CN103425966A - 代码和零件关联的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于把零件上的代码与输送器上的零件空间关联起来的装置，其中，每一零件具有界定零件空间的前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，该装置包括具有二维视场(FOV)的面扫描相机以及被链接到面扫描相机的处理器，该相机被固定为毗邻输送器，以使得输送器所输送的零件经过FOV，该处理器被编程为执行以下步骤：从面扫描相机接收图像；在图像是至少一个中标识零件上的代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码；标识零件的前缘和后缘的位置，其中，前缘和后缘界定零件空间；以及把每一经定位代码与包括该经定位代码的位置的零件空间关联起来。

Description

代码和零件关联的方法和装置
对相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦政府赞助的研究或开发的声明
不适用。
技术领域
本发明涉及机器视觉系统，且更具体地涉及使用面扫描相机(area scancamera)来读取零件上的标识码并把那些代码(code)与输送器上的特定位置处的零件关联起来的系统。
背景技术
许多不同的行业现在使用成像系统来跟踪设施内且尤其是在输送器上、传送带等等上的物品(例如，零件、包裹等等)的位置。为了跟踪输送器上的零件，把条形码或2D矩阵码施加到每一零件，且在输送器邻近提供相机，用于在零件经过视场(FOV)时感测代码。为了以最小的硬件成本提供高分辨率图像，大多数系统使用线相机(line camera)来感测零件和代码。尽管线扫描相机在一些应用中工作良好，但使用线扫描相机的系统具有若干缺点。
第一，线扫描相机仅能够生成零件和关联代码的单幅图像。在许多情况中，当获取单幅图像时，由于在FOV内代码倾斜角的变化、在图像采集期间零件或相机的抖动、不良照明条件、差劣的标签质量等等，单幅图像的图像品质可能不足以用于解码目的，且因此仅获取单幅图像的线扫描相机常常具有对一些应用来说不可接受的读取速率。
第二，尽管购买线扫描相机可能相对廉价，但是很多时候，适当地建立相对于输送器运动精确地对准的线扫描系统的过程是耗时的且因而是相对昂贵的。
已经配置了包括二维面扫描相机的、可以以提高很多的读取速率读取代码其他系统，这是由于面扫描相机能够在代码经过FOV时获取代码的多幅图像且因此对于每个代码可以使用不同的图像进行多次解码尝试的事实。尽管包括面扫描相机的系统具有相对高的读取率，遗憾的是，已知的面扫描系统不能正确地把已解码的代码与精确的输送器位置关联起来。
发明内容
已经认识到，可以提供用于跟踪在二维视场内的零件位置以便与已解码的代码关联起来的简单系统，其中该简单系统包括处理器、二维相机、编码器和存在性传感器。编码器被链接到输送器，且生成指示输送器的移动的编码器信号。每次输送器移动编码器增量距离时编码器计数增加。每次感测到零件的前缘和后缘时，存在性传感器分别生成前缘和后缘信号。相机生成输送器移动零件从其通过的视场的二维图像。在传感器感测边缘时，处理器把当前编码器计数指派给边缘。每一图像与在获取该图像时发生的编码器计数相关联。处理器尝试在每一已获取图像中解码代码。至少一些实施方式中，当图像中的代码被解码时，处理器使用与图像相关联的编码器计数、编码器增量距离以及前缘和后缘脉冲计数来标识前缘和后缘的当前位置。把当前的边缘位置与已解码代码的位置进行比较，且如果代码是在由当前的边缘位置界定的空间内，则将代码与由各边缘界定的零件空间进行关联以供后继跟踪。
在其他实施方式中，在代码被解码之后，可以计算在检测到前缘和后缘时代码的位置，以便与前缘位置和后缘位置比较，以促进类似的代码和零件关联过程。尽管一些实施方式包括存在性传感器，但其他实施方式不包括，且反而依赖于对所获取的图像的分析以确定要与代码相关联的零件边缘的位置。
尽管一些实施方式仅标识零件的前缘位置和后缘位置，但其他能够标识零件的横缘或侧缘(例如，经由图像分析)，以便应对其中两个零件的空间沿着输送器移动轨迹重叠的情况。
与以上意见一致地，至少一些实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件空间关联起来的装置，其中每一零件具有界定零件空间的前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，装置包括具有二维视场(FOV)的面扫描相机、被链接到面扫描相机的处理器，该相机被支持为毗邻输送器以使得输送器所输送的零件经过FOV，处理器被编程为执行以下步骤：从面扫描相机接收图像；在图像的至少一个中标识零件上的代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码；标识零件的前缘和后缘的位置，其中前缘和后缘界定零件空间并把每一经定位代码与包括经定位代码的位置的零件空间关联起来。
在一些情况中，标识码的位置的步骤包括标识在第一时刻代码的位置，且其中，标识前缘和后缘的位置的步骤包括标识在第一时刻前缘和后缘的位置。一些实施方式包括与输送器相关联的编码器，用于每当输送器移动增量编码器距离时生成编码器脉冲计数，标识前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数来标识零件在第一时刻的前缘和后缘的位置的步骤。在一些情况中，处理器还被编程为在输送器的每一零件的前缘和后缘分别处于输送器上的传感器位置时标识该零件的前缘和后缘脉冲计数，且其中，标识零件的前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数、编码器增量距离和前缘和后缘脉冲计数来计算在第一时刻前缘和后缘脉冲计数的位置的步骤。
