二维码自动识别在食品行业的应用_二维码_自动识别

二维码自动识别在食品行业的应用

2010/9/6 9:38:00

　　生产自动化在食品行业已经有很长的历史了。尤其是在外包装上，严格的客户需求要求生产商必须想出更新的方法来应对。比如外包装上的商品条形码不再适用于生产设备的识别和控制——因为它们会导致客户商品管理系统出现问题，那么二维矩阵码就是代替条码最方便的选择。我们所举的位于德国亚琛市的食品案例描述了二维矩阵码的自动检测技术。

　　位于亚琛的臻蒂丝（ZENTIS）不仅是德国最大的果酱生产商之一；同时，供应谷类食品，生杏仁，糖果和杏仁果糖给零售商和加工公司。亚琛的爱伦多夫（Eilendorf）二厂有190位工人，每年生产糖果近20000吨。

　　为了对最初的原材料和整个生产过程的识别，以及最后追溯的目的，在2005年年初，厂内物流系统进行了重新调整。为了此次调整，在生产线的终端要求一个特殊的解决方案，使得产品能自动被装进竖直的装箱盒子里，然后通过不同的路径到达“终点站”——堆垛站。在自箱子被分配到正确的站点前，为了保证对纸箱的可靠识别，厂商决定采用来自西门子自动化集团的Simatic MV440视觉传感器。

　　“如今许多客户要求产品外包装上不要再贴简易的一维条形码（EAN 或 UPC 码），以避免与各自的商品管理系统上的条码、及收银台上的扫描仪产生冲突”负责Zentis工厂自动化的欧洲区经理Achim Minten这样说。“所以我们选择在商品纸箱上刻制通过照相系统读取和分析数据的二维矩阵码。”

　　这不仅满足了零售商的要求，也产生了功能性的优势，因为二维矩阵码能在形状、内容、和尺寸上方便地进行调整。因而在臻蒂丝（Zentis）生产线、堆垛站的分配和货号均采用仅12×12毫米大小的的图像矩阵码。

以0.7 m/s的速度准确读取

对生产工作进行实时监控：通过Simatic WinCC过程监控系统来进行处理和分析。

　　决定采用Simatic MV440读码器来对纸箱进行堆垛站分拣前的追踪主要要一下三个原因：令人信服的照相系统拥有超高速的吞吐量；西门子工业领域的最优解决方案；与现有自动技术的高度兼容性，省时而成本低廉。

　　在方案计划阶段，由于系统要求在0.7m/s的速度上无误运行，大家的注意力放在了二维码编码和自动读取装置之间的相互作用上。光是基于以上这个基本的要求，好几个可能的系统方案在开始阶段就被排除掉了，因为它们只能读取固定着的矩阵码。Simatic MV440读码器还具有其它更大的优势。因此，该系统能识别各种物件表面的二维码——取决于镜头，读取距离在75—3000mm不等。

　　另外MV440配有C或CS接口的镜头接口，这样就提供了一个灵活的解决方案，可以通过国际食品标准(IFS)关于玻璃在食品生产的限制性条款。镜头的前端由牢固的塑料罩保护。配置有MV440的镜头前的图像区域可以根据各自的应用情况进行调整。

　　Zentis向来都喜欢选用西门子的自动化技术，这次再次证实了自己的正确选择：“我们对大多数系统都很了解，而且所需的技术知识通过一个简单的课程培训就能获得。西门子的整体方案在配置、数据处理和交流上使我们各个领域的工程技术人员更加简单易懂——不从初始的设置到后续的调整以快速纠错，都不再需要外部求助。

许多客户要求指用二维码（DMC），这使得商品的外包装的识别更加方便，对于制造商本身而言也是如此。

　　输送机的操作由高性能的Simatic S7-400H控制器操纵，然后通过WinCC 用户界面显示。除了相机需要的数据外，还装有一个状态计数器，比如可以计出已有多少纸箱的堆垛工作被追踪识别。技术标准由客户自行定义。“有了这个新系统，我们的物流和质量控制得到大幅提高，因为我们可以通过DMC打码追溯产品各自的原材料以及相关的分拣路径。如果出现投诉，错误的原因和产品的流通路径能迅速再现。”在引进该系统之前，纸箱的相关数据必须通过手工记在托盘上的标签上。如果要进行综合数据的采集，那么相关的工作量将更加繁重。

完美的交互作用

　　Zentis采用了22 x 22点的矩阵码，其成功运作在于各个部件之间的完美交互作用。毕竟，这些点的边长仅有0.54mm。西门子Simatic MV440在二维码生成的阶段就能弥补其可能产生的偏差。

　　分辨率为1024×768像素的CCD传感器相机提供了一个足够获取矩阵码数据的显示区域，即使在有系统性波动的情况下，比如定位、触发准确性和打印位置等。在清晰度和大小有波动时，所采用的镜头和读取法则的自动调整也能够提供可靠的读取结果。

　　对于二维矩阵码可能的最佳照明就是环形灯。环形灯由MV440来控制，与图像采集同步。这使得在极大光强度下保持一个20-10ms的曝光时间。图像采集和照明由一个光障来自动触发。

　　“该图像处理系统一个最显著的优势就是处理装置可以和Profibus及Ethernet连接”，Achim Minten补充道。拥有了他们，由单独另加的接口盒或转换器引起的典型麻烦在一开始就被排除了。并且，配置技术人员可以从任何网络终端直接接触处理装置，来调用或激活15个可存储参数记录之一。为此，分析处理装置接收网络上的一个固定IP地址。不用说，访问可以采用密码进行保护。

MV440 带来了所需的照明

更高可靠度和明透明性的物流

　　MV440一个显著地特点是：无需向传统的图像处理系统一样必须编程或参数化设置。因为它能够自动配置照明和识别运算法则，无需代码模式进行用户指令。这种自动参数化过程在输送器在真实运行条件下运作时仍能发生；或者能在设备现场启动；或在识别过程失误时通过基于WEB的用户界面来远程控制。所以，该系统能够保证可靠性最大的独立识别。

　　MV440兼容ECC200(Error Correcting Code)标准，能读取最新和最可靠的二维码版本。通过里德所罗门码（Reed-Solomon）纠错，二维矩阵码可以有效提高读取的可靠性：即使25%的码遭破坏，比如图像遭污损，但数据内容仍可重构。

　　目前Zentis的Aachen-Eilendorf二厂，采用了MV440读码器，从此其运行完全满足了客户需求。“该系统完美地实现了我们的愿望”，Achim Minten强调道。“未来，我们可以预见，可以以同样的方式用它来读取EAN条码。”

　　已经计划好在四个装置箱子所处的区域加置该系统。一个DMC码也将按照生产线的要求，被刻到纸箱空白处。接着二维码会被自动识别，触发竖纸箱被分配到各自的生产线上去。无疑，这将提高生产效率和减少错误风险。