通過條形碼讀取裝置檢測和確定存儲位置中物體的存在的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了通過條形碼讀取裝置檢測和確定存儲位置中物體的存在的方法和裝置。本發(fā)明涉及一種可以通過條形碼讀取裝置檢測以下情況的方法：a)存儲位置包含條形碼可被讀取和解碼的物體。b)存儲位置中存在條形碼不可被讀取的物體或者不具有條形碼的物體。c)存儲位置是空的。
【專利說明】通過條形碼讀取裝置檢測和確定存儲位置中物體的存在的 方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通過條形碼讀取裝置檢測和確定存儲位置（storage location, 或稱為倉儲地點或存儲單元）中物體的存在的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在物體的自動庫存和庫存管理的情況下，條形碼經(jīng)常用于識別物體，因為印刷它 們是劃算的并且可以使用印刷的標(biāo)簽應(yīng)用它們。用于物體的自動庫存和庫存管理的自動系 統(tǒng)的主要部件是在人工干預(yù)之后和在特殊處理的情況下等，在上電后盤點存貨。為了這個 目的，在上述的系統(tǒng)中，自動接近用于盤點存貨的所有存儲位置，例如使用包括條形碼讀取 裝置的機(jī)器人，然后嘗試讀取物體的各自的條形碼。首先，需要辨別在對應(yīng)的存儲位置是否 存在物體。如果存在條形碼可被識別的物體，通過其條形碼將相應(yīng)的物體鏈接至庫存管理 系統(tǒng)中的相應(yīng)存儲位置。庫存管理系統(tǒng)經(jīng)常是機(jī)器人的控制單元或連接至該控制單元。通 常地，存儲被檢測的條形碼的存儲器區(qū)域與存儲位置相連。基本上存在以下可能的情況：
[0003] a)存儲位置中的物體具有可被識別的條形碼，然后將這個條形碼存儲在庫存管理 系統(tǒng)中；
[0004] b)存儲位置中存在不具有條形碼的物體，或者條形碼不可被檢測（例如因為它是 不兼容的或被損壞的等）的物體；
[0005] C)存儲位置中不存在物體。
[0006] 如果在相應(yīng)的存儲位置存在條形碼不可被檢測或者不具有條形碼的物體，目的是 檢測相應(yīng)的存儲位置是否被未知的物體占用。
[0007] 如果在相應(yīng)的存儲位置不存在物體，這個存儲位置應(yīng)被鏈接作為管理系統(tǒng)中的空 閑存儲位置。因為存儲經(jīng)常是黑暗的且物體是統(tǒng)一的物品，因此需要條形碼讀取裝置的照 明單元。經(jīng)常設(shè)有激光源或IR或LED光源以照明物體。以相對簡單的方式構(gòu)造基于光敏 介質(zhì)的條形碼讀取裝置（例如基于CCD或基于CMOS的攝像機(jī)或行掃描攝像機(jī)）以檢測條 形碼。不存在常規(guī)意義上的圖像識別。為了成本的原因，應(yīng)使用基本上僅僅針對條形碼檢 測的單元。因為存儲位置中的非常高的組裝密度，在一些應(yīng)用中，空閑存儲位置幾乎恰好與 統(tǒng)一的物體相匹配。此外，以相同的物理格式提供物體，盡管其顏色可不同。使用的特定領(lǐng) 域是具有一個或多個存儲器驅(qū)動器的記憶機(jī)器人或磁帶機(jī)器人，其中運(yùn)輸存儲介質(zhì)，當(dāng)它 們已被寫有數(shù)據(jù)時，磁帶必須被再次運(yùn)輸回其存儲位置。例如，在DE 10 2005 057 673、DE 10 2005 054 560B3和US7，184,242B1中更詳細(xì)地公開了這種類型的記憶機(jī)器人。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)
[0009] US5, 450, 385A公開了一種提供具有機(jī)器可讀標(biāo)記（例如特定的條形碼）的存儲位 置或信息存儲元件的系統(tǒng)，機(jī)器可讀標(biāo)記位于存儲位置中的位置，如果存儲位置被物體占 用，機(jī)器可讀標(biāo)記將被物體覆蓋。
[0010] US5, 814, 171A也公開了一種提供用于存儲的存儲位置/接收裝置的系統(tǒng)，接收裝 置中具有光可讀的標(biāo)記或印記，光學(xué)可讀的標(biāo)記或印記僅在接收裝置是空的時可被讀取， 因為它們將被存儲的物體覆蓋。
[0011] DE 600 29 668 T2公開了一種方法和裝置，通過該方法和裝置，使用光學(xué)檢測系 統(tǒng)可以確定在預(yù)定位置是否存在物體。為了這個目的，將表示位置的存儲位置設(shè)置在其具 有參考表面的后面上，根據(jù)光反射，產(chǎn)生與接收裝置的后壁的其余表面的對比。
[0012] 上述系統(tǒng)和方法的缺點是：
[0013] i)絕對需要反射，即使是對于空的存儲位置，這意味著它們不適于例如開放貨架 系統(tǒng)，因為反射是通過存儲位置的后壁上的標(biāo)記或通過后壁自身提供的。
[0014] ii)系統(tǒng)的生產(chǎn)中需要更復(fù)雜的方法步驟，因為相應(yīng)的空標(biāo)記必須應(yīng)用至系統(tǒng)的 后壁。
