Cómo leer códigos de barras desenfocados: la sinergia entre la velocidad de obturación y la iluminación

La lectura de un código de barras en una pieza en movimiento es una carrera contra el desenfoque. El código debe congelarse de forma nítida, de lo contrario la lectura falla. Sin embargo, la respuesta no es solo una velocidad de obturación rápida. Es la sinergia entre la velocidad de obturación y la iluminación. Esta página explica la física y enumera los iluminadores RODER Vision correspondientes.

La física del desenfoque de movimiento en la lectura de códigos de barras

El desenfoque de movimiento aumenta con la velocidad del objeto y el tiempo de exposición. Considere un código de barras que se mueve a 1 m/s con una exposición de 1 ms. Recorre 1 mm durante esa exposición. Si la barra más estrecha es de 0,5 mm, el código se desplaza dos anchos de barra. Por lo tanto, el resultado es un emborronamiento grave y un fallo de lectura garantizado.

El desenfoque aceptable se define frente al ancho mínimo de la barra. Este mínimo se conoce como dimensión X. Los estándares ISO para códigos de barras establecen los requisitos de contraste de bordes de las barras para cada grado. Dado que el desenfoque reduce el contraste de los bordes, debe mantenerse pequeño. Para una lectura fiable, mantenga el desenfoque por debajo del 10% al 20% de la dimensión X.

Cálculo del tiempo de exposición requerido

La exposición requerida se deriva de la velocidad, la dimensión X y el desenfoque permitido. Tome una dimensión X de 0,33 mm que se mueve a 0,5 m/s. El desenfoque permitido es entonces de 0,033 a 0,066 mm. Por lo tanto, la exposición debe ser de 0,033 mm divididos por 500 mm/s, o 66 microsegundos como máximo. En una cinta transportadora a 2 m/s con el mismo código, disminuye a 16 microsegundos.

Estos tiempos son sencillos para las cámaras modernas con global shutter. El verdadero desafío está en el lado de la iluminación. Proporcionar una exposición correcta en un intervalo de 16 a 66 microsegundos es exigente. Específicamente, necesita intensidades de uno a dos órdenes de magnitud por encima de la emisión estándar de los LED en modo continuo.

Iluminación estroboscópica: intensidad de pico para exposiciones cortas

Los iluminadores de LED funcionan en dos modos. En modo continuo, los LED absorben una corriente constante. Por lo tanto, la emisión es estable pero está limitada por la capacidad térmica. Superar la corriente máxima eleva la temperatura de unión y degrada los LED de forma permanente.

El modo estroboscópico cambia este equilibrio. Debido a que la luz está apagada entre impulsos, los LED se mantienen fríos. Por lo tanto, la corriente puede elevarse muy por encima del valor nominal continuo durante cada impulso. Como resultado, la intensidad de pico alcanza el nivel que necesita una exposición de 16 microsegundos. En efecto, el estroboscopio compensa la breve ventana temporal.

Duración del impulso y sincronización

El impulso debe alinearse con la exposición de la cámara. Un método estándar utiliza el disparo de la cámara para iniciar el estroboscopio. A su vez, la duración del impulso coincide con el tiempo de exposición. Además, el iluminador debe responder rápidamente. Por lo tanto, el tiempo de subida para alcanzar la plena emisión debe ser menor que la exposición. Para exposiciones de 50 microsegundos, eso significa unos pocos microsegundos como máximo.

Los iluminadores RODER Vision DL5 y DL6 están construidos para este cometido. Sus circuitos controladores alcanzan la plena emisión de pico en menos de 2 microsegundos. La entrada de disparo acepta lógica tanto de 5 V como de 24 V. Por lo tanto, es directamente compatible con las cámaras y tarjetas de adquisición estándar.

Geometría de iluminación para códigos en piezas en movimiento

La geometría afecta a la legibilidad más allá de la pura intensidad. El ángulo, la uniformidad y la dirección son importantes. Por lo tanto, la geometría debe adaptarse a la superficie y a la orientación de la etiqueta.

Iluminación directa para superficies mates

Los códigos de barras planos sobre superficies mates son adecuados para la iluminación directa. Un campo brillante y uniforme proporciona un fuerte contraste entre barras y espacios. Por lo tanto, el decodificador lee el símbolo de manera fiable. Esta es la configuración más simple y eficiente. Como resultado, es la opción predeterminada para las etiquetas de papel impreso.

Iluminación difusa para superficies brillantes

Las etiquetas brillantes, los films metalizados y los envoltorios termorrectráctiles necesitan luz difusa. De lo contrario, los puntos calientes especulares saturan el sensor y ocultan las barras. Un iluminador flat dome (cúpula plana) proporciona luz difusa desde un amplio ángulo sólido. La imagen del código se adquiere a través de la apertura de la cúpula. Por lo tanto, los reflejos desaparecen y el símbolo sigue siendo legible.

Existe un compromiso en términos de intensidad. Una cúpula destruye su emisión en un ángulo amplio. Por consiguiente, la intensidad superficial es menor que la de una luz directa de igual potencia. Por lo tanto, las aplicaciones reflectantes rápidas combinan una luz difusa moderada con un impulso estroboscópico muy corto. Esta combinación ofrece tanto contraste como congelación del movimiento.

Códigos Datamatrix y 2D

Los códigos 2D añaden consideraciones adicionales. Los códigos datamatrix a menudo se marcan directamente en la pieza. Esta marcación directa de la pieza puede grabarse con láser, micropercusión o imprimirse. Por lo tanto, el contraste proviene del relieve de la superficie, no de la tinta. Para estos, una luz de bajo ángulo o de cúpula resalta el patrón de las celdas. En cualquier caso, un estroboscopio corto sigue congelando el movimiento.

Directrices prácticas para sistemas de códigos de barras estroboscópicos

Diseñar un sistema estroboscópico significa hacer coincidir varios parámetros. Estos incluyen el tiempo de exposición y la intensidad de pico. También incluyen la distancia de trabajo, el campo de visión y la interfaz de disparo. Los puntos a continuación resumen los pasos clave.

• Esposición: calcularla a partir de la velocidad, la dimensión X y el desenfoque permitido.
• Intensidad: elegir un pico estroboscópico que llene la breve ventana temporal.
• Geometría: utilizar luz directa para superficies mates, difusa para superficies brillantes
• Disparo: sincronizar el impulso con una respuesta rápida de menos de 2 microsegundos.

Familias de iluminadores RODER Vision para la lectura de códigos de barras

Las familias a continuación son adecuadas para la lectura de alta velocidad de códigos de barras y datamatrix. Cada una admite el funcionamiento estroboscópico con una alta emisión de pico. Por lo tanto, la elección correcta depende de la superficie y de la geometría.

La elección correcta depende de la superficie y de la velocidad. Para etiquetas mates, destacan las luces directas DL5 y DL6. Los códigos alrededor del objetivo se adaptan mejor al anillo DC6, que proporciona una luz uniforme. Las superficies brillantes y las láminas requieren la cúpula FD2, que elimina el deslumbramiento. En cualquier caso, RODER Vision proporciona soporte técnico para dimensionar el estroboscopio y la geometría. Por lo tanto, defina primero la velocidad, la dimensión X y la superficie, y luego elija la luz correspondiente.

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