Avicon

Kody kreskowe, a w ostatnich latach także kody QR, to niezwykle powszechny element ludzkiego życia. Znajdziemy je praktycznie na każdym produkcie w sklepie, coraz częściej również na książkach w bibliotekach, gdzie pozwalają zaoszczędzić czas na indeksowanie zbiorów, a także na dokumentach. Podobną rolę kody 1D/2D pełnią w zastosowaniach przemysłowych, gdzie są szybkim sposobem klasyfikowania obiektów. Technologia QR jest wykorzystywana nie tylko do indeksowania, ale również do ogólnego kodowania ciągów znaków. W taki sposób są kodowane np. różnego rodzaju linki i odsyłacze do stron internetowych.

Odczytywanie kodów 1D/2D może być realizowane za pomocą standardowego systemu wizyjnego „PC-based”, jak również przez kompaktowe czytniki specjalnie przygotowane do takiej pracy. Systemy inspekcji 1D/2D mogą charakteryzować się różną zasadą działania. Kiedyś popularne były czytniki laserowe i diodowe, teraz zdecydowanie wypierają je urządzenia typu „image based”, korzystające z sensorów obrazowych. Czytniki oparte o analizę obrazu to kamery inteligentne, wyposażone w odpowiednią matrycę, procesor i algorytm rozpoznawania. Jest to bardzo wygodne rozwiązanie, potrafiące zagwarantować prędkość nawet kilkuset odczytów na sekundę. Odczytywanie kodów zrealizowane za pomocą systemu „PC-based” będzie z kolei przydatne przy niestandardowych aplikacjach.

Jak najprościej zrozumieć na czym polega inspekcja 1D/2D? Wystarczy odczytać kod QR za pomocą smartfona. W obu przypadkach zasada działania jest praktycznie identyczna, zmienia się tylko narzędzie, za pomocą którego wykonywane jest zdanie. Choć, co prawda dedykowane urządzenia i systemy przeprowadzą inspekcję znacznie szybciej i z lepszą jakością, to smartfony równie dobrze możemy nazwać kamerami inteligentnymi – to także jedno kompaktowe urządzenie zawierające kamerę, procesor oraz oprogramowanie.

Czytniki laserowe i diodowe

Starszą, coraz rzadziej używaną technologią odczytu kodów kreskowych są czytniki laserowe. Urządzenia te emitują podłużną wiązkę lasera, która projektowana jest na czytanym kodzie prostopadle do kierunku jego linii. Wiązka ta jest odbijana od przerw między liniami kodu i kierowana na lustro (lub soczewkę), skąd następnie trafia na fotodetektor, gdzie zamieniana jest na impulsy elektryczne. Podłużna wiązka lasera jest wytwarzana za pomocą oscylacyjnego lub obrotowego lustra, przez co czytniki oparte na tej technologii mogą być bardziej awaryjne i mniej odporne na wstrząsy. Na początku akapitu nieprzypadkowo wspomniane zostały jedynie kody kreskowe, gdyż czytniki laserowe nie umożliwiają odczytu kodów typu „Data Matrix”. Kolejnym ich minusem jest to, że wymagają kodów kreskowych o dosyć dobrej jakości, ponieważ odczytywana linia jest bardzo cienka.

Na podobnej zasadzie opierają się także czytniki diodowe, z tym, że tutaj zamiast lasera źródłem światła są diody LED. Urządzenia te nie posiadają ruchomych elementów, potrzebnych do wytworzenia podłużnej wiązki światła lasera, dzięki czemu charakteryzują się większą odpornością na wstrząsy i upadki oraz zużywają mniej energii, co jest bardziej istotne przy urządzeniach mobilnych. Przewagą czytników laserowych jest z kolei większy zasięg. Obecnie jednak obie technologie są wypierane przez bardziej funkcjonalną i niezawodną metodę, opartą na analizie obrazu z kamery.

Skanery „linear imager” i „area imager”

Upowszechnienie się na rynku kodów 2D spowodowało potrzebę stworzenia odpowiednich urządzeń do ich weryfikacji. Z tego powodu powstały czytniki swoją zasadą działania oparte na typowych rozwiązaniach widzenia maszynowego. Urządzenia typu „linear imager” z matrycą liniową oraz „area imager” z matrycą obrazową to kompaktowe systemy wizyjne, złożone z matrycy światłoczułej i procesora – algorytmy odczytują kod z obrazu zarejestrowanego przez sensor. Dzięki takiemu podejściu, czytniki oparte na nowej technologii potrafią zapewnić większą funkcjonalność niż czytniki laserowe i stają się bardziej atrakcyjne do wszelkiego użytku przemysłowego. Identyczną zasadę działania mają czytniki kodów oparte na systemach wizyjnych typu „PC-based”, z tą różnicą, że tutaj kamera i procesor to dwa oddzielne urządzenia.