[0015] US5, 637, 854A公開了一種用于讀取試管上的條形碼的裝置和方法?；谠u估反射 光的光譜檢測元件的存在。這個系統(tǒng)被設(shè)置用于沒有后壁但基于相干光源（例如激光器） 的開放系統(tǒng)。但是，對于自動使用，基于激光的條形碼讀取裝置具有這樣的缺點：它們不可 以全方向地讀取。因此，這將使得必須總是具有應(yīng)用在正確方向上的條形碼，或者在多個方 向上跟蹤條形碼讀取裝置。進(jìn)一步地，這種類型的條形碼讀取裝置不具有解釋多維條形碼 的選項，這對于很多應(yīng)用是非常不利的。這些裝置的大小也可以僅在一些情況下被小型化， 因此基于激光的條形碼讀取裝置有時不能滿足必要的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的是通過條形碼讀取裝置提供對用于物體的自動庫存和庫存管理的 存儲位置中的物體的存在的檢測和確定，條形碼讀取裝置適于開放貨架/開放支撐系統(tǒng)和 封閉貨架/封閉支撐系統(tǒng)，且不必依賴于相干光。還需特別注意的是制造成本，以便甚至可 以在具有大量單元的系統(tǒng)中使用；因此，除了其他方面，目的是能夠使用傳統(tǒng)的商業(yè)條形碼 讀取裝置，例如來自紳寶（Symbol)或摩托羅拉的限于H/W/D尺寸（7. 35/19. 75/9.66)毫米 且基于行掃描攝像機(jī)的CSE600。使用分類在EN60825-1下的LED照亮物體。
[0017] 進(jìn)一步地，本發(fā)明不僅僅限于一維條形碼。因此，還可以關(guān)于也具有非常小尺 寸（H/W/D (17/30/17. 3)毫米）的基于攝像機(jī)的條形碼讀取裝置（例如，來自摩托羅拉的 SE3300)執(zhí)行本方法。在這種情況下，通過分類在EN60825-1下的兩個LED提供照明。 [0018] 定義
[0019] 條形碼應(yīng)被理解為尤其包括以下機(jī)器可讀數(shù)據(jù)組：
[0020] -條形碼，例如 EAN、IAN、JAN、UPC、ITF、ISBN、ISSN 等
[0021] -多維條形碼，例如PDF417
[0022] -矩陣碼
[0023] -數(shù)據(jù)矩陣碼
[0024] -點碼，例如QR碼
[0025] 這個列表是非排他性的。其他代碼是可想到的。
[0026] 相干光指的是關(guān)于時間和空間傳播具有固定相位關(guān)系的電磁輻射。這意味著波長 盡可能均勻的強(qiáng)烈光束的光。
[0027] 在本文中，任何波長的電磁輻射均稱作光。
[0028] 上述目的通過具有獨立權(quán)利要求的特征的發(fā)明實現(xiàn)。有利實施例可從從屬權(quán)利要 求中獲得。
[0029] 特別地，這涉及一種用于通過條形碼讀取裝置、優(yōu)選地用于評估讀取結(jié)果和用于 數(shù)據(jù)管理的上級控制單元檢測和確定存儲位置中的物體的存在的方法，條形碼讀取裝置包 括被自動引導(dǎo)（例如通過機(jī)器人）以便位于至少一個存儲位置（用于物體的至少一個存儲 位置）的至少一個條形碼讀取裝置。
[0030] 在優(yōu)選的實施例中，使用具有固定曝光時間的條形碼讀取裝置。曝光時間可以在 幾分之一微秒至幾毫秒的范圍內(nèi)，但是典型地，曝光時間在30微秒和20毫秒之間。
[0031] 可選地，特別優(yōu)選的實施例包括具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置。這種類型 的條形碼讀取裝置自動地調(diào)整曝光時間以適應(yīng)信號質(zhì)量，目的是總是將通過光敏介質(zhì)的單 元/元件/像素（優(yōu)選地，多個這些單元）確定的平均灰度值調(diào)整至特定水平。因此，對空 的存儲位置曝光非常長的時間，因為僅僅反射非常少的光。相反地，存儲位置中的物體反射 非常多的光，導(dǎo)致較高的灰度值，因此需要較短的曝光時間。
[0032] 本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)一步包括驅(qū)動器、傳動裝置和引導(dǎo)件，或者機(jī)器人，以便能 夠?qū)l形碼讀取裝置定位在存儲位置前。
[0033] 應(yīng)以這種方式構(gòu)造存儲位置：存儲位置朝條形碼讀取裝置的光敏介質(zhì)反射盡可能 少的光。例如，這可以通過由黑色的塑料材料制成的并且僅對面向條形碼讀取裝置或者機(jī) 器人的一側(cè)敞開的存儲位置實現(xiàn)，因為在這種情況下，黑體法適用，從而電磁輻射（由此包 括光）主要被轉(zhuǎn)換成熱量并由此放射到環(huán)境中。
[0034] 在特別優(yōu)選的實施例中，除了黑色材料外，存儲位置具有紋理（例如平均粗糙度 深度Rz為〇. 25毫米、最大個體粗糙度深度RM為3. 05毫米的咬花紋板（Mold-Tech) 11006) 或者塑料材料的粗糙表面，由于結(jié)構(gòu)的密度和深度紋理或者塑料材料的粗糙表面適于將直 射光轉(zhuǎn)換成散射光，因此較少的光到達(dá)用于檢測條形碼的光敏介質(zhì)。但是，還可以想到的是 使用僅僅基于盤子或架子而不具有側(cè)壁和后壁的存儲位置，因此它不具有用于讀取裝置發(fā) 射的光的反射表面。物體僅僅位于架子上。
[0035] 通過驅(qū)動器、傳動裝置和引導(dǎo)件，或者機(jī)器人，條形碼讀取裝置位于存儲位置前并 通過上級控制單元驅(qū)動。存在三種可能的情況：
[0036] a)存儲位置包含條形碼可被讀取和解碼的物體。
[0037] b)存儲位置中存在條形碼不可被讀取或者不具有條形碼的物體。
[0038] c)存儲位置是空的。
