CN110674654A - 一种基于双单线ccd的条形码立体识读系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统及方法，包括前端光学组件、光电信号转换器件、条形码译码电路及辅助照明四大部分组成，其具体包括一底壳，底壳上端安装一上盖板，上盖板的顶部安装一块信号处理电路板，底壳的一侧安装一块检测主板，检测主板连接信号处理电路板，检测主板上安装有一个以上的线性CCD单线图像传感器，该检测主板上还安装有辅助照明LED灯珠；本发明具备常规单CCD一维识读引擎的所有基本功能，用最新的数据融合演算法以信号融合的方式立体辨识品质不佳之条形码，根据目标条形码，智能即时动态调节辅助照明灯光亮度实现快速条形码识读。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统及方法。
背景技术
条形码随处可见。医生的办公室和医院正在彻底改变患者护理。药物和患者ID手镯上的条形码确保给予患者正确的药物治疗，并在正确的身体部位进行手术。律师事务所正在对其案例文件进行条形码编码，以帮助管理帐户文件，并更准确地报告可计费小时数。邮局广泛使用条形码来跟踪世界各地的包裹。租车公司使用条形码来帮助促进更快的汽车租赁/退货。实际上，每个中型和大型公司都以某种方式使用条形码；通常在运输和接收站。零售业依赖于有价值的数据条码提供有关产品购买模式。条形码不仅仅是单个产品上的线条和空间：条形码扫描系统可帮助企业跟踪大量资讯，从而提高生产率和效率。在如今，大多数大们每天都会以某种方式接触条形码。
常见的条形码识读装置有基于激光反射原理、单线CCD取景技术、和基于摄影机系统的CMOS、阵列图像感测的影像式系统，本发明仅针对现有通用型单线CCD取景式条形码识读引擎的不足做出研究改进。
在实际生活当中因为各种原因，有大量污渍或破损的品质不佳的条形码客观存在，致使常规条形码阅读器读取困难，如使用激光、高规格2D或甚至视觉传感器等此类条形码阅读设备虽有可能解决，但其成本高昂，在某些场合功能上亦并不适用，所以其技术亦不再本文讨论中。本研究在基于传统CCD译码技术的基础上使用双CCD传感器搭配数据融合理论实现的条形码立体识读引擎，以多角度取景技术进行低品质条形码的低成本识读。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统及方法，采用由双线性CCD传感器组成的立体检测系统来实现市场上成品CCD识读引擎所不易实现的功能。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统，包括前端光学组件、光电信号转换器件、条形码译码电路及辅助照明四大部分组成，其具体包括一底壳，底壳上端安装一上盖板，上盖板的顶部安装一块信号处理电路板，底壳的一侧安装一块检测主板，检测主板连接信号处理电路板，检测主板上安装有一个以上的线性CCD单线图像传感器，该检测主板上还安装有辅助照明LED灯珠，底壳相对检测主板的另一端还设置有一个以上的透镜，透镜之间设置有辅助照明透镜，辅助照明透镜正对着辅助照明LED灯珠设置。
作为优选的技术方案，所述光电信号转换器件包括第一线性CCD单线图像传感器以及第二线性CCD单线图像传感器。
作为优选的技术方案，所述条形码译码电路为由微处理器、随机动态存储器、只读存储器组成的微处理单元构成，解码器解释采集到的信号，校验后将其转换为文本。
作为优选的技术方案，所述透镜包括第一透镜以及第二透镜，其分设在辅助照明透镜的两侧，信号处理电路板上还安装有数据输出连接器。
作为优选的技术方案，所述信号处理电路板包括一微处理单元、随机存储器、程序存储器以及电源管理模块，辅助照明LED灯珠通过微处理单元控制，线性CCD单线图像传感器的信号输出端传输至微处理单元。
一种基于双单线CCD的条形码立体识读方法，具体包括以下几个步骤：开机初始化、信号放大及自动增益控制、数据融合、解码工作流程以及数据输出；
其中，开机初始化:接通电源后CPU从ROM中加载程式微码，并与RAM、CCD传感器通讯进行初始化及功能自检如一切正常则整机完成初始化并进入待命状态，如出现异常则以声光形式进行通知并进入保护模式；
信号放大及自动增益控制：初始化完成后，当按下触发按键时，CPU由待命状态转为进入连续解码模式并控制两颗CCD线性传感器同步采集经过透镜聚焦后收集的外部条形码反射的环境光线进行光-电信号转换，转换后的电信号首先送入运算放大器进行比例放大并由CPU对放大器进行自动增益控制；
