用于读取反向自动售货机器中的特征的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种方法、一种可插入到反向自动售货机器中的成像和光源模块以及反向自动售货机器，反向自动售货机器包括用于将物体输入到室(20)中的开口(12)、允许读取室中的物体的至少一个特征的多个光源(28)和多个成像装置(26)，其中该多个成像装置和该多个光源围绕室(20)的周边布置为多个成像和光单元(40)，其中每个成像和光单元(40)包括一个2D成像装置(41)和一个光源(42)，并且2D成像装置(41)和光源(42)分别以第一和第二倾斜角(α，β)观察和照亮物体，其中第一和第二倾斜角(α，β)相对于成像和光单元(40)的中心对称线(S)在45-75°的范围内。
【专利说明】用于读取反向自动售货机器中的特征的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及反向自动售货机器(reverse vending machines,自动回收机器)，并且特别地，涉及获取与反向自动售货机器中的物体的特征有关的信息。
【背景技术】
[0002]用于可回收(returnable，可返回)容器(例如饮料容器)的再循环的系统作为防止乱扔和保护资源的机器已经存在很多年了。此系统最初基于通过供应商对回收的容器的手动操作，但是，该过程通过引入反向自动售货机器而已变得更加有效，反向自动售货机器能够接收空容器，核实容器的真实性，并且发出能够交换现金的或者在反向自动售货机器所定位的商店中用作支付的收据。
[0003]多年来，反向自动售货机器被制造得更有效和精细。现在，它们通常能够处理由不同材料制成的多种容器，所述材料通常是玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、钢和铝。反向自动售货机器通常地能够接收容器，根据形状和其它物理特征以及条形码和其它标记对它们进行确认，并且根据材料或类型将它们分类。一些机器能够存储可再使用的容器，而将仅循环使用材料的容器挤压并且单独地存储。反向自动售货机器应该能够拒绝不可回收的容器，检测和处理错误尝试，并且将适当的存放回收价值分配给多种容器。同时，机器必须是可靠的，并且常规维护不应需要集约的工作或者要求频繁地更换部件。
[0004]因此，需要不断地改进反向自动售货机器，以便迎接这些挑战以及由例如引入新型可回收容器所产生的新的挑战、以及更复杂的错误尝试。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种反向自动售货机器，其包括用于将物体插入到机器的内部20中的开口 12、多个光源以及多个2D成像装置，其中，所述多个2D成像装置和所述多个光源围绕内部20的周边被布置为多个成像和光单元40，其中，成像和光单元40包括一个2D成像装置41和一个光源42，并且2D成像装置41和光源42分别以第一倾斜角和第二倾斜角观察和照亮物体，并且其中，第一倾斜角与第二倾斜角相对于成像和光单元40的中心对称线S在45-75°的范围内。
[0006]根据本发明的另一个方面，提供了一种获得与反向自动售货机器中的物体的至少一个特征有关的信息的方法，该方法包括:提供多个光源和多个成像装置，所述多个光源和所述多个成像装置围绕反向自动售货机器的内部20的周边被布置为多个成像和光单元40，其中成像和光单元40包括一个2D成像装置41和一个光源42 ;利用至少一个2D成像装置41以第一倾斜角α获取物体的至少一个图像，第一倾斜角相对于成像和光单元40的中心对称线S在45-75°的范围内；利用至少一个光源42以第二倾斜角β照亮物体，第二倾斜角相对于成像和光单元40的中心对称线S在45-75°的范围内；以及利用从所述至少一个2D成像装置41接收的图像获得与所述至少一个特征有关的信息。
[0007]根据本发明的另一个方面，提供了一种能插入于反向自动售货机器中的成像和光源模块，其包括:多个成像和光单元40，其中成像和光单元包括围绕匣盒31中的开口 32的周边布置的一个2D成像装置41和一个光源42，开口 32适于围绕用于将物体插入于反向自动售货机器中的开口 12装配；其中当模块30被插入到反向自动售货机器中时，2D成像装置41和光源42分别以第一倾斜角和第二倾斜角观察和照亮物体，其中第一倾斜角和第二倾斜角相对于成像和光单元40的中心对称线S在45-75°的范围内。
[0008]参照附图，将通过从属权利要求及下文的详细描述理解本发明的其它方面。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是反向自动售货机器的示意性总体视图；
[0010]图2是根据本发明的系统的一个实施方式的示意性侧视图；
