Индентификация продукции может оказаться исключительно сложной задачей. Чтобы иметь возможность ежедневно собирать, хранить
и анализировать большие объемы данных, необходимо интегрировать технологии распознавания с довольно сложными производственными системами.
Невероятное количество товаров и комплектующих должно получить маркировку, выдерживающую испытания временем и тяжелыми условиями. Только для одного лишь автомобиля необходимо промаркировать десятки тысяч различных деталей. Добавьте сюда мощное программное обеспечение для прослеживания комплектующих, которое еще надо интегрировать в вашу производственную систему (MES), и вы получите непреодолимую, на первый взгляд, задачу, всего лишь для прослеживания изделий в соответствии с отраслевыми
и государственными стандартами.
Маркировка изделий — это основа знаний о продукте, и наиболее распространенным способом ее реализации является штрих-кодирование. Код читается автоматически и содержит все важные параметры изделия, хранящиеся в базе данных производителя
или регулирующего органа. Штрих-код можно представить
как посредника, соединяющего физический мир с цифровым.
Существуют и другие способы маркировки: цветовые метки, информационные этикетки, нанесение текстовой информации, использование радиочастотных меток (RFID). Последние применяются
в тех местах, где нет доступа для оптического считывания. Они позволяют многократно перезаписывать информацию в процессе производства
и перемещения продукции из цеха в цех, автоматически считывать группу меток. Еще недавно RFID считалось довольно дорогой технологией,
но сейчас можно найти образцы стоимостью менее 20 рублей. Наверняка у многих из вас есть карта метрополитена или бесконтактный пропук
на работу, как раз содержащие RFID метку. Однако, эта технология имеет ограничения при работе с жидкостями, во влажных средах
и с материалами, поглощающими электромагнитное излучение, к примеру, фольга.
Основные преимущества RFID-технологии:
- Не нужен контакт или прямая видимость;
- Большое расстояние чтения, до нескольких сотен метров;
- Взаимная ориентация метки и считывателя часто не играет роли;
- RFID-метки несут большое количество информации;
- Одновременное считывание множества (более тысячи) RFID-меток;
- Пассивные RFID-метки имеют фактически неограниченный срок эксплуатации.
Что касается технологии нанесения печатной метки, то выделяются
два основных принципа:
- на клейкую подложку;
- прямое (DPM) нанесение механической, химической, лазерной гравировкой или специальными чернилами.
Прямая маркировка на материале
Маркировка, нанесенная непосредственно на продукт, может быть "вечной", это означает, что нужно применять высоконадежный способ ее нанесения. Еще одна проблема прямой маркировки заключается в том, что многие детали (например, в бытовой электронике) не имеют достаточной площади для нанесения штрих-кода. Производители ищут способы уменьшить размер меток, а иногда даже размещают их
на искривленных поверхностях.
В некоторых отраслях промышленности, где требуется чрезвычайно устойчивая маркировка, используют метод, известный как ударно-точечный, в котором точки по шаблону выбиваются на металлической поверхности. Однако, он медленный, имеет низкое разрешение и плохо подходит для деформируемых деталей сложной формы.
Лазерная маркировка — это метод, сочетающий в себе высокое разрешение с высокой устойчивостью. По сути, сфокусированный лазерный луч взаимодействует с поверхностью, и создает метку, стойкую к истиранию, высокой температуре и кислотности, плюс достаточно мелкую, чтобы печатать различимые символы шрифтом размером
в 1 точку. Яркий пример - маркировка табачной продукции.
Это также один из самых быстрых методов маркировки, и он не требует расходных материалов (как, например, чернила при струйной печати
или электролитический раствор при электрохимической обработке).
Эти качества делают лазерную маркировку сравнительно дешевой.
Механическая:
Шаблон точек выбивается на металлической поверхности детали.
Лазерная:
Сфокусированный лазерный луч, взаимодействует с покрытием поверхности детали и создает стойкую четкую метку.
