DE69835840T2

DE69835840T2 - Optisch geleitetes Zeichenabtastsystem

Info

Publication number: DE69835840T2
Application number: DE69835840T
Authority: DE
Inventors: Henri Bonnet; Johannes A.S. Bjorner; Bennett Pardee; Catherine Alexander
Original assignee: United Parcel Service of America Inc; United Parcel Service Inc
Current assignee: United Parcel Service of America Inc; United Parcel Service Inc
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: ATE267649T1; JP2000509655A; EP1371424A2; EP1371424B1; WO1998032545A1; EP0954387A1; ES2221148T3; DE69824149T2; EP0954387B1; DK0954387T3; JP3476836B2; ES2271447T3; EP1371424A3; DE69824149D1; DE69835840D1; ATE338589T1; CA2271063C; CA2271063A1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bildverarbeitung und insbesondere über dem Band angeordnete optische Zeichenerkennungssysteme (OCR). Die Erfindung betrifft insbesondere ein Angabenlesesystem, das eine projizierte optische Führung enthält, um das Positionieren von Paketen auf einem Förderer zu unterstützen.
Allgemeiner Stand der Technik
Seit Jahren werden Maschinen dazu verwendet, Pakete zu scannen, während sie sich entlang eines Förderers bewegen. In jüngster Zeit sind über dem Band angeordnete optische Zeichenerkennungssysteme (OCR) entwickelt worden, die Angaben wie etwa eine maschinengeschriebene oder handgeschriebene Zieladresse auf zu versendenden Paketen lesen kann. Paketzustellfirmen, wie etwa United Parcel Service verschickt jeden Tag Millionen Pakete. Diese Paketzustellfirmen machen ausgiebig Gebrauch von OCR-Systemen, um die Zieladressetiketten auf Paketen zu lesen, um das Sortieren der Pakete zu ihren richtigen Zielen zu unterstützen.
Zu den grundlegenden physischen Komponenten eines OCR-Systems zählen ein Scanner und ein Zeichenerkennungssystem mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Computerspeicher und einem hockentwickelten Zeichenerkennungsprogrammmodul. Der Scanner ist in der Regel eine optische Kamera, wie etwa ein CCD-Array (ladungsgekoppeltes Bauelement), das ein Bild der Zieladresse auf den Paketen erfasst, während sie sich auf dem Förderer an dem Scanner vorbeibewegen. Im Allgemeinen wird von dem Scanner ein durchgehendes Videobild des die Pakete tragenden Förderers erfasst, wobei das Videobild in digitales Format umgewandelt und zum Zeichenerkennungssystem übertragen wird. Es muss jedoch nur ein kleiner Teil des Videobilds, wie etwa die Teile, die die Zieladressen der Pakete enthalten, vom Zeichenerkennungssystem verarbeitet werden. Das OCR-System muss deshalb eine gewisse Möglichkeit aufweisen, um die Teile des Videobilds identifizieren zu können, die vom Zeichenerkennungssystem verarbeitet werden müssen.
Ein Ansatz besteht darin, das ganze vom Scanner erzeugte Videobild zu speichern und später diejenigen Teile des Videobilds herauszuanalysieren, die vom Zeichenerkennungssystem verarbeitet werden müssen. Ein ständig laufender Scanner erzeugt jedoch eine riesige Menge von Videodaten. Diese Daten werden als eine kontinuierliche Bitmap des Förderers formatiert, während der Förderer Pakete am Scanner vorbeiführt. Diese Bitmap übermittelt inhärent Informationen über die räumliche Beziehung der Pixel des Bilds. Das Speichern dieser durchgehenden Bitmap erfordert eine riesige Menge an Computerspeicher. Es ist deshalb vorteilhaft, die Anforderungen hinsichtlich des Speicherplatzes zu reduzieren.
Datenkompression ist eine Technik zum Reduzieren der Anforderung hinsichtlich des Speicherplatzes. Die Videodaten können zur Speicherung komprimiert werden, wobei eine beliebige einer Vielfalt wohlbekannter Datenkompressionsverfahren wie Lauflängencodierung verwendet wird. Diese Datenkompressionstechniken verändern jedoch das Bitmapformat der Daten. Dies ist nicht erwünscht, da es für das Zeichenerkennungsprogrammmodul vorteilhaft ist, an Bitmaps zu arbeiten, die leichten Zugang zu Informationen hinsichtlich Nachbarschaften um individuelle Pixel herum gestatten. Die komprimierten Daten müssen jedoch zur Verarbeitung durch das Zeichenerkennungsprogrammmodul in der Regel in einem Bildwiederholspeicher dekomprimiert werden. Das Komprimieren der Videodaten zur Speicherung und das nachfolgende Dekomprimieren der Videodaten zur Verarbeitung belastet die CPU und verlangsamt den Zeichenerkennungsprozess.
Die Echtzeitextrahierung der gewünschten Teile der Videodaten stellt eine andere Technik zum Reduzieren der Anforderung hinsichtlich Speicherplatz dar. Die Echtzeitdatenextrahierung ist sogar eine sehr effektive Technik, da der größte Teil der vom ständig laufenden Scanner erzeugten Videodaten ein nutzloses Bild des Förderers und der keine Angaben tragenden Bereiche der sich entlang des Förderers bewegenden Pakete darstellt; nur ein kleiner Prozentsatz der Daten enthält die Zieladressen der zu versendenden Pakete. Wenn nur kleine Teile der Videodaten wie etwa relativ kleine Bereiche, die die Zieladressen abdecken, extrahiert werden, wird dadurch die Anforderung hinsichtlich Speicherplatz stark reduziert und der Zeichenerkennungsprozess beschleunigt.
