專利名稱：遠(yuǎn)程識別用的自瞄準(zhǔn)讀出器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及用于識別物品(article)的基于光學(xué)的方法和裝置，具體而言，涉及用于識別光學(xué)編碼物品的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在美國專利5，448，582號中公開了一種多相增益介質(zhì)(multi-phase gain medium)，它有一個發(fā)射相(如染料分子)和一個散射相(如TiO2)。在某些實(shí)施例中還可以提供第三種，即本色相(matrixphase)。適于本色相的材料包括溶劑、玻璃和聚合物。該增益介質(zhì)表現(xiàn)為在某一泵浦脈沖能量之上提供類似激光的譜線寬度的塌陷(collapse)。所公開的增益介質(zhì)適用于以多波長代碼給對象編碼，而且適于與多種基片材料一起使用，包括聚合物和紡織物。
存在著一類工業(yè)問題，在這類問題中有大量物品必須被分離、識別、計(jì)數(shù)和/或分類。當(dāng)今的方法覆蓋了廣譜解決方案。一種可用于宏觀的和視覺可識別的物品的解決方案涉及一種手工過程，其中工人們通過識別物品的固有特征或借助包括在物品中的目視可讀編碼系統(tǒng)，從一組大量物品中順序地選擇物品。一旦選定，這些物品便手工地或利用運(yùn)輸工具送到存儲或進(jìn)一步處理具有共同屬性的物品的地方。在對編目控制感興趣的情況中，可由工人的某種直接動作來人工地或當(dāng)選定物品通過一個計(jì)數(shù)裝置時自動地對這些選定物品計(jì)數(shù)和制表。
在商業(yè)性的洗衣業(yè)中，例如，出租的服裝被沒有分類地成組歸還和清洗。工人們選擇單件服裝，把這些服裝放到架子上，再順序地放到傳送帶上，而由傳送帶把這些服裝存放到若干存放區(qū)之一。對于單個服裝，在這若干存放區(qū)中選擇適當(dāng)?shù)囊粋€存放區(qū)，這是根據(jù)加到服裝上的一個人工可讀代碼，通常在衣領(lǐng)內(nèi)側(cè)，它標(biāo)識出在一個存放地點(diǎn)所有服裝共有的某種屬性。典型地是，這些屬性包括例如一周的哪一天，路線號碼，或最終用戶名。類似地，在亞麻布制品供給業(yè)，亞麻布制品以大量的未分類組發(fā)送到洗衣房。工人們從一組中選出單個亞麻布物品并根據(jù)它們的特征，例如顏色、形狀和/或尺寸來識別每件物品。然后，所選定和識別出的物品被送到適當(dāng)?shù)膮^(qū)域按特定的清洗配方進(jìn)行清洗。
如可理解的那樣，以手工勞動對物品(例如亞麻布和/或服裝物品)進(jìn)行識別、計(jì)數(shù)、分類和制表有諸多限制。這里特別感興趣的是對處理吞吐量的限制。在一些洗衣房，在一單個8小時工作輪班時間內(nèi)必須處理大約100，000件或更多的單個物品。因?yàn)橐蠊と藗儗γ考锲吠瓿啥囗?xiàng)任務(wù)(例如識別、計(jì)數(shù)和分類每件物品)，所以在一個8小時輪班時間內(nèi)一個典型工人只能處理有限數(shù)量的物品。再有，對每件物品手工完成多項(xiàng)任務(wù)這種沉重負(fù)擔(dān)還會導(dǎo)致識別、分類和計(jì)數(shù)過程的不準(zhǔn)確性。
在為消除或至少是減少前述手工過程中的這些限制的努力當(dāng)中，已經(jīng)在尋找自動的解決方案。已經(jīng)開發(fā)出傳統(tǒng)的自動處理過程，以改善識別、計(jì)數(shù)和分類單個物品的準(zhǔn)確性和使所需勞動量減至最小。例如，在洗衣房已利用了條碼標(biāo)簽(通常是5符號中交錯2個)和射頻(RF)芯片來達(dá)到這些結(jié)果。然而，這些技術(shù)只有有限壽命，特別是因?yàn)檫@些標(biāo)簽和芯片被暴露在苛刻的工業(yè)洗衣環(huán)境中。再有，利用條形碼標(biāo)簽的解決方案遇到的困難是它很費(fèi)時間，而且當(dāng)標(biāo)簽沒有與條形碼讀出裝置適當(dāng)對位，即沒有在其視野之內(nèi)時，在一大件物品上特別難于確定一標(biāo)簽的位置。盡管RF芯片沒有遇到對位的問題，但由于RF芯片未被證明其壽命長，而且成本又高，所以RF芯片也令人煩惱。
在上面引用的共同未決美國專利申請08/842，716中公開了識別物品的另一種方法。在這另一種方法中，可以在服裝或亞麻布制品上綴上光活性材料(photonically active material)，如補(bǔ)釘、標(biāo)簽和線。適當(dāng)選擇的材料，每種材料例如有特殊的和唯一可識別的窄帶激光發(fā)射，被利用來形成可光學(xué)識別的代碼。這種代碼允許識別服裝、亞麻布制品和其它物品。在一個實(shí)施例中，兩種或更多種纖維或線〔下文中稱作激光線(Laser ThreadTM)〕顯示出可檢測的輻射，它們被包含在服裝、亞麻布制品和其它物品中，以把信息光學(xué)編碼到這些物品中。例如可以把激光線包含在服裝標(biāo)簽中，用于在處理過程中唯一地標(biāo)識一件租用的服裝或其特征。類似地，激光線可被縫入亞麻布制品的邊緣，例如縫入一塊臺布的邊上，用于唯一地標(biāo)識亞麻布制品和/或其特征。
如在前面參考的共同未決美國專利申請中指出的那樣，當(dāng)由例如具有特定波長、脈沖能量和脈沖持續(xù)時間的激光來激發(fā)時，激光線發(fā)射出類似激光的輻射。一般而言，所需要的激發(fā)激光器的波長在可見光譜的紅至蘭區(qū)，當(dāng)以大約10納秒的脈沖射向激光線時能提供的輻射能量密度約為例如10毫焦耳每平方厘米的量級。激發(fā)源的實(shí)例包括例如閃光燈泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，二極管泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，以及由其它主要涉及NdYAG激光器或其它激光晶體的非線性產(chǎn)品得出的光源。
然而，市場上能得到的適于激發(fā)光活性材料(例如激光線)的激發(fā)源會很昂貴。所以，可以理解，能使激發(fā)脈沖能量的效率達(dá)到極大的識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)是重要的。進(jìn)一步還可理解，通過嚴(yán)密控制要評估的物品中包含的光活性材料的位置和取向，能使激發(fā)脈沖能量的效率達(dá)到極大。如果保持嚴(yán)密的控制，那么固定取向的窄激發(fā)射束便能以可預(yù)測的確定度射到要評估物品中包含的光活性材料上。另一種情況是，如果對光活性材料的位置和取向的控制是松馳的，則需要一個描準(zhǔn)系統(tǒng)束定位物品中包含的光活性材料，從而使激發(fā)射束能被定向以激發(fā)這些材料。
