CN111295760A - 动态热电快速响应码装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例包括用于快速响应码装置的设备、计算机实现的方法和计算机程序产品。本发明的方面包括具有在基底上的多个热电装置的装置。热电装置中的每一个在基底上被布置为快速响应图案中的单个位。热电装置中的每一个包括电耦合到p型热电元件的n型热电元件。热电元件可以使用珀尔帖效应单独加热或冷却。

Description

动态热电快速响应码装置
背景技术
本发明总体上涉及热电元件，并且更具体地，涉及动态热电快速响应码装置。
热电装置是具有固态电气组件的小型热泵，固态电气组件被称为热电元件，其利用珀尔帖效应(或通常是热电效应)在两种不同类型的材料的结之间产生温度差。热通量的方向取决于施加到热电元件的电流的方向。传统的热电装置包括由至少一对热电元件分开的两个表面。这些对通常包括P型半导体元件和N型半导体元件。P型热电元件和N型热电元件被布置成阵列，所述阵列在两个阵列方向上在P型元件和N型元件之间交替。热电元件目前可以非常小的封装获得，并且可以达到非常高的温度。例如，热电模块可以小于2.5mm×2.5mm×2.5mm，并且可以达到大约200摄氏度的温度。
快速响应码(quick response code)是一种矩阵条形码，其可以由诸如照相机之类的光学成像设备读取，并且使用Reed-Solomon误差校正来处理。快速响应码通常由以矩形图案布置的黑色和白色模块(方点)组成。每个点代表数据位(“0”或“1”)，这取决于该位是“白色”还是“黑色”。传统的快速响应码被检测为2维数字图像，并且可以由编程的处理器进行数字分析。最近，部分由于具有内置条形码读取器或扫描器能力的智能电话的广泛传播，快速响应码的使用在消费者广告、封装、库存跟踪、运输、制造和零售行业中迅速增长。快速响应码提供了访问在线资源的便利手段以及高存储容量和快速解码速度。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于将快速响应码标记到表面上的设备。该设备的非限制性示例包括在基底上的多个热电装置。热电装置中的每一个在基底上被布置为快速响应图案中的单个位。热电装置中的每一个包括电耦合到p型热电元件的n型热电元件。热电元件可以使用珀尔帖效应单独加热或冷却。
根据一个方面，提供了一种设备，包括：在基底上的多个热电装置，热电装置中的每一个在基底上被布置为线性或矩阵条形码图案中的单个位；其中热电装置中的每一个包括电耦合到p型热电元件的n型热电元件。
本发明的实施例涉及一种用于将快速响应码标记到表面上的计算机实现的方法。该方法的非限制性示例包括由处理器接收要被编码到快速响应码中的数据。该方法包括由处理器生成对数据进行编码的快速响应码。处理器确定快速响应标记装置的要加热以生成快速响应码的热电装置的第一子集。处理器然后将用于加热热电装置的第一子集的程序指令发送到快速响应标记装置。
本发明的实施例涉及一种用于将快速响应码标记到表面上的计算机程序产品。计算机程序产品的非限制性示例包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有随其实施的程序指令，该程序指令可由处理装置执行以使处理装置执行方法。该方法包括接收要被编码到快速响应码中的数据，以及生成对数据进行编码的快速响应码。该方法还包括确定快速响应标记装置的要加热以生成快速响应码的热电装置的第一子集，以及将用于加热热电装置的第一子集的程序指令发送到快速响应标记装置。
通过本发明的技术实现了额外的技术特征和益处。本发明的实施例和方面在本文中详细描述，并且被认为是所要求保护的主题的一部分。为了更好地理解，参考详细描述和附图。
附图说明
现在将仅通过示例的方式并参考以下附图来描述本发明的优选实施例：
图1描绘了用于实现本发明的一个或多个实施例的计算机系统的框图；
图2描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于使用动态热电标记将快速响应码施加到各种表面的系统的框图；
图3描绘了根据本发明的一个或多个实施例形成的快速响应标记装置烙印头(searing head)的第一视图；
图4描述了根据本发明的一个或多个实施例的图3所示的快速响应标记装置烙印头的第二视图；
图5描绘了根据本发明的一个或多个实施例形成的单个热电装置的展开图；
图6描绘了根据本发明的一个或多个实施例的快速响应标记装置烙印头的爆炸图；
图7A、图7B和图7C各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的热电装置的可能的烙印布置；
图8A-图8D各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的热电装置的可能的接触表面形状；
图9A和图9B各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于生成快速响应码的热电装置的可能布置；
图10描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于操作快速响应标记装置的方法；以及
图11描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于将快速响应码标记到基底或产品表面上的方法的流程图。
本文描述的图是说明性的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以对其中描述的图或操作进行许多变化。例如，可以以不同的顺序执行动作，或者可以添加、删除或修改动作。此外，术语“耦合”及其变型描述了在两个元件之间具有通信路径，并且不暗示元件之间直接连接而在它们之间没有中间元件/连接。所有这些变化都被认为是说明书的一部分。
