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机器可读的识别

读取电子电路板组装中的二维条码标签

二维条码显示在电子电路板上
二维条码显示在电子电路板上

简介

在实际的生产过程中,独特产品的识别跟踪问题对于电子电路板组装而言尤为关键。所使用的标签必须在线上自动记录。直到今天,我们惯常使用的都是一维码例如39码128码。然而,技术研发和质量管理不断升级的要求,我们不可避免地要适应以下趋势:

  •   更多产品与不同加工工艺被跟踪导致数据量骤增
  •   电路板体积越来越小,导致数据密度增大
  •   编码空间越来越小
  •   标签成本必须降低

一种大大提高信息密度的标记方法。发明于美国1980年代末的二维码便创造这一可能性,通过“四方化”解决了上述所有难题。


标准化带来清晰度和可靠性

在上世纪90年代,创意无限,超过三十个不同的符号体系共存。同时,大家都开始意识到无论是使用者还是使用设备(打印机,阅读设备,软件等)都无法应付这种种的多样化差异。为了清晰可靠,标准化制定委员会便建立了这样一个二维符号“规范”。两年以来,所有相关工作都集中依靠这三个国际标准化组织进行处理(ISO/IEC JTC 1/SC3, WG 1-3),大量的基层工作都有国家地域性组织完成,例如DIN中N1 31标准信息技术委员会(德国)。

从线到点–二维条码ECC200!

二维条码目前无疑是目前领先的代码之一,这一符号是无数机器可读小零件标签的首选。无论是即将出版的DIS16022(国际标准草案),还是与此同时,不同组织的推荐程度(汽车行业行动组成员,电子行业协会EIA,SEMI和EDIFICE)。

二维条码的优势显而易见:

  •   最高的数据密度,更小的空间要求
  •   几乎任何符号尺寸(范围内)可以适应各种用途
  •   适用于几乎所有的印刷过程(从胶印到热转移到喷墨或激光直接标记)
  •   细小差异可读
  •   无需特殊设备,360度方向可读
  •   字母数字化,根据客户具体数据设置编码
  •   可进行电子数据传输
  •   通过自动错误检测和校正具备数据读取的高可靠性

高灵活性结合小空间需求,这些特点已经引起了众多电子行业生产商们的浓厚兴趣。在这一领域中有两种不相仲伯的编码加工,即标签加工和直接印刻(喷墨和激光)。


还有一个问题=标签还是直接印刻?

长期以来,标签一直视位代码载体而存在。然而,二维代码的结构(即单个单元格的结构形式)令直接标记成为了上选。喷墨打印机和激光雕刻在这里便是一例。两种工艺各有各的优缺点。下表中对此做了大量对比。图中的相反表明,热转移印刷在标签上不构成直接的问题;但它需要更大的大空间和更高的成本。喷墨印刷,激光雕刻,还有一些条件因素对于实际成功或失败大有关系。


热转移 喷墨 激光雕刻

印刷质量

符号比例

 

良或优

 

有限

 

对比度 良或优 视背景/下涂层而定 视材料/工艺而定
数据量 灵活 有限 有限
定位 灵活独立 视下涂层而定 视下涂层而定
空间要求 依标签尺寸而定 狭小 狭小
成本 标签成本

“规范”或不“规范”-这是个问题!

上表描述中可见,二维条码由3部分组成,每一部分都有特殊功能。


搜索模式

定义代码和总尺寸的空间位置,容许失真的可能。


交替模式         

在条码矩阵内部支配数据密度。


数据区域

包含数据,提供一个纠错功能,在一定限度内确认故障,并进行消除。


搜索模式交替模式由于它们的功能决定。一旦出现问题,便无法读取代码。如果遵循标准,L型搜索模式必须由两根连接直线明确界定边缘和宽度。交替模式从50-50格(每个单元格之间的空间)的不同单元格间形成。

保持最低要求是成功的保证

喷墨印刷如下,作为例子,看一下实践中可能产生什么偏差。


搜索模式        
断开连接——边缘有半圆形的元素,不在一条直线上。
           

交替模式
每个点形成一个波,个别点可能消失

数据区域
个别单元格明显偏离中心网格。不再有任何逻辑。对于介于两个中心位置的位置,其安排不再有逻辑性,启动误差修正。


改进后的评估方法保证了二维条码符号依据可读性而制成。而且,值得注意的是,甚至当代码是从外面或受损的污垢清洗后,纠错功能依然能保证其可读性和可靠性。但对纠错,一个良好比例的备份很必要;为解码,读取设备的工艺必须提高。这就是为什么对于备份功能的保证具备最小要求




图中所正是描绘这样一个问题。它涉及的区域,包括了整个单元格。如果面积太小,它将低于传感器的检测范围。如果太大,则邻近单元格可能提出“1”。在这两种情况下,替代错误发生。

在fig2中,我们看到代码点从中心开始“迁移”。在极端的情况下,点位将在在两个中心点之间。之后,不再可能安排这一点到举证中的确切点位了。

四方单元格(图3)是一个典型的和理想模型。我们把这种模型作为参考。如果单元格显示为一个点而不是正方(正方形),那么按照标准,面积就会偏小。如果点的直径与正方形边缘长度相同,面积将缩小20%。这还在忍差内。至于中心“迁移”,则不应超过25%。否则,再加上所有其他公差,逻辑的正确性便无法保证。符号编制的印刷质量准则正由ISO工作组SC31WG31进行制定。截至1999年底,具体的建议已经制定。