条形码的检测.docx

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条形码的检测

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    8．2．2商品条码的检验方法    商品条码的检验详见GB/T18348-2001《商品条码符号印制质量的检验》。

    自20世纪70年代到90年代末条码技术在商业领域中广泛应用以来，国际上一直使用通过测量条码的条、空反射率以及PCS值、尺寸误差的传统方法进行检验。

这种检验方法具有技术成熟、使用广泛、直观方便等优点。

目前国际上使用的各种检验设备也是根据这种检验方法而设计的。

实践证明，这是一种可行的检验方法。

但随着条码识读设备性能的提高，传统的检验方法又暴露出检验偏严的缺点。

1990年，由美国国家标准局制定了ANSIX3.182方法将印刷质量综合分级。

    2000年，ISO/IEC15416颁布，在技术上兼容ANSIX3.182。

我国GB/T18348-2001《商品条码符号印制质量的检验》标准也采用了美标方法。

    1．检验项目    GB/T18348-2001规定的检测项目共12项。

包括：

译码正确性、最低反射率、符号反差、最小边缘反差、调制比、缺陷度、可译码度、符号一致性、空白区宽度、放大系数、条高和印刷位置。

（1）译码正确性    印制和标记条码符号的目的就是要让条码符号在自动识别系统中能被正确地识读从而使条码技术得以顺利应用，因此，译码正确性是条码符号应有的根本特性。

译码正确性是条码符号可以用参考译码算法进行译码并且译码结果与该条码符号所表示的代码一致的特性。

译码正确性是条码符号能被使用和评价条码符号其它质量参数的基础的前提条件。

（2）符号一致性    符号一致性是条码符号所表示的代码与该条码符号的供人识别字符一致的特性，是条码符号应有的根本特性之一。

条码符号所表示的代码与其供人识别字符不一致，将导致对该条码符号的人读信息和机读信息不一样，从而造成错误。

    从理论上讲，符号一致性和译码正确性是不同的。

但在实际的检测操作中，“条码符号所表示的代码”并不容易知晓。

所以，在检测译码正确性时，通常把条码符号的供人识别字符作为“条码符号所表示的代码”，将其与译码结果比对；在检测符号一致性时，通常把译码结果作为“条码符号所表示的代码”，将其与条码符号的供人识别字符比对，结果是二者的操作方法一样。

    （3）最低反射率（Rmin）    最低反射率是扫描反射率曲线上最低的反射率，实际上就是被测条码符号条的最低反射率。

最低反射率应不大于最高反射率的一半（即Rmin≤0.5Rmax）。

如果达不到要求，说明印制条的材料（如油墨）颜色应该更暗些，即对红光的反射率更低些。

当然，提高最高反射率即条码符号空的反射率也是可行的，可以通过提高条码符号承印材料或印制空（或背底）的材料（如油墨）对红光的反射率来满足要求。

    （4）符号反差（SC）    符号反差是扫描反射率曲线的最高反射率与最低反射率之差，即SC=Rmax－Rmin。

符号反差反映了条码符号条、空颜色搭配或承印材料及油墨的反射率是否满足要求。

符号反差大，说明条、空颜色搭配合适或承印材料及油墨的反射率满足要求；符号反差小，则应在条、空颜色搭配，承印材料及油墨等方面找原因。

    （5）最小边缘反差（ECmin）    边缘反差（EC）是扫描反射率曲线上相邻单元的空反射率与条反射率之差，最小边缘反差（ECmin）是所有边缘反差中的最小的一个。

最小边缘反差反映了条码符号局部的反差情况。

如果符号反差不小，但ECmin小，一般是由于窄空的宽度偏小、油墨扩散造成的窄空处反射率偏低；或者是窄条的宽度偏小、油墨不足造成的窄条处反射率偏高；或局部条反射率偏高、空反射率偏低（见图8-2）。

边缘反差太小会影响扫描识读过程中对条、空的辨别。

图8-2造成边缘反差小的部分原因

    （6）调制比（MOD）    调制比（MOD）是最小边缘反差（ECmin）与符号反差（SC）的比，即MOD=ECmin/SC，它反映了最小边缘反差与符号反差在幅度上的对比。

