СЧИТЫВАТЕЛЬ КОДА С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G02B27/00 G02B27/14 G06K7/10 

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано в системах идентификации продукции, маркируемой штриховыми, алфавитно-цифровыми или графическими символами.

Известно устройство лазерного считывания штриховых кодов с полированных поверхностей топливных стержней [1], которое состоит из источника лазерного излучения, рассеивателя света, располагающегося таким образом, что поверхность стержня со штриховым кодом находится между рассеивателем и считывателем света. Поверхность рассеивателя располагается под углом 30^o по отношению к тракту распространения луча, по направлению к поверхности с кодом, так что только 25% света отражается в считыватель. Считыватель, в состав которого входит упомянутый источник лазерного излучения, может изменять положение между позицией освещения и позицией приема света с помощью двигателя. Управление устройством производится от компьютера.

Данное устройство обладает низким быстродействием из-за механического сканирования считываемой поверхности, а также достаточно сложной конструкцией.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков и решаемой задаче является считыватель штриховых кодов [2], состоящий из блока обработки видеосигнала и оптического блока, содержащего расположенные вдоль оптической оси многоэлементный линейный фотоприемник, объектив, осветительные элементы и цилиндрическую линзу. Осветительные элементы размещены попарно симметрично относительно оптической оси вне конуса поля зрения объектива в плоскости, проходящей через оптическую ось объектива, перпендикулярной к поверхности многоэлементного фотоприемника. Вдоль образующей цилиндрической линзы выполнено сквозное щелевое отверстие, длина и ширина которого превышает длину и ширину изображения многоэлементного фотоприемника, спроецированного объективом на цилиндрическую линзу.

Данный считыватель обладает ограниченными функциональными возможностями, так как не может быть использован для считывания алфавитно-цифровых и графических символов по причине использования линейного, многоэлементного фотоприемника и одномерного освещения поверхности с кодом.

Заявляемый считыватель кода с поверхности тел вращения обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, а именно возможности считывания, помимо штриховых кодов, информации в виде алфавитно-цифровых и графических символов.

Поставленная задача достигается за счет получения и регистрации двумерного изображения считываемого кода.

Предложенное устройство содержит блок обработки видеосигнала и соединенный с ним оптический блок, включающий расположенные последовательно на оптической оси многоэлементный матричный фотоприемник, объектив, осветительные элементы и коническое зеркало. Осветительные элементы размещены равномерно по окружности симметрично относительно оптической оси в кольцевом коллиматоре вне конуса поля зрения объектива. Коническое зеркало имеет сквозное отверстие по центру для ввода изделия с кодом, а отражающая поверхность зеркала направлена в сторону объектива и располагается вокруг поверхности с кодом.

Новыми признаками являются взаимное расположение осветительных элементов равномерно по окружности симметрично оптической оси, введение кольцевого коллиматора, в котором установлены осветительные элементы, и конического зеркала с отверстием для ввода изделия и отражающей поверхностью, направленной в сторону объектива и располагающейся вокруг поверхности изделия с кодом, кроме того, многоэлементный фотоприемник выполнен в виде двумерного матричного фотоприемника.

На фиг.1 изображен считыватель кода с поверхности тел вращения. На фиг.2 представлено изображение кода, получаемое на двумерном матричном фотоприемнике. На фиг.3 приведен алгоритм обработки информации в блоке обработки видеосигнала 1. На фиг.4 показано изображение кода, получаемое после преобразований в блоке обработки видеосигнала 1.