一些实施方式也包括在传感器位置处被支持为毗邻输送器的零件存在性传感器，用于感测零件的前缘和后缘的存在并把边缘检测信号提供给处理器。在一些情况中，输送器沿着输送器轨迹把零件移动到FOV中，且其中，沿着输送器轨迹，传感器位置发生在标识代码位置处的位置之前。在一些情况中，输送器沿着输送器轨迹把零件移动到FOV中，以使得零件沿着进入边缘进入FOV且沿着离开边缘离开FOV，且其中，零件存在性传感器被定位为接近于进入边缘。
在一些情况中，标识在第一时刻前缘的位置的步骤包括以下步骤：在第一时刻的编码器脉冲计数和前缘脉冲计数之间的前缘差异计数，使用前缘差异计数和编码器增量距离来计算前缘位置变化并组合前缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻前缘的位置，且其中，标识后缘的位置的步骤包括以下步骤：计算在第一时刻的编码器脉冲计数和后缘脉冲计数之间的后缘差异计数，使用后缘差异计数和编码器增量距离来计算后缘位置变化并组合后缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻后缘的位置。
在一些情况中，在图像的至少一个中标识在第一时刻代码的位置的步骤包括获取多幅图像、尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码、以及在成功地解码代码时标识被成功地解码的代码的位置。在一些情况中，在标识代码的位置之前，处理器标识第一零件和第二零件的前缘和后缘，且其中，在处理器标识代码的位置之后，处理器基于代码位置和与第一零件和第二零件相关联的零件空间把代码与第一零件和第二零件中的一个关联起来。在一些情况中，处理器执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤通过标识所获取的图像中的前缘和后缘。在一些情况中，标识在FOV内在第一时刻零件的前缘和后缘的位置的步骤包括标识FOV中零件的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。
在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第一时刻代码的位置来计算在第二时刻代码的位置，并且当在第二时刻代码的位置是在由在第二时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。在一些情况中，第一时刻是在第二时刻之后。在一些情况中，第二时刻是在第一时刻之后。
在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第二时刻前缘和后缘的位置来计算在第一时刻前缘和后缘的位置，并且当在第一时刻代码的位置是在由在第一时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。
其他实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件位置关联起来的装置，其中每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，该装置包括：与输送器相关联的编码器，用于生成编码器脉冲计数，其中输送器沿着输送器轨迹每一脉冲计数地移动已知的编码器增量距离；用于在输送器上的第一位置处检测零件的前缘和后缘的零件存在性传感器；具有二维视场(FOV)的面扫描相机，该相机被支持为毗邻输送器以使得输送器所输送的零件经过FOV；被连接到编码器、传感器和面扫描相机的处理器，该处理器被编程为执行以下步骤：对于经过FOV的每一零件，零件的当前缘被第一位置处的存在性传感器感测到时，标识前缘脉冲计数，且当零件的后缘被第一位置处的存在性传感器感测到时，标识后缘脉冲计数，从面扫描相机接收图像，标识在第一时刻至少一幅图像中的零件上的至少一个代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码，对于FOV中在第一时刻零件的至少一个子集中的每一个，使用前缘脉冲计数和后缘脉冲计数以及编码器脉冲计数和已知的编码器增量距离来标识由在第一时刻零件的前缘和后缘界定的零件空间，并且，把已定位代码与零件空间关联起来包括在第一时刻已定位代码的位置。
还有其他实施方式包括用于把零件上的代码与输送器上的零件位置关联起来的方法，其中，每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，该方法包括提供被编程为执行以下步骤的处理器的步骤：获取FOV的二维图像，每个二维图像包括输送器移动零件沿着输送器轨迹通过其中的二维空间；在至少一幅图像中标识零件上的代码的位置，其中，被定位的代码是经定位代码；标识零件的前缘和后缘的位置，其中，前缘和后缘界定零件空间；以及把每一已定位代码与包括已定位代码的位置的零件空间关联起来。
一些方法也供和与输送器相关联的、用于每次输送器移动编码器增量距离时生成编码器脉冲计数的编码器一起使用，该处理器被编程为通过使用编码器脉冲计数来标识零件在第一时刻的前缘和后缘的位置来执行标识前缘和后缘的位置的步骤。