在附图和以下对所公开的实施例的详细描述中，附图中所示的各种元件被提供有两个或三个数字的附图标记。除了少数例外，每个附图标记的最左边的(一个或多个)数字对应于其中首先示出其元件的图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明，其中相似的附图标记始终用于表示相似的元件。应当理解，对这些方面的描述仅仅是说明性的，并且不应当将它们理解为限制性的。在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。
为了简洁起见，与制造和使用本发明的方面相关的常规技术可以或可以不在本文中详细描述。特别地，用于实现本文描述的各种技术特征的计算系统和特定计算机程序的各种实施例是公知的。因此，为了简洁起见，许多常规实现细节在本文中仅简要提及或完全省略，而不提供众所周知的系统和/或过程细节。
参考图1，示出了用于实现本文教导的处理系统100的实施例。在该实施例中，系统100具有一个或多个中央处理单元(处理器)21a、21b、21c等(被共同称为或统称为(一个或多个)处理器21)。在一个或多个实施例中，每个处理器21可以包括精简指令集计算机(RISC)微处理器。处理器21经由系统总线33耦合到系统存储器34和各种其它组件。只读存储器(ROM)22耦合到系统总线33，并且可以包括基本输入/输出系统(BIOS)，其控制系统100的某些基本功能。
图1还描绘了耦合到系统总线33的输入/输出(I/O)适配器27和网络适配器26。I/O适配器27可以是与硬盘23和/或带存储驱动器25或任何其它类似组件通信的小型计算机系统接口(SCSI)适配器。I/O适配器27、硬盘23和带存储装置25在本文中被共同称为大容量存储装置24。用于在处理系统100上执行的操作系统40可以存储在大容量存储装置24中。网络适配器26将总线33与外部网络36互连，使得数据处理系统100能够与其它这种系统通信。屏幕(例如，显示监视器)35通过显示适配器32连接到系统总线33，该显示适配器32可以包括用于提高图形密集应用的性能的图形适配器和视频控制器。在一个实施例中，适配器27、26和32可以连接到一个或多个I/O总线，这些I/O总线经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33。用于连接诸如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器之类的外围装置的合适的I/O总线通常包括公共协议，诸如外围组件互连(PCI)。附加的输入/输出装置被示为经由用户接口适配器28和显示适配器32连接到系统总线33。键盘29、鼠标30和扬声器31都经由用户接口适配器28互连到总线33，用户接口适配器28可以包括例如将多个装置适配器集成到单个集成电路中的超级I/O芯片。
在示例性实施例中，处理系统100包括图形处理单元41。图形处理单元41是被设计成操纵和更改存储器以加速在帧缓冲器中的既定用于输出到显示器的图像的创建的专用电子电路。通常，图形处理单元41在操纵计算机图形和图像处理方面非常有效，且具有高度并行结构，所述高度并行结构使其对于其中并行地进行大数据块的处理的算法比通用CPU更有效。
因此，如图1中所配置的，系统100包括处理器21形式的处理能力、包括系统存储器34和大容量存储装置24的存储能力、诸如键盘29和鼠标30之类的输入部件、以及包括扬声器31和显示器35的输出能力。在一个实施例中，大容量存储装置24和系统存储器34的一部分共同存储协调图1中所示的各种组件的功能的操作系统。
现在转到与本发明的实施例更具体相关的技术的概述，如本文先前所讨论的，快速响应码是一种类型的矩阵条形码，其由对信息进行编码的黑色和白色模块组成，可使用光学成像装置容易地读取该信息。典型的快速响应码使用四种标准化模式(数字、字母数字、二进制和汉字)中的一种或多种来有效地存储关于其所附接的物品的信息。智能电话的普遍存在已经驱动快速响应码在诸如产品跟踪、物品识别、时间跟踪、文档管理和一般营销之类的各种应用中的广泛采用。现今用于将快速响应码施加到产品表面的方法包括印刷、压印、蚀刻和雕刻。因此，能够在其上创建快速响应码的表面的多样性在某种程度上是有限的。由于产品的污染或应用的寿命，某些材料、产品和应用如食品、动物产品、动物标记、木材、皮革等不能使用这些常规方法。例如，牛可以被压印有快速响应码，但是墨水最终将磨损。
现在转到本发明的实施例的概述，本发明的一个或多个实施例提供了一种用于使用动态热电标记将线性(一维)和矩阵(2-D)条形码施加到各种表面的装置、方法和计算机程序产品。在本发明的一些实施例中，具有平坦表面烙印头的快速响应标记装置利用热电装置矩阵来生成快速响应码。每个热电装置用作单个快速响应位，即，传统快速响应码中的黑色或白色模块。该热电装置矩阵可以以快速响应码的任何版本来布置，例如QR版本1到版本40、iQR、微QR和数据矩阵(DataMatrix)。这些热电装置可以通过改变流经附接到每个热电装置的热电元件的电流的方向而单独编程。换句话说，快速响应标记装置利用珀尔帖效应来加热或冷却单独的位(热电装置)以编码唯一的快速响应图案。通过简单地改变流经热电装置中的每一个的电流的方向，单个快速响应标记装置可以容易地被重新配置为任何快速响应图案。
本发明优选地使得能够使用具有长期耐久性的无污染过程将快速响应码施加到先前不可用的或次优的表面上，诸如食品、动物产品、动物标记、皮革和木材。该快速响应标记装置可以适用于工厂机械中，可以被实施到手持式烙铁中，以及可以被用于食品产品的流水线自动化。例如，汉堡或小圆面包可以包含烙印的快速响应码，该码被扫描以使工人知道要向特定顾客的汉堡添加什么样的配料，或者以用于自动放置所述配料。食品产品上的快速响应码可以用于直接向消费者提供信息或做广告。例如，标记在薄煎饼上的快速响应码可以由顾客扫描，以查看顾客是否赢得了用于他们下次访问的优惠券。牛排上的快速响应码可以被扫描以提供诸如肉所来自的牛的位置和其它细节之类的寻源信息。在另一个示例中，牲畜标记(烙印和冷冻两者)被用作对牲畜的所有权的证明，并且在许多美国西部的州被法律认可。通过将快速响应码烙印到牲畜上，所有权和其它有用信息可以容易地被发现。该快速响应码可以被配置成启动URL数据类型，该URL数据类型记录扫描器的GPS位置并且通知所有者关于动物的当前位置。在又一个示例中，在木材和皮革产品上通常有标记；然而，当前没有允许单个快速响应头被重新配置以改变存储在预先配置的标记码内的信息的装置。