Es wurden Systeme entwickelt, um ein Videokamerasystem auszulösen, damit es nur gewünschte Videobilder speichert. Beispielsweise wird von Tonkin, US-Patent Nr. 4,742,555, ein mechanischer Grenzschalter, optischer Sensor, oder Magnetsensor beschrieben, der ein Videosystem auslöst, damit es ein Bild eines Pakets erfasst und speichert, wenn das Paket eine vorbestimmte Stelle entlang einem Förderer erreicht. Das von Tonkin beschriebene System würde jedoch bei Anwendung auf ein Paketversandsystem einen signifikanten Mangel aufweisen, weil das von Tonkin beschriebene System ein Bild des ganzen Pakets erfasst; es arbeitet nicht dahingehend, nur einen spezifischen Teil des Bilds zu erfassen, wie etwa die Zieladresse. Bei einem Paketversandsystem muss die Zieladresse zu Sortier- und Lenkzwecken erfasst werden, doch werden andere Angaben auf dem Paket, wie etwa die Rücksendeadresse, nicht benötigt, um das Paket zu seinem richtigen Ziel zu lenken. Es ist deshalb vorteilhaft, die Zieladresse vor dem Speichern des Bilds des Pakets zu identifizieren, so dass nur der die Zieladresse enthaltende Bereich des Bilds im Computerspeicher gespeichert werden kann.
Bei dem Versuch, die Zieladressen auf verschiedenen, sich auf einem Förderer bewegenden Paketen zu identifizieren, trifft man jedoch auf mehrere Schwierigkeiten. Zunächst können die Zieladressen hinsichtlich Größe variieren, und sie können sich auf verschiedenen Paketen an unterschiedlichen Stellen befinden. Zweitens können die Pakete selbst hinsichtlich Größe, Form und Position auf dem Förderer variieren. Das heißt die präzise Position einer Zieladresse auf einem Paket kann nicht bestimmt werden, indem einfach die Kante des Pakets unter Verwendung eines Grenzschalters oder Sensors erfasst wird, wie von Tonkin beschrieben.
Es wurden Systeme zum Speichern von Videobildern von ausgewählten Teilen von auf einem Förderer sich bewegenden Paketen entwickelt. Beispielsweise wird von Kizu et al., US-Patent Nr. 4,516,265, ein Zwei-Kamera-System beschrieben, das die postalischen Codes (Postleitzahlen) auf Umschlägen liest, die sich auf einem Umschlagtransportsystem bewegen. Das System enthält einen niedrigaufgelösten Vorscanner, der die Oberfläche des Umschlags grob scannt. Die Position des Zieladressenblocks wird anhand des Grobscans, und die Koordinaten des Zieladressenblocks bezüglich der Vorderkante des Umschlags werden dann zu einem zweiten hochaufgelösten Kamerasystem weitergeleitet. Das zweite Kamerasystem speichert ein Bild des Zieladressenblocks, indem es zunächst die Vorderkante des Umschlags erfasst. Das zweite Kamerasystem beginnt mit dem Speichern eines Bilds des Zieladressenblocks, wenn der Block die zweite Kamera erreicht, und beendet die Speicherung des Bilds, wenn sich der Block an der zweiten Kamera vorbeibewegt. Ein Postleitzahlenlesegerät verarbeitet danach den hochaufgelösten Scan, um die Postleitzahl zu lesen.
Ein weiteres Beispiel ist aus Morton et al., US-Patent Nr. 5,642,442 bekannt. Dieses Patent beschreibt ein Zwei-Kamera-System, das die Zieladressen auf sich auf einem Förderer bewegenden Paketen liest. Eine Bezugsmarkierung aus Leuchtstofftinte wird relativ zu der Zieladresse auf einem Paket überlagert. Eine erste Kamera erfasst ein Bild der Bezugsmarkierung, dessen Position und Orientierung ermittelt wird. Die Position und Orientierung der Bezugsmarkierung wird dann verwendet, um aus einem von einer zweiten Kamera, die hinter der ersten Kamera positioniert ist, erzeugten Videodatensignal ein Bild der Zieladresse zu extrahieren. Das Bild der Zieladresse wird in einem Computerspeicher zur späteren Verarbeitung durch ein Zeichenerkennungssystem gespeichert.
Die oben beschriebenen Zwei-Kamera-Systeme minimieren sehr effektiv die Menge an Videodaten, die in einem OCR-System gespeichert werden muss. Es sind jedoch recht aufwendige Systeme, die sich am besten für Pakethandhabungssysteme mit sehr hoher Geschwindigkeit eignen. Die mit diesen Systemen verbundenen Kosten sind möglicherweise für viele langsamere Pakethandhabungssysteme nicht gerechtfertigt. Das IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr. 4, S. 1170–1171, beschreibt ein Paketpositionier-, -scan- und -sortiersystem mit beweglichem Licht, das Bilder von Adressen auf Paketen erfasst. Dieses System beschreibt jedoch weder weitere Techniken, um ein scharfes Bild der Adressen zu erhalten, noch beschreibt es ein Paketpositioniersystem ohne sich bewegendes Licht. Außerdem wird in dem IBM-Offenlegungsdokument kein Mehr-Förderer-Paketpositionierungssystem beschrieben.
Es besteht deshalb ein Bedarf an einem weniger aufwendigen und effektiveren System zum Minimieren der Menge an Videodaten, die in einem OCR-System gespeichert werden müssen. Insbesondere besteht ein Bedarf an einem preiswerten und dennoch effektiven Angabenlesesystem, das sich für Pakethandhabungssysteme mit geringer bis mittlerer Geschwindigkeit eignet.
