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二維碼自動識別在食品行業(yè)的應用

2010/9/6 9:38:00

　　生產自動化在食品行業(yè)已經有很長的歷史了。尤其是在外包裝上，嚴格的客戶需求要求生產商必須想出更新的方法來應對。比如外包裝上的商品條形碼不再適用于生產設備的識別和控制——因為它們會導致客戶商品管理系統(tǒng)出現問題，那么二維矩陣碼就是代替條碼最方便的選擇。我們所舉的位于德國亞琛市的食品案例描述了二維矩陣碼的自動檢測技術。

　　位于亞琛的臻蒂絲（ZENTIS）不僅是德國最大的果醬生產商之一；同時，供應谷類食品，生杏仁，糖果和杏仁果糖給零售商和加工公司。亞琛的愛倫多夫（Eilendorf）二廠有190位工人，每年生產糖果近20000噸。

　　為了對最初的原材料和整個生產過程的識別，以及最后追溯的目的，在2005年年初，廠內物流系統(tǒng)進行了重新調整。為了此次調整，在生產線的終端要求一個特殊的解決方案，使得產品能自動被裝進豎直的裝箱盒子里，然后通過不同的路徑到達“終點站”——堆垛站。在自箱子被分配到正確的站點前，為了保證對紙箱的可靠識別，廠商決定采用來自西門子自動化集團的Simatic MV440視覺傳感器。

　　“如今許多客戶要求產品外包裝上不要再貼簡易的一維條形碼（EAN 或 UPC 碼），以避免與各自的商品管理系統(tǒng)上的條碼、及收銀臺上的掃描儀產生沖突”負責Zentis工廠自動化的歐洲區(qū)經理Achim Minten這樣說?！八晕覀冞x擇在商品紙箱上刻制通過照相系統(tǒng)讀取和分析數據的二維矩陣碼?！?/span>

　　這不僅滿足了零售商的要求，也產生了功能性的優(yōu)勢，因為二維矩陣碼能在形狀、內容、和尺寸上方便地進行調整。因而在臻蒂絲（Zentis）生產線、堆垛站的分配和貨號均采用僅12×12毫米大小的的圖像矩陣碼。

以0.7 m/s的速度準確讀取

對生產工作進行實時監(jiān)控：通過Simatic WinCC過程監(jiān)控系統(tǒng)來進行處理和分析。

　　決定采用Simatic MV440讀碼器來對紙箱進行堆垛站分揀前的追蹤主要要一下三個原因：令人信服的照相系統(tǒng)擁有超高速的吞吐量；西門子工業(yè)領域的最優(yōu)解決方案；與現有自動技術的高度兼容性，省時而成本低廉。

　　在方案計劃階段，由于系統(tǒng)要求在0.7m/s的速度上無誤運行，大家的注意力放在了二維碼編碼和自動讀取裝置之間的相互作用上。光是基于以上這個基本的要求，好幾個可能的系統(tǒng)方案在開始階段就被排除掉了，因為它們只能讀取固定著的矩陣碼。Simatic MV440讀碼器還具有其它更大的優(yōu)勢。因此，該系統(tǒng)能識別各種物件表面的二維碼——取決于鏡頭，讀取距離在75—3000mm不等。

　　另外MV440配有C或CS接口的鏡頭接口，這樣就提供了一個靈活的解決方案，可以通過國際食品標準(IFS)關于玻璃在食品生產的限制性條款。鏡頭的前端由牢固的塑料罩保護。配置有MV440的鏡頭前的圖像區(qū)域可以根據各自的應用情況進行調整。

　　Zentis向來都喜歡選用西門子的自動化技術，這次再次證實了自己的正確選擇：“我們對大多數系統(tǒng)都很了解，而且所需的技術知識通過一個簡單的課程培訓就能獲得。西門子的整體方案在配置、數據處理和交流上使我們各個領域的工程技術人員更加簡單易懂——不從初始的設置到后續(xù)的調整以快速糾錯，都不再需要外部求助。