数据融合：将放大后的信号使用特定的演算法进行二值化变换，接下来将两路二值化变换后的数据进行配准及一系列演算法合成为单一的一组数据集。以下参考其他文献对数据融合作了分类；
解码工作流程：当获取到可解码数据后开始尝试数据解码；
数据输出：当数据解码完成并成功输出数据的同时，LED和蜂鸣器会同步以声光的方式提示使用者。
作为优选的技术方案，特征级融合方法大致分为五大类：概率论统计方法、逻辑推理方法、神经网络方法、基于特征抽取的融合方法和基于搜索的融合方法。
作为优选的技术方案，成功解码后的数据通常有以下几种路径输出方式：
(1)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以HID键盘的形式输出给计算机或相关接收主设备；
(2)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以USB-COM的形式输出给计算机或相关主设备；
(3)数据经过MCU内部的UART控制器编码后以TTL232的数据格式输出。
本发明的有益效果是：本发明具备常规单CCD-维识读引擎的所有基本功能，用最新的数据融合演算法以信号融合的方式立体辨识品质不佳之条形码，根据目标条形码，智能即时动态调节辅助照明灯光亮度实现快速条形码识读。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的爆炸图；
图2为本发明的整体组装图；
图3为本发明的硬件图；
图4为本发明的识别流程图；
图5为本发明的特征级融合方法流程图；
图6为本发明的数据融合算法归纳流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和图2所示，一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统，包括前端光学组件、光电信号转换器件、条形码译码电路及辅助照明四大部分组成，其具体包括一底壳6，底壳6上端安装一上盖板5，上盖板5的顶部安装一块信号处理电路板3，底壳6的一侧安装一块检测主板，检测主板连接信号处理电路板，检测主板上安装有一个以上的线性CCD单线图像传感器2，该检测主板上还安装有辅助照明LED灯珠4，底壳6相对检测主板的另一端还设置有一个以上的透镜，透镜之间设置有辅助照明透镜9，辅助照明透镜9正对着辅助照明LED灯珠4设置。
如图3所示，光电信号转换器件包括第一线性CCD单线图像传感器以及第二线性CCD单线图像传感器，条形码译码电路为由微处理器、随机动态存储器、只读存储器组成的微处理单元构成，解码器解释采集到的信号，校验后将其转换为文本，信号处理电路板包括一微处理单元、随机存储器、程序存储器以及电源管理模块，辅助照明LED灯珠通过微处理单元控制，线性CCD单线图像传感器的信号输出端传输至微处理单元。
其中，透镜包括第一透镜7以及第二透镜8，其分设在辅助照明透镜9的两侧，信号处理电路板3上还安装有数据输出连接器1。
如图4所示，具体包括以下几个步骤：开机初始化、信号放大及自动增益控制、数据融合、解码工作流程以及数据输出；
其中，开机初始化:接通电源后CPU从ROM中加载程式微码，并与RAM、CCD传感器通讯进行初始化及功能自检如一切正常则整机完成初始化并进入待命状态，如出现异常则以声光形式进行通知并进入保护模式；
信号放大及自动增益控制：初始化完成后，当按下触发按键时，CPU由待命状态转为进入连续解码模式并控制两颗CCD线性传感器同步采集经过透镜聚焦后收集的外部条形码反射的环境光线进行光-电信号转换，转换后的电信号首先送入运算放大器进行比例放大并由CPU对放大器进行自动增益控制；
如图6所示，数据融合：将放大后的信号使用特定的演算法进行二值化变换，接下来将两路二值化变换后的数据进行配准及一系列演算法合成为单一的一组数据集。以下参考其他文献对数据融合作了分类；
解码工作流程：当获取到可解码数据后开始尝试数据解码；
数据输出：当数据解码完成并成功输出数据的同时，LED和蜂鸣器会同步以声光的方式提示使用者。
如图5所示，特征级融合方法大致分为五大类：概率论统计方法、逻辑推理方法、神经网络方法、基于特征抽取的融合方法和基于搜索的融合方法。
作为优选的技术方案，成功解码后的数据通常有以下几种路径输出方式：
