«Честный знак». Верификация

Сегодня маркировка товаров в системе «Честный знак» охватывает десятки товарных групп. У полиграфистов всё чаще стали заказывать упаковку с уже нанесённой на неё маркировкой — такой способ нанесения удобен и надёжен для производителя продукции. Однако для дальнейшей успешной продажи продукции важно правильно нанести маркировку и валидировать её нанесение. Правильность нанесения маркировки проверяется её верификацией на специальных лабораторных приборах — верификаторах 2D-кода. О важности верификации, её особенностях и возможных дефектах кода читайте прямо сейчас.

Немного о маркировке

Маркировка системы «Честный знак» — это логическое продолжение цифровизации ритейла. Она позволяет сделать продажу товаров прозрачной и избегать реализации в сетях подделки или, того хуже, просрочки. На нынешний год уже вся скоропортящаяся молочная продукция обзавелась кодами DataMatrix GS1, позволяющими заменить штрихкод товара на кассе.

Для изготовления заведомо качественной упаковки регулятором введены определённые условия нанесения данной маркировки на упаковку типографским способом: каждый нанесённый код в обязательном порядке должен быть проверен специальным оборудованием на грейд согласно ГОСТ ИСО 15415, при этом к обороту допускается маркировка с классом не ниже «С». Такой процесс называется валидацией.

Добиться достаточного качества нанесения кодов маркировки бывает непросто даже на современных цифровых печатных системах. Помочь в определении факторов низкого качества призван процесс верификации кода.

Почему у кода такая оценка и как её повысить?

На этот вопрос отвечает результат верификаций кода DataMatrix. Она производится с помощью специальных лабораторных приборов — верификаторов. С их помощью код маркировки детально оценивается по многим параметрам, в том числе по семи основным, из которых и складывается грейд кода. Давайте разберёмся, как происходит чтение кода и чем отчёт верификатора поможет в настройках печати.

Распознавание штрихкодов и кодов DataMatrix

Если штрихкод пришёл к нам из азбуки Морзе, где ширина линий как раз и означает «длину» импульса для счёта, то двумерный (2D) код DataMarix — более современен и представляет собой скорее таблицу с нулями и единицами в графическом исполнении чёрных и белых квадратов, заключённых между неким постоянным шаблоном, как на изображении 1.

Изображение 1. Матрица данных и фиксированный шаблон кода DataMatrix

В чём сложность распознавания? Одна из основных проблем — мы имеем дело с объектами реального мира, где сфотографировать код идеально — трудно, напечатать его ровно и качественно — трудно, а сохранить его в целости и сохранности на пути от производства до кассы, не испачкав и не стерев по дороге, — нетривиальная задача.

Вот на фото — три образца кода из ближайшего супермаркета, с которым на кассах потребителю придётся «попотеть» в попытках его отсканировать.

Изображение 2. Каплеструйная печать на линии производителя, наносимая на прозрачную крышку упаковки сметаны

Первый образец (изображение 2) — каплеструйная печать непосредственно на линии. При даже небольшой вибрации продукта сбивается геометрия кода. Разглядеть тут хоть какую-то вменяемую сетку для распознавания кода не так просто. Осложняет всё ещё и то, что место нанесения кода — прозрачная пластиковая крышка без белой подложки. Его контраст будет небольшим: разница между чёрным и «белым» квадратом (модулем DataMatrix) сетки невелика, что сильно осложняет процесс сканирования.

Изображение 3. Лазерная маркировка — выжигание пигмента из чёрной краски

Второй образец (изображение 3) — когда инвертированный код. А именно, он нанесён с помощью лазерной маркировки. При этой технологии на красочном слое выжигается пигмент из слоя уже нанесённых чернил (краски), делая их белыми. Распознается легко, нужно лишь инвертировать изображение. Однако настроить лазерное оборудование бывает сложнее, нежели печатное. При использовании лазерного способа выжигания кода очень важно контролировать контраст кода, а также его модуляцию.

Изображение 4. У данного образца не соблюдена «тихая зона» — область, которая должна быть у каждого кода маркировки для стабильного распознавания

Третий образец (изображение 4) — пример нанесения кода маркировки без соблюдения «тихой зоны». Тихая зона — особая граница возле DataMatrix-кода, с рекомендованной шириной с размером от тройной ширины модуля кода, такая зона обеспечивает поиск и надёжное считывание фиксированного шаблона кода. В этой области не должно быть ничего, кроме белого или, в случае инверсного кода, чёрного фона.

Чем же облегчает жизнь кассира (и покупателя) верификация кодов на производстве?

