CN105279467A - 用于检测对象的图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测对象的图像采集系统。为了在采集对象轮廓时获得高分辨率的图像，提出了一种用于检测对象的图像采集系统，其具有：定义的采集区域，在其中可对移动通过采集区域的对象进行检测；至少两个照明单元，其用于分别通过光束来照亮采集区域；以及，至少两个光接收单元，其用于接收在对象处反射的光，其中每个照明单元关联一光接收单元，并且其中照明单元分别发射出具有定义的光波长的光束，并且光接收单元被设计用于接收反射光相应的、与之相关联的、定义的光波长，其中，与一个光接收单元相比，另一个光接收单元接收另一个光波长。

Description

用于检测对象的图像采集系统

本发明涉及一种用于检测对象的图像采集系统，该图像采集系统具有：定义的采集区域，在这里可对移动通过采集区域的对象进行检测；至少两个照明单元，其用于分别通过光束来照亮采集区域；以及，至少两个光接收单元，其用于接收从对象处反射的光。

在现代工业中，技术设备的自动化水平不断提高，使得对象，例如包裹或装配零件在自动化操作中从A运输到B。在这种情况下重要的是，将在传送带上移动的对象正确地并且以所需的细节程度检测出来。特别是例如在应将对象上的识别条码读取出来时，必须保证一方面将对象的轮廓且另一方面将识别条码明确检测出来。

为此，以已知的方式通过照明单元从不同方向照亮传送带并且在传送带上移动的对象由光接收单元来检测，该光接收单元采集在对象处反射的光。

面临的问题是，对于照明单元的布置而言，照明单元的光束能够或必须彼此相交，以便使设备节省空间成为可能。但这样一来会导致曝光过度，从而使光接收单元的图像质量受到不利影响。

EP1850269B1公开了一种上述扫描装置，在此扫描装置中照明单元的光束会相交并可能会曝光过度。EP1850269B1在这里提出的是，通过改变扫描装置，特别是照明单元和/或光接收单元的工作状态来解决曝光过度的问题。

具体来说，应根据EP1850269B1来降低重叠区域中至少一个光接收单元的灵敏度和/或降低或完全关断在重叠区域中的照明单元的强度。

此外，也从EP2126781B1中已知一种描述过的扫描装置，其中在扫描时曝光过度这个问题通过光束交叉被识别出来。

为此提出的是，用光脉冲对在传送带上的对象进行同步照明来作为问题的解决方案，从而使得对象在照明和光接收单元的可能的重叠区域中总是只能由照明单元来曝光并由光接收单元来检测。

因此本发明的任务在于，对用于检测对象的图像采集系统进行改进，使得在检测时可防止过度曝光并从而实现提高图像采集系统的图像质量。

根据本发明，此任务通过用于检测对象的图像采集系统得以实现，该图像采集系统具有：定义的采集区域，在该采集区域中可对移动通过采集区域的对象进行检测；至少两个照明单元，其用于分别通过光束来照亮采集区域；以及，至少两个光接收单元，其用于接收在对象处反射的光，其中每个照明单元关联一光接收单元，而且其中照明单元分别发射出具有定义的光波长的光束，并且光接收单元被设计成用于接收反射光的、与之相关联的、定义的光波长，其中，与光接收单元相比，另一个光接收单元接收另一个光波长。

这具有的优点在于，由于照明单元所发射的光束多次相交可使图像采集系统的结构非常紧凑，其中照明单元所使用的各种光波长，特别是不同颜色的光束不会导致过度曝光。

此外，与现有技术相比还会产生的另一个优点是，图像采集系统操作简单并因此稳定地检测对象，原因在于操作期间照明和光接收单元的功能，例如照明强度或时间或对象的检测时刻点，不必不断变化或控制或同步。这样的控制或同步要根据传送带的速度进行控制，从而使得不依赖于此来设计对本发明所述图像采集系统进行控制并且可将本发明所述图像采集系统相应地简单地集成在不同的，特别是现有的传送带上。

此外本发明所述图像采集系统还具有的优点是使用寿命提高，因为照明和光接收单元的连续操作得到保证，而且照明和光接收单元没有受到连续的电流峰值负载，例如接通和关断。

根据一个优选的实施例，光接收单元包括线性扫描相机(Zeilenkamera)，该线性扫描相机具有用于相关联的定义的光波长的滤光器。如此一来各个光接收单元可只采集为与之相关联的、定义的光波长并淡化具有其它光波长的反射光。