Kurze Darstellung der Erfindung
Die Erfindung strebt die Bereitstellung eines preiswerten Systems zum Minimieren der Menge an Videodaten an, die in einem OCR-System gespeichert werden müssen. Insbesondere strebt die Erfindung die Bereitstellung eines preiswerten Angabenlesesystems an, das sich für Pakethandhabungssysteme mit geringer bis mittlerer Geschwindigkeit eignet.
Erfindungsgemäß wird ein optisch geführtes Angabenlesesystem mit einem Förderer zum Transportieren eines Pakets von einer vorgeschalteten Stelle des Förderers zu einer nachgeschalteten Stelle des Förderers, und einem Angabenlesesystem mit beweglichem Licht umfassend eine Beleuchtungsquelle zum Definieren eines Flecks, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Förderer bewegt, um das Positionieren des Pakets auf dem Förderer zu unterstützen, einem Scanner, der hinter der Beleuchtungsquelle angeordnet und so positioniert ist, dass er ein Bild des Pakets erfasst, und einen Computerspeicher zum Speichern der Bilder; wobei
Mittel vorgesehen sind, zum Betätigen des Computerspeichers und des Scanners, um ein Bild eines Gebiets eines Pakets, definiert bezüglich des durch die Beleuchtungsquelle definierten Flecks, zu speichern, wobei die Beleuchtungsquelle mehrere Beleuchtungsquellen enthält, die säulenförmige Lichtstrahlen projizieren, um den Fleck zu definieren, und wobei die Beleuchtungsquelle eine solche mit beweglichem Licht ist, bereitgestellt.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Erhalten eines Bilds von Angaben auf einem Paket unter Verwendung dieses Systems bereit.
Ein Bediener positioniert bei Gebrauch ein Paket auf dem Förderer so, dass die abzubildenden Angaben, wie etwa die Zieladresse auf dem Paket mit einem von einer Beleuchtungsquelle definierten sich bewegenden Lichtfleck übereinstimmen. Ein hinter der Beleuchtungsquelle angeordneter Scanner erfasst ein Bild eines Gebiets, das bezüglich des durch die Beleuchtungsquelle definierten Flecks definiert ist. Beispielsweise kann die optische Führung ein bewegliches Licht wie etwa einen Lichtfleck mit schmalem Strahl enthalten, der auf den Förderer projiziert wird und der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Förderer bewegt. Wenn ein Paket so auf dem Förderer positioniert wird, dass sich der Lichtfleck in der Mitte der Stadt- und Staatsadresszeilen der Zieladresse befindet, kann ein Scanner ein Bild der Zieladresse zur Verarbeitung durch ein Zeichenerkennungslesegerät effizient erfassen.
Das Angabenlesesystem mit beweglichem Licht enthält einen Förderer zum Transportieren eines Pakets von einer vorgeschalteten Stelle des Förderers zu einer nachgeschalteten Stelle des Förderers. Ein System mit beweglichem Licht, das bevorzugt über dem Förderer positioniert ist, enthält eine Beleuchtungsquelle zum Definieren eines Flecks, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit des Förderers bewegt, um das Positionieren des Pakets auf dem Förderer zu unterstützen. Ein Scanner, der hinter der Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht angeordnet ist, und ein Verarbeitungsmodul werden so betrieben, dass sie ein Bild eines Gebiets des Pakets speichern, definiert bezüglich des durch die Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierten Flecks. Beispielsweise kann die Beleuchtungsquelle einen Fleck definieren, der erheblich kleiner ist als das von dem Scanner des Angabenlesesystems abgebildeten Gebiets. Ein Bediener kann dann ein Paket so positionieren, dass sich der durch die Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierte Fleck etwa in der Mitte der Stadt- und Staatszeile der Zieladresse auf dem Paket befindet.
Ein Angabenlesesystem mit beweglichem Licht kann auch einen Reflexionsgradsensor umfassen, der vor dem Scanner angeordnet und so positioniert ist, dass er mit dem Paket verbundene Reflexionsgraddaten bestimmt. Reflexionsgraddaten von dem Reflexionsgradsensor werden für den durch die Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierten Fleck erhalten, so dass Reflexionsgraddaten hinsichtlich des Pakets in dem zu erfassenden Gebiet gesammelt und zur späteren Verarbeitung durch ein Zeichenerkennungssystem gespeichert werden. Eine Kommunikationsstrecke überträgt diese Reflexionsgraddaten vom Reflexionsgradsensor zum Scanner, und der Verstärkungsfaktor des Scanners wird als Reaktion auf die Reflexionsgraddaten justiert. Außerdem kann ein Angabenlesesystem mit beweglichem Licht einen Höhensensor enthalten, der über und vor dem Scanner angeordnet und so positioniert ist, dass er mit dem Paket verbundene Höhendaten an der Stelle der Zieladresse bestimmt. Höhendaten von dem Höhensensor werden für den durch die Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierten Fleck erhalten, so dass Höhendaten hinsichtlich des Pakets in dem zu erfassenden Gebiet gesammelt und zur späteren Verarbeitung durch das Zeichenerkennungssystem gespeichert werden. Eine Kommunikationsstrecke überträgt die Höhendaten von dem Höhensensor zu dem Scanner, und der Scanner wird als Reaktion auf die Höhendaten fokussiert.
Gemäß der Erfindung enthält ein Angabenlesesystem für mehrere Förderer mehrere Angabenlesesysteme mit beweglichem Licht, wobei jedes Angabenlesesystem mit beweglichem Licht eine Beleuchtungsquelle zum definieren eines Flecks enthält, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie sein jeweiliger Förderer bewegt, um das Positionieren von Paketen auf dem Förderer zu unterstützen. Das Verarbeitungsmodul und der Scanner jedes Angabenlesesystems mit beweglichem Licht werden so betrieben, dass ein Bild eines Gebiets des Pakets gespeichert wird, definiert bezüglich des von der Beleuchtungsquelle definieren Flecks. Außerdem werden die Beleuchtungsquellen so betrieben, dass die Speicherung der von den mehreren Angabenlesesystemen mit beweglichem Licht erzeugten Bilder zeitmultiplexiert wird.
Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren bereit, zum Erhalten eines Bilds von Paketangaben unter Verwendung eines derartigen Mehrfachfördersystems.
Dass die vorliegende Erfindung die Mängel des Stands der Technik verbessert und die Aufgaben der Erfindung löst, ergibt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 einschließlich der 1A–1E veranschaulicht ein Angabenlesesystem mit beweglichem Licht.
2 veranschaulicht ein Paket mit dem Fleck, definiert durch das System mit beweglichem Licht, angeordnet ungefähr in der Mitte der Stadt- und Staatsadresszeile der Zieladresse.
3 veranschaulicht ein Angabenlesesystem für mehrere Förderer.
Ausführliche Beschreibung
1A–1E veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, ein Angabenlesesystem mit beweglichem Licht für einen einzelnen Förderer, bei dem eine Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht einen Fleck definiert, der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie ein Förderer bewegt, um das Positionieren eines Pakets auf dem Förderer zu unterstützen. 2 veranschaulicht ein Paket in diesem Angabenlesesystem mit beweglichem Licht, wobei sich der durch die Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierte Fleck etwa in der Mitte des zu erfassenden Gebiets befindet. Insbesondere ist das Paket bevorzugt so auf dem Förderer positioniert, dass die Mitte des von der Beleuchtungsquelle mit beweglichem Licht definierten Flecks sich etwa in der Mitte der Stadt- und Staatszeile der Zieladresse befindet. 3 veranschaulicht ein Angabenlesesystem für mehrere Förderer, bei dem die Beleuchtungsquellen von mehreren Angabelesesystemen mit beweglichem Licht so betätigt werden, dass die Speicherung der von den mehreren Angabenlesesystemen mit beweglichem Licht erzeugten Bilder zeitmultiplexiert wird. Diese Ausführungsformen der Erfindung sind unten beschrieben.
Die 1A–1E veranschaulichen ein Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht einschließlich eines Förderers 212, der ein Paket 214 von einer vorgeschalteten Stelle 216 zu einer nachgeschalteten Stelle 218 des Förderers 212 trägt. Das Paket 214 enthält von dem Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht zu lesende Angaben wie etwa eine Zieladresse 220. Das Paket 214 kann andere Angaben enthalten, wie etwa die Rücksendeadresse, die zu lesen das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht bevorzugt vermeidet.
Das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht enthält eine Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht, die mehrere diskrete Beleuchtungsquellen 226a bis 226n enthält, wie etwa Leuchtdioden (LEDs), die durch den Strahl 228 dargestellte säulenförmige Lichtstrahlen projizieren. Die Beleuchtungsquelle 224 ist in einer ausreichenden Entfernung über dem Förderer 212 positioniert, so dass das Paket 214 so auf dem Förderer 212 positioniert werden kann, dass es unter der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht hindurchpasst. Ein Bediener kann deshalb den Fleck 230, der durch von der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht projiziertes Licht definiert wird, direkt auf dem Paket 214 betrachten, während der Bediener das Paket 214 auf dem Förderer 212 positioniert. Der Fleck 230 stellt somit eine optische Führung bereit, die den Bediener beim Positionieren des Pakets 214 auf dem Förderer 212 unterstützt.
Eine Sensorbaugruppe 232, die einen Höhensensor und einen Reflexionsgradsensor enthält, ist in Richtung des vorgeschalteten Endes der Beleuchtungsquelle 224 angeordnet. Eine Kommunikationsstrecke 234 verbindet die Sensorbaugruppe 232 funktionell mit einem Scanner 236, der hinter der Sensorbaugruppe 232 angeordnet ist. Der Scanner 236 umfasst interne Bauteile 233, von denen in der Fachwelt wohlbekannt ist, dass sie den Scanner 236 als Reaktion auf Höhendaten vom Höhensensor automatisch fokussieren und den Verstärkungsfaktor des Scanners 236 als Reaktion auf Reflexionsgraddaten vom Reflexionsgradsensor automatisch justieren, so dass der Scanner 236 ein klares Bild des oberen Teils des Pakets 214 in dem zu erfassenden und für nachfolgende Verarbeitung durch ein Zeichenerkennungssystem 240 zu speichernden Bereich erzeugt, während das Paket 244 unter dem Scanner 236 vorbeigeht. Der Scanner 236 ist auf den Fleck 230 ausgerichtet, so dass der Scanner so betrieben werden kann, dass er ein Bild der Zieladresse 220 auf dem Paket 214 erfasst.
Ein Bandcodierer 238 misst den Weg des Förderers 212. Eine Kommunikationsstrecke 240 verbindet den Bandcodierer 238 funktionell mit dem Scanner 236 und mit einem Zeichenerkennungssystem 240, das ein Verarbeitungsmodul 241 und einen Computerspeicher 242 enthält. Eine zweite Kommunikationsstrecke 244 verbindet das Zeichenerkennungssystem 240 funktionell mit dem Scanner 236, und eine dritte Kommunikationsstrecke 246 verbindet das Zeichenerkennungssystem 240 funktionell mit der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht. Das Signal von dem Bandcodierer 238 wird dazu verwendet, die Geschwindigkeit des Förderers 212 zu bestimmen, mit der die Operation der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht, des Scanners 236 und des Zeichenerkennungssystems 240 so synchronisiert wird, dass ein Bild eines bezüglich des Flecks 230 definierten Gebiets 250 in dem Computerspeicher 242 gespeichert wird. Die Höhendaten von der Sensorbaugruppe 232 zeigen die Gegenwart eines Pakets 214 in Assoziation mit einem Fleck 230 an, so dass ein Bild eines Gebiets 250 nur in dem Computerspeicher 242 gespeichert wird, wenn ein Paket 214 in Assoziation mit einem von der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht definierten Fleck 230 vorliegt.
