背景技术
条形码和其他扫描设备一般在给定的视场(FOV)内捕获图像。条形码读取器可被提供以便在各种视场和距目标对象各种距离处使用。通常，不同的距离和视场需要不同的设计要求，诸如不同的照明强度和类型。具体而言，读取直接部件标记(DPM)条形码需要漫射照明，并且在一些情景中，需要离轴照明，这取决于DPM条形码所打印的衬底。与典型的条形码扫描设备相比，对于12英寸的距离或更远的对象而言，系统可能需要更大的照明，或聚焦的照明。
典型的条形码扫描照明系统无法提供有效地读取被打印在各种各样的衬底上、并且处于不同距离处的DPM条形码所需的多功能性。不同的设计要求通常需要不同的壳体和组件位置、不同的照明源以及附加的组件，诸如镜子、透镜和印刷电路板。
因此，需要具有改进功能的改进系统和/或附件。
发明内容
在实施例中，提供了用于捕获成像视场(FOV)中出现的对象的至少一个图像的光学组件。该光学组件包括电路板、与电路板可操作地耦合的成像传感器、以及照明组件。成像传感器被配置成用于捕获成像FOV中出现的图像帧，并且附加地定义成像轴。照明组件包括与电路板可操作地耦合的多个光源、被定位成与多个光源相邻的漫射器、以及被定位成与多个光源相邻的第一光管。多个光源被配置成用于发射光以照明对象。漫射器被配置成用于生成漫射光图案。第一光管被配置成生成直接照明图案和离轴照明图案。直接照明图案大致平行于成像轴定向，而离轴照明图案被配置成与成像轴相交。
在当前实施例的变体中，第一光管包括具有第一端和第二端并定义纵向光管轴的本体、定位在本体的第一端处的输入表面、和定位在本体的第二端处的出射表面。输入表面被配置成用于定位成与多个光源相邻，并用于接收来自多个光源的发射光。出射表面跨第一光管的宽度延伸，并且包括第一出射表面部分和第二出射表面部分。第一出射表面部分大致垂直于成像轴定向，而第二出射表面部分以相对于成像轴大于约85的角度定向。第一光管的主体的纵向光管轴被配置成平行于成像轴，并且其中出射表面被配置成用于将发射光引导朝向对象。
在一些方法中，输入表面具有正光焦度。在这些和其他示例中，出射表面具有负光焦度。输入表面可以包括多个会聚透镜。进一步地，在一些变体中，出射表面包括具有凹面的第一出射表面部分和被定位成与第一出射表面部分相邻的、具有凸面的第二出射表面部分。第二出射表面部分可以限定楔形件。
在实施例中，漫射器包括漫射体和围绕漫射体的凸缘部分。漫射体可以具有限定开口的中心区域，开口尺寸被设计成至少等于所述成像FOV，并且中心区域从第一高度延伸至第二高度以限定与成像FOV相对应的曲壁。凸缘部分可以包括被配置成用于接收第一光管的部分的开口。在一些形式中，第一光管进一步包括被配置成用于将所述第一光管与所述漫射器可操作地耦合的安装构件。
在一些示例中，成像FOV包括成像FOV宽度和成像FOV高度。第一光管的宽度被配置成沿着漫射器的凸缘部分平行于成像FOV宽度定位。在这些和其他示例中，组件可以进一步包括被定位在漫射器的凸缘部分上的、与第一光管相对的第二光管。
在一些方法中，组件可以包括八个光源，用于向漫射器提供光能以生成对象的漫射照明，以及至少两个光源，被配置成用于向光管提供光能以生成对象的直接照明和间接照明。
根据第二方面，提供了与条形码读取器一起使用的光管，该条形码读取器具有照明组件，照明组件被配置成用于照明要被成像组件捕获的至少一个对象。光管包括具有第一端和第二端并定义纵向光管轴的本体、定位在本体的第一端处的输入表面、和定位在本体的第二端处的出射表面。输入表面被定位成与成像组件的照明源相邻并接收来自该照明源的发射光。出射表面包括第一出射表面部分和第二出射表面部分。第一出射表面部分大致垂直于纵向光管轴定向，而第二出射表面部分以相对于纵向光管轴大于约85°的角度定向。出射表面被配置成用于将发射光引导朝向对象。本体被配置成用于在出射表面处生成直接照明图案和离轴照明图案，其中，直接照明图案在第一出射表面部分处离开出射表面，而离轴照明图案在第二出射表面部分处离开出射表面。
根据第三方面，提供了用于与照明组件一起使用以照明由成像组件捕获的至少一个对象的可移除的光引导组件。该可移除的光引导组件包括第一光管，第一光管可定位成与照明组件相邻以接收从其发射的光，以及漫射器，漫射器与第一光管可操作地耦合并可定位成与照明组件相邻。第一光管包括具有第一端和第二端并定义纵向光管轴的主体。第一光管生成大致平行于纵向光管轴定向的直接照明图案和以相对于纵向光管轴大于约5°的角度定向的离轴照明图案。漫射器生成漫射光图案。
