CN103262095A - 具有低轮廓布置的数据读取系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据读取器，例如包括一个或更多个成像器210、235的光学代码读取器100、500，该数据读取器具有大致水平的中心部件150、520，该中心部件150、520具有在第一末端122、522上的向上延伸部110、510和在与向上延伸部110、510相反的第二末端124、524上的凹陷部140、540，凹陷部140、540被配置为在水平中心部件120、520的表面下方的位置提供从第二末端124、524观察在中心部件120、520上方的视体积中的物体20的更佳视角。在一种配置中，来自沿凹陷部140并在凹陷部140上方的视体积的图像由一个或更多个折叠镜200引导，并由透镜系统205聚焦到成像器或传感器阵列210上，这些光学组件与其观察时所穿过的窗口135、535一起都被设置在中心部件120、520的表面下方。优选地，在水平中心部件120、520是用于扫描仪-天平的称重盘的情况下，数据读取器的光学器件例如（多个）折叠镜、透镜系统和成像器不由称重盘支撑，并因此在天平外。

Description

具有低轮廓布置的数据读取系统和方法

技术领域

本公开的领域一般涉及用于数据读取和/或图像捕捉的系统和方法，并更特别但不排它地涉及光学代码例如条形码的读取。

背景技术

数据读取器件被用来读取光学代码，获取数据，并捕捉各种图像。一种普通的数据读取器件是光学代码读取器。光学代码通常包括暗元素和亮空白的图案。存在各种类型的光学代码，包括线性或1-D（一维）代码例如UPC和EAN/JAN条形码、2-D（二维码）例如MaxiCode码或者堆叠码例如PDF 417码。为了方便起见，可以参考1-D条形码的捕捉在此描述一些实施例，但这些实施例对其它光学代码和符号以及其它图像例如指纹捕捉也可以是有用的。

一种类型的数据读取器被称为飞点（flying spot）扫描仪，其中照明光束横跨条形码移动（即扫描），同时光电探测器监控反射光或反向散射光。例如，光电探测器可以在从条形码散射的大量光（例如来自亮空白）照射该探测器时生成高电压，并且同样可以在从条形码散射的少量光（例如来自暗条纹）照射该探测器时产生低电压。点扫描仪中的照明源通常是相干光源例如激光器或激光二极管，但可以包括非相干光源例如发光二极管。激光照明源可以提供更高强度照明的优点，这可以允许在相对于条形码扫描仪的更大范围距离上（大景深）并在更宽范围的背景照明条件下读取条形码。

另一类型的数据读取器是采用成像器件或传感器阵列例如CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）器件的成像读取器。成像读取器可以被配置为读取1-D和2-D光学代码，以及其它类型的光学代码或符号和其它物品的图像。当成像读取器被用来读取光学代码时，光学代码或其部分的图像被聚焦到探测器阵列上。尽管一些成像读取器能够使用环境光照明，但成像读取器通常使用光源来照亮将要读取的物品，从而在成像器件中提供所需要的信号响应。摄像机通常是透镜和成像器件/传感器阵列的组合，但术语“成像器”和“摄像机”在本文中有时可交换使用。

基于成像器的读取器利用摄像机或成像器（通常以数字形式）生成光学代码的电子图像数据。然后图像数据被处理以发现并解码光学代码。例如，虚拟扫描线技术是用于通过沿多条线扫视图像来数字处理含有光学代码的图像的已知技术，所述多条线通常隔开并处于各种角度，稍微类似于基于激光的扫描仪中激光束的扫描图案。

高性能光学代码读取器件已经发展到通常需要大而高（垂直）的外壳部件的形式，以允许有效地读取经过的物品的垂直面。更紧凑的基于成像的读取器的更新发展已经允许凸出的垂直外壳的小型化，但仍依靠在水平扫描表面上方的一定量的包围高度，以便充分地覆盖接近该平面的代码。在与操作员相反的一侧（即消费者侧）上，垂直外壳部件远离操作员并且不干扰物品通过读取区域的运动。在接近操作员的读取器侧面上的垂直外壳延伸部已经被提出以提供凸起部件，该凸起部件为读取面向操作员的物体侧面提供更优/更高的读取角度。

对于站立的操作员，因为操作员的肢体正好在扫描表面上方，所以在接近操作员的扫描器件的一侧（即检验员侧）上的垂直构件通常不干扰物品横跨扫描仪的运动。然而，本发明人认识到对于坐着的操作员来说，在他们移动手和手臂的区域中，高于水平表面的明显凸出物可能干扰物品横跨数据读取器的人机工程运动。在交接班期间物品或操作员的手和手臂与凸起外壳部件的反复碰撞可能使操作员付出显著代价并可能引起受伤。因此，本发明人确定，可能期望提供改善现有读取器的局限性的数据读取器。

发明内容

附图说明

应该理解附图仅描绘某些优选的实施例并且因此不应视为是实质上限制的，将通过使用附图借助额外的特征和细节来描述和解释优选的实施例。

图1是根据第一实施例的数据读取器的透视图，并进一步示出可以穿过数据读取器的视体积的示例性六侧箱形物体。

图2是图1的数据读取器的概略侧面透视图，其示出源自成像窗口之一的扫描视野。

图3是图1-2的数据读取器的扫描区和成像组件的示意图。

图4是根据第二实施例的数据读取器的透视图。

图5是图4的数据读取器的扫描区和成像组件的示意图。

图6是用于通过图1-2和图4-5的数据读取器的水平窗口扫描横向侧面的扫描区和成像组件的示意图。

图7是根据第三实施例的数据读取器的部分分解顶部右前等比例视图。

图8是图7的数据读取器的顶部右前等比例视图，其中顶部浅盘/罩盖部件以幻线/假想线（phantom line）示出。

图9是图7的数据读取器的顶部左前等比例视图，其中顶部罩盖被移除。

图10是图7的数据读取器的顶部左后等比例视图，其中顶部罩盖被移除。

图11是图7的数据读取器的罩盖部件的部分分解顶部右前等比例视图，其中中心窗口被移除。

图12是图7的数据读取器的罩盖部件的部分分解顶部右后等比例视图。

图13是图11的罩盖沿直线13-13取得的截面等比例视图，其中中心窗口被移除。

具体实施方式

参考上面列出的附图，本节描述特别实施例和它们的详细构造与操作。在此描述的实施例仅以例示的方式进行阐述而非限制性的。考虑到此处的教导应该认识到其它实施例是可能的，可以对在此描述的实施例做出改变，并且可以存在对组成所描述实施例的组件、零件或步骤的等价物。

