DPM技术标准化发展探析

直接零件标识DPM(Direct part marking)技术是实现产品标识的重要于段之一,其与二维条码技术的结合日益密切,已应用于电子与半导体制造、汽车及汽车零部件制造、航空航天制造、军队枪械和资产管理、制药和医疗保健等行业的产品质量追溯和跟踪管理。本文研究了DPM技术标准化发展现状,并对我国DPM技术的标准化提出了建议。

基于制造历史数据的产品标识失效预测与补救方法

针对离散制造企业生产环境和工艺的复杂性容易引起产品标识由于磨损、污染等因素而不可识读的问题,提出一种基于制造历史数据的产品标识失效预测与补救方法。给出了基于直接标刻技术的产品制造历史信息模型,分析了标识失效的影响因素并对历史数据进行Z-score标准化,通过主成分分析方法优化提取的特征,建立了神经网络标识失效预测模型,结合神经网络预测结果和标识转移与继承方法进行了失效标识的恢复补救。实例结果表明,该方法能够较好地预测产品标识失效并进行补救。

金属零件上二维条码高光区域的恢复

基于配套光源的优化,提出了基于随机共振算法的图像溢出信息恢复方法.该方法利用噪声激发饱和系统的随机共振,扩大输出图像的动态范围,挽回高光溢出的信息.分析了不同类型和不同强度的噪声对恢复信息可分辨性的影响.仿真结果表明,不同类型的噪声都有对应的特定强度,使系统输出信息的可分辨性达到极值.最后,通过局部过曝的实例,验证了基于随机共振的图像信息恢复方法能达到抑制高光和提高图像对比度的目的.

防止追踪失效的同质化产品标识特征设计方法

针对产品间同质化严重的问题,尤其是同型号同批次的产品数量庞大且存在产品标识因磨损、污染等因素不可识读而造成产品之间特征差异小、无法辨识的问题,提出一种防止追踪失效的同质化产品标识特征设计方法。分析了特征强化的零件直接标识,提出基于标刻工艺方法和仿射变换的数据矩阵码特征设计,从源头增强了个体间的特征差异性,同时提出基于灰度共生矩阵的数据矩阵码纹理特征设计,建立了产品制造过程数据矩阵码纹理库。当标识发生失效时,采用汉明距方法和欧式距离法级联匹配目标特征和数据矩阵码标刻特征矩阵、制造过程纹理库的相似度。实例结果表明,该方法能够较好地防止同质化产品追踪失效。

标刻在金属零件上的二维条码识别

直接零件标识(DPM)技术是实现产品标识的重要手段,二维条码技术是其关键技术之一。DPM标识是以金属作为背景用激光在其上面打上二维条码,与印刷品上的二维条码识读相比,基于金属背景下的二维条码识读更为复杂。改进了传统的识别方法,综合运用最大连通域提取、改进的霍夫变换定位边界、基于最大匹配度的网格化分和基于灰度图像的无损信息提取等方法来实现条码图像的粗定位、精定位、校正、条码分割和数据提取。实验表明,本方案对于磨损、轻度污染、畸变及光照不均的金属上的二维条码图像的识读具有较强的抗干扰性,并取得可靠的识读结果。

复杂条件下DPM条码的角点检测

为了解决工况环境恶劣和拍摄条件差等因素导致的从复杂条件图像中快速准确地检测出DPM条码区域的困难,抓住DPM条码图像多直角角点及亮暗两类直角点共存等内部特征,提出一种新的基于掩膜思想的自适应角点检测算法。该算法使用小掩膜筛选出仅可能是直角顶点的那些点交予大的环状掩膜进行再过滤,掩膜形状和尺度、局部二值化阈值及相关的系列过滤条件的选定充分融入了DPM区域知识。实验结果表明,在样本为160幅DPM图像的实验中,DPM角点平均检出精度为88%。所提出的算法在面对复杂条件下的DPM图像时,有能力在检出DPM区域角点的同时抑制掉绝大多数非DPM区域角点。

钛合金表面电化学标刻二维条码工艺参数研究

针对零件直接标识技术中电化学标刻二维条码的工艺参数选取问题,将蚀刻电压、蚀刻时间、氧化电压、氧化时间等电化学标刻工艺参数作为优化变量,对比度、打印增长等标刻二维条码质量作为优化目标,结合正交试验和方差分析,基于TC4板材研究了各工艺参数及其交互作用对优化目标的影响规律和影响程度。通过实验验证,获得了电化学标刻TC4板材的优化工艺参数组合,为工程应用中提高电化学标刻二维条码质量提供了依据。

机械制造业在制品及其制造资源的自动识别技术研究综述

如何实时准确地获取车间制造资源和在制品的信息,是提高企业的信息化水平和敏捷制造能力的关键。综合国内外的研究现状,机械制造业在制品自动识别最好的办法是利用射频识别技术进行全线跟踪,主要需要解决射频识别设备和管理系统之间的接口问题;制造资源自动识别最好的办法是利用直接标刻技术和数据矩阵码技术,其中需要解决不同的制造资源如何编码、解码以及在恶劣环境下解码算法改进等问题。