根据另一个优选的实施例，照明和光接收单元具有读取区域，该读取区域由具有定义的光波长的光束来定义。

此外根据另一个优选的实施例，照明和光接收单元被布置成使得照明和光接收单元的读取区域部分相交，优选彼此成45°角相交，从而使得对象在相交处被至少两个具有不同光波长的光束照亮。

根据另一个优选的实施例，设置了多个照明和光接收单元，其彼此相对布置，并且对象被相应数量的、具有相应光波长的光束照亮，从而使该对象的所有侧面都可检测。

根据另一个优选的实施例，光束具有红色、蓝色、黄色和/或绿色的光波长。

根据另一个优选的实施例，其光束相交的照明单元会发射出光波长不同的光束。

根据另一个优选的实施例，其光束不相交的照明单元会发射出光波长相同的光束。

根据本发明的装置或根据本发明的方法可用类似的方式通过其它特征来进一步发展并同时显示类似的优点。所述其它特征是示例性的，但是并不限于在隶属于独立权利要求的从属权利要求中所述。

下面还借助实施例并且参考附图对本发明的其它优点和特征进行详细描述。附图中的图片示出：

图1为根据本发明的图像采集系统的示意图；

图2为根据本发明的图像采集系统的一个实施例的示意性详细视图；

图3为根据本发明的图像采集系统的另一个实施例的示意性详细视图，该图像采集系统具有五个照明和光接收单元；以及

图4为根据本发明的图像采集系统的另一个实施例的示意性详细视图，该图像采集系统具有八个照明和光接收单元。

图1示出了根据本发明的图像采集系统1的示意图，在本实施例中该图像采集系统具有两个照明单元2、2a和两个光接收单元3、3a。每个照明单元2、2a均关联着光接收单元3、3a，从而使得两个照明单元2、2a或光接收单元3、3a彼此大约呈45°角布置在传送带FB的一侧。

照明和光接收单元2、2a、3、3a定义了传送带FB上的采集区域EB，从而使得在传送带FB上输送的对象O在采集区域EB被照明单元2、2a照亮。在对象O处反射的光被光接收单元3、3a采集到，从而使得能够检测出对象O的轮廓。

为此，每个照明单元2、2a在传送带FB方向上发射出具有定义的光波长为λ2、λ2a(特别是具有不同颜色的光)的光束L2、L2a。光束L2、L2a为各个照明和光接收单元2、2a、3、3a定义了读取区域LB，并分别形成照明线，如图中画出的、特别是垂直于传送带FB的线所示。

由于两个照明和光接收单元2、2a、3、3a的读取区域LB或两个照明单元2、2a的照明线在对象O处相交，因此照明单元2、2a发射出具有不同光波长λ2、λ2a(特别是具有不同颜色的光)的光束L2、L2a。与相应的照明单元2、2a相关联的光接收单元3、3a被设计成使得其只能接收具有相应的、定义的光波长为λ2、λ2a，即特别是指定颜色的反射光。

这也就是说，特别是光接收单元3、3a包括用于采集照明线的线性扫描相机，该线性扫描相机具有用于相关联的定义的光波长为λ2、λ2a的滤光器，从而使得在具体描述的实施例中，照明单元2发射出红色的、光波长为λ2的光束L2，而另一个照明单元2a发射出蓝色的、光波长为λ2a的光束L2a。其中一个线性扫描相机接收仅通过滤光器反射的、颜色为红色的、光波长为λ2的光，并且另一个线性扫描相机接收同样仅通过相关联滤光器反射的、颜色为蓝色的、光波长为λ2a的光。

这样一来，虽然照明和光接收单元2、2a、3、3a的两个光束L2、L2a在对象O上的交点处相遇，但避免了对象O过度曝光，从而使得光接收单元3、3a或线性扫描相机不会受到分别与另一个光接收单元3a、3相关联的照明单元2a、2的相互影响并且可无干扰地进行图像采集。

图2中示出了一个优选的实施例，其中相同的参考标记用于与图1所示相同的元件。

在本实施例中，由照明和光接收单元2、3从侧面并且由另一个照明和光接收单元2a、3a从上方对传送带FB进行采集。

因此本实施例不同于其中传送带FB上传送的对象O从两侧由照明和光接收单元2、2a；3、3a进行检测的、图1中的实施例。此处，两个照明或光接收单元2、2a；3、3a的读取区域LB在对象O的两侧相交叉。