[0039] 在情況a)中，上級控制單元的條形碼讀取裝置將提供解碼的條形碼?？刂茊卧獙?隨后產(chǎn)生所選的存儲位置和解碼的條形碼之間的交叉引用，以便能夠隨時在系統(tǒng)中明確地 再次找到通過條形碼表示的物體。
[0040] 在優(yōu)選的實施例中，使用具有固定曝光時間的條形碼讀取裝置。在這種類型的裝 置中，對光敏介質(zhì)（例如，基于CCD或基于CMOS的攝像機(jī)或行掃描攝像機(jī)）曝光固定的時 間周期。曝光時間可以在幾分之一微秒至幾毫秒的范圍內(nèi)變化，但是典型地，曝光時間在30 微秒和20毫秒之間。在這個時間內(nèi)，灰度值隨著被光敏介質(zhì)接收的光量的增加而增加。因 為這種類型的讀取裝置通常具有光敏介質(zhì)的多個單元/元件/像素，因此將相應(yīng)的單元/ 元件/像素上的平均灰度值用作預(yù)測度量。對于上述的情況b)和c)，上級控制單元的條形 碼讀取裝置提供所有像素/單元上的平均灰度值?，F(xiàn)在再在控制單元中評估平均灰度值。 空的存儲位置C)的灰度值與由b)得到的灰度值明顯地不同，因為在情況b)中，反射更多 的光，這通過較高的灰度值表示。因此，灰度值可用于達(dá)成關(guān)于存儲位置中的物體的存在的 結(jié)論。
[0041] 在特別優(yōu)選的實施例中，使用例如在US8, 141，821B2或EP2,414,988A1中公開的 具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置。例如，通過紳寶或摩托羅拉的CSE600提供這種具有 對行掃描攝像機(jī)的自動曝光控制的類型的條形碼讀取裝置。這種類型的條形碼讀取裝置自 動地調(diào)整曝光時間以適應(yīng)信號質(zhì)量，目的是總是將平均灰度值調(diào)整至特定水平。因此，空的 存儲位置將曝光非常長的時間，因為僅有非常少的光被反射。在如上所述的情況b)中反射 的光比情況c)中反射的光多，導(dǎo)致較高的灰度值，因此需要較短的曝光時間。而且，即使存 儲位置中存在不具有條形碼的黑色物體，這仍適用。因此，b)將比c)實現(xiàn)更高的灰度值和 明顯更短的曝光時間。作為邏輯結(jié)論，具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置必須將情況b) 和c)的曝光時間傳遞給上級控制單元。通過評估曝光時間，這個單元可以產(chǎn)生對于當(dāng)前選 擇的存儲位置包含不可被更詳細(xì)地光學(xué)識別的物體的情況b)的交叉引用，而情況c)被提 供作為空閑存儲位置。條形碼讀取裝置提供訪問或查詢曝光時間的可能性，或者傳遞曝光 時間。這可通過用于傳遞條形碼信息的相同接口發(fā)生。
[0042] 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明顯的是，自然還可以直接在條形碼讀取裝置中執(zhí)行 本方法，在這種情況下，條形碼讀取裝置將用于空存儲位置的相應(yīng)信息c)或不可被更詳細(xì) 地識別的物體的存在b)傳遞至上級控制單元，而不是將灰度值或曝光時間傳遞至上級控 制單兀。
[0043] 本發(fā)明可應(yīng)用至用于物體的自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)中，例如用于管理、交換 和替換數(shù)據(jù)載體以及自動接收和返回數(shù)字載體上的數(shù)據(jù)的自動介質(zhì)交換裝置中。
[0044] 應(yīng)用的另一個領(lǐng)域是揀貨機(jī)，其越來越多地用于例如藥房中，在這種情況下，目的 是讀取、存儲和發(fā)放物體以及自動地管理庫存。
[0045] 進(jìn)一步地，還可以想到的是將本方法應(yīng)用于自動的自助服務(wù)柜臺，因為在這種情 況下，可以免除傳感器或圖像處理的部分，如果它僅用于檢測是否實際存在一個或多個物 體。
[0046] 在自動印后加工機(jī)中，也可使用條形碼以便選擇特定加工工藝。在這種情況下，也 可免除至少一個傳感器，如果條形碼讀取裝置或上級控制單元可以辨別是否僅僅不可以識 別條形碼或者是否實際上不存在物體。由于需要考慮衛(wèi)生保健中的低成本工藝，越來越多 的自動工藝用于這個領(lǐng)域。一個例子是實驗室工藝/系統(tǒng)的自動化。在這個領(lǐng)域中，本發(fā)明 也具有較大的優(yōu)點，因為在這種情況下，越來越多地使用多維條形碼以便可在小區(qū)域獲得 更多的數(shù)據(jù)以及可以對數(shù)據(jù)加密。在這種情況下，如果不能讀取條形碼，確定存儲位置是空 閑的還是被占用的也是特別有益的。這可轉(zhuǎn)移到處理制藥技術(shù)、生物技術(shù)、化學(xué)技術(shù)和食品

【技術(shù)領(lǐng)域】中的實驗室工藝以及用于醫(yī)療領(lǐng)域的自動實驗室工藝的其他實驗室自動化系統(tǒng)。
[0047] 上述應(yīng)用僅僅是示例，自然存在更多使用用于物體的自動庫存和庫存管理的系統(tǒng) 的應(yīng)用，對于這些應(yīng)用，檢測和確定這些物體的存在是基本需求。
[0048] 在優(yōu)選實施例中，存儲位置由黑色的塑料材料制成，以便向條形碼讀取裝置的光 敏介質(zhì)反射盡可能少的光。進(jìn)一步地，在這情況下，黑體法適用，從而將電磁輻射（由此包 括光）主要轉(zhuǎn)換成熱量并由此放射到環(huán)境中。
