固定圖樣損傷 FPD Fixed Pattern Damage (FPD)

固定圖樣損傷量的是什麼？

每一顆 2D 碼都有一組「不管編什麼資料、位置都長一樣」的固定圖樣（fixed pattern），它不帶資料，純粹是給掃描器用的定位骨架。固定圖樣損傷（FPD）就是在打分這組骨架有沒有破。

在 Data Matrix 上，固定圖樣是兩條相鄰實線的 L 定位邊（finder pattern）、對側的 時鐘軌（clock track，明暗交錯的虛線邊），以及碼四周的 靜區（quiet zone，留白邊界）；在 QR Code 上則是三個角落的 定位方塊（position detection pattern）、校正圖樣、橫向與縱向的時鐘軌、以及靜區。

這組骨架負責三件事：讓掃描器找到碼、用 L 邊與時鐘軌定出方向（哪邊是上下、哪邊是左右），以及用靜區這塊乾淨留白讓機器校正最亮（Rmax）與最暗（Rmin）反射率。FPD 低分代表這層骨架受損——這通常比資料區的問題更致命，因為骨架破了，機器可能根本定不出碼在哪、面朝哪邊。FPD 是 ISO/IEC 15415（一般 2D 碼）與 ISO/IEC TR 29158（DPM 直接零件標記）共用的參數。

ISO 15415／29158 怎麼評固定圖樣損傷？

FPD 不是單看一處，而是把骨架拆成多個子項分別評，再取其中最差的一項當成 FPD 的總評（這也是 ISO 整體評分「木桶取最短板」的邏輯）。以 Data Matrix 為例，子項包含 L 定位邊的兩段（左側、底側）、上方與右側時鐘軌、四周靜區，另有時鐘軌規律性（CTR）這個過/不過的判定，以及評時鐘軌明暗轉換「俐落度」的轉換比（TR）——邊緣糊掉、漸層化會被降級。

由高到低以 A–F（或對應數值）分級，骨架越完整分數越高。

※ 各等級的確切判定門檻、各子項權重，以 ISO/IEC 15415、ISO/IEC TR 29158 標準本文與驗證機（如 Cognex DataMan 驗證機）報告為準，本文不臆造數字。

※ 版本差異：FPD 本身在 ISO/IEC 15415:2024 維持「固定圖樣（靜區、定位、時鐘軌）必須完整」的定位；同次改版的較大變動發生在其他參數——原本分開的「Modulation（調變）」與「Reflectance Margin（反射裕度）」整併為單一 Modulation 參數，並新增「Print Growth（印刷脹縮）」參數，整體評分也從整數改為小數一位、較舊版更精細。確切影響以標準本文為準。

固定圖樣損傷為什麼會失分？

FPD 失分幾乎都是固定骨架被某種製程或物理因素「吃掉一塊」造成的：

1. L 定位邊／時鐘軌破損——這是最直接也最典型的扣分點，骨架上缺一段、糊一段，掃描器定向就出問題。
2. 噴印缺口——噴墨頭噴嘴堵塞或方向偏掉，剛好打在 L 邊或時鐘軌上，留下斷線。
3. 熱列／熱轉印元件失效——熱感／熱轉印印頭某個發熱點壞掉，整條對應位置印不出來。
4. 實體損傷——刮傷、磨損、污漬、油墨剝落，破壞了原本完整的定位圖樣。
5. 靜區被侵犯——碼四周留白不足，邊框、文字、其他圖樣壓進靜區，機器校正不到乾淨的明暗基準。
6. DPM 表面不均——雷射打標、針打、蝕刻在金屬／曲面／粗糙表面上，骨架邊緣本就容易斷續或反光不均（這也是 DPM 用 ISO/IEC TR 29158 評估的原因）。

固定圖樣損傷怎麼救？

FPD 的修正方向是「讓固定骨架重新變完整、變乾淨」，從製程與取像兩端下手：

• 校正印標製程——清噴墨頭／換堵塞噴嘴、檢修熱印頭壞點，先把斷線源頭解決；雷射／針打參數（功率、點距、深度）調到骨架邊緣連續。
• 保留足夠靜區——版面上把碼四周留白讓出來，別讓邊框、文字、其他圖案壓進靜區。
• 改善 DPM 對比與打光——金屬曲面標記常因反光使時鐘軌時亮時暗，用同軸光、漫射穹頂光（dome）或低角度暗場光，讓 L 邊與時鐘軌每一格反差一致、邊緣俐落。
• 對焦與解析度足夠——失焦會讓骨架邊緣糊掉、拉低轉換比（TR），確保每格有足夠像素、影像清晰。
• 治具固定碼面——用治具讓零件碼面與相機距離、角度穩定，避免歪斜或景深不足造成局部骨架糊掉。
• 保護碼面——後段製程加保護（覆膜、避刮蹭），防止已合格的定位圖樣在運輸／組裝中被磨損。