20.06.2011
Дмитрий Пухов

Ключевые параметры полиграфической печати для оценки качества штрихкода

Штин М.В. (shtinmv@yandex.ru), Студентка МГУП (www.mgup.ru)

Под редакцией:

Пухов Д.Д. (ddp@lpr24.ru), Ген директор компании Лаборатория Промышленных Решений (www.lpr24.ru);

Пухова Е.А. (ea.puhova@mail.ru), Старшего преподавателя МГУП (www.mgup.ru);

Статья подготовлена при технической поддержке ГС1 РУС (http://www.gs1ru.org/)

В современном мире жизненно необходимо нанесение качественного ШК на упаковку и товары, для того что бы маркируемый товар (упаковка) мог без проблем пройти по всей цепочке «жизненного» цикла товара от момента его производства до утилизации. На использовании ШК, как переменных, так и индивидуальных построено большое количество информационных систем (производственных, логистических, торговых, сервисных и др.). Для этого мы рассмотрим и приведем ключевые параметры с точки зрения полиграфической печати для оценки качества нанесения ШК.

В большинстве случаев качество печати ШК определяет заказчик, поэтому при составлении технических условий (ТУ) и технических требований (ТТ) рекомендуем вам включать ключевые параметры оценки качества ШК описанные ниже, что бы исключить все вероятности возможного не считывания ШК с товара (упаковки).

Параметры качества напечатанного штрихового кода могут быть определены визуально и при помощи специального оборудования – верификаторов штрихового кода (ШК).

Визуальная оценка качества штрихового кода осуществляется по следующим параметрам:

1. Читаемость символов (визуальная) – относится к цифрам, находящимся над или под ШК. Они должны отвечать размеру и положению, которые определяются стандартами.

2. Свободная зона – это пустое пространство слева и справа относительно штрих-кода, по которому сканер определяет начало и конец ШК.

3. Местоположение и цветовое решение для печати ШК на упаковке – определяется издательством или требованиями заказчика. Важно учитывать доступность ШК для сканирования.

4. Высота ШК – определяется ГОСТами. Использование коэффициента увеличения, выходящего за рамки ГОСТов, может привести к не корректному считыванию ШК.

Помимо визуальной оценки может проводиться проверка традиционных параметров, которая основана на визуальном восприятии штрихов и пробелов. В данном случае контролируются следующие показатели:

1. Кодировка – проверка правильности типа и количества используемых символов в ШК.

2. Среднее приращение/сокращение штриха – оценивается среднее отклонение размера штрихов и пробелов от номинальных размеров.

Существуют конкретные величины допусков, которые изменяются в зависимости от символики и размера штрихового кода. Допуски печати для символик EAN и UPC строже, в случае, когда штриховые коды печатают с коэффициентом увеличения менее номинального размера. Допуск указывается в скобках после процента увеличения. Указанное в протоколе приращение/сокращение штриха можно компенсировать на стадиях допечатной подготовки или при выборе системы «краска – печатная машина». Но в некоторых случаях приращение штриха неизбежно. Среднее приращение штриха напрямую не отражается на параметрах CEN/ANSI, но непосредственно влияет на величины других параметров. Даже если приращение/сокращение штриха находиться в пределах допуска, это все равно может негативно повлиять на класс CEN/ANSI и на сканирование ШК. Помимо этого, не следует забывать, что данный параметр устанавливает только среднее приращение. Поэтому возможно, что для одних штрихов характерно приращение, для других – сокращение, результатом чего будет хорошее среднее, но качество штрих-кода будет низким по причине плохой декодируемости.

3. Расчет контрольной суммы – проверка правильности считывания ШК и проверка правильности ввода номера с клавиатуры. Контрольные цифры необязательны для некоторых символик и могут быть активированы или отключены.

Более качественным и профессиональным определением качества воспроизведения штрихового кода занимаются специализированные лаборатории с помощью специализированного верификационного оборудования (например лаборатория ассоциации ГС1 РУС, http://www.gs1ru.org). Так же при использовании промышленных верификаторов, возможен оперативный контроль над качеством печати непосредственно в печатном процессе.

Верификатор по сути является сканером, только помимо информации, которую содержит ШК, он также выдает информацию о характеристиках печати изображения и присваивает ему уровень качества от А до F.

Это значит, что ШК с уровнем качества А будет считываться на любом оборудовании со 100%-ой гарантией, а ШК с уровнем качества F является бракованным и если и будет считываться, то только в редких случаях и при определенных условиях.

