Quét mã trên sản phẩm đang di chuyển: Cần lưu ý gì?

Quét mã trên sản phẩm đang di chuyển khác gì quét mã khi đứng yên?

Khi sản phẩm đứng yên, người vận hành thường có thể điều chỉnh góc cầm máy, khoảng cách hoặc hướng đặt sản phẩm nếu lần đọc đầu tiên chưa thành công. Nhưng trên băng chuyền, mã chỉ đi qua một vị trí trong khoảng thời gian giới hạn.

Nếu đầu đọc không thu được hình ảnh phù hợp trước khi mã rời vùng quan sát, cơ hội đọc có thể bị bỏ lỡ. Điều này đặc biệt quan trọng ở dây chuyền chạy liên tục hoặc những vị trí không thể dừng sản phẩm để thao tác lại.

Vì vậy, cần đánh giá toàn bộ quá trình đọc chứ không chỉ xem đầu đọc có hỗ trợ Code 128, QR Code hoặc Data Matrix hay không.

Các hệ thống có thể sử dụng đầu đọc cố định, cơ cấu gá lắp, cảm biến phát hiện vật thể và bộ điều khiển tùy thiết kế. Khả năng tích hợp cụ thể phải được đối chiếu theo model và phương án tự động hóa.

Tốc độ băng chuyền ảnh hưởng đến khả năng đọc mã như thế nào?

Băng chuyền chạy càng nhanh thì thời gian mã xuất hiện trong vùng đọc càng ngắn, nếu các điều kiện khác không đổi. Điều này làm tăng yêu cầu đối với thời điểm chụp ảnh, khả năng xử lý hình ảnh và sự phối hợp với hệ thống điều khiển.

Tốc độ cần khảo sát là tốc độ chuyển động của bề mặt mã tại vị trí đọc. Trong một số dây chuyền, tốc độ vật thể có thể thay đổi theo giai đoạn khởi động, vận hành ổn định hoặc tăng giảm nhịp.

Không nên chỉ ghi tốc độ trung bình

Nếu dây chuyền thường chạy ở một tốc độ nhưng có thể tăng tốc trong những thời điểm nhất định, cần ghi cả dải tốc độ và điều kiện vận hành cao nhất mà hệ thống phải đáp ứng.

Ngoài ra, số sản phẩm đi qua mỗi phút và tốc độ di chuyển tính bằng mét/giây là hai thông số khác nhau. Hai dây chuyền có cùng sản lượng mỗi phút nhưng khoảng cách giữa các sản phẩm hoặc chiều dài vật thể khác nhau sẽ tạo ra điều kiện đọc khác nhau.

Những dữ liệu cần khảo sát

• Tốc độ tại vị trí quét, với đơn vị rõ ràng như m/s hoặc mm/s.
• Khoảng tốc độ tối thiểu, thông thường và tối đa cần hỗ trợ.
• Chiều dài vật thể theo hướng di chuyển.
• Khoảng cách hoặc thời gian giữa hai vật thể liên tiếp.
• Vị trí mã có thay đổi theo từng sản phẩm hay không.
• Vật thể có dừng, rung, xoay hoặc trượt tương đối với băng chuyền không.

Vùng đọc và thời gian mã xuất hiện trước đầu đọc quan trọng ra sao?

Đầu đọc hình ảnh có một trường nhìn (Field of View – FOV) tại khoảng cách làm việc nhất định. Muốn thu được hình ảnh có ích, mã phải nằm trong vùng mà thiết bị có thể quan sát và nhận diện với kích thước đủ rõ.

Với vật thể đang di chuyển, không chỉ cần biết FOV rộng bao nhiêu, mà còn phải xác định phần trường nhìn có thể chứa trọn ký hiệu trong thời gian đủ để hệ thống thu nhận hình ảnh.