根据第四方面，提供了在条形码读取器中使用的光管，该条形码读取器具有照明组件，照明组件被配置成用于照明要被成像组件捕获的至少一个对象。该光管包括具有多个凸输入表面的第一端、具有出射表面和围绕出射表面延伸的凸缘的第二端，以及在第一端与第二端之间延伸并定义纵向光管轴的中心部分。出射表面跨第二端的宽度上延伸，并定义了槽部和楔部。出射表面轮廓被设计成使得由多个凸输入表面接收的第一部分光在出射表面处以大致平行于纵向光管轴的方向离开，并且由多个凸输入表面接收的第二部分光在出射表面处以相对于纵向光管轴大于约5°的方向离开。
附图说明
附图(其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素)连同下面的具体实施方式被并入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。
图1图示出根据本公开的基于成像的机器视觉设备的框图。
图2A是根据本公开的机器视觉设备的侧透视截面图。
图2B是根据本公开的图2A的机器视觉设备的侧截面图。
图2C是根据本公开的图2A的机器视觉设备的俯视图。
图3A是根据本公开的基于成像的机器视觉设备的漫射器的实施例的透视剖视图。
图3B是根据本公开的基于成像的机器视觉设备的漫射器的实施例的透视剖视图。
图4A是根据本公开的在机器视觉设备中的照明系统中使用的光管的实施例的透视图。
图4B是根据本公开的在机器视觉设备中的照明系统中使用的光管的实施例的透视图。
图4C图示出根据本公开的光管的实施例的机械模型。
图5A是根据本公开的通过光管传播的光线的光线追踪图的俯视图。
图5B是根据本公开的通过光管传播的光线的光线追踪图的侧视图。
图6是根据本公开的具有用于实现机器视觉设备的附加特征的光管的实施例的图示。
图7A是根据本公开的用于在机器视觉设备中实现的光管物理地耦合至框架的透视图。
图7B是根据本公开的用于在机器视觉设备中实现的光管物理地耦合至框架的透视图。
图7C是根据本公开的用于在机器视觉设备中实现的光管物理地耦合至框架的透视图。
图8是用于根据本公开的机器视觉设备的在照明系统中使用的照明电路板上的实施例的俯视图。
本领域技术人员将理解附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大以帮助提升对本发明的实施例的理解。
已在附图中通过常规符号在适当位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
用于机器视觉的便携式高性能光学成像系统采用小型成像传感器以保持小形状因子(form factor)。例如，典型的机器视觉成像传感器具有6毫米×6毫米左右的成像传感器矩形区域和近似3微米的传感器像素区域。一些高性能紧凑型机器视觉系统除了需要小形状因子成像传感器外，还需要广角视场(FOV)(例如，大于40度)。用于成像的不同视场和目标对象的距离需要不同强度和类型的照明。用于对直接部件标记(DPM)条形码进行成像的机器视觉系统需要漫射照明，并且在一些情况中，需要离轴照明，这取决于DPM条形码所打印的衬底。与典型的条形码扫描设备相比，对于12英寸的距离或更远的对象而言，系统可能需要更大的照明，或聚焦的照明。当前公开描述了一种机器视觉系统，该系统采用了包括漫射器和光管的照明系统，该系统提供了到目标对象的三种类型的照明：(i)漫射照明，(ii)直接照明，和(iii)间接照明。所描述的机器视觉系统允许在一定距离范围内对多种类型的条形码以及DPM条形码进行稳健测量。
在实现方式中，提供了用于捕获成像视场(FOV)中出现的对象的至少一个图像的光学组件。在本公开的各个实施例中，组件包括电路板和与电路板可操作地耦合的成像传感器，成像传感器被配置成用于捕获成像FOV中出现的图像帧并定义成像轴。该组件进一步包括照明组件，该照明组件具有与电路板可操作地耦合的多个光源，其中多个光源被配置成用于发射光以照明对象。照明组件进一步包括被定位成与多个光源相邻的漫射器，漫射器被配置成用于生成漫射光图案；以及被定位成与多个光源相邻的第一光管，用于生成直接照明图案和离轴照明图案，其中直接照明图案大致平行于成像轴定向，而离轴照明图案被配置成与成像轴相交。漫射器和第一光管可以协作以形成可移除的导光组件。
