CN104272321A - 通过图形捕捉来电光读取直接部件标记记号的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电光读取相对目标上的目标表面凸起或凹陷的记号(诸如，直接部件标记(DPM))的设备和方法。固态的距离成像传感器捕捉目标图像，该目标图像包括：第一组像素，其具有与码距传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，其具有与目标表面距传感器的第二距离对应的第二距离值。控制器通过在图像内的第一组像素和第二组像素间进行区分，在邻近像素中确定距离值的突变来读取记号。

Description

通过图形捕捉来电光读取直接部件标记记号的设备和方法
技术领域
本公开一般涉及通过图像捕捉来电光读取工件上的直接部件标记(DPM)记号(诸如，凸起的、凹陷的或蚀刻的光学码)的设备和方法。
背景技术
直接部件标记(DPM)已允许工件被直接标记、标识以及追溯工件源头，并且在汽车、航空航天、电子、医疗设备、工具和金属加工行业以及其它行业中直接部件标记(DPM)的应用不断增长。尽管一维的光学码也是已知的，但典型的DPM是机器可读取的、高密度的、二维的、矩阵类型的光学码，例如已知的DataMatrix或QR码。每一DPM码包括直接标记(压印、蚀刻、模制或点打刻)在工件上的多个元素。例如，金属工件的外表面可有利地点打刻有如半球状凹坑的凹陷元素；塑料工件的外表面可有利地模制有如半球状突块的凸起元素；并且激光器可被用来蚀刻紧邻工件外表面的有不同光反射率的元素。还可以使用其它形状的元素以及其它的标记技术。
尽管有在元素尺寸、宽度、间隔等方面控制非常严格规范的能力，但是直接标记在金属、塑料、皮革、玻璃等工件上的机器可读取光学DPM码对鲜明对比度的缺乏还是阻碍了传统移动激光束读取器对DPM码进行可靠地电光读取。这些移动光束读取器发射激光束，该激光束被反射离开高反射率的(通常是非平面的金属或玻璃)工件作为使机载光电探测器饱和的亮返回光。
替代于移动激光束读取器，固态成像读取器已被用来通过图像捕捉电光读取形形色色的标记(包括DPM码)。成像读取器包括：具有光电元件(也称为像素)传感器阵列的固态成像仪(也称为成像传感器)，其对应于成像传感器视野内的图像元素或像素；用于用照明光照明该视野的照明组件；用于捕捉该视野内从DPM工件散射和/或反射的返回环境和/或照明光并且用于把该返回光投射到成像传感器上以启动对该视野内DMP工件图像的捕捉的成像透镜组件；以及用于对来自该捕捉的图像的DPM码进行分析、处理和解码的微处理器。
迄今，使用成像读取器(尤其是手持式读取器)读取工件上的DPM码已被证明是有挑战性的。每一DPM码相对小，例如，小于2mmx2mm。工件自身常常具有复杂的(即，非平面的、弯曲的)反射表面。DPM码和它们的工件背景(尤其是来自它们的外部、反射性背景表面)之间的对比度仍经常低于期望的。不同于以一种颜色(例如，黑色)印刷在另一种颜色(例如，白色)的纸张上的机器可读取码，DPM码通常不是跟据不同颜色的各区域之间返回光强度的差别来读取的，而是通过凸起的或凹陷的或蚀刻的元素所投影的阴影图案来读取的。然而，环境照明条件是可变的。来自机载照明组件的照明针对可变的角度。来自环境光源和照明组件的反射常常作为热点、眩光或强烈的镜面反射、使成像传感器饱和的亮光出现在成像读取器的视野内，从而使读取性能降级。
本领域已试图使成像读取器更易于读取DPM码。例如，美国专利号8,028,913描述了使用漫射体来漫射引导到DPM码的照明光；美国专利号7,201,321描述了增强DPM码对比度的技术；美国专利号7,726,572描述了数字化DPM码的数字化技术；美国专利号7,350,711描述了使用环境光遮蔽器和滤光器来读取DPM码；美国专利号7,163,149描述了使用一个以上照明光组件来照明DPM码；美国专利公开号2009/0218403描述了用以定位DPM码的增强瞄准技术；以及美国专利公开号2006/0138234描述了其中能够读取DPM码的扩展动态范围。
迄今，像这样的尝试是有利的，但对无需依靠会增加成本和重量的额外硬件并且无需依靠会降低读取性能的额外软件，通过以更有成本效益和更快速方式的图像捕捉来增强DPM码读取性的需求仍然存在。
附图简述
其中相同附图标记在各附图中表示相同或功能类似的元件连同下面的详细描述被纳入于此并作为说明书的一部分，并用来进一步解说包括所要求保护的发明的理念的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优势。
图1是根据本发明用于通过图像捕捉来电光读取凸起的、凹陷的或蚀刻的记号(诸如DPM码)的示例性成像读取器的立体图。
图2是缩小比例的图1读取器的主视图。
图3是与图1所示读取器类似的读取器的简化示意图，其描绘了该读取器的各个部件。
