ISO 15416 1D 바코드 등급 평가 프로세스의 기본 사항 

1D 바코드는 막대와 공백 요소가 순서대로 배열된 상태로 되어 있으며, 너비 패턴을 기준으로 일련의 데이터를 생성합니다. 각각의 개별 막대 또는 공백을 요소라고 합니다. 특정 패턴을 형성하는 막대와 공백의 그룹을 문자라고 합니다. 각 심볼로지에는 서로 다른 패턴 세트가 포함되며 이것이 문자로 변환됩니다.  

코드를 해독하려면 스캔 라인이 코드를 수평으로 가로지르며 막대와 공백의 크기와 패턴을 결정하기 위한 반사율을 측정합니다. 스캔 라인이 코드를 가로질러 이동할때 공백 모듈을 지나면서 빛이 반사되고, 막대 모듈에서는 빛이 흡수 됩니다. 어두운 곳에서 밝은 곳으로 이동하는 빛의 경로가 스캔 반사 프로파일, 즉 SRP를 생성합니다. 라인 스캔이 진한 막대를 교차할 때, SRP가 전역 한도 미만으로 떨어지고, 옅은 공백 위를 가로지를 때 전역 한도 이상으로 다시 올라갑니다. 이미지의 점선은 전역 한도를 나타내는데, 이것이 밝고 어두운 사이를 나누는 그레이스케일 값을 정의합니다.

SRP 를 기반으로 등급 지정 매개 변수를 계산합니다. 이상적으로 SRP는 인쇄 시점에서 의도한 대로의 막대와 공백을 나타냅니다. 아래 이미지에서 코드는 결함 및 모듈레이션 문제를 가진 코드의 예를 보여줍니다. 만약 공백 영역 내에 얼룩과 같은 결함이 없다면, SRP 경로는 완곡한 상승 하강 라인을 그리게 됩니다. 하지만 얼룩이 있을경우 SRP 경로가 얼룩을 통과하면서 이 상승 라인이 약간 하락하게 됩니다. 또한 다른 공백보다 어두운 밝기의 공백을 스캔라인이 지나갈때 SRP 경로의 높이는 정상 밝기 공백보다 낮습니다. 이때 모듈레이션 문제가 발생합니다.

ISO 15416 등급 지정 프로세스

ISO 15416 평가 프로세스를 사용해, 10개 라인 스캔 결과의 평균을 산정하여 1D 바코드의 등급이 지정됩니다. 각 스캔 라인은 가독성을 평가하기 위해 9개의 매개변수에 대해 등급을 매깁니다. 그중 최저 등급의 매개변수가 해당 스캔라인의 등급이 됩니다. 각 라인 스캔에 대한 모든 스캔 등급의 평균을 산정해 전체 등급을 계산합니다.

1D 애퍼처 크기

스캔 반사 프로파일은 코드 길이 전체의 샘플로 구성됩니다. 샘플링된 영역의 직경이 조리개 크기입니다. 조리개는 1인치의 1/000에 해당하는 mil 단위입니다. 조리개 크기는 사용 중인 애플리케이션 표준에 의해 지정됩니다. 애퍼처가 자동 모드일때, 애플리케이션 표준이 선택되면 소프트웨어가 자동으로 해당 애플리케이션 표준에서 권장하는 애퍼처를 설정합니다. 

참조할 애플리케이션 표준이 없을 경우, 다음의 차트가 사용할 조리개 크기에 대한 일반적인 권장 사항을 제공합니다.

스페클 문제 해결

엔지니어들은 다양한 방법을 사용해 레이저 삼각 측량에서 스페클의 영향을 줄이기 위해 노력합니다. 스펙클을 제어할 수 있는 기본적인 동인이나 변수는 카메라의 파장과 조리개이므로 더 짧은 파장과 더 큰 조리개 카메라로 이동하면 평균 스펙클을 50% 줄일 수 있습니다. 그러나 고저간 오차는 거의 변동이 없습니다. 스페클 라인이 움푹 패인 곳이 있는 도로라고 하면, 평균적으로는 깊지 않다고 생각할 수 있지만 결국에는 몇몇개의 큰 웅덩이에 부딪히게 됩니다. 