[0011]图3是根据本发明的系统的另一个实施方式的示意性侧视图；
[0012]图4是根据本发明的成像和光源模块30的示意性横截面视图；
[0013]图5是根据本发明的另一个成像和光源模块30的示意性总体视图；
[0014]图6是根据本发明的成像和光源模块30的另一个实施方式的示意性横截面视图；
[0015]图7是根据本发明的可扭曲基板的示意性总体视图；以及
[0016]图8是示出构造为实施本发明的实施方式的反向自动售货机器的多个部件的框图。
【具体实施方式】
[0017]在下面的描述中阐述了本发明的多个实例和实施方式，以便为技术人员提供对本发明的更加透彻的理解。在多个实施方式的背景下并且参照附图描述的特定的细节不旨在被解释为限制。此外，本发明的范围限定在所附权利要求中。
[0018]在示例性实施方式中，结合示出了多个特征和细节。相对于特定实例描述多个特征的事实不应被理解为暗示这些特征必须一起被包括在本发明的全部实施方式中。相反地，参照不同实施方式描述的特征不应理解为是相互排斥的。如本领域中的技术人员容易理解的，包括这里描述的特征的任何子组合的实施方式以及未明确地说明是相互独立的实施方式已被发明人想到，并且这些实施方式是旨在公开的一部分。然而，全部这些实施方式的清晰描述并不一定有助于对本发明原理的理解，因此，为了简化的目的，已省略了一些特征的变换。
[0019]如本发明所应用的，术语“反向自动售货机器”还可认为是用于可回收容器的再循环的系统，其中，例如在用于分类出可再循环容器的废物处理系统中，当容器被回收时，不支付回收值。
[0020]现在参照图1，其示出了与本发明的原理一致的反向自动售货机器10的立体图。此机器可以例如设置在接收可回收物品的商店中，并且被定位为使得其对于具有可回收物品的消费者来说容易接近，并且还使得可回收物品可以方便地存储在机器的后部、或者存储在它们能够被容易地自动地或者手动地从机器的后部传送的位置处。
[0021]机器的前方包括开口 12，可回收物品可以通过消费者而进入到此开口中。还设置有用于将信息提供给消费者的显示器以及允许消费者输入简单指令的输入装置，例如所述指令表示消费者已经输入了他们的全部可回收物品。如图1中示出的，显示器与输入装置可以以触摸屏14的形式结合在一起。可替换地，显示器与输入装置可以是单独的装置。机器10的前方还可以包括打印装置16，收据可以从该打印装置传送给消费者。然而，还可以考虑向消费者提供收据的可替换方式，包括在无线或有线网络上传送电子收据，以便由消费者所拥有的诸如蜂窝电话或智能电话的电子装置接收。电子收据还可以直接地发送到收款台，或者以电子支付的形式发送到客户的账户。还可以邀请消费者利用触摸屏14的输入装置功能来选择慈善机构，所回收的物品的价值可以捐赠到该慈善机构。
[0022]机器10还可以包括扬声器18或者一些其它形式的声学或视觉警报，所述扬声器或者声学或视觉警报例如在故障、存储容量满溢或者需要注意的一些其它事件的情形中能够用于向消费者或操作者发出通知。
[0023]当消费者将可回收物品输入到反向自动售货机器10中时，此物品必须被识别，其真实性被证实并且必须确定适当的价值。图2示出了沿着由已经被插入机器10中的可回收物品所通过的路径的最重要部件的横截面视图。当物品被回收时，其通过开口 12进入到室20中。在室的内部设置有能够将物品从位于机器10的前方的开口 12传送到机器10的后部的输送器22，在机器10的后部处，物品可以被存储或者经受诸如例如分类、进一步传送、以及破坏的进一步处理。
[0024]传统地，在将所回收的容器传送通过室20的同时，通过一个或多个照相机24观察所回收的容器，并且对图像进行电子地分析，以便确定容器的确实性。随后的发展已引入了用于识别容器上的标记的条形码读取器或其它装置。在本领域中已知用于条形码读取器的多种不同类型的技术，但是，它们中的大部分所共有的主要特征包括光源与光传感器。光源可以例如是发光二极管(LED)、激光器或灯，并且光传感器可以是一个或多个光电二极管或照相机。根据图2中示出的示例性实施方式，在容器进入室20中的同时、但是在其被搁置在输送器22上之前，照相机26和光源28以允许读取条形码或其它标记的方式围绕开口 12布置。可替换的构造包括被定位在室20内部的或被定位在输送器22的端部处的读取器。这些构造中的一些构造要求容器能够在处于室内部的同时进行旋转，以便于使容器上的任何条形码或者其它标记对于条形码读取器变得完全可见。这例如已被实施为输送器22的功能的一部分。
