Les lecteurs de codes-barres

Le 14/02/2017 à 13:30

Les caméras permettent de lire non seulement les codes, mais également d'autres éléments, comme du texte.

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C omment suivre un produit, voire une pièce, au cours de sa fabrication, ou jusqu'à sa commercialisation? Il faut pour cela être capable de l'identifier. Le code-barres est une solution pour cela: avec sa succession de bandes noires et blanches, plus ou moins épaisses, il stocke en effet des informations utiles sur le produit à identifier. Ces codes à une dimension sont connus de tous, pour être présents dans la grande distribution notamment. Mais depuis quelques années, d'autres types de codes gagnent du terrain: les codes en deux dimensions (2D).

Les QR codes ou Datamatrix peuvent être photographiés par un smartphone pour donner accès à des informations, et se sont répandus de cette façon parmi le grand public. Mais ils sont également utiles dans l'industrie pour identifier des produits. L'industrie pharmaceutique, notamment, y a recours. Ces différents types de codes, à une ou deux dimensions, impliquent des modes de lecture différents. Et pour des applications industrielles, de nombreux autres paramètres entrent en ligne de compte lorsqu'il s'agit de déterminer la meilleure solution, et le lecteur le mieux adapté.

Comment se différencient les deux types de codes? « Les codes 2D permettent de coder plus d'informations sur un plus petit espace , explique Laëtitia Barjhoux, responsable produit chezTurck Banner. Ils sont pour cette raison appréciés notamment par l'industrie cosmétique, où l'on n'aime pas avoir de trop gros codes. » Pour intégrer plus d'informations à un code-barres, il faut obligatoirement augmenter sa longueur. De plus, la densité d'information d'un code 2D permet d'intégrer les informations de façon redondante. « Le code reste lisible même avec plusieurs cellules dégradées », continue Laëtitia Barjhoux. Si une partie d'un code-barres est rendue illisible, en revanche, il n'est pas pos-sible de récupérer l'information.

Lorsqu'ils sont gravés sur un matériau réfléchissant, les codes peuvent nécessiter un éclairage particulier pour être lus correctement.

Cognex

« Dans l'industrie, les codes-barres sont généralement employés en fin de ligne, pour le conditionnement des produits, car les emballages doivent être identifiés par des personnes tierces,notamment la grande distribution pour l'agroalimentaire , note Benoit Zamboni, en charge des ventes chez Cognex. Mais pour le suivi en interne, le Datamatrix est majoritaire, car le code-barres n'est pas assez robuste. » Les codes 2D, plus fiables, sont utilisés dans l'industrie automobile depuis une dizaine d'années : « Aujourd'hui, toutes les pièces y sont identifiées par Datamatrix , continue Benoit Zamboni. Le secteur de l'électronique s'y est mis également, puis l'industrie pharmaceutique. C'est également intéressant pour l'agroalimentaire, notamment pour les produits contenant des allergènes. Les codes Datamatrix permettent alors de s'assurer que le contenu correspond bien au contenant ». « La tendance du marché va clairement vers le code 2D », confirme Florent Poitrine, responsable produit chez Sick. « Même pour une application en une dimension, les clients réfléchissent systématiquement à intégrer la lecture de codes 2D, même si cela n'est pas nécessaire », ajoute Bruno Helin, responsable technique chez Leuze electronic. En effet, les lecteurs de codes 2D permettent généralement de décoder également les codes-barres classiques. Le choix d'un tel lecteur pour du code 1D permet ainsi de préparer une éven- (Suite page 40) (Suite de la page 37) tuelle évolution future. Quel que soit le type de code, les lecteurs se déclinent en deux modes d'utilisation. D'une part, les lecteurs fixes, en bord de ligne de production ou de tunnel de convoyage. Ils peuvent aussi se trouver sous forme de composants, à destination des fabricants de machines, notamment de matériel d'analyse biomédicale. Les lecteurs manuels, d'autre part, se présentent sous forme de douchettes ou de pistolets, avec ou sans fil. Ces derniers peuvent servir à effectuer des reprises manuelles en cas de défaillance d'un système automatique, ou à faire confirmer à un opérateur des tâches effectuées, par le scan d'un code, dans le cadre du process de production.