为了清楚和简明起见，某些实施例的组件或步骤的某些方面没有以不适当的细节进行展示，其中根据此处的教导这些细节对于本领域技术人员来说是显而易见的，和/或这些细节可能使得对实施例的更相关方面的理解变得模糊。

在此描述了各种基于成像器的光学代码读取器和相关方法。这些光学代码读取器和系统的一些实施例通过提供多个像场以捕捉多个视图来改善光学代码读取器的性能。

在一些实施例中，成像器的像场可以被划分为两个或更多个区域，每个区域可以用来捕捉视体积的单独视图。除提供比成像器更多的视图之外，此类实施例可以增强有效视体积，超过具有单一视点的单个成像器可用的视体积。

当前可用的成功的高容量条形码读取器是具有多个窗口或双光学（bioptic）配置的基于激光的扫描仪，例如可从俄勒冈州Eugene的数据逻辑扫描公司（Datalogic Scanning,Inc.）获得的

扫描仪。零售企业例如食品杂货店需要此类高容量且快速的扫描仪。因此检验员辅助的结账通道和自助结账的结账通道都在当前被配置为适应双光学扫描仪。

数据读取器例如条形码扫描仪经常包括用于测量按重量销售的产品和其它物品的重量的称量设备。该称量设备通常具有负载单元和放在负载单元上的称重盘。称重盘通常与结账柜台的顶面齐平地安装。

图1示出数据读取器100以及可以穿过数据读取器100的视体积的示例性物体20。视体积可以是数据读取器的外围（enclosure）和样式以及在其中捕捉物体图像的视野的透视的函数。透视可以包括位置、方向、角度或其任何组合，其表征用于经由机器视觉进行观察、成像或可视化或者照亮物体20或物体20的一部分的优势位置或视点。

为一般讨论的目的，物体20由矩形六面多面体例如谷物箱（下文中称为箱形物品或物体）表示，该矩形六面多面体可以穿过数据读取器例如在零售商店（例如超市）的结账台（checkout stand）24中安装的数据读取器100的读取区。关于以下实施例的描述，应该理解将针对读取箱形物体20的侧面来描述数据读取器的某些能力，并且结账台是在此讨论的光学代码读取器的示例性用途，而不应认为是限制性的。

为了方便描述，参考图1，该箱形物体20可以关于其越过浅盘130的表面的行进方向22进行描述。为了关于光学代码读取器100读取在图示的方向穿过由窗口135、115和160定义的读取体积的箱形物体20的某些侧面的能力进行描述，箱形物体可以被描述为具有顶侧面26、底部侧面28以及四个横向侧面30、32、34和36。横向侧面可以被称为领先侧面（或左横向侧面）30（在物体穿过读取区时领先物体的侧面）、落后侧面（或右横向侧面）32（在物体穿过读取区时物体的落后侧面）、检验员侧面（或前横向侧面）34（由于它接近结账员38）以及消费者侧面（或后横向侧面）36（由于它接近消费者40）。如果光学代码读取器是垂直光学代码读取器或双光学（bi-optic）光学代码读取器，则光学代码读取器100的外壳部件或垂直外壳部分可以使消费者40与物体20分离。消费者侧面36或后横向侧面可以可替换地被描述为壁侧面36或面向垂直窗口115大致垂直取向的侧面。检验员侧面34或前横向侧面可以可替换地被描述为与消费者侧面36相反面向的侧面。前后横向侧面可以被描述为在垂直于物品方向22的方向上设置到中心窗口135的一侧。

图1示出根据第一实施例的数据读取器100，其具有下外壳部件105和上罩盖或称重盘部件130。浅盘部件130包括大致水平的中心部件120，该中心部件120在第一末端具有向上延伸部110并且在与向上延伸部相反的第二末端上具有凹陷部140。数据读取器通常“埋藏”在结账台24的柜台顶部或工作面之下，直到由虚线170表示的浅盘130的水平表面132的高度。操作员靠近扫描器件末端124（相对于垂直部件110的远侧或远端）并远离末端122（相对于垂直部件110的近侧或近端）站立或就坐，并移动物品越过扫描器水平表面132。读取模块观察移动经过扫描窗口115、135和160的视体积的物品。因为数据读取器100的末端122在远离操作员的一侧上，所以有可能提供（优选）小的垂直凸出部件110以在窗口115后面容纳读取模块。可以在沿着垂直部件110的不同位置处提供额外的读取模块。

