Sabit barkod okuyucu nasıl seçilir: çözünürlük, lens, aydınlatma

Sabit barkod okuyucu seçimi, katalogdan model karşılaştırmakla değil okunacak kodun ölçülmesiyle başlar. Doğru sıra izlendiğinde seçim aslında bir hesap işidir: kodun modül boyutu ve kapsanması gereken alan belli olduğunda gereken çözünürlük kendiliğinden çıkar, çözünürlük ve çalışma mesafesi belli olduğunda lens çıkar, yüzey ve renk belli olduğunda aydınlatma çıkar. Bu yazı o sırayı ve her adımdaki hesabı anlatıyor.

Adım 1-3: Kod, görüş alanı ve çözünürlük

İlk üç adım birbirine bağlıdır ve birlikte tek bir hesap oluşturur. Bu hesabın sonucu, sonraki adımlarda hangi cihazın masada kaldığını belirler.

Adım 1: Kodu tanımlayın

Her şey iki bilgiyle başlar: sembol tipi ve modül boyutu.

Modül, koddaki en küçük birim öğedir. 1D barkodlarda en dar çubuğun genişliği, 2D kodlarda tek bir kare hücrenin kenar uzunluğudur. Bu değer okuyucu seçiminin tamamını belirler ve tahminle değil ölçümle bulunur. Basılı bir etikette 0,25 mm ile 0,5 mm arasında olması yaygındır; doğrudan parça markalamada 0,2 mm’ye kadar inebilir; palet ve koli etiketlerinde 1 mm’yi aşabilir.

Bu aşamada ayrıca kodun kaç karakter taşıyacağı, ne kadar sık değişeceği ve yüzeyin nasıl bir yüzey olduğu not edilir. Buruşabilen etiket, streç film altında kalan koli, parlak metal ve ıslak yüzey sonraki adımlarda farklı kararlara yol açar.

Adım 2: Görüş alanını belirleyin

Görüş alanı (FOV), okuyucunun belirli bir mesafede görebildiği alandır. Gereken FOV, kodun konumunun ne kadar değişebildiğiyle belirlenir.

Kod ürün üzerinde her zaman aynı yerdeyse ve ürün konveyörde yönlendirilerek geliyorsa dar bir FOV yeterlidir. Kod ürünün neresinde olduğu belli değilse veya konveyör genişliği boyunca herhangi bir yerde olabiliyorsa, FOV bant genişliğinin tamamını kapsamalıdır. Ürün pozisyon toleransını ve titreşim payını da eklemek gerekir; hesaplanan alana genellikle yüzde 10 pay bırakılır.

FOV ile mesafe arasındaki ilişki şudur:

FOV = 2 × çalışma mesafesi × tan(görüş açısı / 2)

Görüş açısı hem lensin odak uzaklığına hem de sensörün fiziksel boyutuna bağlıdır. Bu yüzden farklı sensör formatlarındaki iki modeli aynı lens odak uzaklığıyla karşılaştırmak yanıltıcıdır; üreticinin kendi FOV ve alan derinliği diyagramları esas alınmalıdır.

Adım 3: Çözünürlük ve piksel/modül kuralı

Kritik hesap burada yapılır. Sensörün yatay piksel sayısı, kapsanan yatay alana bölünerek milimetre başına düşen piksel bulunur; bu değer modül boyutuyla çarpılınca modül başına piksel çıkar.

piksel/mm     = yatay piksel sayısı / FOV genişliği (mm)
piksel/modül  = piksel/mm × modül boyutu (mm)

Kural: modül başına en az 3 piksel. Bu bir alt sınırdır, hedef değildir. Baskı kalitesi yüksek, kontrast iyi ve yüzey düz ise 3-4 piksel ile çalışılabilir. Doğrudan parça markalama, düşük kontrast, buruşma, yansıma veya kirlenme varsa 5 piksel ve üzeri hedeflenir.

Hesap tutmadığında üç seçenek vardır: daha yüksek çözünürlüklü sensör kullanmak, çalışma mesafesini kısaltarak FOV’u daraltmak veya alanı iki okuyucuya bölmek. Üçüncü seçenek çoğu zaman en ucuzudur ve en fazla payı bırakır.

Adım 4-5: Optik ve aydınlatma

Çözünürlük hesabı tuttuktan sonra sıra, kodun gerçekten net ve kontrastlı görüntülenmesine gelir. Bu iki adım atlandığında yeterli çözünürlüğe sahip bir cihaz bile okuma yapmaz.

Adım 4: Çalışma mesafesi, lens ve alan derinliği

Çalışma mesafesi genellikle mekanik kısıtla belirlenir: okuyucu konveyörün ne kadar yakınına monte edilebiliyor, temizlik ve bakım için ne kadar boşluk gerekiyor, forklift veya operatör çarpma riski var mı.

