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CN113033228A - 一种动态包裹的条码扫描装置和方法 - Google Patents

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CN113033228A CN202110346857.9A CN202110346857A CN113033228A CN 113033228 A CN113033228 A CN 113033228A CN 202110346857 A CN202110346857 A CN 202110346857A CN 113033228 A CN113033228 A CN 113033228A
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Abstract

本发明公开了一种动态包裹的条码装置和方法，所述装置包括：机架、扫码相机、反光镜、X轴电机、旋转支架、Y轴电机，所述方法包括：扫码相机在较远点发现条码区域、根据扫码相机返回的条码位置得到条码位置的偏移像素dy、根据dy计算镜片旋转角度并控制电机旋转、延迟固定时间拍照并解码。本发明提供的动态包裹条码扫描方法，通过反光镜与扫码相机组合，改变扫描相机视野，达到远看全景，近看细节的目的，实现了只需要一个扫码相机替代多个扫码相机的功能，避免了传统的多个相机安装调试复杂，成本高的缺点，具有了安装调试简便，成本更低的优势。

Description

一种动态包裹的条码扫描装置和方法
技术领域
本发明属于物流领域，涉及一种条码扫描设备，具体是一种动态包裹的条码扫描装置和方法。
背景技术
随着物流行业件量的急剧增长，物流产业对自动化分拣设备的投放与日俱增，自动化分拣是依赖条形码信息进行不同流向的分拣，而条形码的读取是其中关键的一环。但由于条形码大小相对于包裹来说普遍较小，而且包裹尺寸大小不一，如何获取清晰且稳定的条码图片进行解码成为一个难题。
为了增加分拣效率，包裹必须要求在输送机上往前运动的同时被进行扫码；为了解决运动模糊问题，就需增大光圈增加进光量，而增大光圈的后果是景深变小，如果包裹条码距离相机高度变化较大，就需要多个焦距的扫码相机在同一位置同时解码。此外，由于输送机较宽，包裹在输送机上的横向位置不确定，也需要在横向方向使用多个相机以覆盖整个输送机整个宽度。综上，为了解决高速运动中的包裹扫码，目前业界普遍的方式都是一个面需要用多个相机同时扫码解码，以覆盖标签可能出现的不同的位置，这样带来的成本较高，而且调试耗时较长。也有其他方案使用一个线阵相机来扫描一个面的条码，但线阵相机价格昂贵，性价比不高。
发明内容
为了解决现有技术扫描一个面需要多个相机的问题，本发明提供了一种动态包裹的条码扫描装置和方法，其只使用一个扫码相机即可满足不同位置的条码扫描需求，降低成本，安装部署也更加方便快捷。
一方面，本发明采取的技术方案之一是：一种动态包裹的条码扫描装置，其包括以下部件：
机架，用于固定X轴电机、旋转支架和扫码相机；
扫码相机，用于获取包裹全景图像和条码信息；
反光镜，用于改变扫码相机视野；
X轴电机，输出端连接旋转支架，用于带动旋转支架绕其轴心旋转；
旋转支架，用于固定Y轴电机；
Y轴电机，用于连接反光镜，并带动反光镜绕其轴心旋转。
进一步的，所述条码扫描装置安装于输送线的龙门架上，安装高度在距离输送线1.5米至2.0米之间，并且水平安装在输送线中心位置。
进一步的，所述机架包括装置底座和装置外壳。
另一方面，本发明采取的技术方案之二是：一种动态包裹的条码扫描方法，其包括以下步骤：
S1、扫码相机在较远点发现条码区域；
S2、根据扫码相机返回的条码位置，得到条码位置的偏移像素dy；
S3、根据偏移像素dy计算镜片旋转角度并控制电机旋转；
S4、延迟固定时间拍照并解码。
进一步的，在所述步骤S1之前，还包括：S0、获取包裹全景：待机时，X轴电机和Y轴电机都旋转到待机位置处，使扫码相机视野朝向包裹过来方向的较远点，可以拍摄包裹的全景图像，获得包裹全景。
