CN117634515A - 利用单独照明模式序列的扫描设备、方法和系统 - Google Patents

利用单独照明模式序列的扫描设备、方法和系统 Download PDF

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CN117634515A CN202310975890.7A CN202310975890A CN117634515A CN 117634515 A CN117634515 A CN 117634515A CN 202310975890 A CN202310975890 A CN 202310975890A CN 117634515 A CN117634515 A CN 117634515A
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Abstract

本公开涉及一种利用单独照明模式序列的扫描设备、方法和系统。该设备包括距离传感器、多个光源、一个或更多个处理器以及联接到一个或更多个处理器的存储器。该设备经由距离传感器确定物体和设备之间的距离。当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，设备激活与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。

Description

利用单独照明模式序列的扫描设备、方法和系统
技术领域
所公开的实现方式总体涉及光学数据读取装置(例如，扫描装置)，并且更具体地，涉及用于对符号进行读取和解码的系统、装置和方法。
背景技术
光学数据读取系统和装置(例如，扫描装置)能够通过捕获包括在部件上的符号(例如，条形码、标签或部件标记)的二维图像并且分析该图像以提取包含在符号中的信息来实现部件的识别和跟踪。
发明内容
光学数据读取系统中的挑战之一是获得可以解码的高质量图像。例如，汽车工业中使用的符号倾向于在不同尺寸和表面(例如，光滑、粗糙、反光、发亮、暗淡或起皱的表面)的部件上直接进行铣削、冲压或蚀刻。在某些情况下，相邻部件可能产生阴影效应使得难以扫描和读取符号。由于尺寸和表面的范围很广，光学数据读取系统的摄像头设置(例如，照明类型、曝光和/或增益设置)倾向于针对要成像的部件。
光学读取系统中的另一个挑战是读取周期的激活。通常，系统以连续捕获/读取模式进行操作，由此成像系统连续获取图像以在图像中寻找数据标签，即使附近没有物体和/或符号时也是如此。因此，在这种模式下操作的系统消耗不必要的功率并且产生大量热量。此外，用户可能发现来自摄像头的连续闪光令人不适。
因此，需要改进的装置、方法和系统以使得在提高用户满意度的同时能够以高效率捕获高质量的条形码图像。
本公开描述了一种通过测量装置和目标物体(例如，包括条形码的部件)之间的距离来提高图像捕获的有效性的扫描装置。
根据一些实施方式，所公开的装置自动选择针对与测量距离相对应的距离范围而配置的照明模式序列，并且使用照明模式序列照亮目标物体。在一些实施方式中，照明模式序列包括根据将获得成功读取的概率(例如，递减概率)排列的一个或更多个照明模式。在一些实施方式中，当所公开的装置在前一读取周期中获得良好读取，并且确定当前读取周期与前一读取周期在相同的距离范围内时，该装置以用于在前一个周期中获得良好读取的照明模式开始。
根据一些实施方式，基于测量的距离，所公开的装置从预定符号类型中自动识别与测量距离相对应的符号类型子集。所公开的装置获取物体的图像，并使用符号类型子集对图像进行解码。
根据一些实施方式，所公开的装置处于默认空闲状态(例如，呈现模式)，而不是以连续捕获/读取模式进行操作。所公开的装置在测量距离改变时(例如，从基线深度改变)激活读取周期，并且在检测到测量距离已经基本返回到原始基线深度时停用读取周期。
因此，本文公开的装置和/或方法以下列方式有利地改进了装置及其操作。
首先，通过基于目标距离自动激活单独的照明模式序列，因为序列中的照明模式是针对特定距离范围定制的，所以所公开的装置可以读取更多的标签标记。这带来更高的生产率和更大的用户满意度。
其次，将符号类型候选减少到能够带来提高的装置性能的符号类型子集，因为装置中启用的每个符号类型都使用有限的处理时间量(例如，通过增加处理器需要识别和/或匹配的数据量以便于对标记进行解码)。因此，通过减少符号类型的数量，可以将更多的处理能力引向流水线的图像捕获和解码部分。
第三，通过将所公开的装置保持在空闲状态并且在视场内存在物体时激活读取周期，所公开的装置使用更少的功率并且更加不容易过热。用户体验也得到改善，因为用户不再需要处理来自图像捕获系统的连续闪光。
本公开的装置和方法各自具有几个创新方面，其中，没有一个方面单独负责本文公开的期望属性。
根据本公开的一些实施方式，一种设备包括距离传感器、多个光源、一个或更多个处理器以及联接到一个或更多个处理器的存储器。存储器存储被配置为由一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序。一个或更多个程序包括用于经由距离传感器确定物体和设备之间的距离的指令。一个或更多个程序包括以下指令，其用于：当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，激活与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。
在一些实施方式中，该设备还包括图像传感器。一个或更多个程序还包括用于重复确定和激活的步骤直到图像传感器捕获物体的图像的指令。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括多个照明模式。一个或更多个程序还包括用于确定当捕获物体图像时多个照明模式中的第一照明模式被激活的指令。一个或更多个程序还包括以下指令，其用于在设备的后续操作期间，对照明模式的第一序列中的多个照明模式重新排序，以使得首先激活第一照明模式。
在一些实施方式中，权利要求1中的该设备还包括：摄像头，其具有透镜和图像传感器，该摄像头用于获取物体的一个或更多个图像。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括多个照明模式。照明模式中的每一个使用光源和/或照明特性的不同组合来照亮物体。一个或更多个程序包括用于根据预定顺序来激活多个照明模式的指令。预定顺序基于相应照明模式将在物体的亮部和暗部之间产生对比的概率。
在一些情况下，预定顺序是基于概率的递减顺序的。
在一些实施方式中，多个光源包括：远程光源、低角度光源和/或穹顶光源。
在一些实施方式中，多个光源包括面向内的光源和面向外的光源。
在一些实施方式中，多个光源包括具有第一颜色的第一光源和具有与第一颜色不同的第二颜色的第二光源。
在一些实施方式中，多个距离范围包括近场距离范围、中场距离范围和远场距离范围。
在一些实施方式中，多个距离范围中的每个距离范围与照明模式的唯一序列相对应。
在一些实施方式中，距离传感器是飞行时间传感器、超声波传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一种。
根据一些实施方式，一种方法由设备执行。该设备具有距离传感器和多个光源。该方法包括经由距离传感器确定物体和设备之间的距离。该方法包括以下步骤：当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，激活照明模式的第一序列。照明模式的第一序列与第一距离范围相对应。照明模式的第一序列经由多个光源照亮物体。
在一些实施方式中，该设备包括图像传感器。该方法包括重复确定和激活的步骤直到图像传感器捕获物体的图像。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括多个照明模式。该方法包括以下步骤：当物体的图像被捕获时，确定多个照明模式中的第一照明模式被激活。该方法包括以下步骤：在设备的后续操作期间，对照明模式的第一序列中的多个照明模式重新排序，以使得首先激活第一照明模式。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括多个照明模式。照明模式中的每一个使用光源和/或照明特性的不同组合来照亮物体。该方法包括以下步骤：基于相应照明模式将在物体的亮部和暗部之间产生对比的概率，根据预定顺序来激活多个照明模式。
根据本公开的一些实施方式，一种系统包括距离传感器、多个光源、一个或更多个处理器以及联接到一个或更多个处理器的存储器。存储器存储被配置为由一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序。一个或更多个程序包括用于经由距离传感器确定物体和系统之间的距离的指令。一个或更多个程序包括以下指令，其用于：当物体和系统之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，激活与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。该系统包括用于捕获物体的一个或更多个图像的摄像头。
根据本公开的一些实施方式，一种设备包括距离传感器、图像传感器、一个或更多个处理器以及联接到一个或更多个处理器的存储器。存储器存储被配置为由一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序。一个或更多个程序包括用于经由距离传感器确定物体和设备之间的距离的指令。一个或更多个程序包括以下指令，其用于当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，从多个预定符号类型中识别与第一距离范围相对应的符号类型子集。一个或更多个程序还包括以下指令，其用于获取物体的一个或更多个图像并且基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码。