[0049] 在特別優(yōu)選的實施例中，黑色材料至少在后壁上具有紋理，因為結(jié)構(gòu)的密度和深 度該紋理適于將直射光轉(zhuǎn)換為散射光，從而向用于檢測條形碼的光敏介質(zhì)反射盡可能少的 光。
[0050] 因此，本發(fā)明的特別有利的實施例具有平均粗糙度深度Rz為0. 25毫米、最大個體 粗糙度深度RM為3. 05毫米的紋理，因為這個紋理的結(jié)構(gòu)具有關(guān)于用于照明介質(zhì)的LED足 夠好地散射光的密度和深度，從而實現(xiàn)充分顯示以通過灰度值閾值或曝光時間閾值進(jìn)行區(qū) 分。
[0051] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，條形碼讀取裝置包括多個光敏元件，灰度值是各個光 敏元件上的平均值，因為多個元件的平均灰度值使得關(guān)于光是否以目標(biāo)方式被反射以及多 少光被反射的預(yù)測成為可能。關(guān)于此，可以做出關(guān)于存儲位置中是否存在物體的預(yù)測。
[0052] 在特別優(yōu)選的實施例中，條形碼讀取裝置是線性或多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)，因為 以這種方式，可以免除相干光源（例如激光器）的使用，因為用于自動使用的基于激光的 條形碼讀取裝置具有不能夠全方向讀取的缺點。因此，這使得總是具有應(yīng)用在正確方向上 的條形碼或者在多個方向上跟蹤條形碼讀取裝置是必須的，這又導(dǎo)致具有增加的易磨損性 的復(fù)雜機(jī)械構(gòu)造。進(jìn)一步地，這種類型的條形碼讀取裝置不具有能夠解釋多維條形碼的可 能性，這對于很多應(yīng)用是非常不利的。這些裝置的大小也可以僅在一些情況下被小型化， 因此基于激光的條形碼讀取裝置有時不能滿足必要的要求。因此，來自紳寶或摩托羅拉的 CSE600僅僅占據(jù)H/W/D (7. 35/19. 75/9. 66)毫米的尺寸，并且基于行掃描攝像機(jī)。在這種情 況下，使用分類在EN60825-1下的LED照亮物體。
[0053] 為了不僅僅限于一維條形碼，本發(fā)明提出的方法還可以使用基于攝像機(jī)的條形碼 讀取裝置執(zhí)行，例如來自摩托羅拉的也具有非常小的H/W/D尺寸（17/30/17.3毫米）的 SE3300。在這種情況下，通過分類在EN60825-1下的兩個LED提供照明。
[0054] 在優(yōu)選實施例中，條形碼讀取裝置使用固定的曝光時間操作，從中可得到灰度值 的信息是灰度值自身，如果灰度值落在特定閾值以下，應(yīng)假定存儲位置為空。在這種類型的 裝置中，對光敏介質(zhì)（例如，基于CCD或基于CMOS的攝像機(jī)或行掃描攝像機(jī)）曝光固定的 時間周期。曝光時間可在幾分之一微秒至幾毫秒的范圍內(nèi)變化，但是典型地，曝光時間在30 微秒和20毫秒之間。在這個時間內(nèi)，曝光時間隨著被光敏介質(zhì)接收的光量的增加而增加。 因為這種類型的讀取裝置通常具有光敏介質(zhì)的多個單元/元件/像素，相應(yīng)單元/元件/像 素上的平均灰度值用作預(yù)測度量?？沾鎯ξ恢玫幕叶戎蹬c不具有條形碼的物體的灰度值明 顯不同。這是因為在僅僅對面向條形碼讀取裝置或機(jī)器人的一側(cè)敞開的存儲位置中，存在 將入射光轉(zhuǎn)換成散射光的嘗試，這意味著在這種情況下可以預(yù)料到更低的平均灰度值。在 開放貨架支撐系統(tǒng)中，該開放貨架支撐系統(tǒng)僅僅包括至少一個盤子或架子，不具有后壁和/ 或側(cè)壁，因此不具有用于讀取裝置發(fā)射的光的反射表面，顯然地從位于架子上的物體反射 更多的光，這通過較高的灰度值表示。因此，灰度值可用于達(dá)成關(guān)于存儲位置中的物體的存 在的結(jié)論。
[0055] 在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例中，條形碼讀取裝置使用自動曝光控制進(jìn)行操作， 從中可得到灰度值的信息是曝光時間，如果曝光時間超過特定閾值，應(yīng)假定存儲位置為空。 這種類型的條形碼讀取裝置自動調(diào)整曝光時間以適應(yīng)信號質(zhì)量，目的是總是將平均灰度值 調(diào)整至特定水平。因此，空的存儲位置將被曝光非常長的時間，因為僅僅非常少的光被反 射，這又導(dǎo)致單位時間的低灰度值，由此需要長曝光時間。
[0056] 在優(yōu)選實施例中，條形碼讀取裝置通過接口將曝光時間或灰度值傳遞至上級控制 單元，上級控制單元檢查閾值。因為存在檢測條形碼的控制單元與承擔(dān)庫存管理的控制單 元是同一個控制單元的可能性，在這種情況下，接口將僅僅是SW接口，就此而言，術(shù)語"上 級控制單元"將指的是SW的架構(gòu)，并且不指的是物理上分離的控制單元。如果存在多個物 理控制單元，用于交換曝光時間或灰度值的接口可以是以下的一種或多種：共享存儲器、串 行接口、RS232、RS485、智能串行接口（SSI)、CAN、CANopen、以太網(wǎng)口、^隊嚦(：、11(：、11?等。
[0057] 在特別優(yōu)選的實施例中，通過相同的接口以這種方式傳送關(guān)于檢測的條形碼的信 息以及曝光時間或灰度值：僅僅需要協(xié)議擴(kuò)展，而不需要額外的接口。
[0058] 在一種可能的實施例中，條形碼讀取裝置安裝在運(yùn)輸單元上。這使得在包括多于 一個存儲位置的庫存管理系統(tǒng)中以自動的方式將條形碼讀取裝置定位在各個存儲位置處 以便例如盤點庫存成為可能。