进一步的，获得包裹全景后，利用扫码相机内置的条码定位功能，得到条码区域在包裹全景扫码图像的位置，同时根据条码区域和扫码图像，得到条码相对于扫码图像中心位置的偏移像素dy。
进一步的，所述步骤S3中，Y轴电机的角度计算方法如下：
根据偏移像素dy计算出Y轴电机的角度：
Figure BDA0003001076280000021
其中，
Figure BDA0003001076280000022
h为相机距离输送线的高度，fx是相机内参中x方向的焦距。
进一步的，所述步骤S4中，需要在延迟t时间后将反光镜旋转一定角度到扫码位置进行拍照解码，延迟时间t＝L/v；其中，V为输送线的前进速度，L为X轴电机和Y轴电机都旋转到待机位置时，拍摄到的包裹中心位置到扫码相机的水平距离。
进一步的，扫码位置即能拍到条码距离相机最近点的图像，此时的条码图像最大，可以支持扫码相机进行扫码并解码；扫码结束后，反光镜立即旋转到待机位置处，等待检测到下一个条码。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果为：本发明通过使用旋转的反光镜与扫码相机组合，改变扫描相机视野，通过扫码相机扫描反光镜中图像，达到远看全景，近看细节的目的；实现了只需要一个扫码相机替代多个扫码相机的功能，避免了传统的多个相机安装调试复杂，成本高的缺点，同时具有安装调试简便，成本更低的优势。
附图说明
以上技术方案是对本发明的概述，为了能使本发明的技术方案更加清楚，下面对技术方案雄实施例中涉及到的附图作简要介绍：
图1是实施例中在输送线上的布置俯视图；
图2是扫码装置俯视图；
图3是扫码装置待机拍摄全景图像时示意图(扫码相机视野朝向包裹过来方向的较远点)；
图4是扫码装置拍照扫码时示意图(扫码相机视野正对输送线中心位置)；
图5是扫描整体示意图；
图6是扫描解码步骤图。
图中标记为：1-输送线，2-远点包裹，3-远点包裹上的条码，4-近点包裹，5-条码扫描装置，6-装置外壳，7-装置底座，8-X轴电机，9-旋转支架，10-Y轴电机，11-反光镜，12-扫码相机，13-相机视野。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步介绍，以下实施例用于说明本发明，但不限制本发明的使用范围。
实施例1：
一种动态包裹的条码扫描装置，包括：
机架，由装置底座和装置外壳组成，用于固定X轴电机、旋转支架和扫码相机；其中，本条码扫描装置装置安装于输送线的龙门架上，高度在距离输送线1.5米至2.0米之间，水平方向处于输送线中心位置；
扫码相机，用于获取包裹全景图像和条码信息；
反光镜，改变扫描相机视野；
X轴电机，用于连接旋转支架，可带动旋转支架绕X轴电机的轴心旋转；
旋转支架，用于固定Y轴电机；
Y轴电机，用于连接反光镜，可以带动反光镜绕Y轴电机的轴心旋转。
实施例2：
一种动态包裹的条码扫描方法，包括以下步骤：
步骤一、扫码相机在较远点发现条码区域，在此之前，X轴电机和Y轴电机转动角度，将反光镜处于待机位置处，如图3；这时扫码相机视野朝向包裹过来方向的较远点，可以拍摄包裹的全景图像，获得包裹全景。
步骤二、根据扫码相机返回的条码位置，得到条码位置的偏移像素dy，根据条码区域和扫码图像，可以得到条码相对于扫码图像中心位置的偏移像素dy，但由于距离较远，不足以解出条码，需要根据偏移量dy计算电机旋转角度和延迟时间后拍照扫码。
步骤三、根据偏移像素dy计算镜片旋转角度并控制电机旋转；
X轴电机转动角度固定，由系统调试设置，然后根据偏移量dy计算出Y轴电机的角度：
Figure BDA0003001076280000041
其中，
Figure BDA0003001076280000042
如某一时刻扫码相机距离输送线的高度h为：2米，X轴电机和Y轴电机转动角度分别为60和0度，处于待机状态，远点包裹2到扫码相机水平距离L为：3米，此时相机内参中x方向的焦距fx为：800，检测到远处条码位置的偏移量dy为：400。
具体地，得到以下计算公式：
Figure BDA0003001076280000043
α＝atan(1.8/2)＝42；
