CN208812764U - 打印单元的线上数据验证器 - Google Patents
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Abstract
一种打印单元的线上数据验证器,其为一种整合在一打印单元前侧的数位影像系统,该打印单元的一出口设置在与该验证器相同的一侧,用于打印从该出口所送出一媒介物上的一标签的影像;该验证器主要包括:一控制器,作为与该打印单元主机控制器通讯,并控制该验证器整体操作功能的中枢;一相机模块,包括一传感器印刷电路板和一光学透镜,其中该传感器印刷电路板包含用于捕获标签的二维数位影像的一相机传感器;以及一光源模块,包括一光条、一光条印刷电路板、一菲涅尔透镜及一视窗以提供均匀和扁平照明于该媒介物上。
Description
本申请要求在2017年10月18日提交台湾专利局、申请号为62574183、名称为“列印单元的线上数据验证器”的台湾专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本实用新型是关于一种打印单元的数据验证器,特别是一种整合打印与验证系统使能在线上自动量测与修正条码打印品质的精巧二维条码验证器。
背景技术
商品通常贴有标签(label)码,例如各种条码,可用于识别和跟踪卖场、商店、超市、仓库及其他商业和工业的产品;目前,条码已成为各行业商品供应链的重要需求,尤其在消费者支付、金融和服务业等方面一直备受关注;固定或移动条码扫描器可用于读取条码的影像资料,并通过打印单元的一出口报知该条码的内容,以供检验器(verifier)或验证器(validator)进行分析和处理。
通常,检验器被用来测量条码(条形/空间宽度,黑/白对比度和其他参数)及分级(grade)条码(依据量测数据的可量化值);此外,验证器还具有验证条码并将读取数据与预期打印数据进行比对的功能;本实用新型的二维线上数据验证器(ODV2D)量测和分级条码与检验器相似,但不需要被严格限制于用在检验器的所有ISO15426要求;目前市售被整合到打印单元中的线上条码技术会遇到以下问题。
首先,现有技术可能使用安装在打印单元前侧的协力厂商条码扫描器(或阅读器),然而一些独立的扫描器技术仅能读取条码值而不具备量测或分级条码功能;此外,附加方法通常会导致条码扫描器效能受限,例如在扫描之前需打印出整个标签、限制条码必须打印在标签上的特定位置以便供其扫描、为识别每个新标签的条码位置所需面对冗长的设定程序、以及当检测到不可读的条码时,可能存在与备份和叠印(overstrike)标签的相关限制。
再者,现有技术可以将电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD)的单点排接触式扫描器(single dot-row contact scanners)安装在打印单元的前侧,然而这项技术需要使扫描器与标签接触而可能导致该标签受打印单元累积的污垢和残屑所污染,因而对条码的量测和分级产生不利的影响;与标的打印单元整合的能力将取决于该打印单元的效能和必要的介面,而这些介面可能对执行某些功能的能力造成冲击,例如叠印标签;此外,该技术可能需要外部的笔记型或桌上型电脑来处理数据,这不仅会增加成本,而且会增加系统的占用空间。
为解决上述诸多问题,本实用新型的相关技术方案提供了当今市场上不具备的能力。
实用新型内容
本实用新型的线上数据验证器是整合在打印单元前侧的一种数码影像系统,其中,该打印单元的一出口设置在靠近该线上数据验证器的同一侧,以便一媒介物(media)从该出口送出;该线上数据验证器包括:一控制器,用以连通该打印单元的一主机控制器,并作为控制该验证器整体操作功能的中枢;一相机模块用以捕获标签的数码二维(2D)影像;一反射镜模块,用以将影像反射到光学镜片并得以使该验证器的外壳缩小;一光源模块,用以在该媒介物上提供均匀和扁平的照明;以及一密封外壳,用以容纳上述部件并防止灰尘污染。
以下本实用新型的相关新技术提供了当今市场上不具备的能力。
本实用新型线上数据验证器被完全整合在标的打印单元系统中,以达轻巧减容,并具有对标签上出现坏条码时的备份和叠印等特质。