如上文討論的那樣，在各種處理操作過程中，嚴(yán)密控制要評估物品中包含的光活性材料的取向是特別令人頭痛的事。例如，物品上含有光活性材料的區(qū)域可能被沾上泥土或者被遮蓋，從而阻止光活性材料的照射。因此，本發(fā)明人已認(rèn)識到，對于分離、識別、計(jì)數(shù)和光學(xué)分類物品的過程，采用一個瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和一個識別系統(tǒng)是有好處的。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的第一目的和優(yōu)點(diǎn)是提供改進(jìn)了的識別和可選地分類物品的方法和裝置，它克服了前述的以及其它的問題。
本發(fā)明的另一目的和優(yōu)點(diǎn)是提供改進(jìn)了的根據(jù)從物品上檢測到的輻射來識別物品的方法和裝置。
本發(fā)明的又一目的和優(yōu)點(diǎn)是提供識別物品的方法和裝置，它包括獲取包括在物品內(nèi)部或在物品表面上的發(fā)光材料，對發(fā)光材料的直接激發(fā)，以及檢測發(fā)光材料的輻射，從而識別和(可選地)分類物品。
從對附圖和隨后的描述的考慮，將使本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)變得更加明了。
本發(fā)明的一種方法包括如下步驟(a)提供要識別的多個物品，每個物品至少有一部分包括光活性材料；(b)對于每個物品，利用來自激勵源的光照射這至少一部分；(c)通過檢測來自該光活性材料的輻射，識別出這至少一部分的位置；(d)把一激發(fā)源指向這個識別出的位置；(e)用來自該激發(fā)源的光照射所識別出的位置內(nèi)的這至少一部分；以及(f)檢測光活性材料響應(yīng)來自該激發(fā)源的光而發(fā)出的窄帶類似激光的或次生的輻射。也能實(shí)現(xiàn)一個可選的步驟，即根據(jù)所檢測到的類似激光的或次生的輻射對物品進(jìn)行分類。所檢測到的類似激光的或次生的輻射以光學(xué)編碼形式傳送信息，用于在處理操作過程中識別物品的至少一個特征。
根據(jù)本發(fā)明，一種識別物品的裝置包括傳送每個物品使其通過該裝置視場的裝置。一激勵源產(chǎn)生光以照亮該視場內(nèi)物品至少一部分。在本發(fā)明中，這至少一部分包括光活性材料。此光活性材料響應(yīng)來自該激勵源的光發(fā)出熒光輻射。一裝置通過檢測來自光活性材料的輻射識別出這至少一部分的位置。一激發(fā)源產(chǎn)生超過一閾值通量(fluence)的光。一指向裝置把激發(fā)源指向識別出的裝置，從而使來自該激發(fā)源的光照射在所識別出的位置內(nèi)的這至少一部分上。該光活性材料響應(yīng)來自該激發(fā)源的光，發(fā)出窄帶的類似激光的或次生的輻射。一光學(xué)檢測器檢測來自光活性材料的窄帶類似激光的或次生的輻射。所檢測到的類似激光的或次生的輻射傳送光學(xué)編碼用于識別該物品的至少一個特征。然后，這至少一個特征可以用于識別和可選地分類這些物品。
發(fā)明詳述1995年9月5日由Nabil M.Lawandy的題為“具有強(qiáng)散射增益介質(zhì)的能提供似激光作用的光源”的美國專利5，448，582號所公開的內(nèi)容，全文包括在這里作為參考。
本發(fā)明能利用類似激光的輻射，例如顯示出頻譜上和時間上衰減的輻射，或次生輻射。次生輻射可以是來自光活性材料的任何光輻射，它是吸收來自激發(fā)源的能量的直接結(jié)果。如這里所利用的那樣，次生輻射可以包括熒光和磷光。
這樣，一開始就應(yīng)該理解，本發(fā)明的教導(dǎo)能應(yīng)用于識別這樣的物品，它們已經(jīng)用不呈現(xiàn)類似激光作用的材料進(jìn)行了編碼，如磷顆粒、染料(無散射體)和半導(dǎo)體材料。一種特別適用的半導(dǎo)體材料經(jīng)過加工而形成量子井結(jié)構(gòu)，它以能由制造參數(shù)調(diào)諧的波長發(fā)光。
這樣，按照一個方面，本發(fā)明利用一光增益介質(zhì)，它能在受到激發(fā)能源的激發(fā)時顯示出來自該介質(zhì)的類似激光活性或其它輻射，如在前面引用的美國專利5，448，582中公開的那樣。這種光學(xué)增益介質(zhì)可以包含一個基質(zhì)相(matrix phase)，例如聚合物或基片，它在感興趣的波長基本上是透明的；以及一個電磁輻射發(fā)射和放大相，例如鉻染料或磷。在一些實(shí)施例中，光學(xué)增益介質(zhì)還包含高折射率對比電磁輻射散射相，如氧化物的顆粒和/或基質(zhì)相內(nèi)的散射中心。
本發(fā)明的教導(dǎo)能利用染料或一些能發(fā)光的其它材料，可能與散射顆粒或散射點(diǎn)結(jié)合，顯示出與激光作用一致的電-光特性；即類似于激光的輻射，它在輸入泵浦能量超過一閾值水平時表現(xiàn)出譜線寬度衰減和時間衰減。
按照又一方面，如前文指出的那樣，本發(fā)明利用次生輻射，它可以是來自光活性材料的任何光輻射，它是吸收來自激發(fā)源的能量的直接結(jié)果。次生輻射可包括熒光輻射和磷光輻射。
本發(fā)明能應(yīng)用于物品的結(jié)構(gòu)，例如服裝或亞麻布制品，其中該物品進(jìn)一步包括至少一部分含有增益介質(zhì)，以響應(yīng)超過閾值通量的泵浦能量從而提供一窄帶(例如大約3nm)光輻射。此窄帶光輻射允許對物品的識別(和可能的分類)。
