После внесения в нормативные документы типографского способа печати средств идентификации (уникальных номеров) продукции и успешно проведенного эксперимента по печати уникальных номеров на производимой в типографиях упаковке вопрос верификации стал актуальным и для полиграфического производства. В рамках данной статьи мы попробуем расставить все точки над «i» и разобраться, что же можно считать полноценной верификацией.
ЧИТАТЬ СТАТЬЮ В CONTROL ENGINEERING #3
В связи с введением единой национальной системы маркировки согласно ФЗ № 487-ФЗ от 31.12.2017 появилась необходимость проверки качества печати средства идентификации в соответствии с государственными стандартами. Каждой единице продукции, подлежащей обязательной маркировке, присваивается средство идентификации, по которому осуществляется ее прослеживание на протяжении всего пути от производителя (или импортера) до потребителя.
Средство идентификации наносится в виде двумерного штрихового кода Data Matrix, формат и состав данных которого может отличаться в зависимости от товарной категории. Например, код маркировки табачной продукции должен содержать МРЦ (минимальную розничную цену), а код молочной продукции – дату выпуска и срок годности. При этом требования к качеству печати средства идентификации в большинстве случаев одинаковы для всех товарных категорий:
В методических рекомендациях для каждой товарной группы дополнительно содержится требование:
Процесс определения класса качества (грейда) называется верификацией. Верификация выполняется специализированными устройствами – верификаторами, которые присваивают коду общий грейд на основе измерений нескольких параметров, оказывающих влияние на способность считывателей идентифицировать и декодировать код.
Основные требования к проведению измерений ГОСТ Р ИСО/МЭК 15415-2012 строго регламентирует оптическую схему и параметры устройств для верификации. Согласно стандарту осветитель, применяемый в верификации, должен состоять из четырех источников освещения, размещенных через 90° по кругу. Световой пучок должен падать на центр зоны контроля под углом 45° к ее плоскости. При этом важно соблюсти равномерность освещения в пределах зоны контроля. Двумерные матричные коды сканируют при различных вариантах освещения, как правило, используя белый свет. В некоторых ручных устройствах считывания используют освещение в красной части видимой области спектра. Оптическая ось датчика (камеры или т.п.) должна быть перпендикулярна зоне контроля и проходить через ее центр (рис. 1). Зона контроля должна включать сам код и прилегающие к нему свободные зоны. При этом центр области проверки должен быть как можно ближе к центру зоны контроля. Важно следить за тем, чтобы изображение кода всегда было в фокусе. Измерительная апертура обычно указывается в спецификации по применению исходя из размера кода и требований к условиям сканирования. Размер апертуры должен быть указан в отчете о проведенных испытаниях совместно с классом символа и характеристикой излучения с целью указания условий, при которых проводились измерения. Эффективная разрешающая способность должна быть достаточной для обеспечения того, чтобы результаты оценки параметров были постоянными независимо от поворота кода. В базовой оптической схеме эффективная разрешающая способность должна быть не менее десяти пикселей по ширине и высоте модуля. |
|
РИС. 1. Базовая оптическая схема (вид сбоку): 1 — светочувствительный элемент; 2 — объектив с увеличением 1:1; 3 — зона контроля; 4 — источник освещения; ϑ — угол падения светового пучка к плоскости символа (по умолчанию 45°, допускается 30°, при диффузном излучении — 90°) |
ГОСТ Р ИСО/МЭК 15415-2012 устанавливает количественную основу для представления классов качества по нисходящей шкале с обозначением от 4 до 0, где 4 соответствует наивысшему классу качества.
Определение грейда
Класс качества определяется путем анализа определенных параметров изображения. Классы отдельных параметров могут быть также представлены по эквивалентной шкале с буквенными обозначениями классов от A до F, где F обозначает класс качества, соответствующий браку (рис. 2).
РИС. 2. Соотношение буквенных и цифровых обозначений полных классов качества |
Если сканирование показало, что средство идентификации имеет несоответствующий формат, то полный класс качества кода, независимо от отдельных параметров оценки, равен 0. В противном случае полный класс качества равен наименьшему из классов качества отдельных параметров.
В таблице приведены параметры, по которым выполняется оценка грейда кода, и возможные причины низких значений классов или брака для указанных параметров.