在一些实施方式中，多个距离范围包括近场距离范围、中场距离范围和远场距离范围中的两个或更多个。
在一些实施方式中，一个或更多个程序还包括用于基于设备和物体之间的距离来调整用于获取一个或更多个图像的图像获取速率的指令。
在一些实施方式中，用于调整图像获取速率的指令包括用于当设备和物体之间的距离增加时增加图像获取速率的指令。
在一些实施方式中，用于基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码的指令包括以下指令，其用于：从一个或更多个图像中识别一个或更多个物体特征；将物体特征与符号类型子集中的符号类型的相应特征进行比较；根据比较，确定物体与符号类型子集中的第一符号类型相对应；以及基于第一符号类型对一个或更多个物体特征进行解码。
在一些实施方式中，距离传感器是飞行时间传感器、超声波传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一种。
在一些实施方式中，该设备包括多个光源。一个或更多个程序还包括以下指令，其用于当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，激活与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。
在一些实施方式中，在设备上本地存储多个符号类型。
在一些实施方式中，在与设备不同的计算机装置上存储多个符号类型。
在一些实施方式中，图像传感器是摄像头的一部分。摄像头还包括透镜。
在一些实施方式中，多个符号类型包括线性符号和2D符号。
根据本公开的一些实施方式，一种方法由设备执行。该设备包括距离传感器和图像传感器。该方法包括经由距离传感器确定物体和设备之间的距离。该方法包括以下步骤：当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，从多个预定符号类型中识别与第一距离范围相对应的符号类型子集。该方法包括获取物体的一个或更多个图像。该方法包括基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码。
在一些实施方式中，该方法还包括基于设备和物体之间的距离来调整用于获取一个或更多个图像的图像获取速率。
在一些情况下，调整图像获取速率包括当设备和物体之间的距离增加时增加图像获取速率(例如，当设备和物体之间的距离减小时减小图像获取速率)。
在一些实施方式中，基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码的步骤包括：(i)从一个或更多个图像中识别一个或更多个物体特征；(ii)将物体特征与符号类型子集中的符号类型的相应特征进行比较；(iii)根据比较，确定物体与符号类型子集中的第一符号类型相对应；以及(iv)基于第一符号类型对一个或更多个物体特征进行解码。
在一些实施方式中，该设备包括多个光源。该方法还包括以下步骤：当物体和设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，激活与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。
根据本公开的一些实施方式，一种方法由设备执行。该设备包括距离传感器、图像传感器、一个或更多个处理器和存储器。该方法包括测量基线深度。该方法包括以下步骤：在测量基线深度之后，测量第一深度。该方法包括确定第一深度与基线深度不同。该方法包括以下步骤：响应于确定而激活读取周期。该方法包括以下步骤：在激活读取周期之后，测量第二深度。该方法包括检测第二深度在基线深度的阈值范围内。该方法还包括响应于检测而停用读取周期。
在一些实施方式中，第一深度小于基线深度。
在一些实施方式中，该方法还包括：当激活读取周期时，使用图像传感器捕获图像。
在一些实施方式中，捕获图像包括具有条形码的图像。在一些实施方式中，条形码包括1D条形码。在一些实施方式中，条形码包括2D条形码。
在一些实施方式中，该方法还包括对条形码进行解码。
在一些实施方式中，阈值范围包括基于关于基线深度的百分比范围的区间。
在一些实施方式中，阈值范围包括基于关于基线深度的绝对范围的区间。
在一些实施方式中，阈值范围具有有限的下限并且没有上限。
在一些实施方式中，停用读取周期的步骤包括停用图像传感器。
在一些实施方式中，该方法还包括确定从基线深度到第一深度的改变速率。还根据确定改变速率超过最小改变速率来激活读取周期。
在一些实施方式中，在预定时间段内确定改变速率。
根据本公开的一些实施方式，一种设备包括距离传感器、图像传感器、一个或更多个处理器以及联接到一个或更多个处理器的存储器。存储器存储被配置为由一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序。一个或更多个程序包括用于测量基线深度的指令。一个或更多个程序包括用于在测量基线深度之后测量第一深度的指令。一个或更多个程序包括用于确定第一深度与基线深度不同的指令。一个或更多个程序包括用于响应于确定而激活读取周期的指令。一个或更多个程序包括用于在激活读取周期之后测量第二深度的指令。一个或更多个程序包括用于检测第二深度在基线深度的阈值范围内的指令。一个或更多个程序还包括用于响应于检测而停用读取周期的指令。
在一些实施方式中，一个或更多个程序包括用于在读取周期激活时使用图像传感器捕获图像的指令。
在一些实施方式中，一个或更多个程序包括用于对条形码(例如，1D条形码或2D条形码)进行解码的指令。
在一些实施方式中，用于停用读取周期的指令包括用于停用图像传感器的指令。
在一些实施方式中，一个或更多个程序包括用于确定从基线深度到第一深度的改变速率的指令。还根据确定改变速率超过最小改变速率来激活读取周期。
在一些实施方式中，距离传感器是飞行时间传感器、超声波传感器、红外(IR)传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一种。
在一些实施方式中，设备被安装在支架上。
在一些实施方式中，设备是标签扫描站的一部分。
根据一些实施方式，电子装置包括一个或更多个处理器、存储器和存储在存储器中的一个或更多个程序。该程序被配置为由一个或更多个处理器执行。一个或更多个程序包括用于执行本文描述的任何方法的指令。
根据一些实施方式，非暂时性计算机可读存储介质存储一个或更多个程序，其被配置为由具有一个或更多个处理器和存储器的电子装置执行。一个或更多个程序包括用于执行本文描述的任何方法的指令。
因此，公开了能够优化条形码扫描仪的设计、执行和性能的方法、系统和装置。
注意，上述各种实施方式可以与本文描述的任何其它实施方式相结合。说明书中描述的特征和优点并不全部包括在内，特别地，根据附图、说明书和权利要求，许多附加的特征和优点对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，应当注意，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择，而不是为了描述或限制本发明的主题。
附图说明
图1例示根据一些实施方式的设备的立体图。
图2例示根据一些实施方式的设备的光源。
图3例示根据一些实施方式的设备的框图。
图4A和图4B例示根据一些实施方式的显示在计算装置上的图形用户界面。
图5例示根据一些实施方式的设备的距离场和距离范围。
图6A和图6B例示根据一些实施方式的设备的示例性操作。
图7A和图7B提供根据一些实施方式的方法的流程图。
图8A和图8B提供根据一些实施方式的方法的流程图。
图9A和图9B提供根据一些实施方式的方法的流程图。
现在将参照实施方式，其示例在附图中示出。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节的情况下实施。
具体实施方式
图1例示根据一些实施方式的设备100(例如，电子装置)的立体图。根据本公开的一些实施方式，设备100是扫描装置。在一些实施方式中，设备100也可以称为读码器、条形码扫描仪、标签扫描仪、光学扫描仪或图像捕获系统。在一些实施方式中，设备100是手持装置。在一些实施方式中，设备100安装在支架上。在一些实施方式中，设备100是光学数据读取系统(例如，标签扫描站)的一部分。
图1例示设备100包括用于保护位于设备100内部的组件的壳体101(例如，主体或外壳)。在一些实施方式中，壳体101包括集成的配件或支架以将内部组件保持在适当的位置。图1还示出设备100包括位于设备100前端的盖102(例如，透明盖或部分透明的盖)。
根据本公开的一些实施方式，设备100包括位于设备100内的一个或更多个距离传感器104(例如，内部距离传感器)。例如，图1例示位于设备100内部(例如，与盖102相邻)并且面向设备100的前端的距离传感器104。
在一些实施方式中，距离传感器104是飞行时间(TOF)传感器。TOF传感器测量从传感器发出信号(例如，波脉冲、LED脉冲、激光脉冲或IR波)到信号从物体反射回传感器的时刻所经过的时间。然后，通过使用空气中的光速和发送/接收信号之间的时间来计算距离。
