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Unterschiede zwischen den Klassifizierungsstandards ISO 15415 und ISO 29158

ISO 15415 2D code on paper next to DPM code on metal part banner image

Es gibt zwei Verifizierungsstandards der Internationalen Organisation für Normung (ISO), die für zweidimensionale (2D) und Direct Part Mark (DPM) Barcodes gelten.

ISO/IEC TR 29158, der Standard für DPM-Codes, ist eine Änderung des ISO/IEC 15415 Standards, um die Vielfalt der verschiedenen Substrate und Markierungsarten für DPM-Codes zu berücksichtigen. Die Änderungen, durch die sich 29158 von 15415 unterscheidet, sind oft allzu sehr vereinfacht. Betrachten wir daher, worin sich diese beiden Klassifizierungsstandards unterschieden.

Blendenöffnung

Die Blende bezieht sich auf das kreisförmige Muster, das an den Gitterschnittpunkten erfasst wird. Jeder dieser Musterkreise wird von der Software verwendet, um festzustellen, ob eine Zelle dunkel oder hell ist. Die Blendengröße kann das Ergebnis erheblich beeinflussen. Jedes Mal, wenn der Musterkreis sowohl dunkle als auch helle Zellen in ihm erfasst, ergibt sich ein Grauton. Im Idealfall möchten Sie, dass Ihre Blende perfekt in der Mitte einer Zelle zentriert ist, die die richtige Farbe hat. Zellen, die ohne eine scharfe Kante beginnen oder in die andere Zellfarben auslaufen, ergeben mit Sicherheit eine graue Farbe. Das Dekodierungsverfahren wandelt das Bild in ein binäres um, so dass alles, was grau war, in Schwarz oder Weiß umgewandelt werden muss. Jede Zelle, die grau ist, lässt Raum für Fehler. Eine zu große oder zu kleine Blende wird dazu führen, dass Ihre Einstufung weniger genau ist.

Blendenbeispiel

In ISO 15415 können Sie Ihre eigene Blendengröße auswählen. Üblicherweise wird empfohlen, dass die Blendengröße 80 % der Modulgröße beträgt. Nach der Norm ISO/IEC TR 29158 (AIM DPM) ändert die Software die Blendengröße, bis das Symbol dekodiert ist. Anschließend wird die Bewertung mit zwei anderen Blendengrößen (50 % und 80 %) wiederholt. Die bessere der beiden Einstufungen wird als Endklasse ausgegeben. Kann der Referenz-Dekodieralgorithmus ein Symbol weder mit 50 % noch mit 80 % der Blende dekodieren, wird die DECODE-Klasse „F“ sein und ein Vermerk auf den Klassenabschnitt des Berichts gedruckt, auch wenn das Symbol in einer früheren Phase des Bewertungsprozesses mit einer anderen Blendengröße erkannt und dekodiert wurde.

Gesamt-Schwellenwert

Der Gesamt-Schwellenwert ist im Wesentlichen der Punkt auf einer von dunkel nach hell verlaufenden Skala, der festlegt, ob eine Zelle eher hell oder eher dunkel ist. In der Norm ISO 15415 ist der Gesamt-Schwellenwert eine einfache Berechnung des Medianwerts zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Reflektivitätswert. Die größte Helligkeit (Rmax oder RL) und die geringste Helligkeit (Rmin oder RD) werden erkannt; der Gesamt-Schwellenwert ist dann nur der mittlere Wert zwischen diesen beiden Extremwerten. Im Falle von Papieretiketten entsteht der Rmax-Wert normalerweise durch einen Zwischenraum im Code oder der Ruhezone. Üblicherweise unterscheidet sich dieser Wert nicht sehr von den meisten anderen Zwischenräumen im Code, da Zwischenräume von Papieretiketten nicht spiegelnd sind oder einen glänzenden Fleck bei intensiver Reflexion haben. 
 
Bei DPM-Codes gibt es dagegen oft glänzende Flecken, die dazu führen, dass sich Rmax stark von den meisten anderen Zwischenräumen im Code unterschiedet. Das ist ein Problem, denn es erhöht den Gesamt-Schwellenwert. Dann sind einige andere Zwischenräume nahe an diesem Schwellenwert, wodurch sie einen niedrigen Modulationswert erhalten. Im ISO 29158 Standard für DPM-Codes wird ein optimalerer Schwellenwert mit einem Algorithmus berechnet, der allgemein als „Otsu“-Algorithmus bekannt ist. Dieser Algorithmus berechnet auf hohem Niveau die Mindestabweichungen zwischen dunklen und hellen Elementen. Dann ergibt sich ein idealerer Gesamt-Schwellenwert, der zu höheren Modulationswerten führt. Das ist der wichtigste Grund, warum die Norm ISO /IEC TR 29158 höhere Klassen ergibt als ISO 15415, besonders bei DPM-Codes.

Beleuchtungsoptionen

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen dem ISO/IEC TR 29158 und ISO 15415 ist die Berücksichtigung einer Vielzahl von Beleuchtungsoptionen. Die vierseitige 45°-Beleuchtung ist der Standard für ISO 15415. ISO/IEC TR 29158 erlaubt zusätzliche Beleuchtungswinkel, um die Beleuchtung schwieriger DPM-Codes zu ermöglichen: 30°-Beleuchtung von vier Seiten, 30°-Beleuchtung von zwei Seiten (die entweder Nord/Süd oder Ost/West sein können) und diffuse 90°-Beleuchtung auf der Achse. Die verwendete Lichtquelle wird mit einem Vermerk angegeben, der den Winkel und einen Buchstaben enthält (Q für 4, T für 2, S für 1).

Beleuchtungsoptionen

Bildsensor

Der Bildsensor funktioniert für ISO 15415 und für ISO/IEC TR 29158 gleichermaßen. Die Belichtung wird jedoch in der Norm 29158 automatisch geregelt, um das Bild aufzuhellen, damit ein dunklerer Code heller aussieht und der gesamte Graustufenbereich im Sensor genutzt wird. Sowohl bei ISO 15415 als auch ISO/IEC TR 29158 ist die Beleuchtungsintensität sehr hoch, so dass das Umgebungslicht keinen praktischen Einfluss auf das Bild hat. Die Belichtungszeit wird in der Norm 29158 jedoch im Vergleich zu 15415 geändert. Der beste Hinweis (oder „Messung“) der Lichtintensität ist die Kürze der Belichtungszeit, da die kurze Belichtungszeit nur durch das helle Licht möglich ist. Ist das Licht stärker, ist die Belichtungszeit kürzer (was besser ist). Da die geänderte Belichtungszeit bekannt ist, kann die wahre Helligkeit berechnet werden. Deshalb klassifiziert der Parameter Mindest-Reflexion oder „MR“ gegen Ende der Liste der Parameterklassen der Norm 29158 die Prüfungen, um sicherzustellen, dass die Reflexion des voreingestellten Bildes mindestens 5 % Kontrast hat.

Kalibrierung

Kalibrierung ist der Prozess der Zuordnung einer Kameramessung zu den tatsächlichen Reflexionsgraden. Der Prozess wird durchgeführt, um eine Belichtungszeit zu finden, die für ein Bild mit voller Helligkeit auf der Kalibrierkarte erforderlich ist. Eine Kalibrierkarte verfügt über Barcode-Symbole, die im Vergleich zur rückverfolgbaren „Judge“-Karte des National Institute of Standards and Technology (NIST) gemessen werden, um die genauen Rmin/Rmax-Werte des Symbolkontrasts zu bestimmen. Diese Werte werden am Beginn des Prozesses in die Prüfungssoftware eingegeben, so dass die Software die Kamera entsprechend anpassen kann.

Kalibrierkarte

Der Vorteil der Kalibrierung besteht darin, dass, wenn ein Bild von einem anderen Code erfasst wird und dieser Code dunkler ist, das Bild dunkler erscheint, wenn es mit dieser Belichtungszeit aufgenommen wurde. Im Wesentlichen wird ein Referenzwert für die Reflexionswerte der Verifizierungssoftware erstellt. Derzeit gibt es keine DPM-spezifischen Kalibrierkarten, die den ISO 29158 in Frage stellen. Eine Data-Matrix-Konformitätstestkarte kann verwendet werden, aber die Kontrastwerte werden aufgrund der in 29158 verwendeten Bildeinstellung nie genau mit dem Wert auf der Karte übereinstimmen. Prüfungen nach dem Bewertungsstandard 29158 können zur Kontrolle des korrekten Betriebs durchgeführt werden, jedoch werden sie zu Ergebnissen führen, die sich von jenen auf der Konformitätskarte unterscheiden. Es wird empfohlen, den Verifier auch nach ISO 15415 zu testen.

Blende, Gesamt-Schwellenwert, Beleuchtungsoptionen, Bildsensor und Kalibrierung sind nach den Klassifizierungsstandards ISO 15416 und ISO/IEC TR 29158 verschieden. Laden Sie das Whitepaper „Ergebnisse der Barcode-Verifizierung richtig verstehen“ herunter und erfahren Sie mehr über den Bewertungsprozess und die Qualitätsparameter der ISO-Standards.

 

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