Um das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht zu verwenden, positioniert ein Bediener das Paket 214 so auf dem Förderer 212, dass der von der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht definierte Fleck 230 bezüglich der Zieladresse 220 auf dem Paket 214 zentriert ist. Beispielsweise veranschaulicht 1A das Paket 214, das so positioniert ist, dass der von der ersten diskreten Beleuchtungsquelle 226a definierte Fleck 230 bezüglich der Zieladresse 220 zentriert ist. Von dieser Position aus bewegt sich das Paket 214 auf dem Förderer 212, und der Fleck 230 bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Paket 214, so dass der Fleck 230 relativ zu dem Paket 214 stationär bleibt. Somit ist, wie in 1B dargestellt, das Paket 214 später so positioniert, dass der von der dritten diskreten Beleuchtungsquelle 226c definierte Fleck 230' bezüglich der Zieladresse 220 zentriert ist. Noch später ist, wie in 1C dargestellt, das Paket 214 so positioniert, dass der von der letzten diskreten Beleuchtungsquelle 226n definierte Fleck 230'' bezüglich der Zieladresse 220 zentriert ist.
Die 1D und 1E stellen das Scannen des Pakets 214 durch den Scanner 236 dar, der ein CCD-Array enthält, das wiederholt ein Bild einer Scanlinie 252 erzeugt, um ein Videosignal zu erzeugen. Die Operation des Scanners 236 und des Verarbeitungsmoduls 241 des Zeichenerkennungssystems 240 sind mit der Bewegung des Flecks 230 synchronisiert, um im Computerspeicher 242 ein Bild des Gebiets 250 zu speichern, das bezüglich des Flecks 230 definiert ist. Wenn das Gebiet 250 die Scanlinie 252 erreicht, was geschieht, kurz nachdem sich das Paket 214 in der in 10 gezeigten Position befindet, verursacht das Verarbeitungsmodul 241, dass der Computerspeicher 242 des Zeichenerkennungssystems 240 mit dem Speichern der vom Scanner 236 erzeugten Videodaten beginnt. Die von dem Scanner 236 erzeugten Videodaten werden weiterhin gespeichert, bis das Gebiet 250 die Scanlinie 252 passiert, was geschieht, kurz bevor sich das Paket 214 in der in 1E gezeigten Position befindet.
Es versteht sich, dass, wenn das Paket 214 wie in 1D–1E gezeigt, der Fleck 230 für einen Bediener nicht sichtbar ist, weil sich das Paket 214 nicht unter der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht befindet. Dennoch verwendet das Zeichenerkennungssystem 240 das Signal von dem Wandcodierer 238, um den Fleck 230 zu verfolgen, nachdem sich das Paket 214 an der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht vorbei bewegt. Somit wird ein Bild des Gebiets 250, das bezüglich des Flecks 230 definiert ist, in dem Computerspeicher 242 des Zeichenerkennungssystems 240 gespeichert.
2 veranschaulicht ein Paket 214 mit dem von der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht definierten Fleck 230. Der Fleck 230 ist in der Regel ein runder oder ovaler Bereich, der etwas kleiner ist als das von dem Scanner 236 abzubildende Gebiet 250. Beispielsweise kann der mit dem Fleck 230 assoziierte Bereich einen Durchmesser von etwa 1 Inch (2,5 cm) aufweisen, wohingegen das Gebiet 250 etwa 4 Inch (10 cm) mal 4 Inch (10 cm) groß sein kann. Das Paket 214 wird bevorzugt so positioniert, dass sich die Mitte des Flecks 230 etwa in der Mitte der Stadt- und Staatsadresszeile der Zieladresse 220 befindet. Dadurch kann der Scanner 236 ein Bild der Zieladresse 220 durch Abbilden des Gebiets 250 erfassen.
Es versteht sich jedoch, dass der Fleck 230 so gut wie jede Größe oder Konfiguration aufweisen kann und dass mehrere Flecken verwendet werden können, um Angaben auf dem Paket zu identifizieren, wie etwa 4 Flecken, die die Ecken eines abzubildenden rechteckigen Gebiets definieren. Beispielsweise kann der Fleck 230 von einem beleuchteten Bereich oder von einer beleuchteten Grenze oder von zwei beleuchteten beabstandeten parallelen Linien usw. definiert werden. Außerdem könnte der Fleck 230 so konfiguriert sein, dass er der Breite des in dem Computerspeicher 224 zu speichernden Gebiets 250 entspricht. Dies würde den Bediener unterstützen, ein Paket 214 so zu orientieren, dass die Zieladresse 220 von dem Angabenlesesystem 200 wie konfiguriert effektiv gescannt werden kann. Alternativ kann der Bediener bestimmen, dass das Paket 214 nicht so orientiert werden kann, dass die Zieladresse 220 von dem Angabenlesesystem 200 wie konfiguriert effektiv gescannt werden kann. Dazu kann es kommen, wenn die Zieladresse 220 größer ist als das in dem Computerspeicher 242 zu speichernde Gebiet 250. In diesem Fall kann der Bediener das Paket 214 zur Handsortierung oder Abbildung unter Verwendung eines anders konfigurierten Angabenlesesystems umlenken.