由于水平和垂直于传送带FB的两个不同的光波长λ2、λ2a，特别是不同的颜色被用于照亮对象O，并且水平或垂直于传送带FB布置的光接收单元3、3a只被设计用于相应的光波长λ2、λ2a，因此可不受光束L2、L2a的相互影响准确地将对象O的轮廓采集出来。

为了全面检测传送带FB上对象O的轮廓而设置多个照明和光接收单元2、2a–2d；3、3a–3d，如图3中实施例所示，从而使得传送带FB上的对象O被相应数量的具有对应波长为λ2、λ2a–λ2d的光束L2、L2a–L2d照亮。

在这种情况下，在传送带FB的两侧分别设置两个照明和光接收单元2、2a；2b、2c；3，3a；3b、3c，其中布置在传送带FB侧面的两个照明和光接收单元2、2a；3、3a；2b、2c；3b、3c分别呈大约45°角彼此对准，从而使得相应波长为λ2、λ2a；λ2b、λ2c的光束L2、L2a；L2b、L2c，特别是各种颜色的光，在对象O上方部分相交。

为此，对象O在其两侧分别被两个相交的光束L2、L2a；L2b、L2c照亮两次。

在传送带FB上方并从而沿垂直方向与四个布置在传送带FB侧面的照明和光接收单元2、2a-2c；3、3a-3c有间隔地设置其它的照明和光接收单元2d、3d，其从上面照亮或采集对象O。

在这种情况下，根据本发明，相交光束L2、L2a；L2b、L2c具有不同的光波长λ2、λ2a；λ2b、λ2c，特别是不同颜色的光。非相交光束L2、L2b；L2a、L2c，即特别是斜交于传送带FB相对布置的照明和光接收单元2、2b；2a、2c；3、3b；3a、3c可具有相同的光波长λ2、λ2b；λ2a、λ2c，特别是相同颜色的光，因为其不会彼此产生不利影响。

具体而言这意味着，其中两个对角线相对布置的照明单元2、2b发射出红色的、光波长为λ2、λ2b的光束L2、L2b且另外两个对角线相对布置的照明单元2a、2c发射出蓝色的、光波长为λ2a、λ2c的光束L2a、L2c。属于照明单元2、2a-2c的光接收单元3、3a-3c被设计用于接收相应的光波长λ2、λ2a–λ2c。

垂直布置的照明单元2d发出的光束L2d与布置在传送带FB侧面的照明单元2、2a-2c发出的所有其它的光束L2、L2a-L2c相交，从而使得垂直布置的照明单元2d发出的光束L2d具有不同于其它光束L2、L2a-L2c的光波长λ2d。例如可以是黄色的光波长λ2d，从而使得尽管光束L2、L2a-L2d相交，但光接收单元3、3a–3d在检测对象O时不受干扰。

图4示出了根据本发明的图像采集系统的另一个实施例，在本实施例中代替前述实施形式设置有八个照明和所属的光接收单元2、2a–2g；3、3a–3g。

照明和光接收单元2、2a–2g；3、3a–3g安装在传送带FB周围的框架R上，从而使得两个侧面的、平行于传送带方向的对象O的壁分别被两个照明单元2、2a；2f、2g照亮并由两个所属的光接收单元3、3a；3f、3g来采集。

侧面的光束L2、L2a；L2f、L2g具有相互不同的光波长λ2、λ2a；λ2f、λ2g。

对象O的前侧和后侧由另外两个照明单元2b、2c照亮并且同样由两个所属的光接收单元3b、3c来采集，其中所述照明单元2b、2c也会发射出具有相互不同的光波长为λ2b、λ2c(特别是不同颜色的光)的光束L2b、L2c。

除了侧面的检测之外，对象O的上壁被两个设置在上框架R处的照明单元2d、2e照亮，所述照明单元发出不同光波长λ2d、λ2e的光束L2d、L2e。对象O上壁的轮廓由所属的光接收单元3d、3e通过采集上部照明单元2d、2e的光波长为λ2d，λ2e的反射光来进行检测。