在一些情况中，处理器还被编程为对于输送器上的每一零件在零件的前缘和后缘分别处于输送器上的传感器位置时标识前缘和后缘脉冲计数，且其中，标识零件的前缘和后缘的位置的步骤包括使用编码器脉冲计数、编码器增量距离和前缘和后缘脉冲计数来计算在第一时刻前缘和后缘脉冲计数的位置的步骤。在一些情况中，处理器被编程为通过计算在第一时刻的编码器脉冲计数和前缘脉冲计数之间的前缘差异计数、使用前缘差异计数和编码器增量距离来计算前缘位置变化并组合前缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻前缘的位置来执行标识在第一时刻前缘的位置的步骤，以及通过计算在第一时刻的编码器脉冲计数和后缘脉冲计数之间的后缘差异计数、使用后缘差异计数和编码器增量距离来计算后缘位置变化并组合后缘位置变化和第一位置以便标识在第一时刻后缘的位置来执行标识后缘的位置的步骤。在一些情况中，处理器还被编程为通过获取多幅图像、尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码、以及在成功地解码代码时标识成功地解码的代码的位置来执行在至少一幅图像中标识在第一时刻代码的位置的步骤。
在一些情况中，在标识码的位置之前，处理器标识第一零件和第二零件的前缘和后缘，且其中，在处理器标识码的位置之后，处理器基于代码位置和与第一零件和第二零件相关联的零件空间把代码与第一零件和第二零件中的一个关联起来。在一些情况中，处理器通过标识所获取的图像中的前缘和后缘来执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤。在一些情况中，标识在FOV内在第一时刻零件的前缘和后缘的位置的步骤包括标识FOV中零件的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。
在一些情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一经定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第一时刻代码的位置来计算在第二时刻代码的位置，并且当在第二时刻代码的位置是在由在第二时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。在一些情况中，第一时刻是在第二时刻之后。在一些情况中，第二时刻是在第一时刻之后。
在其他情况中，标识零件上的代码的位置的步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的前缘和后缘的步骤包括感测在不同于第一时刻的第二时刻每一零件的前缘和后缘，且其中，把每一已定位代码与零件空间关联起来的步骤包括使用在第二时刻前缘和后缘的位置来计算在第一时刻前缘和后缘的位置，并且当在第一时刻代码的位置是在由在第一时刻前缘和后缘的位置界定的零件空间内时进行关联。为了实现前述目标和相关目标，因此，本发明包括在下文中完全描述的特征。下列描述和附图详细阐述本发明的特定说明性方面。然而，这些方面仅仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，将从本发明的下列具体实施方式明显看出本发明的其他方面、优点和新颖特征。
附图说明
图1是例示与零件输送器一起使用的符合本发明的至少一些方面的视觉系统的示意图；
图2是示出零件移动到形成图1中所示出的系统的部分的零件的二维相机的视场中的示意图；
图3类似于图2，但示出在零件已经进一步移动到相机视场中之时的不同时刻；
图4类似于图2，但示出在零件已经进一步移动到相机的视场中之时的不同时刻；
图5类似于图2，但示出在相机的视场内的三个零件；
图6是例示符合本发明的至少一些方面的方法的流程图；
图7类似于图2，但示出在相机的视场内的两个零件，其中两个零件的位置沿着垂直于输送器移动方向的方向重叠；
图8类似于图7，但示出移动与输送器上的两个零件相关联的已定义零件空间；
图9是可以代替图6中所示出的过程的一部分的子过程，用于处理如图7和图8中所示出的在空间上重叠的零件；以及
图10是类似于图2中所示出的示意图的示意图，但在相对于视场的不同的相对位置处示出零件存在性传感器。
具体实施方式
现在参见各图，其中，贯穿多个视图，类似的附图标记对应于相似元素，且更具体地参见图1，将在示例性系统10的上下文中描述本发明，示例性系统10包括输送器子组件12、二维面扫描相机17、系统处理器18、零件存在性传感器20、位置编码器22、拒斥器臂24和拒斥器马达25。建立输送器组件12以便沿着输送器轨迹路径从左到右输送零件，如图1中所例示的。输送器组件12的顶面14上的示例性零件被标记为26a、26b、26c、26d和26e，且离开组件12的零件被标记为26f。在至少一些实施方式中，零件26a-26f由隔离(singulator)子系统(未例示)隔离(singulate)，以使得同一时刻仅有一个零件被定位在沿着输送器组件的每一位置。
仍然参见图1，位置标尺30被示出为毗邻输送器组件12的长度，指示沿着输送器长度的位置。示例性标尺范围是在输送器的前端处的零位置和在输送器的尾端处的200位置之间。用来形成标尺30的长度单位可以是小到足以用于具体的应用的任何单位。
再次参见图1，位置编码器22被链接到输送器组件12并生成编码器脉冲计数信号，该编码器脉冲计数信号可以被用来标识沿着输送器轨迹的输送带位置且更具体地被用来标识被定位在输送器组件的顶面14上的零件的位置。为此，每次组件12的顶面14移动设定的输送器距离Dei(即，“编码器增量距离”)时，编码器22递增编码器脉冲计数。因而，如果在零件(例如，26a)处于沿着输送器轨迹的表面14上的特定位置时已知编码器脉冲计数，那么编码器脉冲计数和编码器增量距离Dei的变化可以被用来标识此后表面14上的零件的瞬时位置。下面将更详细地描述标识表面14上的零件的位置的这一过程。编码器22将脉冲计数提供给处理器18。
仍然参见图1，相机17是面扫描相机且可以包括二维CCD相机传感器、二维CMOS相机传感器或适用于生成用于解码的目的的图像的任何其他类型的相机传感器。相机17具有由2D相机传感器上的透镜聚焦的视场28。相机传感器生成被提供给处理器18的视场的二维图像。相机17被支持为毗邻输送器组件12，以使得当沿着输送器轨迹(如图1中所例示的从左到右)移动零件时，各零件移动通过相机的视场28。
