新型工业读码器视觉检测系统的设计研究

王闪闪 海方

【摘要】本文基于工业读码器视觉检测技术，设计了一套工业读码器视觉检测系统，实现对自动化产线的产品信息条形码的识别与产品追溯。视觉检测系统主要包括工业控制机（以下简称工控机）、MATRIX 300N系列读码器、 可编程逻辑控制器（PLC）等模块。其中读码器MATRIX 300N完成对条码的采集与处理;工控机与读码器基于以太网通讯建立服务器与客户端的关系，实现对检测结果信息的实时处理、存储，便于数据查询，实现产品追溯。

【关键词】条形码;工业读码器;视觉检测系统

近十年来，作为一种新型的承载信息的产品，条形码除了给生活带来极大便利，也已经广泛运用于工业生产中，可大大提高产品检测效率、快速更新生产数据、降低产品追溯难度，完美实现自动化产线监控。随着工业生产对自动化检测水平要求日益增高，条码的精确阅读识别与检测、自动化产线生产产品的追溯已经成为目前研究及实际生产应用的热门。传统的，条形码检测系统中引用SICK 2D相机的系列条码阅读器，此类读码器虽坚固耐用，且可以识别不同分辨率的条形码，但读码速率不高，在自动化产线上，为提高生产效率，传送带输送产品速度较快，留给读码器的工作时间只有2s，并且黏贴于产品上的条码尺寸较小，传统SICK读码器很难正常读取。因此需安排人力实现手动扫码将数据录入系统，导致生产产线自动化程度不高，且还要考虑人力工作的错误率。

本文根据实际生产需求，选取性能优越的DATALOGIC公司的MATRIX 300N系列读码器进行研究。MATRIX 300N读码器可将卓越的读码性能与简易操作性集成于一个紧凑微型的设备中，在拥有高分辨速率的同时，其自定义通讯的方式也可高效解决系统数据通讯录入的自动化，极大地节省人力及生产时间，提高生产线自动化效率。

本文设计的新型工业读码器视觉检测系统的主要内容为基于MATRIX 300N系列读码器，建立工控机系统软件利用以太网与读码器进行通讯，完成了PLC板对读碼器的命令下达及信息输出，并对条码检测结果进行数据传输及管理，最终实现产品检测及追溯两功能，具有高分辨率和分辨速率。

1. 工业读码器视觉检测系统设计

二维条码是由分布极其密密麻麻的矩阵组成的图形，这些图形按规律在二维平面上分布，即二进制数矩阵组成数据的符号。本文以流水线工作检测为研究对象，设计了一套应用于工业读码器视觉检测系统，系统进行二维码识别比对工作流程如图1。首先，读码器进行二维码信息的采集与处理;其次，工控机与读码器进行以太网通信获取读码器采集到的条码信息，并进行识别比对结果的处理;最后，将所有条码信息都存储在工控机文本中，便于对产品的数据查询及追溯。

A. 读码器采集与处理

选取MATRIX 300N读码器，其多样材质镜头选择、自动对焦技术、多种读码触发模式和自定义数据格式等功能，可处理采集过程中因条码外观质量、条码材质及条码光源环境等不良的因素;并且其较高的读取及解码速度，基本满足99.99%的客户读取要求。流水线生产过程中，读码器采集与处理流程如图2：

读码器采集与处理流程为：生产初始，首先完成对读码器的参数配置;生产过程中（要求自动化生产线传送带速度小于等于30m/min），产品到读码位，PLC发送触发信号至读码器进行读码拍照并解码;最终输出条码信息给工控机，等待下一次的读解任务。

B. 以太网通信及识别比对结果处理

整个生产工序内，为实现产品的实时监控及可追溯性，工控机需与读码器实现以太网通讯（初次通信时，需要进行本地IP设置，使其与读码器在相同网段），获取读码器采集到的条码信息并识别比对，显示在DLCODE监控窗口中，并且会显示读码次数、读码成功率、读取时间等其他数据。

C. 识别比对结果存储及及数据查询

为实现产品信息的显示、查询及数据保护，在产线工控机上建立专属EXCEL数据存储库，并设置提取密码进行加密。如图3，为保证数据存储完整性，早中晚不同班次的数据均可通过循环判断完整存储在数据库，其中库中数据字段包括生产日期、班次、工作时间、漏扫情况、生产总数和读码成功率。查询数据可直接在工控机数据库查询窗口输入查询。

2. 结束语

根据某××康公司自动化生产线生产需要，以MATRIX 300N工业读码器、工控机为硬件基础，结合工业读码器视觉检测技术，本文设计新型工业读码器视觉检测系统并投入运行。实现了产品各零部件完全自动化机器视觉高精度检测，节省人力及生产时间，提高生产效率。基于以太网通信的工控机数据存储库实现了产品追溯。随着工业自动化产业的发展，基于工业读码器的视觉检测系统势必会有更广阔的市场。

参考文献：

[1] 俞同辉.使用康耐视DataMan读码器对手机电池信息全面跟踪[J].智慧工厂，2018（07）：25-26.

[2]肖日建.基于DataMan 363读码器的大视野大景深物流检测[J].智慧工厂，2018（09）：72-73.

[3]陈洪生.基于DataMan 100的粗糙表面读码[J].智慧工厂，2018（05）：73-74.

[4]张文霞.检测技术与自动化装置[J].机器视觉2016（09）97-98

[5]康耐视DataMan 503固定式条码读码器[J].物流技术与应用，2015，20（09）：121.

[6]刘时.二维条码技术特点及应用前景[J].统计与管理.2015（8）：79-80

作者简介：王闪闪，河南商丘人，硕士，郑州铁路职业技术学院助教，研究方向：动车组电气控制。海方，河南，硕士，郑州铁路职业技术学院助教，研究方向：动车组机械控制。