CN113312933B - 一种可自动调整焦距的固定式工业读码器及自动调焦方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可自动调整焦距的固定式工业读码器,包括镜头、镜头控制单元、第一距离探测器和第二距离探测器,镜头、第一距离探测器、第二距离探测器的中心处于同一直线上,且第一距离探测器和第二距离探测器设于镜头的两侧;镜头控制单元与两个距离探测器以及镜头连接,用以根据两个距离探测器的距离测量值计算读码器的安装角度以及镜头与待测平面的距离,并自动调整镜头的焦距。本发明的固定式工业读码器自动化程度高,能避免人工手动调焦精度低、效率低的问题;可在读码器安装角度超范围或镜头与流水线平面之间距离超范围时进行自动预警,提示操作人员调整读码器的安装位置,保证读码器可靠性,提高后续读码时的成功率。
Description
技术领域
本发明涉及读码设备领域,尤其涉及一种可自动调整焦距的固定式工业读码器及其自动调焦方法。
背景技术
条码,包括一维码和二维码,是按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。物品上的条码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息,因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行***等许多领域都得到广泛的应用。
随着智能制造的工业进程逐步加快,工厂越来越自动化。工业读码器作为流水线上集检测、测量、扫码为一体的智能化设备,也成为工业4.0中必不可少的一员。生产流水线上安装工业读码器,目的是为了识读出流水线传送来的产品上的条形码。扫码的效率很大程度上取决于镜头与被测条码之间的焦距是否处于合适位置。目前的生产流水线中,读码器固定安装后,需要人工手动调整镜头的焦距,调整精度较低,操作较为繁琐。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的读码器手动调整焦距时精度较低、操作繁琐的问题,而提出的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器及其自动调焦方法,自动调整镜头焦距,提高精度,提升效率。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种可自动调整焦距的固定式工业读码器,包括镜头、镜头控制单元、第一距离探测器和第二距离探测器,所述镜头、第一距离探测器、第二距离探测器的中心处于同一直线上,且所述第一距离探测器和所述第二距离探测器设于所述镜头的两侧;所述镜头控制单元与两个距离探测器以及所述镜头连接,用以根据所述第一距离探测器和所述第二距离探测器的距离测量值计算所述固定式工业读码器的安装角度以及所述镜头与待测平面的距离,并自动调整所述镜头的焦距。
优选地,所述第一距离探测器、所述第二距离探测器为激光式测距器。
优选地,所述第一距离探测器和所述第二距离探测器对称设于所述镜头的两侧。
优选地,所述镜头的周围设有照明LED。
优选地,所述固定式工业读码器支持水平安装和非水平安装。
本发明还提供一种上述可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法,包括:
S1:将固定式工业读码器安装于生产流水线上方,固定式工业读码器的镜头、第一距离探测器、第二距离探测器朝向下方的流水线平面,第一距离探测器、第二距离探测器的连线平行于第一方向;固定式工业读码器的镜头控制单元预设有镜头与第一距离探测器之间的距离D1、镜头与第二距离探测器之间的距离D2、固定式工业读码器的安装角度范围以及镜头的可调焦距范围。
S2:第一距离探测器、第二距离探测器分别沿第二方向向流水线平面发出探测光线,测得第一距离探测器到流水线平面的距离L1、第二距离探测器到流水线平面的距离L2,并将两个距离值L1、L2传送给镜头控制单元;其中,第二方向垂直于第一方向。
S3:镜头控制单元根据测得的距离值L1、L2以及D1、D2计算得出固定式工业读码器
的实际安装角度α以及沿第二方向镜头与流水线平面之间的距离L3;其中,若L1=L2则α=0,
L3=L1=L2;若L1≠L2,则,。
S4:若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α在预设的安装角度范围内且镜头与流水线平面之间的距离L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制单元根据镜头与流水线平面之间的距离L3自动控制镜头调整至对应焦距;若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α超出预设的安装角度范围,或者镜头与流水线平面之间的距离L3超出镜头的可调焦距范围,则镜头控制单元自动发出提醒,提示操作人员对固定式工业读码器的安装位置进行调整。