在一些实施方式中，距离传感器104是超声波传感器。超声波传感器或声纳传感器通过发射高频声波来检测到物体的距离。超声波传感器向目标物体发射高频声波，并启动定时器。目标物体朝向传感器反射回声波。接收器拾取反射波并且停止计时器。根据声速计算声波返回所用的时间以确定行进的距离。
在一些实施方式中，距离传感器104是雷达传感器。雷达传感器(例如，雷达距离传感器)发射高频无线电波(例如，微波)，并通过测量无线电波从物体的反射来计算到物体的距离。
在一些实施方式中，距离传感器104是激光雷达传感器，其通过来自激光器的光波(例如，代替无线电波或声波)来测量目标物体的范围。
在一些实施方式中，距离传感器104是红外(IR)距离传感器。红外距离传感器通过三角测量原理工作，从而基于反射光束的角度测量距离。
在一些实施方式中，设备100包括两个或更多个距离传感器104，每个距离传感器104具有相同的类型(例如，两个或更多个距离传感器中的每一个是TOF传感器)。在一些实施方式中，设备100包括两个或更多个不同类型的距离传感器(例如，设备100包括TOF距离传感器和雷达传感器)。
图1例示设备100包括用于激活设备100(例如，激活一个或更多个光源110以启动读取周期)的按钮106(例如，触发器)。
图2例示根据一些实施方式的设备100的光源(例如，光源、照明源或照明器)。
在一些实施方式中，光源110是设备100的照明系统的一部分，该照明系统还包括照明器(例如，明场照明器和暗场照明器)、反射器以及照明模块。明场照明器和暗场照明器、反射器以及照明模块的细节在2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659(现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569)(其全部内容通过引用并入本文)中描述。
在一些实施方式中，光源110具有一种或更多种照明类型(例如，LED光源、激光光源或LCD灯)。每种照明类型都有其各自的诸如颜色(例如，蓝色、红色或绿色)和/或强度的照明特性。
在一些实施方式中，如图2所示，光源110被安装在(例如，焊接在)位于设备100内(例如，在盖102后面)的印刷电路板(例如，PCB)111上。PCB 111包括面向设备100的前端的正面112和面向设备100的后端的背面114。图2例示了PCB正面112包括远程光源116(例如，116-1和116-2)和低角度光源118(例如，118-1和118-2)。PCB背面114包括穹顶光源120。
在一些实施方式中，远程光源116用于照射远场距离范围(例如，使用距离传感器104确定)。在一些实施方式中，远场距离范围包括诸如≥50mm、≥60mm、50mm至300mm或60mm至250mm的距离。
图2例示远程光源包括位于PCB正面112左侧的第一远程光源116-1和位于PCB正面112右侧的第二远程光源116-2。在一些实施方式中，第一远程光源116-1和第二远程光源116-2包括相同的照明类型(例如，两者都是具有相同颜色、强度和/或照明特性的LED灯)。在一些实施方式中，第一远程光源116-1和第二远程光源116-2包括不同的照明类型，每种照明类型具有其自身的颜色和/或强度(例如，第一远程光源116-1是蓝色LED并且第二远程光源116-2是红色LED，或者第一远程光源116-1是LED灯并且第二远程光源116-2是LCD灯)。
在一些实施方式中，可以(例如，经由应用230)独立地调节第一远程光源116-1和第二远程光源116-2的照明特性。在一些实施方式中，第一远程光源116-1和第二远程光源116-2具有预定的(例如，固定的并且不可调节的)(例如，由硬件或用户规格预定的)强度。在一些实施方式中，第一远程光源116-1和第二远程光源116-2一起被激活或停用(例如，打开或关闭)。
在一些实施方式中，光源110包括低角度光源118。图2示出了低角度光源118包括位于PCB正面112的上半部低角度北光源118-1和位于PCB正面112下半部的低角度南光源118-2。低角度光源118也称为暗场照明器。暗场照明的细节在2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659(现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569)(其全部内容通过引用并入本文)中描述。
低角度光源118以较低的入射角(例如，10度、15度或30度)照射光，并且大部分反射光未反射回摄像头211。然而，任何单个表面细节的散射光都会反射到摄像头中，从而产生特定于特征的对比度。在一些实现方式中，低角度光源118可以用于有效地检查镜面反射表面的缺陷，或者读取/验证位于镜面反射表面(例如，塑料盖)下方的条形码，否则使用标准明场照明无法读取。
图2示出在一些实施方式中，光源110包括安装在PCB背面114上的穹顶光源120。在一些实施方式中，设备100包括具有弯曲反射表面的弯曲反射器。来自穹顶光源120的入射光朝向设备100的曲面反射器，并且从反射器反射的光用于照亮目标物体。反射器的细节在2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659(现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569)(其全部内容通过引用并入本文)中描述。
在示例性实施方式中，远程光源116具有两个LED，其中一个LED与第一远程光源116-1相对应，另一个LED与第二远程光源116-2相对应。第一远程光源和第二远程光源同时被激活或停用。
在一些实施方式中，低角度北光源118-1包括多个LED(例如，四个、六个或八个)，所有LED同时被激活或停用。
在一些实施方式中，低角度南光源118-2包括多个LED(例如，四个、六个或八个)，所有LED同时被激活或停用。
在一些实施方式中，穹顶光源120包括多个LED(例如，六个、八个或十个)，所有LED同时被激活或停用。
图3例示根据一些实施方式的设备100的框图。
如前面参照图1所述，设备100包括一个或更多个距离传感器104。在一些实施方式中，一个或更多个距离传感器包括飞行时间传感器、超声波传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一个或更多个。
在一些实施方式中，设备100包括一个或更多个接近传感器，其用于感测(例如，检测)物体是否位于接近传感器被设计为进行操作的感测区域内。
在一些实施方式中，设备100使用距离测量技术(例如，图像焦点探测器、模数转换(ADC)和/或数模转换(DAC))来确定目标物体和设备100之间的距离。
设备100包括光源110。在一些实施方式中，光源110包括远程光源116、低角度光源118和/或穹顶光源120，如图2和2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659(现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569)所述并且其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，设备100包括用于对条形码中包含的数据进行解码并将数据发送到计算机装置(例如，图4A和图4B中的计算装置300)的解码器214。在一些实施方式中，解码器214是软件应用程序(例如，图3的应用230)的一部分。解码器214的细节在2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659(现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569)中描述并且其全部内容通过引用并入本文。
在一些实施方式中，设备100包括一个或更多个输入接口210(例如，图1中的按钮106)以便于用户输入。在一些实施方式中，设备100是电池操作的装置并且包括可充电电池。在这种情况下，输入接口216可以包括用于给电池充电的充电端口。
在一些实施方式中，设备100包括摄像头211，摄像头211包括图像传感器212和透镜213。透镜213引导光线的路径并将其聚集到图像传感器212上，以尽可能精确地在图像传感器上重建图像。图像传感器212将光(例如，光子)转换成可以由设备100解译的电信号。在一些实施方式中，透镜213是光学透镜并且由玻璃或其它透明材料制成。在一些实施方式中，透镜213是由光学液体材料组成的液体透镜，并且当电流或电压施加到液体透镜时，其形状、焦距和/或工作距离改变。在一些实施方式中，设备100(例如，经由处理器202)使用由距离传感器104获得的距离信息来确定施加到液体透镜213的最优电流或电压，以具有用于对包含在图像中的条形码数据进行解码的最佳焦距。
在一些实施方式中，摄像头211被配置为捕获彩色图像。在一些实施方式中，摄像头211被配置为捕获黑白图像。
设备100还包括一个或更多个处理器(例如，CPU)202、一个或更多个通信接口204(例如，网络接口)、存储器206和用于使这些组件(有时称为芯片组)互连的一条或更多条通信总线208。
在一些实施方式中，设备100包括无线电装置220。无线电装置220启用一个或更多个通信网络，并且允许设备100与诸如计算机装置(例如，图4A和图4B中的计算装置300)或服务器的其它装置通信。在一些实现方式中，无线电装置220能够使用以下各种协议中的任何一种进行数据通信：定制或标准无线协议(例如，IEEE 802.15.4、Wi-Fi、ZigBee、6LoWPAN、Thread、Z-Wave、蓝牙智能、ISA100.5A、WirelessHART、MiWi、超宽带(UWB)和/或软件定义无线电(SDR)、定制或标准有线协议(例如，以太网或HomePlug)和/或任何其它合适的通信协议(包括本专利申请的申请日尚未开发的通信协议)。