现在转到本发明的实施例的更详细描述，图2描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于使用动态热电标记将快速响应码施加到各种表面的系统200。系统200包括快速响应标记装置202、用户接口204、网络206、快速响应控制器208和快速响应配置程序210。在本发明的一个或多个实施例中，可以在图1中的处理系统100上实现快速响应标记装置202、快速响应控制器208、用户接口204、网络206和/或快速响应配置程序210。
如将在此进一步详细讨论的，快速响应标记装置202包括用于生成快速响应码的热电装置304的矩阵302(图3中描绘)。快速响应标记装置202可以是手持装置，或者可以适于自动机器使用(例如，工厂装备)。快速响应标记装置202可以被编程为使用用户接口204生成期望的快速响应码。用户接口204可以与快速响应标记装置202分离或集成到其中。用户接口204为快速响应标记装置202的用户提供了到快速响应控制器208上的快速响应重新配置程序210的接口。在本发明的一些实施例中，用户接口204可以是图形用户接口(GUI)或web用户接口(WUI)，并且可以显示文本、文档、web浏览器窗口、用户选项、应用接口和操作指令，并且包括程序呈现给用户的信息(诸如图形、文本和声音)以及用户用来控制程序的控制序列。在本发明的另一实施例中，用户接口204可以是移动应用软件，其提供快速响应标记装置202的用户与快速响应控制器208之间的接口。移动应用软件或“app”是被设计成在智能电话、平板计算机和其它移动装置上运行的计算机程序。用户接口204使得快速响应标记装置202的用户能够向快速响应控制器208注册，以调整快速响应标记协议的偏好，诸如热电装置304(图3中所示)的温度、持续时间和配置。然而，用户接口204不限于上述示例，并且可以用于控制与快速响应配置程序210相关联的任何参数。在又一实施例中，快速响应控制器208可以包括用户接口204的实例。例如，使用用户接口204，用户可以基于诸如被标记的基底的类型、标记材料的最小暗度以及期望的快速响应码图案之类的各种类别输入标记参数。在本发明的一些实施例中，用户可以将原始文本或数字数据输入到用户接口204中，以用于由快速响应配置程序210编码到快速响应图案中。
快速响应标记装置202利用珀尔帖效应来加热或冷却单独的位(图3中所示的热电装置304)，以编码唯一的快速响应图案。为此，快速响应控制器208包括快速响应配置程序210，用于确定到热电装置304中的每一个的必要电流输入。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210将包括用于热电装置304中的每一个的单独电流输入的配置参数发送到快速响应标记装置202，以针对特定标记应用配置该装置。加热或冷却热电装置304中的每一个所需的电流部分地取决于热电装置304的尺寸和材料而变化。在本发明的一些实施例中，加热或冷却热电装置304中的每一个所需的功率在0.1伏和0.21安培时为大约0.21毫瓦，但是其它功率要求也在本发明的预期范围内。
配置参数可以包括使用珀尔帖效应单独加热或冷却热电装置304来将线性条形码、矩阵条形码或图像标记到基底上所需的变量的任何组合。变量可以包括将被加热或冷却以生成期望的快速响应码的热电装置304的子集、将被连续加热或冷却以生成期望的快速响应码的热电装置304的顺序子集的列表(如图7B和图7C中所描绘的)、被标记的产品类型的标识、被标记的快速响应码的期望的暗度或亮度、以及标记时间的长度。然而，应当理解，这些变量不限于本文公开的实施例，并且可以是与快速响应标记技术相关联的任何变量。产品(也称为标记表面或基底)可以是任何可以被标记的材料。产品可以是例如布、皮革、金属、木材、毛皮、塑料、动物皮、植物材料、食品产品或所列基底的任何组合。然而，基底不限于本文所列的材料。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210生成配置参数以加热热电装置304的第一子集。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210生成配置参数以加热热电装置304的第一子集并冷却热电装置304的第二子集。
快速响应配置程序210确定一个或多个可执行程序指令，以生成在快速响应标记装置202处所需的一个或多个配置参数。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210通过识别需要被加热和/或冷却以生成期望图案的热电装置304的子集，将接收到的快速响应图案转换成包括机器可读指令的一个或多个配置参数。快速响应配置程序210然后将用于热电装置304的电流的列表作为一个或多个可执行程序指令传送到快速响应控制器208。
快速响应控制器208将由快速响应配置程序210生成的一个或多个可执行程序指令发送到快速响应标记装置202。在一个实施例中，快速响应配置程序210可以经由网络206发送可执行程序指令。例如，用户可以将配置参数输入到包含快速响应配置程序210的膝上型计算机中，该膝上型计算机随后将通过网络206将与输入的配置参数相关联的可执行程序指令发送到快速响应标记装置202。例如，快速响应配置程序210可以发送程序指令以取决于期望的快速响应图案而使特定电流流过热电装置304中的每一个。用于给定热电装置的特定电流可以基于该装置的先前状态来调整。例如，快速响应配置程序210可以指定用于第一装置的第一“冷却”电流和用于第二装置的较低的第二“冷却”电流，以说明第一装置是热的(例如，在多态标记应用的先前阶段中装置被加热)而第二装置已经是冷的(例如，在多态标记应用的先前阶段中装置被冷却或未被加热)的事实。
快速响应标记装置202、用户接口204、快速响应控制器208和快速响应配置程序210可以通过网络206互连。网络206可以是例如电信网络、局域网(LAN)、诸如因特网之类的广域网(WAN)或这三者的组合，并且可以包括有线、无线或光纤连接。网络206可以包括一个或多个有线和/或无线网络，其能够接收和传输数据、语音和/或视频信号，包括多媒体信号，多媒体信号包括语音、数据和视频信息。通常，网络206可以是将支持快速响应标记装置202和快速响应控制器208以及系统200内的其它计算装置(未示出)之间的通信的连接和协议的任意组合。
