Aspectos básicos del proceso de calificación de códigos de barras 1D ISO 15416 

Un código de barras 1D está formado por una secuencia de barras y espacios que crea un conjunto de datos en función del patrón de la anchura. A cada barra o espacio individual se le denomina elemento. Los grupos de barras y espacios que conforman un patrón concreto se le denomina caracteres. Cada simbología tiene un conjunto distinto de patrones que se traducen en caracteres.  

Para la decodificación, un escaneado lineal cruza el código de forma horizontal midiendo los niveles de reflectividad para determinar el tamaño y el patrón de la barra y los espacios. Cuando el escaneado lineal se mueve por el código, la luz se refleja cuando cruza por los módulos de espacio y los módulos de barras la absorben. La trayectoria de la luz desde la oscuridad hacia la luz es lo que crea un perfil de reflectancia de escaneado (SRP). Cuando el escaneado lineal cruce las barras oscuras, provocará que el SRP caiga por debajo del umbral general y, posteriormente, vuelva a subir por encima del umbral general cuando pase por los espacios de luz. La línea de puntos de la imagen representa el umbral general, que es lo que define los valores de la escala de grises que divide entre luz y oscuridad.

Todos los parámetros de clasificación se basan en el SRP. Idealmente, el SRP representa las barras y los espacios como se esperaba al imprimirlos. El código de esta imagen muestra un ejemplo de un código con defectos y problemas de modulación. Cuando el escaneado lineal pasa por el defecto, la trayectoria de la luz empieza a bajar, lo que interrumpe la curva uniforme con una caída. Además, hay un espacio que no es tan claro como el resto de los espacios, por lo que el perfil de reflectancia no alcanza la misma altura que el resto de los elementos de espacios, lo que revela un problema con la modulación.

Proceso de clasificación según la norma ISO 15416

Al usar la norma ISO 15416 para el proceso de clasificación, los códigos de barras 1D se clasifican mediante un promedio de los resultados de 10 escaneados lineales. Cada escaneado lineal se clasifica en comparación con nueve parámetros distintos para evaluar la legibilidad. El parámetro de clasificación más bajo se convierte en la clasificación del escaneado para el escaneado lineal. A continuación, se hace un promedio de todas las clasificaciones de escaneado de cada escaneado lineal para calcular la clasificación general.

Tamaño de apertura 1D

El perfil de reflectancia de escaneado consta de muestras a lo largo del ancho del código. El diámetro del área de muestra es el tamaño de apertura. Las aperturas se cuantifican en milésimas, el equivalente a 1000 partes de una pulgada. El tamaño de apertura se especifica por la norma de aplicación en uso. Si la apertura se configura en automático y se selecciona una aplicación estándar, el software configurará de forma automática la apertura recomendada para dicha aplicación estándar.  

Si no cuenta con una aplicación estándar de referencia, el siguiente gráfico le recomendará de forma general los tamaños de apertura que debe usar.

Resolver el desafío del moteado

Los ingenieros utilizan diferentes métodos para intentar reducir el impacto del moteado en la triangulación láser. Dado que los conductores o las variables básicas que controlan el moteado son la longitud de onda y la apertura de la cámara, pasar a una longitud de onda más corta y usar una cámara de mayor apertura puede reducir el moteado en un 50%. Sin embargo, el error de pico a valle cambia poco. Si su línea de moteado fuera un camino con baches, tendría menos y, en promedio, serían menos profundos, pero eventualmente seguiría encontrando varios grandes. 

Otro método utilizado habitualmente para combatir el efecto del moteado es tomar múltiples imágenes y promediarlas juntas. Este método elimina el moteado en la imagen a la inversa de la raíz cuadrada del número de imágenes, siempre que los patrones de moteado hayan sido modificados lo suficiente por el movimiento o algún otro medio. La imagen resultante promediaría naturalmente las características espaciales, pero aún necesitaría de cantidades significativas de tiempo y gastos de procesamiento. 

Dos técnicas clásicas utilizadas en la holografía láser disminuyen o casi eliminan el moteado moviendo el láser o moviendo un difusor entre el láser y la pantalla que se ilumina. Esto reduce significativamente el moteado, pero mover cosas pesadas (en este caso, cualquier cosa que pese al menos algunos gramos) limita los tiempos de integración de la cámara a muchos milisegundos, cuando muchas mediciones requieren unas decenas de microsegundos. Además, los difusores destruyen la calidad del rayo, lo que hace imposible conseguir una hoja fina de luz.

La promesa de visión artificial sin moteado para la automatización industrial  

Cognex ha patentado una solución de visión de perfilador láser 3D, In-Sight L38, que elimina la apariencia y los efectos del moteado y produce una línea extremadamente recta, limpia y brillante a la vez que endurece el sistema contra los entornos sucios y opera dentro de los límites de seguridad ocular láser de clase 2M.  

El abordaje de In-Sight L38 comienza con un láser azul de 450 nm dirigido por un espejo microelectromecánico (MEM) que barre el haz de un lado a otro a 26 kHz hacia una óptica difusora especial. Este elemento óptico de estado sólido tiene la propiedad única de difundir la luz láser en una dirección en abanico perfectamente uniforme, manteniendo un “grosor de hoja” equivalente al de un rayo láser no difundido con la robustez común a las soluciones monolíticas de dirección del rayo con semiconductores.  

Además, la distribución de la intensidad a lo largo de la línea es uniforme. Una lente de campo concentra el abanico láser y no hay una pérdida de luz significativa en comparación con los generadores de línea láser más tradicionales. Juntos, estos dos elementos ópticos generan una línea láser sobre el objeto que, una vez se refleja en el sensor, elimina el moteado mientras mantiene el brillo del láser. Al contrario que los sistemas mecánicos que intentan mitigar el efecto del moteado, el nuevo láser sin moteado elimina las causas del moteado en la fuente. Esto elimina los baches superficiales y profundos en la trayectoria hacia desarrollar un sistema de inspección exitoso de escaneo láser 3D. 

Por último, dado que la línea láser se proyecta desde miles de puntos diferentes a lo largo de la óptica multiparte, endurece el dispositivo contra los contaminantes que podrían bloquear el proyector láser. Este método de proyección tiene la ventaja adicional de ser seguro para el operador. Las fuentes láser In-Sight L38 láser están clasificadas como 2M en lugar de 3B o 3R, lo que reduce significativamente el equipo de seguridad necesario, los recursos de ingeniería y los costos de implementación.

La alta intensidad del láser dirigido al producto genera un valor de señal-ruido superior al de cualquier otra solución de perfilador láser 3D de "reducción de moteado". Esto permite que los sistemas funcionen en promedio más rápido que la mejor solución de la competencia, con tiempos de adquisición de fotogramas individuales tan bajos como 26 ms. La reducción de moteado también implica una mayor resolución espacial, lo que se traduce en mediciones 3D más precisas. Como beneficio adicional, la nitidez y el brillo de la línea láser y la velocidad de adquisición permiten generar imágenes volumétricas 2D de alta resolución en escala de grises y en 3D a partir de la misma solución, lo que añade una capacidad significativa a la vez que reduce los costos.