เนื้อหาวันที่ : 2011-05-06 15:10:33 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 2583 views

มาตรฐานใหม่ของ 2D Matrix Codes ที่เชื่อถือได้

ในปัจจุบัน วงการอุตสาหกรรมได้มีมาตรฐานใหม่เกิดขึ้น ได้แก่ 2D Matrix Codes ที่ผ่านการทดสอบว่ามีความแม่นยำสูง คำถามคือมีระบบเมตริกซ์ และเทคนิคใดที่เราสามารถใช้ในการกำหนดคุณภาพของสัญลักษณ์ได้

บริษัท ค็อกเน็กซ์ (ประเทศไทย) จำกัด

          ในปัจจุบัน วงการอุตสาหกรรมได้มีมาตรฐานใหม่เกิดขึ้น ได้แก่ 2D Matrix Codes ที่ผ่านการทดสอบว่ามีความแม่นยำสูง คำถามคือมีระบบเมตริกซ์ และเทคนิคใดที่เราสามารถใช้ในการกำหนดคุณภาพของสัญลักษณ์ได้

          บาร์โค้ดโดยทั่วไป (เช่น Universal Product Codes หรือ UPCs) เป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางสำหรับใช้งานในแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ ตั้งแต่การเช็คเอาต์ การตรวจสอบรายการสินค้าในร้านค้าปลีก จนถึงการติดตามซีเรียลนัมเบอร์ของแผงวงจรไฟฟ้าสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อย่างไรก็ตามในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเพื่อเพิ่มสารบัญของตัวอักษร และการเก็บข้อมูลในพื้นที่ที่เล็กกว่าเดิม โดยบริษัทได้พัฒนาทางเลือกต่าง ๆ ในรูปแบบ 2D ซึ่งหนึ่งในนั้นเรียกว่า Data Matrix ดัดแปลงมาจากแบบมาตรฐานที่ใช้พื้นที่สี่เหลี่ยม หรือช่องวงกลมในสี่เหลี่ยม

โดยขอบนอกประกอบไปด้วยด้านข้าง 2 ด้านที่ติดกัน (รูปตัว L) ด้านตรงข้ามถูกทำให้มีจุดพื้นที่ที่เท่ากัน ซึ่งการใช้สัญลักษณ์นี้ช่วยให้ผู้ใช้เก็บข้อมูลที่สำคัญได้ เช่น ชื่อผู้ผลิต หมายเลขชิ้นส่วน ล็อตที่ผลิต และซีเรียลนัมเบอร์ บนชิ้นส่วนต่าง ๆ ทั้งที่ประกอบแล้วระดับหนึ่ง หรือที่ผลิตสำเร็จรูปแล้ว ยกตัวอย่างเช่น สี่เหลี่ยมขนาด 3 ตารางมิลลิเมตร สามารถบรรจุตัวอักษรได้มากถึง 50 ตัวอักษร

          การใช้รหัสดังกล่าวจำเป็นต้องมีการอ่านค่าด้วยอัตราที่บริษัทได้กำหนดไว้ หรือมากกว่าตามเทคโนโลยีบาร์โค้ด การจะรับประกันการอ่านค่าตามมาตรฐานได้นั้น จำเป็นต้องกำหนดกระบวนการมาตรฐานในการตรวจสอบคุณภาพของรหัส โดยมีความพยายามที่จะกำหนดมาตรฐานดังกล่าว ซึ่งคาดว่ารหัส 2D จะถูกพิมพ์โดยใช้หมึกดำ หรือฉลากขาว ตามบาร์โค้ด 1D รุ่นก่อนหน้า

          อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตจำนวนมากมีความคิดที่แตกต่างออกไป โดยคิดว่าฉลากอาจเกิดรอยตำหนิได้ง่าย หรือซีดจางลง ดังนั้นบริษัทผู้ผลิตจึงเริ่มมีความคิดที่จะพิมพ์รหัสลงบนตัวชิ้นงานโดยตรง โดยส่วนมากการพิมพ์รหัสลงบนชิ้นงานจะใช้เทคนิค เช่น Dot Peen หรือ Laser Etching วิธีนี้ทำให้ได้รหัสที่มีคอนทราสต์ต่ำ ตำแหน่งเซลล์คลาดเคลื่อน หรือขนาดของเซลล์ที่ไม่สม่ำเสมอกัน นอกจากนี้ โดยทั่วไปพื้นผิวของชิ้นงานที่ใช้ในการพิมพ์รหัส สามารถเป็นแบบผิวด้าน เหล็กหล่อ หรือวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง

อย่างไรก็ตาม ต้องยอมรับว่าวิธีการพิมพ์รหัสลงบนชิ้นงาน อาจดูไม่เรียบร้อยเท่ากับวิธีติดฉลากขาวเท่าไหร่ ในอดีตการอ่านรหัสชนิดที่ถูกพิมพ์ลงบนชิ้นงานถือเป็นเรื่องที่ทำได้ยาก และมีความซับซ้อน แต่ในปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีที่มีความก้าวหน้าในด้านเทคนิคการฉายแสง และอัลกอริทึมของ Machine-vision ทำให้สามารถพัฒนากระบวนการในการอ่านค่าที่มีความน่าเชื่อถือ และแม่นยำ

          เบื้องต้นในการรับประกันอัตราการอ่านค่าที่เที่ยงตรง คือต้องแน่ใจได้ว่าขั้นตอนในการพิมพ์มีคุณภาพเพียงพอในการพิมพ์รหัสที่ดี ซึ่งในทางทฤษฏีดูเป็นเรื่องง่าย แต่ในปัจจุบันการตรวจสอบคุณภาพของรหัสยังมีปัญหาและเป็นเรื่องที่น่าผิดหวัง โดยรหัสที่เครื่องอ่านสามารถถอดรหัสได้ ส่วนใหญ่จะไม่ผ่านการตรวจสอบในเรื่องการออกแบบสำหรับการพิมพ์   สีดำบนพื้นขาว

อย่างไรก็ตาม ระบบที่ผ่านการรับรอง AIM (Association for Automatic Identification and Mobility) Direct Part Mark (DPM) Quality Guideline DPM-1-2006 ถูกใช้เป็นบรรทัดฐานสำหรับเทคนิคในการพิมพ์ต่าง ๆ รวมไปถึงชิ้นงานที่ใช้ในแอพพลิเคชั่น DPM

เทคนิคในการพิมพ์
          ผู้ผลิตสามารถพิมพ์ชิ้นงานด้วยเลเซอร์ รวมไปถึง เทคนิค Dot-peening, Electrochemical Etching และการพิมพ์อิงก์เจ็ต โดยแต่ละเทคนิคถูกกำหนดให้ใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นเฉพาะอย่าง ซึ่งขึ้นอยู่กับอายุการใช้งานของชิ้นงาน, องค์ประกอบของวัสดุในเรื่องการสึกหรอต่อสภาพแวดล้อม และจำนวนของการผลิต พื้นผิวของวัสดุที่ใช้มีผลต่อการเลือกใช้เทคนิคด้วยเช่นกัน โดยต้องดูว่ามีข้อมูลมากน้อยแค่ไหนที่ต้องถูกพิมพ์, พื้นที่มีเพียงพอในการพิมพ์หรือไม่ และตำแหน่งในการพิมพ์รหัสบนชิ้นงาน (ดูรูปที่ 1-7)

vเทคนิค Dot-peening จะใช้เข็มอัดอากาศ หรือกลไกอิเล็กโตรแมคานิก แบบหัวเหล็กคาร์ไบด์ หรือเพชรกดลงบนพื้นผิววัสดุ ในบางสถานการณ์อาจจำเป็นต้องมีการเตรียมพื้นผิวก่อนที่จะทำการพิมพ์เพื่อให้ได้รอยพิมพ์ที่ชัดเจน โดยทั่วไปเครื่องอ่านจะทำการปรับมุมแสงเพื่อเพิ่มคอนทราสต์ระหว่างรอยกดพิมพ์ของเครื่องหมาย และพื้นผิวของชิ้นงาน

เทคนิคนี้จะสมบูรณ์ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของจุดที่เพียงพอ และรูปร่างตามขั้นตอนในการบำรุงรักษาที่กำหนดไว้ของเครื่องพิมพ์ และการตรวจสอบปลายเข็มว่ามีการสึกหรอมากน้อยเพียงใด โดยเทคนิคนี้เป็นที่นิยมสำหรับอุตสาหกรรม  ยานยนต์ และอากาศยาน

          เทคนิค Laser Marking จะทำการจี้ความร้อนจุดเล็ก ๆ ลงบนพื้นผิวของชิ้นงาน ส่งผลให้เกิดการละลาย ระเหย หรือเกิดการเปลี่ยนแปลงจนกลายเป็นรอยขึ้น เทคนิคนี้สามารถสร้างเมตริกซ์แบบกลมหรือสี่เหลี่ยม โดยหากมีข้อมูลมาก ผู้ใช้ส่วนใหญ่จะเลือกใช้แบบสี่เหลี่ยม เทคนิคนี้จะสมบูรณ์ได้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาระหว่างเลเซอร์ และพื้นผิววัสดุของชิ้นงาน โดยเทคนิค Laser Marking มีความรวดเร็ว เสถียร และแม่นยำสูง ซึ่งเหมาะเป็นอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรม เซมิคอนดักเตอร์, อิเล็กทรอนิกส์ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