优选地,所述镜头控制单元具有实时保存当前镜头焦距,并自动进行动态调整的功能。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本发明的固定式工业读码器利用两个距离探测器进行距离测量,利用镜头控制单元计算读码器的实际安装角度(即读码器的工作面与流水线平面之间的夹角)以及镜头与流水线平面之间的距离,并根据计算结果自动调整镜头的焦距,自动化程度高,避免人工手动调焦精度低、效率低的问题;可在读码器安装角度超范围或镜头与流水线平面之间距离超范围时进行自动预警,提示操作人员调整读码器的安装位置,保证读码器可靠性,提高后续读码时的成功率。
附图说明
图1为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器的结构示意图;
图2为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器水平安装时的结构示意图;
图3为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器非水平安装时的结构示意图;
图4为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器非水平安装且生产流水线倾斜设置时的结构示意图;
图5为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法的流程图。
图中,100-读码器,10-镜头,20-镜头控制单元,30-第一距离探测器,40-第二距离探测器,50-照明LED。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解,兹配合实施例详细说明如下。
请参见图1,图1为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器的结构示意图;本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器100,包括镜头10、镜头控制单元20、第一距离探测器30和第二距离探测器40,镜头10、第一距离探测器30、第二距离探测器40的中心处于同一直线上,且第一距离探测器30和第二距离探测器40设于镜头的两侧;镜头控制单元20与两个距离探测器以及镜头10连接,用以根据第一距离探测器30和第二距离探测器40的距离测量值计算固定式工业读码器100的安装角度以及镜头10与待测平面的距离,并自动调整镜头10的焦距。
本发明的优选实施例中,第一距离探测器30、第二距离探测器40为激光式测距器。第一距离探测器30、第二距离探测器40可分别用于测量其自身到待测平面的距离,并将距离测量值传输给镜头控制单元20。
本发明的优选实施例中,第一距离探测器30和第二距离探测器40对称设于镜头20的两侧,便于减少镜头控制单元20的计算量,提高效率。
本发明的优选实施例中,镜头10的周围设有照明LED50,用于在读码时进行照明,提高图像清晰度。
本发明的固定式工业读码器100支持水平安装和非水平安装。
请结合参见图1和图2,图2为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器100水平安装时的结构示意图;固定式工业读码器100水平安装于生产流水线上方时,镜头10、第一距离探测器30、第二距离探测器40处于一条水平线上,第一距离探测器30、第二距离探测器40用于测量其自身到流水线平面的距离,镜头控制单元20能够根据第一距离探测器30和第二距离探测器40的距离测量值计算固定式工业读码器100的安装角度以及镜头10与待测平面的距离,并自动调整镜头10的焦距。
请结合参见图1和图3,图3为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器非水平安装时的结构示意图;固定式工业读码器非水平安装时,镜头10、第一距离探测器30、第二距离探测器40处于同一直线上,且该直线与流水线平面之间具有一定夹角,能够在读码时减弱反光现象对成像质量的干扰,提高读码正确率。
本发明还提供一种上述可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法,请参见图5,图5为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法的流程图;固定式工业读码器100的自动调焦方法包括:
