讲堂 | 工业读码基础知识指南——读码器的类型

领略过机器读码的卓越风采之后，想要从市面上种类繁多的读码器中挑选出最合适的一款，却无从下手，别担心，本期的康耐视主题讲堂，将为您详细讲解读码器的类型究竟有哪些？让你分分钟get√读码器挑选技能，话不多说，赶紧跟着小编进入第三堂课吧~~

激光扫描仪
在代码面世初期，代码仅可使用激光扫描仪读取。激光扫描仪将激光束作为光源，通常使用振荡偏转反射镜或旋转棱镜将激光束来回投射到整个条码上。然后，使用一个光电二极管测量条码反射回来的光线强度。接着，光电二极管将输出一个模拟信号，然后再将模拟信号转换成数字信号。


▲ 激光扫描仪

尽管激光扫描仪是一种比较陈旧的技术，但它们仍可提供一些操作优势。首先，激光扫描仪无需使用图像处理器。其次，它们的扫描速度也很快，每秒钟能够进行多达1,300次扫描。最后，由于它们使用的是激光，这是一种非常准直的光束，无论激光是从多远的位置发射出来的，基本上都不会出现偏离，因此，如果使用特殊的光学元件，激光扫描仪可以在相对较远的距离下读取一维条码。

然后，这并不意味着激光扫描仪不存在局限性。激光扫描仪的关键局限性在于，它们无法读取二维码，而相比一维条码，二维码的应用现在正日益普及。另外，激光扫描仪通常也难以读取棘手的一维条码，如印刷质量不佳、对比度低、扭曲变形或受损的一维条码，而在实际应用中，代码读取环境很少是完美无缺的，因此，误读和无法读取的数量通常会过高。如果元件高度反光，再加上光源的反射，往往会在元件上形成热斑，进而也会影响激光扫描仪读取元件。


▲ 使用激光扫描仪可能难以读取的代码

另外，代码位置对激光扫描仪而言也很重要，这是因为，除少数例外情形，一维条码通常必须以从左至右的顺序进行扫描。这可能需要使用额外的夹具或机械系统，以保证物品上的代码始终朝着同一方向。而且，激光扫描仪还使用振荡偏转反射镜等活动元件，这些活动元件在使用中很容易损坏，从而会导致额外的维修或更换成本和时间。最后，由于眼部安全性问题，用户必须对激光扫描仪采取隔离措施，以保护附近工人的人身安全。

基于图像的读码器
基于图像的读码器基本上都包含一台数字相机，用于采集代码的图像，另外还包含一台微型处理器，用于运行一些特别的图像处理软件，定位和解码代码，然后，再将所得出的数据通过网络传输出去。

图像分辨率
选择图像传感器或相机时，分辨率是最大的区分因素之一。图像分辨率是指每个图像是由多少像素组成的。

谈到如何将基于图像的读码器的分辨率与应用相匹配，最常见的标准之一就是每个模块所占的像素数量（PPM）。PPM是指需要使用多少像素来覆盖代码的一个单元格或模块，其可以确认相机是否具有读取代码所需的足够分辨率。虽然行业标准要求PPM达到1.5至2，但康耐视最新推出的Hotbars IITM算法可以将PPM要求降低至0.8。


▲ 像素网格显示基于图像的读码器时DataMatrix码上PPM

镜头
对于基于图像的读码器而言，光学元件是优质代码图像采集的关键。性能卓越的基于图像的读码器通常可同时提供S接口和C接口镜头选项，用户可根据在指定的工作距离下采集代码图像所需的分辨率数量来选择镜头。康耐视最新推出的基于图像的读码器还可提供液态镜头技术，这可以让读码器轻松适应固定式读码器与输送带上的产品之间的工作距离变化。液态镜头利用电荷来改变油与水这两种不同的液体所形成的界面形状，这样可以使光线弯曲，从而使图像聚焦。不同于传统的变焦镜头，液态镜头无需移动或使用机械元件，因此，相比机械或旋转式光学元件，液态镜头将会坚固耐用得多。