          เทคนิค Electro-chemical etching (ECE) ทำให้เกิดรอยโดยการทำปฏิกิริยาออกซิไดด์บนพื้นผิวของเหล็กผ่านกระดาษลอกลาย ตัวพิมพ์จะประกบกระดาษลอกลายระหว่างผิวของชิ้นงาน และแผ่นรองที่ชุบอิเล็กโทรไลต์ หลังจากนั้น กระแสไฟกำลังต่ำจะถูกส่งผ่านเพื่อทำให้เกิดรอยลงบนชิ้นงาน เทคนิค ECE จะให้ผลลัพธ์ที่ดีบนพื้นผิวกลมมน และชิ้นส่วนที่ไวต่อการกดทับ รวมไปถึง เครื่องยนต์เจ็ต, ยานยนต์ และส่วนประกอบของอุปกรณ์ทางการแพทย์

          เทคนิค Ink-jet Printers สำหรับงาน DPM มีหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องพิมพ์คอมพิวเตอร์ โดยเครื่องพิมพ์จะมีการพ่นหยดหมึกอย่างแม่นยำลงบนผิวของชิ้นงาน น้ำหมึกจะระเหยและเหลือรอยบนชิ้นงาน อย่างไรก็ตาม การพิมพ์แบบ Ink-jet จำเป็นต้องเตรียมพื้นผิวของชิ้นงานล่วงหน้า เพื่อให้รอยที่พิมพ์ไม่จางหายก่อนเวลาอันสมควร โดยประโยชน์ของเทคนิคนี้ คือสามารถพิมพ์ได้อย่างรวดเร็วสำหรับชิ้นงานที่มีการเคลื่อนไหว และให้คอนทราสต์ที่ดี

          เทคนิคที่กล่าวมาทั้งหมด ผู้ผลิตควรเว้นพื้นที่ว่างรอบ ๆ รอยพิมพ์เท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งรบกวน เช่น ขอบของชิ้นงาน สัญญาณรบกวน หรือสิ่งรบกวนอื่น ๆ มาสัมผัสกับรหัสที่พิมพ์ได้

          แนวทางของ DPM เทคนิคในแง่ของความชัดเจนของรอยพิมพ์ อาจแตกต่างกันอย่างมากจากสถานการณ์ที่ต่างกัน นอกจากนี้ ในการเลือกเทคนิคในการพิมพ์อย่างใดอย่างหนึ่งต้องตระหนักให้ดีว่า ชิ้นงานอาจมีหลายสี หรือรูปร่าง และวัสดุแตกต่างกัน ยกตัวอย่างเช่น พื้นผิวชิ้นงาน มีทั้งแบบเรียบ และมันวาว, เป็นร่อง, ลายทาง, มีริ้วลาย หรือเป็นเม็ดหยาบ ดังนั้นเทคนิคที่ใช้ควรให้ผลลัพธ์ที่แน่นอน และไว้ใจได้ในทุกสถานการณ์

การตรวจสอบ–วิธีดั้งเดิม
          จากอดีตจนถึงปัจจุบัน มาตรฐานอุตสาหกรรม และผู้ใช้งานแอพพลิเคชั่น DPM มีข้อจำกัดในการกำหนดมาตรฐานรอยพิมพ์ ISO/IEC 16022 ได้กำหนดมาตรฐานสากลในการพิมพ์รหัส Data Matrix (ประกอบด้วย โครงสร้างของรหัส รูปแบบของสัญลักษณ์ อัลกอริทึมของการถอดรหัส เป็นต้น) ถึงแม้ว่ามาตรฐาน 16022 เริ่มแรกได้กำหนดระบบเมทริกคุณภาพไว้บางส่วน แต่ผู้คิดค้นไม่เคยที่จะกำหนดมาตรฐานในการตรวจสอบ ซึ่งได้เริ่มมีใน ISO/ICE 15415 ในอีก 5 ปีให้หลัง

          เนื่องจากมาตรฐาน 15415 เห็นว่ารอยพิมพ์ดำ ตัดกับฉลากขาว ถูกจำกัดอยู่แค่การใช้แสงสว่างเพียงเท่านั้น ในการตรวจสอบรอยพิมพ์ DPM จำนวนมาก ซึ่งข้อจำกัดดังกล่าวก็คล้ายกับบอกให้ช่างภาพถ่ายภาพในห้องมืดโดยไม่ใช้แฟลช ดังนั้น ถ้าแสงไม่เพียงพอสำหรับเครื่องตรวจสอบ คงไม่มีระบบเมทริกใดถูกใช้ในการประเมินคุณภาพของรอยพิมพ์ได้อย่างแน่นอน