一般来说，符号反差大，最小边缘反差就要相应大些，否则调制比偏小，将使扫描识读过程中对条、空的辨别发生困难。

例如，有A、B两个条码符号，它们的最小边缘反差（ECmin）都是20%，A符号的符号反差（SC）为70%，B符号的符号反差（SC）为40%，看起来A符号质量好一些。

但是事实上A符号的调制比（MOD）只有0.29，为不合格；B符号的调制比（MOD）是0.50，为合格（见图8-3）。

因此，最小边缘反差（ECmin）、符号反差（SC）和调制比（MOD）这三个参数是相互关连的，它们综合评价条码符号的光学反差特性。

图8-3ECmin、SC与调制比（MOD）的关系示意图

    （7）缺陷度（Defects）    缺陷度（Defects）是最大单元反射率非均匀度（ERNmax）与符号反差（SC）的比，即Defects=ERNmax/SC。

单元反射率非均匀度（ERN）反映了条码符号上脱墨、污点等缺陷对条/空局部的反射率造成的影响，反映在扫描反射率曲线上就是，脱墨导致条的部分出现峰；污点导致空（包括空白区）的部分出现谷。

若条/空单元中不存在缺陷，那么条的部分无峰；空的部分无谷，这些单元的单元反射率非均匀度（ERN）等于0。

缺陷度（Defects）是条码符号上最严重的缺陷所造成的最大单元反射率非均匀度（ERNmax）与符号反差（SC）在幅度上的对比。

缺陷度大小与脱墨/污点的大小及其反射率、测量光孔直径和符号反差有关。

在测量光孔直径一定时，脱墨/污点的直径越大、脱墨反射率越高和污点反射率越低、符号反差越小，缺陷度越大，对扫描识读的影响也越大（见图8-4）。

当脱墨/污点的直径大于测量光孔直径时，在扫描反射率曲线上脱墨/污点的部分可以相当于空/条单元，将会造成不能译码或译码错误。

综合分级检测方法巧妙地通过定义缺陷度参数和确定测量光孔直径来对脱墨/污点的大小、反射率及其对扫描识读的影响进行综合的检测与评价，避免了传统方法通过人目视检查缺陷存在的不够全面、不够准确等缺点。

图8-4脱墨、污点及光孔直径、ERNmax、SC与缺陷度的关系示意图

    （8）可译码度    可译码度是与条码符号条/空宽度印制偏差有关的参数，是条码符号与参考译码算法有关的各个单元或单元组合尺寸的可用容差中未被印制偏差占用的部分与该可用容差之比中的最小值（见图8-5）。

    每种条码的规范或标准中都规定了条码符号条/空单元宽度及条/空组合宽度的理想尺寸（也称名义尺寸）。

在条码符号的印制过程中，印制出来的条/空单元及条/空组合的实际宽度尺寸一般都会偏离其理想尺寸，实际宽度尺寸与相应理想尺寸之差叫做印制偏差。

在条码符号的识读过程中，扫描识读设备要对条码符号的条/空单元及条/空组合的实际宽度进行测量。

由于测量总存在着误差，所以识读设备测量到的条/空单元及条/空组合的测量宽度在实际宽度的基础上增加了测量误差的部分。

这样，最终用于译码计算的条/空单元及条/空组合的宽度是：

理想尺寸+印制偏差+测量误差。

    参考译码算法通过对参与译码的条/空单元及条/空组合的宽度规定一个或多个参考阈值（即界限值），允许条/空单元及条/空组合的宽度在印制和识读过程出现一定限度的误差即容许误差（容差）。

由于印制过程在前，所以印制偏差先占用了可用容差的一部分，而剩余的部分就是留给识读过程的容差。

可译码度反映了未被印制偏差占用的、为扫描识读过程留出的容差部分在总可用容差中所占的比例。

图8-5可译码度示意图

    条码识读设备在阅读可译码度大的条码符号时应该比阅读可译码度小的条码符号时要顺利一些。

    （9）空白区宽度    空白区的作用是为识读设备提供“开始数据采集”或“结束数据采集”的信息的，空白区宽度不够常常导致条码符号不能识读，甚至造成误读，因此空白区的宽度尺寸应该保证（见表8-1）。