进一步地，在延迟t时间后，将Y轴电机旋转42度，X轴电机旋转系统设定的固定角度，进行拍照扫码。
步骤四、延迟固定时间拍照并解码；
需要在延迟t时间后将反光镜旋转到扫码位置进行拍照解码，延迟时间t＝L/v；
其中，V为输送线的前进速度，；
具体地，V为1米每秒，t＝3/1＝3，
由此，在延迟3秒后将反光镜旋转到扫码位置，扫码位置即能拍到条码距离相机最近点的图像，此时的条码图像最大，可以支持扫码相机进行扫码并解码。
扫码结束后，反光镜立即旋转到待机位置处，等待检测到下一个条码。
综上，按以上技术方案，只需要扫码相机在远点捕捉条码信息，根据偏移量dy按公式计算得到电机旋转角度，带动反光镜旋转改变扫码相机视野，在近点对包裹条码信息进行拍照解码，完成一次解码过程，恢复待机状态，即可进行下一次解码。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种动态包裹的条码扫描装置，其特征在于，包括以下部件：
机架，用于固定X轴电机、旋转支架和扫码相机；
扫码相机，用于获取包裹全景图像和条码信息；
反光镜，用于改变扫码相机视野；
X轴电机，输出端连接旋转支架，用于带动旋转支架绕其轴心旋转；
旋转支架，用于固定Y轴电机；
Y轴电机，用于连接反光镜，并带动反光镜绕其轴心旋转。
2.根据权利要求1所述的一种动态包裹的条码扫描装置，其特征在于，所述条码扫描装置安装于输送线的龙门架上，安装高度在距离输送线1.5米至2.0米之间，并且水平安装在输送线中心位置。
3.根据权利要求1所述的一种动态包裹的条码扫描装置，其特征在于，所述机架包括装置底座和装置外壳。
4.一种动态包裹的条码扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、扫码相机在较远点发现条码区域；
S2、根据扫码相机返回的条码位置，得到条码位置的偏移像素dy；
S3、根据偏移像素dy计算镜片旋转角度并控制电机旋转；
S4、延迟固定时间拍照并解码。
5.根据权利要求4所述的一种动态包裹的条码扫描方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：S0、获取包裹全景：待机时，X轴电机和Y轴电机都旋转到待机位置处，使扫码相机视野朝向包裹过来方向的较远点，可以拍摄包裹的全景图像，获得包裹全景。
6.根据权利要求5所述的一种动态包裹扫描方法，其特征在于，获得包裹全景后，利用扫码相机内置的条码定位功能，得到条码区域在包裹全景扫码图像的位置，同时根据条码区域和扫码图像，得到条码相对于扫码图像中心位置的偏移像素dy。
7.根据权利要求5或6所述的一种动态包裹扫描方法，其特征在于，所述步骤S3中，Y轴电机的角度计算方法如下：
根据偏移像素dy计算出Y轴电机的角度：α＝atan(Ly/h)；
其中，
Figure FDA0003001076270000011
h为相机距离输送线的高度，fx是相机内参中x方向的焦距。
8.根据权利要求7所述的一种动态包裹扫描方法，其特征在于，所述步骤S4中，需要在延迟t时间后将反光镜旋转一定角度到扫码位置进行拍照解码，延迟时间t＝L/v；其中，V为输送线的前进速度，L为X轴电机和Y轴电机都旋转到待机位置时，拍摄到的包裹中心位置到扫码相机的水平距离。
9.根据权利要求8所述的一种动态包裹扫描方法，其特征在于，在扫码位置即能拍到条码距离相机最近点的图像，此时的条码图像最大，可以支持扫码相机进行扫码并解码；扫码结束后，反光镜立即旋转到待机位置处，等待检测到下一个条码。
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Address before: 518000 28d Haitao Pavilion, Haijing garden, East Qiaocheng Road, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province

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