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浅谈矩阵式二维条码符号 质量参数控制

发布时间:2021年06月10日 来源:中国自动识别网 作者:刘芳

近年来,随着信息技术的迅猛发展,自动识别技术取得了巨大进展,尤其是二维条码广泛应用于生活生产中,书报票据、互联网、手机微信、网上购物、转账支付等现代生活方式都离不开二维条码,同时二维条码技术在产品追溯、物流仓储、电子商务等领域的应用也越来越成熟。  
二维条码的种类多达几十种,其中比较常见的是矩阵式二维条码,它是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型图形符号自动识读处理的码制,通常是由深色和浅色模块构成的矩形符号。GB/T 12905-2000《条码术语》中对矩阵式二维条码的定义是:中心距固定的多边型单元组成的标记,用于表示一定信息的二维条码。目前,代表性的矩阵式二维条码包括:快速响应矩阵码QR Code如图1所示、Data Matrix如图2所示和汉信码如图3所示等。
图1  快速响应矩阵码QR Code
 
图2   矩阵式二维码Data Matrix  
 
图3  矩阵式二维码 汉信码
 
作为一种被机器识读的数据载体,矩阵式二维条码符号的印制质量首先应能满足识读这一基本要求,然后才能进一步实现二维条码的技术应用。如何提高矩阵式二维条码符号的印制质量和符号等级呢? 
2009年,我国在修改采用二维条码符号印制质量检验的国际标准ISO/IEC 15415-2011《信息技术.自动识别和数据捕获技术.条形码打印质量试验规范.二维符号》的基础上,发布了GB/T 23704-2009《信息技术 自动识别与数据采集技术 二维条码符号印制质量的检验》,为二维条码符号的印制人员提供了质量评价的依据。随着ISO/IEC 15415-2011的更新,我国又对之前的标准进行了修改,于2017年12月29日发布了最新的GB/T 23704-2017《二维条码符号印制质量的检验》。GB/T 23704-2017中明确指出,矩阵式二维条码的符号等级是参考译码、符号反差、调制比、固有图形污损、轴向不一致性、网格不一致性和未使用的纠错七个质量参数的等级以及码制标准或应用标准规定的其他参数(如印刷增量)等级中的最低值。所以,加强这些质量参数的把控,就能从根本上提升矩阵式二维条码的符号质量。
 
矩阵式二维条码符号的质量参数及不合格原因分析
参考译码
条码技术是一种根据码制规范,将字符转换为一定尺寸的条、空或模块阵列构成的条码符号图形的标识技术。参考译码就是衡量条码符号能否被正确识读的重要参数。印制系统的软件错误,或者多种因素导致的其他质量参数的不合格,都有可能最终影响译码。
符号反差
符号反差是参考灰度图像中最高反射率与最低反射率值之差,一个合格的条码,要求符号中深浅两种反射状态的差异要足够明显,这样才能被高效准确识读。造成符号反差等级低的原因一般有:印刷载体的颜色选择不合适,印刷载体的背底带有光泽,所选择的油墨吸收入射光的能力不足或油墨的覆盖遮盖力不够等。
调制比
调制比反映的是二维条码符号深(浅)色模块整体反射率的一致性程度,通俗地说就是印刷的均匀性。调制比不合格会增加仪器误判深色和浅色模块的风险。印刷增益或减少,印刷基底的反射率不规则,油墨遮盖力度不够或者印刷基底的不透明度低等都会影响调制比参数。
固有图形污损
较一维条码和层排式二维条码而言,固有图形污损和轴向不一致性、网格不一致性三个参数是矩阵式二维条码独有的参数。该指标用于衡量寻像图形、空白区、定位图形、校正图形以及其他固有图形的污损情况影响符号识读的程度。印刷过程中如出现喷墨口出墨不均匀,或者印刷载体发生磨损、撕破等情况都有可能造成固有图形污损。
轴向不一致性
轴向不一致性反映的是矩阵式二维条码符号轴向尺寸是否均匀的程度。在某些情况下,这可能会影响符号的正确识读。在印制过程中如发生传送速度与符号尺寸不符合、打印软件有误等情况就会影响轴向不一致性。
网格不一致性
网格不一致性研究的是符号的网格交叉位置偏离于其理想位置的最大矢量偏差。造成网格不一致性参数等级低的原因可能有:在印刷过程中出现加速、减速或滑移等传送错误,打印头和印刷载体之间的距离发生变化等。
未使用的纠错
未使用的纠错是衡量为纠正符号各种错误所消耗的纠错容量。如果条码符号发生磨损或撕裂等情况,或者印刷增量偏大,条码符号部分变形或模块位置有误等都会造成未使用的纠错等级低。
 
如何提高矩阵式二维条码符号的质量
表1列出了用条码检测仪检测一个矩阵式二维条码符号的质量时能得到的各项参数及其分级的标准。这种质量评价方式的优点是能直接确定导致二维条码符号质量等级低的具体原因,为条码符号制作者或使用者指明整改的方向。
表1   符号分级标准
 
为避免盲目印刷大量无法被识读的条码,给印刷企业造成经济损失,条码工作人员在对影响条码符号的各项质量参数进行研究的基础上,建议企业可以从以下几方面着手提高矩阵式二维条码符号的质量,提高识读效率和准确率,满足应用要求。
设计和生成的规范化
目前许多二维条码的设计制作人员对二维条码的原理并没有进行充分了解,仅把它当做一个普通的图片来对待。为纠正这种错误认识,从源头上保障二维条码的质量,相关工作人员在工作中需注意以下几点:第一,选择正规的二维条码制作软件,生成像素较高的图片,为后期设计和制作提供方便;第二,二维条码的大小是影响读取效果的重要因素之一,不能设计得过小,需在版面设计时给条码预留足够的空间;第三,二维条码有固定的长宽比要求,不能随意缩小或截断。
特殊印刷基底的处理
一是不透明度低的印刷基底。使用此种印刷基底印制条码符号时最容易出现透底的现象,导致最高反射率下降,符号反差下降,最终影响条码符号的顺利识读。建议选择此种载体印刷条码时,一定要将空的颜色印实印厚,避免透底的现象发生。
二是存在光泽的印刷基底。由于此种印刷基底的反射能力较强,印制条码符号时难度较高,故印刷时要确保上墨均匀,保证油墨印实,增加油墨覆盖力。
印刷过程的监控
在印刷过程中,建议印刷企业采取有效的质量管理手段,控制印刷增量,降低产品缺陷。不仅要做到油墨均匀覆盖,避免局部油墨不足,同时还要控制飞墨、拉墨,避免印迹不清晰和空白部分着墨等各类印刷问题的发生。
今后,屏幕显示的二维条码,如手机和电视上生成的二维条码,应用会越来越广泛。这种方式不仅成本低,而且大大扩充了数据传输与采集的能力。但目前对此类二维条码尚没有检验的标准。如何评价电脑、手机、电视等显示屏上的二维条码质量,如何通过高效的质量控制的前置化管理来提高屏幕显示二维条码的质量,是值得条码工作人员研究和探讨的课题。

上海市质量和标准化研究院 刘芳

《条码与信息系统》2021年第3期总第163期

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