在窗口115后面的读取模块可操作用于在物品移动通过读取体积时观察背离操作员的物品表面上的代码，而不干扰操作员的肢体。然而，对于在操作员一侧观察代码，为了不干扰，末端部件124的顶表面165与浅盘130的水平表面132处于相同的高度170。为了充分扫描面向操作员的物品表面上的代码，平缓凹陷部140被设置在浅盘130的除此以外水平的表面132中，从接近窗口135的位置沿向下斜坡朝向检验员末端124延伸。凹陷部140允许容纳在窗口160后面的（多个）扫描模块向下观察直到非常靠近被扫描物品的底部。可以提供排放通道145和/或（多个）排放孔150以转移溢出物和碎屑，避免其在靠近扫描窗口160的通道145中累积。凹陷部140在浅盘130内处于大致中心处，并且终止于通道145。通道145的宽度能够例如适应操作员的手指或拇指的宽度，其中操作员可以使用抹布或纸巾清除通道145中积累的碎屑或液体。通道145的底部可以是平坦的或倾斜的。如果在中心处存在排出口150，则通道的底部可以从横向侧面向内朝向排出口150倾斜。通道145可以可替换地布置为在其中心处（窗口160正下方）具有最高点，并且在窗口的任一侧上具有通道的向下斜坡以使液体和其它碎屑转移离开窗口。

凹陷部140与通道145相结合的形状用来为放置在称重盘130上的商品提供漏斗或收集的功能。该功能对于稳定易于滚动且可能滚出天平的被称重球形物品例如橘子或瓜果可能特别有用。例如，瓜果将倚靠通道145的背墙稳定在凹陷部140内，以便于称重操作。

图中的凹陷部140被显示为在朝向中心并更靠近通道145处变得更深，并且在更靠近窗口135处变得更窄，但是凹陷部可以具有可替换形状，例如在浅盘130的整个宽度（即通道145的整个长度）上延伸。

垂直部件110也可以被形成为具有中心凹痕112。凹痕112用于提供集中或稳定延伸超过垂直部件110的顶表面和延伸到该顶表面上的被称重物品的相似功能。凹痕112与垂直部件110的弓形形状以及凹陷部140组合起来以稳定放置在称重天平上的物品。特别长的商品例如芹菜茎可以通过一端在凹陷部140中而另一端在凹痕112中而被稳定。

图2示出从操作员一侧124起的数据读取器100的读取模块或成像器的视野或透视180的垂直范围。读取模块的视野180穿过扫描窗口160离开外壳。因为存在形成在主水平表面或浅盘130中的凹形的凹陷部140，所以允许读取模块的视野180的底部边缘185非常靠近被扫描物品120的底部进行观察。该布置允许在物品20的基底处的扫描覆盖中的缝隙190最小化。

图3示出图1的数据读取器100的成像系统组件的示例性实施例，其可以操作以便读取在面向数据读取器操作员的物品侧面（检验员侧面34）上或背离操作员的物品侧面（消费者侧面36）上的光学代码。大多数外围（enclosure）组件已经被移除以暴露内部光学布置。作为参考，源自图1-2的设置在浅盘130中的上水平窗口135被包括在图3中，其中在图1-2中没有示出的下水平窗口137被设置在上水平窗口135的下方。通常，在数据读取器包括天平（并因此数据读取器是扫描仪-天平）的情况下，整个水平外壳部分130包括根据合适构造支撑在负载单元上的称重托盘。下窗口137用来将内部组件密封在下外壳部件105内。内部/下窗口137也可以允许浅盘130可移除而不暴露内部组件。

面向操作员的物品的检验员侧面34主要由折叠成像系统观察，该折叠成像系统包括成像器或传感器阵列210、透镜系统205、主折叠镜200以及窗口160、162。在该图的平面中该摄像机的视场由阴影区180和180a表示。区域或视区（viewsegment）180a是从主折叠镜200反射之前由图像传感器210和透镜系统205形成的摄像机的视场。区域或视区180是由主折叠镜200重新定向或折叠之后的摄像机（图像传感器210和透镜系统205）的相同视场。前述组件的布置使得这些组件都基本不凸出高于由上水平窗口135的顶表面定义的平面170，而仍允许视场180在读取面向操作员的物体的检验员侧面34上的光学代码所需的位置和角度离开/进入，而不需要过大且昂贵的窗口。该特征可以操作以便提供不干扰操作员身体移动的无障碍工作面。

以类似的方式，具有背离操作员的代码的物品20的消费者侧面36主要由折叠成像系统观察，该折叠成像系统包括成像器或传感器阵列235、透镜系统230、折叠镜225以及窗口115、117。在图3的平面中该摄像机的视场由阴影区220和220a表示。区域或视区220a是从折叠镜225反射之前由图像传感器235和透镜系统230形成的摄像机的视场。区域或视区220是由主折叠镜225重新定向或折叠之后的摄像机（图像传感器235和透镜系统230）的视场。该成像系统的组件可以凸出高于水平窗口135的顶表面，因为它们远离操作员并且不应干扰操作员的通常身体运动。有可能的是在可替换实施例中两个摄像机都可以凸出高于工作表面或者可以都不凸出高于工作表面。

优选实施例在最靠近操作员的浅盘130的一部分水平表面132上提供稍微凹入的特征140（在此也称为参考图1-2所示的凹陷部140）。该特征允许位于器件的操作员一侧上的读取模块实现读取靠近水平表面的代码，而不必凸出进入工作空间。该配置可以通过从扫描器件的操作员一侧移除任何垂直凸出特征来消除或减少干扰操作员的问题，同时仍维持靠近水平表面的代码的良好读取覆盖。