基于DPM技术的二维条码在医疗器械上的应用与探讨

医疗器械唯一标识(unique device identifier,UDI)是医疗器械唯一的识别码,是准确采集医疗器械全生命周期数据的基础,也是目前医疗器械监管领域的热点。零部件直接标记(direct part mark,DPM)是一种永久性条码标记技术,与其他常见的条码符号标签相比,DPM具有适应恶劣环境、抗磨损、抗污染、寿命长等特点,能够满足医疗器械全生命周期的数据采集、质量监管和追溯管理需求。该项技术是实现UDI永久性标记的重要手段,是医疗器械条码标识的发展趋势。本研究拟结合我国实施UDI的推进情况,系统分析DPM二维条码标记在医疗器械上应用时数据载体、标记方式等的选择,总结经验并提出医疗器械直接标记的改进建议,以期为与DPM技术融合的二维条码标准化提升提供前期研究基础,为我国精准开展和推进实施UDI工作提供技术支撑与参考。

激光标刻铝合金2维码的手机识读特性研究

随着近年来智能手机设备的快速普及,2维码已经在商业零售、电子商务领域获得飞速发展。为了拓展2维码在工业制造领域金属零件直接零件标识方面的应用,采用激光标刻填充方式与识读环境的结合调控方法,进行了理论分析和实验验证,取得了铝合金表面激光标刻2维码的手机识读特性数据。结果表明,由于工艺参量不同,铝合金表面的激光标刻区域将呈现白色、灰色直至黑色的对比度效果,通过设置镜像识读环境条件,并反转2维码标刻,可以有效解决常规激光标刻白色2维码的无法识读问题。这一结果对开发智能手机2维码识读软件算法、提高激光标刻效率是有帮助的。

金属表面Data Matrix条码高光区域的信息重构

为实现工业产品的可追溯性,直接将条码加工在零件表面的直接零件标识(Direct Part Marking,DPM)技术,在国内外受到了越来越多的关注。对于金属零件,由于其具有较高的反光性,由相机捕获的金属表面的条码图像常常产生局部高光现象,影响条码的正确读取。为此,针对金属表面激光标刻二维条码出现的局部高光现象,提出了基于五步重构模型的条码重构法,以重构高光区域的条码信息。对获得的条码图像进行倾斜校正,使"L"型实线边界位于图像左下角,对条码进行网格划分实现各个模块的定位。基于Modified Specular-Free(MSF)图像对高光区域进行检测。采用五步重构模型对条码的各个模块进行数值填充,对条码进行读取。实验表明,该算法能达到去除金属表面上条码局部高光的目的,并取得了较高的识读正确率。

基于二维条码质量的激光直接标刻工艺参量

为避免TC4钛合金表面激光连续标刻机器可识读的高质量Data Matrix二维条码时激光参量选择的盲目性,采用调Q Nd：YAG激光器作为加工源,提出单因素实验、正交实验和方差分析、信噪比分析、回归分析相结合的方法研究激光参量及其交互作用对条码质量的影响。首先进行单因素实验,通过方差分析确定对条码质量有显著影响的4个激光参量为泵浦电流、有效矢量步长、激光线间距和Q频率。在此基础上,根据L_（25）（5~6）正交表进一步研究这4个激光参量对条码质量的影响,并对实验结果进行信噪比分析和多因素方差分析,由信噪比分析推出最优激光参量组合。最后,采用逐步回归法对正交实验结果进行多元非线性回归分析,开发适合工业应用的预测二维条码质量的数学模型,并用其他实验条件进行验证。研究结果表明：除Q频率外,其他3个参量在95%置信水平上对二维条码质量有显著影响。开发的模型可用于预测TC4钛合金表面激光直接标刻的Data Matrix二维条码的质量,极大地提高了TC4钛合金表面激光直接标刻的工业应用。

整体硬质合金刀具二维码的直接激光标刻与检验

刀具信息条码的标刻和正确识读是刀具信息标识技术中最大的难点。以整体硬质合金刀具为研究对象,以Data Matrix二维码为刀具信息载体,采用直接激光标刻技术,在硬质合金表面进行刀具信息二维码的激光标刻试验。分析了激光标刻参数如功率、速率、频率等对标刻条码质量的影响,建立了面向整体硬质合金刀具的二维码信息直接激光标刻参数选择基准,并据此标刻出了清晰可读的刀具信息二维码。此外,通过条码信息可读性检验试验,分析了标刻条码的可识读程度与条码残缺度、光线、识读距离、识读角度等参数间的关系。结果表明,在条码定位边没有损坏和正常光线条件下识读距离和识读角度对条码可识读程度影响显著。

直接标识技术导入项目风险识别研究

直接部件标识是一项可以显著提高生产可追溯性的技术,在3C行业得到广泛关注,但由于零部件的种类繁多,使该技术的导入上存在较大风险。文章通过分析直接标识技术的特点,提出适合直接部件标识技术导入项目的风险识别方法,并对项目的风险进行分类和分析。