在实现方式中，第一光管包括具有第一端和第二端并定义纵向光管轴的主体。第一光管进一步包括输入表面，输入表面被定位在主体的第一端处，输入表面被配置成用于定位成与多个光源相邻，并用于接收来自多个光源的发射光。第一光管还具有出射表面，出射表面被定位在跨第一光管的宽度延伸的主体的第二端处，出射表面包括第一出射表面部分和第二出射表面部分，第一出射表面部分大致垂直于成像轴定向，而第二出射表面部分以相对于成像轴大于约85°的角度定向。第一光管的主体的纵向光管轴被配置成平行于成像轴，并且出射表面被配置成用于将发射光引导朝向对象。
现在转向附图，图1图示出基于成像的机器视觉设备100的框图。机器视觉设备100可以是直接部件标记(DPM)条形码读取器设备，并且相应地，这些术语可以在本文中互换地使用。设备100包括壳体102、设置在壳体102内的照明组件106、成像组件110和传感器组件114。照明组件106包括光源、波导和被配置成用于提供对目标对象的直接和间接照明的漫射器。成像组件110包括光学器件(诸如透镜、孔径)和用于将目标对象的图像成像到成像传感器上的其他光学器件。传感器组件114包括成像传感器(例如，光电二极管阵列、CCD相机等)和用于接收目标对象的图像并生成指示目标对象的电信号的电路。在实施例中，照明组件106可以不被容纳在壳体102内，并且照明组件106可以从成像组件106和传感器组件114可移除或可分离。
现在同时参考图1和图2A–图2C。图2A是图1的机器视觉设备100的侧透视截面图，图2B是图1的机器视觉设备100的侧截面图，并且图2C是图1的机器视觉设备100的俯视图。机器视觉设备100的照明组件106包括用于捕获机器视觉设备100的视场139内的目标对象136的图像的漫射器120、一个或多个光管123、多个光源126、和照明电路板128。多个光源126中的一部分被配置成用于向光管123提供光能，而多个光源中的另一部分被配置成用于向漫射器120提供光能。在实施例中，光源126可以包括以下各项中的一项或多项：发光二极管、有机发光二极管、激光二极管、黑体辐射源、紫外辐射源、红外辐射源或其他照明源。在实施例中，向光管123和漫射器120提供的光能的大部分以使光能的大部分通过光管123和漫射器120传播的方式而被提供，如本文进一步更详细地描述。漫射器120被配置成用于提供漫射照明(由具有附图标记130的箭头示出)，以照明机器视觉设备100的视场139内的目标对象136。光管123是被配置成用于向目标对象136提供直接照明132和离轴照明133的光波导。照明电路板128与光源126电连通，以控制来自光源的光能的发射从而向目标对象136提供照明。例如，在实施例中，控制器可以通过照明电路板128的总线或电线与光源126电连通，以控制光源126。在实施例中，控制器可以是与照明电路板128电连通以控制光源126的外部控制器，或者控制器可以直接安装在照明电路板128上，诸如在光源126旁边，或者安装在照明电路板128的底部上或与光源126相对的一侧上。
成像组件110包括用于将目标对象136成像到传感器组件114的图像传感器145上的光学元件。在实施例中，成像组件包括一个或多个非球面透镜、玻璃透镜、可变焦距透镜、空间滤波器、光学滤波器、孔径、带通滤波器、高通滤波器、低通滤波器、陷波滤波器、色度滤波器、中性密度滤波器或另一种类型的透镜或光学元件。在各实施例中，成像组件可以被配置成用于校正或减轻色散、光场曲率、彗形像差、色差和/或其他光场畸变。在任何实施例中，成像组件110被配置成允许目标对象136的图像在成像传感器145上正确地形成。可以使用其他配置和/或组件。
传感器组件114包括成像传感器145和传感器电路板147。成像传感器145被配置成用于接收目标对象136的图像并生成指示目标对象136的图像的电信号。传感器电路板147通信地耦合至成像传感器145，以控制用于获得目标对象136的图像的成像传感器145。传感器电路板147可以包括用于控制何时激活成像传感器145以捕获目标对象136的图像(即，图像帧)的附加组件(诸如控制器)。另外，传感器电路板147可包括用于存储指示所捕获的图像的电信号，或用于存储用于控制成像传感器145的计算机可读指令的一个或多个存储器。另外，传感器电路板可以具有输入/输出端口或以其他方式与照明电路板128通信，以控制多个光源126。通过既控制光源126又控制成像传感器145，多个光源126或多个光源126的子集可以仅在成像传感器145是活动的时被激活，这可以保存能量并允许设备100的操作的较低功率要求。传感器电路板可包括用于与外部系统、设备和网络通信的通信模块或输入/输出设备和端口。