图4示出类似于图1-3的数据读取器100的先前实施例的可替换数据读取器300。读取器300包括下外壳部件305和上外壳部件330。如同在先前实施例中，上部件330可以包括外壳部件、罩盖部件，或者在扫描仪-天平的情况下可以包括称重盘。上部件330包括在第一末端上具有向上延伸部310的大致水平的中心部件320，但不同于先前实施例，读取器300包括设置在水平盘330中的延长水平窗口335，窗口335延伸到靠近末端部件324的横向边缘的位置。延长窗口335为位于接近操作员的扫描仪300的末端324处的读取模块的视野380提供改善的角度，视野380在称重盘330的水平表面322上穿过延长水平窗口335。窗口335的延长形状允许读取模块的视野380的下边缘385非常靠近物品20的底部侧面28观察，从而使未覆盖的扫描面积390最小化。因为通常的水平扫描窗口材料是昂贵的，所以该布置可能比数据读取器100的实施例更昂贵。可替换地，代替延长窗口335，分离的第二窗口可以被安装在浅盘330的表面322中。第一窗口与源自图1的窗口135大致相同，并且第二窗口具有足够大小以允许视野380穿过第二窗口。

图5示出图4的数据读取器300的示例性成像系统组件，其可以用于读取面向数据读取器操作员或背离操作员的物品上的光学代码。大多数外围组件已经被移除以暴露出内部光学布置。作为参考，源自图4的上水平窗口335被包括在图5中。面向操作员的物品的检验员侧面34主要由折叠成像系统观察，该折叠成像系统包括成像器或传感器阵列394、透镜系统392以及折叠镜390。在图5的平面中该摄像机的视场由阴影区380和380a表示。区域或视区380a是从折叠镜390反射之前由图像传感器394和透镜系统392形成的摄像机的视场。区域或视区380是由主折叠镜390重新定向或折叠之后摄像机（图像传感器394和透镜系统392）的视场。前述组件的布置使得这些物品都基本不凸出高于由上水平窗口335的顶表面定义的平面。通过利用一组延长窗口335和337，抑制数据读取器300的组件上升到工作面平面上方，该组延长窗口335和337允许视场380在对读取面向操作员的物体的检验员侧面34上的光学代码有用的位置和角度离开。

以类似的方式，背离操作员的物品的消费者侧面主要由折叠成像摄像机观察，该摄像机包括传感器235、透镜系统230、折叠镜225以及透窗115，与图1-3的数据读取器100的先前实施例相同（相似数字指代相似组件）。在该图的平面中该摄像机的视场由阴影区220和220a表示。区域或视区220a是从折叠镜225反射之前由图像传感器235和透镜系统230形成的摄像机的视场。区域或视区220是由主折叠镜225重新定向或折叠之后的摄像机（图像传感器235和透镜系统230）的视场。该成像系统的组件可以凸出高于水平窗口335的顶表面，因为它们远离操作员并且不干扰操作员的通常身体运动。与先前实施例相同，有可能在其它可替换实施例中两个摄像机都可以凸出高于工作表面或者可以都不凸出高于工作表面。

数据读取器100的第一实施例和数据读取器300的第二实施例都被配置为具有低轮廓垂直部件110或310。可以采用这些垂直部件的其它配置（包括具有较高轮廓的配置），例如通过参考合并于此的美国专利申请US12/645,984和US12/646,829中公开的那些垂直部件配置。此外，对于扫描仪-天平应用，称重盘可以被配置为双平面配置，例如可从俄勒冈州Eugene的数据逻辑扫描公司（Datalogic Scanning,Inc.）获得的All-

浅盘或在通过参考合并于此的美国专利US RE 40,071中描述的双平面配置。下面是几个示例性构造：

--外侧窗口115可以与副窗口117、主折叠镜225（在副窗口117后面）一起支撑在双平面称重盘上，而剩余的光学器件在外壳部件内被盘外支撑（supportedoff-platter）。

整个上外壳部件110（或310）、外侧窗口115和主折叠镜225都被盘上支撑（supported on-platter），而剩余的光学器件在外壳部件内被盘外支撑。术语“盘上（on-platter）”指代任何元件支撑在浅盘上或用浅盘支撑，并因此是被称重载荷的一部分。术语“盘外（off-platter）”指代元件不支撑在浅盘上或不用浅盘支撑，并因此不是载荷的一部分。

类似地在数据读取器的其它侧面上：

--外侧窗口160可以与副窗口162、主折叠镜200（在副窗口162后面）一起支撑在称重盘上，而剩余的光学器件在外壳部件内被盘外支撑。

--外侧窗口和主折叠镜200支撑在称重盘上，而剩余的光学器件在外壳部件内被盘外支撑（在副窗口后面）。

图6示意性图解说明适用于图1-2的数据读取器100（也可应用于上述图4-5的数据读取器300和下面图7-13的数据读取器500）的成像摄像机系统的细节，该系统可操作以观察面向物品运动方向（领先侧面30）或背离运动方向（落后侧面32）的物品上的光学代码。针对该功能性，使用视场被分成由阴影区420和440表示的两部分的单个成像器。该摄像机包括成像器或传感器阵列400、透镜系统405、场分裂镜410和430以及折叠镜组414、412和折叠镜组434、432。

视场420提供穿过视体积的物品20的底部侧面28和领先侧面30的视野。视场420具有穿过窗口135、137且然后被主折叠镜414向上重新定向的第一视区420a，由此第二视区420b转到副镜412并被副镜412朝侧面重新定向，由此第三视区420c转到第三镜410并被第三镜410向下重新定向，由此第四视区420d被透镜系统405聚焦到成像器400上。以类似方式，视场440提供物品20的底部侧面28和落后侧面32的视野。视场440具有穿过窗口135、137且然后被主折叠镜434向上重新定向的第一视区440a，由此第二视区440b转到副镜432并被副镜432朝侧面重新定向，由此第三视区440c转到第三镜430并被第三镜430向下重新定向，由此第四视区440d被透镜系统405聚焦到成像器400上。成像器400可以包括两个分离的成像器（例如安装在共用印刷电路板上），每个成像器针对视场420、440之一，或者成像器可以包括具有多像场区的单一组件。一种这样的多场区成像器是可从英国Essex和法国Saint-Egrève的e2V获得的EV 76C560型1.3MP CMOS图像传感器。此类横向扫描视野的进一步实施例和细节可以在美国专利申请US12/645,984和US12/646,829中发现，这两个申请通过参考合并于此。