图3描绘了根据本发明的一个或多个实施例的快速响应标记装置烙印头300的第一视图。在本发明的一些实施例中，烙铁头300耦合到快速响应标记装置202。如图所示，烙印头300包括布置在基底306上的热电装置304的矩阵302，用于产生9×9模块的iQR图案。然而，应当理解，热电装置304可以被布置成线性或矩阵条形码的任何版本(QR版本1到版本40、IQR、微QR码等)。或者，热电装置304可被布置成具有任何期望数量的“像素”的高分辨率网格(例如，用于720p的1280×720装置、用于1080p的1920×1080装置、用于4K的3840×2160等)，以用于生成图像。
如本文先前所讨论的，快速响应标记装置202利用珀尔帖效应，由此可以单独调整热电装置304中的每一个的电流的方向和大小，以加热或冷却热电装置304中的每一个。在本发明的一些实施例中，一对二进制烙印/不烙印电流中的一个被发送到热电装置304中的每一个。换句话说，图像中的“暗”像素可被烙印，而“亮”像素不被烙印。或者，通过调整热电装置304中的每一个的电流的相对大小，可以在图像或图案中提供非二进制的“阴影(shading)”程度(即，梯度阴影)。例如，增加流向热电装置的电流将增加装置的表面烙印温度，导致在对应像素中相对更深的烙印。类似地，减少流向装置的电流将降低器件的表面烙印温度，导致在对应像素中更轻的烙印。在本发明的一些实施例中，可以提供连续的阴影谱以使用热电装置304产生灰度图像。
在本发明的一些实施例中，热电装置304各自包括矩形或正方形接触表面308，但是其它表面几何形状，诸如圆形、椭圆形、超椭圆形和多边形，也在本发明的预期范围内。接触表面308可以使用任何适于标记的材料形成，诸如例如陶瓷、塑料或任何呈现高导热性的电介质材料。例如，陶瓷是提供足够好的导热性的电绝缘。因此，陶瓷非常适合作为热电基底。在本发明的一些实施例中，接触表面308包括金属。然而，金属基底需要位于接触表面308和热电元件502(图5中所示)之间的相对薄的绝缘层(未示出)以及使热电元件502的对电耦合的第一互连层504(图5中所示)。在本发明的一些实施例中，接触表面308使用例如镍(Ni)来电镀，以提供更容易清洁的表面。在本发明的一些实施例中，热电装置304被装在绝热和/或电绝缘材料中，诸如环氧树脂或丙烯酸，以填充(有时称为底部填充(underfill))接触表面308之间的空间，而不覆盖接触表面308的表面。
可以使用任何合适的材料，诸如例如电介质材料，来形成基底306。在本发明的一些实施例中，基底306由与接触表面308相同的材料制成。在本发明的一些实施例中，基底306由具有不良导热性的电介质制成，诸如例如塑料。
热电装置304的尺寸可以被设计成适应任何期望的图案尺寸。在本发明的一些实施例中，热电装置304中的每一个包括大约1.15mm的长度和大约1.15mm的高度，但是其它尺寸也在本发明的预期范围内。在本发明的一些实施例中，热电装置304的矩阵302包括大约12mm×12mm的图案尺寸，但是其它尺寸也在本发明的预期范围内。热电装置304中的每一个可以被分开节距距离。在本发明的一些实施例中，中心线到中心线的节距距离为大约1.27mm，但是其它节距距离也在本发明的预期范围内。此外，如图所示，矩阵302包括具有相同或基本相同尺寸(长度、宽度和深度)的热电装置304。在本发明的一些实施例中，矩阵302包括具有两个或更多个唯一尺寸的热电装置304。在本发明的一些实施例中，热电装置304中的每一个包括唯一的尺寸。
图4描绘了根据本发明的一个或多个实施例的快速响应标记装置烙印头300的第二视图。如前所述，烙印头300包括布置在基底306上的热电装置304的矩阵302，用于产生9×9模块的iQR图案。如图所示，热电装置304中的每一个包括形成在基底306的表面上的一对电极400。每对电极400将热电装置304中的一个电耦合到快速响应标记装置202。虽然热电装置304中的每一个被描述为具有一对电极400，但是其它电极配置也在本发明的预期范围内。例如，热电装置304中的每一个可以电耦合到单个电极对或电耦合到两个或更多个电极对。
图5描绘了根据本发明的一个或多个实施例的热电装置304中的单个热电装置500的展开图。热电装置500包括两个或更多个热电元件502。热电元件502中的每一个的第一端部使用第一互连层504耦合到接触表面308。热电元件502中的每一个的第二端部使用第二互连层506耦合到基底306。第二互连层506使用形成在基底306中的通孔508电耦合到电极对400。以这种方式，电流可以从快速响应标记装置202中的源通过通孔508传递到热电元件502。
热电元件502可以使用任何合适的热电材料制成，诸如例如n型和p型掺杂半导体材料。半导体材料可以是例如单晶硅(Si)、硅锗(SiGe)、碳化硅(SiC)、III-V化合物半导体、II-VI化合物半导体、或表现出高塞贝克系数、高导电性和低导热性的组合的任何半导体材料，诸如例如碲化铋(Bi2Te3)。可以使用n型掺杂剂(例如，磷(P)或砷(As))或p型掺杂剂(例如，硼(B)或镓(Ga))掺杂半导体材料。如所描绘的，热电装置500包括四个热电元件502。在本发明的一些实施例中，热电元件502被布置成电耦合的n型半导体和p型半导体的对。换句话说，每个电极400电耦合到一个P型热电元件和一个N型热电元件的单个对。在本发明的一些实施例中，单个p型热电元件和单个n型热电元件的对本身被堆叠，使得相邻(上方、下方或侧面)热电元件具有相反的掺杂类型，而对角的热电元件具有相同的掺杂类型。
