Skanowanie kodów DPM przez czytniki matrycowe – normy, wymagania i najlepsze praktyki
Opublikowane2026-09-08 | Ireneusz JankowskiRosnące wymagania dotyczące identyfikowalności (traceability) sprawiają, że znakowanie kodami bezpośrednio na komponentach, czyli technologia Direct Part Marking (DPM), stało się standardem w wielu gałęziach przemysłu. W sektorach takich jak motoryzacja, lotnictwo, medycyna czy elektronika trwałe oznaczenie każdego elementu jest często wymagane zarówno przez normy jakościowe, jak i przez klientów końcowych oraz zakłady kooperujące.
Akademia OEM
Traceability w praktyce: dlaczego jakość kodu DPM ma znaczenie?
Samo naniesienie kodu DPM, np. w symbolice Data Matrix lub QR Code, na detal lub część montażową nie gwarantuje jeszcze poprawnej identyfikacji. Równie istotna jest możliwość niezawodnego odczytu na kolejnych etapach montażu, podczas pracy linii produkcyjnej, a także w całym cyklu życia produktu — m.in. podczas naprawy i doboru właściwej części zamiennej. Z tego powodu opracowano specjalne normy określające sposób oceny jakości kodów DPM oraz wymagania dotyczące ich weryfikacji.
DPM kontra druk: trudniejsze warunki, większe wymagania
W tym artykule skupiamy się na dwuwymiarowych kodach DPM (2D), ponieważ są one najczęściej stosowane przy znakowaniu bezpośrednio na produkcie.
Tradycyjne normy oceny jakości kodów 2D, takie jak ISO/IEC 15415, opracowano z myślą o kodach drukowanych na etykietach foliowych, np. z białej folii PE, etykietach papierowych lub nanoszonych bezpośrednio na opakowania w procesie druku offsetowego, np. na opakowania leków czy etykiety napojów. W takich zastosowaniach kontrast pomiędzy jasnym tłem a ciemnymi modułami kodu jest wysoki i przewidywalny, dlatego do ich odczytu często wystarcza mniej zaawansowany sprzęt skanujący.
W przypadku DPM sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Kod może być:
- wygrawerowany laserowo,
- wybity metodą mikroudaru,
- wytrawiony chemicznie,
- wykonany na powierzchni polerowanej,
- umieszczony na aluminium, stali nierdzewnej, tytanie lub tworzywie sztucznym.
W efekcie granice pomiędzy modułami kodu często nie wynikają z różnicy kolorów, lecz z lokalnych zmian odbicia światła, głębokości grawerowania lub struktury powierzchni. To powoduje, że klasyczne algorytmy oceny kontrastu nie są wystarczające.
Norma ISO/IEC 29158: punkt odniesienia dla niezawodnej identyfikacji
Najważniejszym dokumentem dotyczącym oceny jakości kodów DPM jest norma ISO/IEC 29158, będąca rozwinięciem wcześniejszej specyfikacji AIM DPM Guideline. W praktyce nadal często stosuje się określenie „AIM DPM”, choć formalnie obowiązuje norma ISO/IEC 29158.
Norma definiuje metody oceny kodów Data Matrix i QR Code wykonanych metodą Direct Part Marking, uwzględniając specyfikę oznaczeń o niskim kontraście oraz powierzchni odbijających światło.
Jedną z najważniejszych zmian w stosunku do ISO/IEC 15415 jest zastosowanie różnych metod oświetlenia podczas procesu weryfikacji. Zamiast oceniać kod wyłącznie przy jednym ustawieniu światła, norma dopuszcza wykorzystanie kilku technik obrazowania, które lepiej odwzorowują rzeczywiste warunki odczytu.
Oświetlenie, które decyduje o skuteczności odczytu
Norma ISO/IEC 29158 opisuje kilka metod akwizycji obrazu, ponieważ różne technologie znakowania wymagają odmiennego sposobu oświetlenia.
Najczęściej stosowane są:
Bright Field (BF)
Światło pada niemal prostopadle do powierzchni. Rozwiązanie dobrze sprawdza się przy kodach o wysokim kontraście.
Dark Field (DF)
Światło pada pod niewielkim kątem, dzięki czemu uwidacznia krawędzie wygrawerowanych modułów. Jest to jedna z najczęściej wykorzystywanych metod przy znakowaniu laserowym i mikroudarowym.
Dome Illumination
Światło jest rozpraszane wewnątrz kopuły, eliminując refleksy charakterystyczne dla powierzchni polerowanych i błyszczących.
90° Diffuse Illumination
Zapewnia równomierne oświetlenie powierzchni i minimalizuje wpływ lokalnych odbić.
Nowoczesne czytniki przemysłowe bardzo często automatycznie przełączają różne konfiguracje oświetlenia podczas jednej próby odczytu.