[0025]现今，在商店结账台处的条形码读取器和反向自动售货机器的主要部分是激光扫描器。然而，激光扫描器逐渐地被基于照相机的读取器取代，读取器特别地是2D成像装置，因为2D成像装置和图像处理技术比仅仅对条形码解码允许更多的特征，诸如分析高级安全标记特征、或者形状、颜色以及组成物体的材料。这两种类型的读取器具有非常不同的照明和成像几何形状，这意味着它们在读取高度反射性表面时面临不同的问题。反射性背景上的白色条形码对于激光读取器来说提供了非常良好的对比，因此这使得将条形码印刷在铝制罐上成为非常流行的方式。基于2D成像装置的读取器在处理通常有光泽的物体上的、并且尤其是有凹痕的有光泽物体上的此种印刷时具有更多困难。特别地，这是由于光泽表面导致使条形码、或条形码的一部分不可读取的镜面反射的事实。在下文中，为简单起见，将2D成像装置称为照相机。
[0026]解决此问题的一种已知解决方案是使用偏振光以及位于照相机前方的交叉偏振器。然而，此解决方案使得生产昂贵，并且导致不期望的光的损失。根据本实施方式的示例性实施方式，提出了一种可替换的解决方案，其中，来自光源的光以相对于照相机的一角度在物体上形成角度，使得基本上全部镜面反射都被远离照相机镜头引导。图2示出了此系统的一个可能的实施方式，其中，照相机26和光源28围绕开口 12布置,来自光源28的光被引导到室20中的物体上。反射光的镜面反射部分被朝向室的与光源和照相机相对的另一端反射，同时反射光的散射部分被反射到所有方向上，此散射部分的一部分朝向照相机前进，以产生期望的成像。光可以通过以给定角度发射光的光源的方式或者通过将光重新引导到期望角度的镜(mirror，反射镜)而在物体上形成角度。
[0027]尽管人们可以考虑采用仅一个照相机26和一个光源28，但是，包括多于一个的照相机和/或光源可改善照明条件和照相机系统的视场。这些附加的照相机和光源可以是单独的元件，或者它们可以被布置在照相机和光源的模块中，以便易于装配在反向自动售货机器中。在本发明的一个可替换实施方式中，多个由一个照相机26和一个光源28组成的组布置在多个成像和光单元40中，每个成像和光单元40都包括一个照相机41和一个光源42。尽管在图3中仅示出了一个成像和光单元40，但是，可围绕室20的周边布置至少五个成像和光单元40，使得照相机41和光源42分别以第一倾斜角和第二倾斜角观察和照亮室中的物体，其中，第一倾斜角与第二倾斜角相对于成像和光单元40的中心对称线S在45-75°的范围内。
[0028]尽管，在图3中示出的成像和光单元40围绕开口 12的周边布置，但是也可以设想布置在围绕室20的其它位置处，诸如，布置在室的端部处、或者布置在开口与室的端部之间的任何位置处。
[0029]图4中示出了根据本发明的成像和光源模块30，其中，在左侧上示出了成像和光单元40。多个成像和光单元40布置在匣盒(cartridge) 31中以便易于装配在反向自动售货机器中。模块30的直径和厚度分别表示为D和C，并且包括用于读取物体的特征的读取间隙的系统的深度表示为B。开口 32的尺寸设计为接收不同尺寸的物体，所述物体通常地具有在50-130mm范围中的直径。对于能够将物体放入到开口中的消费者来说，例如，在不将手卡在开口的壁与物体之间的情况下，开口的尺寸通常地设计为容纳保持物体的手，但同时要尽可能地小。开口 32的直径表示为E。照相机41的视场的中心轴线以表示为G的线示出，并且照相机41的视场表示为F。为了简化的目的，光源42被示出为具有光的扩展角H的点源，但是还可以包括多个光源。尽管在图4中仅示出了一个成像和光单元40，但是可围绕开口 32布置至少五个成像和光单元40，使得照相机41和光源42相对于该多个成像和光单元40的中心对称线S以一倾斜角度观察和照亮室中的物体。该多个成像和光单元的中心对称线表示为S。
[0030]根据图4中示出的本发明的示例性实施方式，光源42被定位为使得具有光的扩展角H的光源在照相机41的视场内至少照亮物体50的一部分。光源42定位在开口 32的外径与照相机41的视场的中心轴线之间，使得来自于光源42的光以远离照相机镜头引导镜面反射的角度被引导到物体50上。光源42还可以定位成进一步远离开口 32的外径，或者基本上位于照相机41的视野的中心轴线处。在图4中，光源被定位成朝向开口 32的外径，使得物体50相对于成像和光单元40的中心对称线S以一倾斜角度被照亮。由于光源靠近开口 32的外径定位，因此光以接近直角通过层45，减小了在层45的内表面上的反射，由此增加了光的穿过。另一方面，当光源朝向开口 32的外径移动时，从光源到照明区域的上部和下部的光的路径的区别增加，由此降低了照明的均匀性。另一方面，当光源42远离开口32朝向镜43、44移动时，照明的均匀性增加，因此在图4的示例性实施方式中，光源32尽可能地靠近镜43的背面定位。
[0031]根据图4中示出的本发明的成像和光单元40的示例性实施方式，光源42包括LED阵列，可替换地，可包括一个或多个灯。由多个LED形成的阵列可以包括具有范围从小于400nm(紫外光)的波长到大于760nm(红外光)的单色LED和/或白色LED。此外，根据反向自动售货机的照明要求，由多个LED形成的阵列可以设置有仅一种类型的LED，或者可设置有不同类型的LED的组合。