通过发射不同光波长λ2、λ2a–λ2g的光束L2、L2a-L2g可采集对象O的壁而没有过度曝光，并因此也没有干扰。

根据未描述的实施例可使用照明单元2、2a–2g，所述照明单元发出具有定义的光波长为λ2、λ2a–λ2g的正常光。光接收单元3、3a–3g仅配有不同的滤光器用于不同的光波长λ2、λ2a–λ2g，从而使得每个光接收单元3、3a–3g根据其滤光器只接收光波长λ2、λ2a–λ2g，光接收单元3、3a–3g被设计用于所述光波长。这样一来就可防止曝光过度或防止光接收单元3、3a–3g受到其它光波长λ2、λ2a–λ2g的不利影响。

通过这样的做法可以实现对象精确的图像采集并且简化图像采集系统的设计。

参考标记列表

1图像采集系统

2、2a–2g照明单元

3、3a–3g光接收单元

EB采集区域

FB传送带

L2、L2a–L2g光束

LB读取区域

λ2、λ2a–λ2g光波长

O对象

R框架

Claims (8)

1.一种用于检测对象(O)的图像采集系统(1)，具有：定义的采集区域(EB)，在所述采集区域(EB)中能够对移动通过所述采集区域(EB)的对象(O)进行检测；至少两个照明单元(2、2a–2g)，其用于分别通过光束(L2、L2a–L2g)来照亮所述采集区域(EB)，其中所述光束(L2、L2a–L2g)相交叉；以及，至少两个光接收单元(3、3a–3g)，其用于接收在所述对象(O)处反射的光，其中每个照明单元(2、2a–2g)关联一光接收单元(3、3a–3g)，其特征在于，所述照明单元(2、2a–2g)分别发射出具有定义的光波长(λ2、λ2a–λ2g)的光束(L2、L2a–L2g)，并且所述光接收单元(3、3a–3g)被设计成用于接收反射光的、与之相关联的、定义的光波长(λ2、λ2a–λ2g)，其中，与所述光接收单元(3、3a–3g)相比，另一个光接收单元(3、3a–3g)接收另一个光波长(λ2、λ2a–λ2g)。

2.如权利要求1所述的图像处理系统(1)，其特征在于，所述光接收单元(3、3a–3g)包括线性扫描相机，所述线性扫描相机具有用于相关联的定义的光波长(λ2、λ2a–λ2g)的滤光器。

3.如权利要求1或2所述的图像处理系统(1)，其特征在于，所述照明单元(2、2a–2g)和所述光接收单元(3、3a–3g)具有读取区域(LB)，所述读取区域(LB)由具有所述定义的光波长(λ2、λ2a–λ2g)的所述光束(L2、L2a–L2g)来定义。

4.如权利要求4所述的图像处理系统(1)，其特征在于，所述照明和光接收单元(2、2a–2g；3、3a–3g)被布置成使得所述照明和光接收单元(2、2a–2g；3、3a–3g)的读取区域(LB)部分相交叉，优选彼此成45°角相交叉，从而使得对象(O)在相交处被至少两个具有不同光波长(λ2、λ2a；λ2a、λ2b；λ2、λ2d；λ2b、λ2d；λ2c、λ2b；λ2c、λ2d；λ2b、λ2e；λ2d、λ2e；λ2c、λ2e；λ2f、λ2g)的光束(L2、L2a；L2a、L2b；L2、L2d；L2b、L2d；L2c、L2b；L2c、L2d；L2b、L2e；L2d、L2e；L2c、L2e；L2f、L2g)照亮。

5.如前述权利要求中任一项所述的图像处理系统(1)，其特征在于，设置彼此相对布置的多个照明和光接收单元(2、2a–2g；3、3a–3g)，并且所述对象(O)被相应数量的、具有相应光波长(λ2、λ2a–λ2g)的光束(L2、L2a–L2g)照亮，从而使得所述对象(O)的所有侧面都能够进行检测。

6.如前述权利要求中任一项所述的图像处理系统(1)，其特征在于，所述光束(L2、L2a–L2g)具有红色、蓝色、黄色和/或绿色的光波长(λ2、λ2a–λ2g)。

7.如前述权利要求中任一项所述的图像处理系统(1)，其特征在于，其光束(L2、L2a–L2g)相交叉的所述照明单元(2、2a–2g)发射出光波长(λ2、λ2a–λ2g)不同的光束。

8.如前述权利要求中任一项所述的图像处理系统(1)，其特征在于，其光束(L2、L2a–L2g)不相交叉的所述照明单元(2、2a–2g)发射出光波长(λ2、λ2a–λ2g)相同的光束。