Верификация позволяет убедиться в том, что произведённый продукт отвечает всем требованиям к маркировке и гарантированно будет распознаваться даже модулем с AliExpress. Тем самым производитель будет уверен, что магазин ему не вернёт товар, кассир сможет его «пробить», а репутация производителя не пострадает в глазах покупателя из-за плохой маркировки.

Как происходит верификация

Изображение 5. Пример установленной системы поточной валидации с функцией верификации на устройстве перемотки. Позволяет валидировать до 16 ручьёв стикеров на скорости до 150 м/мин

Верификация может быть как 100% поточной (у некоторых производителей систем валидации уже встроен модуль верификации кода), непосредственно на линии производства, так и выборочной в лаборатории на специальном устройстве — верификаторе. Стандарт оценки кода, как и требования к верификатору, описаны в ГОСТ 15415-2012 и ГОСТ 16022-2008.

Основной задачей верификатора является не распознать код, а дотошно проверить его структуру, и происходит это по семи параметрам:

1. Контраст символа.

2. Модуляция.

3. Запас по коэффициенту отражения.

4. Повреждение фиксированных шаблонов.

5. Осевая неоднородность.

6. Неоднородность сетки.

7. Неиспользованное исправление ошибок

Каждый из этих параметров имеет буквенную величину, называемую грейдами ABCDF, где А — самая высокая оценка, F — самая низкая. Коды, начиная с «троечников» — с оценки С и выше, уверенно распознаются типичным оборудованием на кассах, складах и т. д. Всё, что ниже С, попадает в зону риска: с такими кодами могут возникать проблемы при распознавании, поэтому они не допускаются к обороту.

Железо под «Честный знак»

Генеральный директор «СМГ-Технологии» Георгий Головенкин рассказывает об оборудовании, предназначенном для производства этикеточной продукции с верификацией маркировки «Честный знак».

Мы начали работать с отечественной системой маркировки с самого момента её появления на рынке. На сегодняшний день в арсенале «СМГ-технологий» имеются рулонные ЦПМ Haotian для струйной УФ-печати этикеточной продукции с нанесением маркировки системы «Честный знак» и специализированная машина для нанесения и верификации с высечкой Haotian HTS370-PROCODE, цифровые струйные печатные модули Aroja Xorfex и SMG Tech, предназначенные исключительно для нанесения маркировки на уже отпечатанные этикетки, а также послепечатные машины SMG Tech 370-COMPACT для отделки с верификацией маркировки.

Из последнего сегмента отмечу два решения, которые востребованы при нанесении и верификации маркировки системы «Честный знак». Первое из них — это хорошо известная на рынке бобинорезка под нашей собственной торговой маркой SMG Tech 370-COMPACT для перемотки этикеточной продукции и продольной резки её на ручьи со специальной площадкой под установку системы поточной валидации с функцией верификации. Второе решение — это новая полноценная фирменная система от Haotian — HTS370-PROCODE, с модулем размотки, блоком цифровой струйной печати чёрным цветом, модулем цифровой высечки с удалением облоя, площадкой под установку системы верификации, модулем продольной резки на ручьи и последующим блоком намотки. Примечательно, что китайский производитель разработал эту машину специально под требования российского рынка. Первоначально заказ на подобное оборудование поступил от одного из наших клиентов, который успешно эксплуатирует ЦПМ Haotian HTS330–9C для печати этикеточной продукции, бобинорезку SMG Tech 370 COMPACT и отделочную линию SMG Tech PRO 370. Также нам уже поступили запросы от нескольких других предприятий, которые успели заметить новинку в ходе рабочих поездок на завод Haotian в Китае.

Переходя к оборудованию, которое устанавливается непосредственно на печатные машины для нанесения маркировки, отмечу, что у нас и в этом сегменте имеются два решения. Мы можем предложить модули цифровой УФ-печати как от проверенного чешского производителя Aroja Xorfex, оснащённые струйными печатающими головками Konica Minolta KM1024i и способные печатать со скоростью до 350 м/мин с разрешением 360×720 dpi, так и выпускаемые в Китае под маркой SMG Tech. Последние в разы дешевле, но и менее производительные — их скорость печати не превышает 70 м/мин с разрешением до 720×720 dpi.

Что касается самих систем верификации, у нас есть собственные решения на базе камер Balluff, и мы являемся партнёром «ТрекМарк» и предлагаем также их решения, но при этом ничем не ограничены в этом вопросе, так как поставляемое нами оборудование универсально и подходит для работы с любыми верификаторами.