图4是要被读取的示例性DPM码的放大视图。
图5是根据本发明描绘通过图像捕捉来读取凸起的、凹陷的或蚀刻的记号的方法的流程图。
本领域内技术人员将理解，这些附图中的各个要素为了简化和清楚而被示出，并且不一定按照比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可相对于其它要素被放大以帮助增进对本发明实施例的理解。
已通过附图中的传统标号在适宜的位置对装置和方法构成进行了表示，这些标号仅示出理解本发明的实施例有关的那些特定细节，这是为了不使本领域内技术人员借助这里的说明书容易理解的那些细节的披露变得晦涩。
详细描述
根据本发明的一个特征，一种设备在操作上用于电光读取具有目标表面的目标(诸如工件)上的记号(诸如直接部件标记(DPM)码)。该记号可具有位于与目标表面不同高度处的元素。在DPM码的元素是例如突块或凹坑的情况下，这些元素被排列成例如矩阵型阵列并且相对目标表面或者凸起和/或凹陷。如下所述，可读取其它类型的凸起或凹陷标记，甚至可读取紧邻目标表面的有不同光反射率的蚀刻记号。
设备包括外壳，该外壳优选具有至少一个透光窗。该设备优选被配置成手持式、便携式扫描仪，但是还可被配置成立式固定扫描仪、垂直槽扫描仪、平板式或水平槽扫描仪，或双光学、双窗扫描仪。该设备有利地还包括被外壳支撑并能供能以供用(优选由至少一个发光二极管发射的)照明光来照明目标的照明系统。
该设备进一步包括：被外壳支撑并具有光检测光电元件阵列的固态距离成像传感器，该光检测光电元件阵列观察透过窗扩展到目标的视野；以及用于控制该距离传感器的控制器(例如，被编程的微处理器)。该距离传感器在操作上用于捕捉目标图像，该目标图像包括：第一组像素，其具有与元素距距离传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，其具有与目标表面距距离传感器的第二距离对应的第二距离值。控制器在操作上连接至距离传感器并且在操作上用于通过在图像内的第一组像素和第二组像素间进行区分来读取记号。有利地，控制器在邻近像素中寻找距离值的突变(即，本地最大值或最小值)以定位要读取的记号的各元素。优选地，距离传感器包括光发射器，其发射例如红外(IR)光的光脉冲到目标以供从其返回。传感器检测延迟时间之后返回的IR光脉冲，并且控制器基于恒定已知光速根据延迟时间来确定第一距离和第二距离中的每一者。
图1-2中的参考标号10一般标识用于电光读取标记(诸如工件200(见图3-4)上的DPM码100(见图3-4))的示例性、手持式便携成像读取器。读取器10包括外壳12，其中并入了如下所述的照明及图像捕捉组件。外壳12一般包括细长的柄或下部手柄部分14，以及具有前端区域18的桶或上部本体部分16。柄14的横截面尺寸和整体大小使得读取器能够方便地握持于操作者手中。本体和柄部分可由重量轻的、有弹性的、抗震的、自支撑式材料(诸如合成塑料材料)构成。塑料外壳可被注模，但也可被真空成型或吹模以形成薄的空心壳体，该空心外壳界定其体积足以容纳本发明各种组件的内部空间。弹性的、减震材料(诸如橡胶)的包胶模(overmold)被外部模制在外壳上的各区域处，用于震动保护。
手动致动触发器20以移动关系在读取器的前向区域内安装在柄14上。操作者的食指通常通过按压触发器用来致动读取器。例如，触发器被按压一次以开始瞄准，并且被再次按压以启动图像捕捉和读取。替换地，瞄准可以是默认条件，并且触发器可以只被按压一次以停止或改变默认条件并启动图像捕捉和读取。可提供柔性电缆22把读取器连接至码读取系统的远程组件。在替换的实施例中，电缆22还可向读取器内的电学组件提供电功率。在优选实施例中，电缆22连接至从读取器接收经解码数据的主机24。在替换实施例中，可在读取器的外部提供解码模块26。在此类实施例中，来自解码模块26的经解码数据可被传送至用框28概括表示的另外的主机处理装备和数据库。如果不使用电缆22，则可在读取器10和主机24间提供无线链路用以传输数据，并且机载电池(通常在柄14内)可用来供应电功率。
替换的实施例并入了显示器和键盘，以及可任选的无线收发机(优选具有机载解码模块26)。经解码的数据随后或者被实时传输至远程主机计算机或者被存储到内部存储器，从而当读取器物理连接至这样连接的主机计算机时，使所存储的数据在稍后时间以批模式被传输至主机计算机。
如图3-4中所示，DPM码100包括直接标记(压印、蚀刻、模制或点打刻)在工件200上的多个元素102。例如，金属工件200的外部目标表面104可有利地点打刻有如位于目标表面104下方或后面的半球状凹坑的凹陷元素102；或者塑料工件200的外部目标表面104可有利地模制有如位于目标表面104上方或前面的半球状突块的凸起元素102；或者任何工件200的外部目标表面104可有利地被例如激光器蚀刻形成紧邻工件200外部目标表面104的有不同光反射率的元素102。在图3中解说了除圆形形状以外的元素102的形状，并且通过本公开还构想到除激光蚀刻以外的其它标记技术。尽管在图3中被解说为以二维矩阵类型阵列排列，但是元素102还可以作为字符串被线性排列。实践中，凸起或凹陷的元素102可位于海拔(高度或深度)距目标表面104约一毫米或更少处，而蚀刻的元素102一般与目标表面104齐平。