注意附图仅示出视体积的一些部分，而不旨在表示视体积的近场或远场范围。

在一些实施例中，下观察窗口135和335以及上观察窗口115可以是透明板，其可以是分离的或邻接的。在其它配置中，下窗口135、335可以划分成多个窗口。在如图1中示出的一个可替换实施例中，上外壳部件110可以包括额外的窗口115a、115b，其连同合适的折叠镜和摄像机（聚焦透镜和图像传感器）一起用于提供额外的扫描视野。透过窗口115a的视角可以提供领先侧面30和消费者侧面36的视野。透过窗口115b的视角可以提供落后侧面32和消费者侧面36的视野。透过窗口115、115a和115b的视野可以被发送到具有多个区域的共用成像器。

根据读取器的布局、环境或商店/结账台布置，环境光照可能足以提供合适的照明。在一些实施例中，可以添加额外光源。例如，在图1-3的数据读取器中，光源可以包括任何合适的光源，例如安装在上外壳部件110中/上的LED（发光二极管）行或阵列以及安装在下外壳部件中/上的LED行/阵列，这些LED行/阵列指向视体积并被定位以相对于一个或更多个透视来照亮物体20。这些LED可以设置在外壳结构上，或可以内部安装在窗口115、135后面。可以采用任何合适数目的LED阵列。在一些实施例中，为不同的透视引导不同波长的光来照亮物体的不同区域。在一些实施例中，光源中的一个或更多个可以以脉冲调制模式（pulsed mode）操作，该脉冲调制与成像器帧速率或其倍数同步。在一个示例中，成像器可以被选择为具有30Hz的帧速率，并且用于照亮读取区的光源中的一个或更多个以60Hz的频率被脉冲调制。光源脉冲调制的示例在美国专利US7,234,641中描述，该专利通过参考合并于此。

图7-13示出根据另一实施例的数据读取器500。注意内部光学器件与图3和6的示意图中示出的内部光学器件相同，并因此将采用相似的元件号。此外，读取器500的细节可以应用于先前实施例的读取器100和300。读取器500用集成天平图解说明，但可以被修改以省略天平特征。为了方便描述，以下讨论将罩盖或浅盘元件称为称重盘。

数据读取器500包括下部件505和上盘部件530。盘部件530包括大致水平的中心部件520，该中心部件520在第一末端上具有向上延伸部510并且在与向上延伸部相反的第二末端上具有凹陷部540。操作员邻近扫描器件末端524（相对于垂直部件510的远侧或远端）并远离末端522（相对于垂直部件510的近侧或近端）站立或就坐，并移动物品越过扫描仪水平表面532。读取模块观察移动经过扫描窗口115、135和160的视体积的物品。因为数据读取器500的末端522在远离操作员的一侧上，所以有可能提供（优选）小的垂直凸出部件510，从而容纳在窗口115后面的读取模块。可以在沿垂直部件510的不同位置或者窗口515后面的其它位置提供额外的读取模块。

读取器500包括容纳或以其它方式支撑所有电子器件和光学组件的下部件505。图7是读取器500的分解等比例视图，其中称重盘530被移除并悬挂在下部件505上方。图8以幻线/假想线（phantom line）示出在下部件505上的位置安装的浅盘530。图9和图10是下部件505的进一步等比例视图，其中浅盘被移除。下部件505被显示为移除其内部罩盖的一些部分以暴露出内部组件。内部罩盖包围内部电子器件和光学组件并支撑/容纳内部窗口，即下水平窗口137、窗口417和窗口162。

浅盘部件530（参考图7和11-13）优选用模制塑料的单片下层结构（one-pieceunder-structure）形成。下部件505包括四个支撑柱和载荷单元/测力计（load cell）组合（参考图9：在左下角为支柱602和载荷单元604；在右下角为支柱606和载荷单元608；在右上角为支柱610和载荷单元612；在左上角为支柱614和载荷单元616）。整个浅盘结构530停靠并啮合嵌套于其上的载荷单元支柱602、606、610、614，如在图8中示出。浅盘部件530包括容纳水平窗口535的中心水平部件532。水平窗口535嵌套在浅盘中心部分中的背脊/肩形件536内，以使窗口与水平表面532齐平。与先前实施例相同，为了充分扫描面向操作员的物品表面上的代码，平缓凹陷部540被设置在浅盘530的除此以外水平的表面532中，从接近窗口535的位置沿向下斜坡朝向检验员末端124延伸。凹陷部540允许收藏在窗口560后面的（多个）扫描模块向下观察直到非常靠近被扫描物品的底部。可以提供排放通道545和/或（多个）排放孔（与在先前实施例中相同）以转移溢出物和碎屑，避免其在靠近扫描窗口560的通道545中累积。在该实施例中，凹陷部540在浅盘530的整个宽度上延伸。通道545的宽度能够适应操作员的手指或拇指的宽度，其中操作员可以使用抹布或纸巾清除在通道545中积累的碎屑或液体。通道545可以如先前描述的那样是倾斜的和/或包括排出口。

凹陷部540与通道545相结合的形状用来为放置在称重盘530上的商品提供漏斗或收集的功能。该功能对于稳定易于滚动且可能滚出天平的被称重球形物品例如橘子或瓜果可能特别有用。例如，瓜果将倚靠通道545的背墙稳定在凹陷部540内，以便于称重操作。

垂直部件510可以可选地被形成为具有中心凹痕512。凹痕512用于提供集中或稳定延伸超过垂直部件510的顶表面和延伸到该顶表面上的被称重物品的相似功能。凹痕512与浅盘530的垂直部件510的弓形形状以及凹陷部540组合起来以稳定放置在称重天平上的物品。特别长的商品例如芹菜茎可以通过一端在凹陷部540中而另一端在凹痕512中而被稳定。

