用于量化組件特征的手持式裝置制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開用于量化組件特征的手持式裝置。一種手持式設(shè)備和使用該設(shè)備的方法，該設(shè)備包括：傳感器，其從視場(chǎng)（FOV）內(nèi)接收光以生成FOV的多個(gè)連續(xù)圖像；結(jié)構(gòu)化光源，其可控制以生成多個(gè)光圖案，該結(jié)構(gòu)化光源被安排以將多個(gè)光圖案中的至少一個(gè)投射到FOV中，其中投射的光圖案的至少一部分從位于FOV內(nèi)的物體反射且被傳感器捕獲；以及處理器，其用于接收FOV的圖像，該處理器被編程為控制結(jié)構(gòu)化光源將光圖案投射到FOV中，定位所生成的圖像中的至少一個(gè)圖像中的投射光圖案，定位投射光圖案中的間斷，以及使用這些間斷測(cè)量FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸。
【專利說(shuō)明】用于量化組件特征的手持式裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]不適用。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或研發(fā)的聲明
[0004]不適用。
[0005]發(fā)明背景
[0006]本發(fā)明涉及手持式設(shè)備，該手持式設(shè)備將光圖案投射到傳感器視場(chǎng)(FOV)中的具有要被量化的物體特征的物體上，獲得包括從該物體上反射的圖案的FOV的二維圖像，以及使用這些圖像中的圖案來(lái)量化物體特征。
[0007]將光圖案投射到傳感器視場(chǎng)(FOV)中的具有要被測(cè)量的特征尺寸的物體上、獲得包括從該物體上反射的圖案的FOV的二維圖像以及使用該圖案來(lái)標(biāo)識(shí)要被測(cè)量的尺寸的手持式設(shè)備是已知的。這種類型的已知設(shè)備的一個(gè)問題是設(shè)備用戶需要定位該設(shè)備以便相對(duì)于要被度量的特征以特定方式定向所投影的模式。例如，在使用投射的線狀圖案來(lái)測(cè)量對(duì)象的厚度的情況下，該設(shè)備須由設(shè)備用戶來(lái)操縱以便線狀圖案與被測(cè)量的物體的厚度成比例。如果設(shè)備沒有被正確地對(duì)準(zhǔn)，則厚度測(cè)量將不精確。
[0008]雖然將光圖案與物體特征進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)可能看起來(lái)是簡(jiǎn)單的過程，但是在至少一些情況下，環(huán)境(將在其中獲得測(cè)量)的物理約束可能使其難以將手持式設(shè)備與該特征精確地對(duì)準(zhǔn)。另外，在須測(cè)量若干尺寸的情況下，將設(shè)備與物體精確手動(dòng)對(duì)準(zhǔn)以獲得每個(gè)尺寸所需的額外時(shí)間將是繁重的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]以下提供了本發(fā)明的簡(jiǎn)化概述以提供對(duì)本發(fā)明的某些方面的基本理解。該概述不是本發(fā)明的廣泛概覽。它并不旨在標(biāo)識(shí)本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元素，也不旨在描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的是以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，作為后面給出的更加詳細(xì)的描述的序言。
[0010]本發(fā)明包括一種手持式設(shè)備，該手持式設(shè)備被編程為獲得包括至少一個(gè)特征的物體的一系列連續(xù)圖像，該至少一個(gè)特征具有要被量化的至少一個(gè)特性，其中在暴露以獲得圖像期間不同的光圖案被投射到相機(jī)傳感器的視場(chǎng)中，且其中依據(jù)對(duì)先前圖像中的先前圖案的分析來(lái)選擇所投射的圖案的至少一個(gè)子集，以及產(chǎn)生對(duì)要被量化的特性的相對(duì)較精確的量化。例如，在特征尺寸將被獲得的情況下，設(shè)備可在獲得第一圖像時(shí)將初始光圖案投射到物體上，根據(jù)第一圖像中的投射圖案計(jì)算要被測(cè)量的尺寸的值，在獲得第二圖像時(shí)投射第二光圖案，根據(jù)第二圖像中的投射圖案計(jì)算尺寸，并且隨后在獲得后續(xù)圖像時(shí)選擇要投射的后續(xù)光圖案，其中依據(jù)使用第一和第二光圖案計(jì)算的尺寸來(lái)選擇后續(xù)光圖案，使得從后續(xù)圖案產(chǎn)生的尺寸計(jì)算比先前尺寸相對(duì)而言更精確。在以智能方式獲得圖像時(shí)通過迭代地選擇不同的光圖案以投射到傳感器F0V，可按類似的方式來(lái)量化其它物體特征。
[0011]與上述評(píng)論相一致，至少一些實(shí)施例包括用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備，該設(shè)備包括:手持式設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)；安裝在外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感器，傳感器從傳感器視場(chǎng)(FOV)內(nèi)接收光以生成傳感器FOV的多個(gè)連續(xù)圖像；結(jié)構(gòu)化光源，其可控制以生成多個(gè)光圖案，該結(jié)構(gòu)化光源被安裝到外殼用于與傳感器一起運(yùn)動(dòng)且被安排成將該多個(gè)光圖案中的至少一個(gè)投射到傳感器FOV中，其中投射的光圖案的至少一部分從位于傳感器FOV內(nèi)的物體反射且被傳感器捕獲；以及處理器，其連接到傳感器以接收由傳感器生成的傳感器FOV的圖像，該處理器被編程為控制結(jié)構(gòu)化光源以將光圖案投射到傳感器FOV中，在至少一個(gè)生成的圖像中定位投射的光圖案，在投射的光圖案中定位間斷，以及使用間斷來(lái)測(cè)量傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸。
[0012]在一些實(shí)施例中，處理器被編程為在連續(xù)圖像的至少第一和第二圖像中標(biāo)識(shí)不同的投射的光圖案，并標(biāo)識(shí)第一和第二圖像的每一個(gè)中的間斷。在一些情況下，處理器被編程為使用在第一和第二光圖案中的每一個(gè)中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸并選擇所標(biāo)識(shí)的尺寸之一作為該至少一個(gè)尺寸。在一些實(shí)施例中，處理器被編程為依據(jù)與先前圖像的至少一個(gè)子集相關(guān)聯(lián)的所標(biāo)識(shí)的至少一個(gè)尺寸來(lái)選擇光源投射到FOV中的光圖案中的至少一個(gè)。
[0013]在一些實(shí)施例中，處理器被編程為:在連續(xù)圖像的第一個(gè)圖像中標(biāo)識(shí)第一投射的光圖案，標(biāo)識(shí)第一標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第一光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸的第一實(shí)例，在連續(xù)圖像的第二個(gè)圖像中標(biāo)識(shí)第二投射的光圖案，標(biāo)識(shí)第二標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第二光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸的第二實(shí)例，比較物體的至少一個(gè)尺寸的第一和第二實(shí)例且通過比較至少一個(gè)尺寸的第一和第二實(shí)例在傳感器獲得光以生成第三圖像時(shí)選擇第三光圖案以投射到FOV中。在一些情況下，處理器被進(jìn)一步編程為:在第三圖像中標(biāo)識(shí)第三投射的光圖案，標(biāo)識(shí)第三標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第三光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸的第三實(shí)例，以及通過將至少一個(gè)尺寸的第三實(shí)例與至少一個(gè)尺寸的第一和第二實(shí)例中的至少一個(gè)相比較在傳感器獲得光以生成第四圖像時(shí)選擇第四光圖案以投射到FOV中。