Um das Bild des Gebiets 250 zu erfassen, arbeitet das Zeichenerkennungssystem 240 dahingehend, die Speicherung eines Bilds in dem Computerspeicher 242 selektiv auszulösen. Das Auslösen der Speicherung des Bilds des Gebiets 250 in dem Computerspeicher 242 kann auf mehrere unterschiedliche Weisen erfolgen. Beispielsweise kann der Scanner 236 von dem Verarbeitungsmodul 241 als Reaktion auf das Signal von dem Randcodierer 238 ein- und ausgeschaltet werden. Oder der Scanner 236 kann kontinuierlich laufen und das Verarbeitungsmodul 241 kann auf das Signal von dem Wandcodierer 238 reagieren durch Synchronisieren einer Steuerleitung mit einem Eingabepuffer des Zeichenerkennungssystems 240. Alternativ kann das Signal von dem Bandcodierer 238 als eine Eingabe zu einem auf dem Verarbeitungsmodul 241 laufenden softwarebasierten Algorithmus verwendet werden, der die Speicherung von Videodaten von dem Scanner 236 in dem Computerspeicher 242 auslöst. Viele andere, dem Fachmann bekannte Mittel können gleichwertig eingesetzt werden, um das Zeichenerkennungssystem 240 und den Scanner 236 zu betreiben, um ein Bild des Gebiets 250 in dem Computerspeicher 242 zu speichern.
Eine akzeptable Leistung erfährt man, wenn das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht wie folgt konfiguriert ist. Der Bandcodierer 238 ist ein standardmäßiger, über ein Band angetriebener optomechanischer Codierer, der ein Signal liefert, das den linearen Weg des Förderers 212 anzeigt. Das CCD-Array des Scanners 236 wird als Reaktion auf das Signal von dem Bandcodierer 238 periodisch betätigt, um eine Reihe analoger Bilder der Scanlinie 252 zu erzeugen, die zu einem Analog-Digital-Umsetzer im Scanner 236 übertragen werden. Der Analog-Digital-Umsetzer des Scanners 236 verwendet einen standardmäßigen Schwellwertbildungs- oder ähnlichen Prozess, um das von dem CCD-Array des Scanners 236 erzeugte analoge Signal in ein digitales Acht-Bit-Videosignal umzuwandeln, das über die Kommunikationsstrecke 246 zu dem Zeichenerkennungssystem 240 übertragen wird, das betrieben werden kann, um die Videodaten zur späteren Verarbeitung im Computerspeicher 242 zu speichern.
Bei dem Scanner 236 handelt es sich bevorzugt um ein monochromes CCD-Array vom Linienscantyp mit 4096 Pixeln, wie eines, das einen CCD-Chip TH7833A von Thompson verwendet. Da das Blickfeld des Scanners 236 bei dem Förderer 212 etwa 16 Inch (41 cm) groß ist, beträgt die Auflösung des vom Scanner 236 erzeugten Bilds über das Blickfeld des Scanners 236 hinweg etwa 256 Pixel oder „Punkte" pro Inch (DPI) (101 Punkte pro cm). Der Bandcodierer 238 löst bevorzugt das CCD-Array des Scanners 236 mit einer Rate von etwa 256 Zyklen pro Inch (2,54 cm) aus, so dass die Auflösung des vom Scanner 236 erzeugten Bilds in Richtung des Fördererwegs etwa 256 Pixel oder „Punkte" pro Inch (DPI) (101 Punkte pro cm) groß ist. Es ist deshalb zu erkennen, dass ein digitales Bild mit einem korrekten Seitenverhältnis (d.h. das Verhältnis der Länge des Bilds zu der Breite) von dem Scanner 236 erzeugt und im Computerspeicher 242 des Zeichenerkennungssystems 240 gespeichert werden kann, indem die Taktrate des Scanners 236 auf die lineare Geschwindigkeit des Förderers 212 synchronisiert werden kann.
Der Förderer 212 kann etwa 24 Inch (61 cm) breit sein und mit linearen Geschwindigkeiten von 20 Inch pro Sekunde oder 100 Fuß pro Minute (51 cm pro Sekunde oder 30 Meter pro Minute) oder mehr bewegen. Die Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht ist bevorzugt etwa 18 Inch (46 cm) über dem Förderer 212 positioniert und definiert einen Fleck 230, der etwa 1 Inch (2,5 cm) breit und 1 Inch (2,5 cm) lang ist, beim Förderer 212. Die Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht kann so betrieben werden, dass aufeinander folgende bewegliche Flecken 230 in so gut wie jeder beliebigen Entfernung voneinander beabstandet sind. Beispielsweise erfährt man eine annehmbare Leistung, wenn das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht betrieben wird, wenn sich der Förderer 212 mit 50 Fuß pro Minute (25 cm pro Sekunde oer 15 Metern pro Minute) bewegt und wenn die sich bewegenden Flecken 230 22 Inch (56 cm) beabstandet sind, wodurch das Angabenlesesystem 200 mit beweglichem Licht pro Stunde etwa 1636 Pakete handhaben kann, wenn der Bediender ein Paket unter jedem sich bewegenden Fleck platziert.
Der Scanner 236 ist bevorzugt so angebracht, dass er einen Lichtweg von etwa 120 Inch (305 cm) zum Förderer 212 bei einem 16 Inch (41 cm) großen Blickfeld beim Förderer 212 aufweist. Um Platz einzusparen, ist der Scanner 236 etwa 30 Inch (76 cm) über der Mitte des Förderers 212 positioniert und zu einem Komplex von Spiegeln (nicht gezeigt) ausgerichtet, der den Lichtweg vom Scanner 236 zum Förderer 212 auf etwa 120 Inch (305 cm) vergrößert. Diese Parameter können etwas variiert werden, ohne dass die Leistung der offenbarten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unnötig beeinflusst wird.