存储器206包括高速随机存取存储器(例如，DRAM、SRAM、DDR RAM或其它随机存取固态存储器装置)。在一些实施方式中，存储器包括非易失性存储器(例如，一个或更多个磁盘存储装置、一个或更多个光盘存储装置、一个或更多个闪存存储器装置或者一个或更多个其它非易失性固态存储装置)。在一些实施方式中，存储器206包括远离一个或更多个处理器202的一个或更多个存储装置。存储器206或者存储器206内的非易失性存储器包括非暂时性计算机可读存储介质。在一些实施方式中，存储器206或者存储器206的非暂时性计算机可读存储介质存储以下程序、模块和数据结构，或者其子集或超集(superset)：
操作逻辑222，其包括用于处理各种基本系统服务和用于执行硬件相关任务的过程；
·通信模块224(例如，无线电通信模块)，其连接到经由(例如，有线或无线)通信接口204联接到一个或更多个通信网络的其它网络装置(例如，诸如提供互联网连接的路由器、网络存储装置、网络路由装置、服务器系统、计算装置300和/或其它连接的装置的局域网)并与之通信；
应用230，其获取包含标签(例如，条形码)的图像并且对标签进行解码，并且根据眼睛的确定状态控制设备100的一个或更多个组件和/或其它连接的装置。在一些实施方式中，应用230包括：
ο照明模块232，其针对当前读取周期选择和部署(例如，基于诸如从距离传感器104的直接测量或间接测量的距离测量)一个或更多个光源110和/或照明模式序列234。在一些实施方式中，距离传感器104由照明模块232监测。当用户开始当前读取周期时，距离传感器104识别与目标物体的位置相对应的距离场(例如，近场、中场或远场)。照明模块232选择与距离场相对应的照明序列以进行执行。如果在前一读取周期中实现了良好读取(例如，近场照明序列的第三照明模式)，并且当前读取周期具有与前一读取周期相同的距离场，则在从头开始照明序列之前，应用230将通过使用更早的良好读取的值(例如，近场照明模式的第三照明模式、前一焦点位置、曝光和/或增益)来开始当前读取周期。这里的理念是用户通常正在读取许多相似的部分，并且如果从上一次解码的已知良好设置开始，则设备可以更快地实现良好读取。如果没有带来良好读取的先前设置，则当前距离场的照明序列从头开始，并且在一次又一次捕获中通过每个序列迭代；
ο距离模块236，其基于从距离传感器104的距离测量，确定(例如，选择)在当前读取周期期间要采用的焦距序列；
ο曝光和增益模块238，其对由摄像头211捕获的图像244进行采样。在一些实施方式中，曝光和增益模块238拒绝未落入“亮度”和/或“锐度”的预定属性范围内的图像(例如，被拒绝的图像不被图像获取和处理模块240处理)。在一些实施方式中，曝光和增益模块238针对下一次图像捕获更新图像获取设置(例如，曝光和增益)，以便为图像处理提供最优“亮度”；
ο图像获取和处理模块240，其获取并处理图像；以及
ο解码器214，其用于对包含在条形码中的数据进行解码并且将数据发送到计算机装置(例如，图4A和图4B中的计算装置300)；
设备100的数据242，其包括但不限于：
ο图像数据244(例如，摄像头数据)；
ο符号数据246(例如，诸如条形码的代码类型)；
ο设备100的装置设置248(例如，默认选项、图像获取设置(例如，曝光和增益设置)以及优选用户设置)；以及
ο用户设置250(例如，透镜108(例如，光致变色透镜)的优选湿度水平和/或优选色调)；以及
ο传感器数据252，其从距离传感器104和/或可以包括在设备100中的其它传感器获取(例如，测量)。
在一些实施方式中，在捕获图像之后(例如，使用摄像头211)，设备100(例如，经由应用230)评估所获取图像的质量。例如，设备100读取(例如，确定)图像的锐度值、平均亮均值和/或平均暗均值，以确定是认定图像合格或者拒绝图像。如果结果不符合或不超过预定目标值，则拒绝图像，并且重新捕获另一图像。如果结果符合或超过预定目标值，则处理图像(例如，通过图像获取和处理模块240)。
作为示例，在一些实施方式中，高质量图像是具有100-170之间的亮平均分数(在0至255的范围之外)、20-80之间的暗平均分数(在0至255的范围之外)以及6000以上的锐度分数(在0至约12000的范围之外)的图像样本。
在一些实施方式中，对图像采样(例如，评估)期间收集的数据进行捕获和添加(例如，作为数据242)。
在一些实施方式中，在认定图像合格之后，设备100(例如，经由应用230)确定是否调整下一图像的曝光或增益设置(例如，使用亮均值校正路径或暗均值校正路径)。如果决定这样做，则设备100收集目标亮均值和暗均值以进行比较，部署比例积分(PI)控制器传递函数，并且计算曝光的必要改变，以在下一图像中获得理想的曝光。
在一些实施方式中，在成功解码图像之后，将曝光、增益和焦点值反馈给应用230。在接下来的读取周期，应用230检查这些解码设置是否未决。如果是，则设备100尝试加载摄像头设置和任何先前的设置，而不是计算设置的下一配置。如果使用先前的解码设置，则应用230对图像进行数据采样，但不调整反馈控制器的值。
以上识别的可执行模块、应用或过程集中的每一个可以存储在一个或更多个先前提及的存储器装置中，并且与用于执行上述功能的指令集相对应。以上识别的模块或程序(即，指令集)无需实现为单独的软件程序、过程或模块，从而这些模块的各种子集可以在各种实现方式中组合或以其它方式重新布置。在一些实现方式中，存储器206存储上述模块和数据结构的子集。此外，存储器206可以存储以上未描述的附加模块或数据结构。在一些实施方式中，存储在存储器206中的程序、模块和/或数据的子集存储在服务器系统上和/或由服务器系统执行和/或由外部装置(例如，计算装置300)执行。
图4A和图4B示出根据一些实施方式的显示在计算装置300上的图形用户界面302。计算装置300在通信上连接到设备100。计算装置300可以是平板电脑、移动电话、膝上型电脑、显示辅助装置或包括显示屏的任何电子装置。图形用户界面302是在计算装置300上执行的应用程序的一部分。图4A例示在一些实施方式中，图形用户界面302显示由设备100获取(例如，解码)的条形码的图像304(例如，图像304-1至304-5)。在一些实施方式中，图像304包括由设备100使用(例如，激活)以获取图像304的一个或更多个光源110的相应指示306(例如，指示306-1至306-5)。图4B例示在一些实施方式中，图形用户界面302用于设置读取周期并用于修改诸如摄像头设置和照明设置的设置。然后，将设置(例如，用户输入)从计算装置300发送到设备100以由设备100执行。在一些实施方式中，设备100预加载有工厂参数和配置设置。用户可以经由图形用户界面302修改设置。
基于目标距离的单独照明模式序列
对部件标记进行解码的挑战之一是其需要非常具体的扫描仪设置(例如，曝光和/或增益设置)以成功地照亮标记并获取包括标记的图像。现代扫描装置配备有不同的光源和/或照明器，其有助于近距离强调特征。然而，即使配备有不同的光源时，扫描装置也倾向于仅在“接触”读取时表现良好(例如，部件紧邻扫描仪)。当物体和扫描装置之间的距离增加时，扫描装置的性能劣化。
本公开的一些方面通过设置扫描装置100而提供针对该技术问题的技术方案，该扫描装置100包括用于确定设备和目标物体之间的距离的一个或更多个距离传感器104。根据测量距离，扫描装置自动地并且无需用户干预地将针对特定距离范围设计的相应照明模式序列投射(例如，激活或选择)到目标物体。
在一些实施方式中，照明模式序列包括根据预定顺序排列的一个或更多个照明模式。在一些实施方式中，预定顺序基于将获得成功读取的概率(例如，递减概率)。
在一种使用场景中，当扫描装置确定装置和目标物体之间的距离与“接触”读取(例如，近场)相对应时，装置避免使用(例如，不激活)针对“远程”读取(例如，远场)设计的光源。从获得成功读取的概率最高的照明模式开始，装置激活照明模式的“接触”照明序列。如果这样没有导致图像数据的成功提取，则尝试下一个最可能的照明模式。如此一直持续到照明模式的“接触”照明序列的所有照明模式都被尝试过为止(例如，按递减概率顺序)。在一些实施方式中，在尝试一次“接触”照明序列之后，扫描装置重复相同的照明序列。在一些实施方式中，在尝试一次照明序列之后，扫描装置测量(例如，使用距离传感器)装置和目标物体之间的距离，并且选择与测量距离相对应的照明模式序列。
在一些实施方式中，如果装置在前一读取周期中获得了良好读取，并且装置确定当前读取周期具有与前一读取周期相同的距离场，则装置从用于获得良好读取的照明模式开始。作为示例，在与“接触”距离相对应的前一读取周期中，装置使用“接触”照明序列的照明模式B获得良好读取，该照明序列包括顺序为照明模式A、照明模式B和照明模式C的照明模式。如果装置确定当前读取周期也是“接触”，则装置从照明模式B开始。这里的理念是用户可能正在读取许多相似的部件，并且如果从上一次解码的已知良好设置开始，则设备可以更快地实现良好读取。
基于目标距离激活单独的照明模式序列有几个优点。首先，通过自动选择针对特定距离范围优化的照明模式序列，扫描装置可以产生更多的“良好读取”，这带来更高的生产率和更大的用户满意度。第二，通过从用于在前一读取周期中获得良好读取的照明模式开始，提高了实现良好读取的概率。这也带来了更高的生产率和提高的用户满意度。第三，因为照明模式序列针对距离场是预定的，所以用户能够避免选择针对当前测量的距离并非最优的照明模式。这节省了时间并提高了用户满意度。
