2D 識讀技術以及產品介紹 2D 檢測技術以及產品介紹 1 符號質量檢驗概覽 符號質量檢驗概覽 DPM 方法的范圍意味著標識的外觀在不同的情況 下可能有很大的差異 除了所選的標識方法 原件有 不同的顏色或形狀并可以用不同的材料來制成 表面 類型有光滑的 有溝痕的 有條紋的 有條痕的或粗 糙的顆粒狀 任何驗證方法必須在所有的情況下提供 可靠和一致的結果 迄今為止 DPM 應用的行業標準和最終用戶對于 判定標識質量沒有太多的選擇 ISO IEC16022 國際規 范規定了如何印刷 或標識 數據矩陣碼 代碼結構 符號格式 解碼算法等 雖然 16022 標準原本包含了 一些質量度量 該作者從未計劃用它來進行驗證 這 項任務留給了 5 年后的 ISO IEC 15415 因為 15415 的設想目標是高對比度的白色標簽上 的黑色標識 它只定義了一種照明方法 驗證許多 DPM 標識并同時遵循改限制 就好像是讓一位攝影師 進入一個暗室 并嘗試不用閃光燈拍照 如果照明不 合適使檢測儀抓取一個好圖像 用于評估標識質量的 任何度量都沒有意義 如果從垃圾就入手 你最終得 到的仍是垃圾 15415 標準要求在使用前用一張顯示有已知的白 度值的白色卡片對驗證器進行校準 如 NIST 認證的校 準卡 校準涉及調整成像系統設置 例如 相機曝光 或增益 從而使校準卡上的白度值與已知值對應 一旦校驗后 這些設置 包括照明特性 從不變化 不管是何 種標識方法 材料或表面特性 另外 該類要求可以產生紙質標簽可接受的圖像 但是 根據標識的方法以及該 元件的反射性 由 DPM 元件固定設置所產生的圖像 在大多數情況下會曝光不足或曝光過度 代碼的驗證包括分析該代碼的直方圖 一個 8 bit 相機所抓取每個圖像的像素 可以為 256 個灰度值得任何一 個 直方圖形象地描述了每個可能的灰度值下 圖像中的像素數所呈現出的值分布的情況 一個標識清楚的代碼 直方圖應顯示兩個明顯并清楚分離的峰值 沒有明顯的峰值 區分 1 和 0 并將存儲在代碼中的信息進行解碼變 得尤為困難 就像在雨中開車時辨認道路標志 見圖 2 和圖 4 當應用 15415 標準單一的照明配置以及強制性固定的相機設置時 DPM 標識 如一片金屬上的一個蝕刻代碼 出現的一個常見問題是圖像更像是黑底灰字 而不是白底黑字 產生的直方圖峰值要不免顯得多 一個標準的評估標準是符號的對比度 最低 黑色 和最高 白色 的直方圖值之間的跨度 使用 DPM 標識上的固定設置使 白色 在衡量尺度上大打折扣 產生較低的對比度和不合格分 我們需要一個標準的 自動曝光程序來如下描述優化該元件反射的光 即使是優化的圖像 當分析 15415 中的直方圖時 會出現另一個問題 因為它們是由獨立過程創建的 實際 DPM 代碼的直方圖一般不顯示前景和背景相同尺寸或對稱的分布 那么 你如何區分前景和背景呢 ISO IEC15415 選擇基于直方圖最暗值 最小反射率 和其最亮值 最大反射率 之間中點的一種及其簡單的 方法 當然 該方法只有當兩個峰值的分布相同時才會產生正確的閾值 而這種情況從來沒有發生過 甚至連紙 標簽也沒有 如果把所有像素包括在符號區域時 種種情況將會加劇 理想情況下 一個良好的代碼的圖像只包 含三種類型的灰度分布 前景 背景和邊線 邊線 像素將前景與背景分開 該區域中的灰度值迅速變化 當移動跨域該區越時 灰度值從前景的暗值轉變為背景的亮值 邊線的像素形 成料兩個峰值之間的直方圖區域 是峰值顯得不那么明顯 從而可能平衡了從代碼提取的任何信息 只是用來自 前景和背景模塊中心的信息可產生網格中心圖像 與該類圖像對應的直方圖 網格中心直方圖 完全不包含邊線 像素 額外的圖像處理步驟包括應用地通過濾器 稱為合成孔徑 孔徑尺寸為正常的單個點陣尺寸的一個特定部分 在計算網格中心直方圖前使用合成孔徑 可通過消除熱點和 如切削符號等 背景噪聲 有助于使網格中心像素 更能代表實際模塊 一種確定正確閾值的簡單但精巧的算法檢查 來自于網格中心直方圖的每個灰度值 計算向其左側和右側的 變化 這兩種變化的總和達到最低值得點 代表前景和背景峰值的最佳分隔點 15415 