[0059] 在一個可能的實施例中，運(yùn)輸單元是機(jī)器人。DE 10 2005 054 560公開了沿條形 碼讀取裝置運(yùn)載的機(jī)器人的示例。
[0060] 在特別優(yōu)選的實施例中，方法是用于物體的自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)的一部 分。
[0061] 用于物體的自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)的可能實施尤其包括以下系統(tǒng)：
[0062]-自動介質(zhì)交換裝置，例如帶存儲庫系統(tǒng)、用于光學(xué)介質(zhì)的更換系統(tǒng)、硬盤更換系 統(tǒng)等。
[0063]-揀貨機(jī)或揀貨系統(tǒng)；這可應(yīng)用至用于將物體放置在存儲中或從存儲中移走以及 用于物體的庫存管理的自動裝置，例如在藥房、郵購中心等發(fā)現(xiàn)的。
[0064]-自助服務(wù)柜臺 [0065]-印刷機(jī)或印后加工機(jī)
[0066]-實驗室自動化系統(tǒng)，這尤其應(yīng)用至醫(yī)療、制藥、生物、化學(xué)和食品【技術(shù)領(lǐng)域】中的實 驗室工藝的自動化。
[0067] 本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施例具有用于檢測至少一個存儲位置中的物體的條形碼 讀取裝置，至少一個存儲位置不具有特定的反射表面。條形碼讀取裝置與負(fù)責(zé)將物體分配 至存儲位置的控制單元相連。進(jìn)一步地，條形碼讀取裝置和控制單元可以進(jìn)一步地交換數(shù) 據(jù)，例如檢測的平均灰度值或曝光時間。因此由條形碼讀取裝置和控制單元組成的系統(tǒng)使 得在不能檢測到條形碼的情況下確定存儲位置中的物體的存在成為可能，因為位于存儲位 置中的物體比空存儲位置反射更多的光，這通過較高的灰度值表示。具有自動曝光控制的 條形碼讀取裝置自動地調(diào)整曝光時間以適應(yīng)信號質(zhì)量，目的是總是將平均灰度值調(diào)整至特 定水平。因此，空的存儲位置將被曝光非常長的時間，因為僅僅非常少的光被反射，這又導(dǎo) 致單位時間的低灰度值，由此導(dǎo)致長曝光時間。自動庫存系統(tǒng)和庫存管理系統(tǒng)的目的是能 夠正確地管理存儲位置，換句話說，能夠做出關(guān)于存儲位置中是否存在物體的預(yù)測，不論是 否可以檢測條形碼。因此，在本發(fā)明的有利實施例中，優(yōu)選地執(zhí)行以下步驟：
[0068]-嘗試檢測條形碼，
[0069]-如果檢測不成功，嘗試使用從中可得到灰度值的信息檢測存儲位置中是否存在 物體，
[0070] -將結(jié)果提供給控制單元。
[0071] 本發(fā)明的另一部分提供一種適當(dāng)?shù)匦纬梢员銏?zhí)行上述方法的裝置。
[0072] 本發(fā)明具有優(yōu)點，特別地在不可應(yīng)用反射表面的情況下，或者在反射表面以巨大 的代價位于與條形碼讀取裝置相對的側(cè)面上的情況下，或者在反射表面使得制造不必要地 昂貴的情況下。進(jìn)一步地，本發(fā)明具有節(jié)約潛力，因為通過本發(fā)明的方法，用于確定物體的 存在或用于相同目的的圖像數(shù)據(jù)處理的至少一個其他的傳感器變得多余。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0073] 下面結(jié)合如下的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明：
[0074] 圖1是條形碼讀取裝置；
[0075] 圖2是包括條形碼讀取裝置的夾持系統(tǒng)；
[0076] 圖3是用于數(shù)據(jù)載體的自動庫存和庫存管理的裝置的細(xì)節(jié)，該裝置包括具有條形 碼讀取裝置的夾持系統(tǒng)；
[0077] 圖4是具有開放貨架/開放支撐系統(tǒng)的用于自動庫存和庫存管理的裝置的示意 圖，該裝置包括具有條形碼讀取裝置的夾持系統(tǒng)；
[0078] 圖5是自動印后加工系統(tǒng)的供紙器；
[0079] 圖6是當(dāng)使用具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置時的流程圖；
[0080] 圖7是當(dāng)使用具有固定曝光時間的條形碼讀取裝置時的流程圖；
[0081] 圖8是從黃色數(shù)據(jù)載體反射的光量的示意圖，通過光敏介質(zhì)的元件/單元/像素 記錄灰度值；
[0082] 圖9是從黑色數(shù)據(jù)載體反射的光量的示意圖，通過光敏介質(zhì)的元件/單元/像素 記錄灰度值；
[0083] 圖10是從僅在朝向條形碼讀取器的一側(cè)上敞開的空存儲位置反射的光量的示意 圖，通過光敏介質(zhì)的元件/單元/像素記錄灰度值；
[0084] 圖11是示出圖8至圖10的各個物體在固定的2毫秒的曝光時間的平均灰度值的 表格；
[0085] 圖12是示出圖8至圖10的各個物體對于具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置的 曝光時間、平均灰度值、平均灰度值除以曝光時間的表格。
[0086] 附圖標(biāo)記列表