图5例示根据一些实施方式的设备100的距离场和距离范围。
在一些实施方式中，设备100被配置为在多个距离场中进行操作。距离场与相应的距离范围(例如，工作距离范围)相对应。图5例示在一些实施方式中，设备100被配置为在与近场距离范围292相对应的近场内进行操作。近场的典型范围是0mm至10mm、0mm至20mm或0mm至25mm。
图5例示在一些实施方式中，设备100被配置为在与中场距离范围294相对应的中场中进行操作。中场的典型范围是10mm至40mm、20mm至50mm或20mm至60mm。
图5还例示在一些实施方式中，设备100被配置为在与远场距离范围296相对应的远场中进行操作。远场距离的典型范围是50mm至300mm、>60mm或60mm至250mm。
在一些实施方式中，摄像头211具有与距离场相对应的一个或更多个预定焦点位置。例如，在一些实施方式中，近场与0mm、5mm、10mm、15mm和/或20mm的摄像头焦点位置相对应。在一些实施方式中，中场与比距离传感器测量的距离大40mm、50mm和/或15mm的摄像头焦点位置相对应。
尽管图5示出了三个距离场，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是设备100可以包括各自与相应距离范围相对应的任意数量的距离场(例如，两个、三个、五个或六个)。
在一些实施方式中，距离场及其对应距离范围可以基于摄像头规格和/或用户规格进行修改。
根据本公开的一些实施方式，当针对即将到来的图像捕获准备图像捕获设置时，设备100利用距离传感器104测量设备100和目标物体之间的距离。在一些实施方式中，设备100将测量距离与多个预定距离场和/或距离范围相关联(例如，映射或比较)，并且识别测量距离所对应的距离场和/或距离范围。
在一些实施方式中，距离场(例如，距离范围)具有相应的(例如，唯一的或不同的)照明模式序列(例如，照明模式234)。
在一些实施方式中，在“近场”中，设备100执行具有照明模式(例如，(i)穹顶(例如，穹顶光源120)-红色(彩色)，(ii)穹顶-蓝色，(iii)低角度(仅南)(例如，低角度南光源118-2)，(iv)低角度(北和南)(例如，低角度北光源118-1和低角度南光源118-2)，以及(v)与穹顶红色组合的低角度(北和南)光源(例如，低角度北光源118-1、低角度南光源118-2以及具有红色的穹顶光源))的近场照明模式序列。
在一些实施方式中，在“中场”中，设备100执行具有照明模式(例如，(i)低角度(仅南)，(ii)低角度(北和南)，以及(iii)远程)的中场照明模式序列。
在一些实施方式中，在“远场”中，设备100执行具有仅远程(例如，远程光源116)照明模式的远场照明模式序列。
在一些实施方式中，照明序列内的照明模式的顺序本质上是从最有可能解码图像到最不可能解码图像进行排序。
在一些实施方式中，对于照明模式，获取图像的平均时间约为35毫秒，并且处理图像的平均时间约为100毫秒。因此，迭代通过具有5个照明模式的近场照明模式序列的平均时间约为675毫秒。
在一些实施方式中，穹顶光源120和低角度光源118(例如，低角度北光源118-1和低角度南光源118-2)(例如，通过处理器202)同时激活以读取可能位于圆形表面上的极大代码。穹顶光源120和低角度光源118的组合在整个图像上产生了更均匀的照明，并且提高了获得成功读取的概率。这导致更好的用户满意度，因为用户不必为了能够获得成功读取而在照明覆盖区内完美地对准代码。
基于目标距离的符号或帧速率改变
本公开的一些方面涉及用于读取和解码包含在条形码中的数据的扫描装置(例如，设备100)。条形码与相应的符号类型(例如，条形码类型或条形码符号类型)相关联。符号类型的示例包括Code 39(线性条形码)、Code 128(例如，支持字母和数字字符)、UPC(通用产品代码)、DotCode(也称为Dot-Peen)、数据矩阵以及直接零部件标记(DPM)/汽车。汽车工业中使用的DPM倾向于在不同尺寸和表面的部件上直接进行铣削、冲压或蚀刻。
设备100中启用的每种符号类型都使用有限的处理时间量(例如，通过增加处理器202在进行解码之前需要识别和/或匹配的数据量)。
实际上，符号类型可以与扫描装置和目标物体之间的距离相关联。这是因为摄像头解析标签内的图像细节和元素的能力对扫描装置离目标物体的距离施加了物理限制。在物理限制之外，禁用通常尺寸较小的符号是有意义的。例如，作为面积小于1平方厘米的符号类型，通常不选择微型二维码为印刷在货物托盘的侧面上的标签符号，但其对于小型电子装置或电子元件来说是理想的。因此，当扫描装置进行远程操作时，可以禁用微型二维码类型以提高读码器的整体性能(例如，通过减少数据处理和避免无意义的代码类型)。
根据一些实施方式，扫描装置100包括一个或更多个距离传感器。装置测量目标物体和装置之间的距离，并确定测量距离与(例如，预定)距离场和/或距离范围相对应。装置从多个预定符号类型(例如，符号数据246)中识别(例如，自动且无需用户干预)与所确定的距离场和/或距离范围相对应的符号类型子集。装置获取物体的图像，并使用符号类型子集对图像进行解码。
在一些实施方式中，基于距离减少符号类型具有减少处理时间的益处，从而获得更快和更高性能的装置。
根据本公开的一些方面，扫描装置100被配置为基于装置和目标物体之间的距离来改变图像获取速率(例如，帧速率)。在一些实施方式中，当装置和目标物体之间的距离增加时(例如，目标物体离装置更远)，装置提高图像获取速率。在一些实施方式中，当装置和目标物体之间的距离减小时(例如，当目标物体更靠近装置时)，装置减小图像获取速率。
例如，当装置获取在较长距离(例如，100mm以上)处的图像时，与在较短距离(例如，20mm以下)处获取的图像的面积相比，符号所占用的图像的面积通常较小(例如，小于50％)。符号尺寸、扫描装置和目标物体之间的距离以及能够读取的数据量之间的平衡存在限制。当装置远离目标物体移动时，标签的元素尺寸减小。因为摄像头具有固定的分辨率并且标签的元素尺寸在较长距离处减小，所以摄像头在较长距离上解析标签的各个元素可能具有挑战性。当在产品上打印非常大的标签时，这种关系引导用户减少数据量。因为从在较长距离处获取的图像中处理和提取图像数据更加容易，所以当装置和目标物体之间的距离增加时，图像获取速率增加。
相反，在近程读取期间(例如，近场)，元素尺寸可能变得相当大。例如，符号可以占用图像帧的90％以上。因此，当装置近距离读取标签时，图像获取速率可能较慢，以允许摄像头传感器有足够的时间来解析密集代码中的较小元素。
使用距离传感器增量来确定何时进入呈现模式
本公开的一些方面涉及一种测量装置和物体之间距离的扫描装置。装置基于测量的距离来激活或停用操作模式(例如，连续读取模式或呈现模式)。
扫描装置可以被配置为在连续捕获/读取模式和呈现模式下进行操作。在连续捕获/读取模式下，装置连续获取图像以在图像中查找数据标签(即使装置附近可能没有任何物体和/或条形码)。因此，连续捕获/读取模式产生大量热量并且消耗不必要的功率。从用户的角度来看，因为来自装置的图像捕获系统的光总是闪烁，这可能使用户的眼睛不适，所以连续捕获/读取模式可能令人讨厌。相比之下，在呈现模式中，装置处于空闲状态，直至在装置的视场中检测到物体。在物体离开视场后，装置返回到空闲状态。
根据一些实施方式，扫描装置100包括内部距离传感器。扫描装置经由距离传感器确定在装置的视场中是否存在物体(例如，部件、组件或部件标记)。例如，在一些实施方式中，装置测量(例如，通过距离传感器)基线深度。在测量基线深度之后，装置测量(例如，通过距离传感器)第一深度。当第一深度与基线深度(例如，差值超过阈值差)不同时，装置确定物体在视场内。装置响应于确定而激活读取周期。在一些实施方式中，在激活读取周期之后，装置测量第二深度。装置检测到第二深度在基线深度的阈值范围内。响应于检测，装置停用读取周期(例如，装置确定物体不在装置的视场中)。
因此，本文公开的装置和/或方法有利地改进了装置及其操作。具体而言，通过将装置保持在空闲状态并且在视场内存在物体时激活读取周期，装置使用更少的功率并且不容易过热。用户体验也得到改善，因为用户不再需要处理来自图像捕获系统的连续闪光。
图6A和图6B例示根据一些实施方式的设备100的示例性操作。
图6A例示面向(例如，指向)表面402的设备100。设备100处于(例如，基本上)静止位置。例如，设备100可以由用户握持，或者紧固(例如，固定)(例如，安装在支架上)。表面402可以是诸如桌面的固定表面。图6A例示了在设备100的视场中没有物体。在一些实施方式中，设备100处于“未读取状态”(例如，呈现模式)。元素404表示设备100和表面402之间的距离(例如，由距离传感器104测量)。在一些实施方式中，距离404也称为“返回原位”距离或基线深度。
图6B例示设备100的视场内的物体406。在一些情况下，物体406经由用户对物体406的移动而进入设备100的视场。在一些情况下，物体406经由设备100的移动而进入设备100的视场。
在一些实施方式中，设备100经由距离传感器104检测设备100和物体406之间的距离408。设备100确定测量的距离(例如，从距离404到距离408)存在改变(例如，减小)。
在一些实施方式中，距离的改变代表“检测到上升沿”事件。将物体出现之前的距离(例如，距离404)被记录为“返回原位”距离或基线深度。如果再次检测到距离404或距离404的预定阈值(例如，通过距离传感器104)，则设备100确定物体从视场中移除并且停止读取。
在一些实施方式中，响应于测量的距离的改变，设备100激活读取周期(例如，设备100进入读取状态)。如果出现在设备100的视图中的物体具有标签标记，则对标签标记进行解码。“读取结束”计时器将会重置，这允许再次读取标签标记(例如，重复读取)。