在至少一些实施方式中，相机17被定位成使得视场28将覆盖输送器组件12的整个宽度和沿着输送器移动的轨迹的基本区域，以使得在同一时刻一个以上的零件可以被定位在视场28内(参见图1)。在图1中，相机视场从输送器位置70处的进入边缘42延伸到输送器位置120处的离开边缘44。离开边缘44是在沿着输送器轨迹离开进入边缘42的下游。如标签所暗示的，当零件经由输送器移动移入视场28时，零件首先沿着进入边缘42进入视场28，且然后，零件沿着离开边缘44离开视场28。视场进入边缘位置和视场离开边缘位置在下文中分别记为Len和Lex(参见图2)。
再次参见图1，存在性传感器20可以采取多种不同形式中的任何形式，包括当零件阻断了跨输送器组件12的线时可以感测的笔形波束激光型传感器、光传感器等等。也参见图2，存在性传感器20被支持为毗邻在传感器或第一位置Ls处沿着视场28的进入边缘42的顶面14，用于在零件的任何部分被定位成在与进入边缘42相关联的位置处进行感测。在零件出现在进入边缘位置42的任何时刻，传感器20把零件存在信号提供给处理器18。
再次参见图1，提供拒斥器臂24和马达25，用于在某些环境下从表面14移除零件。例如，在零件必须施加有标识码时，如果零件不具有代码，则处理器18可以引起马达25激活臂24并把零件推离表面14(参见零件26f)。预期用于从表面14移除零件的其他准则。另外，预期基于代码读取过程的其他零件应对或处理功能(例如，基于代码中的标识信息在多路径系统中沿着不同的输送器路径定向不同的零件)。
参见图1，处理器18被编程为执行各种过程，这些过程中的至少一些符合本发明的各个方面。一般地，处理器18从编码器22和存在性传感器20接收信号，并从相机17接收图像，且使用信号和图像来标识被施加到移动通过视场的零件的代码，并且，当代码被标识时，把该代码与输送器表面14上的特定零件空间(例如，零件的位置)关联起来。在本示例中，在感测到零件但没有代码与其关联的情形中，一旦零件被定位为毗邻臂24，处理器18就控制马达25和臂24以便从表面14移除零件。
在至少一些实施方式中，预期在试运行过程期间，可以标识相机17且更具体地视场28相对于输送器组件12的位置并将其提供给处理器18。通过分别提供进入边缘位置Len和离开边缘位置Lex来指定视场的位置(再次参见图2)。另外，在试运行过程期间，标识编码器增量距离Dei(即，在编码器计数增量之间输送器表面14上的任何点行进的距离)并将其提供给处理器18。在此描述的示例，将假设视场位置是在如附图(具体参见图1)中所示出的位置70和120之间，且编码器增量距离是0.20单位每计数(即，每五个编码器计数，零件在输送器标尺上移动一个单位)。
接下来，对于表面14上的零件，可以连同编码器脉冲计数一起标识输送器表面14上的零件的前缘和后缘的位置一次，其中随后连同改变的编码器值一起使用位置和编码器计数，以便连续地或周期性地计算相对于输送器组件12的瞬时零件位置。在这里，一旦成功地解码所获取的图像中的标识或其他类型的代码，可以确定视场28中的代码的位置并将其转换成相对于输送器组件12的位置，可以使用瞬时编码器脉冲计数、每一零件的前缘和后缘脉冲计数以及编码器增量距离Dei来计算所有零件的位置。可以把输送器上的所有零件的位置与已解码的代码的位置进行比较。在已解码的代码的位置对应于零件中的一个的位置时，把代码与零件位置关联起来，且开始对特定零件的跟踪。如果零件离开视场28而没有与至少一个代码相关联，则处理器18继续跟踪零件的位置，并且一旦零件临近于臂24就导致臂24从输送器组件12移除零件。
根据以上的描述，参见图6，例示了符合本发明的至少一些方面的使用图1的系统10的方法100。在框102，通过把进入边缘42和离开边缘44位置(即，Len和Lex)提供给处理器18，将视场28索引到输送器位置。在本示例中，分别提供进入边缘位置70和离开边缘位置120。而且，在102，把编码器增量距离Dei提供给处理器18。再次，在这里将假设距离Dei是0.20单位每编码器计数。
也参见图2，例示了相机视场28的俯视图，其中从左到右移动的零件26a恰好在视场28的进入边缘420(参见进入边缘42处的零件26a的前缘48)。在框104，一旦前缘48打破由进入边缘42界定的线，则在位置Ls处的存在性传感器20生成被提供给处理器18的零件存在信号。当处理器18从传感器20接收到零件存在信号时，在框104，处理器18存储对应于由编码器22生成的瞬时计数的前缘脉冲计数PCle。在这一示例中将假设前缘脉冲计数是100。在框108，当处理器18接收到零件存在信号时，处理器18也导致相机17开始获取视场28的图像。在至少一些实施方式中，相机17继续快速连续地获取视场28的图像，直到在视场28内不存在零件。在其他实施方式中，一旦在视场28内每一零件已经与至少一个代码相关联，则处理器18控制相机17以便停止获取新的图像，直到感测到新的零件进入视场28。
仍然参见图1和图6，且现在也参见图3，在零件26a移动到视场28时，当传感器20停止生成零件存在信号之时，最终在框109感测到零件26a的后缘46。当感测到后缘46时，在111，处理器18记录后缘脉冲计数PCte，由此生成界定最近进入视场28的零件的零件空间的脉冲计数对(即，PCle和PCte)。在这一示例中，假设后缘脉冲计数PCte是150。在框111之后，控制转到框110。在框109，如果未检测到后缘，则控制转到框110。
一旦处理器18从相机17接收到图像，处理器就在框110分析图像以便标识代码候选，其中每一代码候选包括一部分图像，其具有与是零件的代码的部分相一致的至少一些特性。一旦标识了代码候选，处理器18尝试解码代码。如果在框112不能成功解码候选，则处理器18抛弃该候选，且控制转到框121。在框121，对于每一零件空间(即，对于每一PCle、PCte对)，处理器18通过求解下式来计算当前后缘位置：