[0087] 10條形碼讀取裝置
[0088] 11用于檢測條形碼的接收單元
[0089] 12照明單元
[0090] 20夾持系統(tǒng)
[0091] 21 夾鉗
[0092] 30存儲位置
[0093] 31沒有條形碼的物體
[0094] 32具有條形碼的物體
[0095] 40由許多存儲場所組成的具有后壁的倉庫
[0096] 41由許多存儲場所組成的開放貨架/開放支撐系統(tǒng)
[0097] 50無反射的光葉

【具體實施方式】
[0098] 在附圖中，類似的附圖標(biāo)記表示類似的或功能等同的部件，并且為了清楚起見，在 附圖中沒有標(biāo)明所有的附圖標(biāo)記。
[0099] 圖1示出包括用于檢測條形碼的接收單元11和優(yōu)選地包括單獨的照明單元12的 條形碼讀取裝置10。在優(yōu)選實施例中，用于檢測條形碼的接收單元11由數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng) 表示，照明單元12由LED表示。通常，這種類型的條形碼讀取裝置10已經(jīng)包含用于評估接 收到的信號的單元和用于傳遞評估后的信號的通信接口，這通過微控制器實現(xiàn)。因此，還完 全可以在這個微控制器中實施提出的方法，以及定義明確表示上述情況b)和c)的直接信 號，而不是灰度值或曝光時間。另一個可能性是使用數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)而不是解碼單元來 直接在上級控制器上執(zhí)行解碼。與更大的基于激光的掃描系統(tǒng)相比，這種類型的解決方案 可以在具有例如H/W/D(8/38/12)毫米的尺寸的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)上實施。
[0100] 如在圖2中提出的具有條形碼讀取裝置10的夾持系統(tǒng)20經(jīng)常用于將物體放置在 倉庫里或者將物體從倉庫里移走的庫存和庫存管理系統(tǒng)中。為了這個目的，通過夾鉗1將 物體從移交位置拉到夾持系統(tǒng)20上，直至物體被傳遞到適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)前，以便隨后再通過夾 鉗21從夾持系統(tǒng)移交到目標(biāo)（例如存儲位置）。
[0101] 圖3是用于數(shù)據(jù)載體的自動庫存和庫存管理的裝置的細(xì)節(jié)圖，由此示出圖2的夾 持系統(tǒng)20的使用的一個可能的示例。用于數(shù)據(jù)載體的自動庫存和庫存管理的裝置通常用 于備份拷貝以及用于歸檔數(shù)據(jù)清單。目的是存儲多個有利介質(zhì)（例如磁帶）上很少需要的 數(shù)據(jù)或者存儲備份拷貝，以便能夠適當(dāng)?shù)靥幚砭o急情況。為了這個目的，在用于數(shù)據(jù)載體的 自動庫存和庫存管理的裝置內(nèi)管理多個數(shù)據(jù)載體，如果需要訪問它們，通過夾持系統(tǒng)20將 它們從倉庫40的存儲位置傳遞到驅(qū)動器中，由此隨后可以從數(shù)據(jù)載體讀取數(shù)據(jù)或者將數(shù) 據(jù)寫入數(shù)據(jù)載體。當(dāng)完成讀取或?qū)懭氩僮鲿r，數(shù)據(jù)載體可以被傳遞回倉庫40中的空存儲位 置30中并保持安全。為了提供關(guān)于每個數(shù)據(jù)載體存儲的位置的明確分配，以便能夠復(fù)制數(shù) 據(jù)，數(shù)據(jù)載體經(jīng)常設(shè)有條形碼。由此，例如在服務(wù)器中，可以產(chǎn)生對特定數(shù)據(jù)組的條形碼的 分配。因此，在上電后，在人工干預(yù)后以及在特殊處理的情況下等，需要盤點庫存。為了這 個目的，使用夾持系統(tǒng)20接近盤點庫存所需的所有存儲位置，然后嘗試使用條形碼讀取裝 置10讀取數(shù)據(jù)載體的各自的條形碼。如圖3所示，由于在倉庫40中存在空的存儲位置30， 通過條形碼區(qū)分包括不具有條形碼的物體31的存儲位置30和包括物體32的存儲位置30， 初始的目標(biāo)是辨別在相應(yīng)的存儲位置30是否實際存在物體。因此，在第一步驟中，照明各 個存儲位置30,然后使用反射光產(chǎn)生圖像或圖像細(xì)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，條形碼讀取裝置10隨 后嘗試檢測條形碼。
[0102] 在優(yōu)選實施例中，存儲位置30由黑色的塑料材料制成，且僅僅對朝向夾持系統(tǒng)20 的一側(cè)敞開，因為在這種情況下，黑體法適用，從而至少部分地將電磁輻射（由此包括光） 轉(zhuǎn)換成熱量并由此放射到環(huán)境中。
[0103] 在特別優(yōu)選的實施例中，除了黑色材料之外，存儲位置具有紋理（例如，平均粗糙 度深度R z為〇. 25毫米、最大個體粗糙度深度RM為3. 05毫米的咬花紋板(Mold-Tech) 11006) 或者塑料材料的粗糙表面，由于結(jié)構(gòu)的密度和深度該紋理或塑料材料的粗糙表面適于將直 射光轉(zhuǎn)換成散射光，因此反射較少的光。
