在德克薩斯州，每瓶批發(fā)出售的烈酒上都必須有印花稅票，例如在酒店和餐館出售的烈酒。得克薩斯州達(dá)拉斯市的 Goody-Goody Liquors Inc. 公司想實(shí)現(xiàn)讀取稅票流程的自動(dòng)化，以保證每個(gè)瓶身都有印花稅票，以便將其編號(hào)和瓶子編號(hào)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中用于審計(jì)。這種應(yīng)用是條碼讀取的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。該系統(tǒng)以每秒一個(gè)的速度處理瓶子，瓶子形狀不同，標(biāo)簽背景不同。此外，標(biāo)簽的位置不同，照明也不斷變化。

構(gòu)建粘貼稅票自動(dòng)系統(tǒng)的 Cisco-Eagle 在嘗試第一個(gè)條碼讀碼器時(shí)準(zhǔn)確率只能達(dá) 95%。這意味著讀碼器大約每隔 20 秒就讀取條碼失敗一次。后來(lái) Cisco-Eagle 使用了康耐視 DataMan® 500 條碼讀碼器，發(fā)現(xiàn)它很少無(wú)法讀取條碼。 Cisco-Eagle 公司高級(jí)機(jī)器人和軟件工程師 Sam Chen 說(shuō)：“康耐視的客戶支持非常棒，他們與我們一起不斷努力，讓這種應(yīng)用程序一舉成功。”

Joe Jansen 在 1964 年 1 月收購(gòu) Goo Goo 酒莊后，他決定給酒莊起名 Goody Goody，這樣不必買一個(gè)新的招牌，從而省下錢來(lái)。那時(shí)，酒莊設(shè)在一個(gè) 15 英尺寬的房子里，店里只有價(jià)值 2400 美元的庫(kù)存。該公司在 1969 年銷售額達(dá)到了 100 萬(wàn)美元。Goody Goody 在 1966 年開(kāi)設(shè)了一個(gè)批發(fā)部，又在 1974 年將其出售轉(zhuǎn)而集中在零售業(yè)，并于 1995 年開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的批發(fā)部。如今，Goody Goody Liquors 已成為頭號(hào)零售連鎖店，它的批發(fā)部為達(dá)拉斯地區(qū)的 600 多家酒店和飯店提供服務(wù)。

當(dāng) Goody Goody Liquors 想要實(shí)現(xiàn)印花稅票粘貼自動(dòng)化時(shí)，他們的管理層與 Cisco-Eagle 進(jìn)行了探討，因?yàn)?Cisco-Eagle 具有這方面的經(jīng)驗(yàn)，該公司會(huì)：“以一種安全的方式通過(guò)適當(dāng)?shù)某杀?、在正確的位置、以正確的順序、在正確的時(shí)間、于正確的場(chǎng)所獲得相應(yīng)材料的正確數(shù)目。”Cisco-Eagle 于 1953 年由 Cisco Material Handling 注冊(cè)成立，在 1985 年由俄克拉荷馬州塔爾薩的 Eagle Material Handling 注入資金。公司于 1995 年合并。Cisco-Eagle 為材料和產(chǎn)品在其制造、銷售、消費(fèi)和處置時(shí)的移動(dòng)、儲(chǔ)存、檢索、控制和保護(hù)提供解決方案。

挑戰(zhàn)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用領(lǐng)域

Cisco-Eagle 與 Goody Goody Liquor 一起，開(kāi)發(fā)一種能自動(dòng)粘貼一維條碼印花稅票并讀取條碼以進(jìn)行驗(yàn)證和追蹤的系統(tǒng)。酒瓶在傳送帶上高速處理。涂敷器自動(dòng)粘貼稅票，但系統(tǒng)必須能夠處理涂敷器失敗的情況。這需要機(jī)器視覺(jué)識(shí)別沒(méi)有稅票的瓶子，以便將它們從生產(chǎn)線上取下來(lái)。基于圖像的讀碼器也會(huì)捕捉印花稅票編碼，從而可以連同瓶子編號(hào)一起輸入數(shù)據(jù)庫(kù)用于審計(jì)。

Chen 說(shuō)：“我們過(guò)去曾對(duì)此應(yīng)用嘗試過(guò)各種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，但是都出現(xiàn)了可靠性方面的問(wèn)題。其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)是標(biāo)簽在經(jīng)過(guò)條碼讀碼器時(shí)非常迅速。酒瓶是不同的，有些是圓形，有些是方形，這導(dǎo)致條碼顯示的方式不同。生產(chǎn)線上要處理多種不同酒瓶，其中許多酒瓶的背景導(dǎo)致很難讀取，如很暗、很亮或?yàn)闂l紋包裝，以及裝有不透明或透明的液體。最后，此生產(chǎn)線是在倉(cāng)庫(kù)中使用的，里面的燈開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)，自然照明的亮度隨時(shí)間和天氣變化，從而倉(cāng)庫(kù)的照明也不斷變化。

