[发明专利]双成像视觉系统相机、瞄准仪及其使用方法

说明书

本发明提供了一种视觉系统，其典型地具有实现多功能单元的至少两个成像系统/图像传感器。第一成像系统通常具有标准的同轴光学结构，可用于长距离和较大的特征集，而第二成像系统通常具有扩展焦深/景深(DOF)结构。所述第二成像系统允许读取较小特征集/物体和/或在较短的距离上读取。整个(例如)识别码读取视觉系统的读取范围得以扩大，并且可对相对较小的物体进行精确成像。扩展DOF成像系统传感器可被定位为其最长尺寸位于垂直轴上。所述系统使得视觉系统处理计算所述视觉系统到物体的距离，进而生成标准成像系统中可变光学器件的自动聚焦设置成为可能。单或双瞄准仪可沿系统光轴将结构化光投射到物体表面上。

分案申请

本申请为申请号2018115433600、申请日2018年12月17日、题为“双成像视觉系统相机、瞄准仪及其使用方法”的分案申请。

相关申请

此申请为联合未决的申请号为15/844,448，题为“双成像视觉系统相机及其使用方法”，并于2018年12月15号提交的美国专利申请的部分延续案，所述专利申请的教示通过引用明确地并入此文。

技术领域

本发明涉及用于查找并解码物体上ID码的机器视觉系统，更具体地涉及用于这种视觉系统的相机。

背景技术

视觉系统对物体进行测量、检查、对准和/或对以机器可读符号(也称为“ID”，如2D矩阵符号)的形式存在的符号进行解码，广泛用于各种应用和行业中。这些系统是基于图像传感器的使用，图像传感器获取对象或物体的图像(通常是灰度或颜色，并且以一维、二维或三维的形式)，并使用机载或互连视觉系统处理器来处理这些获取的图像。处理器通常包括处理硬件和非暂时性计算机可读程序指令两者，该指令执行一个或多个视觉系统处理以基于图像的处理信息生成期望的输出。通常在图像像素阵列内提供该图像信息，每个图像像素具有各种颜色和/或强度。在ID读取器(在此也称为“相机”)的实例中，用户或自动处理获取被认为包含一个或多个条形码的物体的图像。图像接受处理以识别条形码特征，然后该条形码特征经解码处理解码和/或处理器获得由代码表示的固有字母数字数据。

在操作中，ID读取器通常用于照亮包含一个或多个ID的场景。照明场景然后由成像系统内的图像传感器通过光学器件获取。阵列传感器像素被曝光，并且通过曝光为每个像素生成的电子值存储在可称为场景的“图像”的存储单元阵列中。在ID读取应用的上下文中，场景包括感兴趣的物体，该物体具有一个或多个适当尺寸和类型的ID。ID是存储图像的一部分。

ID读取器的一个常见用途是在制造和物流操作中跟踪和分类沿着一条线(例如传送带)移动的物体。ID读取器，或者更典型地，多个读取器(群集)，可以以适当的视角定位在线上，以在各个物体各自移动通过视场时获取各个物体的面上的任何预期ID。也可以手持结构的形式提供ID读取器，该手持结构允许用户从一个物体移动到另一个物体——例如在检查地板上移动，并且随意改变读取器和物体表面之间的距离和/或相对角度。更一般地，ID读取器相对于物体的焦距可以改变，这取决于读取器相对于线的放置和物体的大小。

使用固定安装的ID读取器或手持单元查找并解码小尺寸的ID码-例如，零件上提供的打印、喷丸或蚀刻的DataMatrix代码-同时保持对较大ID码和/或更长距离上进行成像的能力，通常是很有挑战性的。这种小ID码可以出现在各种物体和部件中，例如在显示面板、太阳能电池板、电路板等中使用的电子和光电组件。举例来说，“小”ID可以被定义为其格或条尺寸小于约5Mil的ID。这种小的特征尺寸通常需要ID读取器光学器件在给定范围内表现出良好的焦深/景深(DOF)和相对良好的聚焦。因此，配置成在较远距离处读取的传感器和光学器件可能缺少这种较小代码和/或较短距离所需的DOF。一般来说，希望ID读取器快速准确地找到并解码这样的小ID(即，表现出良好的快速性)。