图像传感器145可以具有形成基本上平坦表面的多个光敏元件，并且可以使用任意数量的组件和/或方法相对于壳体102固定地安装图像传感器145。图像传感器112进一步具有所定义的中心成像轴A，该中心成像轴A在成像传感器112的检测表面上垂直于基本上平坦表面，其中检测表面大致在成像组件110的成像平面上。在一些实施例中，成像轴与成像组件110的中心轴同轴。也可以使用任何数量的组件和/或方法相对于壳体102固定地安装成像组件110。在图示出的实施例中，成像组件110被定位在照明组件106与图像传感器112之间。成像组件110可以包括用于阻挡来自视场外的对象的光的一个或多个孔径，这减少了由于来自目标对象以外的对象的杂散光而引起的成像问题。另外，照明电路板128可以包括用于减少来自光源126的光进入成像组件110，和/或成像传感器145的孔径。如本文所述，直接照明可被视为基本上平行于成像轴传播的光能或照明，而间接照明或离轴照明可被视为在与成像轴相交的方向上传播的任何光能。
机器视觉设备100具有用于捕获目标对象136的图像帧的成像视场(FOV)。FOV具有由传感器的尺寸、照明组件106的光学元件以及沿成像轴A的任何孔径定义的FOV宽度FOVw以及FOV高度FOVh，如图2C所示。
在实施例中，机器视觉设备100可以包括附加元件，或者可以被适配以插入到具有附加元件(诸如AC电源)的插接站中，从而为机器视觉设备100或者另一个计算设备、外部网络或用于在机器视觉设备100与外部设备和系统之间进行通信的通信模块提供功率。机器视觉设备100可以进一步包括板载电源，诸如被配置成用于向照明电路板128和传感器电路板147供应功率的电池。另外，机器视觉设备100还可以包括存储器和控制成像系统110(例如，光源126和成像传感器145)的操作的控制器。在实施例中，机器视觉设备100可以包括触发器(未以图示方式示出)，该触发器用于激活设备以捕获图像。机器视觉设备100可以包括任何数量的附加组件，诸如解码系统、处理器和/或耦合至照明电路板128、传感器电路板147和/或用于辅助设备100的操作的任何其他电路和电路板的电路。
图3A和图3B是包括图2A–图2C的漫射器120和光管123的可移除的光引导组件150的实施例的透视剖视图。漫射器120可以包括漫射体152和凸缘部分165。在图示出的示例中，漫射体152包括四个弯曲表面154a、154b、154c(第四表面未图示出，但应理解为被包括在漫射器的表面的讨论中)，这些表面物理接触并合作以形成中心区域153。弯曲表面154a-154c从第一高度156(图3B)延伸到第二高度158(图3B)，以在第二高度158处形成较宽的孔径，并且在第一高度156处形成较窄的孔径160。换句话说，宽孔径被定位在离开或远离成像传感器145的位置，而与宽孔径相比，窄孔径160被定位在靠近或远离成像传感器145的位置。窄孔径160可以辅助减少由成像传感器145接收的杂散光的量。另外，窄孔径可以定义成像传感器和机器视觉系统的成像FOV。漫射器120的表面154a-154c的曲率提供了用于照明目标对象136的基本上均匀的光分布。在实施例中，表面的曲率在形状上一般为具有大约22.5毫米的曲率半径的圆柱形。
