發布日期：2022-07-14 點擊率：61
大量的 Internet 網購訂單數和較高的訂貨頻率以及零售商提供的大量產品使得自動掃描在物流中心的作用比以往任何時候都更加重要。本文將以配送中心目前所采用的最普遍的應用為重點，分析條碼掃描應用的現狀并探討其潛在的改進空間。
物流掃描的狀況
物流條碼掃描市場可劃分為三個級別段。入門級是傳統的方位排列成像器和激光掃描儀讀取緩慢移動或靜止物體上的代碼。高端級是基于圖像的固定式行掃描系統處理高速、多面的條碼通道應用。介于這兩者之間的是當前的主流應用 — 激光掃描儀的各種應用，目前它已越來越受到人們的質疑。
零售配送中心需要進行嚴格的庫存管理，包括對購買、運輸和倉庫庫存的嚴謹管理。對于未損壞的、打印質量高的條碼，激光系統的讀取率較高，但是對于非理想狀況下的條碼，它們卻很難讀取。基于圖像的讀碼器讀取率很高，但其昂貴的價格和復雜性卻限制了它們在大批量配送中心的使用，這種情況至今仍未改善。新一代基于圖像的讀碼器蓄勢待發，將對市場產生新的變革，它可以在低于或相當于激光掃描儀的價位上提供足夠高的讀取率。
激光掃描儀是通過使用代碼反射的光測量印刷模塊的尺寸來讀取代碼。此方法的主要優勢之一在于其簡單性。由于其易于設置、連接和對準且具有足夠快的讀取速度來滿足高速需求，因而廣受歡迎。這些系統還可以處理較大的掃描區域和工作范圍。供應商提供的優質服務和強大支持為設備性能滿足公布的技術規范要求提供了保障。
但美中不足的是激光方法本身會限制讀取率(即掃描儀正確讀取的代碼比例)印刷的條碼質量會因處理的包裝數量、印刷技術、標簽幾何圖形、原點和其他多種因素而有很大的差異。激光掃描儀可能無法讀取印刷質量較差的代碼。例如對比度低則不能凸顯印刷和非印刷模塊之間的差別，因而無法正確讀取。由于激光掃描儀會嘗試沿一束激光線辨認代碼，因而光線或鏡面反射或掃描的代碼部分損壞可能會使掃描儀讀取代碼的成功率大大降低。一些激光掃描儀會嘗試通過拼接多個掃描線，重組損壞的代碼來解決這些問題。在某些情況下此方法是可行的，但代碼嚴重損壞時則難以奏效。
對于無讀取的代碼，則需要將包裝轉移到手動操作臺，此時操作員會將包裝指定到目標位置或更換受損的條碼，然后通過分類系統將包裝重新送回。在此種無法讀取的情況下，需要對包裝進行多次處理，因而會增加工作量和材料費用并降低分類設備的效率。重復工作即意味著費用增加和利潤降低。
為了消除這些局限性，物流行業設計了可最大程度讀取的專門標簽并專門對設備進行優化來處理大量的無讀取情況。然而，隨著業務的快速發展，配送中心必須處理不斷增大的包裝體積、不斷增加的源地址和目的地數量以及越來越復雜的包裝組合，因而對高效和高讀取率的需求越來越迫切。
受無讀取問題困擾的配送中心可以使用基于圖像的行掃描型讀碼器。當通過含有代碼的包裝表面時，行掃描讀碼器會采集表面上的高分辨率圖像，每次一行，通過分析圖像找到并識別有效的代碼，無須注意其在包裝上的方向或位置。
與基于激光的同類產品相比，基于圖像的條碼讀取系統具有多種優勢。首先，由于一個圖片需要進行上千次掃描，因此基于圖像的讀碼器能收集到與條碼相關的更多信息。這一優勢使得它們可以成功讀取損壞、方向錯誤或變形的代碼。為消除代碼損壞或包裝的光線反射影響，分析系統軟件可以根據圖像的任意可辨認部分對重要數據進行重組。
基于圖像的系統還可以存儲圖像以便日后檢索和分析。對該信息進行存檔有助于配送設施確定任何無讀取條碼問題的根本原因并采取糾正措施，減少之后的錯誤讀取次數，從而提高流程效率。例如，有一個配送設施，其讀取率只達到 98%。查看無讀取包裝的圖像之后發現百分之五十的無讀取情況都是由于包裝處理問題引起的。根據該信息，管理員可以更改將包裝裝到分類輸送機上這一操作員流程，從而將讀取率提高至 99%。這樣可減少系統在讀取失敗之后必須重新讀取的包裝數量，從而每天減少了數百或甚至數千個需要人工分類的包裝數量。
盡管它們具有這些優勢，但仍存在一個很大的障礙，使得基于圖像的行掃描系統無法得到廣泛應用。該系統體積龐大、價格昂貴，安裝復雜且維護不便。設置過程中的校準是該方法成功的關鍵，因為攝像頭下方物體的移動必須與系統圖像采集過程保持同步。移動過程中的任何偏移 — 如突然的碰撞或振動 — 都會導致變形，使得所采集圖像的質量降低，從而影響讀取率。
物流掃描的變革
配送中心面臨一個艱難的選擇。他們可以選擇激光掃描儀，雖然易于使用，價格也便宜，但只能提供有限的讀取功能且不能提供用于改進流程的任何數據。或者，他們可以選擇價格昂貴而復雜的基于圖像的行掃描系統。更好的選擇應該是結合了基于圖像設備的性能優勢和激光掃描儀的低價格和易用優勢。但是要如何設計這樣一個讀碼器呢?