一種伸長的線一類的細(xì)絲結(jié)構(gòu)，例如激光線(LaserThreadTM)包括電磁輻射發(fā)射和放大材料。電磁輻射發(fā)射和放大材料可能與散射體結(jié)合，提供似激光的輻射，如前文描述的那樣。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，一或多個直徑約為例如5-50μm的伸長細(xì)絲結(jié)構(gòu)放在一件服裝或亞麻布制品的至少一個區(qū)域之上或之內(nèi)。可以提供多個發(fā)射波長，從而用波長對服裝或亞麻布制品編碼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，利用分布在一核心周圍的一個或多個光學(xué)增益介質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)提供類似激光的輻射，如前文所述。該結(jié)構(gòu)可以有各種幾何形狀，包括珠狀、盤狀和球狀。包含在物品中的球狀、盤狀或球狀物允許在處理操作過程中對物品進(jìn)行識別和可選的分類。例如，待決和共同被授予的臨時專利申請60/086，126號，98年5月2日由Nabil M.Lawandy提交，題為“用于組合化學(xué)和其它應(yīng)用的柱狀微激光珠，”公開了適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明這一方面的微激光柱狀珠結(jié)構(gòu)。這一臨時專利申請公開的內(nèi)容在這里全部引用作為參考。
在圖7A中，顯示了微激光柱狀珠結(jié)構(gòu)20的放大透視圖。微激光柱狀珠結(jié)構(gòu)20包含柱狀介電層，它們等效于一個閉合的二維平板波導(dǎo)并支持諧振方式。使用厚度約1-2μm和直徑(D)約5-50μm的活性層，便可能有Q值超過106的工作方式。圖7B表示圖7A所示微激光柱狀珠結(jié)構(gòu)20的放大截面圖。核心區(qū)22由增益介質(zhì)層或區(qū)域24以及絕緣層或區(qū)域26包圍。增益介質(zhì)層24的折射率高于核心區(qū)22和絕緣層26。多個增益介質(zhì)層和多個絕緣層包圍核心區(qū)22。核心區(qū)22可以是金屬的、聚合的、或散射的。增益介質(zhì)層24最好是多個光學(xué)增益介質(zhì)膜之一，它們放在核心22周圍以提供多個特征發(fā)射波長。
如前文中以若干實(shí)施例闡明的那樣，能發(fā)射似激光或次生輻射的光學(xué)增益介質(zhì)可以用于識別物品。這種物品可以是，但不限于亞麻布制品、服裝或一般的各種紡織物。
如下文所述，本發(fā)明的一個方面是提供一個識別(以及可能的分類)系統(tǒng)，它包括一個獲取系統(tǒng)、一個指向系統(tǒng)、一個激發(fā)系統(tǒng)和一個檢測系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，該識別系統(tǒng)允許放在被評估物品上的光活性材料被定位(即被獲取)，允許一激發(fā)源指向所獲取的材料，允許一激發(fā)發(fā)射對準(zhǔn)其上，以及允許對來自這些材料的對激發(fā)輻射的光學(xué)響應(yīng)(似激光輻射或次生輻射)進(jìn)行檢測。按照這種方式，一個“搜索、指向、照射和檢測”系統(tǒng)使能在處理操作過程中對物品進(jìn)行識別。
應(yīng)該指出，在識別出物品后，可能希望接下來對所識別的物品分類或與其它物品分開。在這種情況中，任何適當(dāng)類型的分流器、操縱裝置、或分類器裝置都可與該識別系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)對識別出的(或未識別出的)物品作進(jìn)一步處理。然而，本發(fā)明的實(shí)踐并不要求進(jìn)行分類，或者說不要求把所識別的對象彼此分開或與其它對象分開。
圖8和圖9表示出用于遠(yuǎn)程識別物品的自瞄準(zhǔn)讀出器系統(tǒng)，即前面討論的“搜索、指向、照射和檢測”系統(tǒng)。如圖8中所示，物品30，諸如服裝、亞麻布制品、織物和其它被編碼的材料，當(dāng)它們通過一遠(yuǎn)程識別裝置34的獲取視場32時被識別。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，利用傳送設(shè)備，例如運(yùn)動軌道或傳送帶36，可使大量物品30沿箭頭“A”指示的方向自動通過獲取視場32。
根據(jù)本發(fā)明，物品30包括至少一個區(qū)域38，其中含有光活性材料。如前面指出的那樣，光活性材料允許對物品30進(jìn)行光學(xué)編碼，以供例如在處理操作過程中識別和可選地分類物品30。作為舉例，這至少一個區(qū)域38可以是縫上的、粘上的、或以其它方式綴上或固定在物品30上的標(biāo)簽。如從前文概述的各種實(shí)施例中可理解的那樣，可通過檢測這至少一個區(qū)域38響應(yīng)激發(fā)而發(fā)出的類似激光或次生輻射來對物品30進(jìn)行光學(xué)編碼和識別。
圖9表示圖8的自瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的示意圖。在圖9中，特別強(qiáng)調(diào)了讀出器系統(tǒng)的四個功能方面。這四個功能方面包括進(jìn)行目標(biāo)獲取40、指向42、激發(fā)44和接收或檢測46的裝置，即自瞄準(zhǔn)讀出器系統(tǒng)34的搜索、指向、照射和檢測”特性。
目標(biāo)獲取利用附著在被評估物品30上的光活性材料的發(fā)光性質(zhì)來確定物品30的最亮的或最強(qiáng)的輻射區(qū)。就是說，物品30的區(qū)域50響應(yīng)一激發(fā)，在一個或多個特定波長范圍發(fā)出亮度或熒光輻射。
在圖9中，適當(dāng)?shù)募钤?2可以利用透鏡54或某些其它手段產(chǎn)生最好是發(fā)散的光束圖樣53，它照亮讀出器系統(tǒng)34的獲取視場。其結(jié)果是，附著在穿過該視場的物品30上的光活性材料被來自激勵源52的輻射所激發(fā)。如前文指出的那樣，響應(yīng)這一激發(fā)，光活性材料在特定波長范圍內(nèi)發(fā)出亮光或熒光輻射。如可理解的那樣，可根據(jù)被評估物品內(nèi)包含的熒光材料的應(yīng)用和性質(zhì)來選擇適當(dāng)?shù)募钤?2。所希望的是射束53要足夠?qū)?，以保證光活性物質(zhì)有任何可能取向時都能被檢測到。
適當(dāng)激勵源52的實(shí)例可以包括，例如，X-射線源、氙閃光燈、熒光燈、白熾燈以及廣散射激光束。在一個實(shí)施例中，可以由修改激發(fā)裝置44來產(chǎn)生這適當(dāng)?shù)募钤?2。
在這方面參考