[0032]此外，在图4中示出的单元40设置有两个镜43、44，用于将来自于所述物体的入射光引导到位于单元40的前方的且接近开口 32的照相机41上。来自物体的入射光首先投射于第一镜44并且被再引导到第二镜43上，然后被再引导到第一镜44上，并且最后被再引导到照相机41上。当光从第一镜44到达于照相机41上时，光在第二镜43下经过，或者可替换地通过第二镜43中的开口。使光在两个镜43与44之间来回行进增加了从照相机到物体的光学距离。因此，可获得具有很小透视失真或没有透视失真(宽角度失真)的图像。通过此构造，可获得具有足够分辨率的图像，以便无论小物体(小直径)与大物体(大直径)之间的观察距离是否不同，均可解码物体的较小特征。透视失真的原因和影响是本领域中的技术人员公知的，并且将不再在此处进行详细地说明。
[0033]在本发明的可替换实施方式中，不使用镜43、44，并且照相机41 (或者可替换地，照相机阵列)被定位为使得照相机41面向室(例如，在图4中，定位有镜44的室)。
[0034]如上所述，沿G的观察距离应该尽可能长，以获得具有足够分辩率的图像，以便对小物体(小直径)以及大物体(大直径)的特征进行解码，并且如在图4中看到的，增加模块30的直径D使得观察距离增加。当直径D增加时，改善了失真，来自层45上的物体50的入射光的角度(例如角度A)也减小，因此，更多的光被远离照相机反射，造成了光损失增力口。另一方面，还可以通过以较不尖锐的(less sharp)角观察物体50 (即，减小A)来减小失真，所述较不尖锐的角可通过使读取间隙更接近开口 32、以及改变照相机41的观察角度(即，相应地改变镜43、44的角度)来获得。通过较小的A获得的较不尖锐的视角还减小了场所要求的深度。尽管使读取间隙更接近开口 32提供了较不尖锐的观察角，但照相机41的观察角度的相应改变同时地使来自层45上的物体50的入射光的角度减小，由此光损失增加。通过增加模块30的直径D再次增加A将减小光损失和镜面反射，并且增加如上所述的观察距离。由于读取间隙接近开口 32，以较小直径D实现最佳失真点、场的深度、光损失、镜面反射。因此，与系统的减小的深度一起，此构造允许实现更紧凑的模块30。
[0035]尽管在上面的描述中光学特性保持恒定，但是通过本发明可进一步考虑的是，可以通过改变层45的光学特性来改变系统的光学特性，例如，改变层45的折射系数或者用抗反射涂层涂覆层45，使得允许更多的光以更窄的角度通过层45。在如上所述的本发明的示例性实施方式中，角度A在20-45°的范围内。根据本发明的一个实施方式，层45设置有抗反射涂层，使得来自层45上的物体50的入射光(即角度A)可以为15°那么低。S卩，朝向室中的物体50的观察和照明角度的可获得范围可以从相对于成像和光单元40的中心对称线S在45与70°之间的某值扩展到相对于成像和光单元40的中心对称线S高达75°。由此，抗反射涂层确保了能够在没有由于反射造成过多光损失的情况下实现第一倾斜角和第二倾斜角α、β的范围的上限达到75°。
[0036]图5示出了根据本发明的成像和光源模块30的示例性实施方式，示出了六个成像和光单元40，每个成像和光单元都包括一个照相机41和一个光源42，其中，所述多个成像和光单兀40的所述一个照相机41和所述一个光源42布置在一个公共电路板上,其中，所述一个照相机41和所述一个光源42定位在公共电路板的基部平面之外。在图5的成像和光源模块中，所述一个照相机41以90°角度定向在公共电路板上，而所述一个光源以60°角度定向在公共电路板上。
[0037]根据图7中示出的示例性实施方式，公共电路板包括具有导电图案71的基本上刚性的基板70，其中，该基板包括通过蜿蜒形状的曲折(twisting，扭曲，弯曲)区域74相互连接的基部部分72和第二部分73，并且曲折区域还包括由基板中的贯穿凹槽限定的至少一个可曲折的细长元件75，并且该至少一个元件被布置为基本上平行于板的曲折轴线，使得所述一个照相机41或者所述一个光源42当被布置在第二部分上时可曲折到基板的基部部分的平面之外。
[0038]罐和/或瓶中的凹痕提供了以不可预计的方式反射光的镜面表面，使得当读取条形码时经常产生错误。因为照相机的观察角度与物体上的入射光的角度之间的角度是固定的，并且罐的位置在连续曝光之间不改变很多，即使连续的成像可呈现出相同的错误，最终在阅读条形码时造成故障。因此，根据本发明的示例性实施方式，相邻的照相机40a、40b、40c...被布置为使得相邻照相机的视场布置为使得它们彼此重叠。相邻照相机可以布置为使得位于一个照相机的视场中的物体的区域也位于至少一个相邻照相机的视场内。通过此布置，通过一个照相机观察到的镜面反射在大部分情形中将不被通过观察相同区域的相邻照相机观察到。然后，在没有镜面反射的情况下能够基于来自从多个照相机获得的多个图像的条形码的可视部分形成整个条形码的图像，由此，允许成功地读取有凹痕的罐和/或瓶上的条形码和其它标记。