在一些实施方式中，如果在读取周期结束时未读取(例如，检测)到代码，则设备100停止捕获图像并且返回到非读取状态(例如，呈现模式)。这也避免了物体被意外地放置在装置的视场中并且无限期地触发读取状态的情况。
在一些实施方式中，当物体406不再处于设备100的视场中时(例如，物体406或设备100已经移动)，距离传感器104报告在图6A中捕获的距离404(例如，或者距离404的阈值内的距离)。当报告了距离404(或者距离404的阈值内的距离)时，设备100移动到其停止图像捕获和图像处理的“未读取”状态(例如，呈现模式)。在一些实施方式中，从设备100的视场中移除物体406导致“下降沿”状态转变到非读取状态。
在一些实施方式中，设备100可以由用户握持，并且仍然能够从呈现模式转换到读取状态。例如，用户可以握持设备100并且将设备100移动至更靠近物体以触发“上升沿”或距离减小从而激活读取周期。另选地，用户可以握持设备100并将物体移动得更靠近设备100以激活读取周期。
在一些实施方式中，存在应用于“返回原位”距离404的公差(例如，2％、3％、2mm或5mm)。例如，如果“返回原位距离”是100mm并且设备100读取98mm以上，则足以停止装置活动。
在一些实施方式中，当当前距离(例如，由距离传感器104测量)在记录的“返回原位”距离的预定接近度内(例如，在记录的返回原位距离的5mm内)时，设备100结束读取周期。在一些实施方式中，设备100(例如，一个或更多个处理器202)在监测“返回原位”距离时将当前距离增加5mm，这是因为将报告值舍入为整数格式时，距离传感器可以在两个值之间来回切换。
在一些实施方式中，当距离传感器104检测到大于“返回原位距离”或大于距离传感器104的极限的距离时，设备100结束读取周期。
在一些实施方式中，代替距离传感器(或除了距离传感器之外)，设备100包括图像处理算法来检测“上升沿”或“下降沿”事件。例如，设备可以获取包括表面402的基线图像，获取包括物体408的图像，并且使用图像相减技术来检测“上升沿”或“下降沿”事件(例如，通过从图像中测量表面402和物体406之间的距离差)。
在一些实施方式中，可以经由摄像头(例如，摄像头211)的焦点变化来检测“上升沿”或“下降沿”事件。例如，设备100可以经由摄像头的屈光焦点的变化来检测物体。
流程图
图7A和图7B提供方法700的流程图。方法700也称为工艺。方法700由具有一个或更多个距离传感器104、多个光源110、一个或更多个处理器202(例如，处理电路)和存储器206的设备100(例如，电子装置或扫描仪)执行(例如，在设备100处执行或使用设备100执行)。存储器206存储被配置为由一个或更多个处理器202执行的一个或更多个程序。在一些实施方式中，图1、图2、图3、图4A、图4B、图5、图6A和图6B所示的操作与存储在存储器206或其它非暂时性计算机可读存储介质中的指令相对应。计算机可读存储介质可以包括磁盘或光盘存储装置、诸如闪存存储器的固态存储装置或其它非易失性存储器装置或器件。存储在计算机可读存储介质上的指令可以包括以下各项中的一个或更多个：源代码、汇编语言代码、目标代码或由一个或更多个处理器解译的其它指令格式。可以组合方法700中的一些操作和/或可以改变一些操作的顺序。
在一些实施方式中，距离传感器104是飞行时间(TOF)传感器、超声波传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一种。
在一些实施方式中，多个光源110包括远程光源116、低角度光源118(例如，暗场光源)和/或穹顶光源120。在一些实施方式中，光源包括一个或更多个相应照明特性(例如，照明的颜色和均匀性)。在一些实施方式中，多个光源包括具有一种颜色(例如，蓝色或红色)的LED光源。在一些实施方式中，多个光源包括作为组合了可以选择性地激活以照亮物体的两种或更多种颜色(例如，蓝色和红色)的LED的光源。
在一些实施方式中，每个光源可以分类为内部光源或外部光源，如名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利No.8989569(其全部内容通过引用并入本文)中所述。如该专利中所解释，术语“内部”和“外部”不是指各个光源安装在照明器中或照明器上的位置，而是指光源发光的大致方向。“内部”光源通常朝向反射器内部发光，而“外部”光源朝向反射器内部之外的方向发光。
在一些实施方式中，多个光源包括面向内的光源(例如，指向设备100的图像传感器212)和面向外的光源(例如，远离图像传感器)。
在一些实施方式中，多个光源包括具有第一颜色(例如，红色、红外、蓝色或绿色)的第一光源和具有与第一颜色不同的第二颜色的第二光源。
在一些实施方式中，设备100包括图像传感器212。
在一些实施方式中，设备100包括具有透镜的摄像头211。摄像头用于获取目标物体的一个或更多个图像。在一些实施方式中，图像传感器是摄像头的一部分。
参照图7A，设备100经由距离传感器104(例如，直接地)确定(702)物体(例如，标签、条形码、代码)和设备100(例如，距离传感器)之间的距离。在一些实施方式中，物体是包括标签、条形码、代码或部件标记的部件(例如，组件)。在一些实施方式中，物体是任何材料和/或表面(例如，反光、暗淡、光滑或粗糙的表面)。
在一些实施方式中，设备100经由从距离传感器104的直接测量确定物体和设备100之间的距离。
在一些实施方式中，设备100经由间接测量来确定物体和设备100之间的距离。例如，设备100可以使用诸如图像焦点探测器、模数转换(ADC)和/或数模转换(DAC)距离测量技术来确定物体和设备100之间的距离。
当物体和设备之间的距离(例如，间隔)在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，设备100激活(704)(例如，采用、选择和部署)(例如，自动地并且无需用户干预)与(例如，特定于)第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列中的照明模式具有预定顺序。
在一些实施方式中，第一照明序列是多个照明序列中的一个。多个照明序列中的每个照明序列对应与相应的距离范围。
在一些实施方式中，多个距离范围包括(706)近场距离范围、中场距离范围和远场距离范围。例如，在一些实施方式中，近场距离范围中的物体位于距离设备100为0mm和20mm之间。在一些实施方式中，中场距离范围内的物体位于距离设备100约20mm和60mm之间。在一些实施方式中，远场距离范围中的物体位于距设备100超过60mm处(例如，60mm至250mm或60mm至300mm)。
在一些实施方式中，多个距离范围中的每个距离范围与照明模式的唯一序列相对应(708)。
例如，在一些实施方式中，近场距离范围对应于照明模式序列：(i)穹顶光源(红色)，(ii)穹顶光源(蓝色)，(iii)低角度光源(仅南)，(iv)低角度光源(北和南)，以及(v)与穹顶光源(红色)组合的低角度光源(北和南)。在一些实施方式中，在中场距离范围中，照明模式序列为(i)低角度(仅南)，(ii)低角度(北和南)，以及(iii)远程。在一些实施方式中，在远场距离范围中，照明模式序列为仅远程。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括(710)多个照明模式。例如，如上所述，与中场距离范围相对应的照明模式序列包括三种照明模式：(i)低角度(仅南)，(ii)低角度(北和南)，以及(iii)远程。
在一些实施方式中，照明模式中的每个照明模式使用(712)光源和/或照明特性(例如，强度、均匀性、强度和/或照明角度)的特定组合。例如，如上所述，与近场距离范围相对应的照明模式序列包括五个照明模式(上面编号为(i)至(v))。第一照明模式(例如，穹顶光源(红色))使用穹顶光源120和红色光(例如，红色LED)。第二照明模式(例如，穹顶光源(蓝色))使用穹顶光源120和蓝色光(例如，蓝色LED)。
在一些实施方式中，照明模式的第一序列包括利用外部光源(例如，环境光源)的照明模式。
在一些实施方式中，用户可以调整光源的照明特性。例如，用户可以改变光源的照明强度和/或角度。在一些实施方式中，照明特性/设置由系统预定义，并且不能由用户改变。
继续参照图7A，在一些实施方式中，基于每个照明模式将在物体的亮部和暗部之间产生对比的概率(例如，相应的照明模式将使光从物体反射到设备100的图像传感器)，设备100根据预定顺序来激活(714)多个照明模式。
在一些实施方式中，预定顺序是基于概率的递减顺序的(716)。
在一些实施方式中，设备100重复(718)确定和激活的步骤，直到图像传感器捕获物体的图像。
例如，在一些实施方式中，当物体和设备100之间的距离在第一距离范围内时，设备100通过与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列重复地循环直到成功地获取物体的图像。
在一些实施方式中，设备100被配置为检测(例如，确定)物体和设备之间的距离(例如，在时间t＝0时)，并且激活与检测到的距离范围相对应的照明模式。在一个或几个(例如，三个或五个)照明模式周期结束时，设备100再次检查设备100和物体之间的距离。当设备确定物体和设备之间的距离仍处在先前确定的距离范围内时，设备重复与先前(和当前)确定的距离范围相对应的照明模式序列。当设备确定物体和设备之间的距离与和先前确定的距离范围不同的距离范围相对应时，设备激活与新确定的距离范围相对应的另一照明模式序列以照亮物体。
