PRESENTATION DE LA LECTURE INDUSTRIELLE DES CODES-BARRES - Mieux connaître les principes des codes 1-D et 2-D et leurs méthodes d'application ...
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PRESENTATION DE LA LECTURE INDUSTRIELLE DES CODES-BARRES Mieux connaître les principes des codes 1-D et 2-D et leurs méthodes d’application permet de choisir plus facilement le lecteur de codes-barres qui convient.
TABLE DES MATIÈRES
Qu’est-ce qu’un code-barres ?........................................................................... 3
Utilisation des codes-barres............................................................................... 5
Types de codes-barres ........................................................................................ 6
Codes-barres 1-D...................................................................................... 6
Codes matriciels 2-D................................................................................. 8
Méthodes d’impression et de marquage des codes-barres .......................... 10
Transfert thermique et impression jet d’encre......................................... 10
Marquage direct .......................................................................................11
Types de lecteurs de code-barres .................................................................... 12
Scanners laser ........................................................................................ 12
Lecteurs à technologie vision.................................................................. 14
Comment choisir un lecteur ?........................................................................... 19
Glossaire............................................................................................................. 25
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 2
QU’EST-CE QU’UN CODE-BARRES ?
Un code-barres est un motif apposé sur des produits, des emballages ou des pièce, qui peut être
lu par une machine. Les codes-barres contiennent des données à usage informatif et marketing et
permettent d’assurer le suivi des produits tout au long de leur cycle de vie.
Même si la technologie de code-barres est brevetée dès 1952, ce n’est qu’en 1974 que le premier
produit (un paquet de chewing-gums Wrigley) est scanné dans un supermarché Marsh® de l’Ohio.
Aujourd’hui, il existe toutes sortes de codes-barres, de la simple rangée de lignes, ou code-barres
1-D (unidimensionnel) à la série de points et de carrés formant un code 2-D (bidimensionnel), les
plus répandus étant les codes QR (Quick Response) et Datamatrix. Les codes 2-D, plus avancés,
permettent aux utilisateurs de stocker et de récupérer nettement plus de données que les codes 1-D.
En effet, les codes 1-D contiennent des informations uniquement dans le sens horizontal, tandis que
les codes 2-D en contiennent à la fois dans les sens horizontaux et verticaux.
Code-barres linéaire 1-D Code Datamatrix code QR
Code postal Code-barres linéaire empilé
Figure 1 : Formats de codes 1-D et 2-D
Les codes-barres 1-D sont généralement « lus » par des scanners laser. Avec cette technologie, un
rayon laser frappe un prisme rotatif, qui l’oriente sur le code-barres. Un capteur détecte alors l’intensité
lumineuse renvoyée, distinguant ainsi les barres noires des barres blanches. Malheureusement,
cette méthode de lecture comporte plusieurs inconvénients. Ainsi, les scanners laser ne peuvent
pas lire les codes 2-D, alors que ceux-ci sont de plus en plus utilisés dans les applications grand
public et industrielles, du secteur aéronautique et automobile jusqu’à l’industrie agroalimentaire et
pharmaceutique. En outre, les scanners laser comportent des miroirs ou des prismes rotatifs ou
oscillants qui s’usent et sont très sensibles aux chocs et aux vibrations.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 3
Scanner laser pour la lecture des codes-barres
Capteur
Miroir oscillant
Code-barres
Laser
Figure 2 : Scanner laser pour la lecture des codes-barres
En revanche, les lecteurs de code-barres à technologie vision ne comportent aucune pièce mobile et
sont donc bien plus résistants pour les applications industrielles. Ces lecteurs sont également capables
de lire les codes 1-D et 2-D dans n’importe quel sens. Les scanners laser à ligne unique, pour leur part,
ne sont pas omnidirectionnels et doivent donc être placés directement en face du code-barres.
Code-barres
Eclairage Optique Capteur
Figure 3 : Lecteur de code-barres à technologie vision
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 4
UTILISATION DES CODES-BARRES La plupart des secteurs industriels utilisent les codes-barres sous une forme ou une autre. Ainsi, les codes-barres ont révolutionné la production, le traitement et le suivi des produits dans l’agro-alimentaire, l’emballage, la grande distribution, le secteur médical, l’industrie pharmaceutique, l’électronique, l’automobile et l’aéronautique. On trouve des codes-barres sur tous les produits électroniques et de grande distribution, de la batterie de votre téléphone portable jusqu’à la boîte qui contient vos nouvelles chaussures de sport. L’utilisation de codes 1-D et 2-D réduit les frais généraux en automatisant et en simplifiant la gestion de la chaîne logistique, les stocks, la sélection et le processus d’achat. Figure 4 : Les codes-barres sont utilisés dans presque tous les secteurs d’activité Le secteur industriel a également adopté les codes-barres pour des raisons de sécurité et de responsabilité. Depuis quelques années, un certain nombre de pays ont commencé à exiger que les fabricants de produits médicaux et pharmaceutiques apposent des codes lisibles mécaniquement sur tous les emballages, y compris les emballages de médicaments individuels. Si un produit défectueux est livré en pharmacie, le suivi automatique de chaque emballage permettra ainsi d’accélérer le rappel des produits tout en assurant la mise à disposition des données de contrôle qualité sur l’ensemble de la chaîne logistique. Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 5
TYPES DE CODES-BARRES
Codes-barres 1-D
Les codes-barres 1-D ont été les premiers utilisés dans le monde entier. Ces codes linéaires
contiennent uniquement des données alphanumériques. Chaque caractère du code représente
un élément spécifique du produit et une base de données fournit des renseignements sur chaque
caractère.
Dans la plupart des cas, les codes-barres 1-D se lisent de gauche à droite. La largeur des espaces et
des barres correspond à un caractère spécifique du code-barres. L’espace blanc situé à gauche et à
droite du code est appelé zone silencieuse ou marge. Il permet au lecteur de repérer le code-barres.
