Dans des scénarios tels que les chaînes de production automatisées industrielles et les centres de tri logistiques, les lecteurs de codes-barres doivent gérer des cibles en mouvement rapide, des environnements d'éclairage complexes et diverses formes de codes-barres. Leur performance de base dépend fortement de la capacité de capture d'images des modules de caméra. Parmi les différentes technologies, la technologie de l'obturateur global, en tant que caractéristique clé distinguant les appareils industriels de ceux de qualité grand public, est devenue un support essentiel pour que les lecteurs de codes-barres de qualité industrielle surmontent les goulets d'étranglement en matière d'efficacité et de précision. Comparés aux obturateurs roulants traditionnels, les modules de caméra à obturateur global tirent parti de l'avantage sous-jacent de « l'exposition synchrone », démontrant une valeur d'application irremplaçable dans les scénarios de lecture de codes-barres, en particulier en ce qui concerne la capture dynamique à grande vitesse, le contrôle de la distorsion de l'image et l'adaptation à des environnements complexes, offrant des garanties cruciales pour la stabilité et la fiabilité de la reconnaissance des codes-barres.
Les vitesses des convoyeurs dans les chaînes de production industrielles atteignent souvent 1 à 3 mètres par seconde, et les vitesses de déplacement des colis dans les scénarios de tri logistique peuvent même dépasser 5 mètres par seconde. Les modules de caméra à obturateur roulant traditionnels sont sujets à « l'effet de gélatine » lors de la capture de codes-barres se déplaçant à de telles vitesses : étant donné que les lignes de pixels sont exposées séquentiellement de haut en bas, le code-barres se déplace avec son support pendant le processus d'exposition, ce qui entraîne des images étirées, inclinées ou brisées. Cela rend directement l'algorithme de décodage incapable de reconnaître le code-barres.
L'avantage principal des modules de caméra à obturateur global réside dans « l'exposition synchrone en pixels complets » : lorsqu'un signal de déclenchement est reçu, tous les pixels du module commencent et terminent l'exposition simultanément. Pendant tout le processus d'imagerie, la position spatiale du code-barres reste cohérente au niveau photosensible, éliminant fondamentalement la distorsion dynamique. Prenons l'exemple d'une chaîne de production de composants automobiles : lorsqu'un bloc moteur avec un code de marquage direct (DPM) passe par le poste d'inspection à 1,5 mètre par seconde, le module à obturateur global peut capturer une image de code-barres avec des bords nets et sans distorsion dans un temps d'exposition de 1/1000 de seconde, assurant un taux de réussite de décodage stable de plus de 99,9 %. Même dans les scénarios de tri logistique, face à des codes-barres sur des colis de différentes tailles et placés de manière aléatoire, l'obturateur global peut figer avec précision chaque cible dynamique, évitant ainsi les pertes d'efficacité de tri causées par le flou de mouvement.
Les conditions d'éclairage sur les sites industriels fluctuent souvent de manière significative : de fortes réflexions sur les surfaces métalliques peuvent provoquer une surexposition locale des codes-barres, tandis qu'une faible luminosité dans les coins d'entrepôt ou pendant les opérations de nuit peut entraîner la perte de détails des codes-barres. Ces conditions extrêmes imposent des exigences strictes en matière de capacité de contrôle de l'exposition des modules de caméra. La conception de la logique d'exposition des modules à obturateur global leur permet de mieux coopérer avec les stratégies de contrôle de la lumière adaptatives des lecteurs de codes-barres, améliorant ainsi la précision de l'imagerie dans des environnements complexes.
D'une part, dans les environnements à faible luminosité, les obturateurs globaux prennent en charge des temps d'exposition uniques plus longs (par exemple, 1/50 de seconde). En raison de la détection de la lumière synchrone en pixels complets, le flou de mouvement ne s'intensifie pas avec une exposition prolongée, ce qui contraste fortement avec les obturateurs roulants (les obturateurs roulants subissent un « effet de gélatine » plus sévère lorsque le temps d'exposition est prolongé). Par exemple, dans un entrepôt frigorifique où la lumière ambiante n'est que de 10 lux, le module à obturateur global peut capturer plus de photons en prolongeant l'exposition tout en conservant l'intégrité de l'image du code-barres. Combiné aux algorithmes HDR, il peut restaurer des détails clairs du code-barres. D'autre part, dans les scénarios à contraste élevé (par exemple, les codes-barres à l'intérieur d'emballages en verre affectés par de fortes réflexions lumineuses), la fonction d'exposition synchrone des obturateurs globaux assure une réponse lumineuse plus uniforme sur tous les pixels, évitant ainsi un déséquilibre de la luminosité causé par des différences de temps d'exposition entre certains pixels. Cela fournit des images brutes de haute qualité « sans dominante de couleur et sans surexposition » pour les algorithmes de décodage ultérieurs.
