1. 光學(xué)成像（Illumination & Imaging）

• 光源：高亮 LED 條光、同軸光、偏振光或穹頂光，根據(jù)材質(zhì)（金屬、塑料、紙、薄膜）和打碼方式（噴墨、激光、DPM）選配，以形成高對比度圖像。
• 鏡頭：定焦或液態(tài)鏡頭（Liquid Lens），配合遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)抑制畸變。
• 傳感器：全局快門 CMOS，典型分辨率 0.3–20 MP，幀率 30–120 fps；高端型號(hào)支持 HDR 多曝光融合，解決金屬曲面反光問題。

2. 圖像預(yù)處理（Pre-processing）

• ROI 搜索：利用 FPGA 或 GPU 先快速掃描整幅圖像，定位潛在條碼區(qū)域，減少后續(xù)計(jì)算量。
• 濾波：高斯、中值或雙邊濾波去除噪點(diǎn)；自適應(yīng)直方圖均衡化提升低對比度條碼。
• 二值化：Otsu、Niblack 或 Sauvola 算法把灰度圖轉(zhuǎn)為黑白，便于邊緣檢測。

3. 條碼定位與分割（Localization & Segmentation）

• 一維碼：通過 Sobel/Canny 邊緣檢測找到平行條空，再用 Hough 變換提取條的方向和寬度。
• 二維碼（QR/DM）：
  • 特征搜索：QR 的 Finder Pattern（三個(gè)角上的回字形）、Data Matrix 的 L 形實(shí)邊和虛邊。
  • 幾何校正：利用特征點(diǎn)計(jì)算透視變換矩陣，把畸變的條碼“拉正”為矩形。
• AI 輔助定位：深度學(xué)習(xí)檢測網(wǎng)絡(luò)（YOLO、CenterNet）在復(fù)雜背景或部分遮擋場景下直接輸出條碼 Bounding Box。

4. 解碼算法（Decoding Engine）

• 傳統(tǒng)算法：
  • 一維碼：掃描線法（Scanline）統(tǒng)計(jì)條空寬度比例，對照 Code128、EAN-13 等編碼表。
  • 二維碼：按網(wǎng)格采樣獲得二進(jìn)制矩陣，執(zhí)行 Reed-Solomon 糾錯(cuò)，再解析格式/版本信息。
• AI 解碼（新一代產(chǎn)品）：
  • 端到端 CRNN（CNN + LSTM + CTC）或 Transformer 網(wǎng)絡(luò)，直接對模糊、低分辨率、畸變的條碼圖像輸出字符序列，容錯(cuò)率比傳統(tǒng)算法高 20–40%。
  • 訓(xùn)練數(shù)據(jù)來自產(chǎn)線現(xiàn)場的大量過曝、反光、臟污樣本。

5. 結(jié)果校驗(yàn)與質(zhì)量評(píng)級(jí)（Validation & Grading）

• 校驗(yàn)：利用 CRC、Modulo 43 等校驗(yàn)位驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性；若失敗，觸發(fā)二次拍照或切換光源角度重試。
• 質(zhì)量評(píng)級(jí)：依據(jù) ISO/IEC 15415/15416 標(biāo)準(zhǔn)輸出 A–F 級(jí)，參數(shù)包括 Symbol Contrast、Modulation、Fixed Pattern Damage 等，用于工藝閉環(huán)控制。

6. 數(shù)據(jù)輸出與通訊（Output & Protocol）

• 接口：TCP/IP、PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP、RS-232、IO-Link。
• 數(shù)據(jù)格式：字符串 + 條碼坐標(biāo)（X, Y, 角度）+ 質(zhì)量等級(jí) + 時(shí)間戳。
• 觸發(fā)方式：外部光電傳感器硬觸發(fā)、編碼器觸發(fā)或連續(xù)自由運(yùn)行（Free Run）。

7. 自適應(yīng)與維護(hù)（Self-adaptive & Maintenance）

• 液態(tài)鏡頭自動(dòng)對焦：根據(jù)條碼距離實(shí)時(shí)調(diào)整焦距，范圍 40–300 mm。
• 光源衰減補(bǔ)償：內(nèi)置光敏元件監(jiān)測 LED 亮度，軟件自動(dòng)提升曝光時(shí)間或增益。
• 臟污檢測：通過模板匹配發(fā)現(xiàn)鏡頭灰塵，提醒清潔；部分型號(hào)帶可更換防塵罩。