漫射器120可以由塑料材料、玻璃材料、塑料聚碳酸酯、丙烯酸材料或用于来自多个光源126的子集的光通过其传播的其他透明材料构成。在实施例中，漫射器120由半透明的漫射白色塑料材料构成，并且光源126是发光二极管(LED)。在实施例中，光源126距漫射器120的表面的最近段大约23毫米。将光源126配置成以距漫射器120的最近表面的整个表面基本上相同的距离定位产生漫射器表面更均匀的照度，这进一步生成表面本身更均匀的亮度以用于照明目标对象136。在实施例中，漫射器120可以具有用于分散、或漫射光的粗糙化表面，例如漫射器120的表面上可能存在用于漫射光的微透镜。另外，漫射器120可以包括在漫射器120的表面内的漫射元件，诸如被配置成用于分散和漫射通过漫射器120传播的光能的微珠、小气囊或另一像差。在任何实施例中，漫射器120被配置成用于接收来自多个光源126的子集的光、漫射接收到的光、以及用于向目标对象136提供漫射照明。另外，在实施例中，漫射器120被配置成使得由目标对象136反射的光传播通过漫射器120的宽孔径和窄孔径并进入成像组件110以被成像传感器145接收。漫射器120相对于多个光源126的定位的布置有助于生成对目标对象136的基本上均匀的照明，并使光学“热点”的形成最小化。
漫射器120的凸缘部分165是基本上平坦的或略微弯曲的部分，该部分具有被配置成用于接收通过其中的光管123的一部分的开口167。凸缘部分165可以将一个或多个光管123保持在被配置成用于光管123接收来自光源的光的位置中。在实施例中，开口167可以被配置成使得定位在开口中的光管123的宽度与FOV宽度FOVw平行，如图2C所图示。在实施例中，凸缘部分165可以包括任意数量的开口，诸如，例如一个开口167、两个开口167、或三个或更多个开口167，这些开口中的每一个开口被配置成用于接收一个或多个光管123的一部分。如图2C所图示，并且在整个本说明书中，第二光管123可以定位在与漫射器120中的相对凸缘部分165a中的第一光管123相对的凸缘部分165b中。
图4A和图4B是光管123的实施例的透视图。光管123具有光管123的第一端123a处的第一和第二输入表面202、管道区域204、以及光管123的第二端123b处的出射表面207。管道区域204也可称为分别位于光管123的第一端和第二端部的第一和第二表面202和207之间延伸的光管123的主体。另外，光管123具有从光管123的第一端123a到其第二端123b沿主体204的长度延伸的纵向光管轴B。另外，光管123具有光管宽度208。来自光源(诸如图2A-图2C的光源126)的光通过输入表面202进入光管123。在图示出的示例中，第一和第二输入表面202具有正光焦度，以及自由形状。在实施例中，第一和第二输入表面202可以各自处于具有正曲率的表面或具有基本上正光焦度的透镜的形式。
出射表面207具有基本上圆柱形的形状，并且包括两个表面部分(在下面进一步详细地讨论)，其中表面部分中的一者具有带有负光焦度的非球面形状，并且另一表面部分为基本上平坦。在实施例中，出射表面207具有整体的负光焦度。在图示出的示例中，出射表面207的曲率顶点与管道区域204的中心轴偏移。在实施例中，出射表面207的曲率顶点与光管200的中心轴偏离2.4mm。出射表面207可以进一步包括用于将光的部分重新引导朝向提供离轴间接照明212的成像传感器145的成像轴的楔形件。在实施例中，出射表面207、输入表面202和/或管道区域204的侧表面可以被纹理化为具有漫射器元件，以辅助在优选方向(即，朝向成像传感器145的成像轴)上散射光。管道区域204可以由能够将大于进入输入表面202的光的大约50％传递或透射到输出表面207的任何塑料、玻璃、丙烯酸或其他材料构造。在实施例中，光管123被配置成用于通过出射表面207透射在输入表面202处接收到的光的至少约95％。由此，管道区域204是光波导。管道区域204基本上是具有锥形侧面的矩形，并且管道区域204通过全内反射引导光。
管道区域204可以是基本上光透明的材料，在实施例中，该材料可以包括玻璃、塑料、丙烯酸材料、或具有被配置成用于将光从输入表面202引导至出射表面207的折射率和几何形状的另一种材料。从出射表面207出来的光在两个方向和/或图案上发射：直接照明图案210沿着管道区域204的长度轴从光管123中基本上向前发射出，并且间接照明图案212以离轴角度朝向成像传感器145的成像轴发射，以提供离轴照明。直接照明210对照明处于距成像传感器145大于约5或6英寸的距离的目标对象是有用的，并且可实现对处于大于12英寸的距离的对象的成像，而间接照明212对照明处于距成像传感器145为6英寸或更小的距离的目标对象是有用的。在实施例中，管道区域204可以是被配置成用于将光从光管123的第一端123a引导、透射或传递到光管123的第二端123b的任何光波导。