S1:将固定式工业读码器100安装于生产流水线上方,固定式工业读码器的镜头10、第一距离探测器30、第二距离探测器40朝向下方的流水线平面,第一距离探测器30、第二距离探测器40的连线平行于第一方向X;固定式工业读码器的镜头控制单元20预设有镜头与第一距离探测器之间的距离D1、镜头与第二距离探测器之间的距离D2、固定式工业读码器的安装角度范围以及镜头的可调焦距范围。具体地,固定式工业读码器的安装角度范围可以是0°-30°,在一定范围内,读码器非水平安装能够减弱反光现象对成像质量的干扰,提高读码正确率。
S2:第一距离探测器30、第二距离探测器40分别沿第二方向Y向流水线平面发出探测光线,测得第一距离探测器30到流水线平面的距离L1、第二距离探测器40到流水线平面的距离L2,并将两个距离值L1、L2传送给镜头控制单元20;其中,第二方向Y垂直于第一方向X。
S3:镜头控制单元20根据测得的距离值L1、L2以及D1、D2计算得出固定式工业读码
器的实际安装角度α以及沿第二方向Y镜头与流水线平面之间的距离L3;其中,若L1=L2则α=
0,L3=L1=L2;若L1≠L2,则,。
S4:若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α在预设的安装角度范围内且镜头与流水线平面之间的距离L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制单元根据镜头与流水线平面之间的距离L3自动控制镜头调整至对应焦距;若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α超出预设的安装角度范围,或者镜头与流水线平面之间的距离L3超出镜头的可调焦距范围,则镜头控制单元20自动发出提醒,提示操作人员对固定式工业读码器的安装位置进行调整。
优选地,镜头控制单元20具有实时保存当前镜头焦距,并自动进行动态调整的功能。
具体地,请结合参见图1和图2,在一实施例中,固定式工业读码器水平安装,流水线水平设置,则第一距离探测器30、第二距离探测器40测得的距离L1=L2,固定式工业读码器与流水线平面之间的安装角度α为0度,镜头10与流水线平面之间的距离L3=L1=L2,此时,若L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制单元20对镜头10的焦距进行自动调整,使镜头焦距与实际距离L3相匹配。若L3超出镜头的可调焦距范围,则镜头控制单元20发出预警提醒,提示操作人员调整固定式工业读码器的安装位置。
请结合参见图1和图3,在另一实施例中,固定式工业读码器非水平安装,第一距离
探测器30、第二距离探测器40分别测量其自身沿第二方向Y到流水线平面的距离L1、L2,并
传输给镜头控制单元20,由于第二方向Y垂直于第一方向X(第一距离探测器30与第二距离
探测器40的连线方向),根据结构位置关系,可以计算出读码器的安装角度,且根据三角形相似原理,L3满足,从而计算得出。此时,若α在安装角度范围内且L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制
单元根据L3的数值自动调整镜头焦距,使其匹配。若α超出安装角度范围或者L3超出镜头的
可调焦距范围,则镜头控制单元自动发出提醒,提示操作人员对固定式工业读码器的安装
位置进行调整,直至满足读码器的工作要求。
另外,在其他实施例中,本发明的固定式工业读码器还可以应用于倾斜安装的流
水线中,请参见图1和图4,图4为本发明的一种可自动调整焦距的固定式工业读码器非水平
安装且生产流水线倾斜设置时的结构示意图;镜头控制单元20预设有D1、D2、安装角度范围
以及镜头的可调焦距范围,第一距离探测器30、第二距离探测器40分别测量其自身沿第二
方向Y到流水线平面的距离L1、L2,并传输给镜头控制单元20,镜头控制单元20可计算得出
读码器的安装角度,。此时,若α在安装角度范围内且
L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制单元20根据L3的数值自动调整镜头焦距,使其匹
配。若α超出安装角度范围或者L3超出镜头的可调焦距范围,则镜头控制单元20自动发出提
醒,提示操作人员对固定式工业读码器的安装位置进行调整,直至满足读码器的工作要求。
优选地,若D1=D2,即第一距离探测器30和第二距离探测器40对称设于镜头10的两侧,则,,镜头控制单元20的计算量减少,计算
效率提升。