스페클 효과를 방지하기 위해 일반적으로 사용되는 또 다른 방법은 여러 개의 이미지를 획득하여 평균을 구하는 것입니다. 이 방법은 스페클 패턴이 동작 또는 다른 수단으로 충분히 변경된 경우, 이미지 수에 대한 제곱근의 역으로 이미지에서 스페클을 제거합니다. 결과로 나타나는 이미지는 자연적으로 평균 공간적 특성을 갖게 되고, 이 프로세스에는 상당한 시간과 처리 오버헤드가 수반됩니다. 

레이저 홀로그래피에 사용되는 전형적인 두 가지 기법은 레이저를 이동하거나 레이저와 조명을 비추는 스크린 사이에서 확장 장치를 이동해서 스페클을 줄이거나 거의 없애 줍니다. 이 방법은 스페클을 상당 부분 줄여주지만, 무거운 물체를 이동할 때(이 경우, 무게가 몇 그램 정도 나가는 모든 물체 포함) 카메라 통합 시간을 수 밀리 초로 제한하고 다수의 측정에서 10분의 몇 밀리 초가 필요하게 됩니다. 또한 확장 장치가 빔 품질을 저하시켜 빛의 얇은 층이 불가능 해집니다.

공장 자동화를 위한 스페클 없는 머신 비전의 이점  

Cognex는 3D 레이저 프로파일링 비전 솔루션인 In-Sight L38의 특허를 취득하였습니다. 이 솔루션은 스페클의 모양과 효과를 없애고 똑바르고 선명하며, 밝은 라인을 생성하는 동시에, 더러운 환경에서 시스템의 성능을 강화하고 레이저 클래스 2M 레이저 안전도 제한 내에서 효과적으로 작동합니다.  

In-Sight L38 접근방식은 26 kHz에서 특수 확장 광학장치를 향해 빔을 전후로 스윕하는 MEM(미세전자기계) 미러에 의해 구동되는 450 nm 블루 레이저로부터 시작합니다. 이 솔리드 스테이트 광학 요소는 완벽히 균일한 부채꼴에서 한 방향으로 레이저 빛을 확산시키면서, 모놀리식 반도체 빔-스티어링 솔루션에 공통된 견고성과 미확산 레이저 빔에 상응하는 ‘시트 두께’를 유지하는 고유한 특성을 갖추고 있습니다.  

또한 라인을 따른 강도 분산이 균일합니다. 필드 레이저는 레이저 팬을 집중시키며, 기존의 레이저 라인 생성기와 비교해서 커다란 빛의 손실이 없습니다. 이와 함께 2개의 광학 요소가 개체에서 레이저 라인을 생성하며, 다시 센서로 반사될 때 모든 스페클을 제거하면서 레이저의 밝기를 유지합니다. 스페클 효과를 완화하려는 기계식 시스템과 달리, 새로운 스페클 없는 레이저는 소스에서 스페클의 원인을 제거합니다. 이로써 성공적인 3D 레이저 스캔 검사 시스템 개발을 위한 경로를 따라 발생하는 가볍거나 심각한 문제들을 없애 줍니다.  

마지막으로, 레이저 라인은 멀티파트 광학장치를 따라 수천 개의 포인트로부터 투사되기 때문에 레이저 프로젝터를 차단할 수 있는 오염물이 있더라도 선명하게 투사할 수 있게 합니다. 이 투사 방법은 작업자에게 안전하다는 추가적인 이점이 있습니다. In-Sight L38 레이저 소스는 3B 또는 3R이 아닌 2M으로 분류되어 필요한 안전 장비, 엔지니어링 리소스 및 구축 비용이 크게 줄어듭니다.

제품에 조준되는 높은 레이저 강도는 “스페클이 감소”된 다른 모든 3D 레이저 프로파일링 솔루션보다 더 높은 신호대잡음 값을 생성합니다. 이로써 개별 프레임 획득 시간이 26 us만큼 낮은 경쟁사의 솔루션보다 평균적으로 더 빠르게 시스템을 작동할 수 있습니다. 또한 스페클 감소는 더 높은 공간 해상도를 뜻하며, 그 결과 더욱 정확한 3D 측정이 가능해집니다. 레이저 라인의 선명함과 밝기, 수집 속도 등의 추가적인 이점 덕분에 같은 솔루션에서 고해상도 2D 그레이스케일 및 3D 용적 이미지를 생성할 수 있으므로 비용을 줄이면서 중요한 기능을 추가할 수 있습니다.