À l'origine, la lecture de codes-barres s'effectue avec un système laser, tandis que les codes 2D doivent être lus avec un capteur de type caméra.Aujourd'hui, dans les systèmes portables, « on utilise peu la technologie laser », observe Bruno Helin (Leuze electronic). Les technologies utilisées sont plutôt les capteurs CCD, pour les codes-barres, ou les imageurs, pour les codes 1D ou 2D. Ces derniers imageurs, qui sont des micro-caméras, présentent l'avantage d'être indépendants de la position du code. Avec un lecteur manuel, cela évite à l'utilisateur de tourner le poignet pour lire le code dans le bon sens. À long terme,cela peut donc éviter des troubles musculo-squelettiques (TMS).

Le laser est en revanche toujours employé sur certains lecteurs fixes. La technologie consiste à appliquer un faisceau laser sur le code. La lumière est réfléchie par les bandes blanches vers le capteur, qui peut être monoligne ou multiligne. Le code doit donc être aligné au capteur, ce qui limite la flexibilité en termes d'orientation. Lorsqu'il est constitué de plusieurs lignes, il peut toutefois accepter un décalage plus important en hauteur.Certains modèles, équipés d'un miroir mobile, permettent de scanner une zone plus grande, comme une palette entière.

Plusieurs lecteurs de codes-barres peuvent être associés lorsque la position d'un code est aléatoire.

Leuze electronic

Les lecteurs lasers ont toutefois plusieurs avantages. « Ils ont une plus grande profondeur de champ que les caméras, et sont performants à haute vitesse, ou pour la lecture de petits codes », énumère Nicolas Rozencwajg, chargé des ventes chez Microscan. Ils sont aussi avantageux pour les applications nécessitant un champ de vision important: avec une caméra, plus le champ de vision est large, plus il y a d'informations à traiter. La puissance de calcul doit donc être plus élevée. Le laser, lui, est binaire: la puissance nécessaire pour traiter l'information demeure la même quel que soit le champ de vision.

M Certains secteurs, comme l'industrie pharmaceutique, sont soumis à des exigences particulières quant à la qualité des codes.

icroscan

Pour ces différentes raisons, « la technologie laser restera utilisée tant qu'il y aura des codes 1D », prévoit Nicolas Rozencwajg. Mais cette technologie est aujourd'hui mature et évolue peu. « Il n'y a plus de révolutions techniques,les lecteurs sont performants pour les applications qu'on leur demande », indique Bruno Helin (Leuze electronic). Certains modèles sont néanmoins toujours développés pour permettre de lire un peu plus loin, plus près,ou avec des angles plus importants. Les systèmes à base de caméras utilisent des capteurs de vision classiques. Certains fabricants proposent des modèles de caméras intelligentes, capables d'effectuer soit des applications de vision, soit de la lecture de codes, selon l'intelligence qui y est embarquée. Les capteurs de vision permettent de lire des codes 2D, mais également parfois des codes-barres classiques. Là encore, tout dépend des algorithmes implémentés. « Le marché de la lecture de codes 1D par caméras est en progression, ces systèmes sont plus flexibles », assure Florent Poitrine (Sick).

Le code étant lu comme une image, son orientation ne compte pas, contrairement aux systèmes laser. « De plus, si le bas d'un code-barres est rayé, par exemple, la lecture par caméras permet tout de même de le déchiffrer , analyse Laëtitia Barjhoux (Turck Banner). Un lecteur laser ne le pourrait pas forcément si le capteur n'est pas assez haut. » Cette technologie permet également de lire plusieurs codes en une seule image, ou de décrypter à la fois un code et du texte. Dans certains cas, il est même possible de combiner une application de vision classique avec la lecture de codes.

Vérifier la qualité d'impression

Diverses fonctions sont possibles avec les systèmes de lecture par caméras. « On peut avoir une sortie tout ou rien, afin de savoir si le code est lisible ou non,ou comparer le code avec les données attendues », précise Laëtitia Barjhoux. « Les fonctions d'analyse progressent , note Florent Poitrine (Sick). Il est possible de confirmer que la bonne information est présente, ou de vérifier le “grade” du code Datamatrix, sa qualité d'impression, pour s'assurer qu'il pourra être lu par la suite, par exemple en officine pour les produits pharmaceutiques. » En cas de souci, le produit peut ainsi être éjecté, pour éviter les problèmes de traçabilité.