图4C图示出具有输入表面202、管道区域204、和出射表面207的光管123的实施例的机械模型。值得注意的是，出射表面207具有第一出射部分207a和第二出射部分207b。第一出射部分207a一般与光管轴B垂直，该第一出射部分207a为凹陷的、基本上圆柱形表面，并且具有曲率半径209a。在实施例中，第一出射部分207a的曲率半径约为13.3毫米。其他示例是可能的。凹陷的第一出射部分207a可以被认为是槽部。如图4C所图示，第一出射表面部分207a的曲率不以光管轴B为中心，或与光管轴B偏离，然而，在其他示例中，第一出射表面部分207a的曲率可以以光管轴B为中心。在实施例中，第一出射表面部分207a被配置成用于透射在输入表面202处接收到的光的至少约40％。
在实施例中，第二出射表面部分207b是凸的，并且相对于纵向光管轴B以大约大于85°的角度定向，并且创建楔形以辅助生成用于照明目标对象的离轴照明。在实施例中，第二出射表面部分207a被配置成用于透射在输入表面202处接收到的光的至少约40％。第一出射表面部分207a和第二出射表面部分207b共同使得从出射表面207出来的光既作为用于照明远于大约6英寸的目标对象的直接照明，又作为用于照明处于6英寸或更小的距离处的目标对象的间接照明。另外，离轴间接照明使条形码读取器或机器视觉系统能够更好地对DPM条形码和/或标记进行成像。在实施例中，输入表面202可以具有整体正光焦度，并且输入表面202可以包括一个或多个会聚透镜。
图5A和图5B是通过光管123传播的光线的光线追踪图。两个光源126向第一和第二输入表面202提供光。输入表面202是弯曲的以将光的聚焦提供到光管123的管道区域204。光源126被放置在被配置成用于将由光源126发射的光的大部分聚焦到光管123中的距离和位置处。如图5A和图5B所图示，进入光管123的光的大部分被光管体或管道区域204所包含，并且在光管123的表面内完全地被内部反射。然后，如本文所述，光从出射表面207发射，作为直接照明210和间接照明212。
参考图6，光管123可以附加地包括被图示为定位销214的安装构件和从光管123突出的锁定楔形件216。定位销214(即，安装构件)装配到对应的安装构件中，该安装构件可以是壳体和/或漫射器(诸如壳体102或漫射器120)中的凹口或开口的形式。在实施例中，定位销214可以物理地耦合到部分固定地附接接到壳体102或漫射器120的安装构件。定位销214和凹口确保光管123相对于光源定位，以确保来自光源的光通过输入表面202进入光管123的高效耦合。锁定楔形件216从光管123的侧面突出，并且被配置成用于夹在框架或挡光屏蔽件上或以其他方式固定在框架或挡光罩上，以防止杂散光进入光管123，参考图7A-图7C进一步讨论。
图7A-图7C是用于在机器视觉设备(诸如机器视觉设备100)中实现的光管123与框架450进行耦合的透视图。在实施例中，框架450包括背板452，以及第一侧板454a和第二侧板454b，以及闩锁457。背板452充当隔离屏蔽件、隔离屏蔽构件或防止来自不期望的光源的光进入光管123的挡光件。在实施例中，整个框架450或框架450的背板452可以是能够阻挡杂散光到达光管123并进入光管123的金属、浑浊的或不透明的塑料、不透明的玻璃、合成材料或其他不透明材料。在实施例中，如图7B所图示，框架450可以与光管123物理地耦合，其中框架450夹到、卡扣到或以其他方式附接到光管。然后，如图7B、和图7C所图示，光管123和框架4550可以被插入到漫射器120中。在实施例中，在框架450物理地附接到光管123之前，光管123可以物理地耦合到漫射器120。例如，光管123可以通过双射成型、粘合剂、胶带、或其他耦合方法物理地耦合至漫射器120。然后，如先前参考图6所述，光管123、框架450、和漫射器120可由定位销214定位以相对于光源126a进行物理配置，从而通过输入表面202接收来自光源126a的光，并为漫射器120接收来自光源126b的光，如参考图8进一步所述。然后，光可以通过光管123的管道区域204传播，并通过出射表面207离开光管123。背板452可以定位在光管123与附近的漫射器之间，以防止来自光源126a的光到达附近的漫射器120。另外，附近的第二光源126b可以向附近的漫射器120提供光，并且背板452可以防止来自第二光源126b的光到达光管123。在实施例中，光管123由与漫射器120耦合的定位销214物理地定位。例如，在实施例中，定位销214可以卡到或装配到漫射器120的缝隙中，因此以将定位销214和光管123和框架450保持在相对于照明电路板128和光源126的所期望的位置。