[0014]在一些實(shí)施例中，處理器被進(jìn)一步編程為:在多個(gè)生成的圖像的至少一個(gè)子集中標(biāo)識(shí)投射的光圖案，標(biāo)識(shí)在所標(biāo)識(shí)的投射光圖案的每一個(gè)光圖案中的間斷且針對(duì)多個(gè)生成的圖像的每個(gè)子集使用間斷來(lái)標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸的單獨(dú)實(shí)例。在一些實(shí)施例中，處理器選擇至少一個(gè)尺寸的最短單獨(dú)實(shí)例作為至少一個(gè)尺寸。在一些情況下，處理器被編程為使用不同的光圖案連續(xù)地獲得連續(xù)圖像直至處理器標(biāo)識(shí)物體的至少一個(gè)尺寸。
[0015]在一些實(shí)施例中，處理器被進(jìn)一步編程為:將所投射的光圖案與所獲得的圖像中的光圖案相比較以標(biāo)識(shí)傳感器與反射光的物體表面之間的距離并將標(biāo)識(shí)的距離用作計(jì)算的一部分以標(biāo)識(shí)至少一個(gè)尺寸。在一些實(shí)施例中，投射的光圖案中的至少一個(gè)光圖案被選擇以生成對(duì)傳感器與反射光的物體表面之間的距離的粗略估計(jì)，且投射的光圖案中的后續(xù)一個(gè)光圖案被選擇以生成對(duì)傳感器與反射光的物體表面之間的距離的更精確測(cè)量。
[0016]在一些情況下，處理器被進(jìn)一步編程為:在所獲得的圖像中標(biāo)識(shí)機(jī)器可讀代碼候選且嘗試解碼所標(biāo)識(shí)的代碼候選。在一些情況下，該設(shè)備進(jìn)一步包括連接到處理器的用戶可選啟動(dòng)器，其用于觸發(fā)光源、傳感器和處理器以投射光圖案、獲得FOV的圖像以及處理所獲得的圖像。在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化光源包括數(shù)字光處理(DLP)投射器。
[0017]在一些情況下，處理器使用DLP度量衡過程來(lái)標(biāo)識(shí)至少一個(gè)尺寸特征。在一些實(shí)施例中，處理器被進(jìn)一步編程為:標(biāo)識(shí)所獲得的圖像中的機(jī)器可讀代碼候選并嘗試解碼代碼候選，且其中結(jié)構(gòu)化光源包括數(shù)字光處理(DLP )投射器，DLP投射器由處理器控制以生成圖像中的光圖案而且還生成光以照射FOV中的代碼候選。
[0018]其它實(shí)施例包括用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備，該設(shè)備包括:手持式設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)；安裝在外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感器，該傳感器從傳感器視場(chǎng)(FOV)內(nèi)接收光以生成傳感器FOV的圖像；照射器，其被安裝到外殼用于與傳感器一起運(yùn)動(dòng)且被安排為將多個(gè)不同的光圖案投射到傳感器FOV中，其中所投射的光圖案的至少一部分從位于傳感器FOV內(nèi)的物體反射且被傳感器捕獲；以及處理器，其連接到傳感器以接收傳感器FOV的圖像且連接到照射器用于控制對(duì)第一投射光圖案的選擇，該處理器被編程為在第一獲得的圖像中定位第一投射光圖案，檢查第一投射光圖案以標(biāo)識(shí)可能更好地適于定位在標(biāo)識(shí)傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸時(shí)有用的間斷的第二光圖案，在獲得第二圖像時(shí)控制照射器將第二光圖案投射到傳感器FOV中，在第二圖像中定位第二圖案，定位第二圖案中的間斷以及使用第二光圖案中的間斷來(lái)測(cè)量傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸。
[0019]在一些情況下，照射器是數(shù)字光處理(DLP)投射器。在一些情況下，投射器將圖案投射到FOV中，且處理器通過將所投射的圖案與在所獲得的圖像中標(biāo)識(shí)的圖案相比較來(lái)標(biāo)識(shí)間斷。
[0020]又一些實(shí)施例包括用于與用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備一起使用的方法，該手持式設(shè)備包括具有視場(chǎng)(FOV)的圖像傳感器以及安裝到手持式外殼的照射器使得傳感器和照射器作為單個(gè)單元被操縱，該方法包括以下步驟:使用手持式設(shè)備中的處理器來(lái)執(zhí)行以下步驟:在物體位于傳感器FOV內(nèi)時(shí)將第一光圖案投射到傳感器FOV中；獲得傳感器FOV的圖像；在第一獲得的圖像中定位第一投射光圖案；檢查第一投射光圖案以標(biāo)識(shí)可能更好地適于定位在標(biāo)識(shí)傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸時(shí)有用的間斷的第二光圖案；在獲得第二圖像時(shí)控制照射器將第二光圖案投射到傳感器FOV中；在第二圖像中定位第二光圖案；定位所標(biāo)識(shí)的第二光圖案中的間斷；以及使用所標(biāo)識(shí)的第二光圖案中的間斷來(lái)測(cè)量傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸。
[0021]以下描述和附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明的某些例示方面。但是，這些方面僅僅指示了可采用本發(fā)明的原理的各種方式中的幾種，并且本發(fā)明旨在涵蓋所有此類方面及其等效方案。通過結(jié)合附圖參考對(duì)本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和新穎特征將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]在下文中，本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且:
[0023]圖1是示出零件處理系統(tǒng)的示意圖，其中示出執(zhí)行與本發(fā)明的至少一些方面相一致的多種方法的手持式設(shè)備；
[0024]圖2是圖1所示手持式設(shè)備的放大立體圖；
[0025]圖3是示出圖2所示手持式設(shè)備的多個(gè)組件的示意圖；
[0026]圖4是示出立方形物體的示例性圖像的示意圖，該示例性圖像包括物體上的第一線狀光圖案，該圖案可由圖3所示的傳感器陣列生成；
[0027]圖5是示出可由圖3所示組件執(zhí)行以通過檢查一系列圖像中的投射光圖案來(lái)確定立方形物體的尺寸的過程的流程圖；
[0028]圖6類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的第二光圖案；
[0029]圖7類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的第三光圖案；
[0030]圖8類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的第四光圖案；
