ISO 15416の一次元バーコード評価プロセスの基本 

一次元バーコードは、バーとスペースを順番に並べて構成され、幅のパターンでデータが作成されます。各バーとスペースは、要素であり、特定のパターンを形成するバーとスペースのグループは文字と呼ばれます。各シンボルには、文字に変換される様々なパターンセットがあります。 

デコードするには、スキャン ラインがコードと公差するように水平に配置し、反射を測定して、バーとスペースのサイズとパターンを判断します。スキャン ラインがコードと公差したまま移動すると、スペース部分は光が反射し、バー部分は光が吸収されます。光は暗いところから明るいところに移動し、それによってスキャン反射率プロファイル (SRP) が作られます。スキャン ラインが暗いバーを横切ると、SRP がグローバルしきい値を下回り、明るいスペースを横切ると、グローバルしきい値が再び上昇します。画像の点線は、グローバルしきい値を表します。グローバルしきい値とは、明暗の間で分割されるグレースケールの値を定義するものです。

すべての評価パラメータは、SRP に基づいています。理想としては、SRP は、印刷とおりにバーとスペースを表します。この図のコードは、不具合と変調の問題のあるコードの例です。スキャン ラインが不要な点を横切ると、光路が下がり、滑らかなカーブにくぼみができます。また、他のスペースとは明らかに色が異なるスペースがあります。そのため、反射率プロファイルは他のスペース要素と同じ高さまで到達せずに、変調の問題が発生します。

ISO 15416 グレーディングプロセス

ISO 15416 グレーディングプロセスを使��して、一次元バーコードは10のスキャンラインの結果を平均化することによって評価されます。各スキャン ラインは、9 つの異なるパラメータに対して等級が付けられ、読みやすさが評価されます。最も低い評価パラメータがそのスキャンラインのスキャン評価になります。各スキャン ラインに対するすべてのスキャン評価が平均化されて、全体の評価が計算されます。

一次元アパーチャサイズ

スキャン反射率プロファイルは、コードの長さ全体にわたるサンプルで構成されます。サンプリングされた領域の直径は、アパーチャサイズです。アパーチャは、1000分の1インチに相当する mils (ミル) で表示されます。アパーチャサイズは、使用するアプリケーション規格で指定されます。アパーチャを「auto」（自動）に設定し、アプリケーション標準を選択した場合、ソフトウェアは自動的にそのアプリケーション標準で推奨されるアパーチャを設定します。 

参照するアプリケーション標準がない場合は、次の表に、使用するアプリケーションサイズの一般的な推奨値を示します。

スペックルの問題を解決

エンジニアは、さまざまな方法を使用して、レーザー三角測量におけるスペックルの影響を軽減しようとしています。スペックルを制御する基本的なドライバまたは変数は、波長とカメラの絞りであるため、短い波長にシフトし、カメラの絞りをより大きくすることで、平均スペックルの50%を減らすことができます。この場合でも山対谷の比の誤差はほとんど変わりません。スペックルのあるラインのパスにポットホールがある場合、そのポットホールが浅い可能性は平均より低いものの、最終的に大きいポットホールに当たる可能性も残っています。 

スペックルの影響に効果のある一般的な別の方法には、複数の画像を取り込み、それらを同時に平均化する方法があります。この方法は、スペックルパターンが動きやその他の手段によって十分変化するという条件の下、画像数の逆平方根で画像のスペックルを取り除きます。その結果、得られる画像の空間的な特徴が自然に平均化されますが、それにはかなりの時間と処理オーバーヘッドが伴います。 

レーザーホログラフィーで使用される2つの古典的な技術は、レーザーとレーザー照射されているスクリーン間でレーザーを動かしたり、ディフューザーを動かすことで、スペックルを減らすか、またはほぼ排除します。これによりスペックルが大幅に減少しますが、重いものを移動する（この場合、数グラムの重さ）場合で、カメラの統合時間が数ミリ秒に制限され、多くの測定で数10マイクロ秒が必要です。また、ディフューザーはビーム品質を破壊するため、薄い光のシートを作ることが不可能になります。

ファクトリオートメーション用スペックルフリーレーザーラインの可能性 

コグネックスが特許を取得した三次元レーザープロファイリングビジョンソリューションである「In-Sight L38」は、スペックルの外観と影響を排除し、真っ直ぐできれいな明るいラインを作り出し、汚れた環境におけるシステムを強化し、レーザークラス Mの目の安全限界の範囲内で最適に機能します。 

In-Sight L38アプローチは、マイクロエレクトロメカニカル（MEM）ミラーによって操縦される450 nmの青色レーザーで始まり、26 kHzでビームを、特別なディフューザー光学に向かって前後にスイープします。この固体光学素子は、完全に均一なファンでレーザー光を一方向に拡散するユニークな特性があり、半導体モノリシックのビームステアリングソリューションに共通する確実性で、拡散しないレーザービームに相当する「シート厚さ」を維持します。 

さらに、線に沿って均一に配光します。フィールドレンズはレーザーを集中させ、従来のレーザーラインジェネレータに比べて大きな光の損失はありません。この2つの光学要素を組み合わせて、対象物上にレーザーラインを生成し、センサに反射させ、レーザーの明るさを維持しながら、すべてのスペックルを排除します。スペックルの効果を軽減しようとする機械システムとは異なり、新しいスペックルフリーレーザーは、ソースでスペックルの原因を排除します。これにより、三次元レーザースキャン検査システムの開発に沿った浅い穴と深いポットホールの両方が排除されます。 

最後に、レーザーラインは多面レンズに沿って何千もの異なる点から投影されるため、レーザープロジェクタをブロックする可能性のある汚染物質に対してデバイスを強化します。この投影法には、オペレータにとって安全であるという付加的なメリットがあります。In-Sight L38レーザーソースは3Bまたは3Rではなく2Mに分類され、必要な安全装置、エンジニアリングソース、実装コストを大幅に削減します。

製品に照射される高強度レーザーで、その他の「スペックル低減」三次元レーザープロフィルソリューションより高いSN比を実��します。これにより、システムは、他社の最高ソリューションの平均よりも速く実行することができ、個々のフレーム取り込み時間は26マイクロ秒短縮されます。スペックル低減とは、高い空間分解能を意味し、高精度の三次元測定を実現します。さらに、レーザーラインの鮮明さと明るさ、および取得速度という新たなメリットにより、高解像度の二次元グレースケール画像と三次元体積画像を同じソリューションから生成できるため、コストを削減しながら機能を追加できます。