第一互连层504和第二互连层506、通孔508以及电极400可以由任何合适的导电材料制成，诸如例如金属(例如，钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钌(Ru)、锆(Zr)、钴(Co)、铜(Cu)、铝(Al)、铅(Pb)、铂(Pt)、锡(Sn)、银(Ag)、金(Au))、导电金属化合物材料(例如，氮化钽(TaN)、氮化钛(TiN)、碳化钽(TaCx)、碳化钛(TiC)、碳化钛铝(Ti3AlC2)、硅化钨(WSi2)、氮化钨(WN2)、氧化钌(RuO2)、硅化钴(CoSi2)、硅化镍(NiSi))、碳纳米管、导电碳、石墨烯或者这些材料的任何合适的组合。此外，互连层504和506、通孔508以及电极400可以各自包括相同或不同的导电材料。
图6描绘了根据本发明的一个或多个实施例的快速响应标记装置烙印头300的爆炸图。如图所示，烙印头300包括顶层600、热电层602和底层604。从这个视图中，在烙印头300的组件之间的电连接更容易显现。例如，单个电极400使用第二互连层506电耦合到一对相反掺杂的热电元件502。热电层602包括烙印头部300的热电元件502。如所描绘的，热电元件502沿着第一方向和第二方向在掺杂类型上交替。
图7A、图7B和图7C各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的热电装置的可能的烙印布置。如本文先前所讨论的，热电装置被单独地加热或冷却。在本发明的一些实施例中，如图7A所示，使用1阶段烙印过程产生期望的快速响应图案。在1阶段过程中，取决于每个“位”在快速响应图案中是否被阴影化，热电装置同时被加热或冷却。
或者，可以在多个回合(round)中烙印单个快速响应图案。在每个回合期间，仅热电装置的子集被加热或冷却。有利地，热电装置的子集可以交错，使得在特定的烙印回合期间被加热的热电装置中的每一个被“关闭”或冷却的热电装置包围。以这种方式，热渗出(thermal bleeding)被最小化并且更大的图像清晰度是可能的。
图7B描绘了2阶段烙印过程。在第一阶段期间，第一阶段中的活动的(active)热电装置(标记为“1”)在快速响应图案中如果它们被阴影化则被加热，并且如果它们未被阴影化则被冷却。当第一阶段中的热电装置中的一些被加热时，第二阶段中的所有热电装置(标记为“2”)被冷却。在第二阶段期间，发生相反的情况，其中第二阶段中的活动的热电装置的子集被加热，同时第一阶段中的所有热电装置被冷却。这样，在左、右、顶部和底部上相邻的热电装置将永远不会被同时加热。
图7C描绘了4阶段烙印过程。4阶段过程类似于2阶段过程，除了在单个阶段期间所有三个其它阶段是不活动的或冷却的。例如，在第一阶段期间，第一阶段中的活动的热电装置(标记为“1”)在快速响应图案中如果它们被阴影化则被加热，并且如果它们未被阴影化则被冷却。当第一阶段中的热电装置中的一些被加热时，第二阶段(标记为“2”)、第三阶段(标记为“3”)和第四阶段(标记为“4”)中的所有热电装置被冷却。然后，阶段二、阶段三和阶段四将以类似的方式循环通过。以这种方式，热电装置将永远不会与任何相邻的热电装置(即，在左、右、顶部、底部和对角线)同时被加热。
图8A、图8B、图8C和图8D各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的热电装置的可能的接触表面形状。如本文先前所讨论的，热电装置可以包括矩形、正方形、圆形、椭圆形、超椭圆形和多边形形状。接触表面的形状可以取决于特定应用的要求(快速响应图案尺寸、基底类型、环境条件等)而修改。取决于具体应用，接触表面的形状可以被选择成使任何预期的模糊效应最小化。例如，当试图将完美的正方形烙印在食品产品上时，预期会有一定量的模糊)。模糊量可能足以或可能不足以防止所生成的快速响应码被读取。一些接触表面形状比其它形状更容易受到模糊效应的影响。在本发明的一些实施例中，接触表面以如下方式被成形：使得潜在的热渗出将不影响相邻快速响应“位”的可读性，以确保结果准确地反映期望的快速响应码。
图8A描绘了矩形或正方形形状。矩形形状非常适合于具有最小模糊的应用，但是可以理解，矩形形状可以用于任何应用中。有利的是，矩形形状比更复杂的形状制造起来更容易且成本更低。图8B描绘了多边形形状，特别是七边形形状。然而，应当理解，其它多边形形状也在本发明的预期范围内。图8C和图8D各自描绘了一组叠加的超椭圆。有利地，接触表面可以使用特定的超椭圆来成形，以最小化或抵消与给定应用相关的潜在或预期的热渗出。
图9A和图9B各自描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于生成快速响应码的热电装置的可能布置。在本发明的一些实施例中，可以减小热电装置中的每一个的尺寸，而不会使最终的快速响应码不可读。例如，图9A描绘了热电装置的第一配置。热电装置各自包括相同的第一尺寸，并且每个装置被分开第一节距。图9B描绘了这些热电装置的第二配置。第一配置和第二配置包括相同数量的热电装置。在第二配置中，热电装置覆盖区(footprint)的尺寸已经减小(即，每个热电装置覆盖区包括较小的第二尺寸)，但是热电装置被分开相同的第一节距。以这种方式，所生成的快速响应码的总体尺寸不改变。在本发明的一些实施例中，热电装置的物理尺寸在保持每个位的中心位置的同时被按比例缩小，直到进一步的缩放将使得最终的快速响应图案对于预期应用不可读为止。在本发明的其它实施例中，图9B中的实际热电装置相对于图9A在尺寸上没有按比例缩小，相反，不完美的烙印导致“损坏的”图像，由此热电装置中的一个或多个(可能全部)没有产生完全烙印的像素(或根本未能产生烙印)。换句话说，像素中的一个或多个可能缺失或仅被部分地覆盖(烙印)，在热电装置中的一个或多个之间留下间隙。这可能是由于例如与产品(烙印表面)的不完美接触造成的。在本发明的一些实施例中，图像或条形码内的误差校正减轻了这种损坏，使得所得到的“损坏的”图像仍然是可扫描的。
图10描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于操作快速响应标记装置的方法。图10的操作步骤开始于向处理器发送要被编码到快速响应码中的信息(步骤1000)。在本发明的一些实施例中，用户将要被编码的信息输入到用户接口204(图2)中。或者，根据本发明的一个或多个实施例，可以直接输入期望的快速响应码。在本发明的一些实施例中，处理器是快速响应控制器208(图2)。处理器将接收到的信息编码到快速响应码中(步骤1002)。信息可以被编码到任何类型的线性或矩阵条形码中，诸如QR版本1到版本40、iQR、微QR和数据矩阵。在本发明的一些实施例中，使用快速响应配置程序210(图2)来生成快速响应码。