En règle générale, les marges doivent faire au moins 7 à 10 fois la largeur de la barre la plus étroite
du code.
Guard
Motifs de patterns
bornage Check
Chiffredigit
de vérification
5 0 6 0 0 3 4 4 8 1 4 6 1
Quiet
Zone zone
silencieuse
Figure 5 : Structure d’un code 1-D
Les autres barres du code sont définies proportionnellement à la barre la plus étroite. Par exemple,
2:1, 3:1 et 2.5:1 sont des ratios courants définissant la largeur des espaces blancs et des barres noires,
en prenant comme référence la barre noire la plus étroite. Certains codes-barres comportent également
un motif de bornage. Celui-ci se situe au début et à la fin du code-barres et indique au lecteur à quel
endroit le code commence et finit.
.
Symbologies
Parmi les codes-barres 1-D les plus courants, notons le GS1, l’UPC (Universal Product Code), qui est
très utilisé dans la grande distribution, l’EAN dans l’Union Européenne et le Code 128, qui peut décrire
n’importe quel caractère ASCII 128, est fréquemment utilisé dans la logistique. La plupart de ces codes-
barres comportent un chiffre de vérification qui est utilisé pour réaliser une opération mathématique à
partir des données du code afin de s’assurer que celui-ci est complet et non endommagé.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 6
D’autres codes 1-D, tels que le Code 39 (très utilisé par les forces armées), le POSTNET (utilisé par le
service postal américain), le Codabar et le Code 2/5 comportent des chiffres de vérification facultatifs.
Le Pharmacode, qui est utilisé dans l’industrie pharmaceutique, peut être lu dans les deux sens.
L’inconvénient de ce code, c’est qu’il doit toujours être positionné de la même façon, même avec un
lecteur à technologie vision.
Code 128 UPC-A
Utilisation classique : Utilisation classique :
Logistique Grande distribution aux
USA
EAN-13 Code 39
Utilisation classique : Utilisation classique :
Grande distribution Forces armées et
en Europe automobile
Code 93 Codabar
Utilisation classique : Utilisation classique :
Forces armées, Banques de sang,
automobile et laboratoires photo, lettres
médical de transport aérien
FedEx® et bibliothèques
aux USA
Interleaved 2 of 5 MSI/Plessy
Utilisation classique : Utilisation classique :
Distribution et Supermarchés
stockage
POSTNET
Utilisation classique :
Service postal américain (USPS®)
Intelligent Mail Barcode
Utilisation classique :
Certains services postaux américains (USPS)
Figure 6 : Types de codes 1-D
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 7
Codes matriciels 2-D
Contrairement aux codes-barres 1-D, les codes matriciels 2-D contiennent des informations
horizontales et verticales, ce qui leur permet de stocker beaucoup plus de données. Par exemple, un
seul code 2-D peut contenir jusqu’à 3116 caractères numériques ou 2335 caractères alphanumériques,
contre seulement 39 caractères pour le Code 39.
Tous les codes 2-D possèdent en outre, à l’instar des chiffres de vérification dans certains codes
1-D, un dispositif de correction d’erreur intégré qui élimine efficacement les erreurs de lecture.
Ainsi, les données d’un code 2-D Datamatrix sont généralement encodées 3 fois, ce qui augmente
considérablement les chances de lecture correcte. Les lecteurs de code-barres à technologie vision
ont donc une chance sur 10,5 millions de se tromper dans la lecture d’un code-barres 2-D. En
revanche, les scanners laser, qui ne peuvent pas lire les codes 2-D, ont un moindre niveau de
précision.
Si les codes 1-D comportent des zones silencieuses et des motifs de bornage permettant d’identifier
le début et la fin du code, les codes 2-D offrent pour leur part une zone silencieuse, un motif de
localisation et un motif de base. Le motif de localisation est le motif en forme de L qui longe deux côtés
du code 2-D. Il permet de repérer l’orientation du code pendant le décodage. À l’opposé, le motif de
base consiste en une série de modules (cellules) blancs et noirs qui définissent la taille de la cellule et
du code (nombre de lignes et de colonnes) pour le décodage. La zone silencieuse est similaire à celle
des codes-barres 1-D, mais entoure entièrement les codes 2-D.
Motif de base
Module ou cellule
Zone de données
Motif de localisation en “L”
Zone silencieuse
Figure 7 : Structure d’un code 2-D
Symbologies
Les codes 2-D les plus courants sont le Datamatrix, utilisé par les secteurs de l’aéronautique, la défense,
l’édition et le service postal américain, le MaxiCode, à base de points, qui est utilisé dans les applications
logistiques, les codes QR, utilisés dans l’automobile et les applications marketing commerciales et les
codes Aztec, utilisés par les services de billetterie et les agences de location de véhicules.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 8DataMatrix MaxiCode
Utilisation classique : Utilisation classique :
Aéronautique, auto- Logistique
mobile, électronique,
service postal américain
(USPS)
QR Aztec
Utilisation classique : Utilisation classique :
Pièces automobiles et Titres de transport
marketing commercial et documents
d’immatriculation de
véhicule
PDF417 GS1 DataBar Stacked
Utilisation classique : Utilisation classique :
Permis de conduire Supermarchés
américains et logistique
DotCode
Utilisation classique :
Emballage, logistique
et dispositifs anti-vol
Figure 8 : Types de codes 2-D
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 9MÉTHODES D’IMPRESSION ET DE MARQUAGE DES CODES-BARRES La création d‘un code-barres consiste à récupérer des informations dans une base de données centrale, souvent concernant l‘origine et autres données de production, et à apposer ces données sur un objet. Deux méthodes d‘apposition sont généralement utilisées : soit le code est apposé sur l‘emballage ou l‘étiquette, par impression thermique ou à jet d‘encre, soit il est inscrit de façon indélébile selon une méthode de marquage direct (DPM) telle que la micro-percussion, la gravure chimique ou la gravure au laser Transfert thermique ou impression à jet d‘encre Les imprimantes à jet d‘encre sont très utilisées pour l‘impression du code sur un emballage, une étiquette ou autre support. Elles créent le code-barres en propulsant des gouttelettes d‘encre sur un matériau tel que du papier ou du plastique. La technologie de transfert thermique est généralement utilisée pour l‘impression d‘étiquettes. Ce processus chauffe la tête d‘impression et applique l‘encre directement sur l‘étiquette. Les systèmes d‘impression à jet d‘encre et thermique sont fréquemment utilisés pour imprimer les codes-barres 1-D. Figure 9 : Code imprimé par jet d’encre sur des flacons pharmaceutiques Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 10
Marquage direct
Dans de nombreux domaines, tels que les appareils médicaux, pièces automobiles et autres biens
durables pour lesquels la traçabilité et la responsabilité doivent être protégées au niveau de chaque
composant, le marquage direct représente une option plus durable que l‘impression. Fournissant
généralement des informations plus détaillées qu‘une simple référence de pièce il utilise de préférence
des codes 2-D, plus complets que les codes 1-D.