許多客戶要求指用二維碼（DMC），這使得商品的外包裝的識別更加方便，對于制造商本身而言也是如此。

　　輸送機的操作由高性能的Simatic S7-400H控制器操縱，然后通過WinCC 用戶界面顯示。除了相機需要的數據外，還裝有一個狀態(tài)計數器，比如可以計出已有多少紙箱的堆垛工作被追蹤識別。技術標準由客戶自行定義。“有了這個新系統(tǒng)，我們的物流和質量控制得到大幅提高，因為我們可以通過DMC打碼追溯產品各自的原材料以及相關的分揀路徑。如果出現投訴，錯誤的原因和產品的流通路徑能迅速再現?！痹谝M該系統(tǒng)之前，紙箱的相關數據必須通過手工記在托盤上的標簽上。如果要進行綜合數據的采集，那么相關的工作量將更加繁重。

完美的交互作用

　　Zentis采用了22 x 22點的矩陣碼，其成功運作在于各個部件之間的完美交互作用。畢竟，這些點的邊長僅有0.54mm。西門子Simatic MV440在二維碼生成的階段就能彌補其可能產生的偏差。

　　分辨率為1024×768像素的CCD傳感器相機提供了一個足夠獲取矩陣碼數據的顯示區(qū)域，即使在有系統(tǒng)性波動的情況下，比如定位、觸發(fā)準確性和打印位置等。在清晰度和大小有波動時，所采用的鏡頭和讀取法則的自動調整也能夠提供可靠的讀取結果。

　　對于二維矩陣碼可能的最佳照明就是環(huán)形燈。環(huán)形燈由MV440來控制，與圖像采集同步。這使得在極大光強度下保持一個20-10ms的曝光時間。圖像采集和照明由一個光障來自動觸發(fā)。

　　“該圖像處理系統(tǒng)一個最顯著的優(yōu)勢就是處理裝置可以和Profibus及Ethernet連接”，Achim Minten補充道。擁有了他們，由單獨另加的接口盒或轉換器引起的典型麻煩在一開始就被排除了。并且，配置技術人員可以從任何網絡終端直接接觸處理裝置，來調用或激活15個可存儲參數記錄之一。為此，分析處理裝置接收網絡上的一個固定IP地址。不用說，訪問可以采用密碼進行保護。

MV440 帶來了所需的照明

更高可靠度和明透明性的物流

　　MV440一個顯著地特點是：無需向傳統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)一樣必須編程或參數化設置。因為它能夠自動配置照明和識別運算法則，無需代碼模式進行用戶指令。這種自動參數化過程在輸送器在真實運行條件下運作時仍能發(fā)生；或者能在設備現場啟動；或在識別過程失誤時通過基于WEB的用戶界面來遠程控制。所以，該系統(tǒng)能夠保證可靠性最大的獨立識別。

　　MV440兼容ECC200(Error Correcting Code)標準，能讀取最新和最可靠的二維碼版本。通過里德所羅門碼（Reed-Solomon）糾錯，二維矩陣碼可以有效提高讀取的可靠性：即使25%的碼遭破壞，比如圖像遭污損，但數據內容仍可重構。

　　目前Zentis的Aachen-Eilendorf二廠，采用了MV440讀碼器，從此其運行完全滿足了客戶需求?！霸撓到y(tǒng)完美地實現了我們的愿望”，Achim Minten強調道?！拔磥恚覀兛梢灶A見，可以以同樣的方式用它來讀取EAN條碼?！?/span>

　　已經計劃好在四個裝置箱子所處的區(qū)域加置該系統(tǒng)。一個DMC碼也將按照生產線的要求，被刻到紙箱空白處。接著二維碼會被自動識別，觸發(fā)豎紙箱被分配到各自的生產線上去。無疑，這將提高生產效率和減少錯誤風險。