印制的条码符号，空白区尺寸应不小于规定的数值，而空白区宽度在条码符号的印制过程中容易被忽视，所以在国际标准ISO/IEC15420将空白区宽度作为参与评定符号等级的参数之一，GB12904—2003则暂时将其列入强制性要求，商品条码符号的空白区宽度不符合要求，该条码符号即被判定为不合格。

表8-1放大系数与空白区尺寸

    （10）放大系数    一般来说，商品条码的放大系数越小，对条/空尺寸偏差的要求越严，印制的难度越大。

对于放大系数小于0.80的条码符号，印制质量不易保证，而且容易造成识读困难。

放大系数大于2.00的条码符号，占用商品包装的面积太大，而且有些识读设备如CCD式阅读器的阅读宽度有限，容易造成识读困难。

因此，GB12904—2003规定，商品条码的放大系数为0.80～2.00。

    （11）条高    从理论上讲，一维条码的高度（或条高）只要能容纳一条扫描线的高度，使扫描线经过条码符号所有的条和空（包括空白区），就能被扫描识读。

但是，条码的高度越小，对扫描线瞄准条码符号的要求就越高，也就是说，扫描识读的效率就越低。

因此，在设计上，条码的高度远比一条扫描线高，降低了对扫描线瞄准条码符号的要求，提高了扫描识读的效率，这对于采用全向扫描方式的通道扫描器来说，尤为重要（见图8-6）。

为保证扫描识读的效率，EAN?

UCC规范和商品条码标准都明确说明不应该截短条高。

印制的条码符号，条高应不小于标准规定的数值。

图8-6截短条码符号的条高对全向式扫描器识读的影响

    （12）印刷位置    检查印刷位置的目的是看商品条码符号在包装的位置是否符合标准的要求以及有无穿孔、冲切口、开口、装订钉、拉丝拉条、接缝、折叠、折边、交迭、波纹、隆起、褶皱和其他图文对条码符号造成损害或妨碍。

一般只能对实物包装进行此项检查。

    2.检测方法    

（1）检测方法的一般要求    ①检测带    检测带是商品条码符号的条码字符条底部边线以上，条码字符条高的10%处和90%处之间的区域（见图8-7）。

因为一般不在条码符号顶部、底部附近进行扫描识读，并且这两部分在印制过程中容易出现条的变形，所以把它们排除在检测带之外。

除了条高和印刷位置外，对所有检测项目都应该在检测带内进行检测。

    ②扫描测量次数    对每一个被检条码符号，在对译码正确性、符号一致性、最低反射率、符号反差、最小边缘反差、调制比、缺陷度和可译码度进行检测时，应在图8-7所示的10个不同条高位置各进行一次扫描测量，共进行10次扫描测量。

10次扫描的扫描路径应尽量垂直于条高度方向和保持等间距。

    在设计上，一维条码符号在垂直方向（条高方向）上对于其所表示的信息来说存在很大的冗余（富裕量）。

正常情况下在条高的任何位置对条码符号扫描识读都能获得条码符号所表示的信息。

而在符号字符中局部的缺陷和差异可能出现在符号的不同高度上。

因此，沿不同的扫描路径测量得到的扫描反射率曲线可能存在很大的差别。

为了对条码符号质量进行全面的评价，有必要将多个扫描路径的扫描反射率波形的等级进行算术平均，确定符号等级。

图8-7检测带

    ③扫描测量    一般都是使用具有美标方法检测功能的条码检测仪在检测带内进行扫描测量，得出扫描反射率曲线，并由条码检测仪自动进行分析。

    ④单元边缘的确定方法条、空单元边缘的位置在扫描反射率曲线上邻接单元（包括空白区）空、条反射率中间值即（Rs+Rb）/2的点处（见图8-8）。

注意不应该用整体阈值（GT）来确定单元边缘的位置。

如果条码检测不能以正确的阈值来确定单元边缘的位置，则它对单元宽度的测量及可译码度的计算都会不准确。

图8-8单元边缘的确定方法示意图

（2）译码正确性的检测    根据测量得到的扫描反射率曲线，按规定的单元边缘确定方法，确定各单元的边缘。

用GB12904附录F中的参考译码算法对条码符号进行译码。

核对译码的结果与该条码符号所标识的数字代码是否一致，一致为译码正确，不一致为译码错误。

译码正确则该扫描反射率曲线译码正确性的等级定为4级，译码错误或不能被译码则定为0级。

    检测商品条码的译码正确性时必须采用GB12904—2003规定的标准译码算法，这是因为对商品条码进行译码的译码算法可以有多种，不同的译码算法进行译码的效果可能是不同的。