然后，处理器调节快速响应标记装置以生成快速响应码。确定标记阶段的数量(步骤1004)。在本发明的一些实施例中，标记阶段的数量是1、2或4，但是标记阶段的任何数量都在本发明的预期范围内。在本发明的一些实施例中，用户将标记阶段的期望数量输入到用户接口204(图2)中。在本发明的一些实施例中，处理器基于例如基底类型、快速响应码类型、位尺寸或指示热渗出的风险或对热渗出的易感性的任何其它因素，生成所需的标记阶段的数量。例如，当使用易受热渗出影响的基于木材的基底时，处理器可以选择或增加到更大的标记阶段的数量。一旦确定了标记阶段的数量，处理器将标记阶段计数器设置为1(步骤1006)，并选择(激活)对应的快速响应位组“1”(步骤1008)。
然后，处理器向快速响应标记装置发送一个或多个可执行程序指令。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210和/或快速响应控制器208向标记装置发送程序指令，以使第一电流通过当前活动的组中的阴影化位(步骤1010)。在本发明的一些实施例中，第二电流被发送通过当前活动的组中的未阴影化位以及通过任何不活动的位组中的所有位(步骤1012)。可选地，第二电流可以是零，使得没有电流被发送到未选择的位。以这种方式，当前组中的阴影化位被加热(步骤1014)，同时所有其它位(当前组中的未阴影化位和其它组中的所有位)被冷却(步骤1016)。
然后，处理器基于当前应用确认是否已经达到当前选择的位的期望温度(步骤1018)。在本发明的一些实施例中，期望温度被直接输入到用户接口204(图2)中。或者，处理器基于例如基底类型、快速响应码类型、位尺寸或任何其它合适的因素来生成所需的标记温度。在本发明的一些实施例中，快速响应配置程序210接收与快速响应标记装置202相关联的状态数据。如果快速响应标记装置202状态数据不满足配置参数中的一个或多个，即，如果没有达到期望温度，则处理器返回步骤1010和1012，并重复加热过程。在本发明的一些实施例中，处理器调整位电流以微调标记温度。例如，可以增加被发送到特定位的电流以增加该位的标记温度。
如果已经达到期望的温度，则可以使快速响应标记装置与产品接触(步骤1020)。在本发明的一些实施例中，处理器或快速响应标记装置可以向用户指示温度对于标记应用是足够的。该指示可以是例如视觉的(照明或照明图案)或听觉的(声音或声音序列)。
然后，处理器对照标记阶段的总数量检查当前标记阶段计数器值(例如，“1”或“3”)(步骤1022)。如果当前标记阶段不到标记阶段的总数量，则处理器递增标记阶段计数器值，并返回步骤1008(步骤1024)。然后，对于下一个标记阶段，加热和冷却位的过程以类似的方式继续。如果当前标记阶段超过或等于标记阶段的总数量，则处理器确定是否将标记另外的产品(步骤1026)。在本发明的一些实施例中，用户将产品的总数量输入到用户接口204(图2)中。或者，处理器可以在步骤1026期间询问用户是否将标记另外的产品。
如果将标记另外的产品，则处理器确定是否需要改变当前的快速响应码(步骤1028)。在本发明的一些实施例中，用户确认当前的快速响应码、将新的快速响应码输入到用户接口中、或者将要被编码到新的快速响应码中的新信息输入到用户接口中。如果需要新的快速响应码，则处理器返回到步骤1000，并且该过程以与第一快速响应码基本相同的方式继续。如果不需要新的快速响应码，则处理器可以跳到步骤1006，其中该过程然后以与第一快速响应码基本相同的方式继续。以这种方式，处理器继续调节快速响应标记装置以生成快速响应码，直到最终的快速响应码已经被施加到产品。
图11描绘了根据本发明的一个或多个实施例的用于将快速响应码标记到基底或产品表面上的方法1100。该方法开始于步骤1102，在步骤1102时接收要被编码到快速响应码中的数据。可以使用例如用户接口来提供数据。或者，可以从扫描器、照相机或图像捕获应用接收数据。
在步骤1104，该方法包括生成对接收到的数据进行编码的快速响应码。在本发明的一些实施例中，快速响应码由快速响应控制器208使用根据本发明的一个或多个实施例的快速响应配置程序210来生成。快速响应码可以是例如QR版本1到版本40码、iQR码、微QR码、数据矩阵码或任何其它合适的线性或矩阵条形码。
在步骤1106，确定快速响应标记装置的必须被加热以生成快速响应码的热电装置的第一子集。在本发明的一些实施例中，第一子集由快速响应控制器208和/或快速响应配置程序210来识别。在步骤1108，将用于加热热电装置的第一子集的程序指令发送到快速响应标记装置。在本发明的一些实施例中，如本文先前所讨论的，程序指令通过有线或无线网络206传输。
还可以包括附加的过程。应当理解，图10和图11中所描绘的过程表示说明，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以添加其它过程，或者可以移除、修改或重新布置现有的过程。
本文参考相关附图描述了本发明的各种实施例。在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计出替代实施例。尽管在以下描述和附图中阐述了元件之间的各种连接和位置关系(例如上方、下方、相邻等)，但是本领域技术人员将认识到，当即使改变了取向也保持了所描述的功能时，本文描述的许多位置关系是与取向无关的。除非另有说明，这些连接和/或位置关系可以是直接的或间接的，并且本发明并不旨在在这方面进行限制。类似地，术语“耦合”及其变型描述了在两个元件之间具有通信路径，并且不暗示元件之间直接连接而在它们之间没有中间元件/连接。所有这些变化都被认为是说明书的一部分。因此，实体的耦合可以指直接或间接耦合，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接位置关系。作为间接位置关系的示例，本说明书中提到在层“B”上形成层“A”包括这样的情况，其中一个或多个中间层(例如层“C”)在层“A”和层“B”之间，只要层“A”和层“B”的相关特性和功能基本上不被(一个或多个)中间层改变即可。