Alan derinliği (DOF), kodun kabul edilebilir netlikte görüldüğü en yakın ve en uzak mesafe arasındaki aralıktır. Ürün yüksekliği değişiyorsa DOF, o yükseklik farkının tamamını kapsamalıdır. Modül küçüldükçe DOF daralır; bu iki büyüklük ters yönde çalışır.

Ürün yüksekliği farkı DOF’u aşıyorsa üç çözüm vardır: sabit odaklı model yerine otomatik odaklı veya sıvı lensli model kullanmak, okuyucuyu yandan konumlandırarak mesafe değişimini azaltmak ya da yükseklik ölçen bir sensörden gelen veriyle odağı dinamik olarak ayarlamak.

Lens seçiminde kısa odak uzaklığı geniş açı ve kısa mesafe, uzun odak uzaklığı dar açı ve uzun mesafe demektir. Sabit C-Mount lensler daha geniş bir optik kombinasyon sunar; sıvı lensler ise odağı elektronik olarak değiştirebildiği için ürün reçetesi değiştiğinde cihaza fiziksel müdahale gerektirmez.

Adım 5: Aydınlatma

Aydınlatmada iki karar verilir: renk ve geometri.

Renk. Aydınlatma, kodla zıtlık oluşturacak şekilde seçilir. Kırmızı aydınlatma siyah-beyaz basılı etiketlerin çoğunda iyi çalışır ve ekonomiktir. Kırmızı zemin üzerine basılmış bir kod kırmızı ışıkta zeminle aynı parlaklıkta görünür ve kaybolur; bu durumda mavi veya beyaz kullanılır. Renkli ambalajda beyaz aydınlatma tarafsız sonuç verir. İşlenmiş metal ve düşük kontrastlı yüzeylerde mavi çoğunlukla daha keskin kenar üretir.

Geometri. Doğrudan aydınlatma mat yüzeylerde yeterlidir. Parlak yüzeylerde doğrudan yansıma sembolü siler; bu durumda polarize filtre, difüz kubbe veya çok düşük açılı karanlık alan aydınlatması gerekir. Streç film altındaki koli etiketleri, filmin oluşturduğu parlamayı kesmek için genellikle polarize aydınlatma ister.

Ortam ışığı da hesaba katılır. Doğrudan güneş ışığı alan bir kapı önü istasyonunda okuyucunun kendi aydınlatması ortam ışığının gücünün altında kalabilir; bu durumda gölgeleme yapılır veya kızılötesi aydınlatma ve buna uygun bant geçiren filtre kullanılır.

Adım 6-8: Hız, tetikleme ve ortam

Son üç adım, doğru seçilmiş bir optiğin sahada da çalışmasını sağlayan koşulları belirler. Hız ve tetikleme okumanın zamanlamasını, koruma sınıfı ise cihazın ömrünü tayin eder.

Adım 6: Hat hızı ve pozlama süresi

Hareket bulanıklığı, pozlama süresi boyunca ürünün aldığı yoldur:

bulanıklık (mm) = hat hızı (mm/s) × pozlama süresi (s)

Kabul edilebilir sınır, bulanıklığın bir modül genişliğini aşmamasıdır; güvenli tasarım yarım modülü hedefler.

Örnek: hat hızı 1 m/s (1000 mm/s), modül 0,5 mm. Bir modüllük bulanıklık için pozlama en fazla 0,5 / 1000 = 500 mikrosaniye; yarım modül için 250 mikrosaniye olmalıdır.

Pozlama kısaldıkça sensöre düşen ışık azalır, bu yüzden yüksek hızlı hatlarda güçlü aydınlatma zorunlu hale gelir. İkinci bir kısıt kare hızıdır: ürünün FOV içinde kaldığı süre boyunca en az bir, tercihen birkaç kare alınabilmelidir.

Adım 7: Tetikleme

Dört yaygın yöntem vardır.

• Harici sensör tetiği. Fotosel veya yakınlık sensörü ürünü algılar, okuyucuya dijital giriş üzerinden sinyal verir. En yaygın ve en öngörülebilir yöntemdir.
• PLC komutu. Tetik, fieldbus üzerinden PLC’den gelir. Okuma penceresinin proses mantığıyla birlikte yönetilmesi gerektiğinde kullanılır.
• Sürekli mod. Okuyucu aralıksız görüntü alır ve kod gördüğünde çözer. Tetik sensörü konulamayan yerlerde kullanılır, işlem yükü ve tekrarlı okuma riski daha yüksektir.
• Enkoder ile senkronizasyon. Konveyör enkoderi, ürünün konumunu okuyucuya bildirir. Değişken hızlı hatlarda ve okuma sonucunun belirli bir noktada bir aktüatöre bağlanması gerektiğinde kullanılır.

