Como selecionar câmera e software para leitura de códigos de barras e códigos DMC
Gaspar van Elmbt
Este artigo explica como ler códigos de barras e códigos DMC (códigos Datamatrix) com a solução de câmera de machine vision mais económica. Adicionalmente, esclarecemos a diferença entre códigos de barras e códigos DMC, discutindo as vantagens e desvantagens. Também fornecemos uma fórmula que o ajuda a calcular a resolução necessária e apresentamos exemplos práticos de leitura de códigos de barras e códigos DMC.
Table of contents
Código de barras versus códigos DMC
A melhor escolha para leitura de códigos com câmaras industriais de machine vision é utilizar o código DMC em vez de códigos de barras. Os códigos DMC podem ser lidos com câmaras de menor resolução, mantendo o mesmo campo de visão dos códigos de barras. Assim, ao ler códigos DMC, pode utilizar câmaras mais económicas. Isto significa também que, com códigos DMC, pode inspecionar um campo de visão maior com o mesmo hardware e preço.
O código DMC é uma matriz de pontos, também chamada de datamatrix. O tamanho do ponto é especificado como tamanho do módulo. Para algoritmos de machine vision, é mais fácil ler estes pontos do que as linhas muito finas de que são compostos os códigos de barras.
A resolução necessária é determinada pela proporção entre a área do campo de visão que se pretende inspecionar de uma só vez (ou seja, numa única imagem/quadro) e o tamanho do menor detalhe.
Os códigos DMC são também muito mais compactos do que os códigos de barras, reduzindo assim o tamanho necessário da etiqueta. Aqui está um exemplo de uma etiqueta com BARCODE e uma etiqueta com código DMC contendo exatamente a mesma informação.
Exemplo de Código DMC
Considerações de preço para leitura de códigos
Para resoluções de câmera superiores a 1,6MP, o tipo de shutter tem uma influência significativa no preço da câmera industrial. Um rolling shutter pode ser utilizado apenas quando a câmera e o objeto estão parados, enquanto um global shutter pode ser utilizado quando há movimento. Se pretende ler informações mais detalhadas sobre a diferença entre o rolling shutter e o global shutter, consulte o artigo aprofundado sobre tipos de shutter no nosso centro de conhecimento.
Como calcular a resolução de câmera necessária para código de barras
Para calcular a resolução necessária para inspecionar etiquetas de código de barras, precisamos saber a largura da linha mais fina do código de barras que queremos ver e o tamanho do campo de visão.
Para reduzir a resolução necessária, podemos aumentar o tamanho da linha mais fina do código de barras ou diminuir o campo de visão.
Como calcular a resolução de câmera necessária para código DMC
Para calcular a resolução necessária para inspecionar etiquetas de código DMC, precisamos saber o tamanho do menor ponto/quadrado (tamanho do módulo) do datamatrix e o tamanho do campo de visão.
Para reduzir a resolução necessária, podemos aumentar o tamanho do módulo do código DMC ou diminuir o campo de visão.
Resolução mínima versus resolução recomendada para leitura de códigos
A resolução é fundamental para uma leitura estável e robusta de códigos DMC e códigos de barras. Neste exemplo, calculamos a configuração do sistema em 2 cenários: resolução mínima e resolução recomendada.
Com resolução mínima, pretendemos um mínimo de 1,5 píxeis por largura de linha (código de barras) ou 1,5 píxel por ponto (código DMC). Se todos os parâmetros forem ótimos (qualidade da etiqueta, iluminação, geometria, etc.) ou se forem capturadas várias imagens do mesmo código, isto pode funcionar de forma estável.
A resolução recomendada é de pelo menos 2 píxeis por largura de linha (código de barras) ou 2 píxel por ponto (DMC). A melhor solução são 3 píxeis. Quanto mais píxeis por largura de linha / ponto, maior é a resolução da câmera do que o necessário. A configuração total será mais dispendiosa. No entanto, mais píxeis também resultarão numa leitura mais fácil, rápida, melhor e mais estável dos códigos DMC e dos códigos de barras.
Fórmulas para calcular a resolução
Existe uma fórmula para calcular a resolução que pode utilizar:
Resolução da Câmera = Campo de visão / systemresolution
Systemresolution = (Linha mais fina ou tamanho do módulo) / (resolução mínima ou recomendada por linha mais fina ou tamanho do módulo).