以下定义和缩写用于解释权利要求和说明书。如本文所用，术语“包含”、“包含有”、“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“含有”、“含”或其任何其它变型旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列元素的组合物、混合物、过程、方法、制品或设备不一定仅限于那些元素，而是可以包括未明确列出的或此类组合物、混合物、过程、方法、制品或设备固有的其它元素。
另外，术语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为"示例性"的任何实施例或设计不一定被解释为比其它实施例或设计更优选或有利。术语“至少一个”和“一个或多个”被理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四等。术语“多个”被理解为包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五等。术语“连接”可以包括间接“连接”和直接“连接”。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以包括或者可以不包括该特定特征、结构或特性。此外，这些短语不一定是指相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为结合其它实施例实现这种特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的，而不管是否明确描述。
为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应涉及所描述的结构和方法，如附图中所取向的。术语“覆盖”、“在……顶部”、“在顶上”、“定位在……上”或“定位在……顶部”表示诸如第一结构之类的第一元件存在于诸如第二结构之类的第二元件上，其中诸如界面结构之类的中间元件可存在于第一元件和第二元件之间。术语“直接接触”是指诸如第一结构之类的第一元件和诸如第二结构之类的第二元件在两个元件的界面处没有任何中间导电、绝缘或半导体层的情况下连接。
术语“大约”、“基本上”、“近似”及其变型旨在包括与基于在提交本申请时可用的装备的特定量的测量相关联的误差度。例如，“大约”可以包括给定值的±12％、8％或5％、或2％的范围。
在任何可能的技术细节集成水平，本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括(一个或多个)计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行装置使用的指令的有形装置。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电存储装置、磁存储装置、光存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举的列表包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码装置(诸如其上记录有指令的凹槽内的凸起结构或打孔卡)、以及上述的任意合适的组合。本文所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤线缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理装置，或者通过网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网)下载到外部计算机或外部存储装置。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理装置中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理装置中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明的操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、集成电路配置数据或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言，诸如Smalltalk、C++等，以及过程式编程语言，诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立的软件包执行、部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后者的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息个性化定制电子电路来执行计算机可读程序指令，以便执行本发明的各个方面。
本文参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。将理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合，可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行时，产生用于实现流程图和/或框图中的一个或多个框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令可以指导计算机、可编程数据处理设备和/或其它装置以特定方式工作，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制造品，该制造品包括实现流程图和/或框图中的一个或多个框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理设备、或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