[0031]圖9類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的第五光圖案；
[0032]圖10類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的多線光圖案；
[0033]圖11類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的一個(gè)其它光圖案；以及
[0034]圖12類似于圖4，但是示出圖像內(nèi)的立方形物體上的另一光圖案；
[0035]圖13類似于圖4，但是示出一光圖案，其中傳感器相對(duì)于圖像中的物體表面的并置的影響已被放大以簡(jiǎn)化該解釋；
[0036]圖14類似于圖13，但是示出當(dāng)不同的光圖案被投射到正被成像的物體上時(shí)的放大的影響；以及
[0037]圖15示出一過程的流程圖，該過程可由圖3的組件執(zhí)行以成像和解碼物體上的機(jī)器可讀代碼，用于標(biāo)識(shí)和嘗試解碼與本發(fā)明的至少一些方面相一致的圖像中的代碼候選。
【具體實(shí)施方式】
[0038]現(xiàn)在參考附圖，其中在若干視圖中相似的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)于類似的元件，尤其參考圖1，將在示例性材料處理組合件10的上下文中描述本發(fā)明，該示例性材料處理組合件10包括傳輸線40，用于移動(dòng)諸如箱42a、42b和42c等之類的立方形物體通過工作站。用機(jī)器可讀代碼(例如，條形碼、二維矩陣代碼等)來(lái)標(biāo)記每個(gè)物體，其中在圖1中通過施加到物體的至少一個(gè)表面的數(shù)字44a、44b和44c來(lái)標(biāo)記這些代碼。在圖1中，代碼44b被施加到物體42b的示例性表面52。隨著物體42a、42b和42c等被移動(dòng)到站，該站處的設(shè)備被用于讀取物體上的代碼以標(biāo)識(shí)物體。另外，站設(shè)備被用于對(duì)物體成像且確定物體尺寸。在物體需要被裝載到卡車上用于運(yùn)輸?shù)那闆r下，軟件可使用物體尺寸來(lái)規(guī)劃高效的裝載順序和安排。
[0039]系統(tǒng)10包括連接到人/機(jī)接口的計(jì)算機(jī)32，該人/機(jī)接口包括平板顯示屏26以及包括鍵盤的輸入設(shè)備30。其它輸入設(shè)備和接口設(shè)備也被構(gòu)想。計(jì)算機(jī)32也連接到無(wú)線接入點(diǎn)33。盡管未示出，系統(tǒng)10也可包括連接到計(jì)算機(jī)32的一個(gè)或多個(gè)物體位置傳感器，這些傳感器用于當(dāng)物體42a、42b和42c通過所示站時(shí)標(biāo)識(shí)這些物體的特定位置使得在該站處感測(cè)的物體特性可與特定物體以及物體位置相關(guān)聯(lián)。
[0040]仍參考圖1,系統(tǒng)10包括不例性手持式電子設(shè)備12,該不例性手持式電子設(shè)備12可用于執(zhí)行與本發(fā)明的至少一些方面相一致的多種方法。還參考圖2和圖3，示例性手持式設(shè)備12包括設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)13，該設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)13通常由諸如塑料、玻璃纖維等之類的耐沖擊材料形成。結(jié)構(gòu)13形成人類工程學(xué)手柄部分14和筒部分16，筒部分16像槍筒從槍柄延伸一樣從手柄部分14的頂延伸。手持式設(shè)備12也包括啟動(dòng)按鈕18、透鏡子組合件
20、結(jié)構(gòu)化光源22、電源24、傳感器陣列25、收發(fā)器26、存儲(chǔ)器設(shè)備27、反饋組合件28以及微處理器29，上述每一個(gè)或者由設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)13所支承或者在設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)13內(nèi)受到支承。
[0041]微處理器29連接到啟動(dòng)按鈕18、光源22、電源24、傳感器陣列25、收發(fā)器26、存儲(chǔ)器設(shè)備27和反饋組合件28中的每一個(gè)以控制這些設(shè)備中的每一個(gè)來(lái)促進(jìn)之后描述的過程。為此，微處理器29連接到存儲(chǔ)器設(shè)備27，存儲(chǔ)器設(shè)備27存儲(chǔ)由處理器29運(yùn)行以執(zhí)行多個(gè)過程的軟件程序。另外，存儲(chǔ)器設(shè)備27可用于至少臨時(shí)存儲(chǔ)由傳感器陣列25生成的圖像以及存儲(chǔ)在圖像處理期間進(jìn)行的多種計(jì)算的結(jié)果。啟動(dòng)按鈕18連接到處理器29以使得設(shè)備用戶能夠通過按壓按鈕18來(lái)控制設(shè)備12的操作。電源24連接到微處理器29以向其提供功率。在至少一些實(shí)施例中，電源24可包括電池。在其它實(shí)施例中，電源24可包括使得微處理器29能夠經(jīng)由電纜連接到外部電源的組件。
[0042]仍然參考圖2和圖3，反饋組合件28可采用若干不同形式中的任何一種，并且通常向設(shè)備用戶提供反饋。例如，如圖2所示，反饋組合件28可包括安裝到筒部分16的頂壁或側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)LED，這些LED —般在使用設(shè)備12的人員的直接視線內(nèi)。在至少一些實(shí)施例中，LED28可以是不同的顏色以指示由微處理器29執(zhí)行的過程的不同狀態(tài)。例如，黃色LED可指示啟動(dòng)設(shè)備12以獲得物體的圖像以及要被執(zhí)行的過程尚未完成，而綠色LED則指示完成的過程。紅色LED可指示過程已超時(shí)而沒有成功地完成。例如，如果要被執(zhí)行的過程包括測(cè)量物體尺寸且設(shè)備12沒有被正確地定位以使物體成像使得處理器29未能在超時(shí)周期內(nèi)生成可靠尺寸，則照亮的紅色LED可向用戶指示設(shè)備12應(yīng)被重新定位。照亮的綠色LED可指示尺寸已被計(jì)算。
[0043]盡管未示出，在其它實(shí)施例中，反饋組合件28可包括安裝到筒部分16的小顯示屏以向用戶提供過程反饋。另外，組合件28可包括諸如例如蜂鳴器、揚(yáng)聲器等之類的音頻設(shè)備，用于提供過程反饋。在又一些其它實(shí)施例中，由反饋組合件28執(zhí)行的功能可包括由處理器29執(zhí)行的功能，可由處理器29執(zhí)行的功能來(lái)補(bǔ)充，或者可由處理器29執(zhí)行的功能來(lái)代替。例如，在顯示器26位于設(shè)備用戶的直接視線內(nèi)在圖1的所示傳輸線處的情況下，處理器29可經(jīng)由收發(fā)器26和接入點(diǎn)33將反饋信息或可從其導(dǎo)出反饋信息的信息(例如成功測(cè)量的尺寸)傳送到計(jì)算機(jī)32，且計(jì)算機(jī)32可被編程為經(jīng)由顯示器26向用戶呈現(xiàn)反饋。作為另一實(shí)例，處理器29可被編程為驅(qū)動(dòng)光源22通過投射不同的光顏色指示過程狀態(tài)、投射諸如“測(cè)量完成”或“重新定位設(shè)備”等之類的字經(jīng)由正被成像的物體的表面來(lái)提供反饋。此外，在一個(gè)或多個(gè)尺寸已被計(jì)算之后，處理器29可控制光源22在正被成像的實(shí)際物體上投射和顯示尺寸(例如，具有與其在空間上相關(guān)聯(lián)的尺寸的雙箭頭可被投射在物體上)。
[0044]仍然參考圖2和圖3，在至少一些實(shí)施例中，傳感器陣列25將包括諸如在代碼讀取領(lǐng)域中公知的CCD或CMOS成像陣列之類的二維成像陣列。陣列25可被安裝在筒部分16內(nèi)，透鏡子組合件20與其光學(xué)對(duì)準(zhǔn)以將來(lái)自透鏡子組合件20的視場(chǎng)50內(nèi)的光聚焦到傳感器陣列25上。陣列25收集對(duì)著陣列的光且生成位于視場(chǎng)50內(nèi)的物體的圖像。