Laser
Des lasers à fibre optiques sont fréquemment utilisés
pour graver les codes Datamatrix ou autres codes 2-D
sur la pièce.
Figure 10 : Code marqué au
laser sur un cylindre métallique.
Micro-percussion
Les systèmes de marquage par micro-percussion, en
principe considérés comme l’option la plus économique,
utilisent un stylet oscillant pour graver le métal.
Figure 11 : Code marqué par
micro-percussion sur une pièce
automobile
Gravure chimique
La gravure chimique électrique associe une solution
sodique et un courant électrique basse tension pulsé.
La solution chargée dissout le métal, qui est ensuite
extrait via un pochoir spécial.
Figure 12 : Code gravé
chimiquement sur du métal
Selon le matériau utilisé, chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Pour les pièces
métalliques, les systèmes laser assurent un marquage permanent à haut débit, mais leur installation
est onéreuse. Les têtes de micro-percussion sont moins chères mais finissent par s’user, ce qui risque
d’altérer le marquage. Notez que certains systèmes de lecture de code à technologie vision peuvent
surveiller la qualité des imprimantes et dispositifs de DPM et alerter les opérateurs en cas de tête
obstruée ou usée.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 11TYPES DE LECTEURS DE CODES-BARRES
Lecteurs laser
Au tout début, les codes-barres ne pouvaient être lus que par des lasers. Ces scanners utilisent un
rayon laser comme source d’éclairage et comportent généralement des miroirs oscillants ou des
prismes rotatifs qui permettent à ce rayon de balayer le code dans un sens et dans l’autre. Une
photodiode mesure la lumière réfléchie par le code-barres. Elle crée alors un signal analogique qui
est ensuite converti en signal numérique.
5
0 6
0 0
3 4
4 8
1 4
6 1
Barcode
Code-barres Analog
Signal Signal
analogique Digital
Signal Signal
numérique
Figure 13 : Lecteurs laser
Bien qu’étant une technologie ancienne, les scanners laser offrent encore plusieurs avantages. Ils
ne nécessitent pas de processeur d’image. Ils sont également rapides, capables de réaliser jusqu’à
1300 lectures par seconde. Enfin, du fait qu’ils utilisent un rayon laser, c’est-à-dire un rayon lumineux
qui ne diverge pas quelle que soit la distance depuis la source, ils peuvent ainsi lire des codes-barres
1-D depuis une assez grande distance au moyen de composants optiques spéciaux.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 12Pour autant, les scanners laser ont leurs limites. En particulier, il ne sont pas capables de lires les
codes 2-D alors que ceux-ci sont en train de prendre le pas sur les codes 1-D. Ils ont également du
mal à lire les codes-barres 1-D mal imprimés, à faible contraste, déformés ou endommagés. Dans
la mesure où la lecture des codes se fait rarement dans des conditions idéales, le nombre d’erreurs
et d’échecs de lecture est souvent élevé. Par ailleurs, l’association de sources lumineuses avec des
pièces très réfléchissantes crée souvent des tâches lumineuses qui déconcertent les scanners laser.
Tâche noire Imprécision
Manque de contraste Violation de zone de silence
Figure 14 : Codes difficiles à lire avec un scanner laser
La position du code est également très importante pour les scanners laser parce qu’à de rares
exceptions près, les codes 1-D doivent être lus de gauche à droite. Cette contrainte exige des
dispositifs de fixation ou des installations mécaniques supplémentaires pour garantir que le code-
barres d’un objet sera toujours orienté dans le même sens. Les scanners laser comportent également
un miroir oscillant dont les pièces mobiles peuvent s’abîmer, nécessitant alors une réparation ou un
remplacement coûteux en temps et en argent. Enfin, un dispositif de protection est nécessaire pour
éviter tout risque de lésion oculaire chez les personnes travaillant à proximité d’un scanner laser.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 13Lecteurs à technologie vision
Les lecteurs à technologie vision sont une sorte d’appareil photo numérique qui prend une photo du
code. Un microprocesseur exécutant un logiciel de traitement d’image spécial repère et décode le
code avant de transférer les données obtenues sur un réseau.
Résolution d’image
L’un des principaux facteurs de choix d’un capteur d’image, ou appareil photo, est sa résolution
d’image, c’est-à-dire le nombre de pixels qui composent chaque photo.
Dans le cadre d’un lecteur à technologie vision, on calcule généralement la résolution en pixels par
module (PPM). La valeur PPM désigne le nombre de pixels correspondant à une cellule ou un module
du code et permet de s’assurer que l’appareil photo offre une résolution suffisante pour lire ce code.