          มาตรฐาน 15415 จำเป็นต้องตั้งค่ามาตรฐานให้กับเครื่องตรวจสอบก่อนที่จะใช้งานร่วมกับแผ่นขาว ที่แสดงค่า Known White (เช่น NIST-certified Calibration Card) การตั้งค่าจะเกี่ยวข้องกับการปรับตั้งค่าของภาพ (ยกตัวอย่างเช่น ค่าการบันทึกภาพของกล้อง หรือ Gain) เพื่อใช้ในการสังเกตค่า White Values บนแผ่นตั้งค่า ให้เหมือนกับค่า Known Values เมื่อตั้งค่าเรียบร้อยแล้ว ค่าต่าง ๆ เหล่านี้ รวมไปถึงสภาพแสง ต้องไม่มีการเปลี่ยนแปลง ไม่ว่าจะใช้เทคนิคในการพิมพ์วัสดุ หรือพื้นผิวแบบใดก็ตาม

อย่างไรก็ตามข้อกำหนดที่ว่าอาจทำให้ได้ภาพที่ใช้ได้ดีสำหรับฉลากที่เป็นกระดาษ แต่สำหรับชิ้นงาน DPM ในหลายครั้งได้ผลลัพธ์ที่ Underexposed หรือ Overexposed ขึ้นอยู่กับเทคนิคที่ใช้ในการพิมพ์ และการสะท้อนแสงของชิ้นงาน

          การตรวจสอบรหัส หมายรวมถึงการวิเคราะห์กราฟฮิสโตแกรมของรหัสนั้นด้วย แต่ละพิกเซลในภาพที่ได้จากกล้อง 8 บิต สามารถมีค่าเทา Grey Value ได้ถึง 256 ค่า โดยกราฟฮิสโตแกรมจะแสดงจำนวนของพิกเซลในภาพในแต่ละค่าเท่าที่เป็นไปได้ เพื่อให้เห็นภาพของค่าที่ได้รับมา กราฟฮิสโตแกรมของรหัสพิมพ์ที่ดีควรแสดงจุดสูงสุด 2 ส่วนที่แยกออกจากกัน และแตกต่างกันอย่างชัดเจน ถ้าปราศจากจุดสูงสุดที่แตกต่างกัน การจำแนกความแตกต่าง 1s จาก 0s รวมไปถึงการถอดรหัสข้อมูลที่ถูกเก็บในรหัส จะกลายเป็นเรื่องที่ยากมาก (ดูรูปที่ 2 และ4 ประกอบ)

          ปัญหาที่ถูกพบเป็นประจำสำหรับรอยพิมพ์ DPM (เช่น การสลักรหัสโดยใช้เลเซอร์บนชิ้นเหล็ก) เมื่อเราใช้องค์ประกอบแสงชนิดเดียวของมาตรฐาน 15415 ร่วมกับการสั่งการด้วยการตั้งค่ากล้องแบบตายตัว คือภาพที่ได้จะดูเหมือนสีเทาบนพื้นดำ มากกว่าที่จะเป็นสีดำ บนพื้นสีขาว ซึ่งเป็นผลให้จุดสูงสุดของกราฟฮิสโตแกรมแสดงค่าความแตกต่างได้น้อยมาก

          เกณฑ์มาตรฐานการประเมินค่า คือคอนทราสของสัญลักษณ์–การขยายออกของค่าฮิสโตแกรมระหว่าง ค่าต่ำสุด (สีดำ) และค่าสูงสุด (สีขาว), การใช้การตั้งค่าที่ตายตัวบนรอยพิมพ์ DPM จะเลื่อนสีขาวลงต่ำกว่าสเกลวัด ซึ่งจะมีคอนทราสต์ที่ต่ำ และไม่ผ่านมาตรฐาน ดังนั้นเราจำเป็นต้องมีมาตรฐาน Auto-exposure เพื่อเพิ่มการตกกระทบของแสงบนชิ้นงาน ดังคำอธิบายด้านล่าง

มาตรฐานสำหรับโลกแห่งความเป็นจริง
          แม้แต่ภาพที่ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ปัญหาต่อมาจะเกิดขึ้นเมื่อทำการวิเคราะห์กราฟฮิสโตแกรมในมาตรฐาน 15415 เพราะว่าภาพดังกล่าวถูกสร้างมาจากกระบวนการอิสระ ซึ่งกราฟฮิสโตแกรมของรหัส DPM เอง โดยทั่วไปไม่สามารถแสดงขนาดที่เท่ากัน หรือการจัดสรรที่สมมาตรสำหรับพื้นหน้า และพื้นหลังได้

