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条码检测仪
概述

    从70年代中期以后,条码符号质量的评价都是用条码检测的专用仪器——条码检测仪来进行测试,这就是人们通常所说的传统检测方法。条码检测仪的出现使得条码检测的效率大大提高,符号经过条码检测仪扫描后,马上就可以得到检验结果,性能全面的检测仪还能打印出列有详细质量参数值的质量检测结果,这就使得印刷企业能够根据检验结果调整印刷设备,充分发挥印刷设备的潜能,从而提高条码符号的印制质量。
    在过去的三十年中,条码符号的质量检验技术有了比较大的发展。最初并没有专门的条码检测设备,条码质量的评定是通过采用通用设备来完成的。我们知道,条码是由深色条和浅色空组合起来的图形符号,条码的质量参数可以分为两类,一类是条码的尺寸参数,另一类则为条码符号的反射率参数。这两种参数在条码技术规范中都作了详细的规定,对条码符号的这两种参数采用通用的反射率测量仪器及测长显微镜进行测量,这可以说是条码检测技术发展的第一个阶段。最初,这种检测方法中所有的测量都是非自动化的,由于条码的条空太多,测量和根据条空判定被测条码条空编码是否正确非常麻烦,另外,人为因素也严重影响了测量的精度和准确性。
    经过长期实践,人们发现基于条码符号技术规范基础上的检验方法在应用中存在以下缺陷和不足:
    1、由于用该质量检验方法评价一个条码符号时只有一个单一的阈值,即是否符合标准,但不同的条码识读设备采用不同的光学结构、译码算法,在识读条码符号时具有不同的识读能力。单一的判定与多种识读设备和识读环境之间存在不一致的情况,也就是说,有些被传统方法判定为不合格的条码,却能够被正确识读。
    2、在该检验方法中,条码的质量判定仅仅基于一次条码扫描所测出的质量参数。由于条码符号在高度方向存在信息的冗余,基于一个位置的一次扫描得出的数据不能够全面反映条码符号的整体质量。
    3、对商品条码或128条码等来说,测量条码中条的尺寸意义不是很大,因为这些条码的译码是根据相似边的尺寸来进行的,条的整体增宽或减小对相似边的尺寸没有影响。
    4、这种方法对条码的反射率要求方面存在疏漏,如它没有规定条码中条的反射率和空的反射率的测量位置,这就会导致不同仪器测出不同的结果,由此而产生了许多条码质量判定方面的商业纠纷。
    上述因素导致了用该种方法检验的结果和扫描识读性能不能完全保持一致,并由此导致顾客退货的现象增多。为此,80年代后,人们开始设法对条码的检验方法进行改进。从事条码技术和应用行业的专家对各种类型的条码识读系统进行了大量的识读测试,最后得出了一个评价条码符号综合质量等级的方法,即“反射率曲线分析法”,也简称条码综合质量等级法。该方法能够更好地反映条码符号在识读过程中的性能,并能够克服使用传统方法所产生的缺陷。1990年,美国首先用该方法评价条码质量,并制定了相应的美国国家标准ANSIX3.182-1990《条码印制质量指南》,综合分级方法根据对条码进行扫描所得出的“扫描反射率曲线”,分析条码的各个质量参数,并按实际识读的要求综合评定条码的质量和分级。随着条码技术的发展,条码综合质量等级法得到了较为广泛的应用。欧洲标准化委员会(CEN)1997年批准的欧洲标准EN1635-1997《条码检测规范》、2000年国际标准化组织和国际电工委员会批准的标准ISO/IEC15416-2000《条码印制质量检测规范》中都采用了条码综合质量等级法,我国新修订的国家标准GB12904-1998《商品条码》中也应用了条码综合质量等级法的部分原理。
    目前,国际标准化组织已经开始研究与条码质量相关的其它标准,如条码制版软件技术规范,条码检测仪测试规范,条码识读设备性能测试规范等等。主要的几种条码符号如39条码、UCC/EAN-128条码等,在其符号标准中也纷纷采用综合分级检验的质量分析和评价方法。
    相对于这一新的方法,以前的条码质量检验方法被称为传统的检验方法。