Cette valeur est calculée en divisant la résolution de l’appareil photo dans un sens (par exemple,
752 pixels pour un lecteur de résolution standard) par le nombre de modules du code (12), puis en
faisant le même calcul dans l’autre sens, avant de multiplier les deux nombres obtenus. Cela peut
sembler compliqué, mais les applications de configuration ou les logiciels de traitement d’image
des lecteurs de code à technologie vision industriels sont capables de calculer rapidement la valeur
PPM (soit environ 4 dans l’exemple ci-dessus). Si la norme se situe entre 1,5 et 2 PPM, le dernier
algorithme Hotbars II™ de Cognex réduit ce critère à seulement 0,8 PPM.
Capteur
Optique
Distance
de travail
Champ de
vision
Figure 15 : Grille de pixels indiquant la valeur PPM sur un code Datamatrix à l’aide d’un lecteur à technologie vision
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 14Optique
L’optique d’un lecteur de code-barres à technologie vision est essentielle pour obtenir une bonne
image du code. Les lecteurs de bonne qualité contiennent à la fois une optique à monture S et une
optique à monture C, selon la résolution requise à une distance de travail donnée pour photographier
le code. Les tout derniers lecteurs à technologie vision de Cognex sont également dotés de la
technologie à optique liquide, qui permet par exemple à un lecteur fixe de s’adapter aux variations de
distance avec des produits sur un tapis roulant. Cette technologie utilise des charges électriques pour
modifier la forme de l’interface entre deux liquides différents (l’huile et l’eau). Ce système courbe ainsi
la lumière pour faire la mise au point sur l’objet. Contrairement aux zooms optiques traditionnels, les
systèmes d’optique liquides ne bougent pas et n’utilisent pas de moteur, et sont donc bien plus solides
que les systèmes d’optique mécaniques ou rotatifs.
MARCHE ARRÊT
Pression Pression
électrostatique électrostatique
Eau
Axe optique Huile Axe optique Eau Huile
Verre Verre Verre Verre
Métal Métal Métal Métal
Isolation Isolation
Figure 16 : Technologie à optique liquide
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 15Éclairage
L’éclairage joue également un rôle important dans l’obtention d’une bonne image du code. Les
lecteurs à technologie vision industriels comportent habituellement des options d’éclairage permettant
de lire avec précision n’importe quel code, des étiquettes imprimées aux micro-percussions en creux.
Les douchettes à technologie vision Cognex offrent les trois principaux types d’éclairage : axial, rasant
et diffus en dôme. Si l’éclairage axial illumine les marques qui composent le code, l’éclairage rasant
met en évidence les zones qui entourent le marquage et s’avère donc idéal pour la lecture des codes
marqués par micro-percussion ou en creux. L’éclairage diffus en dôme est particulièrement adapté
aux pièces réfléchissantes ou incurvées car il réduit les tâches lumineuses et génère une image très
contrastée. Les lecteurs fixes Cognex contiennent des options d’éclairage intégrées et externes.
De nombreuses autres options d’éclairage sont disponibles. Consultez le guide d’achat d’éclairage
Cognex (www.cognex.com/lightingadvisor) pour étudier les effets des différentes techniques et
positions d’éclairage.
Éclairage
Bright axial
field lighting Éclairage
Dark rasant
field lighting Éclairage diffus lighting
Diffuse dome en dôme
Codes DPM et étiquettes très Codes DPM marqués par Codes DPM sur des surfaces
High contrast labels Dot Peen & laser DPM Reflective & curved
contrastés micro-percussion ou au laser réfléchissantes et incurvées
& DPM parts surface DPM reading
TUNE TRIG TUNE TRIG TUNE TRIG
Figure 17 : Technologies d’éclairage
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 16La technologie à optique liquide fait passer le taux de lecture de 75 % à 100 % Le défi Réussir à lire 100 % des codes-barres sur des rouleaux de fibre de verre de différentes tailles emballés sous film rétractable, lors de leur empilement sur palette. La solution Owens Corning® a adopté le lecteur de code-barres DataMan® à optique liquide pour que la mise au point soit automatiquement ajustée en fonction de la distance focale. La capacité du lecteur à affiner le réglage et à ajuster le contraste et la luminosité ont permis de neutraliser le reflet éblouissant dû au film rétractable transparent. Avec un taux de lecture proche de 100 %, l’opérateur n’a plus besoin d’intervenir manuellement dans la séquence automatique pour s’assurer que l’étiquette est bien positionnée sur le dessus du rouleau. Les opérateurs ont ainsi pu se consacrer à d’autres tâches du processus de production. Un fabricant de batteries résout le problème du taux de lecture et de l’interface grâce aux lecteurs de codes-barres DataMan Le défi Améliorer le taux de lecture des codes 2-D Datamatrix gravés au laser dans le plastique et fluidifier l’interface entre les lecteurs de code et les automates contrôlant les lignes de production. La solution L’entreprise a mis en œuvre des lecteurs DataMan avec protocoles industriels et logiciel de décodage 2-D, capables de gérer la plupart des anomalies d’aspect du code. L’amélioration du taux de lecture a permis d’éliminer presque entièrement la saisie manuelle des codes-barres en production. Le travail et les préoccupations liés aux erreurs de saisie de données ont ainsi nettement diminué dans l’entreprise. Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 17