在实施例中，框架450可以通过光管123的一个或多个楔形件216物理地固定到光管123上。一个或多个楔形件216可以锁定或扣合到第一侧板454a和/或第二侧板454b上以将框架450固定到位。侧板454a和454b可以是弹性柔性的，使得它们可以在框架450被附接到光管123时弯曲。在实施例中，漫射器120和定位销214将光管123定位在距漫射器120的外壁某一距离418处。该距离418允许光管123与漫射器120之间存在空气层，以防止光从光管123泄漏出并进入到漫射器120中。光从光管123泄漏到漫射器120的量取决于用于制造光管123和漫射器120的材料的类型，并且特别取决于这些材料的折射率。另外，在实施例中，光管123与框架450的第一侧板454a和第二侧板454b之间可能存在间隙。例如，如图7A所图示，第一侧板454a和第二侧板454b可以仅在锁定楔形件216处或附近与光管123接触以将框架450固定到光管123。第一侧板454a和第二侧板454b的大部分可以不与光管123物理接触，以防止光从光管123泄漏出。在实施例中，闩锁457可以将框架450物理地耦合到漫射器120，以控制框架450的背板452与光管123之间的间隙宽度。
图8是照明电路板128的实施例的俯视图，并包括与之类似的特征。照明电路板128包括用于向本文所述的漫射器和光管提供光的光源826a-l。光源826a-l可以是以下各项中的一项或多项：LED、激光二极管、有机LED、黑体源、或用于生成光的辐射源。光源826a-l在空间上被配置成使光源826a-l的子集向一个或多个光管供应光功率，并且互补组光源826a-l向漫射器供应光功率。例如，如图8所图示，四个光源826a-826d在空间上被配置成用于向两组光源826a与826b，以及826c与826d周围的虚线所表示的两个光管提供光功率。光源826e-l的其余部分在空间上被配置成用于向漫射器提供光功率。如本文所述，物理地耦合至光管的框架可以在向光管提供光的一组光源与向漫射器提供光功率的光源之间提供屏障。例如，在一组光源826a-826b与一组光源826i-826j之间可以存在屏障，以防止来自该组光源826a-826b的光到达漫射器，并且类似地，防止来自光源826i-826j的光到达光管。
在实施例中，光源826a-826l的具体位置可以被整合以从漫射器生成基本上均匀分布的漫射光，并将足够的光耦合至光管中，以在光管的输出表面处生成直接照明和间接照明。在实施例中，照明电路板128具有中心孔径810，其中中心C由电路板128的垂直轴V和水平轴X的交点限定。中心孔径允许从目标对象反射的光传播通过，以用于对目标对象进行成像。在实施例中，光源826k可以在垂直轴V的右侧方向上远离垂直轴V约20.65mm的距离，并且在水平轴H上方10.95mm的距离处，使得光源826k在远离中心C大约23.37mm的径向距离处，如图8所图示。其他光源也可以类似地在空间上被配置，诸如照明电路板128上的光源826h、826g和826l在由垂直轴V和水平轴H限定的不同象限中距中心C相同的径向距离处。在实施例中，如图8所图示，光源826j可以在垂直轴V的右侧约8mm，并且在水平轴H上方约25.35mm的距离处，使得光源826j距中心C的径向距离约为26.58mm。类似地，可以在由垂直轴V和水平轴H限定的不同象限中距中心C相同的径向距离处将光源(诸如光源826i、826f和826e)在空间上配置在照明电路板128上。
光源826e-826l是向漫射器提供照明的一组光源。光源的数量和光源826e–826l的间隔对于生成用于对目标对象进行成像的基本上均匀的漫射照明至关重要。另外，在实施例中，光源826e–826l与漫射器的表面之间的距离应该足够大，从而使光基本上被漫射器漫射，并且足够小，从而使来自光源826e-826l的光足够到达漫射器。