[0104] 圖4是使用開放貨架/開放支撐系統(tǒng)41的用于自動庫存和庫存管理的裝置的示 意圖，在這種情況下，存儲位置30可以由貨架的簡單的架子表示，并且明確地不具有后壁。 如果夾持系統(tǒng)20現(xiàn)在位于空的存儲位置30前且條形碼讀取裝置嘗試讀取條形碼，那么照 明目標(biāo)，然后可以使用適當(dāng)?shù)乃惴ɑ诜瓷涔獯_定條形碼。在空的存儲位置的情況下，因為 缺少后壁，這導(dǎo)致無反射的光葉50,這又對灰度值或條形碼讀取裝置的曝光時間有直接影 響。
[0105] 在印后加工中，可以至少為每個印刷的物體提供條形碼。由此通過條形碼，可以 將每個物體32分配給不同的后期制作。圖5示出用于印后加工的供紙器的示例。為了這 個目的，當(dāng)物體32被分離出時，可以讀取各自的條形碼，由此可以將物體32供給至適當(dāng)?shù)?后期制作步驟。如果在存儲位置中的與條形碼讀取裝置相對的點處存在空隙、黑的紋理表 面或阻止光被條形碼讀取裝置的接收部分反射的表面，可以通過本發(fā)明提出的方法，在無 需其他傳感器的情況下，基于無反射的光葉50、基于散射光或者基于反射光，確定存儲位置 30中是否不存在可獲得的其他物體，或者是否已經(jīng)插入沒有條形碼的物體31，這影響隨后 的過程的順序或者在錯誤的情況下的用戶指令。
[0106] 通過圖6的流程圖更詳細(xì)地描述用于具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置10的 方法。在這種情況下，條形碼讀取裝置10位于存儲位置30前。隨后，條形碼讀取裝置通過 照明單元12照明目標(biāo)，以便嘗試通過反射光解碼可能的條形碼。具有自動曝光時間的系統(tǒng) 調(diào)整曝光時間以便優(yōu)化對比。如果沒有檢測到條形碼，本方法提供評估曝光時間的可能性， 以便隨后通過閾值決定是否可以識別存儲位置中的沒有條形碼的物體，或者決定所述位置 是否為空。這個檢測對于自動裝置是具有決定性的重要性的。
[0107] 如果使用具有固定曝光時間的條形碼讀取裝置10,圖7中的流程圖示出如果沒有 解碼條形碼可以如何進(jìn)行以便確定在存儲位置30中是否存在沒有條形碼的物體31或者存 儲位置30是否為空。為了這個目的，將評估目標(biāo)物體的檢測灰度值，隨后通過閾值決定是 否可以識別存儲位置中的沒有條形碼的物體或者所述存儲位置是否為空。如前所述，這個 檢測對于自動裝置是具有決定性的重要性的。
[0108] 圖8是示出通過從存儲位置中的黃色LT0磁帶反射的光量確定的包括1500個元 件/像素/單元的光敏介質(zhì)的各個元件/像素/單元的灰度值的示意圖。
[0109] 圖9是示出通過從存儲位置中的黑色LT0磁帶反射的光量確定的包括1500個元 件/像素/單元的光敏介質(zhì)的各個元件/像素/單元的灰度值的示意圖。
[0110] 圖10是示出通過從空的存儲位置反射的光量確定的包括1500個元件/像素/單 元的光敏介質(zhì)的各個元件/像素/單元的灰度值的示意圖。在這種情況下，明顯的是，接近 圖的右側(cè)邊緣區(qū)域的元件/單元/像素的灰度值與偏左側(cè)的元件/單元/像素的灰度值非 常不同。由此，可以得到這樣的結(jié)論：在這種情況下，相鄰存儲位置的側(cè)壁反射光，但是這不 妨礙對空的存儲位置的檢測，因為對所有的元件/單元/像素進(jìn)行平均處理。
[0111] 圖11是示出圖8至圖10的各個物體在固定的2毫秒的曝光時間的平均灰度值的 表格。明顯的是，例如從光敏介質(zhì)的相應(yīng)元件/單元/像素的各個灰度值的算數(shù)均值確定 的位于圖3所示的倉庫40中且構(gòu)成沒有條形碼的物體31的黃色LT0磁帶的平均灰度值與 也位于圖3所示的倉庫40中且也構(gòu)成沒有條形碼的物體31的黑色LTO磁帶的平均灰度值 明顯不同，同時，黑色LT0磁帶的平均灰度值也與空的存儲位置30的平均灰度值非常不同。
[0112] 圖12是示出圖8至圖10的各個物體對于具有自動曝光控制的條形碼讀取裝置10 的曝光時間、平均灰度值、平均灰度值除以曝光時間的表格。這一方面清楚地表明，具有自 動曝光控制的條形碼讀取裝置10具有通過條形碼讀取裝置10對存儲位置中的物體的存在 進(jìn)行檢測和確定的優(yōu)點，因為對空的存儲位置30的曝光時間與對包括沒有條形碼的物體 31的存儲位置的曝光時間不同，甚至與可從灰度值自身得到的不同。因此，平均灰度值除以 曝光時間的值也具有這些明顯的不同。
[0113] 應(yīng)注意的是，本發(fā)明的方法和裝置不僅限于上述的示例。更確切地說，基本方法可 以應(yīng)用于使用條形碼讀取裝置確定存儲位置中物體的存在的系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于通過條形碼讀取裝置檢測和確定至少一個存儲位置中物體的存在的方法， 所述至少一個存儲位置沒有特定的反射表面，所述條形碼讀取單元與負(fù)責(zé)將所述物體分配 到所述存儲位置的控制單元相連，所述方法包括以下步驟： 嘗試檢測條形碼； 如果所述檢測沒有成功，使用從中可得到灰度值的信息，嘗試檢測所述存儲位置中是 否存在物體； 將結(jié)果提供給所述控制單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述條形碼讀取裝置使用自動曝光控制 進(jìn)行操作，從中可得到灰度值的信息是曝光時間，并且如果所述曝光時間超過特定閾值，假 定所述存儲位置為空。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述條形碼讀取裝置使用固定的曝光時 間進(jìn)行操作，從中可得到灰度值的信息是所述灰度值自身，并且如果所述灰度值落在特定 閾值以下，假定所述存儲位置為空。