(1)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以HID键盘的形式输出给计算机或相关接收主设备；
(2)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以USB-COM的形式输出给计算机或相关主设备；
(3)数据经过MCU内部的UART控制器编码后以TTL232的数据格式输出。
本发明的有益效果是：本发明具备常规单CCD-维识读引擎的所有基本功能，用最新的数据融合演算法以信号融合的方式立体辨识品质不佳之条形码，根据目标条形码，智能即时动态调节辅助照明灯光亮度实现快速条形码识读。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于双单线CCD的条形码立体识读系统，其特征在于：包括前端光学组件、光电信号转换器件、条形码译码电路及辅助照明四大部分组成，其具体包括一底壳，底壳上端安装一上盖板，上盖板的顶部安装一块信号处理电路板，底壳的一侧安装一块检测主板，检测主板连接信号处理电路板，检测主板上安装有一个以上的线性CCD单线图像传感器，该检测主板上还安装有辅助照明LED灯珠，底壳相对检测主板的另一端还设置有一个以上的透镜，透镜之间设置有辅助照明透镜，辅助照明透镜正对着辅助照明LED灯珠设置。
2.如权利要求1所述的基于双单线CCD的条形码立体识读系统，其特征在于：所述光电信号转换器件包括第一线性CCD单线图像传感器以及第二线性CCD单线图像传感器。
3.如权利要求1所述的基于双单线CCD的条形码立体识读系统，其特征在于：所述条形码译码电路为由微处理器、随机动态存储器、只读存储器组成的微处理单元构成，解码器解释采集到的信号，校验后将其转换为文本。
4.如权利要求1所述的基于双单线CCD的条形码立体识读系统，其特征在于：所述透镜包括第一透镜以及第二透镜，其分设在辅助照明透镜的两侧，信号处理电路板上还安装有数据输出连接器。
5.如权利要求1所述的基于双单线CCD的条形码立体识读系统，其特征在于：所述信号处理电路板包括一微处理单元、随机存储器、程序存储器以及电源管理模块，辅助照明LED灯珠通过微处理单元控制，线性CCD单线图像传感器的信号输出端传输至微处理单元。
6.一种基于双单线CCD的条形码立体识读方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：开机初始化、信号放大及自动增益控制、数据融合、解码工作流程以及数据输出；
其中，开机初始化:接通电源后CPU从ROM中加载程式微码，并与RAM、CCD传感器通讯进行初始化及功能自检如一切正常则整机完成初始化并进入待命状态，如出现异常则以声光形式进行通知并进入保护模式；
信号放大及自动增益控制：初始化完成后，当按下触发按键时，CPU由待命状态转为进入连续解码模式并控制两颗CCD线性传感器同步采集经过透镜聚焦后收集的外部条形码反射的环境光线进行光-电信号转换，转换后的电信号首先送入运算放大器进行比例放大并由CPU对放大器进行自动增益控制；
数据融合：将放大后的信号使用特定的演算法进行二值化变换，接下来将两路二值化变换后的数据进行配准及一系列演算法合成为单一的一组数据集。以下参考其他文献对数据融合作了分类；
解码工作流程：当获取到可解码数据后开始尝试数据解码；
数据输出：当数据解码完成并成功输出数据的同时，LED和蜂鸣器会同步以声光的方式提示使用者。
7.如权利要求6所述的基于双单线CCD的条形码立体识读方法，其特征在于，特征级融合方法大致分为五大类：概率论统计方法、逻辑推理方法、神经网络方法、基于特征抽取的融合方法和基于搜索的融合方法。
8.如权利要求6所述的基于双单线CCD的条形码立体识读方法，其特征在于，成功解码后的数据通常有以下几种路径输出方式：
(1)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以HID键盘的形式输出给计算机或相关接收主设备；
(2)数据经过MCU内部的USB控制器编码后以USB-COM的形式输出给计算机或相关主设备；
(3)数据经过MCU内部的UART控制器编码后以TTL232的数据格式输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200110 |