圖1，在激發(fā)方式期間，來自激發(fā)激光源1的輻射沿射束路徑7向指向系統(tǒng)傳播。在獲取方式期間，通過引入可動反射鏡5把激發(fā)源輻射重定向到沿射束路徑8，從而由此激發(fā)造成一個激勵源。利用傳動裝置2使反射鏡5中斷射束路徑7，傳動裝置2有一轉(zhuǎn)動軸3，反射鏡5由傳動臂4支持在轉(zhuǎn)動軸3上。傳動裝置2可以是一個螺線管、電流計(jì)或其它任何能使反射鏡5的位置進(jìn)、出射束路徑7的裝置，這最好是通過來自讀出器控制電子電路的電指令來實(shí)現(xiàn)。在射束被沿射束路徑8偏轉(zhuǎn)之后，它被射向一個模式混雜晶體(modescrambling crystal)10的輸入表面11。根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求，可由反射鏡6的反射把射束射向晶體表面11，還可要求通過透鏡9聚焦，使射束全部進(jìn)入晶體表面11。模式混雜晶體10是一個光導(dǎo)管，它的截面形狀最好與獲取視場的形狀相同(即如果所設(shè)計(jì)的視場為方形，則晶體截面也為方形)。在最佳實(shí)施例中，晶體的所有側(cè)面都被拋光，從而使晶體內(nèi)傳播的光在入射到一個側(cè)面時便被反射，成為內(nèi)部全反射。另一種作法是，用金屬或電介質(zhì)涂層覆蓋晶體10的各側(cè)面，從而使晶體10的側(cè)面有高反射系數(shù)。輸入表面11被用微磨粒研磨過，從而使進(jìn)入該輸入表面的光沿隨機(jī)方向在晶體10內(nèi)部散射。這種波前混雜使光從晶體側(cè)面多次內(nèi)反射之后均勻地充滿晶體10的體積。一旦達(dá)到晶體10的輸出表面，光的分布在輸出面上便是均勻的，而且有該晶體截面的形狀。這光還以一個寬的隨機(jī)化的角范圍離開晶體10，這個角范圍的最大值由晶體和周圍介質(zhì)(通常是空氣)的折射率確定。離開晶體10的光被透鏡12收集和成像到獲取系統(tǒng)14的目標(biāo)區(qū)上。成像透鏡12的選擇使來自晶體10的被成像射線13基本上充滿目標(biāo)區(qū)。
讀出器系統(tǒng)的正常操作方式如下。首先，反射鏡5被放在射線路徑8中。當(dāng)一物品在獲取視場內(nèi)被感知時，激發(fā)源被觸發(fā)，使一均勻照射覆蓋目標(biāo)區(qū)，從而覆蓋該物品。均勻照射使物品上被編碼的材料發(fā)熒光并被獲取攝像機(jī)感知。反射鏡5從射束路徑8移開，指向系統(tǒng)受命令指向檢測到的最亮熒光方向。當(dāng)該物品在指向系統(tǒng)的目標(biāo)區(qū)內(nèi)被感知時，激發(fā)源再次被觸發(fā)，使一瞄準(zhǔn)的窄的激發(fā)光束照射到編碼材料上。當(dāng)檢測到編碼輻射并進(jìn)行分析之后，反射鏡5再次被放到射束路徑8中，于是準(zhǔn)備好了重復(fù)這一周期。
一般而言，適當(dāng)?shù)募钤?2應(yīng)理解為這樣一種電磁輻射源，它的輻射被光活性材料吸收，而且它有足夠的光子能量，以在光活性材料中誘發(fā)出可檢測的熒光。例如在一個實(shí)施例中，把上文中標(biāo)識出的激光線包含在被評估的物品30中，這時通過一濾光片使其輻射頻譜變窄的氙閃光燈就是一個適當(dāng)?shù)募钤?2，因?yàn)榧す饩€一旦吸收了來自氙閃光燈的可見光輻射便會發(fā)熒光。在另一實(shí)施例中，物品30在其包含光活性材料的地方自行輻射，所以不需要激勵源52。這種自輻射物品包括例如生物熒光和化學(xué)熒光物品。
來自光活性材料的光輻射或熒光輻射，不論是誘發(fā)的還是固有的，均可被例如目標(biāo)獲取系統(tǒng)40的圖像電子攝像機(jī)系統(tǒng)56檢測到。攝像機(jī)系統(tǒng)56的視場優(yōu)選與激勵源52的發(fā)散束圖案53一致或較小。實(shí)質(zhì)上，攝像機(jī)系統(tǒng)56的視場55決定了讀出器系統(tǒng)34的獲取視場32。
在一個實(shí)施例中，來自光活性材料的熒光輻射通過一個濾光片，它基本上通過熒光輻射，但使來自從物品30的強(qiáng)烈漫散射的或鏡面反射的激勵輻射衰減。通過在激勵源52和攝像機(jī)56的路徑內(nèi)放置適當(dāng)?shù)臑V光片，即這些濾光片有不重合的通帶，使來自激勵源52的原生輻射在照射物品30后不被攝像機(jī)56檢測到。來自圖像攝像機(jī)系統(tǒng)56的電子信號可由計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脠D像處理電子線路41進(jìn)行分析，以確定物品30的最強(qiáng)輻射區(qū)50在視場55內(nèi)的位置。傳統(tǒng)的圖像獲取和處理軟件可用于這一目的。
應(yīng)該理解，當(dāng)在一個時刻在獲取視場32內(nèi)只能存在物品30的單個熒光部分時，可以使用其它圖像檢測器來取代圖像攝像機(jī)系統(tǒng)56，例如位置傳感檢測器。
指示物品30的最強(qiáng)輻射區(qū)50在視場中位置的信息從目標(biāo)獲取系統(tǒng)40，即攝像機(jī)系統(tǒng)56或處理電子電路41，傳送到射束指向系統(tǒng)42。射束指向系統(tǒng)42處理這位置信息，并響應(yīng)該信息，使來自激發(fā)裝置44的輻射對位或定向，從而基本上照射到物品30的最強(qiáng)輻射區(qū)50上。
應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明，指向系統(tǒng)42包括一個靈活的射束定向裝置58，它響應(yīng)來自目標(biāo)獲取系統(tǒng)40的位置信息(例如電子控制信號)。還應(yīng)該理解，指向系統(tǒng)42可以包括聲-光射束檢測器、旋轉(zhuǎn)多面鏡，透鏡(微透鏡陣列)轉(zhuǎn)發(fā)器、諧振電流計(jì)掃描器、以及全息掃描器，或它們的任何組合。
在指向系統(tǒng)42的一個實(shí)施例中，雙軸射束定向指向系統(tǒng)包含2個非諧振電流計(jì)掃描器，每個有一反射鏡固定在掃描器軸上。一個掃描器使射束沿一個軸偏轉(zhuǎn)并把來自激發(fā)源的輻射重定向到第二個掃描器反射鏡上。第二掃描器的轉(zhuǎn)動軸與第一掃描器軸正交，從而使激發(fā)輻射重定向到物品并能沿兩個獨(dú)立的軸線掃描，以便能基本上覆蓋獲取系統(tǒng)40的整個獲取視場。鏡面反射特性被指定為允許對激發(fā)系統(tǒng)有高通過率，同時還允許來自固定在物品30上的光活性材料的次生輻射或激光輻射有高通過率。最好是這些反射鏡在激發(fā)波長上具有高的能量密度破壞閾值。
指向系統(tǒng)42還包括一個雙工器(diplexer)59，用于把來自激發(fā)源44的向物品30傳播的輻射60與來自光子材料的向接收裝置46傳播的次生輻射或似激光輻射62組合起來。