          คำถามคือเราจะทำการจำแนกตำแหน่งระหว่างพื้นหน้า และพื้นหลังได้อย่างไร ?
          ISO/IEC 15415 ไว้ใจในวิธีการง่าย ๆ มากเกินไป โดยอิงจุดกึ่งกลางระหว่างค่ามืดที่สุดของกราฟฮิสโตแกรม (ค่าสะท้อนแสงน้อยที่สุด) และค่าสว่างที่สุด (ค่าสะท้อนแสงมากที่สุด) ซึ่งวิธีนี้จะยอมรับเพียงแค่ค่า Threshold ที่ถูกต้อง ในกรณีที่การจัดสรรของจุดสูงสุดทั้งสองจุดเหมือนกันทุกอย่าง ซึ่งในความเป็นจริงเกิดขึ้นได้ยากแม้แต่ฉลากกระดาษก็ตาม

ปัญหานี้จะแย่ลงอีกถ้าเรารวมเอาพิกเซลทั้งหมดในขอบเขตของสัญลักษณ์เข้าด้วยกัน ตามทฤษฎีที่ถูกต้อง ภาพของรหัสที่ดีจะมีค่าเทาแค่สามชนิด ได้แก่ พื้นหน้า พื้นหลัง และขอบ โดยที่ “Edge” Pixel จะเป็นตัวแยกพื้นหน้าออกจากพื้นหลัง

          ค่าเทาในพื้นที่นี้เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เมื่อเราเคลื่อนที่ผ่านมัน โดยพวกมันเปลี่ยนจากพื้นหน้าค่ามืด ไปสู่พื้นหลังค่าสว่าง Edge Pixel สนับสนุนพื้นที่กราฟฮิสโตแกรมระหว่างจุดสูงสุดทั้งสองจุด ทำให้จุดทั้งสองมีความแตกต่างกันน้อยลงกว่าที่ควรจะเป็น ซึ่งเป็นไปได้ที่จะเกิดการประนีประนอมของข้อมูลที่แตกตัวออกมาจากรหัส การใช้ข้อมูลเพียงแค่จากศูนย์กลางโมดูลพื้นหน้า และพื้นหลังจะทำให้เกิดผลลัพธ์ Grid-center Image กราฟฮิสโตแกรมที่เหมือนกับภาพดังกล่าว–กราฟฮิสโตแกรม Grid Center–จะไม่มี Edge Pixel เหลืออยู่เลย

          ขั้นตอนเสริมในการจัดการภาพ ประกอบด้วยการใช้ Low-pass Filter อ้างอิงจาก Synthetic Aperture ที่มีขนาดรูรับแสงเป็นเศษส่วนที่แน่นอนของขนาดเซลล์ การใช้วิธี Synthetic Aperture ก่อนการประมวลผลกราฟฮิสโตแกรม Grid-center ช่วยทำให้พิกเซล Grid Center แสดงโมดูลที่แท้จริงได้เป็นอย่างดี โดยการกำจัด Hot Spots และสัญญาณรบกวนในพื้นหลัง ได้แก่ ตำหนิของเครื่องมือ

          อัลกอริทึมแบบง่ายที่ใช้ในการกำหนด Threshold ที่ถูกต้อง ตรวจสอบทุกค่าเกรย์สเกลจากกราฟฮิสโตแกรมของ Grid-center และคำนวณการเปลี่ยนแปลงของกราฟด้านซ้าย และด้านขวา โดยจุดที่ผลรวมของค่าความเปลี่ยนแปลงทั้งสองค่าเข้าใกล้จุดต่ำสุดจะหมายถึงสภาวะที่จุดสูงสุดของพื้นหน้า และพื้นหลังแยกออกจากกันได้ดีที่สุด

          อีกหนึ่งประเด็น ปัญหาสำหรับมาตรฐาน 15415 คือ ระบบได้สร้าง Synthetic Aperture ที่ตายตัวในแต่ละแอพพลิเคชั่น กำหนดโดยใช้ขนาดของโมดูลที่เล็กที่สุด ที่แอพพลิเคชั่นต้องเผชิญ Synthetic Aperture ถูกสร้างเพื่อเชื่อมต่อจุดของ Dot-peen Code เพื่อให้ปรากฏหลังจากการเข้ารหัสเลขฐานสอง ถึงแม้ว่าวิธีนี้จะไม่บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ได้ดีเท่าที่ควร แต่มันกลับให้ประโยชน์ในด้านอื่น เช่น ลดจำนวน Hot Spots

แต่อย่างไรก็ตาม Synthetic Aperture ไม่ควรถูกกำหนดค่าตายตัว แต่ควรจะให้ค่าที่เหมาะสมในแต่ละรอยพิมพ์ที่ถูกตรวจสอบ ค่าทั้งสองค่าถูกเลือกสำหรับมาตรฐานใหม่ เนื่องจากรอยพิมพ์และพื้นผิวสร้างสัญญาณรบกวนในพื้นหลังจำนวนมาก ยกตัวอย่างเช่น Dot-peen Codes บนพื้นผิวที่เหล็กหล่อ ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าเมื่อใช้ รูรับแสง ที่ใหญ่กว่า โดยทั่วไป รูรับแสงที่เล็กกว่าทำให้ได้รอยพิมพ์รหัสที่ดีตามความต้องการ

