2. 条码与二维码基础

在SICK条码与二维码识别系统中，读码器能否稳定输出正确结果，首先取决于它面对的符号本身是什么结构。一维码、二维码、DPM码和堆叠码虽然都叫“码”，但它们的编码方式、信息容量、几何结构和识读难点差异很大。理解这些差异，才能正确选择读码器、镜头、光源和算法参数。

一维码：宽度调制与单轴扫描

一维码的本质是“宽度调制”。以最常见的Code 128为例，它用条和空的宽度组合表示字符，每个字符由3个条和3个空共11个模块组成，模块宽度是基本单位。Code 128有三个字符集A、B、C，分别覆盖控制字符、大小写字母数字和纯数字压缩。例如字符集C用两位数字编码为一个符号字符，因此编码“123456”时，前导符Start C之后只需3个符号字符，而不是6个，效率明显提高。

一维码的符号结构通常包括：静区、起始符、数据符、校验符、终止符。静区是条码两侧的空白区域，宽度一般不小于10个模块，用于让扫描器建立基准。校验符按模103计算，用于检测扫描错误。识读时，激光扫描器或线性CCD沿一条线扫过条码，测量条空宽度，再与阈值比较还原模块序列。

一维码的主要识读难点包括：条空边缘模糊导致宽度测量偏差；打印或喷码时墨水扩散使条变宽、空变窄；曲面或倾斜表面造成扫描线切过条码时比例失真；低对比度或反光表面使信号幅度不足。因此，一维码对运动方向、扫描线角度和景深较敏感，通常要求扫描线尽量垂直于条码方向。

二维码：矩阵定位与二维采样

二维码不再依赖单轴宽度，而是把数据分布在二维矩阵中。以Data Matrix为例，它由L形实线边框和虚线边框构成定位图形，内部是规则排列的模块。编码时，数据先经过Reed-Solomon纠错编码，再按矩阵尺寸填充。ECC 200是Data Matrix常用的纠错等级，纠错能力从约7%到约30%不等。例如一个20×20的Data Matrix符号，标称可容纳约44个数字或28个字母数字字符，具体容量随纠错等级变化。

QR码则使用三个角上的回字形定位图案和定时图案，支持版本1到版本40，版本1为21×21模块，每增加一个版本每边增加4个模块。QR码同样使用Reed-Solomon纠错，纠错等级L、M、Q、H分别对应约7%、15%、25%、30%的恢复能力。

二维码的识读过程通常包括：图像采集、二值化、定位图形检测、透视校正、模块采样、纠错解码。其难点在于：低对比度或光照不均导致二值化失败；局部污损或遮挡超过纠错能力；透视畸变使模块采样位置偏移；高密度符号在低分辨率下模块粘连。与一维码相比，二维码对扫描线方向不敏感，但对成像质量和定位图形完整性要求更高。

DPM码：直接零件标记的特殊挑战

DPM是Direct Part Marking的缩写，指直接在零件表面形成标记，而不是贴在标签上。常见工艺包括激光蚀刻、点刻、电化学蚀刻和喷墨。DPM码的符号结构通常仍是Data Matrix或QR码，但成像条件完全不同：标记与背景的对比度可能只有20%甚至更低；金属表面反光强烈；点刻形成的凹坑边缘不规则；曲面或粗糙表面导致光照不均。

识读DPM码时，光源选择比读普通标签更关键。同轴光适合镜面反射表面，低角度光适合点刻和蚀刻表面，因为低角度光能突出凹坑的阴影。SICK读码器通常提供多种光源模式和HDR高动态范围成像，以应对反光和低对比度。参数上，曝光时间、增益、二值化阈值和纠错等级需要联合调整。例如，对于点刻Data Matrix，可先使用低角度光，曝光时间设为200–500 μs，增益适中，再通过HDR合成多帧图像，最后用ECC 200高纠错等级解码。

堆叠码：一维码的二维扩展

堆叠码可以理解为把多个一维码行堆叠起来，典型代表是PDF417和Code 49。PDF417由多行条空组成，每行包含起始符、数据符、终止符，行与行之间通过行指示符关联。它既有线性扫描的兼容性，又能承载比一维码更多的信息。PDF417的每个符号字符由17个模块组成，包含4个条和4个空，因此得名。

堆叠码的识读难点在于行间同步和行间串扰。如果扫描线倾斜，可能同时扫到两行，导致解码失败。因此，读码器需要先检测行边界，再逐行采样。对于PDF417，通常要求扫描线角度偏差不超过±5°，且每行至少被完整扫描一次。堆叠码适合中等信息量、需要打印在有限高度标签上的场景，例如物流面单和证件。

选型与参数设置建议

在实际工程中，选择码制时可以参考以下判断：信息量小于20个字符、标签空间充足、成本敏感，优先选一维码；信息量较大、需要纠错、允许二维成像，选二维码；零件表面直接标记、无法贴标签，选DPM码；需要兼容线性扫描又希望信息量高于一维码，选堆叠码。

参数设置上，一维码重点调整扫描速度、景深和条空阈值；二维码重点调整曝光、增益、二值化方法和纠错等级；DPM码重点调整光源模式、HDR和对比度增强；堆叠码重点调整行检测灵敏度和扫描角度。无论哪种码，都应在实际产线上用标准样件验证首读率和误读率，而不是仅凭理论参数判断。