Một ví dụ về thời gian mã nằm trọn trong vùng quan sát

Giả sử một hệ thống có các điều kiện được đặt ra chỉ để minh họa phép tính:

Con số 0,24 giây chỉ cho thấy cửa sổ thời gian hình học trong giả định trên. Để đọc thành công, hệ thống còn cần thu được hình ảnh rõ, kích hoạt đúng lúc và giải mã được ký hiệu.

Khi thay đổi chiều cao vật thể, khoảng cách từ đầu đọc đến tem cũng có thể thay đổi, dẫn đến thay đổi trường nhìn và kích thước mã trong hình ảnh. Do đó, phải kiểm tra ở các vị trí gần và xa của dải làm việc dự kiến.

Vì sao mã đang di chuyển dễ bị nhòe khi quét?

Nhòe chuyển động (motion blur) xảy ra khi hình ảnh của mã thay đổi vị trí trong khoảng thời gian cảm biến thu nhận ánh sáng. Chuyển động càng nhanh hoặc thời gian phơi sáng càng dài thì mức dịch chuyển trong quá trình thu ảnh càng lớn, nếu các điều kiện khác giữ nguyên.

Khi những thanh mã hoặc ô Data Matrix trở nên thiếu rõ ràng, bộ giải mã có thể không phân biệt được các phần tử cần thiết.

Thời gian phơi sáng là gì?

Exposure Time là khoảng thời gian cảm biến thu nhận ánh sáng để tạo hình ảnh. Thời gian phơi sáng ngắn có thể giúp hạn chế nhòe chuyển động, nhưng nếu ánh sáng không đủ, hình ảnh có thể quá tối để giải mã.

Vì vậy, không nên chỉ giảm thời gian phơi sáng mà bỏ qua cường độ sáng, phương pháp chiếu sáng và khả năng của đầu đọc.

Ví dụ về độ dịch chuyển trong thời gian phơi sáng

Giả sử mã di chuyển với tốc độ 0,5 m/s và thời gian phơi sáng là 0,2 mili giây. Độ dịch chuyển tương ứng là:

Độ dịch chuyển 0,1 mm có thể là đáng kể nếu phần tử mã rất nhỏ. Tuy nhiên, khả năng giải mã còn phụ thuộc hướng chuyển động, độ phân giải ảnh, hệ quang học và thuật toán xử lý.

Vai trò của ánh sáng và nguồn chiếu bổ sung

Chiếu sáng phù hợp có thể giúp đầu đọc thu được hình ảnh đủ rõ với thời gian phơi sáng ngắn hơn. Trong những ứng dụng công nghiệp, có thể cần đánh giá đèn tích hợp hoặc nguồn chiếu bổ sung được thiết bị hỗ trợ.

Nếu sản phẩm có bề mặt bóng, cong hoặc mã khắc DPM, hướng chiếu sáng cũng quan trọng. Ánh sáng mạnh nhưng phản xạ không thuận lợi vẫn có thể khiến mã khó đọc.

Có thể tham khảo tài liệu kỹ thuật của Cognex – Exposure Assistant cho ứng dụng đọc mã đang chuyển động để hiểu cách kết hợp tốc độ, kích thước mã và thời gian phơi sáng khi cấu hình một hệ thống tương ứng.

Kích thước, vị trí và hướng của mã trên sản phẩm ảnh hưởng ra sao?

Ngay cả khi tốc độ băng chuyền không đổi, khả năng đọc vẫn có thể khác nhau giữa các sản phẩm do kích thước mã, vị trí dán tem và hướng ký hiệu không giống nhau.

Kích thước phần tử mã

Đầu đọc phải thu nhận đủ chi tiết để phân biệt các thanh và khoảng của mã 1D hoặc các ô của mã 2D. Một mã quá nhỏ trong trường nhìn rộng có thể không cung cấp đủ chi tiết hình ảnh để giải mã đáng tin cậy.

Khi cung cấp mẫu, cần ghi kích thước thực tế của ký hiệu và kích thước phần tử nhỏ nhất nếu đã xác định. Không nên chỉ gửi ảnh phóng đại trên màn hình.