Lcte＝Ls+(PCimage-PCte)(Dei)               (1)
其中，PCimage(PC图像)是对应于最近图像的瞬时脉冲计数，Ls是传感器20的位置(参见图2)。PCte是在框111设定其工作表面的零件的后缘脉冲计数，且Dei是编码器增量距离。
接下来，处理器18确定先前在视场28中感测的任何零件是否已经离开视场而没有与已解码的代码相关联。为此，在框122，处理器18把不与代码相关联的零件的后缘位置Lcte与视场离开边缘位置Lex进行比较。在当前后缘位置Lcte超出了离开边缘位置Lex时，处理器18指示与后缘位置Lcte相关联的零件空间(即，对于刚离开视场28的零件)的错误信号。该错误信号被用来控制拒斥器马达25以便一旦零件被定位为毗邻臂24就从输送器组件12移除零件。
现在参见图4，零件26a沿着输送器轨迹在视场28内移动，相机17生成一系列图像，这些图像被提供给处理器18，用于标识代码候选并尝试解码那些候选。最终，获取了包括代码的零件的图像，其中代码的图像具有足以供处理器18在框112解码该代码的质量。在本示例中，假设当代码16处于输送器位置90时且当编码器计数是220时处理器18是可以解码图4的图像中的代码16的。当解码了代码时，处理器18存储指示包括已解码的代码的图像的编码器计数的图像脉冲计数PCimage。
在图6，一旦在112成功地解码了代码，则控制转到框114，框114中，处理器18通过求解上式1以便得到Lcte以及求解下式以便得到Lcle来计算在视场28内的每一零件空间的当前前缘位置Lcle和当前后缘位置Lcte：
Lcle＝Ls+(PCimage-PCle)(Dei)              (2)
其中，PCle是零件空间的前缘脉冲计数。
另外，一旦在图像中成功地解码代码，就计算图像中的代码Lcc的当前位置并将其转换成输送器组件12的位置。在这点上，给定输送器组件标尺上的视场28的位置和图像中的代码的位置，从图像位置到输送器位置的转换是简单的任务。在该示例中，所计算的当前代码位置Lcc是90(再次参见图4)。
继续，在框116，处理器18把当前代码位置Lcc和当前零件空间进行比较(即，在框114计算的、且当前与组件12上的特定零件相关联的空间)。在框118，如果代码不位于零件空间中，则控制退回到框104，框104中，该过程如上所述继续。在框118，如果代码位于零件空间中，则控制转到框120，在那里将已解码的代码与包括已解码的代码的位置的零件空间进行关联，存储所关联的代码和空间，且开始零件位置跟踪，以便下游处理或其他零件相关的活动。在框120之后，控制转到框121。
在本示例中，如上面所指示，当代码16被成功地解码时图4中的当前代码位置Lcc是90，Ls(即，传感器20的位置)是70，前缘脉冲计数PCle是100(参见图2)，后缘脉冲计数PCte是150(参见图3)，编码器增量距离Dei是0.20单位距离每计数，且瞬时脉冲计数PC是220(参见图4)。因而，求解上式1和式2，对于零件26a，瞬时前缘位置或当前前缘位置是94，且当前后缘位置是84。90处的代码位置Lcc被包括在由位置84和位置94界定的零件空间内，且因此零件26a与代码16相关联。
当在视场28内同时存在多个零件时，图6的过程本质上如上所述，其中对在视场28内跟踪的每一零件空间执行边缘计算、位置比较和关联。因此，例如，参见图5，其中三个零件26a、26b和26c同时位于视场28内，可计算所标记的三个分离的零件空间以供与已解码代码位置以及视场离开边缘位置Lex进行比较，且因此做出适当的代码和零件关联。
在至少一些情况中，再次参见图6中的框112，可以在相同的图像中解码两个或更多个代码。在这种情况中，将每一已解码代码的位置与视场28中的零件空间进行比较，以便把每一代码与空间中的分离的一个关联起来。当仅一个代码与每一零件相关联时，如果两个代码与相同的空间相关联，则处理器18可以生成错误信号以供下游使用。
在一些实施方式中，系统10可以不包括隔离器，使得一个以上的零件的零件空间可以沿着输送器移动的方向重叠于相同的位置(参见图7)。在这种情况中，可能在使用传感器20检测边缘时，感测到第一零件26a的前缘，且感测到第二零件26b的后缘46，但是相应地不能感测到第一零件的后缘和第二零件的前缘。因而，所感测的边缘将包括如图7中所示出的双零件空间。在这里，在至少一些情况中，预期代替使用传感器20来检测边缘，处理器18可以被编程为通过检查所获取的图像来检测零件边缘。更具体地，处理器18可以被编程为不仅感测零件的前缘和后缘，而且也感测横缘或侧缘，以便可以界定二维零件空间。
在至少一些情况中，二维零件空间101和103可以是沿着输送器行进方向对准的简单矩形区域框(参见图7)。在其他情况中，二维零件空间105、107可以是如图8中更接近的轮廓或外切零件边缘。在这种情况中，处理器18可以被编程为在每一所获取的图像中搜索零件空间，且当标识了2D零件空间时，此后如上所述可以使用编码器信号来跟踪零件空间位置以减少计算开销(即，任何零件空间的位置仅需要标识一次)。因而，举例来说，如果首先在图8中阐释的位置标识零件空间105和107，则处理器18此后可以使用脉冲计数来跟踪视场28内的零件位置，且此后可以把已解码的代码与如上所述的零件空间关联起来。在这里一个优点将是系统可获取和分析大量图像以定位边缘，这可观地增大了发现率，同时仍然使得计算开销最小化。
在其他情况中，在已经标识经成功解码的代码的位置之后，可以仅在图像中标识2D零件空间。在这里，一种缺点是到代码被成功地解码时，可以被检查以标识边缘的图像的数量可能是很少的，且因而可能减小边缘发现率。