如上所述，凸起或凹陷的DPM码100经常由于通常由相同材料构成的元素102和目标表面104间糟糕的对比度而难以读取。这与用一种颜色(例如，黑色)的墨水印刷在另一种颜色(例如，白色)的纸张背景上的光学码(其中不同颜色的各区域具有更好的对比度)不同。如下所解释的，本公开提议不是排他地依靠于这样的颜色或强度差异，而是基本上依靠元素102和背景目标表面104间的距离差异来读取凸起的或凹陷的DMP码100。如下所述，这些距离差异投影可被解码的更亮或更暗的阴影图案。
为了确定这些距离差异，如图3中所示的固态距离成像传感器32被安装外壳12内，为了清楚起见该外壳以简化形式示出。距离传感器32优选是二维的、光电元件的互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列，该距离传感器当被控制器或编程的微处理器54供能时在操作上用于捕捉其视野内通过前端区域18处的透光窗36从工件200返回的光以密封外壳12防止污染物进入。成像透镜组件38与距离传感器32对准以供将返回光投射到距离传感器32上。红外(IR)光发射器42位于距离传感器32附近并且还被控制器54供能。优选提供照明组件34在控制器54的控制下为距离传感器32的照明场供能。照明组件34优选包括由电缆22中的电源线供电或经由机载电池供电的单个照明光源或多个照明光源(例如，发光二极管(LED))。
距离传感器32通过使用飞行时间(TOF)方法作为距离测量技术来确定到元素102和到背景目标表面104的每一距离，其中每一距离是根据光的飞行时间如下倒推计算出的：首选，按固定时间间隔把从IR发射器42发射的IR光脉冲引导到元素102/目标表面104。接下来，从元素102/目标表面104反射的光脉冲被距离传感器32的光电元件检测。随后，基于发射的IR光脉冲和反射的IR光脉冲之间的相位差获得IR光脉冲的飞行时间。最后，所获得的飞行时间被乘以光速以获得到元素102/目标表面104的距离。距离传感器32优选具有至少320x240的有效像素计数，至少30帧每秒的帧速率，以及在约一米的范围至少约100微米的距离分辨率。美国专利号7,436,496、美国专利号7,671,391和美国专利公开号2009/0230437描述了主要用于军事应用的距离传感器。
因此，该距离传感器32在操作上用于捕捉目标图像，该目标图像包括：第一组像素，其具有与元素102距距离传感器32的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，其具有与目标表面104距距离传感器32的第二距离对应的第二距离值。控制器54在操作上连接至距离传感器32并且在操作上用于通过在目标图像内的第一组像素和第二组像素间进行区分来读取记号。更具体地，控制器54在邻近像素中寻找距离值的突变(即，本地最大值或最小值)以定位要读取的记号的各元素。
通过进一步的解释，假设目标表面104并未标记有元素102，而是平坦的、与距离传感器32中的光电元件平面阵列相平行的。在这种情况下，控制器54将看到沿着光电元件行排列的邻近像素中几乎没有或少许的距离值改变。如果这一无标记的目标表面104相对于三个位置轴中的任何一个或多个倾斜(即，倾斜、旋转或偏航)，则控制器54将看到沿每一轴的邻近像素中基本恒定的距离值改变。如果这一无标记的目标表面104平滑弯曲，则控制器54将看到邻近像素中基本平滑的距离值改变。然而，一旦目标表面104标记有凸起的或凹陷的元素102，则控制器54将看到上述的局部的距离值突变，并且这些拐点表示凸起的或凹陷的元素102。对于凸起的记号，控制器54标记视野中的这些拐点，这些拐点因为在物理上更接近距离传感器32故而一般更亮。类似地，对于凹陷的记号，控制器54标记视野中的这些拐点，这些拐点因为在物理上距距离传感器32更远故而一般更暗。一旦元素102被控制器标识，控制器54就解码它们以读取记号。
如至此所述的，每一像素具有表示工件200上的点和其在距离传感器32中光电元件上的图像之间距离的距离值。有利地，每一像素还具有表示反射和/或散射离开工件相应点的返回光量的强度或亮度值。这一强度值可与距离值一起使用来确保元素102已被控制器54正确地标识。替换地，这一强度值本身可被用来读取紧邻目标表面104的有不同光反射率的上述激光蚀刻的元素102。