Верификация ШК проводиться по параметрам определенной технической спецификации. Данный способ оценки качества базируется на оценке значений коэффициентов отражение штрихов и пробелов и сопоставлении полученных данных с параметрами ISO или CEN/ANSI.

Верификатор позволяет определить следующие параметры штрихового кода:

1. Максимальный коэффициент отражения (Rmax) – наибольший коэффициент отражения, регистрируемый сканером, например от подложки. Rmax сам по себе не является одним из параметров CEN/ANSI, но может повлиять на снижение класса контраста символа. Чтобы увеличить коэффициент отражения рекомендуется использовать для подложки плотный слой матового материала без включений и неравномерностей.

2. Минимальный коэффициент отражения (Rmin) – наименьший коэффициент отражения, регистрируемый сканером. Он достигается за счет самого темного штриха. Если коэффициент отражения превышает значение, равное половине Rmax, то будет присвоен класс 0 (F). Для получения лучшего результата рекомендуется использовать более матовые чернила или уменьшать плотность чернил, если предполагается использовать глянцевый черный.

3. Сигнал контраста печати – разница значений максимального и минимального коэффициентов отражения всех штрихов и пробелов ШК. Так как луч сканера двигается через символ, он распознает края штрихов и пробелов по изменению их отражающей способности и их отношение называется сигналом контраста печати (PCS – Printing Contrast Signal):

PSC = (Rc – Rт)/Rc

где Rc – отражающая способность светлых штрихов;

Rт – отражающая способность темных штрихов.

В зависимости от выбора цвета подложки (пробелов) цвет штрихов должен быть выбран так, чтобы иметь допустимую отражающую способность, иначе сканер не сможет считать ШК. Значения отражающих способностей и PCS даны в таблице 1.

В полиграфии разница между максимальной (Dmax) и минимальной (Dmin) оптической плотностью на оттиске называется динамический диапазон (∆D). Оптическая плотность измеряется при помощи денситометра. Динамически диапазон рассчитывается по формуле: ∆D = Dmax – Dmin.

Оптические плотности оттиска и ∆D приведены в таблице 2.

4. Дефектность – изменение значений коэффициентов отражения вследствие наличия дефектов в символе штрихового кода, таких как мелкие пятна чернил, мелкие пропуски там, где должен быть целый штрих, вкрапления в свободных зонах и пр. Измерение такого рода дефектов сильно варьируется в зависимости от применяемой измерительной апертуры, но если созданный ими размах превышает 15% контраста символа, то класс будет присвоен ниже 4 (А), а если достигает 30%, то будет класс 0 (F). Если применяемый процесс печати или подложка склонны к появлению дефектов, то необходимо использовать верификатор с правильной эффективной апертурой.

5. Декодируемость – показывает, насколько легко декодер может распознать определенный знак в символе штрихового кода, учитывая индивидуальные отклонения штриха и пробела от их номинальных размеров. Низкая декодируемость является результатом неточности размеров.

Для вычисления класса декодирования штрихового кода верификатор применяет метод, описанный в спецификации указанного кода, посредством которого определяет, считывается ли штрих-код. Также верификатор применяет иные способы проверки для того, чтобы удостовериться, что штриховой код не нарушает иные правила, установленные для данной символики, включая проверку свободных зон, контрольные цифры, структуру штрихового кода. Результаты соответствуют класс декодирования от 4 (А) до (F).

6. Глобальный порог – линия графика, которая соответствует половине разности минимального и максимального коэффициента отражения. Точки, в которых график профиля отражения пересекает эту линию, принимают за края штрихов и пробелов.

7. Минимальный контраст края – наименьшая разность контрастов каждых парных штрихов и пробелов. Если штрихи и пробелы имеют однородный цвет по всему штриховому коду, то в процентном отношении результат будет практически идентичен контрасту символа. Если имеется бледный штрих или темный пробел, то разность в процентном соотношении в указанной паре уменьшится, что повлияет на результат класса. Если минимальный контраст края составляет менее 15 %, верификатор присвоит класс 0 (F).

8. Контраст символа – разность наибольшего и наименьшего уровня отражения, т.е. разность отражений самого темного штриха и самого светлого пробела. Из-за снижения разности отражений между штрихами и пробелами, уменьшиться процентное значение и соответственно класс. Для достижения более высокого класса необходимо, чтобы штрихи были темными и плотными, а пробелы светлыми и без включений.

