CN103218596A - 具有动态多角度照明系统的条码扫描器及其条码扫描方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有动态多角度照明系统的条码扫描器，它包括外壳、玻璃窗、照明模组和摄像模组、感光器件和具有中央处理器的主板，所述照明模组包括设置在所述摄像模组前方的多个不同照射角度的LED，同一照射角度的多个LED组成一个LED阵列，其中所述的多个不同照射角度的LED包括远场照明LED和近场照明LED。本发明还提供了该种条码扫描器的条码扫描方法。相较于现有技术，本发明的条码扫描器及其条码扫描方法能够适应于多种场景下的条码扫描的照明需求，提高了条码识别率，扩大了条码扫描设备的应用范围。

Description

具有动态多角度照明系统的条码扫描器及其条码扫描方法
技术领域
本发明涉及条码扫描设备技术领域，尤其是涉及一种具有动态多角度照明系统的条码扫描器及其条码扫描方法。
背景技术
条码扫描器，又称为条码阅读器、条码扫描枪、条形码扫描器、条形码扫描枪及条形码阅读器。它是用于读取条码所包含信息的阅读设备，利用光学原理，把条形码的内容解码后通过数据线或者无线的方式传输到电脑或者别的设备。条码扫描器广泛应用于商业POS收银系统、快递、仓储、物流、图书、医药等多个领域的需求。
在很多工业应用场合，条码不仅是被印刷在纸质的标签上，在一些汽车和电子行业，越来越多的企业直接在零部件上通过激光雕刻、喷涂、蚀刻甚至直接铸造的方式制作条码。不同材质或不同表面上的条码具有低对比度或高反射等特点，对读码设备造成了新的挑战。
现有技术的条码扫描器，一般包括摄像模组、照明模组、感光元件和主板，照明模组通常由若干个相同照明角度和照明距离的LED组成，而这些LED仅具备一种照明模式，即同时点亮照明的照明模式。在对条码进行扫描时，照明模组的LED同时点亮照明。由于现有技术的条码扫描器的照明模组结构简单，照明模组的照明模式单一，照明角度和照明距离均为固定值，难以应对多种应用场景的照明需求。因此，现有技术的条码扫描器无法进行照明模式的转换，而只能采用单一模式的照明系统来进行条码扫描，特别是只能针对纸质标签印刷上的条码进行识别，而对于其他材质表面上直接雕刻、喷涂、蚀刻或者铸造的条码在大多数情况下是无法被顺利识别的，识别率非常低。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种具有多角度照明系统的条码扫描器，通过多种照明模式，使条码扫描器能够适用于多种材质表面的条码进行顺利扫码的照明需求，提高条码识别率，扩大条码扫描设备的应用范围。
为了达到上述目的，本发明提供一种具有动态多角度照明系统的条码扫描器，它包括外壳、玻璃窗、照明模组和摄像模组、感光器件和具有中央处理器的主板，其特征在于：所述照明模组包括设置在所述摄像模组前方的多个不同照射角度的LED，同一照射角度的多个LED组成一个LED阵列，其中所述的多个不同照射角度的LED包括远场照明LED和近场照明LED。
其中，远场照明LED用于对10cm以外的远场目标补光，近场照明LED用于对近场10cm以内的近场目标照明。
本发明还提供了一种采用上述条码扫描器扫描条码的方法，其特征在于，包括以下步骤：
发射照明光源：启动系统后，照明模组任意启用多种照明模式中的一种或多种照明模式的组合进行照明；
捕捉图像步骤：摄像模组和感光元件获取条码图像；
解码：中央处理器将获取的条码图像进行解码以获取条码信息，当中央处理器无法对条码图像解码时，发送信号至照明模组，令照明模组更换另一种照明模式或另一多种照明模式的组合进行照明，并重新捕捉图像。
较佳地，所述扫描条码的方法中，在捕捉图像步骤后还包括：图片参数计算步骤：中央处理器利用捕捉到的图片计算图片MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）值，判断照明和曝光是否合适，并计算成功解码图像所需的光照强度和照明角度，然后发送控制信号给照明模组确定启用其中一种或多种照明模式进行照明。
较佳地，所述多种照明模式包括多个LED全部点亮的全局照明模式和多个LED部分点亮的局部照明模式。
较佳地，所述多种照明模式包括远场照明LED点亮照明的远场照明模式、近场照明LED点亮照明的近场照明模式以及远场照明模式和近场照明模式交替变换的远近交替照明模式。
较佳地，所述多种照明模式包括相邻的两个LED在同一时间只有一个点亮照明，另一个LED不亮的交替照明模式。
较佳地，所述多种照明模式包括同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，其他角度LED阵列不亮的固定角度照明模式。
较佳地，所述多种照明模式包括同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，然后迅速关闭，转换为另一个同一角度的LED阵列点亮，又迅速关闭的循环变换的多角度循环变换照明模式。如此循环反复直到系统实现解码中断循环尝试。
较佳地，照明模组进行照明时，至少有2个LED点亮。
相较于现有技术，本发明通过在条码扫描器的摄像模组前方设置多个不同角度的LED以及分别用于远场照明和近场照明的LED，组成了动态多角度照明系统，从而使照明模组能够具备多种照明模式的照明功能。通过主板上的中央控制器控制照明模式的变换，本发明具有动态多角度照明系统的条码扫描器可以适应多种场景的照明需求，实现对多种不同材质上的条码进行顺利解码。相较于现有技术，本发明提供的条码扫描器和条码扫描方法提高了多种场景下的条码识别率，扩大了条码扫描设备的应用范围。
附图说明
图1为本发明具有动态多角度照明系统的条码扫描器的结构示意图。
图2为本发明条码扫描方法的第一种工作方式的工作流程方框示意图。