本实用新型标的打印单元系统能够在处理主资料流的过程中获取辨识条码的打印位置,并提前向该线上数据验证器提供上述位置和符号,进而解决传统静态辨识和设定程序过久的问题。
本实用新型线上数据验证器除可扫描、量测和分级在栅栏(直列)或梯子(横列)方向的一维条码,也能对二维条码发挥相同的功能。
本实用新型线上数据验证器安装在远离标签处,因此不会从标签上沾染到污垢和残屑,并简化该媒介物和打印带(ribbon)的装卸,及方便搭配不同型式的打印科技(例如热敏、喷墨、或镭射)。
本实用新型线上数据验证器在产生合于打印格式的大量数据打印时即扫描所述标签,因此不必受限于须在测量和分级之前“看到”整个标签。
基于以上的新技术,本实用新型线上数据验证器可以提供许多显著优点,例如:
本实用新型线上数据验证器与热敏或其他打印技术搭配使用时,提供一种线上条码验证系统的新技术,该系统的目的是为了量测判断、通报讯息和有助于使各种打印单元能够对条码打印品质的诸多问题作自我修正,有关装设该线上条码验证系统在该打印单元上的许多有益效果已详载于原始专利US 6535299中。
本实用新型线上数据验证器提供一种能使多个反射镜形成一折叠光路的折叠反射镜概念,使该验证器得以安装在更接近标签的附近,并且能经济地生产出体积甚小的该验证器。
本实用新型线上数据验证器提供一种由低价格的光源阵列产生高强度照明光源的降低成本手段,例如发光二极管(LED),由控制光源的驱动,以便补偿影像系统中的照明差异;由控制该光源的空间分布,使光源在阵列中的位置产生均匀的照明场,并利用较低价格的光学元件使视场中的照明进一步扁平化,以克服典型照明光源本质上无法产生均匀照明的缺陷,从而不需要额外增加且通常复杂(昂贵)及随着时间的推移而呈现不稳定的光学元件。
本实用新型线上数据验证器提供自身的整合控制器,专用于处理扫描资料并将结果发送给打印单元,以克服现有技术为处理资料可能需要外接一笔记型或桌上型电脑。
本实用新型依附在打印单元前侧的线上数据验证器不仅提供了读取条码资料的能力,而且还消除了灰尘或污垢的积聚,因此不会影响条码的测量和分级,从而克服现有技术中的扫描头与标签的直接接触,从而避免任何纸张上过量的灰尘或粘着物沉积在该扫描头上的可能,因为这会阻档传感器元件从标签读取资料,并妨碍条码的验证。
本实用新型线上数据验证器提供一种扩展现有技术至一维梯形条码(ladderbarcodes)和二维条码的能力,以克服需依靠验证仪器且只能验证一维栅栏条码(picket-fence barcodes)的现有条码打印和验证技术。
本实用新型线上数据验证器通过使用相机技术应用一高速数码影像摄取系统,从而与打印单元的马达驱动电路(该电路经由该打印站移动该多个标签)同步地拍摄一窄幅影像(公称宽度为10像素),这些窄幅影像(或条带)被放置在一记忆体的缓冲器中,并在捕获影像时作即时处理,意即该影像的分析不必等待打印出整个标签,而是随打印的同时进行分析。
本实用新型线上数据验证器提供线上子影像(online sub-frame images)重建功能,其系通过拍摄移动标的窄幅影像(公称宽度为5-10像素)与纸张移动同步地发送到一缓冲器,在该缓冲器中将标签的微小影像重建为整个打印影像;当影像被构建时,不管它们的类型或方向皆以软体扫描作为条码的该影像,以克服现有技术要求在扫描之前需打印出整个标签并限制打印和扫描的位置。
本实用新型线上数据验证器提供一打印单元控制器的坐标跟踪指令系统,该控制器检查每个条码打印指令的输入数据,包括条码类型、条码数据和点坐标等资讯;除了打印指令,对传入的图像进行分析,以确定出现哪些条码以及它们位于何处;一旦收集到上述资讯即会被发送到该线上数据验证器的控制器,以寻找条码和哪些条码数据应该存在,从而解决传统的识别和设定程式在未知的条码类型、数据和坐标状况下需耗费很长时间的问题。
此外,通过应用本实用新型,条码可以在任何正交方向(相对于打印方向)被打印,并且仍然可以依据检验器的仪器来侦检、量测和打印品质的补偿。
附图说明
图1为一具有本实用新型线上数据验证器的打印单元的一较佳实施例的剖面示意图。
图2为本实用新型示于图1的线上数据验证器的一剖面示意图。
1、打印单元;2、线上数据验证器;
5、支架;10、卷轴;
12、限制器;16、媒介物;