圖2是指向系統(tǒng)的頂視圖，圖3是側(cè)視圖。射線路徑A起源于雙工器59，并包括與激發(fā)光束反向傳播的從被編碼物品接收的光。射束A從第一反射鏡M1反射而形成射束B，或者，如果反射鏡M1已經(jīng)轉(zhuǎn)動，則形成射束C。反射鏡M1裝在第一電流計(jì)GV1的軸S1上。軸S-的軸線通常安裝成與射束路徑A正交。GV1使反射鏡M1轉(zhuǎn)動以響應(yīng)來自讀出器控制電路的電信號。射束B或C從第二反射鏡M2反射而形成射束D，或者，如果反射鏡M2已經(jīng)轉(zhuǎn)動，則形成射束E。反射鏡M2安裝在第二電流計(jì)GV2的軸S2上，其中S2的軸線與S1正交，而且通常位于包含射束A的平面內(nèi)。GV2使反射鏡M2轉(zhuǎn)動，以響應(yīng)來自讀出器控制電路的電信號。反射鏡M-使射束A沿著投影到目標(biāo)區(qū)平面上的一條線移動，該線平行于原始射線路徑。反射鏡M2使射束A沿著投影到目標(biāo)區(qū)平面上的一條線移動，該線垂直于原始射束，而且通常平行于射束B。以這種方式，驅(qū)動反射鏡M1和M2可使射束A傾斜到目標(biāo)區(qū)TA內(nèi)的一個指定點(diǎn)。
雙工器59可以實(shí)現(xiàn)為若干個傳統(tǒng)裝置，它們利用光子三個特性的任何一個，以允許光束共線反向傳播。這三個特性是偏振、波長和動量。其結(jié)果是，雙工器59可以實(shí)現(xiàn)為一個偏振分束器(當(dāng)利用偏振時)、一個二向色反射(當(dāng)利用波長時)、以及一個自由空間無反向元件，本領(lǐng)域稱為循環(huán)器(當(dāng)利用動量時)。另一個適當(dāng)?shù)膶?shí)施例是部分反射鏡，又稱作分束器，當(dāng)在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中能允許與此裝置關(guān)聯(lián)的損耗時，可以使用它。
接收系統(tǒng)46的元件66在功能上與雙工器59等效，但通常被配置成前述三個裝置中的另一個。例如，在一個實(shí)施例中，雙工器59是一個二向色反射鏡，而且元件66是一個偏振分束器。事實(shí)上，元件66用于把一個相干光源或校準(zhǔn)源64的輸出加到從指向裝置42傳送到接收裝置46的共線射束中。加入相干光源64的輸出是在讀出器系統(tǒng)34的校準(zhǔn)操作方式期間進(jìn)行的。
在校準(zhǔn)操作方式期間，相干光源64的輸出加到共線射束中，以允許把指向系統(tǒng)42確定的定向區(qū)校準(zhǔn)到獲取裝置40檢測到的最強(qiáng)輻射區(qū)50。在一個實(shí)施例中，相干光源64包含例如一個激光二極管、氦-氖激光器或其它適當(dāng)光源，其輻射可由獲取裝置40的攝像機(jī)系統(tǒng)56檢測到。
在一個最佳校準(zhǔn)過程中，在校準(zhǔn)操作期間將一個平的目標(biāo)放在攝像機(jī)系統(tǒng)56的視場55中，從而使來自相干光源64的與激發(fā)源光60共線傳播的部分光和所收到的光62從這平的目標(biāo)散射到攝像機(jī)系統(tǒng)56中。在獲取系統(tǒng)40的計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ脠D像處理電路4-中產(chǎn)生并存儲一個數(shù)據(jù)表。該數(shù)據(jù)表中的條目把物品30的唯一被檢測到的最強(qiáng)輻射區(qū)50與指向系統(tǒng)42的唯一被定向位置鏈接起來。在讀出器系統(tǒng)34的正常操作方式期間，即當(dāng)結(jié)束校準(zhǔn)方式并因此斷掉相干光源64時，該數(shù)據(jù)表用于幫助確定適當(dāng)?shù)奈恢?，以使指向系統(tǒng)42指向激發(fā)源輻射60。就是說，通過把檢測到的最強(qiáng)輻射區(qū)50在獲取視場中的位置與該數(shù)據(jù)表內(nèi)的相應(yīng)條目進(jìn)行比較，便可為指向系統(tǒng)42確定相關(guān)的定向位置。
現(xiàn)在進(jìn)一步詳細(xì)討論校準(zhǔn)，圖4表示本發(fā)明更詳細(xì)的側(cè)視圖。在此圖中，為清楚起見，把獲取系統(tǒng)(AS)〔及相關(guān)的視場(FOV1)〕與指向系統(tǒng)(PS)〔及相關(guān)的視場(FOV2)〕明顯分開了。在該最佳實(shí)施例中，希望這兩個視場盡可能地重疊，以減小由于物品在傳送裝置上的不希望的運(yùn)動所造成的瞄準(zhǔn)誤差，物品的這種運(yùn)動可能在獲取和激發(fā)之間的時間里發(fā)生。由獲取系統(tǒng)的圖像攝像機(jī)檢測到的最亮熒光位置對應(yīng)于攝像機(jī)視場中的兩個正交角。如果畫一根假想線把攝像機(jī)和熒光區(qū)連起來，則這條線可用兩個角來描述，如果這角是相對于攝像機(jī)中心軸構(gòu)成的話。這些角之一A1在包含物體和攝像機(jī)速度矢量的平面內(nèi)，即在該圖的平面內(nèi)。另一個角在垂直于第一平面的平面內(nèi)，該平面包含穿過傳送帶和攝像機(jī)寬度的一條線，即垂直投影到頁面外的一個垂直平面。類似的角(例如A2)可從指向系統(tǒng)的視野內(nèi)的物品位置畫出。如果這些角在視場內(nèi)不是相同的(即A1=A2)，則判讀誤差會使指向系統(tǒng)PS指向錯誤的區(qū)域。所以保持這些角度是本發(fā)明的一個垂直方面。這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)樵趥魉蛶系奈锲凡灰欢ㄌ幵趥魉蛶矫鎯?nèi)。事實(shí)上，它們在成堆之后更可能具有三維特征。
圖5顯示如果不能保持視場中的角度，視差如何會造成指向誤差。
在圖5中，獲取系統(tǒng)(AS)確定最大熒光區(qū)F并把這一區(qū)域映射到目標(biāo)區(qū)TA的平面中的一點(diǎn)(P)。對于平的物品，點(diǎn)F與點(diǎn)TA重合。在本實(shí)施例中的指向系統(tǒng)不具有掃描反射鏡用于指向圖面內(nèi)的激發(fā)輻射。替代作法是該系統(tǒng)等待物品移動到指向系統(tǒng)下面，直至目標(biāo)點(diǎn)TP直接在其下面?，F(xiàn)在，當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)TP與目標(biāo)區(qū)TA平面中的那一點(diǎn)重合時，輻射便錯過了在物體上的所希望的目標(biāo)點(diǎn)DTP。這是因?yàn)橛色@取系統(tǒng)測量的目標(biāo)角A1沒有被指向系統(tǒng)保持，于是發(fā)生了判讀誤差。