图3为本发明条码扫描方法的第二种工作方式的工作流程方框示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
请参阅图1，其绘示本发明具有动态多角度照明系统的条码扫描器，其包括外壳1、扳机2、按钮3、玻璃窗4、照明模组5、摄像模组6、指示灯7、蜂鸣器8、主板9、数据及电源接口10、感光器件11。所述照明模组5包括设置在所述摄像模组6前方的多个不同照射角度的LED，同一照射角度的多个LED组成一个LED阵列，其中所述的多个不同照射角度的LED包括远场照明LED和近场照明LED。其中，远场照明LED为10cm以外的远场目标补光，近场照明LED为10cm以内的近场目标照明。
请参阅图2，采用上述条码扫描器扫描条码的第一种条码扫描方法，包括以下步骤：
启动：在待机状态下，按下扳机启动系统；
发射照明光源：启动系统后，照明模组任意启用多种照明模式中的一种或多种照明模式的组合进行照明；
捕捉图像步骤：摄像模组和感光元件获取条码图像；
解码：中央处理器将获取的条码图像进行解码以获取条码信息，当中央处理器无法对条码图像解码时，发送信号至照明模组，令照明模组更换另一种照明模式或另一多种照明模式的组合进行照明，并重新捕捉图像。
请参阅图3，采用上述条码扫描器扫描条码的第二种条码扫描方法，包括以下步骤：
启动：在待机状态下，按下扳机启动系统；
发射照明光源：启动系统后，照明模组任意启用多种照明模式中的一种或多种照明模式的组合进行照明；
捕捉图像步骤：摄像模组和感光元件获取条码图像；
图片参数计算步骤：中央处理器利用捕捉到的图片计算图片MTF值，判断照明和曝光是否合适，并计算成功解码图像所需的光照强度和照明角度，然后发送控制信号给照明模组确定其中一种或多种照明模式的组合进行照明；
解码：中央处理器将获取的条码图像进行解码以获取条码信息，当中央处理器无法对条码图像解码时，发送信号至照明模组，令照明模组更换另一种照明模式或另一多种照明模式的组合进行照明，并重新捕捉图像。
上述条码扫描方法中，所述多种照明模式包括以下几种： 
①全局照明模式：多个LED全部点亮。
②局部照明模式：多个LED部分点亮。
③远场照明模式：远场LED点亮照明。
④近场照明模式：近场LED点亮照明。
⑥远近交替照明模式：远场照明模式和近场照明模式交替变换的。
⑦交替照明模式：相邻的两个LED在同一时间只有一个点亮照明，另一个LED不亮。
⑧固定角度照明模式：同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，其他角度LED阵列不亮。
⑨多角度循环变换照明模式：同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，然后迅速关闭，转换为另一个同一角度的LED阵列点亮，又迅速关闭，如此循环反复。
以上照明模式中某一种或几种照明模式启用时，至少有2个LED点亮。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有动态多角度照明系统的条码扫描器，它包括外壳、玻璃窗、照明模组和摄像模组、感光器件和具有中央处理器的主板，其特征在于：所述照明模组包括设置在所述摄像模组前方的多个不同照射角度的LED，同一照射角度的多个LED组成一个LED阵列，其中所述的多个不同照射角度的LED包括远场照明LED和近场照明LED。
2.一种采用权利要求1所述的条码扫描器的条码扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：
发射照明光源：启动系统后，照明模组任意启用多种照明模式中的一种或多种照明模式的组合进行照明；
捕捉图像步骤：摄像模组和感光元件获取条码图像；
解码：中央处理器将获取的条码图像进行解码以获取条码信息，当中央处理器无法对条码图像解码时，发送信号至照明模组，令照明模组更换另一种照明模式或另一多种照明模式的组合进行照明，并重新捕捉图像。
3.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于，在捕捉图像步骤后还包括：图片参数计算步骤：中央处理器利用捕捉到的图片计算图片MTF值，判断照明和曝光是否合适，并计算成功解码图像所需的光照强度和照明角度，然后发送控制信号给照明模组确定启用其中一种或多种照明模式进行照明。
4.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括多个LED全部点亮的全局照明模式和多个LED部分点亮的局部照明模式。
5.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括远场照明LED点亮照明的远场照明模式、近场照明LED点亮照明的近场照明模式。
6.根据权利要求5所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括远场照明模式和近场照明模式交替变换的远近交替照明模式。
7.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括相邻的两个LED在同一时间只有一个点亮照明，另一个LED不亮的交替照明模式。
8.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，其他角度LED阵列不亮的固定角度照明模式。
9.根据权利要求2所述的条码扫描方法，其特征在于：所述多种照明模式包括同一角度的LED阵列在同一时间同时点亮照明，然后迅速关闭，转换为另一个同一角度的LED阵列点亮，又迅速关闭的循环变换的多角度循环变换照明模式。
10.根据权利要求2至9中任意一项所述的条码扫描方法，其特征在于：照明模组进行照明时，至少有2个LED点亮。
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