20、控制器;24、主机控制器;
30、相机模块;31、传感器印刷电路板;
32、标签;33、相机传感器;
35、光学透镜;39、扫描线;
40、反射镜模块;40a、第一反射镜;
40b、第二反射镜;42、卷轴;
45、遮光罩;46、打印带;
50、光源模块;51、安装孔;
52、光条;53、光条印刷电路板;
54、打印头;55、菲涅尔透镜;
56、出口;57、旋转压板;
58、透明元件;59、扫描线束;
60、外壳;61、视窗;
70、扫描标的。
具体实施方式
本实用新型提供一种完全整合在打印单元1内的线上数据验证器2,该打印单元1可以是原始专利US 6535299所揭露用于打印条码所使用的热敏打印机或其他市售的打印机,例如喷墨打印机或镭射打印机。
图1为一具有本实用新型线上数据验证器2的打印单元1的一较佳实施例的剖面示意图,该线上数据验证器2系经由一支架5固定安装在已公开于原始专利US 6535299的该打印单元1上,其系使用数个螺丝(图未示)分别插入该支架5上所开设的各安装孔51中,并稳固整合到该打印单元1的前侧;该打印单元1的一出口56设在接近该线上数据验证器2的同一侧,以便从该线上数据验证器2发射的一扫描线束59扫描到该出口56附近一扫描标的70上的一标签32的宽度,以进行条码的验证。该标签32(例如在栅栏和梯形方向上的一维条码、二维条码和其他标的)可以由媒介物16(例如纸、塑胶、或其他材料)形成,当从卷轴10送出的该媒介物16和从卷轴42送出的一打印带46穿过旋转压板57上的热敏打印头54时,在该媒介物16上即形成该标签32。
所述热敏打印机的打印模式通常采用热传打印相关技术,意即通过该打印头54发出的热脉冲,作用在具有特定配方的材料,即可在该标签32上形成一打印影像;该打印模式之一可用于带有热敏蜡/树脂、全蜡或全树脂配方的打印带46。由该打印单元1的同一系统所支援的另一种打印模式是直接热敏打印,其系将染料含浸在该媒介物16的纤维内,并且在加热时变黑,在这种打印模式下该打印单元1可以在不使用打印带46的情况下发挥相同的打印效果。
图2为本实用新型示于图1的线上数据验证器的一剖面示意图,该线上数据验证器2为一种整合在该打印单元1前侧的数码影像系统,其中该打印单元1的所述出口56是设置在靠近该线上数据验证器2的同一侧,用于从该出口56送出该媒介物16上标签32的影像,该出口56周边相邻处设有至少一限制器12,例如辊或杆,用以约束扫描标的70附近的标签32,以提高扫描精度。
该线上数据验证器2包括一控制器20、一相机,系由一相机模块30和一反射镜模块40的光学元件组成、一光源模块50和一外壳60;该相机模块30包括一传感器印刷电路板(Printed circuit board,PCB)31和一光学透镜35,其中该传感器印刷电路板31包含一相机传感器33,该光学透镜35设置在该相机传感器33和该反射镜模块40之间;该反射镜模块40包括布置在该相机模块30和该光源模块50之间的两个反射镜(40a,40b);该光源模块50包括一光条52、一光条印刷电路板53、一菲涅尔透镜(Fresnel lens)55和一透明元件58;该外壳60在离该打印单元1的所述出口56相邻处设有一视窗61。
该控制器20与该打印单元1的一主机控制器24(参见图1)连通,该主机控制器24主导该打印单元1的整体操作功能,并控制该线上数据验证器2的操作功能;具体言之,该控制器20收集来自该相机传感器33的数据,控制该光条52的频闪(strobing),查找、解码和分级来自该相机传感器33所收纳扫描数据中的条码,并将结果发送回该打印单元1;该相机模块30的所述相机传感器33是一种高速的二维数码成像器(imager),以拍摄该标签32的照片,该相机模块30的所述光学镜头35接收来自该打印单元1打印线的扫描影像,并将解析度转换为与该相机传感器33相容;该反射镜模块40将扫描影像从一扫描线39反射到该光学透镜35,使该外壳60的体积缩小。