仪器选购

    商业条形码检测仪常用的主要有:
    一、CCD扫描器,激光手持式扫描器和全角度激光扫描器二种。
    选择CCD扫描器时,最重要的是两个参数:
    景深由于CCD的成像原理类似于照相机,如果要加大景深,则相应的要加大透镜,从而使CCD体积过大,不便操作。优秀的CCD应无须紧贴条形码即可识读,而且体积适中,操作舒适。
    分辨率如果要提高分辨率,必须增加成像处光敏元件的单位元素。低价一般是5个像素(pixel),识读EAN,UPC等商业码已经足够,对于别的码制识读就会困难一些。中档CCD以1024pixel为多,有些甚至达到2048pixel,能分辨最窄单位元素为0.1mm的条形码。但也有更高像素的易阅条码检测仪使用4096pixel以提高最窄单位元素,使其达到0.02mm的条形码。
    二、激光手持式扫描器是利用激光二极管作为光源的单线式扫描器,它主要有转镜式和颤镜式两种。
    转镜式是采用高速马达带动一个棱镜组旋转,使二极管发出的单点激光变成一线。
    颤镜式的制作成本低于转镜式,但这种原理的激光枪不易提高扫描速度,一般为33次/秒。
    商业企业在选择激光扫描器时,最重要的是注意扫描速度和分辨率,而景深并不是关键因素。因为当景深加大时,分辨率会大大降低。优秀的手持激光扫描器应当是高扫描速度,固定景深范围内很高的分辨率。
    条码检测仪的选择建议不要盲目的从扫描速度和高分辨率这方面来选择,因为不同品牌,不同型号的条码检测仪扫描同一个条码时,得出的结果很大可能会是不一样的;从专业的角度来讲,选择条码检测仪时尽量选择跟对方使用的检测仪的品牌、型号一样,才是最佳选择。

仪器使用注意事项

    通常在使用条码检测仪前要按照说明书,用所提供的校准标板对设备进行校准——在不用的时候要保证校准标板的洁净与不受损害。有些设备需要根据参考反射率标板手工调节仪器;大多数的检测仪则是自动校准,在使用仪器前,应把校准作为其中的一个使用环节向用户提示。
    在任何条件下检测条码符号,条码符号通常应为其最终的状态。如果需要制样,可采取以下措施:首先把要检测的条码符号放在平整的黑色表面上检测,然后再把它放在明亮的表面上重复检测,取结果中较差的那组作为测量结果。如果实际中已经知道符号背底所衬的材料类型,检验时条码背底要衬垫的状态应尽量与之一致。
    如果需要手工扫描,就要手持光学扫描头从左到右或从右到左穿过符号,要尽量以平稳的方式和不变的速度,不能太快,也不能太慢,如果想要进行多重扫描,就要在符号高度范围内平均放置这些光头,而不要超出符号的顶端或底端。
    1、检测仪的校准
    条码检测参数值都是依据扫描反射率曲线计算得出的,因此检测仪必须能精确地测量反射率,所以确保设备的正确校准是非常重要的工作,校正是保证测量结果正确性和一致性及可重复性的前提条件。不正确的校准会影响设备的正常运行或者导致测量结果错误。校准卡一般由GS1等国际组织发行。其有效期为2年,也就是说2年过后,那个校准卡就过期了,不再准确了。
    2、孔径/光源的选择
    光源应与实际所用的扫描光相匹配、测量孔径应与所检测的符号的X尺寸范围相匹配。如果光源选择错误,特别是当其峰值波长偏离标准所要求的峰值波长,符号反差的测量值就可能会出现错误(如果条码的颜色不是黑条白空)。在检验EAN/UPC条码时使用670纳米(±10纳米)的可见红光为峰值波长,这是因为这个波长接近于使用激光二极管的激光扫描器和使用发光二极管的CCD扫描器的扫描光束的波长。
    测量孔径则要根据具体应用的条码符号的尺寸而定,具体的选择方法见具体的应用标准与规范。
    3、条码检测仪的使用
    对于光笔式检测仪,扫描时笔头应放在条码符号的左侧,笔体应和垂直线保持15度的倾角(或按照仪器说明书作一定角度的倾斜)。这种条码检测仪一般都有塑料支撑块使之在扫描时保持扫描角度的恒定。另外应该确保条码符号表面平整,如果表面起伏或不规则,就会导致扫描操作不稳定,最终导致条码检测的结果不正确。光笔式条码检测仪应该以适当的速度平滑地扫过条码符号表面。扫描次数可以多至10次,每一次应扫过符号的不同位置。检验者通过练习就能掌握扫描条码的最佳速度。如果扫描得太快或太慢,仪器都不会成功译码,有的仪器还会对扫描速度不当做出提示。
    对于使用移动光束(一般为激光)或电机驱动扫描头的条码检测仪,应该使其扫描光束的起始点位于条码符号的空白区之外,并使其扫描路径完全穿过条码符号。通过将扫描头在条码高度方向上上下移动,可以在不同位置上对条码符号进行10次扫描,有的仪器可以自动完成此项操作。
    对于CCD式的易阅检测仪,扫描时,应注意不要在强光的环境下进行,比如附近有电焊、激光、信号塔(最常见就是信号塔带来的闪光)。按相关的国家标准,还在保证检测现场的温度和湿度等物理环境。检测时,要保证条码样本的平整度,对于因为比较小而容易翘起的条码,建议先粘在一张平整的A4纸上再进行检测。

名词解释

    边框距条码的距离指标:静区宽度通常应不小于6mm(或19倍模块宽度);
    静区:指条形码最外的一条黑线距边框的距离;
    模块:指条形码中最小的条或者空;
    对比度:指条形码的条(黑)与空(白)的灰度反差情况,大于70%为A级,小于40为F级。

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