二維機(jī)讀ID質(zhì)量的要素,恰當(dāng)?shù)氖褂脭?shù)據(jù)矩陣編碼，能夠在更小的空間提供更多的信息
現(xiàn)在，幾乎所有產(chǎn)品都需要有唯一的ID（身份證明）用以跟蹤，這一用途的標(biāo)簽通常是由自動(dòng)的在線(xiàn)系統(tǒng)印出的。Code 39碼和Code 128碼作為標(biāo)識(shí)產(chǎn)品ID的條形碼已經(jīng)使用很多年了，然而，當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展和質(zhì)量管理的需求不可避免的對(duì)產(chǎn)品ID提出了更高的要求，有以下三方面的因素需要考慮。
1 由于產(chǎn)品越來(lái)越多，而且每個(gè)產(chǎn)品需要被跟蹤的信息也越來(lái)越多，需要編碼的數(shù)據(jù)量有了顯著的增長(zhǎng)。
2 線(xiàn)路板的尺寸已經(jīng)越來(lái)越小了，元器件的密度相應(yīng)提高，因此編碼可用的空間縮小了。
2 線(xiàn)路板的尺寸已經(jīng)越來(lái)越小了，元器件的密度相應(yīng)提高，因此編碼可用的空間縮小了。
3 為使產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力，和所有部件一樣，ID標(biāo)簽的成本也必須降低。
前兩個(gè)因素使得提供高信息密度的ID標(biāo)簽變得十分必要。
二維編碼的開(kāi)發(fā)從20世紀(jì)80年代末就開(kāi)始了，它能滿(mǎn)足上述所有需求。但由于沒(méi)有任何約束，到20世紀(jì)90年代已形成了30多種不同的二維編碼體系。之后，工程組織認(rèn)識(shí)到，從打印機(jī)、讀取工具到軟件，所有編碼必不可少的技術(shù)設(shè)備的生產(chǎn)者和使用者都無(wú)法處理這些各不相同的編碼。
為使其既明確又可靠，標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)著手為二維編碼體系建立標(biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)90年代后期，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織中的三個(gè)工作組負(fù)責(zé)落實(shí)這一工作。
數(shù)據(jù)矩陣——條碼到圓點(diǎn)的轉(zhuǎn)換
通過(guò)這些努力，數(shù)據(jù)矩陣標(biāo)準(zhǔn)ECC200誕生了。這無(wú)疑是當(dāng)今最前沿的編碼，也是小型部件上機(jī)讀標(biāo)簽的首選。很多不同的組織都已經(jīng)聲明推薦使用數(shù)據(jù)矩陣，包括汽車(chē)工業(yè)行動(dòng)組織（AIAG）、電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）、NASA和SEMI等。
對(duì)數(shù)據(jù)矩陣編碼廣泛的支持源于它明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，它能夠在更小的空間提供高數(shù)據(jù)密度。而且它的大小可變，事實(shí)上，它可被復(fù)制成包含更多或更少信息的各種尺寸，適合于不同用途。另外，這種編碼適合幾乎所有印刷方式，包括膠版和熱轉(zhuǎn)印，甚至可以直接用噴墨打印或光刻。
經(jīng)驗(yàn)證，數(shù)據(jù)矩陣編碼在低對(duì)比度和任意角度旋轉(zhuǎn)的條件下無(wú)須特殊設(shè)備就可讀取。它可用來(lái)對(duì)字母和數(shù)字編碼，實(shí)現(xiàn)電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。由于內(nèi)建了自動(dòng)查錯(cuò)/糾錯(cuò)功能，它的讀取可靠性很高。再加上對(duì)空間的需求極小，數(shù)據(jù)矩陣編碼高度的靈活性引起了很多電子產(chǎn)品生產(chǎn)商的興趣。
編碼結(jié)構(gòu)
當(dāng)使用噴墨打印機(jī)直接印刷和光刻時(shí)，有一些條件需要考慮。這些條件取決于編碼的結(jié)構(gòu)，決定了實(shí)際應(yīng)用的成敗。
數(shù)據(jù)矩陣編碼由三部分組成——定位圖案（finder pattern）、交替圖案（alternating pattern）和數(shù)據(jù)區(qū)——每一部分都有具體的功能，如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)矩陣編碼的三部分：定位圖案（黑色）、交替圖案（紅色）和數(shù)據(jù)區(qū)（灰色）
