Fünf Hauptunterschiede bei Barcode-Bewertungsstandards: ISO 15415 vs. ISO/IEC TR 29158​

Das genaue Lesen von Barcodes ist für Hersteller von entscheidender Bedeutung, da es eine schnelle und zuverlässige Nachverfolgung von Teilen und Produkten ermöglicht, um die Bestandsgenauigkeit sicherzustellen und das Lieferkettenmanagement zu verbessern. Wenn es um die Verifizierung von zweidimensionalen (2D) und Direct Part Mark (DPM)-Codes geht, ist es wichtig, die richtigen Standards zu kennen, um die Genauigkeit und Einhaltung der Branchenvorschriften zu gewährleisten. Unlesbare Codes können zu Produktionsverzögerungen, erhöhten Kosten und Fehlern bei der Nachverfolgung oder Identifizierung führen, was die Distributionslogistik stören und die Produktqualität beeinträchtigen kann.

Öffnung bezieht sich auf die kreisförmige Probe, die an Rasterkreuzungen erfasst wird, mit der die Software bestimmt, ob eine Zelle dunkel oder hell ist. Die Größe der Öffnung wirkt sich direkt auf das Ergebnis aus. Wenn der Musterkreis sowohl dunkle als auch helle Zellen in ihm erfasst, ergibt sich ein Grauton. Idealerweise sollte die Öffnung in einer Zelle mit der richtigen Farbe zentriert sein. Zellen ohne scharfe Kanten oder mit anderen Zellfarben, die in sie einfließen, führen wahrscheinlich zu Grau. Das Dekodierungsverfahren wandelt das Bild in ein binäres um, sodass alles, was grau war, in Schwarz oder Weiß umgewandelt werden muss, was Raum für Ungenauigkeiten lässt. Eine Öffnung, die entweder zu groß oder zu klein ist, verringert die Genauigkeit der Einstufung.

ISO 15415:

• Die empfohlene Blendengröße für die Gradierung und Dekodierung beträgt in der Regel 80 % der Modulgröße.
• Dieser Standard sorgt für eine optimale Scanleistung, indem er die für die genaue Decodierung von Barcodes erforderliche Auflösung ausbalanciert, ohne unnötige Störungen oder Fehler zu verursachen.

ISO/IEC TR 29158 (AIM DPM):

• Die Codeleser-Software passt die Öffnungsgröße automatisch an, bis das Symbol decodiert ist.
• Die Einstufung wird mit zwei Öffnungsgrößen (50 % und 80 %) wiederholt, und die bessere Einstufung wird als Endergebnis angegeben.

• Wenn das Symbol mit keiner der Öffnungen decodiert werden kann, lautet die DECODE-Einstufung „F“ und dem Bericht wird eine Notiz hinzugefügt, auch wenn das Symbol in früheren Einstufungsphasen erkannt und mit einer anderen Öffnungsgröße decodiert wurde.

  

Der Gesamt-Schwellenwert ist der Punkt auf einer von dunkel nach hell verlaufenden Skala, der festlegt, ob eine Zelle eher hell oder eher dunkel ist. Dieser Vergleich unterstreicht die Unterschiede:

​ISO 15415:

• Der globale Schwellenwert ist der Median zwischen der höchsten (Rmax oder RL) und der niedrigsten Helligkeit (Rmin oder RD).  
• Bei Papieretiketten stammt der Rmax-Wert normalerweise aus einem Bereich innerhalb des Codes oder der Ruhezone und ist in der Regel konsistent und variiert nicht wesentlich, da Papieretiketten keine Spiegelreflexionen oder Blendeffekte aufweisen.

​ISO/IEC TR 29158

• Der globale Schwellenwert wird mithilfe des Otsu-Algorithmus berechnet, der die Varianz zwischen dunklen und hellen Elementen optimal minimiert und zu höheren Modulationswerten führt. Dies ist ein wichtiger Grund, warum er höhere Qualitäten als ISO 15415 liefert, insbesondere für DPM-Codes
  • Bei DPM-Codes können Blendflecken dazu führen, dass sich Rmax erheblich von den meisten anderen Leerzeichen im Code unterscheidet. Diese Diskrepanz steigert den globalen Schwellenwert, wodurch andere Bereiche des Codes näher an diesem Schwellenwert liegen und dadurch deren Modulationswert gesenkt wird.