Es ist auch zu verstehen, dass die Scanlinie 234 länger sein kann als die Breite des im Computerspeicher 42 gespeicherten Gebiets. Beispielsweise kann der Scanner 232 so positioniert sein, dass er beim Förderer 212 ein Blickfeld (d.h. die Scanlinie 234) gleich etwa 16 Inch (41 cm) aufweist. Das im Computerspeicher 242 gespeicherte Gebiet darf jedoch nur etwa 4 Inch (10 cm) breit sein. Dies bewerkstelligt man, indem nur das Ausgangssignal eines Teils der Zellen des Scanners 236 (z.B. die mittleren 1024 Pixel eines 4096-Pixel-Scanners) im Computerspeicher 242 gespeichert werden.
Es versteht sich, dass die Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht lang genug sein sollte, damit ein Bediener das Paket 214 auf dem Förderer 212 positionieren kann, während sich der Fleck 230 von dem vorgeschalteten Ende zu dem nachgeschalteten Ende der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht bewegt. Beispielsweise ist eine Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht mit einer Länge von 36 Inch (91 cm) und mit einem halben Inch (1,3 cm) beabstandeten 72 LEDs für den Förderer 212 geeignet, der sich mit 10 Inch pro Sekunde oder 50 Fuß pro Minute (25 cm pro Sekunde oder 15 Meter pro Minute) bewegt, wie oben beschrieben. Die LEDs 226a–n der Beleuchtungsquelle 224 mit beweglichem Licht können beliebige einer Vielzahl im Handel erhältlicher LEDs sein, wie etwa ein von AND hergestelltes Modell AND190W0P. Die Sensorbaugruppe 232 kann einen beliebigen einer Vielzahl von im Handel erhältlichen Höhensensoren enthalten, wie etwa ein von Innova Labs, Inc., hergestelltes Modell NR-40.
3 ist ein Diagramm eines Angabenlesesystems 400 für mehrere Förderer, das mehrere Angabenlesesysteme 210a bis 210n mit beweglichem Licht enthält, die mit den oben bezüglich der 1A–1E beschriebenen so gut wie identisch sind. Alle Angabenlesesysteme 210a bis 210n mit beweglichem Licht werden von einem einzelnen Zeichenerkennungssystem 240 synchronisiert und liefern ihre Videodaten dorthin. Das Zeichenerkennungssystem 240 synchronisiert die beweglichen Flecken 230a bis 230n der Angabenlesesysteme 210a bis 210n mit beweglichem Licht, um die Speicherung der Gebiete 250a bis 250n von den mehreren Scannern 236a bis 236n einer Zeitmultiplexierung zu unterwerfen. Mit anderen Worten werden die Flecken 230a bis 230n relativ zueinander so beabstandet, dass nur eines der von den Scannern 236a bis 236n gespeicherten Gebiete 250a bis 250n jeweils in dem Computerspeicher 242 des Zeichenerkennungssystems 240 gespeichert werden muss. Dadurch kann das einzelne Zeichenerkennungssystem 240 die von mehreren Angabenlesesystemen 210a bis 210n mit beweglichem Licht erzeugten Daten speichern, wie in 3 gezeigt.
Angesichts des oben gesagten ist zu verstehen, dass das Angabenlesesystem 400 mit beweglichem Licht gestattet, die in dem Computerspeicher 242 des Zeichenerkennungssystems 240 gespeicherten Videodaten auf ein Gebiet von Standardgröße zu reduzieren, das nur groß genug ist, um den Text der Zieladressen 220a–220n auf dem auf den Förderern 212a–212n getragenen verschiedenen Paketen zu erfassen. Die Verwendung der projizierten Beleuchtung gestattet dem Bediener, den von jeder Beleuchtungsquelle 224a–224n mit beweglichem Licht definierten Fleck 230a–230n direkt auf den Paketen 214a–214n zu sehen. Somit gibt es keine Verschiebung zwischen jedem Fleck 230a–230n und der Oberseite jedes Pakets 214a–214n, die bei hohen Paketen parallaxebezogene Ausrichtungsfehler verursachen könnte. Außerdem gestattet das Angabenlesesystem 400 mit beweglichem Licht, dass der Winkel des Blickfelds der Scanner 236a–236n relativ eng ist, so dass die Scanner scharfe Bilder der Oberseite der Pakete 214a–214n erzeugen.
Es versteht sich, dass sich das oben Gesagte nur auf spezifische Ausführungsformen des vorliegenden Erfindung bezieht und dass darin zahlreiche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Optisch geführtes Angabenlesesystem mit einem Förderer (212) zum Transportieren eines Pakets (214) von einer vorgeschalteten Stelle (216) des Förderers zu einer nachgeschalteten Stelle (216) des Förderers, und einem Angabenlesesystem (210) mit beweglichem Licht umfassend eine Beleuchtungsquelle (224) zum Definieren eines Flecks (230), der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Förderer (212) bewegt, um das Positionieren des Pakets (214) auf dem Förderer (212) zu unterstützen, einem Scanner (236), der hinter der Beleuchtungsquelle (224) angeordnet und so positioniert ist, dass er ein Bild des Pakets (214) erfasst, und einen Computerspeicher (242) zum Speichern der Bilder; wobei Mittel (241) vorgesehen sind, zum Betätigen des Computerspeichers (242) und des Scanners (236), um ein Bild eines Gebiets (250) eines Pakets (214), definiert bezüglich des durch die Beleuchtungsquelle (224) definierten Flecks (230), zu speichern, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsquelle eine Beleuchtungsquelle (224) mit beweglichem Licht ist, die mehrere diskrete Beleuchtungsquellen (226a–226n) enthält, die eine entsprechende Mehrzahl diskreter säulenförmiger Lichtstrahlen projizieren, um den Fleck zu definieren.