          การกำหนดขนาดของรูรับแสงที่เหมาะสมที่สุดเป็นเรื่องยาก จากการวิเคราะห์การทดลองหลาย ๆ ครั้งที่ผ่านมา เราเลือกใช้อยู่สองค่า ได้แก่ 50% และ 80% ของขนาดเซลล์ โดยขนาดของเซลล์เปลี่ยนจากรอยพิมพ์หนึ่งไปสู่อีกรอยพิมพ์หนึ่ง ดังนั้น Synthetic Apertures มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา แทนที่จะมีค่าตายตัวเหมือนดังมาตรฐาน 15415 ซึ่งผู้ผลิตได้แสดงกระบวนการตรวจสอบทั้งหมดด้วยขนาดรูรับแสงข้างต้น และเลือกขนาดที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า

          ภาพที่เหมาะสมที่สุดได้มาจากการใช้กระบวนการซ้ำ ๆ หลายครั้ง โดยวิเคราะห์กราฟฮิสโตแกรม Grid Center หลังจากการใช้ Synthetic Aperture พบว่าระบบภาพถูกปรับแต่งซ้ำ ๆ ซึ่งทำให้พิกเซลที่สว่างจะเข้าถึงค่า 200 บวก หรือลบ 10% (บนกล้องเกรย์สเกล 8 บิต)

ผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีนี้เป็นที่น่าพอใจ สามารถใช้งานได้ดี โดยไม่คำนึงถึงเทคนิคที่ใช้ในการพิมพ์ วัสดุ หรือ ลักษณะของพื้นผิวแต่อย่างใด ค่าของกล้องอาจจะไม่เหมือนกันหมดในทุกรอยพิมพ์ แต่มันจะปรับตั้งค่ากล้องตามคำสั่งภายในหนึ่งในพันของวินาที เพื่อให้ได้ Dynamic Range ที่เหมาะสมในการใช้งานของกล้อง

หลังจากได้ภาพที่เหมาะสมแล้ว ระบบเมตริกซ์ต้องกำหนดคุณภาพของรอยพิมพ์ โดยรอยพิมพ์บางรอยอาจต้องการพลังงานแสงที่เข้มข้นในกระบวนการดังกล่าว ระบบเมตริกซ์สะท้อนแสงน้อยถูกออกแบบขึ้นเพื่อจัดการเรื่องนี้โดยเฉพาะ ระบบเมตริกซ์ถูกให้เกรด โดยขึ้นอยู่กับพลังงานแสงที่ต้องการในการปรับพิกเซลสว่าง หมายถึงที่ 200 เปรียบเทียบกับพลังงานแสงที่ต้องการสำหรับ Standardized White Target ยกตัวอย่างเช่น NIST Calibration Card

ระบบเมตริกซ์ในการตรวจสอบมาตรฐาน (STANDARD VERIFICATION METRICS)
          ในปัจจุบันเรามีภาพที่เหมาะสมที่สุด, กราฟฮิสโตแกรมที่มีการแสดงผลของค่าเกรย์สเกลสำหรับทุกเซลล์ และ Threshold ที่เป็นมาตรฐานทั่วโลก ดังนั้น เราสามารถเริ่มการวิเคราะห์ลักษณะแตกต่างของรอยพิมพ์ได้ โดย ISO/IEC 15415 ได้ก้าวไปในทิศทางที่ถูกต้อง โดยรวบรวมระบบเมตริกซ์ที่ดีเข้าไว้ด้วยกัน

อย่างไรก็ตาม การขาดความยืดหยุ่นในด้านเงื่อนไขต่าง ๆ ทำให้ลดความเป็นประโยชน์ของตัวระบบลง วิธีการคำนวณสำหรับระบบเมตริกซ์เหล่านี้ยังคงมีข้อจำกัดที่อาจสร้างปัญหาให้กับรอยพิมพ์ DPM และฉลากกระดาษด้วยเหมือนกัน ระบบเมตริกซ์ และวิธีดังต่อไปนี้ ประกอบด้วย มาตรฐาน AIM DPM สำหรับการกำหนดค่าคุณภาพในภาพรวมของรอยพิมพ์

          - Decodability ระบบเมตริกซ์แบบ Pass/Fail ใช้อัลกอริทึมถอดรหัส Reference Decoding Algorithm ที่มาตรฐาน AIM DPM ได้ปรับปรุงการใส่ค่า และการถอดรหัสรอยพิมพ์ที่ถูกตัดการเชื่อมต่อ Finder Pattern อัลกอริทึมถอดรหัสจะรับผิดชอบการสร้างจุดศูนย์กลาง Grid ที่จำเป็นในการตรวจสอบ