对同一条码符号译码，某种译码算法可能译码正确而另一种译码算法可能拒读或误读。

所以要规定用同一标准译码算法进行译码正确性的检测。

    还应注意的是，要使用标准规定的单元边缘确定方法，正确地确定各单元的边缘和测量各单元的宽度，以保证能准确地进行译码。

    （3）光学特性参数的检测    最低反射率（Rmin）、符号反差（SC）、最小边缘反差（ECmin）、调制比（MOD）和缺陷度（Defects）这六个参数从条/空颜色搭配、相邻条空的反差、细条/空及油墨扩散（或油墨不足）对反差的影响及脱墨、污点对局部反射率的影响等几方面综合评价了条码符号与反射率有关的光学特性，因此这六个参数称为光学特性参数。

    每次测量时都要从测量的扫描反射率曲线上找出最低反射率（）和最高反射率（）；用公式计算符号反差（）；找出各相邻单元（含空白区）的空（含空白区）反射率（Rs）和条反射率（Rb），用公式计算各边缘反差（EC），从中找出最小值即最小边缘反差（ECmin）；用公式计算调制比（MOD）；计算各单元（包括空白区）中最高峰反射率与最低谷反射率之差，即单元反射率非均匀度（）。

条单元中无峰、空单元及空白区中无谷的，其为0，取所有中的最大值作为最大单元反射率非均匀度（），用公式=/计算缺陷度（）。

然后，根据表8-2的规定确定各参数的等级。

表8-2光学特性参数的等级确定

    （4）可译码度的检测    ①条码符号各有关部分尺寸相对值的确定    根据测量得到的扫描反射率曲线，用标准规定的单元边缘确定方法，确定各单元的边界，然后测量相应单元边缘间的距离，确定与译码算法相关的单元或单元组合的宽度，包括：

    ●各条码字符宽度（p）；    ●各条码字符相似边之间距离e1、e2；    ●起始符、终止符相似边之间距离e1；    ●中间分隔符相似边之间距离e1、e2、e3、e4；    ●表示1、2、7、8的条码字符中各条的宽度。

    上述各尺寸只需相对值，即与其所属条码字符的宽度（p）尺寸相对的值即可。

由于起始符、终止符及中间分隔符没有所谓的字符宽度，因此对于起始符、终止符的e1，取相邻条码字符的宽度；对于中间分隔符的e1、e2、e3，可取中间分隔符左侧相邻条码字符的宽度；对于中间分隔符的e2、e3、e4，可取中间分隔符右侧相邻条码字符的宽度。

    应该注意的是上述各尺寸值都是实测值,用于可译码度值的计算。

    条码符号中各有关部分尺寸的示意图见图8-9。

图8-9商品条码符号各有关部分的尺寸示意图

    说明：

计算与e尺寸相关的可译码性值V1时，对于起始符、终止符的e1，公式中的取相邻条码字符的宽度；对于中间分隔符的e1、e2、e3，可取中间分隔符左侧相邻条码字符的宽度；对于中间分隔符的e2、e3、e4，可取中间分隔符右侧相邻条码字符的宽度。