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述條形碼讀取裝置通過接口將所述曝光時 間或所述灰度值傳遞至上級控制單元，所述上級控制單元檢查所述閾值，其中所述條形碼 讀取裝置優(yōu)選地通過所述接口傳遞關(guān)于所述檢測的條形碼的信息和所述曝光時間或灰度 值。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的方法，其中所述條形碼讀取裝置包括多個光 敏元件，所述灰度值為各個光敏元件上的平均值，以及其中所述條形碼讀取裝置優(yōu)選地為 線性或多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，所述存儲位置由黑色的 塑料材料制成，所述黑色的材料優(yōu)選地至少在后壁上具有紋理，由于所述結(jié)構(gòu)的密度和深 度所述紋理適于將直射光轉(zhuǎn)換為散射光，所述紋理優(yōu)選地具有0. 25毫米的平均粗糙度深 度Rz以及3. 05毫米的最大個體粗糙度深度Rm。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，所述條形碼讀取裝置安 裝在運(yùn)輸單元上，所述運(yùn)輸單元優(yōu)選地為機(jī)器人。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的方法，其特征在于，所述方法是用于物體的 自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)的一部分，所述系統(tǒng)優(yōu)選地為以下系統(tǒng)中的一種： -自動介質(zhì)交換裝置 -揀貨機(jī)或揀貨系統(tǒng) -自助服務(wù)柜臺 -印刷機(jī)或印后加工機(jī) -實驗室自動化系統(tǒng)。
9. 一種用于檢測和確定至少一個存儲位置中物體的存在的裝置，所述至少一個存儲位 置沒有特定的反射表面， 包括條形碼讀取裝置，所述條形碼讀取裝置與負(fù)責(zé)將物體分配至所述存儲位置的控制 單元相連； 包括檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)形成為檢測條形碼，并且如果所述檢測不成功，所述檢測 系統(tǒng)使用從中可得到灰度值的信息檢測在所述存儲位置中是否存在物體，以便隨后將結(jié)果 提供給所述控制單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述條形碼讀取裝置使用自動曝光控制 進(jìn)行操作，從中可得到灰度值的信息是曝光時間，并且如果所述曝光時間超過特定閾值，假 定所述存儲位置為空。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述條形碼讀取裝置使用固定曝光時間 進(jìn)行操作，從中可得到灰度值的信息為所述灰度值自身，并且如果所述灰度值落在特定閾 值以下，假定所述存儲位置為空。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其中所述條形碼讀取裝置通過接口將所述曝光 時間或所述灰度值傳遞至上級控制單元，所述上級控制單元檢查所述閾值，以及其中所述 條形碼讀取裝置優(yōu)選地通過所述接口傳遞關(guān)于所述檢測的條形碼的信息和所述曝光時間 或灰度值。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的裝置，其中所述條形碼讀取裝置包括多個 光敏元件，所述灰度值是各個光敏元件上的平均值，以及其中所述條形碼讀取裝置優(yōu)選地 為線性或多維數(shù)字圖像數(shù)據(jù)系統(tǒng)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述存儲位置由黑色的 塑料材料制成，所述黑色的材料優(yōu)選地至少在后壁上具有紋理，由于所述結(jié)構(gòu)的密度和深 度所述紋理適于將直射光轉(zhuǎn)換為散射光，所述紋理優(yōu)選地具有0. 25毫米的平均粗糙度深 度Rz以及3. 05毫米的最大個體粗糙度深度Rm。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述條形碼讀取裝置安 裝在運(yùn)輸單元上，所述運(yùn)輸單元優(yōu)選地為機(jī)器人。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項或多項所述的裝置，其特征在于，所述裝置是用于物體的 自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)的一部分，所述用于物體的自動庫存和庫存管理的系統(tǒng)優(yōu)選地 為以下系統(tǒng)中的一種： -自動介質(zhì)交換裝置 -揀貨機(jī)或揀貨系統(tǒng) -自助服務(wù)柜臺 -印刷機(jī)或印后加工機(jī) _實驗室自動化系統(tǒng)。
【文檔編號】G06Q10/08GK104217188SQ201410228269
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】諾伯特·萊斯曼, 史蒂芬·豪瑟 申請人:Bdt媒體自動化有限公司