根据本发明的另一方面，通过以下所述来执行电光读取在具有目标表面的目标上具有元素的记号的方法：定位与目标表面不同高度处的元素；用具有光检测光电元件阵列的固态距离成像传感器捕捉目标的目标图像，该光检测光电元件阵列观察扩展到目标的视野，该目标图像包括第一组像素，其具有与元素距该传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，其具有与目标表面距该传感器的第二距离对应的第二距离值；以及通过在图像内的第一组像素和第二组像素之间进行区分来读取记号。
在图5的操作流程图300的辅助下，在操作中，开始于起始步骤302，控制器54给距离传感器32、照明组件34以及IR LED42供能；并且在步骤304捕捉视野内经照明的元素102及经照明的目标表面104的图像。捕捉的图像的每一像素有利地包含距离值(表示工件上相应点相对距离传感器32的距离或范围)和亮度或光强度值(表示反射和/或散射离开工件相应点的返回光量)两者。默认地，控制器54初始地尝试基于来自所有光电元件的强度值来读取和解码记号(步骤308)。这足以读取其元素102具有不同光反射率的上述激光器蚀刻型DPM码，或者甚至其读取取决于对不同光调节元素进行区分的其它光学码。如果解码成功，发出蜂鸣声，并且结果被发送至主机24(步骤310)。
如果解码不成功，则控制器54分析来自所有光电元件的距离值用以不仅建模目标表面104(即，是平坦的或弯曲的)还在邻近像素中寻找距离值的突变(即，本地最大值或最小值(拐点))以定位要读取的记号的各元素102。通过知晓距离值的改变或梯度，控制器54能由此确定形状，并把表示元素102的光图案分离，由此在图像中标识光图案定位于其中的感兴趣区域(ROI)，如果需要增强光图案的对比度(步骤306)，行进至解码该光图案以读取记号(步骤308)，以及最后把成功解码的结果发送到主机24(步骤310)。因此，通过捕捉强度值和/或距离值，能够读取任何凸起的/凹陷的/蚀刻的记号而无需最小化镜面反射的专用硬件且无需减慢读取的专用软件，由此带来更加鲁棒且更加积极的读取。
要理解，前述要素中的每一个、或这些要素中的两个或更多个，可在与前述类型结构不同的其它类型结构中找到有益的应用场合。
例如，替代使用飞行时间距离传感器32，距离还可被立体三角测量(根据两个成像传感器获取的两幅图像间的差异计算出高度/深度)或者通过光场相机来测量。
此外，本公开因为能读取其它凸起的/凹陷的/蚀刻的标记不旨在受限于读取DPM码。例如，信用卡/借记卡具有高出其背景表面的凸起记号(例如，数字和/或其它数据)。卡的背景表面通常具有高反射率并且具有密集图形图案，所有这些导致凸起的记号和背景卡表面之间的对比度很低。自动光学字符识别(OCR)和读取因而是有问题的，而上述距离感测技术促成此类的OCR读取。作为另一示例，车牌具有高出其背景牌表面的凸起记号(例如，文字数字式字符和/或其它数据)。该牌的背景表面通常具有高反射率并且由于牌表面上总有灰尘和泥土以及对牌的损坏而加重了凸起的记号和背景牌表面之间糟糕的对比度。作为另一示例，可以读取和验证压印进文档的图章。
在上述说明书中已经描述了特定实施例。然而，本领域内技术人员能理解，可做出多种修正和改变而不脱离本发明如下面权利要求书记载的范围。因此，说明书和附图被认为是示例性的而非限定性的，并且所有这些修正都旨在落在本教义的范围内。
这些益处、优势、问题的解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。
此外在该文档中，诸如第一和第二、顶和底等等关系项可单独地用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体和动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“构成为”、“由……构成”、“具有”、“具备”、“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”或任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使构成为、具有、包括、包含一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“构成有一”、“具有一”、“包括一”或“包含一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在构成为、具有、包括或包含该要素的过程、方法、物品或装置中存在额外的相似要素的可能性术语“一”和“一个”被定义为一个或多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“本质上”、“将近”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，并在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械方式连接的。以某种方式“配置的”设备或结构至少以那种方式配置，但也可以未列出的方式配置。