[0045]參考圖1、圖2和圖3，一般而言，當(dāng)啟動(dòng)按鈕18被按壓時(shí)，處理器29使陣列25收集光且生成多個(gè)連續(xù)圖像從而形成一系列圖像，這些圖像由處理器29檢查以執(zhí)行多種功倉(cāng)泛。
[0046]仍再次參考圖2和圖3，結(jié)構(gòu)化光源22是可被控制以在傳感器的視場(chǎng)50內(nèi)投射多個(gè)光圖案中的任何一個(gè)光圖案的光源。在至少一些實(shí)施例中，光源22將包括數(shù)字光處理(DLP)投射器，該DLP投射器可被控制以在F0V50內(nèi)生成基本上任何期望的光圖案。例如，可由光源22生成的一個(gè)圖案可包括單直線，該單直線將視場(chǎng)50劃分成上半部分和下半部分。投射圖案的其它實(shí)例可包括不同地劃分視場(chǎng)50的其它單線，諸如高于或低于視場(chǎng)50內(nèi)的中心線的水平線、均勻地或不均勻地劃分視場(chǎng)50的垂直線或者劃分視場(chǎng)50的成角度的線。投射圖案的更復(fù)雜實(shí)例可包括多條線，這些線形成猝發(fā)圖案、點(diǎn)矩陣或者其它幾何形狀的均勻圖案(諸如正方形、矩形、橢圓形等)。又一些其它光圖案可包括圓形牛眼型圖案、矩形或正方形牛眼型圖案、三角形圖案等。
[0047]由光源22投射的光圖案具有可由傳感器陣列25感測(cè)和區(qū)別的波長(zhǎng)。因此，當(dāng)陣列25獲得來(lái)自視場(chǎng)50的光同時(shí)光源22生成結(jié)構(gòu)化光圖案時(shí)，該圖案或該圖案的至少部分在由傳感器陣列25生成的圖像中顯示。盡管未示出，在至少一些實(shí)施例中，構(gòu)想光源可生成具有在已知范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)特定波長(zhǎng)的光圖案且濾波器可用于將該圖案光與傳感器的視場(chǎng)中的其它光分離使得處理器可將該圖案與其它光區(qū)別。
[0048]所獲得的圖像中的圖案的特性受到相對(duì)于傳感器陣列的傳感器視場(chǎng)50內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)物體的幾何形狀的影響。因此，例如，也參考圖4，當(dāng)光源22將線狀光圖案62a投射到物體42b的表面52上時(shí)，其中線延伸經(jīng)過物體的邊緣51、53，線中的間斷將在物體的邊緣處出現(xiàn)(可以看到圖4中的圖案62a在邊緣間斷51和52處中斷)。由于這個(gè)原因，可通過檢查圖像內(nèi)的投射光圖案以及標(biāo)識(shí)圖案間斷來(lái)標(biāo)識(shí)圖像內(nèi)的物體的邊緣。在像箱子一樣的立方形物體的情況下，其中物體的兩個(gè)邊緣可被標(biāo)識(shí)，微處理器29可使用所獲得的圖像內(nèi)的邊緣的位置來(lái)計(jì)算兩個(gè)邊緣之間的尺寸，從而計(jì)算物體的長(zhǎng)、寬或高。在圖4中，可計(jì)算間斷51和53之間的尺寸Wl。
[0049]已認(rèn)識(shí)到當(dāng)使用像圖2所示的設(shè)備12這樣的手持式設(shè)備將簡(jiǎn)單的光圖案投射到物體上時(shí)，在許多情況下設(shè)備用戶不會(huì)將設(shè)備12與要被度量的物體正確地對(duì)準(zhǔn)，使得使用所獲得的圖像中的投射圖案計(jì)算的尺寸將產(chǎn)生不精確的尺寸值。在這方面，再次參見圖4，其中在由傳感器陣列25生成的圖像66a中示出示例性立方形箱子42b，其中箱子42b分別包括頂表面52以及前表面56和側(cè)表面60。在該簡(jiǎn)單示例中，假定設(shè)備12要被用于測(cè)量跨頂表面52的寬度的寬度尺寸WO (參見圖4)。為了精確地測(cè)量任何立方形物體的寬度，應(yīng)當(dāng)測(cè)量限定該寬度的邊緣之間的最短尺寸。在圖4中，很明顯圖案62a沒有對(duì)準(zhǔn)，使得對(duì)著表面52的圖案部分平行于寬度尺寸W0，因此如果間斷51和53之間的尺寸Wl被測(cè)量，則所得值Wl不會(huì)是尺寸WO的精確表示。
[0050]投射的光圖案62a包括劃分視場(chǎng)50 (再次參見圖2)進(jìn)而將圖像66a劃分成上半部分和下半部分的單線圖案。如圖所示，箱子42b包括頂表面52以及側(cè)表面56和60。圖案62a至少部分地呈現(xiàn)為跨頂表面52且沿側(cè)表面60向下。間斷51和52出現(xiàn)在圖案62a內(nèi)在頂表面52的相對(duì)邊緣處。
[0051]認(rèn)識(shí)到像以上參考圖4描述的設(shè)備那樣的高誤差概率，已開發(fā)了設(shè)備12，其中處理器29控制光源或投射器22在接連不斷的一系列連續(xù)成像程序中投射不同的光圖案，其中光圖案被選擇使得至少一個(gè)光圖案將產(chǎn)生圖像，其中該圖案可用于相對(duì)精確地確定立方形物體的尺寸，而不管設(shè)備12相對(duì)于正被成像的物體的表面的定向如何。
[0052]在至少一些實(shí)施例中，處理器29被編程為使用從圖像的第一子集(包括投射光圖案的第一子集)的尺寸測(cè)量的結(jié)果來(lái)選擇相對(duì)更可能產(chǎn)生精確尺寸測(cè)量的后續(xù)投射光圖案。例如，再次參考圖4，為了測(cè)量寬度尺寸W0，理想地測(cè)量表面52的相對(duì)邊緣之間的最短尺寸。還參考圖6，如果兩個(gè)單獨(dú)的線狀圖案62a和62b被用于生成尺寸測(cè)量且圖案62a產(chǎn)生比圖案62b短的尺寸，顯然圖案62a是尺寸WO的更精確表示且該信息可用于選擇下一投射光圖案。因此，處理器29被編程為智能地選擇不同的光圖案以尋找最短寬度尺寸測(cè)量。[0053]重要地，在連續(xù)地獲得一系統(tǒng)圖像時(shí)，因?yàn)閭鞲衅骱吞幚砥魉俣冉鼇?lái)已增大且將繼續(xù)向前增大，所以假定設(shè)備12與要被度量的物體表面(例如，圖4中的表面52)在至少一定合理程度上對(duì)準(zhǔn)，整個(gè)度量過程應(yīng)僅花費(fèi)幾分之一秒。另外，因?yàn)檫^程將非常快地完成，所以可能妨礙尺寸計(jì)算過程的設(shè)備12的任何非有意運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)是不相關(guān)的。此外，在至少一些實(shí)施例中，光圖案將包括多個(gè)同時(shí)線使得諸如線的已知圖案之間的感知距離以及常模參照線之間的角度之類的信息將使得處理器能夠生成精確的測(cè)量信息。
[0054]在許多應(yīng)用中，有可能存在需要達(dá)到的閾值精確水平，其中該閾值水平小于絕對(duì)精度。例如，一旦連續(xù)寬度尺寸測(cè)量的變化小于I厘米，則在一些應(yīng)用中可以達(dá)到可接受的精度。在達(dá)到可接受的精度之后，處理器29可停止成像過程，經(jīng)由收發(fā)器26和接入點(diǎn)33將尺寸結(jié)果傳送到計(jì)算機(jī)32，以及經(jīng)由反饋設(shè)備28或以任何其它支持方式指示成功測(cè)量。
[0055]在接下來(lái)描述的示例性過程中，將假定處理器29被編程為:當(dāng)啟動(dòng)按鈕18 (再次參見圖2)被按壓時(shí)執(zhí)行過程以確定圖4所示的物體42b的表面52的寬度W0。還將假定指示所需精度的閾值水平或值是I厘米，這意味著一旦寬度精度在I厘米的實(shí)際寬度WO內(nèi)，過程就將停止。
[0056]現(xiàn)在參考圖5，示出可由微處理器29以及以上相對(duì)于圖3描述的其它組件執(zhí)行用于測(cè)量尺寸WO的過程100。在物體52b的高度和長(zhǎng)度尺寸要被測(cè)量的情況下，針對(duì)這些尺寸中的每一個(gè)將重復(fù)過程100。還參考圖1-4，在框102處，處理器29控制光源22生成第一瞄準(zhǔn)圖案，該圖案被投射到傳感器視場(chǎng)50中。在框104處，處理器29獲得位于傳感器的視場(chǎng)50內(nèi)的物體42b (參見圖1)的圖像。如圖4所示，示例性第一圖像66a包括物體42b且投射的圖案62a出現(xiàn)在圖像內(nèi)。