▲ 液态镜头技术

光源
光源在优质代码图像的采集方面也发挥着重要的作用。基于图像的读码器通常可提供多种光源选项，以保证能够精确地读取任何代码，包括印刷标签上的代码、凹面上的点阵式二维码等。康耐视基于视觉的手持式读码器可提供三种最主要的光源：明视场照明、暗视场照明和穹顶漫射照明。明视场照明突出的是组成代码的各种标识，而暗视场照明是指低角度照明，其突出的是代码标识周围的区域，非常适用于读取点阵式二维码和凹面上的代码。穹顶漫射照明则非常适用于读取反光表面和曲面上的元件，这是因为其可以减少热斑，并生成高对比度图像。康耐视基于图像的固定式读码器可提供多种集成式光源选项以及外部光源选项。另外，康耐视还可提供许多其他光源选项。如需了解不同光源技术和照明位置的效果，请咨询康耐视光源顾问（www.cognex.cn）。


▲ 光源技术

● 液态镜头技术可帮助制造商将代码读取率从75%提高到100%


挑战
制造商把不同尺寸的收缩包装玻璃纤维卷堆叠在滑轨上时，要对这些产品上的代码实现100%的读取率。

解决方案
Owens Corning?公司部署了康耐视的DataMan?读码器，其集成了液态镜头技术，可自动将读码器调整到不同的焦距。

由于读码器能够微调设置，并调整对比度和亮度，因此成功克服了透明收缩包装材料引起的镜面眩光问题。

接近100%的读取率消除了操作员手动介入自动化程序来保证标签始终位于辊卷顶部的需要。这使操作员能够省下大量时间，用于在生产过程中完成其它工作。

● DataMan读码器可帮助电池制造商解决读取率和集成的挑战


应用
提高激光标记到塑料基材上的二维DataMatrix码的读取率，同时在读码器和用于控制生产线的可编程逻辑控制器（PLC）之间实现更加无缝的集成。

解决方案
在产线上部署有各种工业协议和二维码解码软件的DataMan读码器，能够解决各种代码外观下降问题。

较高的读取率几乎消除了生产过程中手动输入代码数据的需求。而该公司以前曾遇到过生产量显著下降和数据输入错误问题。

通信
最后，行业最佳的基于图像的读码器可提供全面的工业通信协议，包括以太网、USB、RS-232、离散I/O、Ethernet/IP、PROFINET和Modbus TCP/IP。这简化了读码器与工厂网络之间的集成，对于读取和发送产品跟踪信息，以及在极少量无法读取或误读情况下存储图像而言，这一点都十分关键。行业最佳的基于图像的读码器允许用户对无法读取的图像实时进行分析，也可将其存储起来，以供日后审核，还能在打印机印刷出来的
代码对比度不够，或者打点标记系统的针头需要更换时，及时向操作员发送警报信息。能够实时进行性能评估，并提供统计流程控制（SPC），这是基于图像的读码器优于其前身激光扫描仪的另一大优势。


▲ 通信协议

由于基于图像的读码器能够提供额外的性能和灵活性，工业客户可能会认为基于图像的读码器的成本要比激光扫描仪昂贵得多。虽然这一点在过去的确是事实，但最新型的基于图像的读码器的成本与工业激光扫描仪的几乎相当，而工业激光扫描仪的功能却要少得多。另外，新型微处理器和CMOS数字传感器芯片也意味着，基于视觉的读码系统的速度几乎能够赶上速度最快的激光扫描仪。而且，除了这些技术发展成果外，还有基于图像的读码器的传统优势，包括：无活动元件，从而可延长激光扫描仪的使用寿命；能够读取受损代码和全向代码；能够存储图像以供日后进行审核和跟踪，以及监控代码标记系统。