该光源模块50提供正在离开所述出口56的媒介物16上照射该扫描标的70的内部光源,该光源模块50的所述光条印刷电路板53与该光条52电连接以提供必要的照明,确保标签32的正确扫描,该光源模块50的所述菲涅尔透镜55放置在该外壳60内的该光条52和该透明元件58之间,用于将杂散光源呈现为扁平而均匀的该扫描线束59以直接传输到扫描标的70上;该透明元件58密封所述外壳60的该视窗61,可以由玻璃或其他透明材料制成,从而允许该扫描线束59和入射图形影像通过,并防止污染物进入该相机的光学元件,提升分级效果;该外壳60容置该控制器20、该相机模块30、该反射镜模块40和该光源模块50,并使用支架定位螺丝于该支架5的各安装孔51中以将该外壳60稳固整合在该打印单元1上。
本实用新型涉及需要在视场内对绝对反射率值进行校准的数码影像系统,该系统需要对照明光源具有高度的控制,并且非常期望在该视场上尽可能具有均匀的照明,然而典型的照明光源通常并不具备产生均匀照明的本质而必须搭配额外且复杂(昂贵)的光学元件,此外,某些照明光源随着时间的推移会呈现不稳定;本实用新型从一光源阵列(例如LEDs)创建低成本的照明光源,以控制对光源的驱动,来补偿由于阵列中的光源位置所导致系统中的照明变异,并利用低成本光学元件,例如菲涅尔透镜55,将发光二极管光源阵列的空间分布作进一步的导引与平坦化,以将形成扁窄而均匀的该扫描线束59直接照射在该扫描标的70上;因此,该光源模块50的所述光条52成为由多个发光二极管形成具有发光二极管阵列的一光条52,该光条52电连接到光条印刷电路板53;一遮光罩45设置在该光条52周围作为一照明引导,以确保该扫描线束59直接通过该菲涅尔透镜55指向该扫描标的70,而不干扰从该扫描线39到该光学透镜35的扫描影像。
该光源模块50的所述光条印刷电路板53与该控制器20电连接,因此,该光条52的频闪(strobing)可以与该相机传感器33同步,并由该控制器20作为主控制器来处理。
该反射镜模块40包括如图2所示的第一反射镜40a和第二反射镜40b,以说明一种折叠反射镜概念;该两个反射镜的反射镜面布置成彼此倾斜面对,以确保从该出口56送出的所述移动媒介物16上由扫描标的70所涵盖的该标签32的扫描影像,经由该两个反射镜面反射后,被引导通过该光学透镜35最终到达该相机模块30;基于该光学透镜35必须朝向该第二反射镜40b的反射方向的要求,该相机模块30相对于该反射镜模块40的相对位置和方向取决于该两个反射镜的布置。
在图2所示的该实施例中,显示该媒介物16上的标签32的影像从该第一反射镜40a反射到该第二反射镜40b,然后通过该光学透镜35反射到呈垂直方向设置的该相机传感器33中,以改善该线上数据验证器2纵向的紧凑性;如此,该反射镜模块40位于该相机模块30和该光源模块50之间;同样的概念也可以应用于需要多于两个反射镜的情况,于此实施例中,该相机的所述反射镜模块40包括至少两个反射镜,其中该光学透镜35设置成朝向该反射镜模块40最终射出的反射光方向;因此,在反射镜模块40内形成的折叠光路允许该线上数据验证器2适于安装在标签32附近,并且以小体积的该线上数据验证器2实现经济地生产;与现有技术相比,依据专利US 6,535,299的所述检验器需安装在与标签32相距8英寸处,而本实用新型的紧凑性允许该线上数据验证器2适于安装在与标签32仅相距3英寸处。
据此,当该媒介物16从该打印单元1的所述出口56送出时,该相机模块30的所述光学透镜35和该反射镜模块40共同作用,将该标签32的影像引导到所述相机传感器33;该相机模块30的所述相机传感器33电连接到该传感器印刷电路板31,该传感器印刷电路板31是一种二维影像传感器处理器,用于将由该相机传感器33接收的影像转换成电脑可读资讯,该相机传感器33可以是一种互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)影像传感器或其他商业产品,然后将该电脑可读资讯发送到该控制器20,用于验证是否在该媒介物16上打印出正确的资讯,该光学镜头35将影像的解析度转换为与该相机模块30的该相机传感器33相容。