要理解一些实施例可包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理器件”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以配合某些非处理器电路执行本文描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可由无存储程序指令的状态机执行，或者在一种或多种应用中由专用集成电路(ASIC)执行，在这类ASIC中每种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方式的组合。
另外，一实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包含处理器的)计算机编程以执行如本文描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的例子包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域内技术人员可能无需显著的努力和由例如可用时间、当前技术和财政因素促动的许多设计选择，当受到本文描述的理念和原则指导时，能以最少的试验容易地产生这些软件指令和程序和IC。
本公开的摘要被提供以使读者快速地确定本技术公开的性质。该摘要是以不用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解而提交的。此外，在上述详细描述中，可以看出为了使本发明整体化，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例相比各个权利要求中明确陈述的特征而言需要更多特征的意图。相反，如所附权利要求反映出来的那样，本发明的方面少于以上公开的单个实施例的所有特征。因此，下面的权利要求在此被纳入详细说明书中，其中每个权利要求独立本身成立作为单独要求保护的主题事项。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于电光读取具有目标表面的目标上的记号的设备，所述记号具有位于与目标表面不同高度处的元素，所述设备包括：
外壳；
固态距离成像传感器，所述固态距离成像传感器被所述外壳支撑，并且具有观察扩展到所述目标的视野的光检测光电元件阵列，所述距离成像传感器包括发射光到所述目标以供从其返回的光发射器，并且所述距离成像传感器在操作上用于捕捉目标图像，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值，其中每一像素具有距离值和光强度值，其中根据所述光发射器发射光的时刻和返回光被所述光检测光电元件之一检测到的时刻之间的延迟时间来确定每一像素的所述距离值；以及
控制器，所述控制器在操作上连接至所述传感器并且在操作上用于通过在所述图像内的所述第一组像素和所述第二组像素之间进行区分来读取所述记号。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括被所述外壳支撑且能被所述控制器供能以供用照明光来照明所述目标的照明系统，并且其中所述光电元件检测从被照明的目标返回的照明光。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述照明系统包括至少一个发光二极管。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括被所述外壳支撑的透光窗，并且其中所述传感器捕捉透过所述窗的目标图像。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述窗面向被配置为工件的所述目标，在所述目标上标记有被配置为直接部件标记的所述记号。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述直接部件标记是相对于所述目标表面凸起的光学码。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述直接部件标记是相对于所述目标表面凹陷的光学码。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器包括光发射器，所述光发射器发射光脉冲到所述目标以供从其返回，并且其中所述传感器检测延迟时间之后的返回光脉冲，并且其中所述控制器根据所述延迟时间来确定第一距离和第二距离中的每一者。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器在操作上用于确定邻近像素中距离值的突变。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，其中所述控制器在操作上用于确定邻近像素中所述距离值和所述强度值中至少一者的突变。