[0057]仍然參考圖1-5，在框106處，處理器29標(biāo)識(shí)所獲得的圖像中的第一圖案62a。在框108處，處理器29標(biāo)識(shí)所獲得的圖像66a中的第一圖案中的間斷。在圖4中，間斷由數(shù)字51和53指示且出現(xiàn)在表面52的相對(duì)的邊緣處。在框110處，處理器29標(biāo)識(shí)傳感器陣列25與在尺寸51和53處反射光圖案62a的物體42a的表面52之間的距離。
[0058]可通過檢查與表面52上的間斷51和53鄰近的圖案62a的特性來(lái)完成確定傳感器到表面距離。在這方面，已知即使在結(jié)構(gòu)光圖案的情況下，圖案也隨著光圖案行進(jìn)所沿著的距離的增大以及依據(jù)手持式單元與在其上投射圖案的表面的角度而變化。例如，隨著傳感器與表面距離增大，線狀圖案變得更厚。作為另一實(shí)例，隨著手持式設(shè)備與在其上進(jìn)行投射的表面之間的角度變化，兩條投射的線之間的角度也變化。因此，通過比較表面52上的圖案的部分的厚度與投射的圖案的厚度以及比較兩條線與所感知的圖案之間的投射角度，可以確定傳感器與表面距離以及設(shè)備與表面角度。作為另一實(shí)例，圖案中的平行線之間的尺寸(所有其它事物沒有變化)將依據(jù)距離而變化，因此可通過測(cè)量線之間的尺寸以及將相關(guān)的尺寸和距離與表格相比較來(lái)確定傳感器與表面距離。作為又一其它實(shí)例，線或線狀圖案可成角度地投射在傳感器FOV內(nèi)，且所得圖像中的線的位置可用于測(cè)量傳感器與表面距離，因?yàn)樗@得的圖像中的成角度的線狀圖案的位置將依據(jù)于距離。包括各種三角測(cè)量過程的在本領(lǐng)域內(nèi)已知的用于確定傳感器與表面距離以及設(shè)備與表面角度的其它方式被構(gòu)想且可用于本發(fā)明的至少一些實(shí)施例中。
[0059]在一些情況下，構(gòu)想設(shè)備12可相對(duì)于反射表面傾斜使得表面上的投射圖案的部分的一端可比表面上的投射圖案的部分的另一端更接近傳感器。在這種情況下，確定傳感器與表面距離可能需要確定兩個(gè)或更多個(gè)距離，諸如例如在表面52上的投射圖案的部分的相對(duì)端處的傳感器與表面距離。在此，用于標(biāo)識(shí)傳感器與表面距離的兩個(gè)單獨(dú)過程將由處理器29執(zhí)行，一個(gè)過程鄰近間斷51和53中的每一個(gè)。
[0060]在框112處，處理器29使用間斷以及傳感器與表面距離值來(lái)計(jì)算在圖4中被標(biāo)識(shí)為Wl的物體尺寸的第一距離。在此，盡管類似于實(shí)際寬度尺寸W0，但是物體尺寸的第一實(shí)例Wl由于圖案62a相對(duì)于表面52的未對(duì)準(zhǔn)而不同。
[0061]仍然參考圖1-5,在框114處,處理器29使光源22在傳感器F0V50中生成下一光圖案。還參考圖6，示出下一圖像66b，該圖像66b示出虛線形式的第一光圖案62a以及下一光圖案62b，其中可以看到下一光圖案62b從第一圖案62a沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如箭頭80所指示。盡管示出初始逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，但是初始旋轉(zhuǎn)方向僅是設(shè)計(jì)者選擇的問題。在其它實(shí)施例中，初始旋轉(zhuǎn)可以是順時(shí)針方向的。初始旋轉(zhuǎn)80的角度也是設(shè)計(jì)者選擇問題,但是應(yīng)當(dāng)足夠大以可能引起尺寸Wl和
[0062]W2之間的不相等(再次參見圖4和圖6)。在本示例中，應(yīng)當(dāng)假定設(shè)備用戶將至少稍微定位設(shè)備15使得投射的圖案與正被測(cè)量的尺寸對(duì)準(zhǔn)，以便初始旋轉(zhuǎn)80不會(huì)太大。在框116處，處理器29獲得圖6所示的第二圖像66b。在框118處，處理器29標(biāo)識(shí)所獲得的圖像66b中的下一圖案62b。在框120處，處理器29標(biāo)識(shí)在圖示的55和57處出現(xiàn)的圖案間斷。在框122處，處理器29標(biāo)識(shí)傳感器25與鄰近間斷55和57的反射光圖案62b的表面52的部分之間的距離。
[0063]仍然參考圖1_3、4和5，在框124處，處理器29使用間斷以及傳感器與表面距離來(lái)計(jì)算物體尺寸的下一實(shí)例W2。在框126處，在物體尺寸的下一實(shí)例不在所需公差值內(nèi)的情況下，控制傳遞到框132，在框132處處理器29依據(jù)物體尺寸的先前實(shí)例來(lái)選擇下一光圖案。在至少一些實(shí)施例中，構(gòu)想第一次通過框126時(shí)假設(shè)物體尺寸的下一實(shí)例將不在所需公差內(nèi)以便第一次通過框126時(shí)，控制總是傳遞到框132。尚未滿足公差要求的假設(shè)是因?yàn)閮蓷l線不會(huì)提供足夠的信息用于確定所測(cè)量的尺寸是否接近物體的表面52的相對(duì)邊緣之間的最短距離。至多，兩條線可用于生成物體尺寸的第一和第二實(shí)例(其中一個(gè)實(shí)例比另一個(gè)實(shí)例要短)且可用于選擇更有可能是最佳的下一投射光圖案。這里的思想是，當(dāng)嘗試標(biāo)識(shí)尺寸WO時(shí)，系統(tǒng)嘗試標(biāo)識(shí)最小寬度尺寸。一旦已經(jīng)確定三個(gè)線狀圖案長(zhǎng)度一其中中心線狀圖案比其它兩個(gè)線狀圖案要短，系統(tǒng)就可通過生成位于這三個(gè)線狀圖案中的最短的兩個(gè)之間的下一線狀圖案來(lái)尋找最小長(zhǎng)度，直至公差要求(即，兩個(gè)連續(xù)線狀圖案之間的圖案長(zhǎng)度的相對(duì)最小變化)已被滿足。構(gòu)想用于標(biāo)識(shí)最小寬度尺寸的其它尋找技術(shù)。
[0064]在本示例中，參考圖4和圖6，應(yīng)當(dāng)理解物體尺寸的下一實(shí)例W2比物體尺寸的第一實(shí)例Wl要大。通常，對(duì)于像箱子這樣的立方形物體，當(dāng)使用下一光圖案時(shí)所計(jì)算的寬度尺寸的增大指示圖案在錯(cuò)誤方向上的旋轉(zhuǎn)。因此，在圖4和圖6所示的示例中，從圖案62a沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的圖案62b可能沿錯(cuò)誤的方向旋轉(zhuǎn)。由于所示示例中的這一原因，在框132處，處理器29將圖7所示的第三光圖案62c標(biāo)識(shí)為要由光源22生成的下一光圖案，其中第三圖案62c從第二光圖案62b (參見圖7中的虛線)沿箭頭82所指示的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在此，圖案62c沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)經(jīng)過圖4所示的第一或原始光圖案62a的角度。再一次，旋轉(zhuǎn)82的度數(shù)是設(shè)計(jì)者選擇問題。在例示示例中，旋轉(zhuǎn)82大約為30度。在框132之后，控制向上傳遞回到框114，在框114處重復(fù)上述過程通過框126。[0065]再次參考圖5，如果物體尺寸的第二實(shí)例W2比第一實(shí)例Wl要短而不是如圖4和圖6所示的要長(zhǎng)，相對(duì)長(zhǎng)度Wl和W2將指示初始旋轉(zhuǎn)80可能在正確的方向上。在這種情況下，在框132處，處理器29將選擇進(jìn)一步在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)的下一或第三圖案以尋找寬度尺寸WO。