在该反射镜模块40中形成的折叠光路使得本实用新型该线上数据验证器2可完全被整合在该打印单元1内,以达轻巧减容,并允许对该标签32上出现坏条码时的备份和叠印等特质,其中包括条码出现无可辨识的条码、或者在条码中编码的数据与发送到该打印单元1的数据相比是不正确的、或者条码的等级具有低于由操作人员所设定的门槛值、或者条码的维度参数具有低于由条码标准所建立的门槛值;该打印单元1能够在处理主资料流程和/或图形时选取条码的位置,并提前将这些位置和符号提供给该线上数据验证器2,以减轻耗时的静态识别和设定过程的需要;因此,该线上数据验证器2可以在栅栏和梯形方向的一维条码以及二维条码中扫描、量测和分级;此外,该线上数据验证器2被安装成远离标签32,因此不会沾染标签32上的污垢和粉屑,并便于安装打印带46和媒介物16,以及应用于不同的打印技术(例如热敏、喷墨、或镭射)。最后,该线上数据验证器2在产生合于打印格式的大量数据打印时即扫描所述标签32,因此不必受限于须在测量和分级之前看到整个标签32。
本实用新型涉及一种数码影像系统,其要求成像器(即二维数码相机传感器33)精确对准要成为影像的标的(即标签32),对于这样的系统,通常需要将该相机传感器33定位在三维轴的精确位置,以及控制该相机传感器33的俯仰、侧倾和偏航三轴;为了在经济上可行,该过程需要操作者容易执行,快速达到系统的焦点要求并产生随时间稳定的系统;本实用新型公开了通过以下的两步过程实现对成像器从扫描标的70扫描至标签32的期望对准方法,其中,第一步是相机光学元件的内部对准,第二步是由相机到标签32的机械对准。
具体而言,在一个实施例中,该第一步是以手动调整所设置的反射镜定位螺丝使该相机的该至少两个反射镜对准,并依据一影像处理系统和对准夹具即时地向操作者提供对准状态的回馈;在另一个实施例中,该对准由使用闭环路伺服控制的自动定位技术达成。
第二步是通过安装该支架5将相机对准标签32,其系以该支架5上的支架定位螺丝调整用以控制该相机相对于该标签32的俯仰、侧倾和偏航角度达成。该调整也可以使用在该第一步中所述闭环路伺服控制技术来进一步优化。
该线上数据验证器2包括一验证系统,通过该验证系统使该打印单元1的用户可以即时地查看所期望的条码资讯是否已经正确地打印在该媒介物16上。所述验证开始于启动该相机,以捕获从该打印单元1的所述出口56送出该媒介物16上的影像,然后分析扫描标的70的影像,以查看媒介物16是否显示了正确的标签32。
具体而言,该验证系统可以从资料库检索正确的条码资讯,并将其与该相机模块30的该相机传感器33所接收的影像进行比较,如果存在匹配,则该打印单元1将继续打印,反之,如果该验证系统发现该媒介物16上的打印资讯不正确或不符合国际条码标准,则媒介物16的目标区域将被标记并执行标签32上条码错误的备份和叠印。
综上所述,本实用新型确已符合实用新型专利的要件,依法提出专利申请。以上所述仅为说明本实用新型技术特征的较佳实施例,并不能以此限制本案的权利要求范围。凡是熟悉本技术方案的技术人员援引本实用新型的精神所作的等效修饰或变化,皆应涵盖于以下权利要求范围内。
Claims (20)
1.一种线上数据验证器,其特征在于,其为一种整合在一打印单元前侧的数码影像系统,该打印单元的一出口设置在与该线上数据验证器相同的一侧,该打印单元用于打印从该出口所送出一媒介物上的一标签的影像,该线上数据验证器包括:
一外壳,该外壳在该出口相邻处设有一视窗;
一控制器,该控制器设于该外壳内,该控制器接收并验证受控制于该打印单元操作的该标签,并与该打印单元内的一主机控制器相连通;以及
一相机,该相机设于该外壳内,该相机包括:
一光源模块,该光源模块布置于该视窗相邻处,该光源模块提供一内部光源以从该视窗照射至从该出口送出的该媒介物上;
一相机模块,该相机模块包含一相机传感器和用于捕获该标签的二维数码影像的一光学透镜,该光学透镜布置在该相机传感器和该光源模块之间。
2.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该相机模块还包括与该相机传感器电连接的一传感器印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中由该出口所送出该媒介物上的该标签的影像是通过该光学透镜引导进入该相机传感器。
4.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该相机还包括一反射镜模块,该反射镜模块布置于该光学透镜与该视窗之间,该反射镜模块包括至少两个反射镜,该光学透镜设置于朝向该反射镜模块最终射出的反射光方向。