    ②可译码度值的计算    每个条码字符及起始符、中间分隔符、终止符与e尺寸相关的可译码度值按公式

（1）计算：

（1）（4）     式中：

（）——e1、e2、e3、e4的尺寸；    （，，，）—参考阈值；    ——相应的条码字符宽度。

    A子集中表示1、2、7、8的条码字符与相关的可译码度值按公式

（2）计算：

（2）    式中：

——相应的条码字符宽度；    ——条码字符中两个条的宽度之和。

    B和C子集中表示1、2、7、8的条码字符与相关的可译码度值按公式（3）计算：

    （3）    式中：

——相应的条码字符宽度；    ——条码字符中两个条的宽度之和。

    ③扫描反射率曲线的可译码度    取每次测量所有、、中的最小值作为该次测量扫描反射率曲线的可译码度（）。

    ④可译码度的等级确定    按照表8-3确定可译码度（）的等级。

表8-3可译码度的等级确定

    （5）实验室实际的检测方法    从标准给出的检测方法可以看出，要用人工进行综合分级方法的检验是十分困难的。

对每个条码符号要进行十次扫描测量，然后对每次的扫描反射率曲线的几十个条/空的数个参数进行测量、计算，特别是对可译码度的计算，非常繁复。

事实上，标准给出检测方法的目的是为了标准的使用者对“综合分级方法”有清晰、透彻的了解，以及为条码检测仪的设计、制造者提供一个规范性的、具体的方法。

    在实际的检验工作中，是使用有综合分级方法功能的条码检测仪进行检测。

条码检测仪能自动对每次扫描测量的扫描反射率曲线进行分析、测量和计算，从而使检测过程大为简化。

检验人员使用条码检测仪进行检测的主要工作有：

    ●确定被检条码符号的检测带；    ●用条码检测仪对检测带内大致均分的10个不同条高位置各进行一次扫描测量，共进行10次扫描测量；    ●记录每次扫描测量后条码检测仪输出的各参数数据及等级和扫描反射率曲线的等级；    ●判断译码正确性和符号一致性；    ●如有译码错误，判定被检条码符号的符号等级为0；如无译码错误，把10次扫描测量扫描反射率曲线的等级的平均值作为被检条码符号的符号等级；    ●用人工检测被检条码符号的空白区宽度、放大系数、条高和印刷位置。

    （6）检测数据处理    ①扫描反射率曲线等级的确定    取单次测量扫描反射率曲线的译码正确性、最低反射率、符号反差、最小边缘反差、调制度、缺陷度、可译码度诸参数等级中的最小值作为该扫描反射率曲线的等级。

    因为上述各参数从不同的角度反映了被检条码符号的质量状况，其中等级最低的也就是最差的代表了被检条码符号在这一测量位置的质量水平，所以把这个等级值作为该扫描反射率曲线的等级。

    在一些条码检测仪的检测数据中，各参数的等级及扫描反射率曲线的等级用字母A、B、C、D和F表示，分别与GB/T18348-2001中的数字等级4、3、2、1和0相对应。

需要把字母等级转换为数字等级，这样才能进行下述平均值的计算。

    ②符号等级的确定    10次测量中有任何一次出现译码错误，则被检条码符号的符号等级为0。

    10次测量中都无译码错误（允许有不译码），以10次测量扫描反射率曲线等级的算术平均值作为被检条码符号的符号等级值。

    因为译码错误是最严重的质量问题，所以只要有译码错误，被检条码符号的符号等级就是0，不再通过求平均值确定符号等级。

    因为一维条码符号在垂直方向（条高方向）上对于其所表示的信息来说存在很大的冗余（富裕量），而在条码符号的质量问题可能出现在符号的不同高度上。

对于一个条码符号，在某一高度位置扫描不能识读，但有可能在另一高度位置扫描就能识读，则该条码符号仍有使用价值。

所以，把10次测量扫描反射率曲线等级的算术平均值作为被检条码符号的符号等级可以对条码符号的质量进行全面的评价。

符号等级以G/A/W的形式来表示，其中G是符号等级值，精确至小数点后一位；A是测量孔径的标号；W是测量光波    长以纳米为单位的数值。

例如，2.7/06/660表示，符号等级为2.7，测量时使用的是0.15mm（千分之六英寸）的孔径，测量光波长为660nm。

    3．条码印制过程质量控制的检验方法（传统方法）    虽然条码符号的质量检验将广泛采用国际标准方法，但是由于传统方法具有直观、易于理解的特点，很适合于条码印制过程质量控制的检验。

同时，传统方法“偏严”对条码印制过程而言是好事而不是坏事。

例如，比较好的传统方法的条码检测仪可以逐条逐空地测出条/空尺寸、尺寸偏差及偏差的方向（偏宽还是偏窄），对于在条码印制过程中查找出现尺寸偏差的原因、调整和改进印刷的条件都非常有帮助。