垂直窗口515是在垂直部件510的正面设置并嵌套在肩形件/背脊516内的弯曲结构。由于垂直窗口515凹进到垂直部件510的弯曲部内，因此垂直窗口515可以不需要对水平窗口535来说优选的更昂贵的耐划玻璃。类似地，末端部件524中的扫描窗口560嵌套在通道545的背面的背脊/肩形件561内。

下部件505的光学器件和电子器件的细节在图7-10中图解说明。面向操作员的物品的检验员侧面34主要由折叠成像系统观察，该折叠成像系统包括成像器或传感器阵列210和透镜系统205（参见图3）、主折叠镜200以及窗口560和162。透镜和传感器组件205/210被安装在印刷电路板PCB 760上。前述组件的布置优选使得这些组件都不充分凸出高于由上水平窗口535的顶表面定义的平面，而仍允许视场在读取面向操作员的物体的检验员侧面34上的光学代码所需的位置和角度离开/进入，而不需要过大且昂贵的窗口。

以类似的方式，具有背离操作员的代码的物品20的消费者侧面36主要由折叠成像系统观察，该折叠成像系统包括成像器或传感器阵列235和透镜系统230（参见图3）、折叠镜225以及窗口515、517。透镜系统和传感器阵列组装件230/235被安装在PCB 710上。该摄像机230/235的视区被主折叠镜225重新定向或折叠。该成像系统的组件可以凸出高于水平窗口535的顶表面，因为它们远离操作员并且应该不干扰操作员的通常身体运动。有可能在可替换实施例中两个摄像机都可以凸出高于工作表面或者可以都不凸出高于工作表面。

如上面参考图6所述，图7-13的读取器500可操作以观察物品上面向物品运动方向（领先侧面30）或背离运动方向（落后侧面32）的光学代码。针对该功能性，使用视场分成两部分的单一成像器。该摄像机包括成像器或传感器阵列400和透镜系统405（参见图6）、折叠镜组414、412和410以及折叠镜组434、432和430。尽管在图6中示意性示出，传感器阵列400和透镜系统405在图7-10中不可见，但包括安装在PCB 750上的摄像机组装件。应该注意场分裂镜410和430以及透镜系统405已在上面参考图6进行描述。

源自主镜414的视场提供穿过视体积的物品20的底部侧面28和领先侧面30的视野。该视场具有穿过窗口535、137且然后被主折叠镜414向上重新定向的第一视区，由此第二视区转到副镜412并被副镜412朝侧面重新定向，由此第三视区转到第三镜410并被第三镜410向下重新定向，由此第四视区420d被透镜系统405聚焦到成像器400上。尽管在图6中示意性示出，传感器阵列400和透镜系统405在图7-10中不可见，但包括安装在PCB 750上的摄像机组装件。以类似方式，源自主镜414的视场提供物品20的底部侧面28和落后侧面32的视野。该视场具有穿过窗口535、137且然后被主折叠镜434向上重新定向的第一视区，由此第二视区转到副镜432并被副镜432朝侧面重新定向，由此第三视区转到第三镜430并被第三镜430向下重新定向，由此第四视区440d被透镜系统405聚焦到成像器400上。应该注意场分裂镜410和430、成像器400以及透镜系统405已在上面参考图6进行描述。成像器400可以包括两个分离的成像器（例如安装在共用印刷电路板上），每个视场具有一个成像器，或者成像器可以包括具有多像场区的单一组件。一个这样的多像场区成像器是可从英国Essex和法国Saint-Egrève的e2V获得的EV76C560型1.3MP CMOS图像传感器。此类横向扫描视野的进一步实施例和细节可以在美国专利申请US12/645,984和US12/646,829中发现，这两个申请通过参考合并于此。

成像器可以在环境光条件下（即没有照明）操作，但读取器优选配备用于照亮视场的装置。读取器500具有针对每个视场的光照模块。照明模块620、630被设置在窗口117后面，主镜225的每个侧面上有一个模块，以便照亮成像器235的视场。照明模块620、630包括具有一个或更多个LED的四部分反射器阵列，其被定位成引导照明沿着期望路径进入视场。照明模块620具有四个反射器锥620a、620b、620c和620d。照明模块630具有四个反射器锥630a、630b、630c和630d。反射器锥630a-c具有反射内表面，该反射内表面可操作以反射和引导来自设置在锥体基底中的一个或更多个LED的光。

照明模块640、650被设置在窗口162后面，主镜200的每个侧面上有一个模块，以便照亮成像器210的视场。照明模块640、650包括具有一个或更多个LED的四部分反射器阵列，其被定位成引导照明沿着期望路径进入视场。照明模块640具有四个反射器锥640a、640b、640c和640d。照明模块650具有四个反射器锥650a、650b、650c和650d。反射器锥具有反射内表面，该反射内表面可操作以反射和引导来自设置在锥体基底中的一个或更多个LED的光。

照明模块620、630或照明模块640、650可以交替照明以减轻反射物体（例如金属软饮料罐）上的镜面反射效应，例如通过在美国专利US 6,899,272中公开的方法，该专利通过参考合并于此。

照明模块450、460被设置在窗口137后面，其中模块450被设置在主镜414的一个侧面上以便照亮从主镜414到成像器400的视场，并且模块460被设置在主镜434的一个侧面上以便照亮从主镜434到成像器400的视场。照明模块450、460包括具有一个或更多个LED的四部分反射器阵列，其被定位成引导照明沿着期望路径进入视场。照明模块460被显示为具有四个反射器锥460a、460b、460c和460d。照明模块450具有相似的反射器锥结构。反射器锥具有反射内表面，该反射内表面可操作以反射和引导来自设置在锥体基底中的一个或更多个LED的光。