Communications Enfin, les meilleurs lecteurs à technologie vision du marché offrent une gamme complète de protocoles de communication industriels, dont Ethernet, USB, RS-232, E/S TOR, Ethernet/IP, PROFINET et Modbus TCP/IP. Il en résulte une intégration simplifiée entre le lecteur et le réseau de l’usine, ce qui est essentiel d’une part pour lire et envoyer les informations de suivi des produits, et d’autre part pour enregistrer les images en cas d’éventuels échecs ou erreurs de lecture. Ces lecteurs permettent également d’analyser l’image illisible et de l’enregistrer pour vérification ultérieure, et d’alerter les opérateurs si les codes sont imprimés avec un contraste insuffisant ou si une tête de micro-percussion doit être remplacée, par exemple. Cette capacité à évaluer la performance en temps réel et à offrir un contrôle de process statistique (SPC) est encore un autre avantage des lecteurs à technologie vision par rapport aux scanners laser utilisés auparavant. Figure 18 : Protocoles de communication Les clients industriels pourraient penser que les lecteurs à technologie vision, du fait de leur niveau supérieur de puissance et de souplesse, sont considérablement plus chers que les scanners laser. Or, si tel était autrefois le cas, les tout derniers lecteurs à technologie vision ont un coût à peu près équivalent à celui des scanners laser industriels, qui possèdent pourtant beaucoup moins de fonctionnalités. Par ailleurs, de nouveaux microprocesseurs et capteurs numériques CMOS permettent également aux lecteurs à technologie vision d’être pratiquement aussi rapides que les meilleurs scanners laser. Ces avancées s’ajoutent aux avantages traditionnels des lecteurs à technologie vision : aucune pièce mobile, pour une durée de vie supérieure aux lasers, capacité à lire les codes endommagés et omnidirectionnels et capacité à enregistrer des images à des fins d’audit et de suivi ou pour surveiller les systèmes de marquage des codes. Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 18
COMMENT CHOISIR UN LECTEUR ? Pour choisir le lecteur de codes-barres idéal, vous devez commencer par étudier attentivement votre installation. Quels types de codes lisez-vous, quelle est la rapidité de la chaîne, quelle longévité attendez-vous de la solution ? Où sera placé le lecteur et quelles seront les contraintes physiques ? Comment le lecteur va-t-il communiquer ? A ces principales questions, d’autres facteurs seront probablement à ajouter. Symbologies Les données nécessaires à l‘inventaire ou au suivi et à la traçabilité de vos produits ne représentent peut-être que quelques kilo-octets pour l‘instant, ce qui semblerait justifier un code-barres 1-D. Mais leur volume devrait augmenter en même temps que la taille et la complexité de votre activité. Il est donc utile d‘anticiper les besoins futurs et d‘envisager un code 2-D ou la capacité à lire les codes- barres endommagés. Vous êtes peut-être propriétaire de vos canaux de distribution aujourd‘hui, mais un développement de votre activité ou clientèle dans des régions éloignées pourrait vous amener à faire appel aux services d‘une société de logistique, et ainsi perdre le contrôle de la qualité du marquage des codes. En investissant dès à présent dans une technologie avancée, vous limiterez donc d‘éventuelles mises à niveau ultérieures de l‘équipement. Figure 19 : Symbologies des codes-barres Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 19
Taux de lecture
À chaque fois qu’une machine ou une personne manipule vos produits, le code lisible mécaniquement
risque d’être endommagé. C’est pourquoi, même si le volume de données, la forme et la taille d’un
produit semble plutôt correspondre à une solution de code-barres 1-D, en l’absence du dispositif de
correction d’erreur intégré dans les codes 2-D, votre chaîne logistique court un risque à chaque tour
de roue un peu brusque, fixation métallique un peu pointue ou gant un peu sale susceptible de tâcher,
rayer ou abîmer le code. Sans la correction d’erreur, tout code endommagé se traduit par un faible
taux de lecture, davantage de retraitement et un coût de main d’œuvre plus élevé.
Ce problème ne concerne pas uniquement les emballages carton et plastique. Même les codes gravés
dans le métal peuvent être déformés ou endommagés. S’il est important pour votre activité que la
chaîne logistique soit exempte d’erreurs, assurez-vous que votre lecteur peut lire les codes imprécis,
par exemple imprimés sur du carton ou rayés, déformés ou peu contrastés, et non uniquement les
codes parfaits, fraîchement sortis de l’imprimante. Par ailleurs, lorsque les imprimantes ou lasers ne
répondent plus aux spécifications (ce qui finit toujours par arriver), soyez assurés que votre système à
technologie vision vous alertera avant que des milliers de produits défectueux quittent l’usine.
Résolution insuffisante Caractéristiques de Réflexion spéculaire Voilé
contour manquantes
Mauvais marquage Petits modules Rayures Forte perspective
Figure 20 : Les lecteurs à technologie vision sont capables de lire même les codes les plus difficiles.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 20Utilisation L’environnement d’utilisation influence également le choix du lecteur. S’il s’agit de lire des cartons de différentes tailles, circulant à grande vitesse sur un tapis roulant, un petit lecteur fixe sera parfaitement adapté. Si le lecteur est utilisé par des dockers à des fins d’inventaire final au chargement ou au déchargement des cargaisons, une douchette sera idéale. Si l’utilisateur est un livreur ou un technicien de terrain, un terminal portable équipé d’un lecteur de codes intégré permettra de scanner rapidement les colis ou de vérifier les caractéristiques de l’équipement. Figure 21 : Types de lecteurs de code-barres à technologie vision Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 21