在又一个其他实施方式中，预期使用存在性传感器来标识前缘和后缘(参见图1)的实施方式与通过执行图像分析来定位的实施方式之间的混合。在这种实施方式中，再次参见图1，提供了零件存在性传感器20，该零件存在性传感器20生成零件存在信号并将其提供给处理器18，该零件存在信号被用来将前缘零件计数PCle和后缘零件计数PCte指派至与每一所感测的零件相对应的空间。如以上所描述第一实施方式中，一旦检测到前缘，就获取视场28的图像，直到所有零件空间已经移出视场28或直到已解码的代码已经与视场28中的每一零件空间相关联。在一些实施方式中，处理器18可以被编程为通过仅检查在前缘和后缘之间的所获取的图像的诸部分以使得计算开销最小化来检查所获取的图像以便标识侧零件边缘(例如，既不是前缘也不是后缘的边缘)。在其他实施方式中，在成功代码解码之后，处理器18可以仅搜索在前缘和后缘之间的侧缘，其中已解码的代码被定位在由与零件空间相关联的前缘和后缘对的位置界定的空间内。
现在参见图9，阐释了可以代替图6中示出的过程的一部分的子过程200，其中仅在已经解码定位在前缘和后缘对之间的代码之后定位侧缘。进一步参见图1和图6，已经在决定框118处把已解码的代码定位在零件空间内之后，处理器18控制可以转到图9中的框202，在那里处理器18检查包括已解码的代码且对应于与已解码代码相关联的零件空间的图像的部分，以在零件空间内标识零件的侧缘。因而，举例来说，在图7中，在已解码代码16且将其与前缘和后缘48和46进行关联之后，处理器18仅搜索在边缘48和46之间的图像部分180以标识侧缘，且由此以判断是否一个以上零件定位在边缘48和边缘46之间的零件空间内。当一个以上零件被定位在零件空间180内时，处理器18标识空间180内的分离的2D零件空间101和103。
在框204，处理器18把已解码的代码与在框202处标识的零件空间中的一个关联起来，之后，控制转回到图6中的框121。
除了以上所描述的实施方式之外，预期其中存在性传感器20被定位在除了沿着视场进入边缘Len之外的位置处的其他实施方式。在这里，传感器20在输送器标尺30上的位置必须是已知的或已确定的，以使得可以把位置跟踪索引到输送器组件12。举例来说，参见图10，其中传感器20’被定位在位置60处，而视场进入边缘Len是在70处。在这种情况中，处理器18将被编程为在位置60处开始跟踪零件位置且可以被编程为仅在零件的前缘达到位置70之后开始获取并分析视场图像(例如，假定编码器增量距离Dei是0.20单位/计数，在位置60处第一次感测到前缘之后，50编码器计数)。
作为另一实例，再次参见图10，传感器20”可以被定位在视场28之后的位置125处。在这种情况中，处理器18将必须连续地获取图像且在至少一些实施方式中将被编程为首先解码代码且然后标识零件前缘位置和零件后缘位置以与代码关联。在这点上，在解码图像中的代码之后，标识其在输送器上的位置Lc，且存储包括已解码的代码的图像的编码器计数PCimage，增加的编码器计数可以与PCimage、编码器增量距离Dei和前位置Lc一起用于通过求解下式来连续地计算瞬时代码位置或当前代码位置Lcc：
Lcc＝Lc+(PC-PCimage)(Dei)                      式3
在零件26a到达传感器20”所对准的位置时，处理器18求解式3以判断Lcc是否在零件的前缘和后缘之间，且如果位置Lcc是在前缘和后缘之间，则把代码与零件进行关联。
在存在性传感器被定位在视场28之后的进一步的其他实施方式中，处理器18可以被编程为当仅在在传感器位置处感测到前缘和后缘代码之后才解码代码时计算零件的先前的前缘位置和后缘位置以比较代码位置。举例来说，再次参见图10，当图像脉冲计数PCimage(即，在获取了包括解码代码的图像时的编码器计数)是已知的时候，当在传感器20”处感测到边缘时的前缘脉冲计数PCle和后缘PCte可以连同编码器增量距离Dei一起用于通过求解下式计算在对应于PCimage的时刻处前缘和后缘的先前位置Lple和Lpte。
Lple＝Ls-(PCle-PCimage)(Dei)               式4
Lpte＝Ls-(PCte-PCimage)(Dei)               式5
上面已经描述了本发明的一个或多个具体实施方式。应明白，在任何这样的实际实现的开发中，例如在任何工程项目或设计项目中，必须做出众多实现特异的决定，以便实现开发者的具体目标，例如符合与系统相关以及与商业相关的约束，这些约束可能因实现不同而不同。此外，应明白，这样的开发努力可能是复杂和费时的，但尽管如此，对于那些受益于本公开的普通技术人员来说，仍是设计、生产和制造的例行任务。
因而，本发明包括落在由以下所附的权利要求书界定的本发明的精神和范围之内的所有修改、等效物和替代物。

Claims (29)

1.一种用于把零件上的代码与输送器上的零件空间进行关联的装置，其中每一零件具有界定零件空间的前缘和后缘，且每一零件应将用至少一个代码来标记，所述装置包括：
具有二维视场(FOV)的面扫描相机，所述相机被支持为毗邻所述输送器以使得所述输送器输送的零件经过所述FOV；
被链接到所述面扫描相机的处理器，所述处理器被编程为执行以下步骤：
(i)从所述面扫描相机接收图像；
(ii)在所述图像的至少一个中标识零件上的代码的位置，其中被定位的代码是经定位代码；
(iii)标识零件的前缘和后缘的位置，其中所述前缘和后缘界定零件空间；以及