[0066]仍然參考圖1_3、5和7，在框126處，處理器29確定針對(duì)圖案62c計(jì)算的物體尺寸W3是否在要求的公差值范圍內(nèi)。在此，框126處的確定可包括將尺寸W3與如圖4和圖6所示的先前尺寸Wl和W2相比較以及認(rèn)識(shí)到尺寸W3小于尺寸Wl和W2兩者。尺寸W3小于尺寸Wl和W2的事實(shí)意味著圖案62c被較好地對(duì)準(zhǔn)用于標(biāo)識(shí)寬度尺寸W0。但是，因?yàn)槌叽鏦3小于尺寸W1，所以投射的圖案的進(jìn)一步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)可能會(huì)導(dǎo)致甚至更短的寬度尺寸測(cè)量。
[0067]因?yàn)槌叽鏦3小于其它尺寸Wl和W2，所以過程再次從判定框126跳到框132，在框132處理器29依據(jù)先前的尺寸測(cè)量Wl到W3來(lái)選擇下一光圖案。在本示例中，圖8所示的第四圖案62d從以虛線示出的第三圖案62c進(jìn)一步沿箭頭84所指示的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在，當(dāng)過程循環(huán)回到框126時(shí)，處理器29確定尺寸W4大于尺寸W3且因此在圖案62a和62d之間形成角度的圖案將導(dǎo)致更精確的尺寸計(jì)算。
[0068]圖5中的循環(huán)通過框114到框126且隨后到框132的這一過程在處理器29選擇不同的光圖案的情況下繼續(xù)進(jìn)行，直至框126處的條件被滿足。例如，一旦標(biāo)識(shí)了與投射線狀圖案(其在兩個(gè)其它線狀圖案之間成角度)相對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)經(jīng)計(jì)算的寬度尺寸比與兩個(gè)其它線狀圖案相對(duì)應(yīng)的經(jīng)計(jì)算的寬度尺寸要短，且連續(xù)測(cè)量之間的經(jīng)計(jì)算的寬度尺寸的變化小于I厘米，則公差要求可被滿足。在圖9的圖像66e中示出可代表尋找序列中的最后光圖案的示例性相對(duì)最佳光圖案62e，其中尺寸W5應(yīng)當(dāng)是尺寸WO (再次參見圖4)的相對(duì)精確表示(例如，在本示例中在I厘米內(nèi))。一旦物體尺寸的實(shí)例在所需的公差要求范圍內(nèi)，控制就從框126傳遞到框128，其中處理器29經(jīng)由收發(fā)器26將物體尺寸傳送到計(jì)算機(jī)32以供存儲(chǔ)且可能經(jīng)由顯示器26進(jìn)行報(bào)告。
[0069]再次參考圖5，在框129處，處理器29指示尺寸WO已通過反饋組合件28成功地測(cè)量。例如，處理器29可點(diǎn)亮LED28中的一個(gè)或發(fā)送信號(hào)至計(jì)算機(jī)32以經(jīng)由顯示屏26指示尺寸測(cè)量已經(jīng)成功。作為另一實(shí)例，處理器29可使光源22在圖9的圖案62e上投射雙箭頭，其中尺寸值W5與該雙箭頭在空間上相關(guān)聯(lián)。在框129之后，控制傳遞到框130，在框130處針對(duì)物體的下一尺寸重復(fù)圖5所示過程。例如，設(shè)備用戶可接下來(lái)移動(dòng)設(shè)備12至物體42b的側(cè)表面之一并因此獲得尺寸測(cè)量。在至少一些情況下，處理器29或計(jì)算機(jī)32可跟蹤所獲得的測(cè)量以及仍然需要的測(cè)量，并且可向設(shè)備用戶提供指導(dǎo)以指示要獲得的下一測(cè)量以及最終指示已獲得所有需要的測(cè)量。
[0070]盡管以上描述了相對(duì)簡(jiǎn)單的線狀光圖案，但是在其它實(shí)施例中可構(gòu)想更復(fù)雜的光圖案。例如，參見圖10所示的圖像66f，其示出相對(duì)復(fù)雜的光圖案62f，光圖案62f包括五條線L1-L5的陣列，這五條線L1-L5具有交叉中心點(diǎn)且以不同角度在兩個(gè)方向上從該交叉中心點(diǎn)成扇形展開。在此，當(dāng)采用圖案62f時(shí)，第一處理器29可被編程為:通過標(biāo)識(shí)共同限定表面52直邊的那些線的相對(duì)兩端的間斷，來(lái)標(biāo)識(shí)只有線L1-L4與表面52的限定寬度尺寸的相對(duì)邊緣相交。線L5在表面52的邊緣處具有間斷，這些間斷不與線L1-L4的間斷成直線，因此可丟棄線L5。下一處理器29針對(duì)線LI到L4中的每一個(gè)分別計(jì)算尺寸Wl到W4。處理器29比較尺寸Wl到W4(如果投射的線標(biāo)識(shí)四個(gè)尺寸中的最短尺寸)，且標(biāo)識(shí)與框住(frame)最短尺寸的尺寸相對(duì)應(yīng)的兩條投射的線。在例示示例中，最短尺寸W2對(duì)應(yīng)于被具有較長(zhǎng)尺寸的線LI和L3框住的圖案線L2。處理器29通過以下步驟來(lái)繼續(xù)過程:投射具有角度的一條或多條線使得這些線出現(xiàn)在線LI和L3之間直至閾值要求被滿足(參見圖11中具有寬度尺寸W5的圖像66g中的圖案62g)。
[0071]再次參考圖10，在另一示例性系統(tǒng)中，處理器24可被編程為使用投射圖案來(lái)標(biāo)識(shí)表面52的相對(duì)邊緣69和71且生成通常與所標(biāo)識(shí)的邊緣69和71垂直的后續(xù)投射圖案，該后續(xù)投射圖案被用于最終尺寸計(jì)算。例如，邊緣69和71可通過投射線L1-L4中的間斷的位置來(lái)標(biāo)識(shí)，隨后通常與這些邊緣垂直的相對(duì)最佳的線狀圖案(參見圖11中的62g)可被生成以用于最終尺寸計(jì)算。
[0072]盡管上述示例在嘗試每次標(biāo)識(shí)立方形物體的單個(gè)尺寸的系統(tǒng)的上下文中被描述，應(yīng)當(dāng)理解在其它更復(fù)雜的實(shí)施例中，處理器29可被編程為嘗試使用同一圖像集同時(shí)標(biāo)識(shí)不止一個(gè)物體尺寸。為此，參見示出另一示例性圖像66h的圖12,圖像66h包括投射的光圖案62h，光圖案62h包括在兩個(gè)方向上從中心點(diǎn)向外延伸的八條單獨(dú)的線。在此，四條線可用于計(jì)算四個(gè)單獨(dú)的寬度尺寸W1-W4，而其它四條線可用于計(jì)算單獨(dú)的高度尺寸H1-H4。一旦已經(jīng)計(jì)算了初始高度和寬度尺寸，處理器29就可使用這些計(jì)算來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)或多個(gè)附加光圖案，這些附加光圖案應(yīng)當(dāng)生成比使用圖案62h的那些可能的尺寸相對(duì)更精確的高度和寬度尺寸。其后，處理器29可使光源22生成附加光圖案且尋找尺寸直至可接受的精確尺寸已被標(biāo)識(shí)(例如，滿足閾值要求的尺寸)。盡管在此未詳細(xì)示出或描述，但是應(yīng)當(dāng)理解在至少一些實(shí)施例中，即使圖12所示的第三尺寸也可按與上述方式類似的方式與其它兩個(gè)尺寸同時(shí)地計(jì)算。
[0073]除了投射依據(jù)與先前光圖案相關(guān)聯(lián)的結(jié)果選擇的光圖案以獲得精確的尺寸測(cè)量之外，還可構(gòu)想利用智能迭代投射過程的其它過程。例如，可能的是，一個(gè)投射的光圖案導(dǎo)致與更好地適于標(biāo)識(shí)邊緣間斷的其它圖案相比更大的相對(duì)傳感器與表面距離失真。在該情況下，在使用第一光圖案標(biāo)識(shí)邊緣間斷之后，后續(xù)光圖案可用于標(biāo)識(shí)鄰近間斷的傳感器與表面距離。例如，參見圖13，投射的圖案62i出現(xiàn)在圖像66i中，其中傳感器與表面距離的影響已被放大以在表面52的左部上清楚地示出比右部上更寬的圖案(例如，左部的傳感器與表面距離大于右部的距離)。盡管如圖13中的相對(duì)寬的線可用于在度量過程期間標(biāo)識(shí)第一圖像子集中的傳感器與表面距離，但是如圖14的圖像66j中的較薄線狀圖案62j可用于稍后的導(dǎo)致更大精度的圖像子集中。