金属锻件表面低质量DM二维码标识识别技术

针对热加工复杂环境下锻件表面图像变化形成的低质量DataMatrix二维码难以识别的问题,提出了一套立体视觉识别技术。该技术依靠DM二维码“凹陷”这一深度信息进行识别,利用视觉传感器扫描获取原始点云数据,通过数据层析和局部投影算法去除干扰信息点、筛选有效标识点,最终实现DM二维码的识别功能。此外,为了验证该技术的识别能力,开展了DM二维码标识试验。采用气动点针打标技术进行打标,并获得了4种热处理后典型的金属材料表面低质量的DM二维码。试验结果表明,该技术可以实现金属表面低质量DM二维码标识的100%识别,这为金属锻造行业以及其他制造业进行质量管控和信息追溯提供了技术支撑。

激光参量对铝合金直接标识条码的影响

研究了不同激光参量组以及激光与铝合金相互作用产生物对条码等级的影响,寻找适合工业应用的最优激光参量组。实验采用Nd…YAG激光器作为加工源,通过调节搭配激光四参量实现3136种不同功率密度激光在铝合金表面标识二维码,并使用INTEGRA条码检测仪对标识条码进行分级。统计分析条码等级分布推得最优加工参量组为:有效矢量步长0.005～0.009mm,有效矢量步间延时29～43μs,Q驱频率7～10kHz,Q驱释放时间13～19μs。同时分析两组激光参量加工模块的扫描电镜(SEM)图片和能谱(EDS)数据,推知激光与铝合金相互作用的4个阶段,从微观上解释了激光参量与材质对条码等级的影响。

基于MOPA标识系统的高质量激光直接标识铝合金的工艺研究

激光直接零部件标识(Laser Direct Part Marking)技术是一种在工业环境中证实可行,可实现高度自动化且绿色环保的标识技术,已经成为工业产品追溯中产品标识的首选手段。本文基于控制灵活、激光参数调节范围更大的MOPA(MOPA,主控振荡器的功率放大器)激光标识设备,按照ISO/IEC TR 29158条码技术标准,开展激光加工参数(如激光峰值功率、激光单脉冲能量、激光功率、填充间隔、扫描速度等)对激光直接标识(Direct Marking,DM)码质量(如条码等级、对比度、打印伸缩等)影响的研究。通过优化激光加工参数,实现了在AL2024材料表面标识高质量DM码的激光标识工艺。

基于正交试验的激光标识工艺研究

采用1060 nm光纤打标机在2024铝合金表面进行方形标识,主要研究扫描速度、填充间隔、激光平均功率等工艺参数对铝合金材料表面标识效果的影响。基于正交试验的方法,根据3因素5水平正交表设计激光加工的工艺参数,利用色差仪和超景深三维显微镜对激光标识效果的色差和表面形貌粗糙度进行测量。试验结果表明,激光标识时扫描轨迹的重叠率和光斑重叠率是影响色差的主要因素,激光标识时材料吸收激光的能量大小和热影响是影响粗糙度的主要因素。经过正交极差优化后的最佳参数组合为扫描速度V=644 mm/s,填充间隔F=0.028 mm,激光功率P=15 W,最终标识效果为表面粗糙度为1.5μm,色差为9.41 NBS。

激光直接物标标识铝合金(2024)工艺参数对表面粗糙度影响的研究

聚焦激光直接物标标识铝合金(2024)工艺中,功率、填充间隔和重复频率等工艺参数对铝合金表面粗糙度的影响,旨在从形貌、产物成分两方面分析工艺参数与粗糙度之间的影响规律。首先采用1060 nm主控振荡器的功率放大激光器(master oscillator power-amplifier,MOPA)对铝合金2024进行标识,然后使用粗糙度检测仪测量不同工艺参数下的标识表面粗糙度值,结果表明,功率、填充间隔和重复频率影响材料表面熔化、气化、重铸程度,导致材料表面出现不同的粗糙度和不同的粗糙度变化规律。采用数码显微系统观测标识区域表面形貌,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了标识区域表面的化学成分,结果表明,不同的工艺参数造成标识表面熔化、气化、重铸程度会有明显差异,因而表面形貌和产物不同,影响标识表面粗糙度值。

基于Data Matrix的彩色直接零件标识激光标刻技术研究

在工业领域中,具有可追溯性的直接零件标识技术受到越来越多的关注。但是很多产品零部件对于直接零件标识有尺寸要求,限制了信息存储容量。为了提高直接零件标识的数据存储密度,在直接零件标识技术中引入彩色二维条码的概念,设计了一种彩色Data Matrix二维条码直接零件标识。利用纳秒激光标刻设备在钛合金材料上进行标刻实验,成功实现彩色二维条码的激光标刻,并进行质量评估。为了进一步验证条码的可靠性,采集激光标刻二维条码的图像,依照评估结果选择是否在信息提取前进行条码重构,从而校验条码信息。校验结果证明了所加工彩色Data Matrix二维条码是可靠的,彩色直接零件标识技术具有可行性,可以在工业直接零件标识领域进行推广应用。