程设备、或其它装置上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图图示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含用于实现规定的(一个或多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些替代实现方式中，框中所标注的功能可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续示出的方框实际上可以基本并行地执行，或者这些框有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个框、以及框图和/或流程图中的框的组合，可以通过执行规定的功能或动作或者执行专用硬件与计算机指令的组合的专用的基于硬件的系统来实现。
已经出于说明目的给出了对本发明的各种实施例的描述，但并不旨在是穷尽性的或限制所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员来说将是清楚的。本文中所使用的术语被选择以最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本领域其他普通技术人员能理解本文描述的实施例。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
在基底上的多个热电装置，所述热电装置中的每一个在所述基底上被布置为线性或矩阵条形码图案中的单个位；
其中所述热电装置中的每一个包括电耦合到p型热电元件的n型热电元件。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性或矩阵条形码图案是快速响应图案。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述快速响应图案是快速响应QR版本1到版本40图案、iQR图案、微QR图案或数据矩阵图案。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热电装置中的每一个包括两对或更多对热电元件，每对包括电耦合到p型热电元件的n型热电元件。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热电装置中的每一个还包括耦合到所述n型热电元件和所述p型热电元件的端部的接触表面。
6.根据权利要求5所述的设备，其中每个接触表面包括矩形或超椭圆形形状。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括形成在所述基底的表面上的多个电极，每个电极电耦合到所述多个热电装置中的热电装置。
8.根据权利要求7所述的设备，还包括在所述基底中的多个通孔，每个通孔将电极电耦合到热电装置。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述线性或矩阵条形码图案包括高分辨率网格。
10.一种用于将快速响应码标记到表面上的计算机实现的方法，所述方法包括：
由处理器接收要被编码到所述快速响应码中的数据；
由所述处理器生成对所述数据进行编码的所述快速响应码；
由所述处理器确定快速响应标记装置的要加热以生成所述快速响应码的热电装置的第一子集；以及
由所述处理器将用于加热所述热电装置的第一子集的程序指令发送到所述快速响应标记装置。
11.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括由所述处理器确定所述快速响应标记装置的要冷却以生成所述快速响应码的热电装置的第二子集。
12.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，还包括由所述处理器将用于冷却所述热电装置的第二子集的程序指令发送到所述快速响应标记装置。
13.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，所述热电装置的第一子集被加热，同时所述热电装置的第二子集被冷却。
14.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，其中所述快速响应码是快速响应QR版本1到版本40图案、iQR图案、微QR图案或数据矩阵图案。
15.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括由所述处理器确定所述快速响应标记装置的要加热以生成所述快速响应码的热电装置的第二子集。
16.根据权利要求15所述的计算机实现的方法，还包括由所述处理器将用于加热所述热电装置的第二子集的程序指令发送到所述快速响应标记装置。
17.一种用于将快速响应码标记到表面上的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：
具有随其实施的程序指令的计算机可读存储介质，所述程序指令可由处理装置执行以使所述处理装置执行方法，所述方法包括：
接收要被编码到所述快速响应码中的数据；
生成对所述数据进行编码的所述快速响应码；
确定快速响应标记装置的要加热以生成所述快速响应码的热电装置的第一子集；以及
将用于加热所述热电装置的第一子集的程序指令发送到所述快速响应标记装置。
18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，还包括确定所述快速响应标记装置的要冷却以生成所述快速响应码的热电装置的第二子集。
19.根据权利要求18所述的计算机程序产品，还包括将用于冷却所述热电装置的第二子集的程序指令发送到所述快速响应标记装置。
20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，其中，所述热电装置的第一子集被加热，同时所述热电装置的第二子集被冷却。
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