Считыватель кодов с поверхности тел вращения (фиг.1) состоит из блока обработки видеосигнала 1 и соединенного с ним оптического блока 2. Оптический блок 2 содержит располагающиеся вдоль оптической оси двумерный матричный фотоприемник 3, объектив 4, осветительные элементы 5, установленные равномерно по окружности симметрично оптической оси в кольцевом коллиматоре 6, и коническое зеркало 7. Коническое зеркало 7 имеет сквозное отверстие по центру для ввода изделия 8 с нанесенным кодом 9. Отражающая поверхность конического зеркала 7 направлена в сторону объектива 4 и располагается вокруг поверхности изделия 8 с нанесенным кодом 9. Размер отражающей поверхности зеркала должен обеспечивать получение полной проекции кода 9 на фоточувствительной площадке двумерного матричного фотоприемника 3. Элементы оптического блока 2 установлены в светонепроницаемый корпус 10, имеющий отверстие со стороны конического зеркала 7, предназначенное для ввода изделия 8. Двумерный матричный фотоприемник 3 соединен с блоком обработки видеосигнала 1.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В оптическом блоке 2 световое излучение от осветительных элементов 5, располагающихся по окружности симметрично оптической оси объектива 4, ограничивается по углу кольцевым коллиматором 6 и далее, отражаясь от конического зеркала 7, освещает область поверхности изделия 8 с нанесенным кодом 9. Изделие 8 с кодовой информацией 9 вводится в считыватель кода через сквозные отверстия в корпусе 10 и в зеркале 7. В качестве осветительных элементов 5 предпочтительно использовать светодиоды. Равномерность освещения поверхности изделия 8 с кодовой информацией 9 обеспечивается плотностью расположения осветительных элементов 5 и подбором элементов с близкими параметрами излучения. Кольцевой коллиматор 6 вырезает лучи света, освещающие только отражающую поверхность конического зеркала 7 и блокирует прохождение лучей, падающих на поверхность с кодом 9, минуя коническое зеркало 7. Освещенный посредством конического зеркала 7 код 9 с помощью этого же зеркала 7 и объектива 4 проецируется на фоточувствительную поверхность двумерного матричного фотоприемника 3. Изображение поверхности изделия 8 с кодом 9 на фоточувствительной площадке двумерного матричного фотоприемника будет иметь вид кольцевой развертки считываемой поверхности в полярных координатах. Характер полученного изображения представлен на фиг.2, где 11 - изображение кода. С выхода двумерного матричного фотоприемника 3 видеосигнал поступает на выход оптического блока 2 и далее в блок обработки видеосигнала 1. Алгоритм работы блока обработки видеосигнала приведен на фиг.3. После ввода изделия с кодом в считыватель фотоприемник 3 регистрирует изображение кода и далее по команде оператора или в автоматическом режиме накопленное на ПЗС матрице изображение считывается в ОЗУ блока обработки видеосигнала 1. Считанная картинка представляет собой круговую панораму поверхности изделия 8 в области нанесенного кода 9. Из полученного изображения выделяется кольцевая область, содержащая полезную информацию. Эта область преобразуется из полярных координат F(ϕ,ρ) в декартовы F'(x,y) [3]
F′(x,y) = F(x₀+ρcosϕ,y₀+ρsinϕ),
где х₀, y₀- координаты центра кольцевой области.

После преобразования координат строится зеркальное отображение полученного изображения и определяется начало кода. В результате этих преобразований изображение принимает обычный вид (фиг.4) и может быть обработано по одной из известных программ распознавания. Например, в случае буквенно-цифровой информации можно использовать программу Fine Reader[4].

В качестве блока обработки видеоинформации 1 может использоваться компьютер, например IBM - PC.

В качестве двумерного матричного фотоприемника 3 может быть использована серийная цифровая ПЗС камера, например камера DIC - L [5] фирмы World Precision Instruments. Данная камера комплектуется интерфейсным устройством, устанавливаемым в компьютер.

Пример. В качестве блока обработки видеосигнала 1 использован компьютер IBM PC 486. Двумерный матричный фотоприемник 3 выполнен на камере DIC-L с ПЗС матрицей, содержащей 753х484 фоточувствительных элементов (размер фоточувствительной области 6,42 мм х 4,78 мм). Объектив 4 с относительным отверстием 1:2 и фокусным расстоянием 20 мм. Использовано 12 осветительных элементов 5 из светодиодов АЛ336К с матированной поверхностью. Коэффициент уменьшения изображения алфавитно-цифрового кода в плоскости фотоприемной матрицы составлял 6-7. Коническое зеркало 7 изготовлено из металла с напыленной алюминием зеркальной поверхностью, расположенной под углом 45^o к оптической оси.

Литература
1. Европейский патент ЕР 0326796, G 06 K - 7/10.

2. Патент Российской Федерации RU 2071102, G 02 В 27/14.

3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике.

4. Совместное издание: издательство " Тойбнер " Лейпциг, М.: "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 1981, с.234.

5. Мир ПК, 12, 1995, с.84-90.

6. World Precision Instruments, Inc. DIC-L. Digital camera. Manual. 12/95.

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано для идентификации продукции, маркируемой штриховыми, алфавитно-цифровыми или графическими символами. Считыватель кода с поверхности тел вращения содержит блок обработки видеосигнала и соединенный с ним оптический блок, включающий расположенные последовательно на оптической оси многоэлементный матричный фотоприемник, объектив, осветительные элементы и коническое зеркало. Осветительные элементы размещены равномерно по окружности симметрично относительно оптической оси в кольцевом коллиматоре вне конуса поля зрения объектива. Коническое зеркало имеет сквозное отверстие по центру для ввода изделия с кодом, а отражающая поверхность зеркала направлена в сторону объектива и располагается вокруг поверхности с кодом. Технический результат - обеспечение возможности считывания, помимо штриховых кодов, информации в виде алфавитно-цифровых и греческих символов достигается за счет получения и регистрации двухмерного изображения считываемого кода. 4 ил.

Считыватель кода с поверхности тел вращения, содержащий блок обработки видеосигнала и соединенный с ним оптический блок, включающий расположенные вдоль оптической оси многоэлементный фотоприемник, объектив, осветительные элементы, отличающийся тем, что многоэлементный фотоприемник выполнен в виде двумерного матричного фотоприемника, а осветительные элементы размещены равномерно по окружности симметрично оси оптической системы в кольцевом коллиматоре вне конуса поля зрения объектива, кроме того, в оптический блок введено коническое зеркало с отверстием по центру для ввода изделия с нанесенным кодом, причем отражающая поверхность зеркала направлена в сторону объектива и располагается вокруг поверхности с кодом.