该单元的电子器件被包含在各种印刷电路板（PCB）上，这些印刷电路板被安装并容纳在下外壳内。除了其它元件外，PCB 700配备某些连接器，包括USB连接器702、USB连接器704、RJ网络连接器706以及串行（例如摄像机链路）连接器708。PCB 720配备类似的连接器。PCB 730也配备RJ网络连接器732。

尽管主要针对检验员辅助的数据读取器进行描述，但在此描述的读取器和方法可以被用在自助结账系统中。在此描述的光学读取器可以被用在自动读取器中，例如采用多个外壳部分的隧道扫描仪，所述多个外壳部分透过多个观察窗口获得多个透视。

除了先前展示的变化和组合外，各种实施例可以有利地采用透镜和遮光板、其它布置和/或在美国专利公开US2007/0297021中公开的图像捕捉技术，该文献通过参考合并于此。

在此描述的成像系统可以采用用于解码图像的固定虚拟扫描线图案，例如由俄勒冈州Eugene的数字逻辑扫描公司（Datalogic Scanning,Inc.）生产的Magellan-1000i型扫描仪中使用的固定虚拟扫描线图案。在一些实施例中，基于视觉库的可替换技术可以与一个或更多个成像器一起使用。数据读取器系统可以可替换包括混合系统，该混合系统包括飞点激光扫描仪和成像读取器，例如，上外壳部件110可以包括激光扫描仪，并且透过窗口160进行读取的读取器可以包括成像系统，该成像系统的视场越过（pass over）凹陷部140。

光学代码的局部部分（源自多个透视）可以通过称为拼接的过程进行组合以形成完整的光学代码。尽管在此可以以UPCA标签（最普通类型的光学代码之一）为例描述拼接，但应理解拼接可以应用于其它类型的光学代码。UPCA标签在标签的左侧和右侧上具有“保护条”，并在中间具有中心保护图案。每一侧都具有被编码的6个数字。有可能辨别左半部分或右半部分是否正被解码。有可能分别解码左半部分和右半部分并且然后将解码结果组合或拼接在一起以生成完整的标签。也有可能用两个片段拼接标签的一侧。为了减少错误，需要这些局部扫描包括一些交叠区域。例如，将末端保护图案表示为G，并将中心保护图案表示为C，然后解码UPCA标签012345678905，则该标签可以写作G012345C678905G。

拼接左右两半需要读取G012345C和C678905G，并将其放在一起以得到完整的标签。用两个数字交叠拼接左半部分可能需要读取G0123和2345C以组成G012345C。一种示例性虚拟扫描线解码系统可以输出标签的片段，这些片段可以与保护图案一样短并且是四个数字。使用拼接规则，可以用从相同图像或源自相同摄像机的连续图像解码得到的片段或者从多个摄像机的图像解码得到的片段来组装完整标签。拼接与虚拟线扫描方法的进一步细节在美国专利US5,493,108和US 5,446,271中描述，这两个专利通过参考合并于此。

在一些实施例中，数据读取器包括逐渐曝光从而基于滚动捕捉图像的图像传感器，例如具有卷帘快门的COMS成像器。图像传感器与处理器一起使用，从而检测和量化环境光强度。基于环境光的强度，处理器控制CMOS成像器的光电二极管行的积分时间。处理器也可以基于环境光强度和光电二极管行的积分时间协调光源何时被脉冲调制。

取决于环境光量和积分时间，光源可以每帧脉冲调制一次或更多次，从而生成移动目标的停止-运动图像，其中该停止-运动图像适于处理以解码由移动目标代表的数据。例如，在明亮环境光条件下，处理器可以促使这些行以相对短的积分时间循序积分，并且不使光源脉冲调制，这生成移动目标的倾斜图像。例如，在中等光条件下，这些行可以循序积分并具有与明亮环境光的积分时间类似的积分时间，并且处理器使光源每帧脉冲调制若干次，从而生成在图像部分之间具有多个移位的移动目标的停止-运动图像。在光脉冲调制时生成的图像部分可能叠加移动目标的较模糊的倾斜图像。例如，在低光条件下，处理器可以使这些行以相对长的积分时间循序积分，并且可以在相同时间段内所有行积分时使光源脉冲调制一次。光的单脉冲调制生成移动目标的停止-运动图像，该图像可能叠加移动目标的较模糊的倾斜图像。

在一些实施例中，数据成像器包含多个CMOS成像器，并具有多个光源。不同的CMOS成像器“看见”不同的光源，换句话说，由不同的CMOS成像器检测来自不同光源的光。当CMOS成像器以相对相似的帧速率操作时，可以在不需要使CMOS成像器同步的情况下由多个CMOS成像器捕捉相对同步的图像。例如，一个CMOS成像器被用作主成像器，从而在主CMOS成像器的多个行积分时脉冲调制所有光源。

另一实施例使光源每帧脉冲调制多于一次。优选地，光源在多个行积分时脉冲调制，并且积分行的数目小于CMOS成像器中的总行数。在一些实施例中将CMOS成像器中的总行数除以积分行数目的结果是整数。可替换地，在其它实施例中，将CMOS成像器中的总行数除以积分行数目的结果不是整数。当将CMOS成像器中的总行数除以积分行数目的结果是整数时，图像帧可以针对每个帧划分为相同部分。另一方面，当将CMOS成像器中的总行数除以积分行数目的结果不是整数时，连续图像帧被划分为不同部分。