返回到图8，在实施例中，如图8所图示，光源826b可以在垂直轴V的右侧约4mm，并且在水平轴H上方约29.7mm的距离处，使得光源826j距中心C的径向距离约为29.97mm。类似地，可以在由垂直轴V和水平轴H限定的不同象限中距中心C相同的径向距离处将光源(诸如光源826a、826c和826d)在空间上配置在照明电路板128上。光源826a–826d是向光管提供照明的一组光源。光源826a和826b向第一光管提供光能，而光源826c和826d向第二光管提供光能。光源826a-826d距光管的输入表面的距离使得由光源826a-826d发射的光能的大部分(例如，大于50％、大于75％或大于90％)通过输入表面进入光管。
照明电路板128可以包括用于操作的其他组件，诸如电引线、印刷总线、二极管、电容器、电感器、存储器、控制器、处理器、放大器或用于控制光源826a-l的操作的任何其他电气组件。
在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可以做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是图示性的而非限制性的意义，并且所有此类修改都旨在被包括在本教导的范围内。附加地，所描述的实施例/示例/实现方式不应该被解释为相互排斥的，而应被理解为潜在地可组合的，如果此类组合以任何方式是允许的。换句话说，前述实施例/示例/实现方式中的任一个中所公开的任何特征可以被包括在其他前述实施例/示例/实现方式中的任一个中。
这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本申请处于待审状态期间做出的任何修改以及授权公告的这些权利要求的所有等效物。
此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可以单独地用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“涵盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一(a和an)”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本”、“大致”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。
将会领会，一些实施例可以包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，该唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由不具有存储程序指令的状态机来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每一种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。
此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如，包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如，可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的概念和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。
提供本公开的摘要以使读者快速地明确本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，可以看出出于精简本公开的目的，各种特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如所附权利要求书所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，所附权利要求由此被并入具体实施方式中，其中各项权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。
机译： 用于DPM标记的扩散和直接照明机器视觉系统中的光学布置
机译： DPM标记扩散和直接照明机器视觉系统中的光学布置
机译： DPM标记扩散和直接照明机器视觉系统中的光学布置