因此，GB12904-2003在附录G中给出了传统方法对商品条码的技术要求，与此相对应，GB/T18348-2001在附录B中给出了传统的对商品条码条/空反射率、印刷对比度和条/空尺寸偏差的检测方法。

（1）条/空尺寸偏差的检测    使用分辨率不低于0.01mm的长度测量仪器，分别对被检条码符号的各部分尺寸即各条码字符及辅助字符（起始符、中间分隔符和终止符）的条/空宽度bi/si、相似边距离ei和字符宽度p（辅助字符除外）进行测量。

各测量值与相应各部分尺寸的标称值（设计值）之差即各部分的尺寸偏差。

    商品条码放大系数1.00时的条码字符各部分的标称尺寸见GB12904-2003的图10；EAN-13、EAN-8和UPC-A商品条码放大系数1.00时的起始符、中间分隔符和终止符各部分的理想尺寸见GB12904-2003的图11；UPC-E商品条码放大系数1.00时的起始符、中间分隔符和终止符各部分的标称尺寸见GB12904-2003的图C.4。

    应该注意的是：

条码符号的各部分的标称尺寸与条码符号的放大系数有关，把GB12904-2003中给出的放大系数1.00时的条码符号的各部分的标称尺寸乘以放大系数即得到该放大系数时条码符号的各部分的标称尺寸。

在实际检测中，要对被检条码符号在条高方向上均分的五个测量位置各进行一次测量，共进行五次测量。

在五次    测量的各条/空尺寸偏差中，分别取最大值和最小值作为该条码符号的各条/空尺寸偏差。

然后按GB12904-2003中G.1的最大允许偏差要求（见表8-4），判断被检条码符号的各条/空尺寸偏差能否符合要求。

（2）条/空反射率和印刷对比度的检测    用分辨率不低于1%（反射率）的反射率测量仪器，测量被检条码符号各条/空的反射率。

在对各空的测量值中选最小的值作为该条码符号在这一测量位置的空反射率；在对各条的测量值中选最大的值作为该条码符号在这一测量位置的条反射率。

取五个不同高度位置上测量的条反射率中的最大值及空的反射率中的最小值，作为该条码符号的条反射率（RD）和空反射率（R●）。

用公式PCS=（R●-RD）/R●计算印刷对比度PCS。

    按GB12904-2003表G.2中的技术指标，判断被检条码符号的条/空反射率和印刷对比度能否符合要求：

    ●被检条码符号的空反射率R●小于31.6%时，不符合要求；    ●被检条码符号的空反射率R●不小于31.6%时，被检条码符号的条反射率RD不大于与R●对应的条反射率的允许最大值、PCS值不小于与R●对应的PCS允许最小值，为符合要求，否则为不符合要求。

表8-4商品条码的条码字符及起始符、中间分隔符、终止符各部分尺寸的允许偏差（传统方法）

    4．检验设备    根据GB/T14258-2003检验方法的要求，对条码符号进行检验需要使用以下检验设备：

（1）最小分度值为0.5mm的钢板尺（用于测条高、放大系数）。

（2）最小分度值为0.1mm的测长仪器（用于测量空白区）。

    （3）具有综合分级方法功能的条码检测仪。

如Codascan，InspectorⅡAna●yzer4100，CTS-901等。

    5．质量判定    

（1）码制    在商品包装上只能印刷商品条码，即UPC码或EAN码。

其他在闭环系统中使用的码制如39码、交插25码等只能印在商品包装不显露的位置，以免和商品条码混淆给商店工作人员带来不必要的麻烦。

当商品包装上出现这种情况时视为不合格条码印刷品。

有个别企业把组织机构代码印在商品包装的显著位置上，这是不允许的。

（2）判定规则    根据检验结果，按照GB12904-2003第4章、第8章的技术要求和第9章的规定，进行单个商品条码符号质量的判定。

    具体地列出判定规则如下：

    ——EAN商品条码符号的质量符合GB12904-2003的4.1、4.2、4.4.1.2和9.1要求的，