Pour la logistique, ces systèmes présentent un grand intérêt: en plus de la lecture du code, ils permettent d'en enregistrer l'image, de la stocker, et de la lier à d'autres informations, comme le poids d'un colis. « L'exploitant peut ainsi facturer un code qui n'était pas lisible, ou prouver qu'un colis n'était pas endommagé au moment où il a été traité », explique Florent Poitrine (Sick). Les acteurs du secteur de la logistique utilisent souvent pour cela des portiques dédiés, équipés de lecteurs multiples, et qui peuvent combiner des lecteurs laser et des caméras,avec des solutions d'analyse spécifiques.

Les améliorations des algorithmes de traitement d'image permettent d'obtenir une meilleure résolution. Cette progression sur la partie logicielle permet d'utiliser des caméras de moindre résolution, donc moins coûteuses, pour une application équivalente. Elle facilite également la lecture de codes plus compliqués, surexposés ou endommagés. « Nous sommes par exemple capables de lire un code Datamatrix même si la partie qui permet de le localiser, le “finder”, en forme de L, n'est pas visible, décrit Benoit Zamboni (Cognex). C'est utile lorsque les codes sont très dégradés, ou partiellement masqués. »

Le traitement d'image est le plus souvent embarqué sur les caméras. Mais il est aussi possible d'effectuer le traitement sur un PC. Cognex, par exemple, commercialise ses algorithmes seuls, à destination des entreprises souhaitant effectuer des développements spécifiques. « Cela peut être le cas lorsqu'il faut gérer une multitude de caméras , indique Benoit Zamboni. Il est alors parfois plus intéressant d'avoir un concentrateur avec un programme unique plutôt que cinq programmes différents. Cependant, il existe aussi des boîtiers sur étagère dédiés aux applications multicaméras ».

Les lecteurs doivent bien sûr communiquer, que ce soit vers un PC ou une machine. Selon les modèles, les modes de connexions peuvent différer. Le port série RS-232 est un classique, parfois présent en standard. Il permet de se raccorder à un automate ou un PC industriel, en particulier dans le cas des lecteurs fixes. L'USB est de plus en plus utilisé,il présente notamment l'avantage de pouvoir émuler la frappe d'un clavier vers un PC, ou une communication RS232. L'Ethernet gagne du terrain également, et donne accès à différents proto-coles : TCP/IP vers un PC classique, Profinet ou encore Modbus vers des automates. Si les lecteurs n'embarquent pas les liaisons nécessaires, il reste l'option de la passerelle intermédiaire.

Les lecteurs de codes se déclinent en de nombreuses formes, manuelles, fixes, avec une optique plus ou moins importante.

Une fois connectés, les lecteurs sont souvent simples à paramétrer. Plusieurs méthodes sont proposées, selon les fabricants. « Nos produits disposent d'un serveur web intégré , indique Bruno Helin (Leuze electronic). Auparavant,la configuration nécessitait l'installation d'un logiciel dédié sur un PC. Maintenant, une fois le lecteur branché, il suffit de s'y connecter, via l'adresse IP, grâce à un simple navigateur web. La documentation y est également intégrée. » C'est également le système adopté par Microscan: « Cela permet de contrôler et paramétrer à distance, en plusieurs langues. Même des débutants peuvent l'utiliser », argumente Nicolas Rozencwajg. Cognex met en avant un paramétrage automatique: « Le système teste une mul-titude de configurations différentes, et choisit la meilleure , explique Benoit Zamboni. Cela se fait directement sur le lecteur, ou via un logiciel sur PC pour avoir un retour visuel. » Quant au lecteur de Banner, il intègre un écran permettant de s'affranchir du PC pour le paramétrage.

De nombreux autres paramètres entrent en ligne de compte pour le choix d'un lecteur de codes. Certains de ces produits ont une lentille liquide, qui leur confère une fonction de mise au point automatique. Un boîtier plus gros permet alors d'avoir une optique de plus grande ouverture angulaire. La rapidité du capteur doit être adaptée à la vitesse de défilement des produits. L'éclairage, lui, dépend de la luminosité ambiante, mais également du matériau sur lequel est imprimé le code. Et, bien sûr, en fonction des contraintes du milieu,l'appareil peut être plus ou moins étanche.Ainsi, avant d'entreprendre le choix d'un lecteur, il faut recenser tous les paramètres importants de son application. « Lorsque le client s'est posé les bonnes questions, cela permet de gagner énormément de temps », assure Benoit Zamboni (Cognex).

Sick Les codes gravés à même les matériaux garantissent la traçabilité d'un produit. Ils sont utilisés notamment dans l'industrie automobile ou électronique.