Co naprawdę mówi jakość kodu? Kluczowe parametry oceny
ISO/IEC 29158 wykorzystuje część parametrów znanych z ISO/IEC 15415, jednak sposób ich wyznaczania został dostosowany do specyfiki znakowania DPM.
Najważniejsze kryteria obejmują:
Symbol Contrast
Ocena różnicy pomiędzy najjaśniejszymi i najciemniejszymi obszarami kodu.
Modulation
Określa lokalne zmiany kontrastu pomiędzy poszczególnymi modułami.
Fixed Pattern Damage
Analiza jakości wzorca odniesienia (Finder Pattern oraz Clock Pattern).
Grid Non-Uniformity
Ocena odkształcenia siatki modułów.
Axial Non-Uniformity
Pomiar różnic skali pomiędzy osiami X i Y.
Unused Error Correction
Określa, jak duży zapas korekcji błędów pozostał po odczycie kodu.
Im więcej błędów musi skorygować algorytm ECC200, tym niższą ocenę otrzymuje symbol.
Od klasy A do F: jak interpretować wynik weryfikacji?
Podobnie jak w innych normach dotyczących kodów 2D, wynik przedstawiany jest w pięciostopniowej skali:
- Grade A (4.0)
- Grade B (3.0)
- Grade C (2.0)
- Grade D (1.0)
- Grade F (0.0)
W wielu zakładach przemysłowych jako minimalny poziom akceptacji przyjmuje się klasę C lub B. Branże o najwyższych wymaganiach jakościowych, takie jak lotnictwo czy wyroby medyczne, często wymagają uzyskania klasy B lub A już na etapie produkcji.
Czytnik czy weryfikator? Dwa narzędzia, dwa różne zadania
W praktyce często mylone są dwa urządzenia: czytnik kodów oraz weryfikator kodów kreskowych.
Czytnik odpowiada przede wszystkim na pytanie: czy kod można odczytać?
Weryfikator odpowiada natomiast na pytanie, czy kod został wykonany zgodnie z wymaganiami normy i czy będzie możliwy do odczytania również w przyszłości.
Weryfikator wykonuje precyzyjne pomiary zgodne z normą ISO/IEC 29158 i generuje raport zawierający ocenę każdego parametru jakości. Jest to narzędzie wykorzystywane przede wszystkim podczas walidacji procesu znakowania oraz kontroli jakości.
Monitoring jakości w czasie rzeczywistym dzięki czytnikom matrycowym
Warto zwrócić uwagę, że niektóre czytniki matrycowe przeznaczone również do odczytu kodów DPM (2D) mogą w ograniczonym zakresie służyć do tzw. klasyfikacji kodów w czasie rzeczywistym. Nie należy jednak mylić weryfikacji kodów, wykonywanej za pomocą certyfikowanego weryfikatora, z klasyfikacją kodu podczas jego odczytu.
Klasyfikacja polega na tym, że skaner podczas odczytu kolejnych kodów porównuje je między sobą pod względem jakości. Dzięki temu można wykryć określoną tendencję, np. stabilną jakość kodu umieszczonego na detalu albo stopniowe pogarszanie się parametrów odczytu. Skaner może wówczas wysłać komunikat, że według urządzenia kolejne kody osiągają już klasę D, podczas gdy wcześniej mieściły się w klasie A lub B.
Wykorzystując wyjścia cyfrowe skanera, można zatrzymać proces produkcyjny i skontrolować przyczynę alertu. Najczęściej należy rozważyć dwie możliwości:
- spada jakość znakowania DPM, np. parametry znakowarki laserowej zostały zmienione lub samo urządzenie znakujące ulega zużyciu (np. głowice galvo, obiektywy),
- uszkodzeniu uległ moduł skanujący skanera (optyka) lub jego oświetlacz, ewentualnie zmieniły się warunki oświetlenia zewnętrznego albo skanowany detal z kodem został umieszczony w innej płaszczyźnie, przez co skaner rejestruje inne obrazy do dekodowania.
Przykładami urządzeń umożliwiających klasyfikację kodów w czasie rzeczywistym są skanery matrycowe Datalogic, m.in. modele:
Przykłady z praktyki: kiedy kod jest łatwy, a kiedy wymagający?
Różnicę między kodami drukowanymi, np. na etykietach, papierze lub opakowaniach, a kodami DPM najlepiej pokazuje materiał zdjęciowy. Poniżej przedstawiono przykłady oznaczeń o różnej jakości i stopniu trudności odczytu.
Dobrze wykonany kod DPM: większa stabilność procesu odczytu
Na początku warto zwrócić uwagę na „łatwiejsze” kody, w których moduły są jednorodne, a pomiędzy nimi występuje wyraźny kontrast. Istotna jest także odpowiednia strefa ciszy, która oddziela obszar kodu od tła i ułatwia jego prawidłowe rozpoznanie.