在一些实施方式中，在设备的操作者已经被训练为通过保持设备静止来扫描物体(而不是四处移动设备进行尝试并且扫描物体)之后，距离传感器104检测一次距离并且获得第一距离范围。然后，设备重复地激活与距离范围相对应的照明模式序列(例如，无需重新建立距离)。
在一些实施方式中，当捕获物体的图像时，设备100确定(720)多个照明模式中的第一照明模式被激活(例如，通过使用第一照明模式照亮物体来捕获物体的图像)。在设备的后续操作期间，设备100对照明模式的第一序列中的多个照明模式重新排序(722)，使得首先激活第一照明模式。
图8A和图8B提供方法800的流程图。方法800由具有一个或更多个距离传感器104、多个光源110、一个或更多个处理器202和存储器206的设备100执行(例如，在设备100处执行或使用设备100执行)。存储器206存储被配置为由一个或更多个处理器202执行的一个或更多个程序。在一些实施方式中，图1、图2、图3、图4A、图4B、图5、图6A和图6B所示的操作与存储在存储器206或其它非暂时性计算机可读存储介质中的指令相对应。计算机可读存储介质可以包括磁盘或光盘存储装置、诸如闪存存储器的固态存储装置或其它非易失性存储器装置或器件。存储在计算机可读存储介质上的指令可以包括以下各项中的一个或更多个：源代码、汇编语言代码、目标代码或由一个或更多个处理器解译的其它指令格式。可以组合方法800中的一些操作和/或可以改变一些操作的顺序。
设备100经由距离传感器104确定(802)物体(例如，标签、条形码或代码)和设备之间的距离。
当物体和设备100之间的距离(例如，间隔)在预定的多个距离范围中的第一距离范围内时，设备100从多个预定符号类型中识别(804)(例如，自动地并且无需用户干预地确定)对应于第一距离范围的一个或更多个符号类型(例如，条形码类型或条形码符号类型)子集。
在一些实施方式中，多个距离范围包括(806)近场距离范围(例如，0mm至20mm)、中场距离范围(例如，20mm至60mm)和远场距离范围(例如，>60mm或60mm至250mm)中的两个以上。
在一些实施方式中，在设备100上本地存储(808)多个符号类型。
在一些实施方式中，在与设备不同的计算机装置上(例如，通信地联接到设备100)存储(810)多个符号类型。
在一些实施方式中，多个符号类型包括(812)线性(例如，一维)符号和2D符号(例如，二维码)。
在一些实施方式中，当物体和设备100之间的距离在第一距离范围内时，设备100激活(814)(例如，自动地并且无需用户干预)与第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由多个光源照亮物体。在一些实施方式中，照明模式的第一序列中的照明模式具有预定顺序。照明模式的细节和照明模式的顺序参照图7A和图7B进行了讨论，并且为了简洁起见不再重复。
在一些实施方式中，设备100获取(816)(例如，捕获)物体的一个或更多个图像。
在一些实施方式中，设备100基于设备和物体之间的距离来调整(818)(例如，改变、确定或从预定速率中选择)用于获取一个或更多个图像的图像获取速率(例如，帧速率)。
在一些情况下，当设备和物体之间的距离增加时，设备100增加(820)图像获取速率。
例如，在一些实施方式中，因为期望代码包含更少的数据，所以图像获取速率在较长距离处增加(例如，更快)。在一些实施方式中，因为代码具有更大尺寸的元素，所以图像获取速率在更长距离处增加，从而带来更快的处理时间。
在一些实施方式中，当设备和物体之间的距离减小时，设备100降低图像获取速率。例如，因为图像传感器解析密集代码中的较小元素，所以在靠近设备100处读取标签的同时帧速率降低(例如，更慢)。
继续参照图8B，设备100基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码(822)。例如，设备100解析关于物体的信息，包括物体的细节、物体内的元素或特征(例如，线的存在和与线相对应的厚度)。
在一些实施方式中，从多个符号类型中识别符号类型子集包括禁用(例如，不测试)多个符号类型中通常不用于所确定的距离的一个或更多个其它符号类型。
例如，在某些情况下，在需要远程读取的应用中可能找不到特定符号。例如，通常不选择微型二维码作为印刷在货物托盘的侧面上的标签符号，但其适用于小型电子装置或电子组件。因此，在一些实施方式中，当设备和物体之间的距离处于远程(例如，远场范围)时，设备100从其可能的候选符号列表中排除微型二维码类型。
作为另一示例，对于具有非常宽(或非常长)的代码的代码类型，设备100需要放置得离代码足够远，使得整个代码可以适合图像传感器212的视场。因此，当设备100靠近物体放置(例如，在近场范围内)时，可以排除与长码或宽码相关联的符号类型。
在一些实施方式中，基于所识别的符号类型子集对一个或更多个图像进行解码包括从一个或更多个图像中识别(824)一个或更多个物体特征。例如，在一些实施方式中，物体是条形码，并且物体特征包括条形码的条的宽度、条形码的条之间的间隔的宽度、条形码的长度、条形码的宽度和/或条形码的长度和宽度之间的比率。
在一些实施方式中，解码的步骤包括将物体特征与符号类型子集中的符号类型的相应特征进行比较(826)，根据比较确定(828)物体与符号类型子集中的第一符号类型相对应，并且基于第一符号类型对一个或更多个物体特征进行解码(830)。
图9A和图9B提供方法900的流程图。方法900由具有一个或更多个距离传感器104、图像传感器212、一个或更多个处理器202和存储器206的设备100来执行(例如，在设备100处执行或使用设备100来执行)。存储器206存储被配置为由一个或更多个处理器202执行的一个或更多个程序。在一些实施方式中，图1、图2、图3、图4A、图4B、图5、图6A和图6B所示的操作与存储在存储器206或其它非暂时性计算机可读存储介质中的指令相对应。计算机可读存储介质可以包括磁盘或光盘存储装置、诸如闪存存储器的固态存储装置或其它非易失性存储装置或器件。存储在计算机可读存储介质上的指令可以包括以下各项中的一个或更多个：源代码、汇编语言代码、目标代码或由一个或更多个处理器解释的其它指令格式。可以组合方法900中的一些操作和/或可以改变一些操作的顺序。
在一些实施方式中，距离传感器104是飞行时间传感器、超声波传感器、红外(IR)传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一种。
在一些实施方式中，设备100被安装(901)在支架上。在一些实施方式中，设备100是标签扫描站的一部分。
设备100测量(902)(例如，获得)(例如，使用距离传感器)基线深度。在一些实施方式中，基线深度也称为“距离”或“返回原位”距离。例如，基线深度可以是100mm、150mm、220mm或250mm。
在测量基线深度之后，设备100测量(904)(例如，使用距离传感器104)第一深度。
设备100确定(906)第一深度不同于基线深度。
在一些实施方式中，第一深度小于基线深度(907)(例如，基线深度为100mm，而第一深度为20mm)。在一些实施方式中，报告的距离的减少表示“检测到上升沿”事件。
响应于确定，设备100激活(908)读取周期。
在一些实施方式中，当读取周期激活时，设备100使用图像传感器捕获(910)图像。例如，设备100使用包括图像传感器212的摄像头211来捕获图像传感器的视场内的物体的图像。
在一些实施方式中，捕获的图像包括(912)具有条形码的图像(例如，标签或部件标记)。
在一些实施方式中，在读取周期中，设备100捕获图像并评估图像的质量。根据图像质量，设备处理(例如，解码)图像或者重新捕获另一图像。
在一些实施方式中，方法900还包括对条形码进行解码(914)。
在一些实施方式中，设备100确定(916)从基线深度到第一深度的改变速率(例如，根据来自距离传感器104的信号)。还根据确定改变速率超过最小改变速率(或至少等于最小改变速率)(例如，10mm/s以上)来激活读取周期。
在一些实施方式中，设备100确定从基线深度到第一深度的改变速率。还根据确定从基线深度到第一深度的改变速率在阈值范围内(例如，在20mm/s和100mm/s之间)来激活读取周期。
在一些实施方式中，在预定时间段内确定(918)(例如，通过设备100)改变速率。例如，在一些实施方式中，距离传感器104被配置为以预定时间间隔(例如，每30毫秒或每50毫秒)测量距离。如果预定时间间隔内的改变速率很小(例如，用户非常缓慢地将物体移动到设备)，则读取周期将不会开始。另一方面，如果预定时间间隔内的改变速率太大，则可能是由于其它原因(例如，用户无意中敲击安装有设备的桌子)。
继续参照图9B，在一些实施方式中，在激活读取周期之后，设备100测量(920)第二深度。
设备100检测(924)到第二深度在基线深度的阈值范围内。
在一些实施方式中，阈值范围包括(926)基于关于基线深度的百分比范围(例如，±2％、±3％、±5％或±8％)的区间。
在一些实施方式中，阈值范围包括(928)基于关于基线深度的绝对范围(例如，±2mm或±5mm)的区间。
在一些实施方式中，阈值范围具有(929)有限的下限并且没有上限。例如，阈值范围可以是单侧的(例如，具有单侧范围)(例如，95mm以上或者99mm以上)。
响应于检测，设备100停用(930)读取周期。
在一些实施方式中，停用读取周期包括停用(932)图像传感器。
在一些实施方式中，读取周期可以具有预定的时间量或预定的周期数(例如，一个、三个或十个)。