Tetikleme tasarımının ayrılmaz parçası, okunamayan kod (no-read) durumunda ne olacağıdır. Okuma penceresi kapandığında sonuç üretilmiyorsa bu da bir sonuçtur ve PLC tarafında ele alınmalıdır.

Adım 8: Ortam ve koruma sınıfı

IP koruma sınıfı ortam koşuluna göre seçilir. Tozlu ortamda IP65, yıkama yapılan yerlerde IP67 aranır; basınçlı sıcak su ile yıkanan gıda tesislerinde IP69K ayrıca değerlendirilir. Çalışma sıcaklığı aralığı, fırın çıkışı gibi noktalarda cihazın kendisini eleyen bir kısıt olabilir.

Titreşim, kaynak sıçraması, ESD riski ve lazer markalama makinesinin yakınında YAG filtresi ihtiyacı da bu adımda değerlendirilir. Montaj braketi, gövde uzunluğu ve konnektör yönü panonun içinde kalan alanı belirler.

Örnek hesap

Bir konveyör üzerinde 300 mm genişliğinde bir bant var. Ürünler bant üzerinde yönlendirilmiyor, kod bant genişliği boyunca herhangi bir yerde olabiliyor. Kod Data Matrix, modül boyutu 0,5 mm. Hat hızı 1 m/s. Okuyucu bandın 500 mm üzerine monte edilebiliyor.

FOV. Tolerans payıyla birlikte yaklaşık 320 mm yatay alan gerekiyor. 34 derece yatay görüş açısına sahip bir optikle 500 mm mesafede FOV genişliği yaklaşık 2 × 500 × tan(17°) = 306 mm çıkar. Bu, gereken 320 mm’nin biraz altındadır; mesafe 520 mm’ye çıkarıldığında yaklaşık 318 mm elde edilir.

Çözünürlük. 1920 piksel yatay çözünürlüklü bir sensörle 318 mm alanda piksel yoğunluğu 1920 / 318 = 6,0 piksel/mm olur. Modül başına düşen piksel 6,0 × 0,5 = 3,0 pikseldir. Bu, mutlak alt sınırda demektir. Etiket baskısı temiz ve yüzey mat ise çalışır, ancak pay yoktur.

Karar. İki seçenek var. Birincisi daha yüksek çözünürlüklü bir sensöre geçmek; 2560 piksel yatay çözünürlükle aynı alanda 8,0 piksel/mm ve modül başına 4,0 piksel elde edilir. İkincisi alanı iki okuyucuya bölmek; her biri 160 mm kapsadığında piksel yoğunluğu 12 piksel/mm’ye, modül başına piksel 6,0’ya çıkar.

Pozlama. 1000 mm/s hızda yarım modül bulanıklık için pozlama 250 mikrosaniyenin altında tutulmalıdır. Bu kısa pozlama, güçlü aydınlatma modülü gerektirir.

Bu hesap, Datalogic Matrix ailesinde model seçiminin nasıl yapıldığını da gösterir: dar alan ve kısa mesafeli kompakt istasyonlarda Matrix 120 ve Matrix 220, orta ölçekli alanlarda Matrix 320 2MP, geniş alanın tek cihazla kapsanması gerektiğinde Matrix 320 5MP değerlendirilir.

Sık yapılan hatalar

Modül boyutunu ölçmeden tahmin etmek, ilk sırada gelir. İkinci sırada FOV’u kod alanına göre değil ürün alanına göre hesaplamak vardır; ürün konumu değişiyorsa hesap kod boyutuna göre yapılamaz. Üçüncüsü alan derinliğini göz ardı etmektir: sabit ürün yüksekliği varsayımıyla seçilen sabit odaklı cihaz, ilk ürün değişiminde okuma yapmaz. Dördüncüsü aydınlatmayı en sona bırakıp cihazla birlikte gelen standart aydınlatmayla yetinmektir.

Sonuç

Doğru seçim, kodun ölçülmesiyle başlayıp hesapla ilerleyen bir süreçtir. Modül boyutu, gereken görüş alanı ve mekanik kısıtlar bilindiğinde geriye kalan birkaç seçenektir. Kritik olan, hesabın sonucunda kalan payı görmektir; sınırda kalan bir kurulum ilk kirlenmede veya ilk etiket değişiminde sorun çıkarır.

Kendi hattınız için bu hesabı birlikte yapmamızı isterseniz, numune kodunuz ve hat ölçüleriyle bize ulaşabilirsiniz.