Параметры верификации и что они нам могут сказать о коде

Контраст символа

Если контраст кода недостаточный, алгоритм может не заметить фиксированные шаблоны кода и код может не найтись в системе, даже несмотря на функцию подстройки яркости в сканерах и камерах. Поэтому блеклый код, напечатанный на цветном фоне (например, бежевом) и уж тем более на прозрачной основе, может стать проблемой на кассе. Для повышения контрастности важно выбрать правильное место размещения кода, обеспечив контрастную подложку, задать достаточный объём чернил или достаточное время воздействия лазерным лучом.

Модуляция

Пример брака по контрастности символа. Источник: MVTec Halcon Guide

Этот параметр показывает нам, насколько идеально напечатан каждый модуль кода. Для распознавания кода алгоритму сканера нужно преобразовать матрицу чёрных и белых модулей в таблицу нулей и единиц, и чем хуже модуляция, тем дольше и труднее будет процесс считывания. Если модуляция будет слишком низкой, некоторые модули кода, скорее всего, не распознаются. Но небольшие повреждения кода не так страшны — у кода есть «запас прочности». Отчёт о верификации подсвечивает проблемные места кода. Зачастую низкая модуляция связана с забитыми дюзами принтера, когда печатная головка начинает «полосить».

Запас по коэффициенту отражения

Близкая по смыслу к контрасту величина, но проверяется не весь код целиком, а каждый модуль в отдельности относительно идеально чёрного или идеально белого. Показывает, может ли небольшая потёртость кода стать причиной неудачного распознавания: если запас небольшой, то даже грязь или слой термоусадочной плёнки будут способны испортить читаемость кода. Причиной низкой оценки данного параметра также могут послужить «подзабитые» дюзы печатающей головки.

Повреждение фиксированных шаблонов

Пример повреждения фиксированного шаблона. Источник: MVTec Halcon Guide

Фиксированный шаблон очень важен для успешного считывания, по нему алгоритм находит сам код. Шаблон состоит из двух частей: так называемых L-линий — они показывают ориентацию кода, и двух пунктирных линий — по ним в последующем строится сетка для распознавания точек (модулей) DataMatrix. Фиксированный шаблон — один из самых важных параметров кода, если он нарушен, алгоритмы могут попросту не найти код на изображении.

Осевая неоднородность

Пример вытягивания кода. Источник: MVTec Halcon Guide

Коды «Честного знака» должны быть всегда квадратными, и если это не так, то это может также пагубно повлиять на его распознавание. Данный дефект связан с ошибкой в синхронизации подачи материала и скорости печати, зачастую «лечится» исправлениями в настройках энкодера. Однако может быть также вызван физическим износом колеса энкодера (если он установлен не на валу печатной машины).

Неоднородность сетки

Пример искажения сетки кода. Источник: MVTec Halcon Guide

Распознавание 2D-кода построено с помощью наложения на него сетки по центрам модулей фиксированного шаблона, в последующем именно центры каждого квадрата (модуля) преобразовываются в двоичный код. Область преобразования называется апертурой и варьируется от 0,8 до 0,6 от размера модуля.

Если сетка имеет значительные искажения, а сам код не квадратный, это значительно усложняет алгоритм распознавания такого кода. Из-за сильного искажения кода товар невозможно будет приобрести, даже если он будет полностью годным к употреблению. У данной проблемы может быть несколько причин, одна из них — ошибка в установке печатающей головки принтера (её несоосность с материалом), а также высокая скорость подачи материала в печатающее устройство либо ошибка синхронизации по энкодеру.

Неиспользованное исправление ошибок

Для обеспечения надёжности хранящейся в DataMatrix информации применяется алгоритм Рида—Соломона. Он обеспечивает максимальную безопасность эксплуатации кода DataMatrix: даже повреждённый на 25% код может быть прочитан без каких-либо трудностей. Благодаря нему код без проблем читается под термоусадочной плёнкой, прозрачной крышкой и т. д. Данный «запас прочности» важен для дальнейшей эксплуатации кода.

Если данный параметр низкий, значит, какие-то модули кода имеют дефекты (например, не пропечатались). Зачастую ошибка по данному параметру выходит в паре с другим параметром, например низкой модуляцией. В этом случае, если повысить оценку модуляции, то повысится и оценка данного параметра.

Сам процесс по нанесению маркировки весьма сложный, и даже на отлаженном оборудовании необходимо регулярно проверять правильность его работы по геометрии кода, отслеживая параметры его оценки. Использование верификатора позволит определить в деталях проблемы печати и низкого грейда, не допустив выпуска бракованной продукции.

Об авторе: Андрей Соловьёв, ведущий разработчик печатного и инспекционного оборудования с пятилетним опытом разработки систем проверки качества печати и валидации маркировки.