Coût total d’exploitation Afin de pouvoir quantifier l’impact des taux de lecture sur le coût, il est dans un premier temps important de comprendre ce qui se passe lorsqu’un lecteur de codes-barres ne parvient pas à lire un code. En cas d’échec de lecture, les paquets doivent être réorientés vers un poste où un opérateur doit saisir manuellement les informations ou remplacer le code-barres défectueux avant de renvoyer le paquet vers le système de tri. Ce type de défaillance entraîne une augmentation des coûts de main-d’œuvre et réduit l’efficacité des automates de tri. Afin de bien visualiser les conséquences des échecs de lecture, imaginez un centre de distribution à gros volumes, qui traite plus de 125 000 colis par jour. Si ce centre fait passer le taux de lecture de 99 % à 99,9 % en adoptant des lecteurs de code basés sur l’image, la direction peut espérer éliminer plus de 1100 échecs de lecture par jour, économisant ainsi près de € 130.000 de main d’œuvre chaque année (en se basant sur un temps de retraitement de 1 min 30 par paquet non lu et un coût de main d’œuvre de € 13/h). Et ce ne sont là que les coûts financiers, n’oublions pas les coûts accessoires, tels que le préjudice porté aux relations clients ou à l’image de marque (voir les tableaux). Tableau 1 : Analyse du coût total d’exploitation - hypothèse d’un centre de distribution à gros volumes Caractéristiques du tri de gros volumes typiques d’un gros détaillant Vitesse de tri (m/min) 122 Taille moyenne des paquets (cm) 50 Distance entre les paquets (cm) 75 Heures de fonctionnement / jour 22 Jours d’utilisation / an 350 Paquets / seconde 1,6 Paquets / heure 5760 Nombre maximum de paquets/jour 126 720 Nombre maximum de paquets / an 44 352 000 Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 22
Tableau 2 : Analyse du coût total d’exploitation - analyse du taux de lecture / coût de main d’œuvre d’un centre de
distribution à gros volumes
Analyse taux de lecture / coût de main-d’œuvre pour de gros volumes
Temps total de Nombre d’opérateurs Coût des
Taux de Échecs de Nombre maximum
retraitement (heures- nécessaires pour opérateurs
lecture lecture de paquets / jour
personnes / jour) le retraitement (EUR / an)
97% 3802 122 918 95,05 11,9 € 438.859,09
98% 2535 124 185 63,38 7,9 € 292.648,91
99% 1268 125 452 31,7 4 € 146.375,09
99.50% 634 126 086 15,85 2 € 73.187,55
99.90% 127 126 593 3,18 0,4 € 14.660,30
4 Sigma 89 126 631 2,23 0,3 € 10.273,54
5 Sigma 26 126 694 0,65 0,1 € 3.001,26
6 Sigma 1 126 719 0,03 0,003 € 115,43
Si l’on considère les enjeux liés aux systèmes de tri automatique, lorsque l’on prend en compte la
longévité, les coûts opérationnels sont bien supérieurs aux coûts d’acquisition. C’est pourquoi le choix
d’une solution grand public pour un usage industriel s’avèrera forcément décevant. Cherchez une
solution solide, conçue de façon à limiter les échecs.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 23Des lecteurs à technologie vision réduisent la contrefaçon de médicaments Le défi Selon la Commission Européenne, la contrefaçon de médicaments a augmenté d’environ 400 % depuis 2005. L’ Organisation mondiale de la santé (OMS) estime qu’environ 10 % de tous les médicaments dans le monde sont des contrefaçons. Dans les pays en voie de développement, cette proportion atteint même 30 %. Il est par conséquent plus important que jamais, dans la lutte contre les contrefaçons de médicaments, d’avoir une identification et une traçabilité claires des produits d’origine. La solution A. Nattermann & Cie.® a associé un système de marquage direct des pièces de Krempien+Petersen Qualitäts-Kontroll- systeme GmbH avec un système de vision In-Sight et un lecteur de code-barres DataMan de Cognex. Le lecteur DataMan vérifie que l’étiquette a bien été appliquée, tandis que le système In-Sight effectue un test de qualité sur le poste suivant. Le nombre requis de 200 à 250 paquets par minute a été dépassé de presque 100 %, le système identifiant et contrôlant jusqu’à 400 paquets de médicaments, soit un résultat exceptionnel. Lors des tests initiaux sur une période de travail en 2 x 8, seuls 40 paquets sur 250 000 ont été éliminés chaque jour, soit un nombre particulièrement faible. DataMan lit les codes 2-D avec précision sur une plieuse à grande vitesse Le défi B3Servis est un constructeur de plieuses utilisées dans plusieurs secteurs d’activité sur le marché slovène, notamment pour la production de notices pharmaceutiques. Ces notices doivent être vérifiées recto-verso pour s’assurer que l’impression et la manipulation sont correctes. Pour cela, le code 2-D situé de chaque côté de la notice est comparé à un code de référence. Conformément aux dernières recommandations GS1 pour le secteur médical, B3Servis souhaitait passer d’un système laser capable de lire les codes 1-D uniquement, à un système basé sur l’image permettant de vérifier les codes 2-D de façon fiable sur une plieuse traitant jusqu’à 30 000 pièces par heure, à une vitesse de survol d’environ 3 mètres / seconde. La solution Les notices gérées par B3Servis se présentent également dans différentes tailles, d’où un positionnement variable des codes. Le lecteur devait donc être capable de prendre en charge plusieurs configurations de notices. Avec la mise en œuvre de lecteurs DataMan fixes, les produits B3Servis lisent désormais aussi bien les codes 1-D que 2-D et, grâce au large champ de vision et à la capacité de lecture omnidirectionnelle il n’est plus nécessaire de placer chaque notice à un endroit et dans un sens précis. Outre leur convivialité, les lecteurs de codes- barres DataMan peuvent facilement tenir la cadence avec la grande vitesse des imprimantes et sont encore plus rapides qu’initialement requis, avec 45 lectures par seconde. Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 24
GLOSSAIRE
Aztec Type de code-barres 2-D également connu en tant que norme ISO/IEC
24778:2008, ainsi nommé du fait que son motif de localisation central
ressemble à une pyramide aztèque. N'a pas besoin d'être entouré par une
« zone silencieuse » vierge et utilise donc potentiellement moins d'espace
que d'autres codes-barres matriciels.
Capteur Capteur optique fabriqué de façon similaire aux micropuces, pour un résultat
numérique généralement moins cher à produire que les capteurs CDD concurrents.
CMOS
Chiffre de Forme de vérification redondante utilisée pour détecter les erreurs dans
vérification les numéros d'identification ; similaire à un bit de parité binaire utilisé pour
repérer les erreurs dans les données générées par ordinateur. Est constitué
d'un chiffre (parfois plusieurs) calculé par un algorithme à partir des autres
chiffres (ou lettres) de la séquence.
