生產(chǎn)自動(dòng)化在食品行業(yè)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了。尤其是在外包裝上，嚴(yán)格的客戶需求要求生產(chǎn)商必須想出更新的方法來應(yīng)對(duì)。比如外包裝上的商品條形碼不再適用于生產(chǎn)設(shè)備的識(shí)別和控制——因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致客戶商品管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題，那么二維矩陣碼就是代替條碼最方便的選擇。我們所舉的位于德國(guó)亞琛市的食品案例描述了二維矩陣碼的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。

　　位于亞琛的臻蒂絲（ZENTIS）不僅是德國(guó)最大的果醬生產(chǎn)商之一；同時(shí)，供應(yīng)谷類食品，生杏仁，糖果和杏仁果糖給零售商和加工公司。亞琛的愛倫多夫（Eilendorf）二廠有190位工人，每年生產(chǎn)糖果近20000噸。

　　為了對(duì)最初的原材料和整個(gè)生產(chǎn)過程的識(shí)別，以及最后追溯的目的，在2005年年初，廠內(nèi)物流系統(tǒng)進(jìn)行了重新調(diào)整。為了此次調(diào)整，在生產(chǎn)線的終端要求一個(gè)特殊的解決方案，使得產(chǎn)品能自動(dòng)被裝進(jìn)豎直的裝箱盒子里，然后通過不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)站堆垛站。在自箱子被分配到正確的站點(diǎn)前，為了保證對(duì)紙箱的可靠識(shí)別，廠商決定采用來自西門子自動(dòng)化集團(tuán)的Simatic MV440視覺傳感器。

　　如今許多客戶要求產(chǎn)品外包裝上不要再貼簡(jiǎn)易的一維條形碼（EAN 或 UPC 碼），以避免與各自的商品管理系統(tǒng)上的條碼、及收銀臺(tái)上的掃描儀產(chǎn)生沖突”負(fù)責(zé)Zentis工廠自動(dòng)化的歐洲區(qū)經(jīng)理Achim Minten這樣說。“所以我們選擇在商品紙箱上刻制通過照相系統(tǒng)讀取和分析數(shù)據(jù)的二維矩陣碼。”

　　這不僅滿足了零售商的要求，也產(chǎn)生了功能性的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槎S矩陣碼能在形狀、內(nèi)容、和尺寸上方便地進(jìn)行調(diào)整。因而在臻蒂絲（Zentis）生產(chǎn)線、堆垛站的分配和貨號(hào)均采用僅12×12毫米大小的的圖像矩陣碼。

以0.7 m/s的速度準(zhǔn)確讀取

對(duì)生產(chǎn)工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過Simatic WinCC過程監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行處理和分析。

　　決定采用Simatic MV440讀碼器來對(duì)紙箱進(jìn)行堆垛站分揀前的追蹤主要要一下三個(gè)原因：令人信服的照相系統(tǒng)擁有超高速的吞吐量；西門子工業(yè)領(lǐng)域的最優(yōu)解決方案；與現(xiàn)有自動(dòng)技術(shù)的高度兼容性，省時(shí)而成本低廉。

　　在方案計(jì)劃階段，由于系統(tǒng)要求在0.7m/s的速度上無誤運(yùn)行，大家的注意力放在了二維碼編碼和自動(dòng)讀取裝置之間的相互作用上。光是基于以上這個(gè)基本的要求，好幾個(gè)可能的系統(tǒng)方案在開始階段就被排除掉了，因?yàn)樗鼈冎荒茏x取固定著的矩陣碼。Simatic MV440讀碼器還具有其它更大的優(yōu)勢(shì)。因此，該系統(tǒng)能識(shí)別各種物件表面的二維碼取決于鏡頭，讀取距離在753000mm不等。

　　另外MV440配有C或CS接口的鏡頭接口，這樣就提供了一個(gè)靈活的解決方案，可以通過國(guó)際食品標(biāo)準(zhǔn)(IFS)關(guān)于玻璃在食品生產(chǎn)的限制性條款。鏡頭的前端由牢固的塑料罩保護(hù)。配置有MV440的鏡頭前的圖像區(qū)域可以根據(jù)各自的應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整。

　　Zentis向來都喜歡選用西門子的自動(dòng)化技術(shù)，這次再次證實(shí)了自己的正確選擇：“我們對(duì)大多數(shù)系統(tǒng)都很了解，而且所需的技術(shù)知識(shí)通過一個(gè)簡(jiǎn)單的課程培訓(xùn)就能獲得。西門子的整體方案在配置、數(shù)據(jù)處理和交流上使我們各個(gè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員更加簡(jiǎn)單易懂——不從初始的設(shè)置到后續(xù)的調(diào)整以快速糾錯(cuò)，都不再需要外部求助。