Mã nằm ở mặt nào của sản phẩm?

Nếu đầu đọc cố định quan sát từ phía trên nhưng tem dán ở mặt bên hoặc mặt dưới, thiết bị có thể không nhìn thấy ký hiệu. Cần xác định mặt có mã, chiều cao sản phẩm và mức sai lệch vị trí khi đi qua vùng đọc.

Trường hợp tem có thể xuất hiện trên nhiều mặt của kiện hàng, phương án kỹ thuật phải tính đến cách bố trí vật thể hoặc số vị trí quan sát, thay vì mặc định một đầu đọc luôn đủ.

Hướng thanh mã và hướng di chuyển

Với mã 1D, hướng chuyển động so với các thanh mã có thể ảnh hưởng cách nhòe làm thay đổi hình dạng phần tử. Với mã 2D, hướng mã và mức nghiêng có thể ảnh hưởng vùng hình ảnh thu được.

Không nên mặc định có một hướng đặt tem tối ưu cho mọi hệ thống. Phải đánh giá trên cấu hình đầu đọc, loại mã, bề mặt sản phẩm và phương pháp đọc cụ thể.

Chất lượng in và tình trạng bề mặt

Mã bị nhòe mực, thiếu vùng trống, xước, bong nhãn hoặc dán trên bề mặt cong có thể khó đọc hơn khi sản phẩm đang di chuyển. Đây là lý do cần đưa mẫu tem khó vào bài thử thay vì chỉ sử dụng mã đẹp.

GS1 nhấn mạnh các yếu tố chất lượng như kích thước ký hiệu, vùng trống, độ tương phản, tình trạng hư hỏng và vị trí in. Tham khảo GS1 – Kiểm tra chất lượng mã vạch.

Tín hiệu kích hoạt đọc mã – Trigger – có vai trò gì?

Trong hệ thống đọc tự động, trigger là cơ chế xác định khi nào đầu đọc bắt đầu quá trình thu nhận hoặc xử lý hình ảnh theo chế độ được hỗ trợ. Trigger có thể liên quan đến cảm biến phát hiện vật thể, tín hiệu từ bộ điều khiển hoặc phương thức kích hoạt của thiết bị.

Nếu kích hoạt quá sớm, mã có thể chưa xuất hiện trong vùng đọc. Nếu quá muộn, mã có thể đã đi gần hết hoặc rời khỏi vùng quan sát.

Khoảng cách giữa cảm biến và vị trí đọc

Nếu cảm biến phát hiện vật thể được lắp trước vùng đọc, cần xác định thời gian vật thể di chuyển từ cảm biến đến vị trí mã có thể được quan sát. Thời gian này thay đổi theo tốc độ băng chuyền và vị trí mã trên sản phẩm.

Độ trễ kích hoạt – Trigger Delay

Một số đầu đọc cho phép thiết lập độ trễ sau tín hiệu kích hoạt để chờ vật thể đến vùng quan sát phù hợp. Thông số này phải được điều chỉnh theo vị trí lắp đặt, tốc độ và chức năng thực tế của thiết bị.

Tài liệu Cognex mô tả Trigger Delay là cơ chế cho phép chờ sau tín hiệu kích hoạt trước khi thu ảnh, hữu ích khi cảm biến phát hiện vật thể trước thời điểm nó nằm trọn trong vùng đọc.

Quét lặp và tín hiệu nhiễu

Trong dây chuyền, một vật thể có thể tạo nhiều ảnh hoặc nhiều lần đọc. Hệ thống cần có cách liên kết kết quả về đúng sản phẩm và tránh tạo nhiều sự kiện nghiệp vụ ngoài ý muốn.

Cũng cần kiểm tra tín hiệu kích hoạt giả, rung của cơ cấu hoặc thay đổi khoảng cách giữa các sản phẩm. Cơ chế lọc nhiễu hoặc chống kích hoạt lặp phải được cấu hình theo hệ thống được hỗ trợ, không áp dụng một giá trị chung cho mọi dây chuyền.

