積後被執行。
32.根據權利要求29所述的方法，其中所述三維模型具有所測量的大小，所述方法進一步包括: 檢索被存儲在資料庫中並與所述光學代碼關聯的期望的對象大小； 將期望的對象大小和所測量的大小作比較，以便確定其之間的差異； 響應所述差異超出所選擇閥值，識別異常與所述對象關聯。
33.根據權利要求29所述的方法，其中所述三維模型具有所測量的大小，所述方法進一步包括: 確定不同的光學代碼與所述三維模型關聯，從而生成多個代碼異常； 檢索被存儲在資料庫中並與所述不同光學代碼關聯的多個期望的對象大小； 計算期望的對象大小的總和，以便生成總和； 將所述總和和所述三維模 型的所測量的大小作比較，以便確定所述總和與所測量的大小之間的差異；以及 響應於所述差異小於選擇的閥值，自動解決所述多個光學代碼異常。
【文檔編號】G06K7/10GK103443802SQ201280014887
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月24日 優先權日:2011年1月24日
【發明者】B·L·奧姆斯特德, M·P·思維塔 申請人:數據邏輯Adc公司