Fragment prawidłowo wykonanego kodu Data Matrix wypalonego laserowo.
Kod kreskowy 1D wykonany na aluminium w technologii tampodruku – przykład dobrej jakości oznaczenia.
Trudne powierzchnie i krótki czas znakowania: realne wyzwania produkcji
- Kody kreskowe nanoszone w technologii DPM są często wykonywane w bardzo krótkim czasie. Proces wypalania laserem może trwać 2–3 sekundy, co wpływa na jakość kodu i może utrudniać jego odczyt przez skaner. Podobne wyzwania pojawiają się przy znakowaniu mikroudarem na chropowatej powierzchni — przykłady przedstawiono poniżej.
- Kody DPM bardzo często mają również niewielkie rozmiary, np. ze względu na mały detal, ograniczoną powierzchnię do oznaczenia lub krótki czas znakowania. To dodatkowo utrudnia ich odczyt i wymaga zastosowania optyki o wysokiej ogniskowej oraz urządzeń z odpowiednimi algorytmami, np. Datalogic Matrix 220 w wersji XAI.
Przykład kodu DPM wymagającego precyzyjnego doboru optyki i oświetlenia ze względu na mały rozmiar oznaczenia.
Oznaczenie DPM na wymagającej powierzchni może powodować lokalne zmiany kontrastu i utrudniać stabilny odczyt.
Różnice w jakości znakowania pokazują, jak ważne jest monitorowanie procesu oraz właściwa konfiguracja czytnika.
Algorytmy i obrazowanie: jak czytniki radzą sobie z trudnymi kodami?
Profesjonalne czytniki matrycowe wykorzystują obecnie znacznie bardziej zaawansowane algorytmy niż klasyczne dekodery Data Matrix.
Typowy proces obejmuje:
- wykonanie serii zdjęć przy różnych konfiguracjach oświetlenia,
- analizę histogramu obrazu,
- lokalne zwiększanie kontrastu,
- filtrację szumów,
- kompensację refleksów,
- korekcję perspektywy,
- wykrywanie granic modułów,
- rekonstrukcję częściowo uszkodzonych elementów symbolu,
- dekodowanie z wykorzystaniem korekcji błędów ECC200.
Coraz częściej producenci wykorzystują również algorytmy oparte na sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym, które poprawiają skuteczność lokalizacji kodów na trudnych powierzchniach, szczególnie tam, gdzie klasyczne metody segmentacji obrazu zawodzą.
Odpowiednie światło, lepszy odczyt: rola konfiguracji czytnika
Rodzaj oświetlenia, jego tryb pracy (np. polaryzacyjny lub dyfuzyjny) oraz kolor mają kluczowe znaczenie dla skuteczności odczytu kodów DPM. Widać to na poniższym rysunku. Do bardziej uniwersalnych rodzin skanerów, które oferują 3 kolory oświetlenia oraz tryb polaryzacyjny i/lub dyfuzyjny, należą Datalogic Matrix 320 oraz Matrix 220.
Projektowanie procesu od początku: mniej problemów na linii produkcyjnej
Najlepszy czytnik nie zrekompensuje źle zaprojektowanego procesu znakowania. Dlatego już na etapie projektowania należy uwzględnić:
- odpowiednią wielkość modułu kodu,
- właściwą głębokość znakowania,
- orientację kodu względem stanowiska odczytu,
- rodzaj materiału,
- chropowatość powierzchni,
- przewidywane zabrudzenia,
- odległość roboczą czytnika,
- dostępne miejsce na oświetlenie.
Dobrą praktyką jest przeprowadzenie testów odczytu jeszcze przed uruchomieniem produkcji seryjnej oraz okresowa weryfikacja jakości oznaczeń.
DPM jako element niezawodnej identyfikowalności
Skuteczne wdrożenie systemu DPM wymaga spojrzenia na proces całościowo. O jakości identyfikacji decyduje nie tylko sam czytnik, ale również technologia znakowania, geometria detalu, rodzaj zastosowanego oświetlenia oraz zgodność oznaczenia z wymaganiami normy ISO/IEC 29158.
W nowoczesnych systemach przemysłowych czytniki matrycowe coraz częściej współpracują z zaawansowanymi algorytmami przetwarzania obrazu, automatycznie dobierając parametry ekspozycji i oświetlenia do konkretnego detalu. Pozwala to osiągać wysoką skuteczność odczytu nawet w przypadku niewielkich, niskokontrastowych lub częściowo uszkodzonych oznaczeń. Jednocześnie tylko regularna weryfikacja jakości kodów zgodnie z ISO/IEC 29158 daje pewność, że oznaczenia pozostaną czytelne przez cały cykl życia produktu i spełnią wymagania systemów identyfikowalności obowiązujących w nowoczesnym przemyśle.