          - Cell Contrast (CC) ชื่อได้ถูกเปลี่ยนจาก Symbol Contrast ในมาตรฐาน 15415 เพื่อสะท้อนให้เห็นถึงความแตกต่างที่ชัดเจนในการวัดของระบบ โดยแทนที่จะกำหนดความแตกต่างระหว่างค่าสว่างที่สุด และค่ามืดที่สุด (ซึ่งมีการผันแปรสูง) ระบบ CC จะวัดความแตกต่างของคอนทราสต์ โดยความสามารถในการจำแนกความแตกต่างระหว่างเซลล์สีดำ และขาวจะขึ้นอยู่กับความใกล้ของการกระจายตัวของค่าทั้งสองในกราฟฮิสโตแกรม

          - Cell Modulation (CM) ดังรายละเอียดก่อนหน้า รอยพิมพ์รหัสที่ดีต้องมีการกระจายตัวที่แคบสำหรับค่าสว่าง และมืด ถ้ามาตรฐานการเบี่ยงเบียนของแต่ละจุดสูงสุดเพิ่มขึ้น จุดศูนย์กลางบางจุดจะเข้าใกล้ Threshold หรืออาจจะก้าวข้ามไป Cell Modulation จะวิเคราะห์จุดศูนย์กลาง Grid ภายในขอบเขตข้อมูล เพื่อตัดสินความใกล้ของค่าเกรย์สเกลเทียบกับ Threshold มาตรฐาน หลังจากพิจารณาจำนวนของการแก้ไขข้อผิดพลาดที่มีอยู่ในรหัส ปัญหาโดยทั่วไปที่นำไปสู่การปรับแต่งที่ไม่มีคุณภาพ ได้แก่ การพิมพ์จำนวนมาก และการวางตำแหน่งจุดที่ไม่ดี

          - Fixed Pattern Damage (FPD) ระบบเมตริกซ์นี้คล้ายกับ Cell Modulation แต่แทนที่จะดูที่ขอบเขตข้อมูลเพียงเท่านั้น ระบบยังวิเคราะห์ Finder “L” และ Clocking Patterns รวมไปถึง Quiet Zone รอบ ๆ รหัส ขั้นตอนแรกของการอ่านรหัส คือต้องหารหัสก่อน ปัญหาของ Finder Pattern หรือ Quiet Zone จะลดค่าความเสียหายของ Fixed-pattern

          - Unused Error Correction (UEC) เป็นการรวมกันของ Data Matrix และ Reed/Solomon Error Correction โดยทุก ๆ จุดศูนย์กลาง Grid ควรตกลงบนข้างที่ถูกต้องของ Threshold มาตรฐาน ถ้าเป็นเช่นนั้น ภาพเลขฐานสองจะเป็นการแสดงค่าดำ และขาวที่สมบูรณ์แบบของรหัส

อย่างไรก็ตาม ไม่เป็นการผิดปกติถ้าจุดศูนย์กลาง Grid บางจุดจะตกลงบนข้างที่ผิด โดยบิตดังกล่าวจะเป็นบิตที่ผิดพลาดที่จะต้องผ่านการแก้ไขโดยใช้ Reed/Solomon Algorithm จำนวนของการแก้ไขข้อผิดพลาดจำเป็นต้องเพิ่มขึ้น ถ้ามีบิตที่ผิดพลาดมาก รอยพิมพ์ที่สมบูรณ์แบบที่ไม่จำเป็นต้องมีการแก้ไขข้อผิดพลาดจะได้รับแต้ม UEC ที่ 100 เปอร์เซ็นต์ จำนวนของการแก้ไขข้อผิดพลาดยิ่งมากขึ้นเท่าไหร่ หมายถึงจำนวนแต้ม UEC ที่ต่ำตามไปด้วย

          - Axial Non-Uniformity (ANU) ระบบนี้ใช้กับโมดูลที่มีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส

          - Minimum Reflectance (MR) The NIST-traceable Card ถูกใช้ในการตั้งค่าระบบ เพื่อสร้างระบบตั้งค่าสะท้อนแสง ความสว่างของภาพถูกปรับแต่งบนชิ้นงานใหม่ หลังจากค่าที่ถูกตั้งถูกเปรียบเทียบกับค่าสะท้อนแสงของชิ้นงาน ชิ้นงานที่มีค่าสะท้อนแสงที่ต่ำกว่า NIST Standard Card กล้องจำเป็นต้องใช้พลังงานแสงเพิ่มขึ้น เพื่อให้ได้ค่าความสว่างภาพที่เหมาะสม MR คืออัตราส่วนของการสะท้อนแสงของชิ้นงาน ต่อค่าการสะท้อนแสง โดยทั่วไปชิ้นงานทุกชิ้นจำเป็นต้องมีการสะท้อนแสงอยู่บ้างในระดับหนึ่ง