(iv)把每一经定位代码与包括所述经定位代码的位置的零件空间进行关联。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，标识代码的位置的所述步骤包括标识在第一时刻代码的位置，且其中标识所述前缘和后缘的位置的所述步骤包括标识在所述第一时刻所述前缘和后缘的位置。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括与所述输送器相关联的编码器，用于在每次所述输送器移动增量编码器距离时生成编码器脉冲计数，标识所述前缘和后缘的位置的所述步骤包括使用所述编码器脉冲计数来标识在所述第一时刻所述零件的所述前缘和后缘的位置的所述步骤。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理器还被编程为当每一零件的前缘和后缘分别处于所述输送器上的传感器位置时标识所述输送器上的所述零件的前缘和后缘脉冲计数，且其中标识零件的前缘和后缘的位置的所述步骤包括使用所述编码器脉冲计数、所述编码器增量距离和所述前缘和后缘脉冲计数来计算在所述第一时刻所述前缘和后缘脉冲计数的位置的步骤。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括在传感器位置处被支持为毗邻所述输送器的零件存在性传感器，用于感测所述零件的所述前缘和后缘的存在性并把边缘检测信号提供给所述处理器。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输送器沿着输送器轨迹把零件移动到所述FOV中，且其中沿着所述输送器轨迹，所述传感器位置发生在标识所述代码位置的位置之前。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输送器沿着输送器轨迹把零件移动到所述FOV中，以使得零件沿着进入边缘进入所述FOV且沿着离开边缘离开所述FOV，且其中所述零件存在性传感器被定位为接近于所述进入边缘。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，标识在所述第一时刻所述前缘的位置的所述步骤包括以下步骤：计算在所述第一时刻的所述编码器脉冲计数和所述前缘脉冲计数之间的前缘差异计数，使用所述前缘差异计数和所述编码器增量距离来计算前缘位置变化并组合所述前缘位置变化和所述第一位置以便标识在所述第一时刻所述前缘的位置，且其中标识所述后缘的位置的所述步骤包括以下步骤：计算在所述第一时刻的所述编码器脉冲计数和所述后缘脉冲计数之间的后缘差异计数，使用所述后缘差异计数和所述编码器增量距离来计算后缘位置变化并组合所述后缘位置变化和所述第一位置以便标识在所述第一时刻所述后缘的位置。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述图像中的至少一个标识在第一时刻代码的位置的所述步骤包括获取多幅图像，尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码，以及在成功地解码代码时，标识被成功地解码的代码的位置。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在标识代码的位置之前，所述处理器标识第一零件和第二零件的所述前缘和后缘，且其中在所述处理器标识代码的位置之后，所述处理器基于所述代码位置和同所述第一零件和第二零件相关联的所述零件空间把所述代码与所述第一零件和第二零件中的一个进行关联。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器通过标识所获取的图像中的所述前缘和后缘来执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤。
12.如权利要求2所述的装置，其特征在于，标识在所述第一时刻在所述FOV内零件的前缘和后缘的位置的所述步骤包括标识在所述FOV内所述零件的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，标识零件上的代码的位置的所述步骤包括标识在第一时刻获取的图像中的每一代码，标识零件的所述前缘和后缘的所述步骤包括感测在不同于所述第一时刻的第二时刻每一零件的所述前缘和后缘，且其中把每一经定位代码与零件空间进行关联的所述步骤包括使用所述代码在所述第一时刻的位置来计算所述代码在所述第二时刻的位置，并且当所述第二时刻所述代码的位置是在由所述第二时刻所述前缘和后缘的位置界定的所述零件空间内时进行关联。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一时刻是在所述第二时刻之后。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二时刻是在所述第一时刻之后。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，标识零件上的代码的位置的所述步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的所述前缘和后缘的所述步骤包括感测在不同于所述第一时刻的第二时刻每一零件的所述前缘和后缘，且其中把每一经定位代码与零件空间进行关联的所述步骤包括使用在所述第二时刻所述前缘和后缘的位置来计算在所述第一时刻所述前缘和后缘的位置，并且当所述代码在所述第一时刻的位置是在由在所述第一时刻所述前缘和后缘的位置界定的所述零件空间内时进行关联。
17.一种用于把零件上的代码与输送器上的零件位置进行关联的装置，其中每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将至少一个代码来标记，所述装置包括：
与所述输送器相关联的编码器，用于生成编码器脉冲计数，其中所述输送器沿着输送器轨迹每一脉冲计数地移动已知的编码器增量距离；
用于在所述输送器上的第一位置处检测零件的前缘和后缘的零件存在性传感器；
具有二维视场(FOV)的面扫描相机，所述相机被支持为毗邻所述输送器，以使得所述输送器输送的零件经过所述FOV；