Angabenlesesystem nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfasst: einen Höhensensor (232), der vor dem Scanner (236) angeordnet und so positioniert ist, dass er mit dem Paket (214) verbundene Höhendaten an dem Ort des Flecks (230) bestimmt; eine Kommunikationsstrecke (234) zum Übertragen der Höhendaten von dem Höhensensor (232) zu dem Scanner (236); und Mittel (233) zum Fokussieren des Scanners (236) als Reaktion auf die Höhendaten.
Angabenlesesystem nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin folgendes umfasst: einen Reflexionsgradsensor (232), der vor dem Scanner (236) angeordnet und so positioniert ist, dass er mit dem Paket (214) verbundene Reflexionsgraddaten an dem Ort des Flecks (230) bestimmt; eine Kommunikationsstrecke (234) zum Übertragen der Reflexionsgraddaten vom Reflexionsgradsensor (232) zum Scanner (236); und Mittel (233) zum Justieren des Verstärkungsfaktors des Scanners als Reaktion auf die Reflexionsgraddaten.
Angabenlesesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und umfassend mehrere Förderer jeweils zum Transportieren eines Pakets von einer vorgeschalteten Stelle zu einer nachgeschalteten Stelle und eine jeweilige Mehrzahl von Angabenlesesystemen (210a–210n) mit beweglichem Licht, mit denen jeweils eine Beleuchtungsquelle (224), ein Scanner (236) und ein Computerspeicher (242) assoziiert sind, wobei Mittel (241) vorgesehen sind zum Betreiben der Beleuchtungsquelle (224), um die Speicherung der von den mehreren Angabelesesystemen (210a–210n) mit beweglichem Licht erzeugten Bildern einem Zeitmultiplexen zu unterziehen.
Verfahren zum Erhalten eines Bilds von Angaben auf einem Paket in einem Förderer-Angabenlesesystems mit einem Förderer (212) zum Transportieren von Paketen (214) von einer vorgeschalteten Stelle (216) des Förderers zu einer nachgeschalteten Stelle (216) des Förderers, und ein Angabenlesesystem (210) mit beweglichem Licht umfassend eine Beleuchtungsquelle (224) zum Definieren eines Flecks (230), der sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Förderer (212) bewegt, um das Positionieren des Pakets (214) auf dem Förderer (212) zu unterstützen, einem Scanner (236), der hinter der Beleuchtungsquelle (224) angeordnet und so positioniert ist, dass er ein Bild des Pakets (214) erfasst, und einen Computerspeicher (242) zum Speichern der Bilder; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen mehrerer diskreter Beleuchtungsquellen (226a–226n) zum Projizieren einer entsprechenden Mehrzahl diskreter säulenförmiger Lichtstrahlen, um den Fleck zu definieren; und Betreiben des Computerspeichers (242) und des Scanners (236) des Angabenlesesystems (210), um ein Bild eines Gebiets (250) eines Pakets (214), definiert bezüglich des durch die Beleuchtungsquellen definierten Flecks (230), zu speichern.
Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin mit den folgenden Schritten: Positionieren eines Höhensensors (232) vor dem Scanner (236) um mit dem Paket (214) verbundene Höhendaten am Ort des Flecks (230) zu bestimmen; Übertragen der Höhendaten vom Höhensensor (232) zum Scanner (236); und Fokussieren des Scanners (236) als Reaktion auf die Höhendaten.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, weiterhin mit den folgenden Schritten: Positionieren eines Reflexionsgradsensors (232) vor dem Scanner (236) um mit dem Paket (214) verbundene Reflexionsgraddaten am Ort des Flecks (230) zu bestimmen; Übertragen der Reflexionsgraddaten vom Reflexionsgradsensor (232) zum Scanner (236); und Justieren des Verstärkungsfaktors des Scanners (236) als Reaktion auf die Reflexionsgraddaten.
Verfahren nach Anspruch 5, angewendet auf ein Mehrfachförderer-Angabenlesesystem (400) umfassend mehrere Förderer (212) jeweils zum Transportieren von Paketen (214) von einer vorgeschalteten Stelle (216) des Förderers zu einer nachgeschalteten Stelle (216) des Förderers und mehrere Angabenlesesysteme (210) mit beweglichem Licht, wobei das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Betätigen des Computerspeichers (242) und des Scanners (236) jedes Angabenlesesystems (210a–210n) mit beweglichem Licht, um ein Bild eines Gebiets (250) eines Pakets (214), definiert bezüglich des durch die Beleuchtungsquelle definierten Flecks (230), zu speichern; und Betreiben der Beleuchtungsquelle (224a–224n), um die Speicherung der von den mehreren Angabelesesystemen (210a–210n) mit beweglichem Licht erzeugten Bildern einem Zeitmultiplexen zu unterziehen.
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend die folgenden Schritte für jedes Angabenlesesystem (210a–210n) mit beweglichem Licht: Positionieren eines Höhensensors (232) vor dem Scanner (236) um mit dem Paket (214) verbundene Höhendaten am Ort des Flecks (230) zu bestimmen; Übertragen der Höhendaten vom Höhensensor (232) zum Scanner (236); und Fokussieren des Scanners (236) als Reaktion auf die Höhendaten.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 und weiterhin umfassend die folgenden Schritte für jedes Angabenlesesystem (210a–210n) mit beweglichem Licht: Positionieren eines Reflexionsgradsensors (232) vor dem Scanner (236) um mit dem Paket (214) verbundene Reflexionsgraddaten am Ort des Flecks (230) zu bestimmen; Übertragen der Reflexionsgraddaten vom Reflexionsgradsensor (232) zum Scanner (236); und Justieren des Verstärkungsfaktors des Scanners (236) als Reaktion auf die Reflexionsgraddaten.