在一些实施方式中，读取周期包括连续读取周期(例如，连续模式)，其中摄像头连续捕获图像以进行评估和/或处理。
在一些实施方式中，读取周期包括一次性循环，其中设备获取一个图像，评估该图像，并且基于该评估确定是处理还是忽略该图像。
以上识别的可执行模块、应用或过程集中的每一个可以存储在一个或更多个先前提到的存储器装置中，并且与用于执行上述功能的指令集相对应。以上识别的模块或程序(即，指令集)无需实现为单独的软件程序、过程或模块，从而这些模块的各种子集可以在各种实现方式中组合或以其它方式重新布置。在一些实现方式中，存储器206存储上述模块和数据结构的子集。此外，存储器206可以存储以上未描述的附加模块或数据结构。
这里在本发明的描述中使用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式，而不是为了限制本发明。如在本发明和所附权利要求的描述中所用，单数形式“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另行指出。还应当理解，本文使用的术语“和/或”是指一个或更多个相关联列出项的任何和所有可能的组合，并且包含该一个或更多个相关联列出项的任何和所有可能的组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和“包含”指定所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
如本文所用，除非另有明确说明，否则短语“基于”并不表示“仅基于”。换句话说，短语“基于”描述了“仅基于”和“至少基于”两者。
如本文所用，术语“示例性”表示“用作示例、实例或图示”，并且不一定表示示例相对于任何其它配置或实现方式的任何偏好或优势。
如本文所用，术语“和/或”包含所列元件的任何组合。例如，“A、B和/或C”包括以下元件的集合：仅A、仅B、仅C、A和B不含C、A和C不含B、B和C不含A，以及全部三个元件A、B和C的组合。
出于解释的目的，已经参照具体实现方式进行了前面的描述。然而，上述例示性讨论并不旨在穷举或者将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，可以进行许多修改和变化。选择和描述这些实现方式是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域其它技术人员能够最好地利用本发明和具有各种修改的各种实现方式，以适合于预期的特定用途。
相关申请的交叉引用
本申请涉及以下申请，这些申请中的每一个通过引用整体并入本文：
·(i)2022年8月25日提交的名称为“基于目标距离的符号或帧速率改变”的美国专利申请No._____(代理人案卷号121866-5123-US)；
·(ii)2022年8月25日提交的名称为“使用距离传感器增量来确定何时进入呈现模式”的美国专利申请No._____(代理人案卷号121866-5124-US)；
·(iii)2011年9月15日提交的名称为“提供漫射光的方法”的美国专利申请No.13/233535，现为2012年6月27日授权的美国专利No.8224174；以及
·(iv)2014年6月6日提交的名称为“暗场和明场组合照明器”的美国专利申请No.14/298659，现为2015年3月24日授权的美国专利No.8989569。

Claims (20)

1.一种扫描设备，所述扫描设备包括：
距离传感器；
多个光源；
一个或更多个处理器；以及
存储器，所述存储器联接到所述一个或更多个处理器，所述存储器存储被配置为由所述一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序，所述一个或更多个程序包括以下指令，所述指令用于：
经由所述距离传感器确定物体和所述扫描设备之间的距离；以及
根据确定所述物体和所述设备之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内，激活与所述第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由所述多个光源照亮所述物体。
2.根据权利要求1所述的扫描设备，所述扫描设备还包括：
图像传感器；并且
所述一个或更多个程序还包括以下指令，所述指令用于：
重复确定所述物体和所述设备之间的距离在所述第一距离范围内和激活所述照明模式的所述第一序列的步骤，直到所述图像传感器捕获所述物体的图像。
3.根据权利要求2所述的扫描设备，其中，
所述照明模式的第一序列包括多个照明模式，并且
所述一个或更多个程序还包括以下指令，所述指令用于：
当所述物体的所述图像被捕获时，确定所述多个照明模式中的第一照明模式被激活；以及
在所述设备的后续操作期间，对所述照明模式的第一序列中的所述多个照明模式进行重新排序，使得首先激活所述第一照明模式。
4.根据权利要求1所述的扫描设备，所述设备还包括：
摄像头，所述摄像头具有透镜和图像传感器，所述摄像头用于获取所述物体的一个或更多个图像。
5.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，
所述照明模式的第一序列包括多个照明模式，所述照明模式中的每一个使用光源和/或照明特性的不同组合来照亮物体，并且
所述一个或更多个程序包括指令，所述指令用于：
基于相应照明模式将在所述物体的亮部和暗部之间产生对比的概率，根据预定顺序来激活所述多个照明模式。
6.根据权利要求5所述的扫描设备，其中，所述预定顺序是基于概率的递减顺序的。
7.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，所述多个光源包括：
远程光源；
低角度光源；和/或
穹顶光源。
8.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，所述多个光源包括面向内的光源和面向外的光源。
9.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，所述多个光源包括：
第一光源，所述第一光源具有第一颜色；以及
第二光源，所述第二光源具有与所述第一颜色不同的第二颜色。
10.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，所述多个距离范围包括：
近场距离范围；
中场距离范围；以及
远场距离范围。
11.根据权利要求10所述的扫描设备，其中，所述多个距离范围中的每个距离范围与照明模式的唯一序列相对应。
12.根据权利要求1所述的扫描设备，其中，所述距离传感器是飞行时间传感器、超声波传感器、雷达传感器或激光雷达传感器中的一者。
13.一种由具有距离传感器和多个光源的设备执行的方法，所述方法包括以下步骤：
经由所述距离传感器确定物体和所述设备之间的距离；以及
根据确定所述物体和所述设备之间的所述距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内，激活与所述第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由所述多个光源照亮所述物体。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
所述设备还包括图像传感器，并且
所述方法还包括以下步骤：
重复确定所述距离和激活所述照明模式的所述第一序列的步骤，直到所述图像传感器捕获所述物体的图像。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，
所述照明模式的第一序列包括多个照明模式，并且
所述方法还包括以下步骤：
当所述物体的所述图像被捕获时，确定所述多个照明模式中的第一照明模式被激活；并且
在所述设备的后续操作期间，对所述照明模式的第一序列中的所述多个照明模式重新排序，使得首先激活所述第一照明模式。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，
所述照明模式的第一序列包括多个照明模式，所述照明模式中的每一个使用光源和/或照明特性的不同组合来照亮所述物体，并且
所述方法还包括以下步骤：
基于相应照明模式将在所述物体的亮部和暗部之间产生对比的概率，根据预定顺序激活所述多个照明模式。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述预定顺序是基于概率的递减顺序的。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个光源包括：
远程光源；
低角度光源；和/或
穹顶光源。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多个距离范围包括：
近场距离范围；
中场距离范围；以及
远场距离范围。
20.一种扫描系统，所述扫描系统包括：
距离传感器；
多个光源；
一个或更多个处理器；
存储器，所述存储器联接到所述一个或更多个处理器，所述存储器存储被配置为由所述一个或更多个处理器执行的一个或更多个程序，所述一个或更多个程序包括以下指令，所述指令用于：
经由所述距离传感器确定物体和所述扫描系统之间的距离；以及
根据确定所述物体和所述系统之间的距离在预定的多个距离范围中的第一距离范围内，激活与所述第一距离范围相对应的照明模式的第一序列以经由所述多个光源照亮所述物体；以及
摄像头，所述摄像头用于捕获所述物体的一个或更多个图像。
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