被链接到所述编码器、所述传感器和所述面扫描相机的处理器，所述处理器被编程为执行以下所述步骤：
(i)对于经过所述FOV的每一零件，当所述零件的所述前缘被所述第一位置处的所述存在性传感器感测到时标识前缘脉冲计数，且当所述零件的所述后缘被所述第一位置处的所述存在性传感器感测到时标识后缘脉冲计数；
(ii)从所述面扫描相机接收图像；
(iii)标识在所述图像的至少一个中在第一时刻零件上至少一个代码的位置，其中被定位的代码是经定位代码；
(v)对于在所述第一时刻在所述FOV内的所述零件的至少一个子集中的每一个，使用所述前缘脉冲计数和所述后缘脉冲计数以及所述编码器脉冲计数和所述已知的编码器增量距离来标识在所述第一时刻由所述零件的所述前缘和后缘界定的零件空间；以及
(vi)把所述经定位代码与零件空间进行关联包括在所述第一时刻所述经定位代码的位置。
18.一种用于将零件上的代码与输送器上的零件位置进行关联的方法，其中每一零件具有前缘和后缘，且每一零件将用至少一个代码来标记，所述方法包括以下所述步骤：
提供被编程为执行以下所述步骤的处理器：
(i)获取FOV的二维图像，每个二维图像包括所述输送器沿着输送器轨迹移动零件所通过的二维空间；
(ii)标识在所述图像的至少一个中零件上的代码的位置，其中被定位的代码是经定位代码；
(iii)标识零件的前缘和后缘的位置，其中所述前缘和后缘界定零件空间；以及
(iv)将每一经定位代码与包括所述经定位代码的位置的零件空间进行关联。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，也供和与所述输送器相关联的、用于在每次所述输送器移动编码器增量距离时生成编码器脉冲计数的编码器一起使用，所述处理器被编程为通过使用所述编码器脉冲计数来标识零件在所述第一时刻的所述前缘和后缘的位置来执行标识所述前缘和后缘的位置的所述步骤。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述处理器还被编程为当所述零件的所述前缘和后缘分别处于所述输送器上的传感器位置时标识所述输送器上的每一零件的前缘和后缘脉冲计数，且其中标识零件的前缘和后缘的位置的所述步骤包括使用所述编码器脉冲计数、所述编码器增量距离以及所述前缘和后缘脉冲计数来计算所述前缘和后缘脉冲计数在所述第一时刻的位置的所述步骤。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述处理器被编程为通过计算在所述第一时刻的所述编码器脉冲计数和所述前缘脉冲计数之间的前缘差异计数、使用所述前缘差异计数和所述编码器增量距离来计算前缘位置变化、并且组合所述前缘位置变化和所述第一位置以便标识在所述第一时刻所述前缘的位置来执行标识在所述第一时刻所述前缘的位置的步骤，以及通过计算在所述第一时刻的所述编码器脉冲计数和所述后缘脉冲计数之间的后缘差异计数、使用所述后缘差异计数和所述编码器增量距离来计算后缘位置变化、并且组合所述后缘位置变化和所述第一位置以便标识所述后缘在所述第一时刻的位置来执行标识所述后缘的位置的步骤。
22.如权利要求18所述的方法，所述处理器还被编程为通过获取多幅图像、尝试解码所获取的图像的至少一个子集中的代码、以及在成功地解码代码时标识所述成功地解码的代码的位置来执行标识在所述图像的至少一个中在第一时刻所述代码的位置的所述步骤。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在标识代码的位置之前，所述处理器标识第一零件和第二零件的所述前缘和后缘，且其中在所述处理器标识代码的位置之后，所述处理器基于所述代码位置和与所述第一零件和第二零件相关联的所述零件空间将所述代码与所述第一零件和第二零件中的一个进行关联。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述处理器通过标识所获取的图像中的所述前缘和后缘来执行标识零件的前缘和后缘的位置的步骤。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，标识在所述FOV内在所述第一时刻零件的前缘和后缘的位置的所述步骤包括标识所述零件在所述FOV中的第一横缘和第二横缘以便进一步界定零件空间。
26.如权利要求18所述的方法，其特征在于，标识零件上的代码的位置的所述步骤包括标识在第一时刻获取的图像中的每一代码，标识零件的所述前缘和后缘的所述步骤包括感测在不同于所述第一时刻的第二时刻每一零件的所述前缘和后缘，且其中将每一经定位代码与零件空间进行关联的所述步骤包括使用在所述第一时刻所述代码的位置来计算在所述第二时刻所述代码的位置，并当在所述第二时刻所述代码的位置是在所述第二时刻所述前缘和后缘的位置界定的所述零件空间内时进行关联。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一时刻是在所述第二时刻之后。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第二时刻是在所述第一时刻之后。
29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，标识零件上的代码的位置的所述步骤包括标识在第一时刻获取的图像的每一代码，标识零件的所述前缘和后缘的所述步骤包括感测在不同于所述第一时刻的第二时刻每一零件的所述前缘和后缘，且其中将每一经定位代码与零件空间进行关联的所述步骤包括使用在所述第二时刻所述前缘和后缘的位置来计算在所述第一时刻所述前缘和后缘的位置，并且当所述代码在所述第一时刻的位置是在由在所述第一时刻所述前缘和后缘的位置界定的所述零件空间内时进行关联。
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