然而，在一個實(shí)施例中，那里已知物品平放在傳送帶上，這類系統(tǒng)構(gòu)成能指向所希望的點(diǎn)，其好處是少使用一個掃描反射鏡。
現(xiàn)在應(yīng)該清楚，應(yīng)該進(jìn)行校準(zhǔn)過程，以使獲取角A1與圖4中的指向角A2一致，因?yàn)榕c最大熒光區(qū)對應(yīng)的角被用于命令指向系統(tǒng)的指向鏡準(zhǔn)確地再生指向角。校準(zhǔn)過程在校準(zhǔn)過程期間利用一個附加裝置，它使獲取系統(tǒng)和指向系統(tǒng)的光軸重合。圖6A表示一個最佳實(shí)施例。
圖6A的校準(zhǔn)裝置包括一個部分反射分束器BS(也稱作薄膜分束器)、反射鏡M、以及一個固定架，用于使獲取攝像機(jī)56和指向系統(tǒng)PS與反射鏡M和分束器BS精確對齊。該裝置的作用是使指向裝置PS的轉(zhuǎn)動軸精確地與攝像機(jī)透鏡(L)的入瞳重合。通過這一對齊，來自指向系統(tǒng)的任意光線R1作為光線R2傳播到目標(biāo)區(qū)，并在目標(biāo)區(qū)沿路徑R2反射回來作為光線R3進(jìn)入攝像機(jī)56。光線R3相對于攝像機(jī)56光軸的夾角與光線R1相對于指向系統(tǒng)光軸的夾角相同。光線R1是從接收器中的相干光源(圖9中的校準(zhǔn)源64)導(dǎo)出的。
在校準(zhǔn)過程中，一個指令信號提供給指向反射鏡，以把相干光源指向例如光線R1的方向，而從目標(biāo)區(qū)散射的相干光源的光作為光線R3被攝像機(jī)56檢測到。現(xiàn)在，有一個發(fā)射到指向反射鏡的指令信號與獲取攝像機(jī)56中被檢測到的位置二者之間的映射關(guān)系。構(gòu)造了一個表，以便包含發(fā)送到反射鏡的指令信號和在攝像機(jī)56中檢測到的相應(yīng)位置二者的所有可能的組合。在完成這一校準(zhǔn)過程之后，該校準(zhǔn)表被反過來使用，從而使攝像機(jī)56中現(xiàn)在檢測到的位置能用于確定發(fā)給反射鏡的唯一指令信號，于是精確地再生這同一視場角。
圖6B中的表1表示在校準(zhǔn)過程中構(gòu)成的校準(zhǔn)表示例的子集。Vx和Vy值是發(fā)送到指向反射鏡的電壓，而在表中處在電壓值交叉處的條目是檢測到被反射源光線的攝像機(jī)的x和y象素值。圖6C中的表2是從表1中導(dǎo)出的，用于正常操作方式期間。當(dāng)檢測到一個亮熒光區(qū)時，檢測到熒光的象素的x和y象素值用于確定發(fā)給指向反射鏡的Vx和Vy指令電壓。
如前面指出的那樣，光活性材料(例如激光線TM)的激發(fā)是由激發(fā)源44提供的。所以，適當(dāng)激發(fā)源44的指標(biāo)決定于對感興趣物品30的光活性材料的要求。例如，當(dāng)把激光線TM暴露在具有特定波長、脈沖能量和脈沖持續(xù)時間這些特性的激光器輸出時，該激光線TM便被激發(fā)發(fā)光。一般而言，所需要的激發(fā)激光器具有波長在可見光譜的紅到蘭區(qū)間，當(dāng)以大約10納秒的脈沖射向激光線TM時能提供的輻射能量密度的量級為例如10個毫焦耳每平方厘米。激發(fā)源示例包括，例如閃光燈泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，二極管泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，以及由其它主要涉及NdYAG激光器或其它激光晶體的非線性器件導(dǎo)出的光源。為了增大系統(tǒng)對指向誤差(即對激發(fā)源44的誤指向)和物品穿過獲取系統(tǒng)40視場55的運(yùn)動變化的容錯能力，最好把激發(fā)光束60做成發(fā)散的，從而使它照在物品上的點(diǎn)大于讀出器的成像和指向分辨力。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，光活性材料被激發(fā)源44激發(fā)至發(fā)熒光以提供光學(xué)編碼，而且激發(fā)源44可以是其它光源而不是激光光源。在這種情況中，選擇激發(fā)源以在檢測器中產(chǎn)生適于頻譜分析的高信噪比信號。例如，該激發(fā)源可以包含一個經(jīng)過頻譜濾波然后使其準(zhǔn)直的氙閃光燈。
如前文指出的那樣，指向系統(tǒng)42通過射束定向裝置58和雙工器59收集來自光活性材料的次生或激發(fā)輻射62并射入接收系統(tǒng)46。在一個實(shí)施例中，接收系統(tǒng)46包括一個色散元件用于對所收到的輻射進(jìn)行頻譜分析。例如，接收系統(tǒng)46能把所接收的輻射耦合到一個光纖中，該光纖與一個光柵分光計(jì)和多通道檢測器元件(例如CCD陣列)耦合。另一種作法是，該接收系統(tǒng)46包括一個成像分光計(jì)用于沿一個軸對輻射作頻譜分析，和沿一個正交軸對輻射進(jìn)行空間成像。然后，一臺計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ秒娮犹幚砥骺煞治鲚椛涞念l譜和/或空間特征，以輸出被評估物品標(biāo)識的指示。
如可理解的那樣，為了定位物品30的最亮熒光區(qū)50，需要有限量時間去從攝像機(jī)系統(tǒng)56獲取數(shù)據(jù)場并在獲取系統(tǒng)40中處理這些數(shù)據(jù)。在此期間，物品30可能移動穿過讀出器系統(tǒng)34的獲取場32。除非考慮到這一移動造成的物品位移，否則指向系統(tǒng)42將把來自激發(fā)源44的輻射射向一個不正確的位置，即物品30的最亮熒光區(qū)50先前被檢測到的地方。所以，在本發(fā)明的范圍內(nèi)要考慮檢驗(yàn)過程中物品30的位移。例如，在一個實(shí)施例中，獲取系統(tǒng)40在物理上與讀出器系統(tǒng)34的其它系統(tǒng)分開，其分開距離至少應(yīng)該大到足以考慮獲取和處理最亮熒光區(qū)50的位置所需要的時間，加上指向系統(tǒng)42的機(jī)械部件對來自激發(fā)源44的輻射進(jìn)行導(dǎo)向所需要的任何置位時間。如所能理解的那樣，這一時間段會因具體的實(shí)現(xiàn)因素而改變，例如移動物品30穿過獲取視場32的傳送裝置36的速度。