Contrôle de Méthodes statistiques utilisées pour surveiller et gérer un process afin de
process s'assurer qu'il fonctionne de façon optimale.
statistique (SPC)
Codabar Code barre 1-D discret autovérificateur qui permet de coder jusqu'à 16
caractères distincts, plus 4 caractères spéciaux de début et de fin, soit
A, B, C et D.
Code-barres 1-D Également appelé code-barres linéaire, désigne un code lisible par une
machine, qui représente les données par la largeur et l’espacement des
lignes parallèles. Voir également Aztec, Codabar, Code128, Code 39, EAN,
Code 2/5, Pharmacode, POSTNET et UPC.
Code-barres 2-D Code lisible par une machine qui enregistre les données à la fois
horizontalement et verticalement. Voir également DataMatrix, MaxiCode et
Code QR.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 25Code 128 Code-barres 1-D le plus solide. Le nombre 128 désigne sa capacité à
accepter n'importe quel caractère du jeu ASCII 128 (chiffres, lettres et signes
de ponctuation), pour un résultat compact et très puissant, offrant différents
stockages de données.
Code 2/5 Symbologie de code-barres 1-D continu double largeur, utilisée dans le
commerce sur les films 135, pour les codes-barres ITF-14 et sur le carton de
certains produits, le contenu étant pour sa part muni d'un code UPC ou EAN.
Code 39 Également appelé « Code 3 sur 9 », a été le premier symbole de code-
barres 1-D utilisant des chiffres et des lettres. Ce code-barres de longueur
variable étant autovérificateur, il ne nécessite normalement pas de chiffre
de vérification (même si celui-ci est recommandé). A eu du succès du fait de
sa capacité à encoder jusqu'à 43 chiffres, lettres et autres caractères. Est
encore largement utilisé, surtout en dehors de la grande distribution.
Code UPC Type de code-barres 1-D très utilisé aux USA pour le suivi des produits de
(Universal grande consommation.
Product Code)
Code QR Codes contenant des blocs carrés de cellules noires sur fond blanc, avec un
(Quick Response) motif de localisation dans les coins supérieurs gauche et droit, et inférieur
gauche. Mis au point pour suivre les pièces pendant l'assemblage des
véhicules, mais désormais couramment utilisé dans les supports marketing
imprimés.
DataMatrix Code 2-D capable d'encoder de grande quantités de données jusqu'à 2335
caractères alphanumériques ou 3116 caractères numériques) et utilisant
un système de correction d'erreur pour lire des codes endommagés jusqu'à
40 %. Composé de cellules noires et blanches, dans un motif carré ou
rectangulaire, d'un motif de localisation et d'un motif de base.
EAN European Article Numbering. L'EAN-13 est l'équivalent européen du symbole
UPC-A. La principale différence entre les deux est que l'EAN-13 encode
un chiffre supplémentaire pour atteindre un total de 13. Les deux premiers
chiffres du code-barres représentent un pays spécifique et le chiffre de
vérification est le dernier du deuxième groupe de six chiffres. Le code EAN-
8 est l'équivalent de l'UPC-E en ce sens qu'il fournit un code-barres plus
court. Divisé en deux groupes de quatre chiffres, il comporte un préfixe à
deux chiffres, cinq chiffres de données et un chiffre de vérification. Il est
principalement utilisé sur les petits emballages, lorsque l'espace est limité.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 26Éclairage axial Production ou utilisation d'un arrière-plan fortement éclairé.
Éclairage diffus Éclairage dirigé vers une coupole hémisphérique, généralement blanche,
en dôme qui réfléchit la lumière en arrière sur un objet, sans produire les tâches
lumineuses souvent liées à un éclairage axial.
Éclairage rasant Illumination du champ de vision depuis le côté, de façon à afficher l'objet sur
fond sombre.
E/S TOR Désigne une méthode de câblage selon laquelle le conducteur connecte
directement un émetteur à un récepteur sans encodage, protocoles ou autres
méthodes couramment utilisées pour créer des réseaux numériques.
Ethernet Système permettant de connecter plusieurs systèmes informatiques pour
former un réseau local, en utilisant des protocoles pour contrôler le transfert
d'informations et éviter une transmission simultanée par plusieurs systèmes.
EtherNet/IP Réseau Ethernet industriel qui combine les technologies Ethernet standard
et le protocole CIP (Common Industrial Protocol) indépendant des supports.
Gravure chimique Forme de marquage direct ; processus industriel soustractif consistant à
utiliser des bains de produits de gravure chimique à température régulée
pour retirer une partie du matériau afin de créer un objet de la forme désirée.
GS1 Organisation internationale neutre à but non lucratif qui développe et met à
jour des normes pour les chaînes logistiques dans de nombreux secteurs
d'activité.
Hotbars II Algorithme de traitement d'image utilisé par les lecteurs de codes-barres
à technologie vision Cognex® DataMan et qui permet d'augmenter
considérablement la vitesse de décodage des codes-barres linéaires 1-D
endommagés ou mal présentés.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 27Imprimante à jet Équipement informatique qui pulvérise de l'encre sur du papier, des
d'encre étiquettes, des boîtes et autres supports.
Lecteur de Contrairement aux scanners laser traditionnels, un lecteur de codes-barres
codes-barres à à technologie vision comporte un capteur de zone similaire à celui des
technologie vision appareils photos numériques et peut lire aussi bien les codes 1-D que 2-D.
Marge La marge est un espace vierge situé autour du code-barres pour le séparer
des graphiques, formes et textures environnants. Voir également Zone
silencieuse.
Marquage direct Processus consistant à marquer de façon permanente des informations sur
(DPM) le produit, notamment le numéro de série, la référence de pièce, le code
de date et le code-barres. Permet d'assurer le suivi des pièces tout au long
de leur cycle de vie. Voir également Gravure chimique, Micro-percussion et
Marquage laser.