定位圖案定義了編碼的空間位置和尺寸，也有助于識(shí)別其可能產(chǎn)生的扭曲。交替圖案定義了行和列，顯示了矩陣中數(shù)據(jù)的密度，并有助于調(diào)節(jié)彎曲。數(shù)據(jù)區(qū)包含了數(shù)據(jù)，還提供了糾錯(cuò)功能。
定位圖案和交替圖案首先由其功能決定，如果這兩部分出了問(wèn)題，編碼就無(wú)法讀取了。L形定位圖案由兩條相連的、輪廓清晰的直線(xiàn)段組成。交替圖案由離散的單元組成。
確保編碼可讀
為增強(qiáng)數(shù)據(jù)矩陣編碼的可讀性，當(dāng)印刷或光刻時(shí)保證達(dá)到最低的質(zhì)量要求是非常重要的。圖2所示的噴墨打印的標(biāo)簽用來(lái)描述在實(shí)際中會(huì)出現(xiàn)的偏差，整個(gè)圖案是由墨點(diǎn)而非標(biāo)準(zhǔn)的正方形組成。三個(gè)可能發(fā)生的主要的問(wèn)題包括定位圖案的不連續(xù)、交替圖案的彎曲和數(shù)據(jù)單元的偏差。
當(dāng)組成矩陣邊緣的半圓沒(méi)有在一條直線(xiàn)上，定位圖案就會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)。當(dāng)有個(gè)別墨點(diǎn)出現(xiàn)，特別是組成交替圖案的一部分墨點(diǎn)也缺失時(shí)，交替圖案就有可能出現(xiàn)彎曲。當(dāng)個(gè)別數(shù)據(jù)明顯偏離網(wǎng)格的中心，就將調(diào)動(dòng)編碼的糾錯(cuò)能力進(jìn)行校準(zhǔn)。
圖2 數(shù)據(jù)矩陣編碼產(chǎn)生的常見(jiàn)偏差
改善了的解碼算法能確保產(chǎn)生上述這些錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)矩陣編碼可讀。當(dāng)印刷等原因?qū)е戮幋a不清晰時(shí)，冗余糾錯(cuò)能確保編碼可讀且可靠。
然而，我們還是應(yīng)該使用精良的印刷技術(shù)，盡量保證編碼的可讀性，而不是依賴(lài)于糾錯(cuò)能力。這也是認(rèn)真定義保證編碼可讀的最低質(zhì)量要求的原因。
圖3 描述了印刷中需要考慮的關(guān)鍵因素。如圖3（a）所示，如果一個(gè)單元所占的面積太小，以至于無(wú)法被傳感器檢測(cè)到，就會(huì)被表示成“0”而不是“1”。反之，如果它的面積太大，周?chē)鷳?yīng)該是“0”的單元有可能被誤認(rèn)為“1”。以上這兩種情況都會(huì)發(fā)生真實(shí)值被替換的錯(cuò)誤。
圖3 與印刷質(zhì)量相關(guān)的重要因素
編碼點(diǎn)偏離其理想的中心點(diǎn)也會(huì)引起一些問(wèn)題，如圖3（b）所示。考慮編碼點(diǎn)落在兩個(gè)中心點(diǎn)正中間的極限情況，這時(shí)就無(wú)法認(rèn)定該點(diǎn)在矩陣中的確切位置。因此，編碼點(diǎn)的最大偏移量不能超過(guò)25%。
圖3（c）所示的正方形編碼單元是理想的情況。如果用圓點(diǎn)代替正方形，則所占的面積稍小。假設(shè)圓點(diǎn)的直徑與正方形的邊長(zhǎng)相同，則其面積比正方形小20%，大多數(shù)算法都是允許的。
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)矩陣編碼的手段
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)矩陣編碼有兩種手段——貼標(biāo)簽和直接標(biāo)記。伴隨著傳統(tǒng)的編碼系統(tǒng)，標(biāo)簽作為編碼的載體使用了很長(zhǎng)時(shí)間。但是新的編碼技術(shù)使得我們有必要重新做出選擇。
在幾個(gè)重要的方面，數(shù)據(jù)矩陣編碼與傳統(tǒng)的編碼方式有區(qū)別。數(shù)據(jù)矩陣編碼包含很多獨(dú)立的編碼點(diǎn)，只需簡(jiǎn)單的區(qū)分；與編碼點(diǎn)之間的聯(lián)系沒(méi)有它們代表的意義那么重要。數(shù)據(jù)矩陣編碼空間關(guān)系的自由度使得直接標(biāo)記（如噴墨打印或光刻）成為更容易接受的方法。
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