[0039]将多个图像组合成一个图像取决于片段(即，条形码的可视部分)之间的重叠，或者作为最低限度，取决于来自从一个照相机的一系列连续图像的片段之间的“接触部”、来自相邻照相机的重叠图像或者二者的组合。如此，能够在空间上(即，通过相邻照相机的图像)、在时间上(即，通过一个照相机的连续图像)或者二者的组合所重叠的图像上执行组合的图像。在一个示例性实施方式中，照相机41是冻结帧数字图像传感器，这允许了利用低运动模糊和高速度捕获图像。
[0040]根据本发明的示例性实施方式，围绕开口 32的成像和光单元40可以构造为允许对每个成像和光单元40中的的照相机41和光源42进行单独控制。这允许根据反向自动售货机器的情况和/或规格选择不同的照明方案和成像方案。特别地，该系统可允许同时致动所有单元上的所有光源42和所有照相机41 ;顺序地致动每个单元中的光源42和照相机41 ；以及对于所有单元顺序地:致动一个单元41b的照相机、同时致动相邻单元40a、40c的光源。后一种构造形成了罐或瓶相对于照相机更加尖锐的照明角，由此减小了通过中间照相机单元41b观察到的镜面反射。传统地，已经使用不同的照相机来读取反向自动售货机器中的物体的不同特征，典型地，已经使用一个照相机布置来读取条形码并且使用另一照相机布置来读取物体的形状、或者轮廓。根据本发明的示例性实施方式，照相机41被用于读取物体或者物体的一部分的形状、以及条形码、安全标记或者存放标记(储藏标记，deposit mark)。
[0041]图6中示出了用于读取物体的形状的一个示例性实施方式，其中成像和光单元40还设置有以45°角布置在照相机41的前方的分束器47、以及光源46 (通常是LED)。光源46以与从分束器47到照相机41的孔径(aperture，光圈)的距离相同的距离布置在分束器47的与照相机41相对的另一侧上。分束器将从光源46发出的光沿循与照相机41的视场基本上相同的路径朝向镜43、44再引导到室中的回复反射器48上。回复反射器48沿着与接收方向相同的方向将所接收的光向后引导。在返回路径上，光经过分束器47到达照相机41上。因此，光源46和分束器47被构造成使得光源46和照相机41当从回复反射器48观看时是光学地共置的(位于一处的，co-located) 0在示出的实施方式中，回复反射器是平坦的或略微弯曲的。然而，其它构造也是可以的。可替换地，如在美国专利5，898，169中描述的，平坦的镜可以与菲涅耳透镜组合地使用。
[0042]因为照相机能够重现(i^piOduce)，所以通过照相机观察的图像将瓶的轮廓示出为完全黑暗的且具有如此清晰的图像。完美的黑暗轮廓的原因如下。在没有物体定位在光的路径中的情况下，照相机的视场将被来自光源46的光填充，即，致使图像完全地明亮。如果光的一些部分相对于其正常方向偏转，那么光的那些部分将不会达到照相机41，并且那些部件将会变得黑暗。在透明的玻璃或塑料瓶的情况下，尤其是此种情形。这些瓶的材料将使光折射，以致使其改变方向。此折射在轮廓处尤其强，由此轮廓看上去是暗的。存在于室中的有壁的瓶子越厚，黑暗的轮廓就越宽。具有有点厚的壁的玻璃瓶在大多数情形中将呈现为是全部黑暗的。即使非常薄壁的塑料瓶也提供清晰的并且卓越的轮廓。
[0043]参照图6描述的实施方式为薄壁瓶提供了非常良好的对比，但是读取物体的形状的其它实施方式也是可以的，所述其它实施方式包括通过用于室中的任何物体的背景面板来替代回复反射器。此背景 可以是全白或全黑的背景，但是人们还可以考虑通过明显不同于瓶的图案(诸如棋盘式图案)来构造背景。背景面板可以是前侧被照亮的或是后侧被照亮的，典型地是电致发光面板、LED面板或类似物。在此情形中，不需要光源46和分束器47。
[0044]现在返回到图4和图5，根据本发明的又一个示例性实施方式，匣盒31设置有被定位在成像和光源单元40前方的透明或半透明的层45，以防止成像和光源单元免受从通过开口 12、32投掷的物体的溢出物和喷溅物的影响。透明或半透明的层可以由玻璃、聚合物玻璃(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸玻璃)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))或者其它适当的透明或半透明的材料制成。透明或半透明的层45可以成形为基本上平坦的片材(sheet，薄片)，当层被安装在匣盒31上并且安装在反向自动售货机器中时，层相对于成像和光单元40的中心对称线S构成基本上竖直的平面，该竖直的平面允许溢出物和喷溅物简单地朝向反向自动售货机器的底部流动。在另一个实施方式中，透明或半透明的层45可以成形为或定位为使得，当层安装在匣盒31上并安装在反向自动售货机器中时，层45相对于成像和光单元40的中心对称线S构成略微向内倾斜的平面，该略微向内倾斜的平面进一步简化了溢出物和喷溅物朝向机器的底部的流动。透明或半透明的层45还可以是凹入的，其中凹入表面的顶部指向机器的外部，或者层可以任何其它适当的形状弯曲。在本发明的又一个实施方式中，层45在不要求用于成像和照明的区域中是不透明的。