的另一個問題是它根據應用建立一個固定的合成孔徑 該孔徑取決于該應用所遇到的最小模塊大小 合成孔徑的創建是為了連接點碼的點 這樣它們在二值化厚看上去仍是相連的 雖然這種方法不是達到標準的最 好辦法 但它還有其他優點 例如減少了熱點 不過 合成孔徑不應保持不變 而應為每個要驗證的標識采用一 個合適的值 新標準選擇了兩個值 因為形成較大數量的背景噪聲的標識和表面 例如 鑄件表面的點碼更合適 較大的孔徑 較小的孔徑更符合表示清楚的代碼的要求 確定最佳孔徑比較困難 根據經驗分析 我們需阿擇了兩個值 額定點陣尺寸的 50 和 80 額定點陣尺寸 雖不同的標識變化 因此 合成孔徑是動態的 而不是與 15415 標準中一樣是固定的 執照上用兩種孔徑尺寸金 星了整個驗證程序并選擇產生更好效果的一個 應用了合成的孔徑后 通過分析網格中心直方圖使用迭代程序來獲得最佳圖像 成像系統迭代調節 這樣較 亮像素的均值會接近根據經驗判定的值 200 加上或減去 10 在一個 8 bit 相機上 這種方法的優點是它對任何 標識方法 材料或表面特性都有效 相機設置可能對不同的標識并不同 但是它只需幾微秒就可以調節到該相機 的正確動態范圍 一旦取得了最佳圖像 度量必須確定該標識的質量 有些標識可能需要一些極端的光能來使該 程序成功 最小反射率的度量的創建正是為了用于這一方面 與如 BIST 校準卡等標準化白目標所需的光能相比 該度量根據調節亮像素均值到 200 所需要的光能進行分級 2 標準驗證度量 標準驗證度量 AIM 質量檢測方針 AIM Direct Part Mark Quality Guideline SECOND PUBLIC REVIEW DRAFT Revision J 7 April 2006 中 主要涉及標準 ISO IEC 16022 Symbology specification Data Matrix ISO IEC 18004 Symbology specification QR Code AIM ITS 97 002 Symbology specification Aztec Code ISO IEC 15415 Symbol quality Two dimensional symbols SAE AS 9132 Data Matrix 2D coding quality requirements for parts marking 汽車制造行業 標記質量檢測基于 AIM 和 AIAG 標準 標準描述 AIAG B 4部件標識和跟蹤應用標準 AIAG B 8運輸標簽 AIAG B 10貿易伙伴標簽指導方針 AIAG B 11輪胎和車輪標識 AIAG B 13二維符號白皮書 AIAG B 14AIAG 二維貿易碼應用指導方針 AIAG B 17二維 DPM 標識指導方針 電子行業標準 標準描述 EIA 706成分標記標準 EIA 802產品標記標準 SEMI半導體市場的可追溯標準 SEMI T7 0303規范用一個二維矩陣碼標識雙面晶片 SEMI T2 0298E用 Data Matrix 標識晶片 SEMI T8 0698E用 Data Matrix 標識玻璃平板顯示器 SEMI T9 0200E用 Data Matrix 標識金屬焊接框架條 SEMI T10 0701Data Matrix 碼質量評估測試方法 航空航天標準 標準描述 AS9132 IAQG Data Matrix 碼部件標識質量要求 ATA Spec 2000 Chapter 9自動化識別與數據捕獲 AIDC NASA STD 6002申請 Data Matrix 標識符用于宇航部件 NASA HDBK 6003航空部件應用 Data Matrix DPM 標識符方法或工藝 Data matrix 條碼工業應用標準用于部件跟蹤 Industry Standards ISO IEC 16022 Data Matrix 條碼國際標準 AIAG 美國汽車工業行動集團 US DoD 美國國防部 ATA IAQG 國際航空航天質量集團 IAQG NASA 美國 國家航空和宇宙航行局 EIA 