11.一种用于电光读取具有目标表面的工件上的直接部件标记(DPM)光学码的设备，所述码具有位于与所述目标表面不同高度处的元素，所述设备包括：
外壳；
被所述外壳支撑的透光窗；
被所述外壳支撑、在操作上用于用照明光来照明所述工件的可供能照明系统；
固态距离成像传感器，所述固态距离成像传感器被所述外壳支撑，并且具有观察通过所述窗扩展到所述被照明的工件的视野的光检测光电元件阵列，所述距离成像传感器包括发射光到所述目标以供从其返回的光发射器，并且所述距离成像传感器在操作上用于捕捉目标图像，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值，其中每一像素具有距离值和光强度值，其中根据所述光发射器发射光的时刻和返回光被所述光检测光电元件之一检测到的时刻之间的延迟时间来确定每一像素的所述距离值；以及
控制器，所述控制器在操作上连接至所述传感器和所述照明系统，并且在操作上用于通过确定在邻近像素中距离值的突变，在所述图像内的第一组像素和第二组像素之间进行区分来读取所述码。
12.一种对在具有目标表面的目标上具有元素的记号进行电光读取的方法，包括：
定位与所述目标表面处于不同高度的所述元素；
用固态距离成像传感器捕捉所述目标的目标图像，所述固态距离成像传感器具有观察扩展到所述目标的视野的光检测光电元件阵列，所述距离成像传感器包括发射光到所述目标以供从其返回的光发射器，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值，其中每一像素具有距离值和光强度值，其中根据所述光发射器发射光的时刻和返回光被所述光检测光电元件之一检测到的时刻之间的延迟时间来确定每一像素的所述距离值；以及
通过在所述图像内的所述第一组像素和所述第二组像素之间进行区分来读取所述记号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括用照明光来照明所述目标，以及用所述光电元件检测从被照明的目标返回的所述照明光。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过捕捉透过窗的所述目标图像来执行所述捕捉。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将所述目标配置为工件，以及将所述记号配置为所述工件上的直接部件标记。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述直接部件标记配置为光学码，并且其中通过定位在高度上凸起高于所述目标表面的码来执行所述定位。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述直接部件标记配置为光学码，并且其中通过定位在高度上凹陷低于所述目标表面的码来执行所述定位。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过发射光脉冲到所述目标以供从其返回以及通过检测延迟时间之后的返回光脉冲来执行所述捕捉，并且其中根据所述延迟时间确定第一距离和第二距离中的每一者来执行所述读取。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过确定邻近像素中距离值的突变来执行所述区分。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中通过确定邻近像素中所述距离值和所述强度值中至少一者的突变来执行所述区分。

Claims (20)

1.一种用于电光读取具有目标表面的目标上的记号的设备，所述记号具有位于与目标表面不同高度处的元素，所述设备包括：
外壳；
固态距离成像传感器，所述固态距离成像传感器被所述外壳支撑，并且具有观察扩展到所述目标的视野的光检测光电元件阵列，并且在操作上用于捕捉目标图像，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值；以及