Die Beleuchtung spielt eine wichtige Rolle bei der Barcode-Erkennung, da sie für eine gleichmäßige und klare Ausleuchtung sorgt, wodurch der Kontrast zwischen Balken und Zwischenräumen verbessert wird. Eine angemessene Beleuchtung minimiert Schatten und Reflexionen, die den Barcode verdecken könnten, und sorgt so für genauere und zuverlässigere Lesungen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Barcode-Qualitätsstandards besteht darin, dass ISO 29158 eine größere Bandbreite an Beleuchtungsoptionen zulässt.

ISO 15415:

• Der Standard ist eine vierseitige 45°-Beleuchtung.

​​ISO/IEC TR 29158:

• Erlaubt zusätzliche Beleuchtungswinkel, um die Beleuchtung schwieriger DPM-Codes zu ermöglichen
  • 30° von vier Seiten, entweder Nord/Süd oder Ost/West
  • ​90˚ diffuses achsennahes Licht
• Die verwendeten Lichtquellen werden mit einer Notation angegeben, die den Winkel und einen Buchstaben enthält (Q für 4 Lichtquellen, T für 2 Lichtquellen und S für 1 Lichtquelle).

Szenario aus der realen Welt: Auf einer Smartphone-Montagelinie sagt ein Modell voraus, ob ein Bildschirm einen Kratzer oder einen Sprung aufweist. Wenn es einen Kratzer vorhersagt, obwohl es sich tatsächlich um einen Sprung handelt, bestraft der Kreuzentropieverlust diese falsche Vorhersage aufgrund der Schwere des Fehlers. Das bringt das Modell dazu, seine Genauigkeit zu verfeinern, die Fehlererkennungspräzision zu verbessern und kostspielige Montagefehler zu minimieren.

Der Bildsensor funktioniert in beiden Normen ähnlich, aber in ISO29158 wird die Belichtung automatisch angepasst, um dunklere Codes aufzuhellen, wodurch sichergestellt wird, dass der gesamte Graustufenbereich vom Sensor verwendet wird. Während beide Standards eine hohe Beleuchtungsstärke verwenden (sodass das Umgebungslicht keinen praktischen Einfluss auf das Bild hat), wird der Belichtungswert in 29158 geändert:

• Der beste Indikator für die Lichtintensität ist die Belichtungszeit, da eine kurze Belichtungszeit nur bei hellem Licht möglich ist.
  • Wenn das Licht zunimmt, verkürzt sich die Belichtungszeit – was besser ist.
• Da die geänderte Belichtungszeit bekannt ist, kann die wahre Helligkeit berechnet werden.
• Der Parameter „Minimum Reflectance“ (MR) (Mindestreflexion), der sich am Ende der 29158-Parameterstufen befindet, überprüft, ob die Reflexion des voreingestellten Bildes einen Kontrast von mindestens 5 % aufweist.

Die Kalibrierung stellt sicher, dass dunklere Codes bei der Erfassung dunkler erscheinen, wodurch eine Baseline für Reflexionswerte in der Verifizierungssoftware erstellt wird. Dieser Prozess umfasst die Zuordnung der Messungen einer Kamera zu den tatsächlichen Reflexionswerten, um genaue Barcode-Lesungen zu gewährleisten.

Zunächst erfolgt die Bestimmung der richtigen Belichtungszeit, um ein vollständig helles Bild auf einer Kalibrierungskarte zu erhalten. Die Barcode-Symbole der Karte, die im Vergleich zur rückverfolgbaren „Judge“-Karte des National Institute of Standards and Technology (NIST) gemessen werden, bestimmen die exakten Rmin/Rmax-Werte des Symbolkontrasts. Diese Werte werden in die Verifizierungssoftware eingegeben, welche die Kameraeinstellungen entsprechend anpasst.

Derzeit gibt es keine DPM-spezifischen Kalibrierkarten für die anspruchsvolle Norm ISO 29158. Eine DataMatrix-Konformitätstestkarte kann zwar verwendet werden, die Kontrastwerte stimmen aber nicht perfekt mit denen auf der Karte überein. Es wird empfohlen, den Verifier auch nach ISO 15415 zu testen.