許多客戶要求指用二維碼（DMC），這使得商品的外包裝的識(shí)別更加方便，對(duì)于制造商本身而言也是如此。

　　輸送機(jī)的操作由高性能的Simatic S7-400H控制器操縱，然后通過WinCC 用戶界面顯示。除了相機(jī)需要的數(shù)據(jù)外，還裝有一個(gè)狀態(tài)計(jì)數(shù)器，比如可以計(jì)出已有多少紙箱的堆垛工作被追蹤識(shí)別。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由客戶自行定義。“有了這個(gè)新系統(tǒng)，我們的物流和質(zhì)量控制得到大幅提高，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^DMC打碼追溯產(chǎn)品各自的原材料以及相關(guān)的分揀路徑。如果出現(xiàn)投訴，錯(cuò)誤的原因和產(chǎn)品的流通路徑能迅速再現(xiàn)。”在引進(jìn)該系統(tǒng)之前，紙箱的相關(guān)數(shù)據(jù)必須通過手工記在托盤上的標(biāo)簽上。如果要進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)的采集，那么相關(guān)的工作量將更加繁重。

完美的交互作用

　　Zentis采用了22 x 22點(diǎn)的矩陣碼，其成功運(yùn)作在于各個(gè)部件之間的完美交互作用。畢竟，這些點(diǎn)的邊長(zhǎng)僅有0.54mm。西門子Simatic MV440在二維碼生成的階段就能彌補(bǔ)其可能產(chǎn)生的偏差。

　　分辨率為1024×768像素的CCD傳感器相機(jī)提供了一個(gè)足夠獲取矩陣碼數(shù)據(jù)的顯示區(qū)域，即使在有系統(tǒng)性波動(dòng)的情況下，比如定位、觸發(fā)準(zhǔn)確性和打印位置等。在清晰度和大小有波動(dòng)時(shí)，所采用的鏡頭和讀取法則的自動(dòng)調(diào)整也能夠提供可靠的讀取結(jié)果。

　　對(duì)于二維矩陣碼可能的最佳照明就是環(huán)形燈。環(huán)形燈由MV440來控制，與圖像采集同步。這使得在極大光強(qiáng)度下保持一個(gè)20-10ms的曝光時(shí)間。圖像采集和照明由一個(gè)光障來自動(dòng)觸發(fā)。

　　“該圖像處理系統(tǒng)一個(gè)最顯著的優(yōu)勢(shì)就是處理裝置可以和Profibus及Ethernet連接”，Achim Minten補(bǔ)充道。擁有了他們，由單獨(dú)另加的接口盒或轉(zhuǎn)換器引起的典型麻煩在一開始就被排除了。并且，配置技術(shù)人員可以從任何網(wǎng)絡(luò)終端直接接觸處理裝置，來調(diào)用或激活15個(gè)可存儲(chǔ)參數(shù)記錄之一。為此，分析處理裝置接收網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)固定IP地址。不用說，訪問可以采用密碼進(jìn)行保護(hù)。MV440 帶來了所需的照明

更高可靠度和明透明性的物流

　　MV440一個(gè)顯著地特點(diǎn)是：無需向傳統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)一樣必須編程或參數(shù)化設(shè)置。因?yàn)樗軌蜃詣?dòng)配置照明和識(shí)別運(yùn)算法則，無需代碼模式進(jìn)行用戶指令。這種自動(dòng)參數(shù)化過程在輸送器在真實(shí)運(yùn)行條件下運(yùn)作時(shí)仍能發(fā)生；或者能在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)；或在識(shí)別過程失誤時(shí)通過基于WEB的用戶界面來遠(yuǎn)程控制。所以，該系統(tǒng)能夠保證可靠性最大的獨(dú)立識(shí)別。

　　MV440兼容ECC200(Error Correcting Code)標(biāo)準(zhǔn)，能讀取最新和最可靠的二維碼版本。通過里德所羅門碼（Reed-Solomon）糾錯(cuò)，二維矩陣碼可以有效提高讀取的可靠性：即使25%的碼遭破壞，比如圖像遭污損，但數(shù)據(jù)內(nèi)容仍可重構(gòu)。

　　目前Zentis的Aachen-Eilendorf二廠，采用了MV440讀碼器，從此其運(yùn)行完全滿足了客戶需求。“該系統(tǒng)完美地實(shí)現(xiàn)了我們的愿望”，Achim Minten強(qiáng)調(diào)道。“未來，我們可以預(yù)見，可以以同樣的方式用它來讀取EAN條碼。”

　　已經(jīng)計(jì)劃好在四個(gè)裝置箱子所處的區(qū)域加置該系統(tǒng)。一個(gè)DMC碼也將按照生產(chǎn)線的要求，被刻到紙箱空白處。接著二維碼會(huì)被自動(dòng)識(shí)別，觸發(fā)豎紙箱被分配到各自的生產(chǎn)線上去。無疑，這將提高生產(chǎn)效率和減少錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。