Marquage laser Méthode de marquage direct utilisant un rayon laser pour marquer un
objet selon un procédé de gravure, par ablation sélective (ou enlèvement),
recuisson, décoloration ou moussage.
MaxiCode Code de taille fixe, pouvant contenir jusqu'à 93 caractères de données,
composé d'un repère central et de lignes d'éléments hexagonaux décalées.
Créé par le service postal américain pour scanner rapidement et de façon
automatique les colis sur des tapis roulants à grande vitesse.
Microprocesseur Circuit intégré contenant toutes les fonctions d'un processeur d'ordinateur.
Micro-percussion Méthode de marquage direct utilisant un stylet en carbure ou en diamant qui
se déclenche rapidement et crée une série de petits points sur le matériau.
Le stylet se déplace en surface et forme des caractères alphanumériques,
ainsi que des codes et logos lisibles mécaniquement.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 28Modbus TCP/IP Protocole de communication en série édité par Schneider Electric®. Chaque
périphérique d'un réseau Modbus reçoit une adresse unique (similaire aux
adresses Ethernet/IP). Tant que les périphériques sont connectés au réseau
Ethernet, il peuvent envoyer des commandes Modbus.
Motif de base indique le nombre de lignes et de colonnes dans un code-barres 2-D.
Motif de bornage Généralement une double barre indiquant le début et la fin de chaînes de
données spécifiques dans un code 1-D.
Motif de Également appelé motif en L, il se situe le long de deux côtés d'un code 2-D
localisation et permet au lecteur de repérer et déterminer l'orientation du code lisible
mécaniquement.
Optique à Type de monture généralement utilisé sur les caméras 16 mm, les caméras
monture C de télévision en circuit fermé, les caméras de vision artificielle et les
phototubes des microscopes.
Optique à Système de montage optique standard utilisant un filetage métrique M12
monture S avec un pas de 0,5 mm sur l'optique, et un filetage femelle correspondant sur
la monture ; parfois appelé Optique M12.
Pharmacode Également appelé Code binaire pharmaceutique, il s'agit d'une norme de
codes-barres utilisée dans l'industrie pharmaceutique pour le contrôle des
emballages. Conçu pour être lisible malgré les erreurs d'impression.
Pixels par Nombre de pixels se trouvant dans une cellule ou un module du code.
module (PPM)
PROFINET Norme d'automatisation industrielle utilisant un réseau informatique.
(Process Field Net) Généralement utilisée avec les automates Siemens®.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 29RS-232 Norme de transmission des données pour la communication en série.
Scanner laser Lecteur de code-barres qui dirige un point laser sur le code en faisant passer
le rayon à travers un miroir ou prisme rotatif.
Tâche lumineuse Partie d'une image dans laquelle tous les pixels sont affichés avec une
intensité maximale, masquant les données éventuellement présentes dans
cette zone ; généralement due à la réflexion de la lumière sur les surface
brillante pendant l'imagerie.
Technique Code-barre utilisé par le service postal américain pour trier automatiquement
d'encodage le courrier. Contrairement aux autres codes-barres, qui utilisent la largeur
numérique postal des barres et des espaces pour encoder les données, ce code 1-D utilise la
(POSTNET) hauteur des barres.
Technologie à Cette technologie utilise des charges électriques pour modifier la forme de
optique liquide l'interface entre deux liquides différents (l'huile et l'eau). Ce système courbe
ainsi la lumière pour faire la mise au point sur l'objet. Contrairement aux
zooms optiques traditionnels, les systèmes d'optique liquides ne bougent pas
et n'utilisent pas de moteur, et sont donc bien plus solides que les systèmes
d'optique mécaniques ou rotatifs.
USB (Universal Interface courante qui permet d'établir la communication entre des
Serial Bus) périphériques et un contrôleur hôte, tel qu'un ordinateur (PC).
Zone silencieuse Espace vierge situé autour du code-barres pour le séparer des graphiques,
formes et textures environnants. Voir également Marge.
Présentation de la lecture industrielle des codes-barres 30LECTEURS DE CODE-BARRES COGNEX :
UNE LECTURE TOUJOURS FIABLE, QUEL QUE SOIT
LE TYPE DE CODE
Lecteurs de codes-barres fixes Douchettes
Les lecteurs de codes-barres fixes DataMan® de Cognex associent Les douchettes industrielles DataMan offrent des performances
performance de lecture hors-pair et facilité d‘utilisation, dans un boîtier inégalées pour les applications d‘identification DPM (marquage
extrêmement compact. Ces lecteurs fixes offrent la meilleure perfor- direct) et par étiquette, où l‘intégration, la robustesse et
mance de leur catégorie, grâce à des algorithmes logiciels de lecture la capacité à lire rapidement des marquages complexes
de codes-barres 1-D et de codes matriciels 2-D de Cognex brevetés. sont essentielles. Dotées de modules de communication
Dotés d‘une optique flexible et de différentes options d‘éclairage, à la interchangeables sur le terrain, ces douchettes peuvent être
fois simples à installer et rapide à déployer, ils représentent la solution configurées individuellement pour répondre à des besoin de
idéale pour les applications les plus exigeantes. communication spécifiques.
Terminaux mobiles Vérificateurs Datamatrix 2-D
La gamme de terminaux mobiles MX-1000 vous permet de tirer Les vérificateurs DataMan garantissent la qualité du code
parti des toutes dernières technologies pour les applications Datamatrix et la conformité contractuelle. Fiables et simples
industrielles de lecture de codes-barres. Leur conception flexible d‘emploi, les produits DataMan représentent d‘excellentes
s‘accorde avec de nombreux appareils mobiles, actuels et futurs, solutions de contrôle pour les applications exigeant un taux de
et augmente leurs capacités dans un boîtier renforcé suffisamment lecture optimal des codes Datamatrix 2-D, indispensable en
robuste pour résister aux environnements les plus difficiles. matière de traçabilité des produits.
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