[0045]现在参照 图8，其是示出根据本发明原理的反向自动售货机器的示例性实施方式的多个部件的框图。多个光源28、42连接于包括同步模块82的处理单元80。同步模块82可以被构造为控制光源28、42、照相机26、41、光学传感器29 (例如根据超声波或激光技术的传感器)、以及输送器22的任何所需的同步操作，诸如，当特定一个照相机26、41被致动时控制哪一个光源28、42对室进行照明，或者确保两个或更多个照相机被同时地或者按照特定顺序致动，如通过上述实施方式中的任一个或者其组合所指示的。从照相机26、41、可选的传感器29和输送器22返回的数据由处理机器80接收。此外，反向自动售货机器可以包括被构造为比较由照相机26、41检测到的图像的比较模块84，以识别特定返回物体的轮廓图像，并且将此识别通信返回给处理单元80。来自使用者的输入或者向使用者的输出可以分别由处理器单元80通过显示器和输入装置接收和控制，所述显示器和输入装置可以结合在触摸屏14、打印机16与扬声器18中。
[0046]反向自动售货机器还可以包括条形码读取单元86和特征提取单元88。特征提取单元88可以根据反向自动售货机器的要求来识别和分析特征(诸如高级安全标记或者颜色和组成所回收的物体的材料)，并且将此识别通信返回给处理单元80。本领域的技术人员将会理解的是，形状比较单元84、条形码读取单元86与特征提取单元88可以实施为存储在存储装置(未示出)中的并且构造为由处理单元80执行的软件。这些单元还可以完全地或者部分地实施为单独的处理器、图像处理器、现场可编辑门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、或者它们的组合。此外，实施这些单元的多种算法、指令和硬件中的多个可以作为多于一个的这种单元的一部分操作。例如，被实施为条形码读取单元86中的软件的算法可以兼作一个或多个特征提取功能(所述功能是特征提取单元88的一部分)中的一部分。
[0047]本领域的技术人员还将理解的是，在图8中未示出的附加部件可以是反向自动售货机器或者反向自动售货机器的系统的一部分。所述部件可以例如包括电源、用于与远程计算机或存储单元通信的通信接口、包括易失性和非易失性记忆单元的各种存储单元、数据库等。
【权利要求】
1.一种反向自动售货机器，包括用于将物体插入到机器的内部(20)中的开口(12)、多个光源以及多个2D成像装置，其中，所述多个2D成像装置和所述多个光源围绕所述内部(20)的周边被布置为多个成像和光单元(40)，所述成像和光单元(40)包括一个2D成像装置(41)和一个光源(42)，所述2D成像装置(41)和所述光源(42)分别以第一和第二倾斜角(α，β)观察和照亮所述物体，并且其中，所述第一和第二倾斜角(α，β)相对于所述成像和光单元(40)的中心对称线(S)在45-75°的范围内。
2.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，所述多个成像和光单元(40)围绕所述开口(12)的周边布置。
3.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，包括至少五个成像和光单元(40)。
4.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，所述至少一个特征是条形码、安全标记、存放标记、所述物体或所述物体的一部分的形状、所述物体的颜色以及组成所述物体的材料中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，所述第一倾斜角(α)和所述第二倾斜角(β)是基本上相等的。
6.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，相邻的2D成像装置的视场是重叠的，使得位于一个2D成像装置的视场内的物体的区域也位于至少一个相邻的2D成像装置的视场内。
7.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，所述2D成像装置(41)是冻结帧数字图像传感器。
8.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，其中，所述反向自动售货机器设置有被定位在所述成像和光源单元(40`)前方的透明或半透明的层(45)。