5.根据权利要求4所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该至少两个反射镜的反射镜面布置成彼此倾斜面对,从该出口送出的该媒介物上的该标签的影像,经由该至少两个反射镜面反射后,被引导通过该光学透镜,最终进入该相机传感器。
6.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该线上数据验证器配置为扫描、量测和分级在栅栏和梯形方向的一维条码和二维条码。
7.根据权利要求4所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该线上数据验证器的该数码影像系统经由该相机的内部对准及该相机到该标签的机械对准以精确地对准成为影像的该标签。
8.根据权利要求7所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该至少两个反射镜与至少一反射镜定位螺丝相连接,该相机的内部对准是经由该反射镜定位螺丝调整各该反射镜,以使得该至少两个反射镜之间相互对准。
9.根据权利要求7所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该外壳与一支架相连接,该支架上设有至少一支架定位螺丝以调整控制该外壳的位置,进而调整该相机的一扫描线与该标签之间的俯仰、侧倾和偏航角度。
10.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该光源模块包括一透明元件、一菲涅尔透镜、一光条和一光条印刷电路板,该光条与该光条印刷电路板相电连接,该菲涅尔透镜设置在该光条和该透明元件之间,该透明元件设于该视窗周边相邻处,该透明元件由玻璃制成以密封该外壳的该视窗并允许光通过。
11.根据权利要求10所述的线上数据验证器,其特征在于,其中一遮光罩设置在该光条周围作为照明引导,以确保一扫描线束直接通过该菲涅尔透镜而不干扰该光学透镜的扫描影像。
12.根据权利要求10所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该光条由多个发光二极管形成具有发光二极管阵列。
13.根据权利要求10所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该光源模块的空间分布通过该菲涅尔透镜控制以产生扁窄且均匀的照明场。
14.根据权利要求10所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该光源模块的该光条印刷电路板与该控制器电连接以控制该光条。
15.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该打印单元为热敏打印机、喷墨打印机或镭射打印机。
16.根据权利要求15所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该热敏打印机采用热传打印在该媒介物上的该标签的影像是以带有热敏蜡/树脂、全蜡、或全树脂配方的打印带,或是将染料含浸在该媒介物的纤维内以随热度变色。
17.根据权利要求16项所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该媒介物是为纸或塑胶材料。
18.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该标签是在栅栏或梯形方向的一维条码、二维条码或图形影像。
19.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该相机模块的该相机传感器是一种二维数码成像器。
20.根据权利要求1所述的线上数据验证器,其特征在于,其中该出口周边相邻处设有至少一限制器,用以约束一扫描标的附近的该标签,以提高扫描精度。
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