Параметр | Описание | Возможные причины снижения качества |
Декодирование |
- возможность декодировать код с помощью стандартного алгоритма |
Программные ошибки системы печати. |
Контраст символов |
разница между значениями самых светлых и темных элементов, а также между «свободной» зоной и элементами периметра
(Рис. 3) - Код с плохим контрастом элементов |
Низкие значения коэффициента отражения подложки или светлых модулей, обусловленные следующими факторами:
Высокие значения коэффициентов отражения темных модулей, обусловленные следующими факторами:
|
Модуляция |
- однородность светлых и темных элементов по всему коду (Рис. 4) - Код с плохой модуляцией, вызванной нерегулярными темными областями |
|
Повреждения фиксированных шаблонов |
- любое повреждение шаблона, «свободной» зоны и направляющих кода
(Рис. 5) - Повреждение фиксированного шаблона |
|
Осевая неоднородность |
отклонение по основным осям элементов кода
(Рис. 6) - Проблема осевой неоднородности |
|
Неоднородность сетки |
отклонение ячейки кода от сетки теоретически «идеального» кода
(Рис. 7) - Проблема неравномерности сетки |
|
Уровень печати |
отклонение фактического размера элемента от его предполагаемого размера из-за проблем с печатью
(Рис. 8) – Слишком большой рост печати
(Рис. 9) - Потеря печати |
|
Неиспользованная коррекция ошибок |
- количество доступных исправлений ошибок в коде |
|
ТАБЛИЦА 2. УСТРОЙСТВА И ИНСТРУМЕНТЫ COGNEX ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПЕЧАТИ КОДОВ
Оборудование для оценки качества печати кода
Во многих решениях по оценке качества печати применяются считыватели кодов или камеры машинного зрения. При этом анализ параметров для определения грейда выполняется с помощью специализированного программного обеспечения, интегрированного в само устройство чтения кодов или устанавливаемого на ПК. Наиболее распространенным алгоритмом оценки качества печати кодов являются метрики контроля процессов (PCM). Данный, безусловно полезный инструмент, тем не менее, не позволяет выполнить полноценную верификацию. Он хоть и проверяет те же параметры качества, что и верификатор, но результаты на выходе уникальны для конкретных установок считывателя, в первую очередь для подсветки. Метрики контроля процессов настраиваются под конкретный процесс, при этом некоторые параметры могут быть пропущены или модифицированы, то есть вполне могут отклоняться от стандартов. Верификатор же, в свою очередь, проверяет все параметры качества, использует специфическую настройку подсветки и требует регулярной калибровки, что обеспечивает высочайшую точность оценки.
Совсем недавно компания Cognex анонсировала возможность обновления некоторых считывателей кода новым инструментом – классификацией на основе стандартов (SBG). Данный инструмент позволяет осуществлять дополнительные проверки качества печати кодов. Однако считыватели с функцией SBG все равно не являются полноценными верификаторами.
Ключевые особенности верификатора по сравнению с другим оборудованием для оценки качества печати кодов:
В таблице 2 представлены возможности разных устройств и инструментов, используемых для оценки качества печати кодов.
Верификаторы, в отличие от считывателей с инструментами РСМ или SBG, выдают абсолютную оценку качества маркировки в соответствии с отраслевыми стандартами качества. Верификаторы полностью гарантируют правильность полученной оценки, так как они нормализуют все условия при анализе изображения кода.
Следует понимать, что процесс верификации сильно отличается от простого считывания. Верификатору, в отличие от считывателя, требуется больше времени на анализ кода и выдачу данных. Для поддержания скорости производства многие производители верифицируют только выборочные коды в любой партии, либо делают это в лаборатории. Анализ образцов определяется внутренними требованиями контроля качества производителя.
Подавляющее большинство верификаторов, представленных на рынке, способны производить лишь выборочную проверку образцов при статических испытаниях. Произвести верификацию непосредственно на производственной линии стало возможно после выхода нового продукта компании Cognex - DataMan 475V, который позволяет осуществлять полноценную верификацию кодов со скоростью до 10 кодов/с (в случае с 2D-кодами) при максимальной скорости линии 1,1 м/с.
Тем не менее, возможностей данного верификатора может быть недостаточно в условиях высокоскоростных широкоформатных типографических производственных линий. Для таких случаев компания Малленом Системс готова предоставить решение с использованием инструмента РСМ (или SBG, где это возможно) непосредственно на линии и выборочной верификацией продукции на выходе. По экспертной оценке технических специалистов Малленом Системс, значения грейда кода, полученные в результате использования инструмента PCM в оборудовании и программном обеспечении Cognex, в большинстве случаев совпадают или незначительно (на 1 уровень) отличаются от значений, полученных в результате верификации на выходе. Поэтому использование данного инструмента позволит значительно снизить уровень брака непосредственно в процессе производства и уменьшить число претензий со стороны потребителей. Данное решение, по согласованию с заказчиком, может включать дополнительные полезные функции, например, контроль дубликатов кодов.
ВИТАЛИЙ МИШИН
Опубликовано в июле 2020 года в журнале CONTROL ENGINEERING