Come leggere i codici a barre sfocati: La sinergia tra velocità dell’otturatore e illuminazione

La lettura di un codice a barre su un pezzo in movimento è una corsa contro la sfocatura. Il codice deve essere congelato in modo nitido, altrimenti la lettura fallisce. Tuttavia, la risposta non è solo un tempo di otturazione veloce. È la sinergia tra il tempo di otturazione e l’illuminazione. Questa pagina spiega la fisica ed elenca gli illuminatori RODER Vision corrispondenti.

La fisica della sfocatura del movimento nella Lettura di Codici a Barre

La sfocatura da movimento aumenta con la velocità dell’oggetto e il tempo di esposizione. Si consideri un codice a barre che si muove a 1 m/s con un’esposizione di 1 ms. Esso percorre 1 mm durante tale esposizione. Se la barra più stretta è di 0,5 mm, il codice si sposta di due larghezze di barra. Pertanto, il risultato è una grave sbavatura e un fallimento della lettura garantito.

La sfocatura accettabile è definita rispetto alla larghezza minima della barra. Questo minimo è noto come dimensione X. Gli standard ISO per i codici a barre stabiliscono i requisiti di contrasto del bordo delle barre per ciascuna classe. Poiché la sfocatura riduce il contrasto del bordo, essa deve rimanere limitata. Per una lettura affidabile, mantenere la sfocatura al di sotto del 10% – 20% della dimensione X.

Calcolo del Tempo di Esposizione richiesto

L’esposizione richiesta deriva dalla velocità, dalla dimensione X e dalla sfocatura consentita. Si prenda una dimensione X di 0,33 mm in movimento a 0,5 m/s. La sfocatura consentita è quindi compresa tra 0,033 e 0,066 mm. Pertanto, l’esposizione deve essere pari a 0,033 mm divisi per 500 mm/s, ovvero al massimo 66 microsecondi. Su un nastro trasportatore a 2 m/s con lo stesso codice, scende a 16 microsecondi.

Questi tempi sono agevoli per le moderne telecamere con global shutter. La vera sfida riguarda il lato dell’illuminazione. Fornire una corretta esposizione in un intervallo da 16 a 66 microsecondi è impegnativo. Nello specifico, richiede intensità da uno a due ordini di grandezza superiori rispetto all’emissione standard dei LED in modalità continua.

Illuminazione stroboscopica: intensità di picco per esposizioni brevi

Gli illuminatori a LED funzionano in due modalità. In modalità continua, i LED assorbono una corrente costante. Pertanto, l’emissione è stabile ma limitata dalla capacità termica. Il superamento della corrente massima aumenta la temperatura di giunzione e degrada i LED in modo permanente.

La modalità stroboscopica cambia questo equilibrio. Poiché la luce è spenta tra un impulso e l’altro, i LED rimangono freddi. Pertanto, la corrente può salire ben oltre il valore nominale in continua durante ciascun impulso. Di conseguenza, l’intensità di picco raggiunge il livello richiesto da un’esposizione di 16 microsecondi. In effetti, lo strobo compensa la breve finestra temporale.

Durata dell’impulso e sincronizzazione

L’impulso deve allinearsi con l’esposizione della telecamera. Un metodo standard utilizza il trigger della telecamera per avviare lo strobo. A sua volta, la durata dell’impulso corrisponde al tempo di esposizione. Inoltre, l’illuminatore deve rispondere rapidamente. Pertanto, l’tempo di salita per raggiungere la piena emissione deve essere inferiore all’esposizione. Per esposizioni di 50 microsecondi, ciò significa al massimo pochi microsecondi.

Gli illuminatori RODER Vision DL5 e DL6 sono costruiti per questo impiego. I loro circuiti driver raggiungono la piena emissione di picco in meno di 2 microsecondi. L’ingresso trigger accetta logiche sia a 5 V sia a 24 V. Pertanto, è direttamente compatibile con le telecamere e i frame grabber standard.

Geometria di illuminazione per codici su pezzi in movimento

La geometria influisce sulla leggibilità oltre la pura intensità. L’angolo, l’uniformità e la direzione hanno tutti importanza. Pertanto, la geometria deve adattarsi alla superficie e all’orientamento dell’etichetta.

Illuminazione diretta per superfici opache

I codici a barre piatti su superfici opache sono adatti per l’illuminazione diretta. Un campo luminoso e uniforme fornisce un forte contrasto tra barre e spazi. Pertanto, il decodificatore legge il simbolo in modo affidabile. Questa è la configurazione più semplice ed efficiente. Di conseguenza, è l’opzione predefinita per le etichette in carta stampata.

Illuminazione diffusa per superfici lucide

Le etichette lucide, i film metallizzati e i film termoretraibili necessitano di luce diffusa. Altrimenti, i punti caldi speculari (hotspot) saturano il sensore e nascondono le barre. Un illuminatore flat dome (cupola piatta) fornisce luce diffusa da un ampio angolo solido. L’immagine del codice viene acquisita attraverso l’apertura della cupola. Pertanto, i riflessi svaniscono e il simbolo rimane leggibile.

Vi è un compromesso in termini di intensità. Una cupola distribuisce la sua emissione su un ampio angolo. Di conseguenza, l’intensità superficiale è inferiore rispetto a una luce diretta di pari potenza. Pertanto, le applicazioni riflettenti veloci combinano una luce diffusa moderata con un impulso stroboscopico molto breve. Questa combinazione offre sia il contrasto sia il congelamento del movimento.

Codici Datamatrix e 2D

I codici 2D aggiungono ulteriori considerazioni. I codici datamatrix sono spesso marcati direttamente sul pezzo. Questa marcatura diretta del pezzo può essere incisa al laser, micropercorsa o stampata. Pertanto, el contrasto deriva dal rilievo della superficie, non dall’inchiostro. Per questi, una luce a basso angolo o a cupola mette in risalto il pattern delle celle. In ogni caso, uno strobo breve congela comunque il movimento.

Linee guida pratiche per i sistemi di codici a barre stroboscopici.

Progettare un sistema stroboscopico significa far corrispondere diversi parametri. Questi includono il tempo di esposizione e l’intensità di picco. Includono anche la distanza di lavoro, il campo visivo e l’interfaccia di trigger. I punti seguenti riassumono i passaggi chiave.

• Esposizione: calcolarla a partire dalla velocità, dalla dimensione X e dalla sfocatura consentita.
• Intensità: scegliere un picco stroboscopico che riempia la breve finestra temporale
• Geometria: utilizzare la luce diretta per superfici opache, diffusa per superfici lucide.
• Trigger: sincronizzare l’impulso con una risposta rapida inferiore a 2 microsecondi.

Famiglie di Illuminatori Roder Vision per la Lettura di Codici a Barre

Le famiglie seguenti sono adatte per la lettura ad alta velocità di codici a barre e datamatrix. Ciascuna supporta il funzionamento strobo con un’elevata emissione di picco. Pertanto, la scelta corretta dipende dalla superficie e dalla geometria.

La scelta corretta dipende dalla superficie e dalla velocità. Per le etichette opache, le luci dirette DL5 e DL6 sono le più indicate. I codici attorno all’obiettivo sono invece adatti all’anello DC6, che fornisce una luce uniforme. Le superfici lucide e le lamine richiedono la cupola FD2, che elimina l’abbagliamento. In ogni caso, RODER Vision fornisce supporto tecnico per dimensionare lo strobo e la geometria. Pertanto, definisci prima la velocità, la dimensione X e la superficie, e poi scegli la luce corrispondente.

Domande frequenti