電子工業聯合會 HIBICC 醫療衛生 EHIBICC 3 MIL STD 130M 標識質量要求標識質量要求 我們現在有了最佳的圖像 格式正確 代表每個點陣的灰度值的直方圖以及一個最佳的全局閾值 我們終于可以開始分析表示的不同 方面了 ISO IEC15415 在正確的方向上邁出了一大步 它包含了許多好的度量 但是 環境條件的不靈活性減少了其應用 這些 度量的計算方法也顯示出其局限性 將對 DPM 標識和紙標簽產生障礙 Data Matrix 條碼在自動 ID 號識別應用中要求高質量的生成 條碼質量校驗的目的是確認標識的可靠性及標記的一致性 校驗是基 于嚴格的 AS9132 和 ISO IEC 15415 標準 AIM DPM 質量方針的綱要 A AS9132 AS9132 標準指定使用 Data Matrix 條碼用于直接零部件標識的同樣性質和技術要求 直接零部件標識可以通過多種方式生成并達 到目的 包括噴墨 點碼 激光蝕刻 電化學腐蝕等 沒有定義執行方法 對于激光蝕刻的公差要求太嚴 不進行標識的外觀驗證評定 如 譯碼 靜區 糾錯等級 等等 備注 AS9132 和 AS9132A 基本上 可交替遵循使用 AS9132 是規范的名字 后綴 A 指示當前出版的規范版本 B ISO IEC 15415 The ISO IEC 15415 標準為了提供一個整體的符號等級指定測量 評估的方法論 和 2D 條碼的特征等級 不完全適用于 DPM 部件標識 缺少定義獲取圖像的方法 不支持點碼 要求掃描 5 次給出掃描等級 光源不適用于 DPM C AIM DPM AIM DPM 質量方針評定一些直接零部件標識的質量參數 包括 cell contrast 單元對比度 fixed pattern damage 固定 圖像損傷 axial and grid non uniformity 軸向和柵格不均勻性 cell modulation 單元調制度 unused error correction capacity 未使用糾錯 和最小反射率 直接零部件標識可以通過多種方法 包括噴墨 點碼 激光蝕刻 電化學腐蝕 等 AIM DPM 是 MIL STD 130N MIL STD 130N is a standard for implementing ID automation processes to track United States Department of Defense property 首推的符號質量及可靠性指導方針 與 ISO 15415 的不同 設定圖像的對比度的方式 建立二進制圖像的方式 新的方發 選擇孔徑的尺寸 將符號分離的圖像與處理的方法 將調制度重新命名為單元調制度 不同的方法 A 將符號對比度重新命名為單元對比度 不同的方法 固定圖像損傷 不同的方法 新的參數 最小反射率 D ISO IEC 15426 2 Verifier Certification 檢測儀鑒定檢測儀鑒定 ISO IEC 15426 2 是一個檢測儀一致性的標準 ISO IEC 15415 規范在緒論中所引用的 對于 ISO IEC 15426 2 的一致性要 求作為一個真正的檢測儀是需要 合格 證明的 為何檢測儀重新校準是重要的 任何度量設備 均要求定期的維護和校準 以確保設備在整個操作時期的可靠性和精確度 為何檢測儀需要經常得重新較準或重新鑒定 推薦每年進行校準和鑒定一次 重要的 即使是檢測儀放置未使用 仍然需要每年將設備送回工廠校準 ISO IEC 15415 AS9132 AIM DPM Verification 查證檢測 對于反射率校準 使用反射率校準卡校準 有的需要指定最小 最大反射率匹配范圍 E ISO IEC 15415 Single Capture Verification Results ISO IEC 15415 檢測的一些相關內容 譯碼算法 符號對比度 固定圖形損傷 軸向和柵格不均勻性 調制度 未使用糾錯容量 打印增長 符號類型 符號尺寸 單元尺寸 每個單元的像素 除了最后的四個參數外 全部使用數字或字母表示等級 F AS9132 Verifi