控制器，所述控制器在操作上连接至所述传感器并且在操作上用于通过在所述图像内的所述第一组像素和所述第二组像素之间进行区分来读取所述记号。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括被所述外壳支撑且能被所述控制器供能以供用照明光来照明所述目标的照明系统，并且其中所述光电元件检测从被照明的目标返回的照明光。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述照明系统包括至少一个发光二极管。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括被所述外壳支撑的透光窗，并且其中所述传感器捕捉透过所述窗的目标图像。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述窗面向被配置为工件的所述目标，在所述目标上标记有被配置为直接部件标记的所述记号。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述直接部件标记是相对于所述目标表面凸起的光学码。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述直接部件标记是相对于所述目标表面凹陷的光学码。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器包括光发射器，所述光发射器发射光脉冲到所述目标以供从其返回，并且其中所述传感器检测延迟时间之后的返回光脉冲，并且其中所述控制器根据所述延迟时间来确定第一距离和第二距离中的每一者。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器在操作上用于确定邻近像素中距离值的突变。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，每一像素具有距离值和光强度值，并且其中所述控制器在操作上用于确定邻近像素中所述距离值和所述强度值中至少一者的突变。
11.一种用于电光读取具有目标表面的工件上的直接部件标记(DPM)光学码的设备，所述码具有位于与所述目标表面不同高度处的元素，所述设备包括：
外壳；
被所述外壳支撑的透光窗；
被所述外壳支撑、在操作上用于用照明光来照明所述工件的可供能照明系统；
固态距离成像传感器，所述固态距离成像传感器被所述外壳支撑，并且具有观察通过所述窗扩展到所述被照明的工件的视野的光检测光电元件阵列，并且在操作上用于捕捉目标图像，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值；以及
控制器，所述控制器在操作上连接至所述传感器和所述照明系统，并且在操作上用于通过确定在邻近像素中距离值的突变，在所述图像内的第一组像素和第二组像素之间进行区分来读取所述码。
12.一种对在具有目标表面的目标上具有元素的记号进行电光读取的方法，包括：
定位与所述目标表面处于不同高度的所述元素；
用固态距离成像传感器捕捉所述目标的目标图像，所述固态距离成像传感器具有观察扩展到所述目标的视野的光检测光电元件阵列，所述目标图像包括：第一组像素，所述第一组像素具有与所述元素距所述传感器的第一距离对应的第一距离值；以及第二组像素，所述第二组像素具有与所述目标表面距所述传感器的第二距离对应的第二距离值；以及
通过在所述图像内的所述第一组像素和所述第二组像素之间进行区分来读取所述记号。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括用照明光来照明所述目标，以及用所述光电元件检测从被照明的目标返回的所述照明光。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过捕捉透过窗的所述目标图像来执行所述捕捉。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将所述目标配置为工件，以及将所述记号配置为所述工件上的直接部件标记。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述直接部件标记配置为光学码，并且其中通过定位在高度上凸起高于所述目标表面的码来执行所述定位。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括将所述直接部件标记配置为光学码，并且其中通过定位在高度上凹陷低于所述目标表面的码来执行所述定位。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过发射光脉冲到所述目标以供从其返回以及通过检测延迟时间之后的返回光脉冲来执行所述捕捉，并且其中根据所述延迟时间确定第一距离和第二距离中的每一者来执行所述读取。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过确定邻近像素中距离值的突变来执行所述区分。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，每一像素具有距离值和光强度值，并且其中通过确定邻近像素中所述距离值和所述强度值中至少一者的突变来执行所述区分。
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