视觉系统和条形码阅读器

作者：Mark T.Hoske

欢迎访问e展厅 展厅 10 机器视觉展厅 工业相机, 镜头, 视觉传感器, 图像采集卡, 视觉光源, ... 由视觉系统和条形码阅读器提供数据的数据采集系统和以往的相比较，能以更强的一致性和更容易的设置分析更多的应用项目。以下说明这是怎样做到的。 眼见为实，如同这句成语所说，请仔细阅读以下技术说明和应用信息，这使你更容易实施新一代的视觉/条形码设备。 基本情况 基本的一维格式条形码由不同宽度和间隔的竖线组成（如商品外包装上这一类型的条形码）。更为复杂的二维（2D）数据矩阵条形码在二维格式中存放了更多的信息。条形码就像一段文字中的一行，而2D条形码则是整段文字。 基于条形码的信息用于产品设计和质量、库存、生命周期跟踪以及物流工作中。条形码包含的信息可以扩展到软件中以用于控制和自动化，生产线，维护，采购，客户支持，资源规划以及立体仓库。因为条形码并不只是组竖线，越来越多的信息被塞进越来越小的空间中，所以，性能更优的机器视觉系统和高端阅读器技术总是会提供帮助。 在很多应用中，可以由行业中普遍使用的自动识别商品的阅读器有效地对传统的条形码进行扫描。在很多早期的产品应用中仍需要OCR/OCV（光学字符号识别/光学字符检验），标签上还需含有人们可读取的信息。 Cognex ID项目经理Carl Cerst建议，在使用更为复杂的2D数据矩阵条形码的工业环境中，应该采用视觉系统。在众多供应商中，最近Cognex声称，（他们的产品）不仅能够阅读RSS字符集，还能阅读CS复合字符集，这些字符集用在药品外包装上以达到识别和跟踪产品的目的。 最近提议的美国联邦法令规定，单位剂量的药品上需增加包含药品安全问题报告的条形码。制药企业将关于药品的信息（连同生产日期与批量）以机器可以读出的格式存放在标签上，这样便从药品生产扩展到了供应链——从医院和药店到按照处方取药的消费者。 在其他工业如半导体工业，印刷电路板制造业，生活消费品，包装业中，2D条形码正逐渐得到应用，尤其是在质量和批量跟踪中。 汽车工业和航天工业为了更好地在产品的生命周期进行跟踪，在其独立部件例如变速箱，传动系统以及各种配件上压印或刻蚀上条形码。（想象一下，只需召回400部车辆的价值而不是召回40万部车辆的价值） 由机器视觉来读取更复杂的条形码是很方便的，尤其是在金属部件上的条形码，因为：光亮、无光泽和粗糙的表面，精确到点大小的可变性，光照的影响和需要在一定角度下以600～2000个/分钟的速率进行读取时，使用机器视觉是必要的。 Gerst 解释说，在处理大量部件时，具有完善算法和光学条件的机器视觉能使复杂条形码的读取具有很高的可靠性。 Gerst说：“对于条形码来说，这是它的一次巨大的机会，它可采用信息技术基础设施来帮助识别生产中的问题。仅仅做一些测定和相关的调整，就能很轻松地提高50%的产量或使每年的库存周转多上10次。” Delphi 公司采用2D条形码 汽车工业要求标记和跟踪所有的零件和组件，这有助于追踪进行中的作业和管理维修事宜等，Delphi公司在一些生产线上安装了Microscan Quadrus EZ智能摄像机，用于读取它在Juarez,墨西哥的一家工厂生产的用于新型防锁死刹车系统部件上的点击数据矩阵。 一家位于Centerville（美国俄亥俄州）的条形码公司的系统集成工程师Craig Dring说，“只是把这些有缺陷部件的特别车辆识别出来并召回的能力将大大减轻贯穿整个供给链的召回所形成的冲击。” Delphi公司决定在这个应用中采取点击标记作为数据矩阵符号，此举是为了使该标记在部件的整个生命周期均有效。Dring说，“在读取富有挑战性的2D矩阵代码时，坚固且智能化的新型摄像机在技术上超过某些最为复杂的视觉系统，”而且不需要附加的外部照明。 Dring认为，Quardrus EZ是他所发现的“唯一能够对这些富有挑战性的点击符号进行解码的阅读器技术，尤其是在这样快的速率下，”并且和其他的视觉系统比起来还要省钱。设置这台设备只需把定位器的型板对准该符号然后按下“EZ”键；软件，照明和解码算法是全内置的（同某些视觉系统一样）。这个应用程序能同时监视标记品质的降低程度，当它低于某一界限时就会发出警报，因此操作员便能在标记系统出现问题之前就对它进行检查。 然而，Omron电子公司的视觉产品市场经理Mark Sippel说，“没有那么多技术，只是培训消费者，我听到人们说，‘我从没听说过以低于10,000美元的费用就能让视觉系统做到那么多’”Sippel形容的是机器视觉的一段黑暗时期，那时它被认为太复杂而且昂贵因而人们不屑一顾。