综上所述,本发明提供一种可自动调整焦距的固定式工业读码器及其自动调焦方法,利用两个距离探测器进行距离测量,利用镜头控制单元计算读码器的实际安装角度(即读码器的工作面与流水线平面之间的夹角)以及镜头与流水线平面之间的距离,并根据计算结果自动调整镜头的焦距,自动化程度高,避免人工手动调焦精度低、效率低的问题;可在读码器安装角度超范围或镜头与流水线平面之间距离超范围时进行自动预警,提示操作人员调整读码器的安装位置,保证读码器可靠性,提高后续读码时的成功率。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地,在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰,均属本发明的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种可自动调整焦距的固定式工业读码器,其特征在于:包括镜头、镜头控制单元、第一距离探测器和第二距离探测器,所述镜头、第一距离探测器、第二距离探测器的中心处于同一直线上,且所述第一距离探测器和所述第二距离探测器设于所述镜头的两侧;所述镜头控制单元与两个距离探测器以及所述镜头连接,所述镜头控制单元预设有所述镜头与所述第一距离探测器之间的距离D1、所述镜头与所述第二距离探测器之间的距离D2、所述固定式工业读码器的安装角度范围以及所述镜头的可调焦距范围;
所述第一距离探测器用于测量其到待测平面的距离L1,所述第二距离探测器用于测量其到待测平面的距离L2;
所述镜头控制单元用于根据测得的距离值L1、L2以及D1、D2计算得出所述固定式工业读码器的实际安装角度α以及所述镜头与待测平面之间的距离L3;其中,若L1=L2则α=0,L3=L1=L2;若L1≠L2,则
当计算出的实际安装角度α在预设的安装角度范围内且所述镜头与待测平面之间的距离L3在所述镜头的可调焦距范围内时,所述镜头控制单元用于根据镜头与待测平面之间的距离L3自动控制镜头调整至对应焦距;当计算出的实际安装角度α超出预设的安装角度范围,或者所述镜头与待测平面之间的距离L3超出所述镜头的可调焦距范围时,所述镜头控制单元用于自动发出提醒。
2.如权利要求1所述的可自动调整焦距的固定式工业读码器,其特征在于:所述第一距离探测器、所述第二距离探测器为激光式测距器。
3.如权利要求1所述的可自动调整焦距的固定式工业读码器,其特征在于:所述第一距离探测器和所述第二距离探测器对称设于所述镜头的两侧。
4.如权利要求1所述的可自动调整焦距的固定式工业读码器,其特征在于:所述镜头的周围设有照明LED。
5.如权利要求1所述的可自动调整焦距的固定式工业读码器,其特征在于:所述固定式工业读码器支持水平安装和非水平安装。
6.一种可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法,其特征在于:包括:
S1:将固定式工业读码器安装于生产流水线上方,固定式工业读码器的镜头、第一距离探测器、第二距离探测器朝向下方的流水线平面,第一距离探测器、第二距离探测器的连线平行于第一方向;固定式工业读码器的镜头控制单元预设有镜头与第一距离探测器之间的距离D1、镜头与第二距离探测器之间的距离D2、固定式工业读码器的安装角度范围以及镜头的可调焦距范围;
S2:第一距离探测器、第二距离探测器分别沿第二方向向流水线平面发出探测光线,测得第一距离探测器到流水线平面的距离L1、第二距离探测器到流水线平面的距离L2,并将两个距离值L1、L2传送给镜头控制单元;其中,第二方向垂直于第一方向;
S3:镜头控制单元根据测得的距离值L1、L2以及D1、D2计算得出固定式工业读码器的实际安装角度α以及沿第二方向镜头与流水线平面之间的距离L3;其中,若L1=L2则α=0,L3=L1=L2;若L1≠L2,则
S4:若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α在预设的安装角度范围内且镜头与流水线平面之间的距离L3在镜头的可调焦距范围内,则镜头控制单元根据镜头与流水线平面之间的距离L3自动控制镜头调整至对应焦距;若计算出的固定式工业读码器的实际安装角度α超出预设的安装角度范围,或者镜头与流水线平面之间的距离L3超出镜头的可调焦距范围,则镜头控制单元自动发出提醒,提示操作人员对固定式工业读码器的安装位置进行调整。
7.如权利要求6所述的可自动调整焦距的固定式工业读码器的自动调焦方法,其特征在于:所述镜头控制单元具有实时保存当前镜头焦距,并自动进行动态调整的功能。
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