條碼讀碼器的選擇

Cisco-Eagle 嘗試了多種條碼讀碼器。當(dāng)時(shí)一個(gè)條碼讀碼器對(duì)于背景千差萬(wàn)別的瓶子只能讀取 95% 的條碼。這導(dǎo)致每 20 秒就出現(xiàn)一次無(wú)法讀碼，從而讓自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)蕩然無(wú)存。Cisco-Eagle 工程師嘗試過(guò)其他條碼讀碼器，但是與控制酒瓶生產(chǎn)線的 Rockwell ControlLogix 可編程邏輯控制器 (PLC) 無(wú)法集成。條碼讀碼器制造商對(duì)解決此重大問(wèn)題的直接幫助寥寥無(wú)幾。

Chen 說(shuō)：“我們決定使用康耐視 DataMan 500 條碼讀碼器，是因?yàn)樗懈蟮木吧?、更高的分辨率和解碼技術(shù)，盡管此應(yīng)用是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，也能可靠的讀取條碼”。DataMan 500 是首款用于物流行業(yè)的讀碼器，使用液體鏡頭自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，最大限度地增加景深，在包裝位置不斷變化的應(yīng)用中提高可靠性。DataMan 500 提供 1024 X 768 圖像分辨率。DataMan 500 還提供先進(jìn)的解碼功能，可以輕松地讀取印刷質(zhì)量差、損壞、變形、背景雜亂、嚴(yán)重透視畸變、低高度、模糊、帶劃痕的條碼等。

Chen 說(shuō)道：“其他條碼讀碼器制造商只提供他們的手冊(cè)和技術(shù)支持電話號(hào)碼，很大程度上我們必須靠自己弄清楚如何應(yīng)用和整合新產(chǎn)品。而康耐視按部就班地教我們?nèi)绾问褂盟麄兊漠a(chǎn)品，幫我們將他們的條碼讀碼器集成到我們的系統(tǒng)中。當(dāng)我們有問(wèn)題時(shí)，他們會(huì)過(guò)來(lái)和我們一起工作，直到應(yīng)用取得成功。”康耐視條碼讀碼器通過(guò)將其連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行配置。一個(gè)圖形用戶界面可用于設(shè)置參數(shù)，如光圈、增益、焦點(diǎn)、通訊參數(shù)等。

條碼讀碼器與涂敷器系統(tǒng)的集成

DataMan 500 使用 Rockwell 的 EtherNet/IP 協(xié)議進(jìn)行通信，還有一個(gè) Rockwell PLC 驅(qū)動(dòng)器可簡(jiǎn)化集成工作。將此驅(qū)動(dòng)器安裝在 PLC 中后，攝像頭即作為一個(gè)組件顯示。然后可對(duì)輕松對(duì) PLC 進(jìn)行編程，對(duì)攝像頭發(fā)布任何命令，例如以最簡(jiǎn)單的編程捕捉圖像。在此應(yīng)用中，向條碼讀碼器發(fā)出捕捉圖像、提供條碼檢測(cè)與否的反饋以及發(fā)送條碼編號(hào)的命令，都僅僅通過(guò)三行代碼完成。

在將酒瓶放到傳送帶上之前，操作員使用手持式掃描儀讀取標(biāo)簽上的條碼，自動(dòng)將編號(hào)輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。然后操作員將酒瓶放到生產(chǎn)線上。光傳感器將在酒瓶開(kāi)始在生產(chǎn)線上移動(dòng)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。生產(chǎn)線的運(yùn)動(dòng)速度可以變化，PLC 通過(guò)計(jì)算酒瓶通過(guò)第一個(gè)光傳感器時(shí)檢測(cè)到的編碼器脈沖追蹤每個(gè)酒瓶的位置。當(dāng)酒瓶下線時(shí)，印花稅票已經(jīng)粘貼到酒瓶上。另一個(gè)光傳感器安裝在生產(chǎn)線上條碼讀碼器之前的位置，在傳送帶上的酒瓶每次經(jīng)過(guò)時(shí)向 PLC 發(fā)送信號(hào)。

PLC 向攝像頭發(fā)出信號(hào)以開(kāi)始捕捉圖像。條碼讀碼器捕捉圖像，直至它找到并讀取一個(gè)條碼。PLC 根據(jù)酒瓶載入生產(chǎn)線后經(jīng)過(guò)的時(shí)間和移動(dòng)行程，知道哪個(gè)酒瓶已經(jīng)由條碼讀碼器讀取過(guò)條碼，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中之前已經(jīng)存儲(chǔ)了標(biāo)簽的 ID 的行內(nèi)存儲(chǔ)印花稅票條碼。如果 DataMan 500 無(wú)法找到一個(gè)條碼，則會(huì)向 PLC 發(fā)送信號(hào)。PLC 則會(huì)觸發(fā)拒絕機(jī)制，在下游站點(diǎn)將酒瓶從生產(chǎn)線上取下。

Chen 說(shuō)：“康耐視條碼讀碼器的可靠性比我們?cè)诖藨?yīng)用中試過(guò)的其他攝像頭高得多。“即使瓶身的背景非常復(fù)雜、照明的條件非常惡劣，它檢測(cè)標(biāo)簽也很少失敗。條碼讀碼器在此應(yīng)用的成功中發(fā)揮了重要作用，此應(yīng)用大大節(jié)省了以前用在粘貼標(biāo)簽、手動(dòng)掃描標(biāo)簽并輸入印花稅票信息方面的時(shí)間。客戶對(duì)我們系統(tǒng)的性能很滿意，我們還沒(méi)有接到一個(gè)針對(duì)條碼讀碼器的維修服務(wù)電話。”