Omron声称它提供的V530-R180系列的2D条形码读取器为读取印记在引脚上的2D条形码提供了最陡的角度-60度。 Cognex的Gerst补充说，视觉系统供应商在接口到可编程序控制器和各种工业应用所需要的输入输出模块方面很有经验，“而且我们知道一旦采集数据后如何对它进行处理”。 通信，数据采集和分析等领域已对自动化和控制技术以及应用项目积累了丰富的经验。例如National Instruments公司的紧凑型视觉系统（CVS-1454），〔2003年8月的产品〕是为了嵌入式应用而设计的,它允许用户通过3个Fire Wire以多个摄像机获取图片，像Vision Builder For Automated Inspection or LabView这样的软件能够集成条形码的检验到机器视觉中去.通信需要考虑的方面取决于设备的性能,传输的数据量和用户的经验而有所不同。关于这个主题的更多内容，请参阅附录。 可选择的范围从简单的传感器到高端系统；每天都有新设计的应用项目，有些将控制系统高度集成，远远超越了传统的检验或质量控制。 使用PID算法的Chesapeake Science公司 例如,PVI系统公司，National Instruments公司联盟解决方案的提供者，最近把视觉技术作为闭环系统中的一部分，用于钢丝绳生产中的张力控制。PVI系统公司（East Lyme，康涅狄格州）的总裁Doug Wilson选择的是一个能提供反馈的视觉系统而不是由一些精确地对准移动钢绳的专用传感器所组成的复杂阵列。 Chesapeake Science公司（Stonington，康涅狄格州）应用光纤传感系统，当钢丝通过一个3×4英寸视野时测定标记的位置。此检查工作确保每个单元都是正常的长度。信息从一个帧采集器送入基于PID算法的软件中以调整多达14个用于张力/长度控制的制动器，从而使载荷恰当在成品范围之内，张力调整使控制系统能把所有钢丝绳上的标记对齐。另外系统使用数据采集和计数/计时卡来监视3个解码器和2个张力传感器。 “我们在视觉方面作了很多工作，这看起来像一次新的探索——我们第一次把机器视觉作为PID 闭环的反馈。” Wilson解释说，“通常视觉系统用于检验和度量，而在这个应用中，由机器视觉定位的应用比最初的提议要广泛的多，我们在3天里就完成了项目设计。”一台来自National Instrument 公司带有LabView和Imag Vision软件的PC机作为控制器。STC400摄像机来自Sentech公司。Imag-1407帧采集器，PCI-6025E MIO和PCI-6601计数/计时卡均由National Instrument提供。 Capalux瓶盖 ElectroSolutions公司的协调员Pierre Alliaume说，在质量控制的应用中，由一个DVT Smartlmage Legend 540视觉传感器检验酒瓶盖顶部和侧面的印刷字体来审查是否正确地密封。经由Capalux-Pechiney生产线的反馈，通过传送的“插针”，以一股气流把次品瓶盖从生产线上推出。St-Cesaire（加拿大魁北克省）的一个Capalux生产现场的生产率超过了700个/分钟。 ElectroSolutions（魁北克省）的系统集成工程师Alliaume说，上面的照片带有欺骗性：当它们在运动的时候是模糊的，人眼无法观察到单个瓶盖。 电话卡 分析图像的软件同连接的硬件同样重要。位于伊利诺伊州Glen Ellyn 的Conversions公司结合硬件和软件的一项应用，该项目使用了Matrox Imaging Library的光学字符检验（OCV）和装有条形码模块的1394型摄像机，由Travel Tags检验以850张/分钟速率生产的电话卡。 项目经理Dave Nay说此项目应用100%地检验打印的条形码和序列号是否与磁 条上的数据相符合。它使用了由Civision-Conversion的分部研发的10大标准软件之一，Lomax，来简化设置。 选择 你应该如何选择供应商和技术？你的团队是否具有专长（能熟练地使用设备，通过半天或更短时间的直观学习就能投入某些应用）还是应该聘请一位系统集成工程师，他应该具有高端技术的专业知识或能够满足你的特殊应用？在分析支持的可视技术，供应商的合作伙伴，应用项目的经验，读取速率以及生命周期的成本之后，你应该能“看出来”什么是最适合于你的机器视觉和条形码读取器。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/16/2007)