在一個實(shí)施例中，獲取系統(tǒng)40和指向系統(tǒng)42是由第一傳感器啟動的，該第一傳感器的位置是檢測物品穿過獲取視場32的運(yùn)動，而激發(fā)系統(tǒng)44和接收系統(tǒng)46由第二傳感器啟動。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例，第一和第二傳感器的位置被調(diào)節(jié)到減小和基本消除由于物品30的運(yùn)動造成的誤差。
在一個實(shí)施例中，讀出器系統(tǒng)34識別在靜止獲取視場內(nèi)的多個物品。在這一實(shí)施例中，物品每個尺寸都小于該獲取視場而且可以在該獲取視場中隨機(jī)地分散，或者以有序方式分開而使相鄰物品不相接觸。例如，可利用分段的托盤來實(shí)現(xiàn)物品的有序分離。在獲取視場內(nèi)的所有物品都可被來自一激勵源(例如激勵源52)的單脈沖照射。這單脈沖具有足夠大能量，能在獲取視場內(nèi)的所有物品中激發(fā)出熒光?？梢岳斫猓缜拔闹赋龅哪菢?，物品也可以是自發(fā)熒光的。
在這一實(shí)施例中，一個目標(biāo)獲取算法識別來自物品的超過一預(yù)定閾值亮度值的所有可檢測的光輻射。然后，由獲取系統(tǒng)檢測到的目標(biāo)位置可以順序地送到指向、激發(fā)和接收系統(tǒng)，以對獲取視場內(nèi)的物品進(jìn)行識別并可選地允許進(jìn)行分類。
在一個最佳實(shí)施例中，指向系統(tǒng)把來自激發(fā)系統(tǒng)的輻射和來自光活性材料的響應(yīng)射向接收系統(tǒng)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，其它實(shí)施例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，一個實(shí)施例可以只有由指向系統(tǒng)導(dǎo)向的激發(fā)系統(tǒng)，而接收系統(tǒng)單獨(dú)地觀察整個獲取視場以收集光活性材料的響應(yīng)，或者與此相反。在另一實(shí)施例中，獲取系統(tǒng)、激發(fā)系統(tǒng)和接收系統(tǒng)可以每個都由指向系統(tǒng)來導(dǎo)向。
雖然在最佳實(shí)施例的范圍內(nèi)進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可以對這些教導(dǎo)作許多修改。例如，本發(fā)明的教導(dǎo)不想局限于識別和可選地分類任何特定類型的物品。這樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明的教導(dǎo)能應(yīng)用于大量的識別應(yīng)用。
可能希望把本發(fā)明的讀出器系統(tǒng)用于廣泛的編碼材料，這樣，一個激發(fā)源波長便不足以提供對所有這些材料的適當(dāng)激發(fā)。在這種情況下，激發(fā)源應(yīng)被修改成包含多波長。在一個實(shí)施例中，通過非線性光學(xué)過程(例如，通過stokes頻移)從第一波長產(chǎn)生一第二波長，并用一個先前描述過的雙工器裝置使這兩個波長共線。這兩條光束最好是共線的，從而通過指向系統(tǒng)。
再有，可能希望檢測物品的性質(zhì)而不是編碼材料的性質(zhì)。例如，確定在其上使用編碼材料的物品的顏色可能是有用的。在這一實(shí)施例中，除了該最佳實(shí)施例的分光計(jì)外，在讀出器的接收器中納入其它適合的檢測器，便能確定物品的其它性質(zhì)。可以利用一個雙工器元件使這附加的檢測器的光軸與接收器的光軸共線?？赡芟Ｍ垢郊訖z測器的視場實(shí)質(zhì)上寬于分光計(jì)的視場，從而能在被編碼材料附近的地點(diǎn)測量物品的這些其它性質(zhì)。
本發(fā)明最佳實(shí)施例的讀出器裝置有能力獲取二維視場中的目標(biāo)(借助區(qū)域攝像機(jī))和激發(fā)/檢測二維視場中的目標(biāo)(借助二維指向系統(tǒng))。然而，通過考慮把獲取能力限定于一維(借助行掃描攝像機(jī))，或點(diǎn)檢測(單個元件，非成像檢測器)，以及通過考慮把指向系統(tǒng)的能車限定于一維(單軸掃描器)，或點(diǎn)激發(fā)/頻譜檢測(無掃描器)，從而可以提從其它實(shí)施例。各種重新配置也是可能的。當(dāng)物品的編碼材料應(yīng)用在物品上沿平行于傳送裝置移動方向的已知位置上時，前種類型的讀出器系統(tǒng)(單軸掃描)特別可用。在這種情況下，傳送帶的運(yùn)動可用來代替掃描器的功能。這一配置受到判讀誤差(如圖5所示)的影響，所以主要可用于物品處在傳送裝置平面內(nèi)的情況。這一作法還利用能提供連續(xù)輸出或至少以一重復(fù)速率重復(fù)的激勵源，它與傳送裝置的速度一起，提供沿移動方向的適當(dāng)空間分辨力。這后一種讀出器系統(tǒng)(沒有掃描)可應(yīng)用于編碼材料在物品上沿物品的兩條軸線的位置已知的情況。以與先前情況類似的方式，讀出器系統(tǒng)使用傳送裝置造成的物品運(yùn)動來提供掃描功能。
本發(fā)明的另一實(shí)施例適用于物品上的編碼分布在幾個分開的位置上并且分開的距離大于指向系統(tǒng)空間分辨率的情況。例如，光學(xué)編碼可能需要多個波長，因而需要多個編碼材料，它們不能被容易地放在同一地點(diǎn)。在這一情況中，獲取系統(tǒng)識別每個組分材料在物品上的位置。然后由讀出器系統(tǒng)順序地指向、激發(fā)和檢測來自物品上每個材料的光波長，隨后通過對檢測到的波長進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合或鏈接，“建立”出代碼。