[0074]在至少一些實(shí)施例中，設(shè)備12可起到用作條形碼、矩陣或其它類型的代碼讀取器的附加作用。為此，再次參考圖1、2和3，可控制光源22點(diǎn)亮全部或部分傳感器F0V50以照射代碼候選44b同時(shí)傳感器25獲得圖像用于解碼。獲得代碼的圖像以及解碼可包括與上述度量過程分離地和獨(dú)立地執(zhí)行的過程或者可與上述過程按順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，再次參考圖4，在圖5的度量過程被執(zhí)行時(shí)，處理器29將在獲得的圖像66a中搜索代碼候選(例如，具有通常標(biāo)記機(jī)器可讀代碼的特性的圖像偽像)。搜索候選可包括一系列圖像，其中光源22被控制以在先前圖像的包括代碼候選的區(qū)域中生成強(qiáng)光使得產(chǎn)生高質(zhì)量候選圖像。在這些實(shí)施例中處理器29被編碼以嘗試解碼所標(biāo)識(shí)的代碼候選。
[0075]參考圖15，其示出用于標(biāo)識(shí)和嘗試解碼候選的示例性過程140。在框142處，在設(shè)備用戶將設(shè)備12瞄準(zhǔn)包括代碼44b的物體表面的情況下，設(shè)備用戶按壓按鈕18 (參見圖1-3)使設(shè)備12獲得傳感器F0V50的圖像。在框144處，處理器29標(biāo)識(shí)所獲得的圖像中的代碼候選。在框146處，處理器29嘗試解碼任何代碼候選，且在框148處結(jié)果被存儲(chǔ)(例如，被傳送到計(jì)算機(jī)32以供存儲(chǔ))和/或報(bào)告。還可經(jīng)由反饋設(shè)備28 (參見圖2和圖3)提供狀態(tài)指示。在框148之后控制向上傳遞回到框142，在框142處過程繼續(xù)進(jìn)行。
[0076]盡管上述系統(tǒng)和方法在具有平坦表面和簡(jiǎn)單幾何形狀的簡(jiǎn)單立方形物體的上下文中被描述，但是應(yīng)當(dāng)理解本創(chuàng)新概念和方面可用于測(cè)量具有其它幾何形狀的物體的尺寸以及其它物體特性。例如，可通過提供一種處理器來(lái)精確地測(cè)量圓柱形尺寸或球形尺寸，該處理器迭代地改變投射的圖案以尋找最佳圖案用于測(cè)量這些形狀的特征或尺寸。
[0077]另外，構(gòu)想處理器29能夠執(zhí)行附加圖像分析以及依據(jù)圖像分析的結(jié)果自動(dòng)地選擇不同的投射圖案。例如，處理器29可被編程為自動(dòng)地識(shí)別圖像中的物體的形狀以及依據(jù)哪個(gè)形狀被標(biāo)識(shí)用于計(jì)算尺寸來(lái)自動(dòng)地采用不同的投射光圖案。
[0078]例如，可能的是，使用特定系統(tǒng)來(lái)度量的物體將僅僅具有包括立方形和圓柱形的兩種一般形狀之一。設(shè)備12可被編程為初始地使用優(yōu)化的一個(gè)光圖案用于將成像物體的一般形狀標(biāo)識(shí)為立方形或圓柱形以及之后使用不同的光圖案子集用于度量，其中這些子集是所標(biāo)識(shí)的一般形狀所專用的。
[0079]盡管上述設(shè)備和方法在用于測(cè)量物體尺寸的系統(tǒng)的上下文中被描述，但是應(yīng)當(dāng)理解這些設(shè)備和類似方法可用于量化若干不同物體特征或特性中的任何一個(gè)。例如，通過使用迭代的和智能選擇的順序投射光圖案以及圖像分析，物體表面之間的角度可被量化，表面的曲率可被量化，一般形狀可被量化，等等。
[0080]以下將描述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例。應(yīng)該明白，在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的研發(fā)中，如同在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出多個(gè)實(shí)現(xiàn)特定的判斷以達(dá)到研發(fā)者的具體目的，例如遵循與系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，這些約束隨實(shí)現(xiàn)不同而變化。此外應(yīng)該明白，這些研發(fā)努力可能是復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本公開承擔(dān)設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)的例程。
[0081]以上已經(jīng)描述的內(nèi)容包括了本發(fā)明的數(shù)個(gè)示例。當(dāng)然，不可能出于描述本發(fā)明的目的而描述組件或方法的每個(gè)可能的組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的許多進(jìn)一步的組合和置換都是可能的。因此，本發(fā)明旨在包含落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有這樣的更改、修改和變化。
[0082]為了告知公眾本發(fā)明的范圍，做出如下權(quán)利要求:
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備，所述設(shè)備包括: 手持式設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)； 安裝在所述外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感器，所述傳感器從傳感器視場(chǎng)(FOV)內(nèi)接收光以生成所述傳感器FOV的多個(gè)連續(xù)圖像； 結(jié)構(gòu)化光源，其可控制以生成多個(gè)光圖案，所述結(jié)構(gòu)化光源被安裝到外殼用于與所述傳感器一起運(yùn)動(dòng)且被安排成將所述多個(gè)光圖案中的至少一個(gè)投射到所述傳感器FOV中，其中投射光圖案的至少一部分從位于所述傳感器FOV內(nèi)的物體反射且由所述傳感器捕獲；以及 處理器，其連接到所述傳感器以接收由所述傳感器生成的所述傳感器FOV的圖像，所述處理器被編程為控制所述結(jié)構(gòu)化光源將光圖案投射到所述傳感器FOV中，定位所生成的圖像中的至少一個(gè)圖像中的所述投射光圖案，定位所述投射光圖案中的間斷，以及使用所述間斷來(lái)測(cè)量所述傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被編程為標(biāo)識(shí)在連續(xù)圖像的至少第一和第二圖像中的不同的投射光圖案以及標(biāo)識(shí)在所述第一和第二圖像的每一個(gè)中的間斷。
3.如權(quán)利要求2所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被編程為使用在第一和第二光圖案中的每一個(gè)中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸并選擇所標(biāo)識(shí)的尺寸之一作為所述至少一個(gè)尺寸。
4.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被編程為依據(jù)與先前圖像的至少一個(gè)子集相關(guān)聯(lián)的所標(biāo)識(shí)的至少一個(gè)尺寸來(lái)選擇所述光源投射到所述FOV中的光圖案中的至少一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被編程為:標(biāo)識(shí)在連續(xù)圖像的第一圖像中的第一投射光圖案，標(biāo)識(shí)第一標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第一光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸的第一實(shí)例，標(biāo)識(shí)在連續(xù)圖像的第二圖像中的第二投射光圖案，標(biāo)識(shí)第二標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第二光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸的第二實(shí)例，比較所述物體的所述至少一個(gè)尺寸的所述第一和第二實(shí)例，以及通過比較所述至少一個(gè)尺寸的所述第一和第二實(shí)例在所述傳感器獲得光以生成第三圖像時(shí)選擇第三光圖案以投射到所述FOV中。