9.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述透明或半透明的层(45)在不要求用于成像和照明的区域中是不透明的。
10.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述透明或半透明的层(45)设置有抗反射涂层。
11.根据权利要求10所述的反向自动售货机器，其中，所述抗反射涂层确保能够在没有由于反射而造成过多光损失的情况下实现所述第一和第二倾斜角(α，β)的范围上限为 75。。
12.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述半透明的层(45)是基本上平坦的片材，所述基本上平坦的片材相对于所述成像和光单元(40)的所述中心对称线(S)构成基本上竖直的平面。
13.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述透明或半透明的层(45)被布置为相对于所述成像和光单元(40)的所述中心对称线(S)构成略微向内倾斜的平面。
14.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述透明与半透明的层(45)是凹入的，其中凹入表面的顶部指向所述反向自动售货机器的外部。
15.根据权利要求8所述的反向自动售货机器，其中，所述透明或半透明的层(45)由玻璃或聚合物玻璃制成。
16.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，进一步包括:回复反射器(48)、分束器(47)和光源(46);并且其中，所述2D成像装置(41)被构造为对着所述回复发射器观察物体轮廓，并且，所述光源和所述分束器构造为使得所述光源和所述2D成像装置在从所述回复反射器观看时是光学地共置的。
17.根据权利要求1所述的反向自动售货机器，进一步包括:背景面板；并且其中，所述2D成像装置(41)被构造为对着所述背景面板观察物体轮廓。
18.根据权利要求17所述的反向自动售货机器，其中，所述背景面板是全白的、全黑的或者设置有与瓶明显不同的图案。
19.一种获得与反向自动售货机器中的物体的至少一个特征有关的信息的方法，所述方法包括: 提供多个光源和多个2D成像装置，所述多个光源和所述多个2D成像装置围绕所述反向自动售货机器的内部(20)的周边布置为多个成像和光单元(40)，其中，所述成像和光单元(40)包括一个2D成像装置(41)和一个光源(42)； 利用至少一个2D成像装置(41)以第一倾斜角(α)获取所述物体的至少一个图像，所述第一倾斜角相对于所述成像和光单元(40)的中心对称线(S)在45-75°的范围内； 利用至少一个光源(42)以第二倾斜角(β)照亮物体，所述第二倾斜角相对于所述成像和光单元(40)的中心对称线(S)在45-75°的范围内；以及 利用由所述至少一个2D成像装置(41)获得的所述至少一个图像来获取与所述至少一个特征有关的信息。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括: 布置所述成像和光单元(40)，使得相邻的2D成像装置(41)的视场基本上彼此重叠；`以及 将来自于所述相邻的2D成像装置(41)的所述至少一个特征的可视部分组合成所述至少一个特征的一个图像。
21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括: 将来自于一个2D成像装置(41)的一系列连续图像的所述至少一个特征的可视部分组合成所述至少一个特征的一个图像。
22.根据权利要求20和21所述的方法，进一步包括: 将来自于所述相邻的2D成像装置(41)以及来自于所述相邻的2D成像装置(41)的所述一系列连续图像的所述至少一个特征的所述可视部分组合成所述至少一个特征的一个图像。
23.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一倾斜角(α)和所述第二倾斜角(β)是基本上相等的。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法进一步包括顺序地启动用于所述单元中的每一个单元的光源和2D成像装置。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述方法进一步包括对于所有单元顺序地:致动一个单元的2D成像装置、同时仅致动相邻单元的光源。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的方法，其中，所述至少一个特征是利用被构造为对着包括回复反射器(48)的背景面板观察所回收物体的轮廓的2D成像装置(41)所获得的物体轮廓，并且其中，光源(46)和分束器(47)被构造为使得所述光源和所述2D成像装置在从所述回复反射器观看时是光学地共置的。