因此，可以理解，盡管已經(jīng)針對其最佳實(shí)施例表示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，這里可對形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行改變而不離開本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1．一種識別物品的方法，包括如下步驟提供多個物品，其中每個物品至少有一部分包括光活性材料；對于每個物品，以來自一激勵源的光照射這至少一部分；通過檢測來自光活性材料的輻射識別這至少一部分的位置；把一激發(fā)源指向識別出的位置；以來自該激發(fā)源的光照射識別出的位置內(nèi)的這至少一部分；以及檢測光活性材料響應(yīng)來自激發(fā)源的光而發(fā)出的標(biāo)識編碼輻射。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中光活性材料由線構(gòu)成，這些線包含基片材料和電磁輻射發(fā)射與放大材料，以提供類似激光的輻射。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其中這些線附著在物品上。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其中由這些線構(gòu)成一個補(bǔ)釘，而且該補(bǔ)釘綴在物品上。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其中光活性材料包含珠狀結(jié)構(gòu)，以提供類似激光的輻射。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該激勵源包含一個電磁源，它的輻射被光活性材料吸收，并且它有足夠的能量誘發(fā)從光活性材料發(fā)出可檢測到的輻射。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)光活性材料被來自激發(fā)源的光激發(fā)時，該光活性材料輸出一個次生輻射，此次生輻射顯著地(substantially)亮于被來自激勵源的光激發(fā)時產(chǎn)生的輻射，從而能實(shí)現(xiàn)對標(biāo)識編碼輻射進(jìn)行高信噪比的頻譜分析。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包含如下的初始校準(zhǔn)步驟提供一個產(chǎn)生光的校準(zhǔn)源；傳播來自該校準(zhǔn)源的一部分光和來自激發(fā)源的一部分光以及來自光活性材料的對來自激發(fā)源的光的響應(yīng)；以及構(gòu)成一個校準(zhǔn)表，用于把指向的方向與所接收的輻射來自的方向關(guān)聯(lián)起來。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)檢測到的輻射對物品分類的步驟。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所檢測到的輻射包含用于標(biāo)識物品的至少一個特性的光學(xué)編碼。
11．一種識別物品的方法，包括如下步驟提供多個自輻射物品，其中每個自輻射物品有至少一部分包括光活性材料；對于每個物品，通過檢測來自光活性材料的輻射識別這至少一部分的位置；把一激發(fā)源指向識別出的位置；以來自該激發(fā)源的光照射識別出的位置內(nèi)的這至少一部分；檢測光活性材料響應(yīng)來自激發(fā)源的光而發(fā)出的標(biāo)識編碼輻射；以及根據(jù)檢測到的標(biāo)識編碼輻射識別單個物品。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中自輻射物品包含生物發(fā)光和化學(xué)發(fā)光物品之一。
13．一種用于識別物品的裝置，包括一個激勵源，用于產(chǎn)生光以照射每個所述物品的至少一部分，所述至少一部分包含光活性材料；一個第一檢測器，用于通過檢測所述光活性材料響應(yīng)來自所述激勵源的光而發(fā)出的輻射，識別出所述至少一部分的位置；一個激發(fā)源，用于產(chǎn)生光；一個指向系統(tǒng)，用于把所述激發(fā)源指向所述識別出的位置，從而使來自所述激發(fā)源的光照射所述識別出的位置內(nèi)的所述至少一部分；以及一個第二檢測器，用于檢測所述光活性材料響應(yīng)所述來自激發(fā)源的光而發(fā)出的信息編碼輻射。
14．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述激勵源包含一個輻射源，它的輻射被所述光活性材料吸收，而且它有足夠的能量誘發(fā)從所述光活性材料發(fā)出可檢測到的次生輻射。
15．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第一檢測器包含一個電子攝像機(jī)。
16．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述激發(fā)源包括一個激光器。
17．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述激發(fā)源包括下列之一閃光燈泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，二極管泵浦的、調(diào)Q的雙倍頻NdYAG激光器，以及由其它包括NdYAG激光器和其它激光晶體的非線性器件導(dǎo)出的裝置。
18．如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述指向裝置包括一個有至少一個自由度的射束定向裝置。
19．如權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括一個傳送帶用于使所述物品移動通過所述裝置的視場。
20．如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一個校準(zhǔn)子系統(tǒng)，用于把所述第一檢測器的輸出與所述指向系統(tǒng)的控制輸入關(guān)聯(lián)起來。
全文摘要
公開了一種識別物品(30)的方法和裝置。該方法包括如下步驟:(a)提供多個物品(30),其中每個物品(30)至少有一部分(38)包括光活性材料;(b)對于每個物品(30),用來自激勵源(52)的光照射這至少一部分(38);(c)通過檢測來自光活性材料的輻射(56),識別出這至少一部分(38)的位置(50);(d)把一激發(fā)源(44)指向這個識別出的位置(50);以及(e)用來自激發(fā)源(44)的光照射所識別出的位置(50)內(nèi)的這至少一部分(38)。下一個步驟是檢測光活性材料響應(yīng)來自激發(fā)源(44)的光而發(fā)出的信息編碼輻射。一個可選的步驟(g)是根據(jù)檢測到的輻射(62)對物品(30)分類。
文檔編號B65G47/48GK1283319SQ98812790
公開日2001年2月7日 申請日期1998年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月25日
發(fā)明者威廉·戈特索斯 申請人:光譜科學(xué)公司