其它实施例可以使用机械快门代替卷帘快门捕捉移动目标的停止-运动图像。机械快门可以包括附连到快门的柔性构件，该快门阻挡光照射CMOS成像器或其它合适的图像传感器。该快门可以附连到线筒，该线筒具有缠绕该线筒的线轴部分的导电材料，其中线轴部分面向远离快门的方向。线筒的线轴部分可以接近一个或更多个永磁体。当电流流经缠绕线轴的导电材料时，磁场被产生并与源自一个或更多个永磁体的磁场相互作用，从而将快门移动到允许光照射CMOS成像器或其它合适的图像传感器的位置。

这些和其它渐进成像技术在2009年12月18日提交的标题为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR IMAGING”的美国专利申请US12/642,999中详细描述，该申请通过参考合并于此。

在本文的该部分公开的主题旨在可以与在本文的其它部分的一个或更多个的主题组合，只要这样的组合不相互排斥或不可操作。

另外，在此描述的基于成像器的光学代码读取器概念的许多变化、增强和修改是可能的。例如，折叠镜410、430可以包括分光镜配置。

上面使用的术语和描述仅以例示的方式进行阐述，而并不意味着限制。因此尽管已示出并描述某些优选实施例和应用，但对于本领域技术人员来说显而易见的是可以在不背离本发明的基本原理的情况下对上述实施例的细节做出许多改变。因此本发明的保护范围应仅由随附的权利要求确定。

Claims (14)

1.一种数据读取系统，其包括：

外壳；

可支撑在所述外壳上的罩盖，所述罩盖包括：（a）包括大致水平表面的中心部件，（b）在所述罩盖的第一末端处从所述中心部件的第一侧延伸出的向上延伸部，以及（c）在所述罩盖的第二末端处从与所述向上延伸部相反的所述中心部件的第二侧延伸出的凹陷部。

2.根据权利要求1所述的数据读取系统，其进一步包括设置在所述中心部件中的水平窗口，所述数据读取系统通过所述水平窗口观察，以便在所述水平窗口上方的扫描区中读取物体。

3.根据权利要求1所述的数据读取系统，其进一步包括设置在所述罩盖的所述第二末端中的通道，所述通道平行于所述向上延伸部延伸所述罩盖的横向宽度。

4.根据权利要求3所述的数据读取系统，其进一步包括设置在所述通道中的窗口，所述凹陷部被配置为提供通过所述窗口观察在所述中心部件上方的视体积中的物体的更佳视角。

5.根据权利要求3所述的数据读取系统，其中所述凹陷部终止于所述通道中。

6.根据权利要求3所述的数据读取系统，其中所述罩盖包括：

设置在与所述凹陷部相反的所述通道的侧面中的垂直壁以及设置在所述垂直壁中的后窗口；

折叠镜，所述折叠镜在所述后窗口的后面安装在所述外壳内；

摄像机，所述摄像机在所述折叠镜的后面安装在所述外壳内，其中所述折叠镜引导所述摄像机的视场穿过所述后窗口、穿过所述凹陷部内的空间并进入在所述中心部件上方的视体积。

7.根据权利要求6所述的数据读取系统，其进一步包括设置在所述折叠镜的相反横向侧面上的第一和第二照明模块，所述照明模块引导照明进入所述视体积。

8.根据权利要求1所述的数据读取系统，其中所述罩盖包括称重盘。

9.一种光学代码数据读取器，其包括：

水平部件，其具有面向上方的中心窗口，将要读取的物品在所述中心窗口之上经过；

凹陷部，其在所述水平部件的上表面中形成到所述中心窗口的前侧，使得在所述前侧上的所述读取器没有一部分向上延伸到所述读取器的水平表面上方；以及

摄像机，其具有穿过所述凹陷部内的空间的视区。

10.一种用于从多个方向读取视体积中的物体上的光学代码的方法，其包括以下步骤：

在数据读取器的外壳内定位第一成像器和第二成像器；

从所述第一成像器的位置经由第一镜组引导所述第一成像器的第一视场穿过第一窗口进入源自第一透视的视体积；

从所述第二成像器的位置经由第二镜组引导所述第二成像器的第二视场穿过第二窗口进入源自第二透视的视体积；

在所述第一视场的所述第一成像器处形成进入源自所述第一透视的视体积的第一图像；

在所述第二视场的所述第二成像器处形成进入源自所述第二透视的视体积的第二图像；

基于所述第一图像和所述第二图像中的一个或更多个处理所述光学代码。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：

尝试沿着横跨所述第一图像的一组虚拟扫描线解码所述光学代码；以及

尝试沿着横跨所述第二图像的一组虚拟扫描线解码所述光学代码。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述数据读取器包括设置在所述外壳上方的罩盖或称重盘，所述罩盖或称重盘包括：

下部件，其包括大致水平取向的第一窗口；

凹陷部，其在所述下部件中形成到所述第一窗口的一侧上；

其中所述折叠镜引导所述摄像机的视场穿过所述后窗口、穿过所述凹陷部内的空间并进入在所述中心部件上方的视体积。

13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：

在所述数据读取器的所述外壳内定位第三成像器；

从所述第三成像器的位置经由第三镜组引导所述第三成像器的第三视场穿过第三窗口进入源自第三透视的视体积；

在所述第三视场的所述第三成像器处形成进入源自所述第三透视的视体积的第三图像；

其中所述罩盖或称重盘包括向上延伸部件，所述向上延伸部件延伸到与所述凹陷部相反的所述第一窗口的一侧，并包括大致垂直取向的所述第三窗口。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一镜组包括第一组主镜、第一组副镜和第一组第三镜，

其中引导第一视场的步骤包括使所述第一视场穿过所述第一窗口，并向上反射离开所述第一组主镜到所述第一组副镜，反射离开所述第一组副镜到所述第一组第三镜，以及反射离开所述第一组第三镜到所述第一成像器。

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