Cần phân biệt thời gian thu ảnh, giải mã và xử lý kết quả

Một hệ thống đọc tự động thường có nhiều giai đoạn liên tiếp. Để kiểm tra khả năng đáp ứng nhịp dây chuyền, cần tách rõ thời gian thu ảnh, thời gian giải mã và thời gian truyền hoặc xử lý kết quả.

Không nên coi thời gian phơi sáng là toàn bộ thời gian cần thiết để trả kết quả. Tương tự, một máy có thể giải mã được mẫu thử nhưng vẫn cần đánh giá khả năng đáp ứng khi nhiều sản phẩm đi qua liên tục.

Nếu kết quả đọc dùng để điều khiển phân loại hoặc loại sản phẩm lỗi, hệ thống phải tính đến khoảng cách tới cơ cấu xử lý, thời gian truyền tín hiệu và thời gian phản hồi thực tế. Những thành phần này thuộc bài toán tích hợp tự động hóa, không chỉ thuộc đầu đọc mã vạch.

Khi không đọc được mã, hệ thống cần xử lý thế nào?

Trong dây chuyền tự động, không đọc được mã là một trạng thái cần được quản lý, chứ không chỉ là việc thiết bị im lặng. Nếu hệ thống bỏ qua sản phẩm không đọc được, dữ liệu nhận diện hoặc quan hệ giữa sản phẩm và công đoạn có thể bị thiếu.

Phân biệt những loại kết quả

Khả năng trả trạng thái, định dạng dữ liệu và cách báo lỗi phụ thuộc thiết bị và giao thức được sử dụng. Không phải mọi model đều có sẵn cùng một bộ tín hiệu điều khiển.

Đọc được mã không đồng nghĩa hệ thống đã xử lý đúng sản phẩm

Ví dụ, hai kiện hàng đi sát nhau có thể khiến hệ thống cần phân biệt dữ liệu nào thuộc kiện thứ nhất và dữ liệu nào thuộc kiện thứ hai. Việc này đòi hỏi quy tắc nhận diện sự kiện, thời điểm kích hoạt và quản lý thứ tự vật thể.

Đặc biệt với các ứng dụng truy xuất công đoạn, dữ liệu phải được ghi vào đúng bản ghi sản phẩm. Nguyên tắc liên kết lịch sử được giải thích trong bài mã vạch phục vụ truy xuất công đoạn sản xuất như thế nào.

Ví dụ: Đầu đọc cố định Honeywell HF811 có những đặc tính gì?

Honeywell HF811 là một ví dụ thuộc nhóm đầu đọc công nghiệp gắn cố định, được thiết kế để tích hợp vào hệ thống đọc mã trong sản xuất hoặc kho vận.

Theo trang sản phẩm chính hãng, HF811 có cảm biến hình ảnh 2 MP, hỗ trợ đọc mã 1D, 2D và DPM; thiết bị có giao tiếp Ethernet, RS-232 và RS-485, cùng các giao thức công nghiệp được hãng liệt kê.

Những điều không thể kết luận chỉ từ datasheet tổng quan

Các thông số trên giúp nhận diện nhóm thiết bị và khả năng tích hợp cần xem xét, nhưng không đủ để khẳng định HF811 đọc được mọi mã trên băng chuyền ở một tốc độ nhất định.

Muốn xác định khả năng phù hợp cho công đoạn cụ thể, doanh nghiệp còn phải đối chiếu kích thước và vị trí mã, tốc độ vận hành, trường nhìn, chế độ kích hoạt, ánh sáng, cấu hình lắp đặt và kết quả thử.

Ví dụ HF811 chỉ minh họa loại đầu đọc được thiết kế cho tích hợp công nghiệp. Việc chọn model thuộc phạm vi đánh giá theo công đoạn của bài C3.