6.如權(quán)利要求5所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被進(jìn)一步編程為:標(biāo)識(shí)在第三圖像中的第三投射光圖案，標(biāo)識(shí)第三標(biāo)識(shí)的光圖案中的間斷且使用第三光圖案中的間斷來(lái)標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸的第三實(shí)例，以及通過將所述至少一個(gè)尺寸的所述第三實(shí)例與所述至少一個(gè)尺寸的所述第一和第二實(shí)例中的至少一個(gè)相比較在所述傳感器獲得光以生成第四圖像時(shí)選擇第四光圖案以投射到所述FOV中。
7.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被進(jìn)一步編程為:標(biāo)識(shí)在多個(gè)生成的圖像的至少一個(gè)子集中的投射光圖案，標(biāo)識(shí)在所標(biāo)識(shí)的投射光圖案的每一個(gè)光圖案中的間斷，以及針對(duì)所述多個(gè)生成的圖像的每個(gè)子集使用所述間斷來(lái)標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸的單獨(dú)實(shí)例。
8.如權(quán)利要求7所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器選擇所述至少一個(gè)尺寸的最短單獨(dú)實(shí)例作為所述至少一個(gè)尺寸。
9.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被編程為使用不同的光圖案連續(xù)地獲得連續(xù)圖像直至所述處理器標(biāo)識(shí)所述物體的所述至少一個(gè)尺寸。
10.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被進(jìn)一步編程為:將所投射的光圖案與所獲得的圖像中的光圖案相比較以標(biāo)識(shí)所述傳感器與反射光的所述物體的表面之間的距離，以及將標(biāo)識(shí)的距離用作計(jì)算的一部分以標(biāo)識(shí)所述至少一個(gè)尺寸。
11.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述投射光圖案中的至少一個(gè)被選擇以生成對(duì)所述傳感器與反射光的所述物體的表面之間的距離的粗略估計(jì)，且所述投射光圖案中的后續(xù)一個(gè)被選擇以生成對(duì)所述傳感器與反射光的所述物體的表面之間的距離的更精確測(cè)量。
12.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被進(jìn)一步編程為:標(biāo)識(shí)在所獲得的圖像中的機(jī)器可讀代碼候選，以及嘗試解碼所標(biāo)識(shí)的代碼候選。
13.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括連接到所述處理器的用戶可選啟動(dòng)器，其用于觸發(fā)所述光源、傳感器和處理器以投射光圖案、獲得所述FOV的圖像以及處理所獲得的圖像。
14.如權(quán)利要求1所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化光源包括數(shù)字光處理(DLP)投射器。
15.如權(quán)利要求14所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器使用DLP度量衡過程來(lái)標(biāo)識(shí)所述至少一個(gè)尺寸特征。
16.如權(quán)利要求14所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述處理器被進(jìn)一步編程為:標(biāo)識(shí)所獲得的圖像中的機(jī)器可讀代碼候選以及嘗試解碼所述代碼候選，且其中所述結(jié)構(gòu)化光源包括數(shù)字光處理(DLP)投射器，所 述DLP投射器由所述處理器控制以生成圖像中的光圖案而且還生成光以照射所述FOV中的代碼候選。
17.一種用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備，所述設(shè)備包括: 手持式設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)； 安裝在所述外殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感器，所述傳感器從傳感器視場(chǎng)(FOV)內(nèi)接收光以生成所述傳感器FOV的圖像； 照射器，其被安裝到外殼用于與所述傳感器一起運(yùn)動(dòng)且被安排為將多個(gè)不同的光圖案投射到所述傳感器FOV中，其中投射光圖案的至少一部分從位于所述傳感器FOV內(nèi)的物體反射且被所述傳感器捕獲；以及 處理器，其連接到所述傳感器以接收所述傳感器FOV的圖像且連接到所述照射器用于控制對(duì)第一投射光圖案的選擇，所述處理器被編程為:定位第一獲得的圖像中的所述第一投射光圖案，檢查所述第一投射光圖案以標(biāo)識(shí)可能更好地適于定位在標(biāo)識(shí)所述傳感器FOV中的所述物體的所述至少一個(gè)尺寸時(shí)有用的間斷的第二光圖案，在獲得第二圖像時(shí)控制所述照射器將所述第二光圖案投射到所述傳感器FOV中，定位所述第二圖像中的第二圖案，定位所述第二圖案中的間斷，以及使用所述第二光圖案中的所述間斷來(lái)測(cè)量所述傳感器FOV中的所述物體的所述至少一個(gè)尺寸。
18.如權(quán)利要求17所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述照射器是數(shù)字光處理(DLP)投射器。
19.如權(quán)利要求17所述的手持式設(shè)備，其特征在于，所述投射器將圖案投射到所述FOV中，且所述處理器通過將所投射的圖案與在所獲得的圖像中標(biāo)識(shí)的圖案相比較來(lái)標(biāo)識(shí)間斷。
20.一種與用于確定物體的至少一個(gè)尺寸的手持式設(shè)備一起使用的方法，所述手持式設(shè)備包括具有視場(chǎng)(FOV)的圖像傳感器以及安裝到手持式外殼的照射器使得所述傳感器和所述照射器作為單個(gè)單元被操縱，所述方法包括以下步驟: 使用所述手持式設(shè)備中的處理器來(lái)執(zhí)行以下步驟: 在物體位于所述傳感器FOV內(nèi)時(shí)將第一光圖案投射到所述傳感器FOV中； 獲得所述傳感器FOV的圖像； 定位第一獲得的圖像中的第一投射光圖案； 檢查所述第一投射光圖案以標(biāo)識(shí)可能更好地適于定位在標(biāo)識(shí)所述傳感器FOV中的物體的至少一個(gè)尺寸時(shí)有用的間斷的第二光圖案； 在獲得第二圖像時(shí)控制所述照射器將所述第二光圖案投射到所述傳感器FOV中； 定位所述第二圖像中的所述第二光圖案； 定位所標(biāo)識(shí)的第二光圖案中的間斷；以及 使用所標(biāo)識(shí)的第二光圖案中的所述間斷來(lái)測(cè)量所述傳感器FOV中的所述物體的所述至少一個(gè)尺寸。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK103544461SQ201310299179
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】M·C·莫德, C·W·格斯特三世 申請(qǐng)人:康耐視公司