新型工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

王閃閃 海方

【摘要】本文基于工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)線的產(chǎn)品信息條形碼的識(shí)別與產(chǎn)品追溯。視覺檢測(cè)系統(tǒng)主要包括工業(yè)控制機(jī)（以下簡(jiǎn)稱工控機(jī)）、MATRIX 300N系列讀碼器、 可編程邏輯控制器（PLC）等模塊。其中讀碼器MATRIX 300N完成對(duì)條碼的采集與處理;工控機(jī)與讀碼器基于以太網(wǎng)通訊建立服務(wù)器與客戶端的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)結(jié)果信息的實(shí)時(shí)處理、存儲(chǔ)，便于數(shù)據(jù)查詢，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追溯。

【關(guān)鍵詞】條形碼;工業(yè)讀碼器;視覺檢測(cè)系統(tǒng)

近十年來，作為一種新型的承載信息的產(chǎn)品，條形碼除了給生活帶來極大便利，也已經(jīng)廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中，可大大提高產(chǎn)品檢測(cè)效率、快速更新生產(chǎn)數(shù)據(jù)、降低產(chǎn)品追溯難度，完美實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化產(chǎn)線監(jiān)控。隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)水平要求日益增高，條碼的精確閱讀識(shí)別與檢測(cè)、自動(dòng)化產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品的追溯已經(jīng)成為目前研究及實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的熱門。傳統(tǒng)的，條形碼檢測(cè)系統(tǒng)中引用SICK 2D相機(jī)的系列條碼閱讀器，此類讀碼器雖堅(jiān)固耐用，且可以識(shí)別不同分辨率的條形碼，但讀碼速率不高，在自動(dòng)化產(chǎn)線上，為提高生產(chǎn)效率，傳送帶輸送產(chǎn)品速度較快，留給讀碼器的工作時(shí)間只有2s，并且黏貼于產(chǎn)品上的條碼尺寸較小，傳統(tǒng)SICK讀碼器很難正常讀取。因此需安排人力實(shí)現(xiàn)手動(dòng)掃碼將數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，導(dǎo)致生產(chǎn)產(chǎn)線自動(dòng)化程度不高，且還要考慮人力工作的錯(cuò)誤率。

本文根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，選取性能優(yōu)越的DATALOGIC公司的MATRIX 300N系列讀碼器進(jìn)行研究。MATRIX 300N讀碼器可將卓越的讀碼性能與簡(jiǎn)易操作性集成于一個(gè)緊湊微型的設(shè)備中，在擁有高分辨速率的同時(shí)，其自定義通訊的方式也可高效解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊錄入的自動(dòng)化，極大地節(jié)省人力及生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)線自動(dòng)化效率。

本文設(shè)計(jì)的新型工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的主要內(nèi)容為基于MATRIX 300N系列讀碼器，建立工控機(jī)系統(tǒng)軟件利用以太網(wǎng)與讀碼器進(jìn)行通訊，完成了PLC板對(duì)讀碼器的命令下達(dá)及信息輸出，并對(duì)條碼檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及管理，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品檢測(cè)及追溯兩功能，具有高分辨率和分辨速率。

1. 工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二維條碼是由分布極其密密麻麻的矩陣組成的圖形，這些圖形按規(guī)律在二維平面上分布，即二進(jìn)制數(shù)矩陣組成數(shù)據(jù)的符號(hào)。本文以流水線工作檢測(cè)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)行二維碼識(shí)別比對(duì)工作流程如圖1。首先，讀碼器進(jìn)行二維碼信息的采集與處理;其次，工控機(jī)與讀碼器進(jìn)行以太網(wǎng)通信獲取讀碼器采集到的條碼信息，并進(jìn)行識(shí)別比對(duì)結(jié)果的處理;最后，將所有條碼信息都存儲(chǔ)在工控機(jī)文本中，便于對(duì)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)查詢及追溯。

A. 讀碼器采集與處理

選取MATRIX 300N讀碼器，其多樣材質(zhì)鏡頭選擇、自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)、多種讀碼觸發(fā)模式和自定義數(shù)據(jù)格式等功能，可處理采集過程中因條碼外觀質(zhì)量、條碼材質(zhì)及條碼光源環(huán)境等不良的因素;并且其較高的讀取及解碼速度，基本滿足99.99%的客戶讀取要求。流水線生產(chǎn)過程中，讀碼器采集與處理流程如圖2：

讀碼器采集與處理流程為：生產(chǎn)初始，首先完成對(duì)讀碼器的參數(shù)配置;生產(chǎn)過程中（要求自動(dòng)化生產(chǎn)線傳送帶速度小于等于30m/min），產(chǎn)品到讀碼位，PLC發(fā)送觸發(fā)信號(hào)至讀碼器進(jìn)行讀碼拍照并解碼;最終輸出條碼信息給工控機(jī)，等待下一次的讀解任務(wù)。

B. 以太網(wǎng)通信及識(shí)別比對(duì)結(jié)果處理

整個(gè)生產(chǎn)工序內(nèi)，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)控及可追溯性，工控機(jī)需與讀碼器實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊（初次通信時(shí)，需要進(jìn)行本地IP設(shè)置，使其與讀碼器在相同網(wǎng)段），獲取讀碼器采集到的條碼信息并識(shí)別比對(duì)，顯示在DLCODE監(jiān)控窗口中，并且會(huì)顯示讀碼次數(shù)、讀碼成功率、讀取時(shí)間等其他數(shù)據(jù)。

C. 識(shí)別比對(duì)結(jié)果存儲(chǔ)及及數(shù)據(jù)查詢

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的顯示、查詢及數(shù)據(jù)保護(hù)，在產(chǎn)線工控機(jī)上建立專屬EXCEL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，并設(shè)置提取密碼進(jìn)行加密。如圖3，為保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整性，早中晚不同班次的數(shù)據(jù)均可通過循環(huán)判斷完整存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)，其中庫(kù)中數(shù)據(jù)字段包括生產(chǎn)日期、班次、工作時(shí)間、漏掃情況、生產(chǎn)總數(shù)和讀碼成功率。查詢數(shù)據(jù)可直接在工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢窗口輸入查詢。

2. 結(jié)束語

根據(jù)某××康公司自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)需要，以MATRIX 300N工業(yè)讀碼器、工控機(jī)為硬件基礎(chǔ)，結(jié)合工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)新型工業(yè)讀碼器視覺檢測(cè)系統(tǒng)并投入運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品各零部件完全自動(dòng)化機(jī)器視覺高精度檢測(cè)，節(jié)省人力及生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率?；谝蕴W(wǎng)通信的工控機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品追溯。隨著工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，基于工業(yè)讀碼器的視覺檢測(cè)系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)有更廣闊的市場(chǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：王閃閃，河南商丘人，碩士，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，研究方向：動(dòng)車組電氣控制。海方，河南，碩士，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，研究方向：動(dòng)車組機(jī)械控制。