Dans les systèmes d'automatisation industrielle, les lecteurs de codes-barres doivent souvent collaborer avec précision avec les convoyeurs, les bras robotisés, les équipements de tri et d'autres appareils. Par exemple, lorsqu'un capteur détecte qu'un support de code-barres a atteint une position désignée, il doit immédiatement déclencher le module de caméra pour capturer une image, puis renvoyer le résultat du décodage au système de contrôle en temps réel pour ajuster les actions de l'appareil. Ce processus a des exigences extrêmement élevées en matière de « latence de déclenchement » ; tout retard peut entraîner un mauvais alignement des actions de l'appareil et affecter le rythme de l'ensemble de la chaîne de production.
La fonction « pas de latence d'exposition de ligne » des modules à obturateur global leur confère un avantage significatif en termes de vitesse de réponse au déclenchement. Après avoir reçu un signal de déclenchement, les modules à obturateur roulant traditionnels doivent attendre la fin de l'exposition de la ligne en cours avant de démarrer un nouveau cycle d'imagerie, avec une latence qui peut atteindre des dizaines, voire des centaines de millisecondes. En revanche, les modules à obturateur global peuvent initier une exposition en pixels complets dès l'arrivée d'un signal de déclenchement, et la latence totale du déclenchement à la sortie de l'image est généralement contrôlée dans les 10 millisecondes. Dans une chaîne de production de placement de composants électroniques, lorsqu'une carte de circuit imprimé se déplace à 3 mètres par seconde, la fonction de faible latence du module à obturateur global garantit que le code-barres de chaque composant peut être capturé avec précision dans la fenêtre de détection désignée, réalisant une intégration transparente avec l'action de placement du bras robotisé et évitant les inspections manquées ou les mauvais placements causés par la latence. Dans les scénarios de collaboration multi-modules, la capacité de déclenchement synchrone des obturateurs globaux garantit également que plusieurs appareils collectent des données sur le même axe temporel, empêchant ainsi l'asynchronie des informations causée par les différences de latence.
À mesure que les produits industriels deviennent plus miniaturisés et précis, la taille des codes-barres a également diminué. Parallèlement, les demandes de scénarios de lecture à haute densité (où plusieurs codes-barres sont identifiés simultanément) augmentent. Cela nécessite que les modules de caméra équilibrent haute résolution et fréquence d'images élevée. L'architecture technique des modules à obturateur global leur permet de mieux équilibrer ces deux besoins, offrant aux lecteurs de codes-barres une plus grande adaptabilité aux scénarios.
En termes de haute résolution, les modules à obturateur global peuvent prendre en charge des capteurs de 12MP ou plus, restaurant chaque détail de barre et d'espace des petits codes-barres grâce à une densité de pixels plus élevée. Par exemple, lors de l'inspection des cartes de circuit imprimé, les modules à obturateur global peuvent clairement capturer les lignes de code DPM d'une largeur de 0,1 mm, garantissant ainsi que l'algorithme de décodage peut identifier avec précision chaque bit de données. En termes de fréquence d'images élevée, l'exposition synchrone des modules à obturateur global élimine le besoin d'attendre le balayage des lignes, permettant une imagerie continue à 30 ips ou plus. Même lorsqu'il y a plus de 5 codes-barres dans le même champ de vision, les fréquences d'images élevées permettent une capture et un décodage rapides de plusieurs cibles, s'adaptant aux scénarios d'inspection par lots de plateaux de matériaux à haute densité.
De la capture dynamique dans les chaînes de production à grande vitesse à l'adaptation de précision dans des environnements complexes, et du contrôle du rythme dans la collaboration multi-appareils, les modules de caméra à obturateur global sont devenus des composants essentiels indispensables des lecteurs de codes-barres de qualité industrielle en s'attaquant aux principaux points faibles des obturateurs roulants traditionnels. Avec l'avancement approfondi de l'Industrie 4.0, les scénarios de lecture de codes-barres seront confrontés à davantage de défis de vitesse plus élevée, de plus grande précision et de complexité accrue, tels que la lecture de petits codes DPM sur les languettes de batterie à une vitesse de ligne de 2 mètres par seconde dans les chaînes de production de batteries à énergie nouvelle, ou l'identification de codes-barres sur des colis à des angles aléatoires dans les chaînes de tri à grande vitesse des entrepôts sans personnel. Ces besoins mettront davantage en évidence l'importance de la technologie de l'obturateur global.
Pour la conception et la sélection des lecteurs de codes-barres, le choix d'un module de caméra à obturateur global n'est pas une « option supplémentaire » mais une « exigence de base » pour garantir une « haute fiabilité et une grande efficacité » dans les scénarios industriels. À l'avenir, à mesure que le coût des capteurs à obturateur global sera progressivement optimisé et que la technologie continuera de progresser, leur application dans le domaine de la lecture de codes-barres se généralisera, offrant un soutien technique plus solide au développement « précis et sans personnel » de l'automatisation industrielle.