9. Модуляция – отношение соответствующего минимального контраста края к контрасту символа и выражается в процентах, т.е. насколько наихудший случай близок к лучшему. Данное отношение оценивается от А до F, причем класс F будет присвоен в случае, если разность минимального контраста края составляет 40 % от общего контраста символа. Это указывает на область штрихового кода, в которой наиболее вероятно, что сканер пропустит границу штрих-пробел и ошибочно считает штрих-код. Причиной уменьшения разности коэффициентов отражения может быть неравномерное распределение краски в области штрихового кода.

Вычисление полного класса производиться в результате полного анализа по CEN/ANSI. За полный класс штрихового кода принимают наименьший из классов оцениваемых параметров. Чтобы удостовериться в том, что однократное поперечное сканирование области, содержащей несоответствие, не являлось критерием оценки штрихового кода, рекомендуется проводить 10 сканирований в разных частях штрихового кода и вычислять средний результат для каждого параметра. В результате такого усреднения анализ укажет, возможно ли будет просканировать штриховой код или нет.

Не следует предполагать, что все хорошие штрих-коды будут иметь класс А, т.к. это будут результаты только что напечатанных штриховых кодов, в которых соблюдены все условия, близкие к идеальным. В действительности, хорошо вчитывающиеся ШК могут иметь класс А, В, С или даже D согласно методу анализа CEN/ANSI, при этом очевидно, что вероятность успешного считывания штриховых кодов класса А выше, чем у штриховых кодов класса D.

Диапазоны декодируемости (приведены в таблице 3) представляют границу ошибки, пределы которой допустимы для того, чтобы убедиться, что знак в пределах штрихового кода может быть легко декодирован.

При выборе оборудования для анализа того или иного-штрих кода важным фактором является выбор апертуры. В большинстве случаев подходящий сканер выбирают в зависимости от размера штрихов и пробелов штрихового кода, что учитывает метод ANSI.

В стандартах ANSI, CEN и ISO установлено, что размер измерительной апертуры верификаторов необходимо выбирать в зависимости от размера используемого модуля (Х) напечатанного штрих-кода. Размер апертуры часто приводят в единицах равных 0,001 доли дюйма. Эта единица часто указывается как «мил» («mil»). Рекомендуемые размеры апертуры приведены в таблице 4.

Таблица 1. Величины отражающей способности в % и PCS.

Светлая подложка Отражающая способность	Темные штрихи Отражающая способность	Минимальный контраст печати
100	50,1	0,499
94,4	43,1	0,543
89,1	37,1	0,583
84,1	32,0	0,619
79,4	27,6	0,653
74,9	23,7	0,683
70,8	20,4	0,712
66,8	17,6	0,737
63,1	15,1	0,760
56,2	11,2	0,801
53,1	9,6	0,818
50,1	8,3	0,834
47,3	7,2	0,849
44,7	6,2	0,862
42,2	5,3	0,874
39,9	4,6	0,886
37,5	3,9	0,896
35,5	3,4	0,904
33,5	2,9	0,914
31,6	2,5	0,921

Таблица 2. Оптические плотности оттиска и ∆D.

Dmin	Dmax	∆D
0,000	0,300	0,300
0,025	0,366	0,340
0,050	0,431	0,381
0,075	0,495	0,420
0,100	0,559	0,459
0,126	0,625	0,500
0,150	0,690	0,540
0,175	0,754	0,579
0,200	0,821	0,621
0,250	0,951	0,701
0,275	1,018	0,743
0,300	1,081	0,781
0,325	1,143	0,818
0,350	1,208	0,858
0,375	1,276	0,901
0,399	1,337	0,938
0,426	1,409	0,983
0,450	1,469	1,019
0,475	1,538	1,063
0,500	1,602	1,102

Таблица 3. Диапазоны декодируемости.

Класс	Минимальный коэффициент отражения	Контраст символа	Минимальный контраст края	Модуляция	Дефекты	Декодируемость
А (4)	<0,5 Rmax	>70	>15	>70	<15	>62
В (3)	<0,5 Rmax	>55	>15	>60	<20	>50
С (2)	<0,5 Rmax	>40	>15	>50	<25	>37
D (1)	<0,5 Rmax	>20	>15	>40	<30	>25
F (0)	>0,5 Rmax	>20	<15	>40	<30	<25

Таблица 4. Рекомендуемые размеры апертуры.

Размер Х, мкм	Рекомендуемая апертура, мкм/mil
<180	75/3
от 180 до 330	125/5
От 330 до 635	250/10
>635	500/20
Все коды символики EAN/UPC	150/6

Рейтинг статьи