Cách khảo sát và kiểm thử đầu đọc mã vạch trên dây chuyền

Một phương án kiểm thử nên phản ánh những tình huống thực tế mà hệ thống phải xử lý, đặc biệt ở tốc độ vận hành cao, khi vị trí tem thay đổi hoặc khi hai sản phẩm đi qua gần nhau.

Khảo sát và cố định điều kiện thử

Trước khi kiểm thử, cần ghi nhận vị trí lắp đặt, khoảng cách, hướng quan sát, tốc độ, điều kiện chiếu sáng, mẫu mã, phương thức kích hoạt và hệ thống nhận dữ liệu.

Không nên thay đổi đồng thời nhiều biến số giữa các lần so sánh, vì sẽ khó xác định nguyên nhân làm kết quả đọc khác nhau.

Thử ở nhiều mức tốc độ và vị trí mã

Cần kiểm tra tối thiểu các tình huống đại diện cho khoảng vận hành dự kiến: tốc độ thông thường, tốc độ cao nhất cần hỗ trợ, mã ở những vị trí khác nhau trong vùng đọc và sản phẩm có chiều cao hoặc kích thước khác nhau.

Nếu có nhiều loại tem, nên đưa mẫu nhỏ nhất, mẫu kém tương phản và mẫu ở vị trí khó vào phép thử. Cần ghi lại điều kiện đối với từng kết quả thay vì cộng tất cả thành một nhận định chung.

Thử tình huống liên tục và xử lý ngoại lệ

Hệ thống cần được kiểm tra với nhiều sản phẩm đi qua liên tiếp, khoảng cách giữa các sản phẩm theo điều kiện vận hành và trường hợp không đọc được mã. Đặc biệt, phải xác nhận dữ liệu không bị gán nhầm giữa các vật thể.

Cách ghi nhận tỷ lệ đọc đúng

Nếu cần đánh giá tỷ lệ đọc đúng, phải xác định rõ đơn vị tính: sản phẩm, lượt kích hoạt hay số lần giải mã. Một sản phẩm được đọc nhiều lần không nên tự động được tính thành nhiều sản phẩm đã xử lý.

Biên bản thử nên lưu kết quả theo từng nhóm điều kiện. Nếu chỉ thử bằng một mẫu mã đẹp ở một tốc độ duy nhất, kết quả chưa đủ đại diện cho yêu cầu của toàn bộ dây chuyền.

Những lỗi thường gặp khi quét mã sản phẩm đang di chuyển

Những hướng kiểm tra trên giúp khoanh vùng nguyên nhân, không phải chẩn đoán chắc chắn cho mọi hệ thống. Cần dựa trên log thiết bị, dữ liệu đầu ra và điều kiện thử thực tế để xác định vấn đề.

Nếu mã được đánh dấu trực tiếp lên kim loại hoặc nhựa, xem thêm sự khác biệt giữa mã in trên tem và mã DPM để phân biệt vấn đề chuyển động với vấn đề chất lượng ký hiệu.

Checklist thông tin cần gửi để đánh giá đầu đọc trên dây chuyền

Khi cần khảo sát hoặc báo giá đầu đọc cho sản phẩm đang di chuyển, bộ phận sản xuất và kỹ thuật nên cung cấp điều kiện vận hành cụ thể. Thông tin này giúp tránh chọn thiết bị chỉ theo một thông số tốc độ quảng cáo.

Sau khi xác minh điều kiện đọc mã, nên làm gì tiếp?

Khi đã biết yêu cầu tốc độ, trường nhìn, kích hoạt và dữ liệu đầu ra, bước tiếp theo là đối chiếu cấu hình thiết bị với công đoạn sản xuất tổng thể. Cần kiểm tra thêm bề mặt mã, điều kiện môi trường và phạm vi tích hợp trước khi lựa chọn model.

Bài C3.3 tập trung vào điều kiện đọc mã khi sản phẩm chuyển động. Nội dung không thay thế thiết kế điện điều khiển, cấu hình chi tiết từng đầu đọc hoặc phép thử nghiệm thu của dây chuyền thực tế.