Exemplo: Que câmera preciso para detetar um código de barras com a linha mais fina de 1mm num campo de visão de 1000*600mm. Optamos pela resolução recomendada.
Systemresolution = 1mm/2pixels= 0,5 mm/pixel
Resolução horizontal da Câmera = 1000 mm (FOV horizontal) / 0,5mm (systemresolution) = 2000pixels
Resolução vertical da Câmera = 600 mm (FOV vertical) / 0,5mm (systemresolution) = 1200pixels
O nosso sistema irá necessitar de uma câmera com uma resolução de pelo menos 2000*1200 pixels = câmera de 2,4MP.
Se o objeto estiver parado, ou seja, rolling shutter câmera, recomendamos a câmera de 6MP MER2-630-60U3M por aprox. 276 euros (incluindo lente). Se o objeto estiver em movimento, recomendamos a câmera de 3MP global shutter MER2-302-56U3M por aprox. 472 euros (incluindo lente).
A importância do software de processamento de imagem na leitura de códigos de barras / etiquetas DMC em machine vision
A escolha do software é crucial na leitura de códigos DMC e códigos de barras. Desempenha um papel fundamental no desempenho do sistema para reconhecer e ler códigos. Regra geral, quanto melhores forem os algoritmos do software, melhor os códigos podem ser reconhecidos, lidos e descodificados.
O poder do software aurora visão
No software de processamento de imagem Aurora Visão pode criar um algoritmo muito potente para leitura de códigos com apenas 2 ferramentas e 5 minutos. Uma ferramenta para adquirir a imagem e outra para detetar o código de barras ou código DMC.
As ferramentas são muito rápidas e potentes. Em todos os nossos testes, alcançámos uma taxa de sucesso de leitura muito superior em imagens difíceis, comparativamente a clientes que utilizam algoritmos de leitura de códigos open-source. Especialmente quando existe resolução limitada ou condições de iluminação difíceis (reflexos, por exemplo).
À direita encontra-se um exemplo de leitura de códigos de barras no Aurora Visão Studio.
Aplicação de leitura de códigos na prática
Como mencionado, reduzir o campo de visão irá reduzir a resolução de câmera necessária. Se o campo de visão for muito largo em comparação com a sua altura, uma forma inteligente de configurar um sistema é capturar várias imagens através do movimento das câmeras ou dos produtos.
Por exemplo, se o seu campo de visão onde os códigos de barras ou DMC devem ser detetados for de 10 x 2 metros, pode mover uma câmera num carrinho e capturar 5 imagens de 2x2 metros, em vez de utilizar 5 câmeras
Câmaras lineares vs câmaras de área para leitura de códigos
Os nossos clientes perguntam frequentemente qual é a diferença entre câmeras de varrimento linear e câmeras de varrimento de área para detetar códigos de barras.
Com as câmeras de varrimento linear, uma imagem é reconstruída em software linha a linha para inspeção, isto acontece quando um objeto passa sob o sensor. As câmeras de varrimento linear são preferidas quando se utiliza uma correia transportadora para mover os produtos sob a câmera. Para as câmeras de varrimento linear, é muito importante saber quando capturar cada linha de píxeis, pois depende da velocidade do objeto que está a passar. Muitas vezes são utilizados encoders. Uma câmera de varrimento linear é muito cara e são necessários encoders para garantir uma solução estável.
As câmeras de varrimento de área são muito mais baratas, mais flexíveis e fáceis de instalar. Podem ler códigos de barras e códigos DMC em ambientes muito diferentes. Por isso, mais de 95% das aplicações de leitura de códigos de barras ou códigos DMC utilizam uma câmera de varrimento de área.
Conclusão
Se pretende uma solução económica para leitura de códigos, recomendamos a utilização de códigos DMC. O datamatrix pode ser lido com uma câmera de baixa resolução e câmeras de baixa resolução são mais baratas do que câmeras de alta resolução. Se quiser ler códigos de barras ou reduzir ainda mais o preço da sua solução de leitura de códigos DMC, recomendamos a utilização de rolling shutter, se possível, pois estes são mais baratos do que câmeras global shutter.
Também pode reduzir a resolução necessária aumentando o tamanho da linha/ponto mais fino ou diminuindo o campo de visão. O campo de visão também pode ser reduzido utilizando várias câmeras que cubram o campo de visão total.
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