27.根据权利要求19至25中任一项所述的方法，其中，所述至少一个特征是利用被构造为对着背景面板观察所回收物体的轮廓的2D成像装置(41)所获得的物体轮廓。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述背景面板是全白的、全黑的或者设置有与瓶明显不同的图案。
29.根据权利要求19所述的方法，其中，所述至少一个特征是条形码、安全标记、存放标记、所述物体的形状、所述物体的颜色以及组成所述物体的材料中的一个或多个。
30.一种能够插入于反向自动售货机器中的成像和光源模块(30),包括: 多个成像和光单元(40)，其中，所述成像和光单元包括围绕匣盒(31)中的开口(32)的周边布置的一个2D成像装置(41)和一个光源(42)，所述开口(32)适于围绕用于将物体插入所述反向自动售货机器中的开口(12)装配；其中，当所述模块(30)被插入于反向自动售货机器中时，所述2D成像装置(41)和所述光源(42)分别以第一和第二倾斜角(α，β)观察和照亮所述物体，其中，所述第一和第二倾斜角(α，β)相对于所述成像和光单元(40)的中心对称线(S)在45-75°的范围内。
31.根据权利要求30所述的成像和光源模块，包括至少五个成像和光单元(40)。
32.根据权利要求30所述的成像和光源模块，其中，所述第一倾斜角(α)和所述第二倾斜角(β)是基本上相等的。
33.根据权利要求30所述的成像和光源模块，其中，相邻的2D成像装置(41)的视场是重叠的，使得位于一个2D成像装置的视场内的物体的区域也位于至少一个相邻的2D成像装置的视场内。
34.根据权利要求30所述的成像和光源模块，其中，所述多个成像和光单元(40)的所述一个2D成像装置(41)和所述一个光源(42)被布置在一个公共电路板上，其中，所述一个2D成像装置(41)和所述一个光源(42)被定位在所述公共电路板的基部平面之外。
35.根据权利要求34所述的成像和光源模块，其中，所述公共电路板包括具有导电图案(71)的基本上刚性的基板(70)，其中，所述基板包括通过蜿蜒形状的曲折区域(74)相互连接的基部部分(72)和第二部分(73)，并且所述曲折区域还包括由所述基板中的贯穿凹槽限定的至少一个能曲折的细长元件(75)，并且所述至少一个元件被布置为基本上平行于所述电路板的曲折轴线，使得所述一个2D成像装置(41)或所述一个光源(42)在被布置在所述第二部分上时能曲折到所述基板的所述基部部分的平面之外。
36.根据权利要求30所述的成像和光源模块，其中，所述匣盒(31)设置有被定位在所述成像和光源单元(40)前方的透明或半透明的层(45)。
37.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述透明或半透明的层(45)在不要求用于成像和照明的区域中是不透明的。
38.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述透明或半透明的层(45)设置有抗反射涂层。
39.根据权利要求38所述的成像和光源模块，其中，所述抗反射涂层确保能够在没有由于反射而造成过多光损失的情况下实现所述第一倾斜角和所述第二倾斜角(α，β)的范围上限为75°。
40.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述半透明的层(45)是基本上平坦的片材，并且，所述基本上平坦的片材在被插入于所述反向自动售货机器中时相对于所述成像和光单元(40)的所述中心对称线(S)构成基本上竖直的平面。
41.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述透明或半透明的层(45)被布置为当被插入于所述反向自动售货机器中时相对于所述成像和光单元(40)的所述中心对称线(S)构成略微向内倾斜的平面。
42.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述透明或半透明的层(45)是凹入的，其中当被插 入其中时，凹入表面的顶部指向所述反向自动售货机器的外部。
43.根据权利要求36所述的成像和光源模块，其中，所述透明或半透明的层(45)由玻璃或聚合物玻璃制成。
【文档编号】G07F7/06GK103797522SQ201280030750
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年6月24日
【发明者】维达·基尔克鲁德, 汤姆·伦德 申请人:陶朗系统公司