從理論角度來講，一個高速、方位排列、基于圖像的讀碼器就可以實現此解決方案。方位排列成像器，如數碼相機，可以將整個圖像捕獲到一張快照中。通過拍攝快照，區域掃描就可以不必要求精確的編碼器輸入或很亮并始終開啟的照明。此外，區域掃描技術不受變形或其他不需要的圖像偽影的影響。從歷史角度來講，區域掃描基于圖像的讀碼器無法達到包裝輸送機所需要的速度，且無法處理物流應用中的不同的包裝大小。但是，一些技術的發展使區域掃描讀碼器克服了這些局限性。
傳統的基于圖像的讀碼器包含成像器、A/D 轉換器和圖像處理器等分立元件，這些元件通過較窄的通信總線進行連接。此種配置通常允許的最大圖像采集速度只能為 60 幀每秒 (fps)。創新性產品 — Vision System on a Chip (VSoC) 將這些元件全都放在一個硅片中。從而使 VSoC 技術的圖像采集和分析速度可達到 1,000 fps 并可同時進行圖像處理，且該讀碼器可處理不同的包裝大小。
該新一代基于圖像的區域掃描讀碼器的關鍵在于其使用液態鏡頭技術的新自動對焦功能。與機械同類產品相比，液態鏡頭的聚焦速度更快，范圍更廣 — 且不需要任何活動部件。液態鏡頭模擬了人眼改變焦距的方式，它包含兩種不同折射率且不相溶的液體 — 一種是像水一樣的導體，另一種是像油一樣的非導體。如圖 1 所示，向鏡頭施加電場會改變兩種液體交界處的表面張力，張力的變化會改變交界處的曲率，進而改變鏡頭的焦距。改變電場強度可使原本凸出的液體交界處變平，甚至向內凹。因此，輸送機上的包裝位置不會再對處理量和讀取準確度產生影響。此外，液態鏡頭技術無須人工觸摸鏡頭就可以進行焦距調整，簡化了安裝、設置和維護操作。
實現轉變
方位排列基于圖像的掃描儀和激光掃描儀比行掃描系統更易于安裝和設置。但是，與激光掃描儀相比，方位排列成像器還具有其他設置優勢。例如，當設置激光掃描儀以實現最大讀取率時，用戶無法看到掃描儀嘗試讀取的圖像。這樣他們就很難確定掃描儀是否位于最佳位置，特別是在不知道代碼旋轉位置的全方位應用中。在操作過程中，激光掃描儀不能提供任何信息來幫助用戶確定讀取失敗的原因。掃描儀采集的信息只顯示讀取失敗的包裝數量，這使任何回應只能依靠推測，而不是根據數據得出糾正措施。
另一方面，基于圖像的系統可以在監視器或工業顯示屏上實時顯示掃描儀中的圖像。當用戶設置系統時，顯示屏會顯示掃描儀所掃描的內容，可確保圖像的清晰度以及圖像包含輸送機上傳送的所有包裝上的所有代碼。為提高掃描儀的讀取率而進行的初始設置和后續調整都不需要具備專業知識，可節省設置和維護時間。
因此，與激光掃描儀相比，基于圖像的讀碼器更易于維護。當然，供應商會提供支持，但是只需簡單檢查一下“無讀取”圖像，用戶就可以快速而輕松地確定問題并予以糾正，無需經過任何培訓就可以自行對系統進行維護。也就是說，用戶可以獨自完成大部分的維護工作，只在絕對必要時才聯系供應商。無須計劃、等待和支付供應商所提供服務的費用，這些便利可大大減少停機時間和相應的成本。
方位排列基于圖像的讀碼器的正常運行時間更長，因為激光掃描儀是使用電機和其他機械機制“移動”激光點來掃描代碼。這些活動部件會隨時間而損壞，從而限制了系統的使用壽命。方位排列基于圖像的讀碼器與之相反，不包含任何活動部件，使用壽命一般能比激光掃描儀的壽命長兩到三年。
適合未來發展
配送運營的不斷整合將使讀碼器系統的容量變得緊張，而源地址和目的地的種類仍會持續增加。許多公司在努力降低資本成本。他們想要進行長期投資。不希望過早廢棄所購買的設備。在這種情形下，基于圖像的系統使用壽命長的特點就成為一個很有利的優勢。
物流行業的另一個發展趨勢是引進二維 (2D) 代碼，如數據矩陣。垂直行業，如醫藥行業將需要開始使用這些代碼以實現單位級別序列化來打擊供應鏈中的假藥制造行為。雖然這些代碼還未像舊式條碼一樣被普遍使用，但是 2D 代碼中可存儲的信息量對于很多應用類型都極具引力，而讀取這些符號則需要使用基于圖像的掃描儀。
最重要的是，一些較大的零售商和 Internet 運營中心在考慮購買資本設備來增加容量或提高處理量，條碼讀取率提高 1 % 就可以大大縮短投資的回報時間并提高 ROI。購買高讀取率的資本設備(如該新一代的方位排列基于圖像的讀碼器)可縮短投資回報時間，使回報時間從以年衡量縮短到以月衡量。因此，未來將屬于區域掃描基于圖像的技術。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 什么是機器視覺驗證?