Odczytywanie kodów za pomocą czujników obrazowych jak i typowych systemów wizyjnych „PC-based” pozwala osiągać największą wydajność i funkcjonalność ze wszystkich stosowanych rozwiązań.

Omawiając technologię obrazowych czytników kodów nie sposób nie wspomnieć o ich największej zalecie, czyli niezawodności (stosunek ilości prawidłowo odczytanych kodów do ilości podjętych prób). Nowe urządzenia w przeciwieństwie do poprzedniej generacji nie widzą jedynie pojedynczej linii a cały obraz kodu. Dzięki temu algorytmy przetwarzające mogą wybrać odpowiedni fragment kodu albo zniwelować zniekształcenia powstałe na obrazie, takie jak szumy, prześwietlenia, czy złą perspektywę. Otwarcie na różne formy oświetlenia (brak potrzeby stosowania lasera) pozwala na zupełnie nowe zastosowania, jak np. odczytywanie kodów nadrukowanych tuszem UV. Dzięki zastosowanym technologiom obrazowe czytniki kodów zapewniają większa płynność skanowania i redukcję kosztów przeznaczanych na ręczne odczytywanie kodów uznanych za niepoprawne i wymagających interwencji człowieka.

Inną zaletą nowego rozwiązania jest możliwość odczytu kodów w dowolnej orientacji. Algorytmy wykrywają krawędzie kodu na obrazie i zapewniają jego odpowiednie ułożenie. Co prawda, jak zostało wspomniane powyżej, odczyt takich kodów można również zrealizować za pomocą czytników laserowych, ale wymagałby on projekcji wielu linii laserowych. Dodatkowo czytniki obrazowe mogą rozpoznawać wiele kodów jednocześnie znajdujących się w ich polu widzenia, co w przypadku starszej technologii nie byłoby możliwe.

Wszelkiego rodzaju kody 1D/2D są niezwykle popularne. Od zastosowań przemysłowych i naukowych, przez kasy sklepowe, na identyfikacji dokumentów kończąc.

Czytniki „area imager” są przystosowane do odczytywania kodów 2D, które są coraz popularniejsze w zastosowaniach przemysłowych a także innych. Co więcej jedno urządzenie ma możliwość odczytywania zarówno kodów 1D jak oraz 2D i to nawet na przemian.

Wspomniane na początku czytniki „linear imager” mają analogiczną zasadę działania jak urządzenia obrazowe, z tym, że do akwizycji obrazu używany jest sensor liniowy. Takie rozwiązanie nie jest w stanie odczytywać kodów „data matrix”, ale rekompensuje to niższą ceną.

Czytniki liniowe cechują się podobną niezawodnością jak urządzenia obrazowe, ponieważ odczytywana linia jest trochę grubsza niż przy czytnikach laserowych, dzięki czemu oprogramowanie ma możliwość wyboru odpowiedniego fragmentu. Systemy i czytniki „linear imager” cechują się taką samą wysoką prędkością jak technologia „area imager”.

Czytniki „linear iamger” oraz „area imager” mają jeszcze jedną zaletę na czytnikami laserowymi – nie są wyposażone w ruchome elementy, takie jak drgające lustro, dzięki czemu są bardziej bezawaryjne oraz odporne na upadki. Te i inne zalety sprawiają, że nowe rozwiązanie staje się coraz powszechniejsze na rynku.

Dzięki mnogości dostępnych rozwiązań z łatwością można dobrać odpowiedni system do danej aplikacji. Istnieją systemy do weryfikacji pojedynczych kodów, do odczytywania dziesiątków kodów na raz, znajdujących się w polu widzenia sensora czy kodów o niskiej jakości. Uniwersalne algorytmy mogą dekodować ID 1D/2D zapisane w różnych standardach.

Do typowych, a także bardziej zaawansowanych rozwiązań z powodzeniem mogą sprostać gotowe systemy takich firm jak np. Cognex. Czytniki obrazowe z serii Dataman to kompletne rozwiązania do inspekcji 1D/2D, które wymagają tylko odpowiedniego podłączenia i prostej konfiguracji. Urządzenia te są wyposażone w wyjątkowo uniwersalne algorytmy mogące detekować od pojedynczych kodów kreskowych do wielu kodów QR na raz.

Do wyjątkowo zaawansowanych i nietypowych zastosowań mogą posłużyć także typowe systemy wizyjne „PC-based”, wyposażone w kamerę i procesor. Taka konfiguracja pozwala odpowiednio dostosować i zoptymalizować system do danej aplikacji, ale jest też przy tym mniej ekonomiczna niż gotowe rozwiązania.