Струйная:
Метка создается с использованием процесса струйной печати.
Что касается термопечати и термоструйной печати, то во многом ее качество зависит от характеристик печатающих головок - разрешающая способность принтера. Это показатель dpi (число печатных элементов
на дюйм поверхности), качественный код достигается печатью
на устройствах с 600 dpi и желательно в статичном режиме, когда головка может использовать несколько проходов для печати каждого элемента кода. Если печать производится по движущемуся на конвейере продукту, то ее качество может заметно снижаться. Основным критерием оценки качества напечатанного двумерного или линейного кода являются требования, описанные в следующих нормативных документах
ГОСТ Р 51294 и 15415 (аналоги международных ISO 15416:2016
и ISO 15415:2011 - Методология верификации одномерных и 2D штрих-кодов).
Другой важный критерий печати кода - это соотношение его насыщенности к требованиям по его физическому размеру. Иными словами: закодированная последовательность символов в зависимости
от формата кода (о них будет сказано ниже) должна быть умещена
в отведенное для него (кода) место на поверхности продукта. Размер одного печатного элемента кода выставляется в настройках печати,
у зарубежных производителей чаще всего он измеряется в единицах - mil. Принтер, в зависимости от его стоимости и комплектации, может быть ограничен минимальным размером печати, к примеру 15 mil, тогда вы
не сможете уложить 2D код размерностью 40 на 40 элементов (как это требуется при маркировке лекарств) в пространство 10 на 10 мм
(40*0,381 мм = 15,24 мм) - потребуется переоснащение на принтер
с поддержкой 10 mil.
1 mil = 0.0254 мм
10 mil = 0.254 мм
20 mil = 0.508 мм
30 mil = 0.762 мм
40 mil = 1.016 мм
Возвращаясь к указанным выше стандартам печати, для оперативной проверки ее качества используются специализированные устройства, которые называются Верификаторы печати. Они бывают настольного
и переносного исполнения, либо встраиваемые непосредственно
в принтеры этикеток. Требования к таким устройствам описываются международными стандартами:
- ISO 15426-1:2006
- ISO 15426-2:2005
- ISO 15426-2 технические исправления.
В одной из последующих публикаций рассмотрим принципы работы верификаторов печати штрих-кодов подробнее.
Форматы маркировки
Линейные (1D) штрих-коды применяются в коммерческих целях с 1970-х годов и являются наиболее распространенными символами, используемыми для автоматической идентификации. В них данные кодируются по оси Х в одну строку. Классическими примерами такого кода являются: GS1-128, Code 128, UPC. Но в этом проявляется
их ограниченность - чем больше данных мы хотим поместить внутрь,
тем больше вертикальных полос будет в нем.
А это является существенным ограничением для оптических считывателей. Со временем появились многоуровневые (стековые) линейные коды, где кодировка идет по оси Х, но разбивается на строки. Яркими примерами служат: PDF417 (на авиабилетах и акцизных марках крепкого алкоголя, выпущенного в России до 2019 года) и GS1 Databar
(на транспортных коробках, почтовых отправлениях).
В последние годы все большую популярность приобретают двумерные (2D) коды матричного типа, где кодировка ведется по обеим осям X и Y, благодаря чему код приобретает компактность и обладает повышенной емкостью. Яркими представителями новой волны являются форматы
Data Matrix и QR. К тому же, в них заложены принципы восстановления
в случаях повреждения до 30% площади кода и легко распознаются стандартными средствами привычных смартфонов.
В ряде отраслей существует шрифтовая маркировка специализированными наборами символов (представлены ниже). Особые способы нанесения и считывания гарантируют высокий результат.
По мере развития, устройства технического зрения предлагают богатый инструментарий по обучению на любой видимый шрифт, поэтому текстовая маркировка становится популярнее и доступнее.
/Маркировка Daily