          - Grid Non-Uniformity (GNU) ระบบนี้ทำให้การแทนที่โมดูลมีคุณสมบัติที่เหมาะสม โดยการเปรียบเทียบด้วยพื้นที่ที่เท่ากันของ Grid

          - Final Grade คล้ายกับ ISO/IEC 15415 ได้รับเกรดต่ำสุดเมื่อเทียบกับระบบเมทริกอื่นที่กล่าวมา

          เนื่องจาก ระบบการจัดเกรด ใช้ตัวอักษรในการจัดระดับ ซึ่งผู้ใช้ส่วนมากรู้สึกพึงพอใจหากได้เกรดที่ดี (ยกตัวอย่างเช่น นักศึกษามหาวิทยาลัย) อย่างไรก็ตาม เกรด D หรือมากกว่า บ่งบอกถึงรหัสสามารถถูกอ่านค่าได้สมบูรณ์แบบ ในความเป็นจริง เครื่องอ่านโดยทั่วไปในท้องตลาดปัจจุบันสามารถอ่านรหัสได้ที่เกรด F เป็นต้นไป

ดังนั้น บริษัทที่ต้องการเกรด B หรือสูงกว่า จึงเป็นการเพิ่มค่าใช้จ่าย ในขณะที่ประโยชน์ที่ได้รับแทบไม่จำเป็น อย่างไรก็ตามเมื่อใช้ AIM DIM ไกด์ไลน์ รหัสที่มีเกรดตั้งแต่ C ขึ้นไปถือว่าเพียงพอ แต่เกรด D อาจต้องมีการตรวจสอบเพื่อความแน่ใจอีกครั้งก่อนใช้งาน

รูปที่ 1 ภาพตัวอย่างจริงของ Dot Peened Code ที่ถูกพิมพ์ลงบนชิ้นงานที่มีพื้นผิวไม่เรียบ

รูปที่ 2 กราฟฮิสโตแกรมแสดงผลแบบเกรย์สเกล (ค่า 0 = ดำสุด และ ค่า 255 =ขาวสุด) ของพิกเซลทั้งหมด และ Quiet Zone ของรหัส ในการถอดรหัสสัญลักษณ์ ค่าเกรย์สเกลของจุดทั้งหมดจะถูกกำหนดให้มีค่าที่ 1 หรือ 0 ขึ้นอยู่กับค่า Threshold ที่ได้ (เส้นแนวตั้งตรงกลาง) ค่าเกรย์สเกลที่ใกล้กับ Threshold จะยากในการกำหนดค่าให้มีความสม่ำเสมอ

รูปที่ 3 Single Dot ในสัญลักษณ์ แสดง “Edge” Pixel ที่มีการเปลี่ยนอย่างรวดเร็วของค่าเกรย์สเกล

รูปที่ 4 กราฟฮิสโตแกรม (ไม่รวม Edge Pixels ที่ใช้ Synthetic Aperture ตามรูปที่ 6) ของกึ่งกลางจุดแต่ละจุดในรหัส แสดงให้เห็นการแยกตัวที่ดี ระหว่างค่า 1 และ ค่า 0 ตามตัวอย่างรูปที่ 2

รูปที่ 5 ภาพเลขฐานสอง มีค่าแค่ 1 หรือ 0 โดยค่านี้จะได้มาจากการใช้ Threshold (เส้นแนวตั้งตรงกลาง) ตามตัวอย่างรูปที่ 4

รูปที่ 6 Synthetic Apertures ที่ 50% และ 80% ของขนาดของจุด ถูกใช้พร้อม ๆ กันในการหาค่าเฉลี่ยของค่าเกรย์ สเกลของภาพต้นฉบับ

รูปที่ 7 จุดแดงแสดงให้เห็นการสุ่มตัวอย่างของจุด เพื่อให้ได้หนึ่งพิกเซลต่อเซลล์


เกี่ยวกับผู้เขียน
           มร.คาร์ล เกิร์ส
ดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการอาวุโสและผู้จัดการหน่วยธุรกิจ ID Products ของค็อกเน็กซ์   คาร์ลมีประสบการณ์อย่างกว้างขวางกว่า 20 ปีทางด้านการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทางด้านวิชั่นซิสเต็มส์ รวมทั้งการทำการตลาดและงานขาย เขาจบการศึกษาระดับปริญญาตรีทางด้านวิศวกรไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยคลากสัน และระดับปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ไซมอน, สหรัฐอเมริกา
 
สนใจรายละเอียดเพิ่มเติมติดต่อได้ที่
คุณชยุตม์ รักชลธี, วิศวกรฝ่ายขาย
บริษัท ค็อกเน็กซ์ (ประเทศไทย) จำกัด
โทรศัพท์ 084-644 5982
E-mail: chayut.luckchonlatee@cognex.com

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด