Hintergrundinformationen

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1 Seite 1 von 1 Datamatrixcodes Wissenswertes über den Industriestandard Mit dem Codereader FA 45 für Datamatrixcodes und andere 2D-Codes hat SensoPart Industriesensorik ein besonders leistungsfähiges Lesegerät vorgestellt. Daher möchten wir Ihnen heute ein paar allgemeingültige Hintergrundinformationen zu Datamatrixcodes geben. Mit dem zweidimensionalen Data Matrix Code (2D-Code) kann im Vergleich zu eindimensionalen Barcodes (1D-Code wie er in der Regel auf Verkaufsverpackungen verwendet wird) die Informationsdichte pro Fläche deutlich erhöht werden. Entwickelt wurde der Data Matrix Code in den späten 80er Jahren in den USA. Anwendungsbeispiele Produktion (insbes. elektronische Komponenten) Automobilindustrie (Stichwort: Rückverfolgbarkeit der Teile) Analysegeräte und Instrumente (Chemie, Pharma) Dokumentenhandling (Bahntickets, Frankierung, Telefonrechnungen) Die Codierung Der Data Matrix Code existiert in verschiedenen Code-Schemata oder "Symbologien" ( ECC n, n = 0 bis 200; ECC = Error Checking and Correction Algorithm). Das am sichersten lesbare Codeschema ist das Schema ECC 200. Die Größe des quadratischen - bei bestimmten Seitenverhältnissen auch nur rechteckigen - Codefeldes wird dabei aus einer großen Auswahlmenge bestimmt, die Symbol-Elemente sind quadratisch oder rund. Dieser Data-Matrix-Code ist bei der Internationalen Organisation für Normung (ISO) genormt in ISO/IEC 16022:2000 und ISO/IEC 24720:2006, sowie in weiteren Normen für Anwendungen beschrieben, wie beispielsweise in DIN-Normen und DIN-EN- Normen. Diese Normen sind industrieweit verbindlich. Beim Data Matrix Code sind die Informationen sehr kompakt in einer quadratischen o- der rechteckigen Fläche als Muster von Punkten codiert. Der Data Matrix Code enthält

2 Seite 2 von 1 redundante Daten, so dass beispielsweise durch die verwendete Reed-Solomon- Fehlerkorrektur (ECC 200) bis zu 25 % der Fehler in den einzelnen Elementen automatisch korrigiert werden können (wenn beispielsweise Teile des Codes überdeckt oder zerstört wurden). Beim Lesen eines Data Matrix Codes werden nicht mehr zwei verschiedene Balkenbreiten in der Folge eindeutig bestimmt, wie beim eindimensionalen Barcode (1D-Code), sondern die Anordnung der Punkte innerhalb der Berandung (finder pattern) und im Raster der Matrix. Die Punkte sind schwarze oder weiße Kästchen, die aneinander anschließen, oder runde Punkte mit Lücken dazwischen. Das allein schon macht das Lesen des Bildes und das Erkennen der Information deutlich sicherer und den Code in der Ausdehnung erheblich kompakter. Da der Data Matrix Code außerdem Fehlerkorrektur bietet, verdrängt er den Barcode in vielen Anwendungen. Aufbau Der Data Matrix Code besteht i.d.r. aus vier Komponenten: Die zwei Paare fester durchgehender oder unterbrochener Kanten als Begrenzungslinien (finder pattern) Die festen Begrenzungslinien dienen zur Abgrenzung. Sie werden für die Aufrichtung und Entzerrung des Data Matrix Codes verwendet, so dass jeder Lesewinkel möglich ist. Bei größeren Codes kommen auch sogenannte Ausrichtungsbalken (alignment pattern) zum Einsatz. Die den geschlossenen Kanten gegenüberliegende Ecke Diese Ecke erlaubt das schnelle Erkennen der Codeschemata. Beim Codeschema ECC 200 mit einer geraden Anzahl Zeilen und Spalten ist das Element in der oberen rechten Ecke stets weiß. Bei den anderen genormten Codeschemata mit einer ungeraden Zeilen- und Spaltenzahl ist das Element in der oberen rechten Ecke stets schwarz. Der Datenbereich enthält die eigentliche binäre Information in codierter Form. Je nach Größe der Matrix definiert sich damit auch die Anzahl der möglichen Informationen.

3 Seite 3 von 1 Die 'Ruhezone' (quiet zone) umgibt den Data Matrix Code. Sie enthält keinerlei Informationen oder Muster. Die Breite der Ruhezone beträgt mindestens eine Spalte bzw. eine Zeile und wird zur Abgrenzung von anderen optischen Bildelementen der Umgebung benötigt. Mit dem Data Matrix Code 144x144 ECC 200 (zuzüglich finder pattern und alignment pattern) lassen sich bis zu 1558 Byte mit 8 Bit/Byte), mithin 3116 Ziffern (3,5 Bit)oder 2335 ASCII-Zeichen und Sonderzeichen (erweiterter Zeichensatz (7 Bit)) kodieren. Im Unterschied zum 1D-Code wird beim 2D-Code vorteilhaft stets eine digitale Kamera verwendet. Zeilenscanner sind ungebräuchlich und nicht so sicher in der Erkennung des Codes. Die Kamera erfasst die Information zweidimensional und eine Software wertet das Bild aus. Daher müssen 2D-Barcodes mit einer Lichtquelle flächig beleuchtet werden. Das vom 2D-Code reflektierte Licht wird dann in einer "Bildebene", zum Beispiel einem CMOS-Sensor, scharf abgebildet. Der Data Matrix Code stellt genau spezifizierte Anforderungen an Farbkontrast und Druckqualität und ist somit insbesondere für Direktbeschrifter mit geschlossenen Codes (Laser nach ISO/IEC 16022) oder offenen Codes (Nadelpräger nach ISO/IEC 24720) geeignet. Das Lesen der Codes erfolgt üblicherweise bei ruhendem Objekt oder bei gleichförmiger Bewegung, wobei ein einzelnes Bild erfasst und ausgewertet wird. Höhere Geschwindigkeiten während der Aufnahme werden durch die Nutzung von Zeilenkameras ermöglicht.

4 Seite 4 von 1 Das Lesegerät: FA 45 Codereader Als Hardwareplattform dient SensoParts bewährter Vision- Sensor FA45. Der Sensor kann wahlweise mit Optiken von 6 mm oder 12 mm Brennweite, C-Mount Adapter sowie mit integrierter Beleuchtung in Rot oder Weiß bestückt werden. Der FA45 bietet ein robustes, kompaktes und industrietaugliches Gehäuse (IP 65/67) mit Standard- Steckverbindungen M12. Einfache Konfiguration ohne Menüs Die Konfiguration des Codelesers erfolgt über eine komfortable PC-Software, bei der alle relevanten Funktionen auf nur einer Bildschirmseite untergebracht sind. Die Parameter für die einzelnen Codes werden anhand eines Musters eingelernt. Eine mehrstufige Einlernprozedur ermöglicht das Einlernen von Toleranzen in der Druckqualität des Codes. Durch die Möglichkeit zur Livebildanzeige in der Software kann der Sensor in der Maschine einfach und präzise ausgerichtet werden. Kommunikation über 4 Ausgänge und 2 serielle Schnittstellen Nach erfolgreicher Konfiguration arbeitet der Sensor autark und kann über 2 Eingänge von außen angesteuert werden beziehungsweise über bis zu 4 Ausgänge verschiedene Informationen an die Steuerung übertragen. Die Ausgänge geben Auskunft über den aktuellen Betriebszustand und darüber, ob ein Code erfolgreich gelesen wurde und ob er mit einem eingelernten Vergleichsstring übereinstimmt. Es können bis zu 32 Konfigurationen genutzt werden. Jede Konfiguration kann Parameter für einen oder mehrere Codes enthalten. Der Inhalt der gelesenen Codes kann über die RS422-Schnittstelle oder über die Ethernet-Schnittstelle an eine Steuerung übertragen werden. Zur Überprüfung von mehreren Codes lassen sich die einzelnen Konfigurationen logisch miteinander verknüpfen und/oder gruppieren.

5 Seite 5 von 1 Fazit Die Codierung mit Datamatrix-Codes bietet eine Reihe von Vorteilen: Auf kleinem Raum sehr hohe Informationsdichte, Viel mehr Inhalt codierbar auf vergleichsweise kleinerer Fläche Sichere Fehlerkorrektur durch Redundanzen und Reed-Salomon-Algorithmus bis zu 25 % des Codes können zerstört sein und dennoch gelesen werden Wenn Code gelesen wird, dann wird er eindeutig richtig gelesen (vgl. Barcode: wenn gelesen nie sicher ob korrekt) Flexibel dank unterschiedlicher Codegrößen Geringe Anforderungen an Druckqualität bzw. Kontrast, dadurch auch Direktmarkierung (mit Laserbeschrifter oder Nadelpräger) möglich. Direktmarkierungen sind unverlierbar, robust und damit manipulationssicher, ideal zum Tracking in der Logistik

6 Seite 6 von 1 Beispiele aus der Praxis Gedruckt Gelasert Gelasert, ungünstiger Hintergrund Genagelt Genagelt, gewölbte Oberfläche ungünstiger Hintergrund SensoPart Industriesensorik GmbH 2008, Gottenheim Veröffentlichung frei bei Quellenangabe.