Считыватель штрихкодов или сканер штрихкодов — это оптический сканер , который может считывать напечатанные штрихкоды и отправлять содержащиеся в них данные на компьютер . [1] Как и планшетный сканер , он состоит из источника света, линзы и светового датчика для преобразования оптических импульсов в электрические сигналы. Кроме того, почти все считыватели штрихкодов содержат схему декодера , которая может анализировать данные изображения штрихкода, предоставленные датчиком, и отправлять содержимое штрихкода на выходной порт сканера.
Считыватели штрих-кодов можно дифференцировать по технологиям следующим образом:
Считыватели типа ручки состоят из источника света и фотодиода , которые размещаются рядом друг с другом на кончике ручки. Чтобы считать штрих-код, человек, держащий ручку, должен перемещать ее кончик по полосам с относительно равномерной скоростью. Фотодиод измеряет интенсивность света, отраженного от источника света, когда кончик пересекает каждую полосу и пробел в напечатанном коде. Фотодиод генерирует сигнал, который используется для измерения ширины полос и пробелов в штрих-коде. Темные полосы в штрих-коде поглощают свет, а белые пробелы отражают свет, так что сигнал напряжения, генерируемый фотодиодом, является представлением рисунка полос и пробелов в штрих-коде. Этот сигнал декодируется сканером способом, аналогичным тому, как декодируются точки и тире азбуки Морзе .
Лазерные сканеры штрих-кодов используют полупроводниковый лазерный диод для создания лазерного луча. Этот луч направляется отклоняющим зеркалом на полигональное зеркальное колесо. Конструкция может включать фокусирующее устройство, позволяющее сканеру настраивать луч для сканирования на разных расстояниях. [2]
Сканер отклоняет лазерный луч с помощью вращающегося зеркального колеса. Это колесо отклоняет луч построчно по штрих-коду на частотах от 200 Гц до 1200 Гц в большинстве сканеров. Отклоненный луч выходит из сканера под углом раскрытия, который зависит от конструкции сканера. Отклонение позволяет ему пересекать штрих-код в плоскости считывания, фактически превращая его в «считывающий луч». Для размещения неподвижных предметов лазерные сканеры включают в себя колеблющиеся зеркала, которые обеспечивают дополнительное отклонение перпендикулярно основной линии сканирования. Эти зеркала работают на частотах, которые могут варьироваться от 0,1 Гц до примерно 5 Гц, гарантируя, что штрих-коды могут быть считаны в разных ориентациях. [2]
Фотодетектор получает свет через оптическую систему, состоящую из зеркального колеса и оптического фильтра. Отраженный свет, быстро меняющийся по яркости с шаблоном данных, затем преобразуется в электрический сигнал и впоследствии усиливается до уровня, пригодного для цифровой обработки. [2]
Считыватели на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) используют массив из сотен крошечных датчиков света, выстроенных в ряд в головке считывателя. Каждый датчик измеряет интенсивность света непосредственно перед ним. Каждый отдельный датчик света в считывателе ПЗС чрезвычайно мал, и поскольку сотни датчиков выстроены в ряд, в считывателе генерируется рисунок напряжения, идентичный рисунку в штрих-коде, путем последовательного измерения напряжений на каждом датчике в ряду. Важное различие между считывателем ПЗС и перьевым или лазерным сканером заключается в том, что считыватель ПЗС измеряет излучаемый окружающий свет от штрих-кода, тогда как перьевые или лазерные сканеры измеряют отраженный свет определенной частоты, исходящий от самого сканера. Светодиодные сканеры также могут быть изготовлены с использованием датчиков КМОП и заменяют более ранние лазерные считыватели. [3] [ требуется лучший источник ]
Двухмерные сканеры изображений — это новый тип считывателей штрихкодов. Они используют камеру и методы обработки изображений для декодирования штрихкода.
Считыватели видеокамер используют небольшие видеокамеры с той же технологией ПЗС, что и в считывателях штрихкодов ПЗС, за исключением того, что вместо одного ряда датчиков видеокамера имеет сотни рядов датчиков, расположенных в двумерном массиве, что позволяет им генерировать изображение.
Считыватели с большим полем зрения используют промышленные камеры высокого разрешения для захвата нескольких штрихкодов одновременно. Все штрихкоды, появляющиеся на фотографии, декодируются мгновенно (патенты ImageID и инструменты создания кодов) или с помощью плагинов (например, Barcodepedia использовала флэш-приложение и веб-камеру для запроса базы данных), были реализованы варианты решения поставленных задач.
Всенаправленное сканирование использует «серию прямых или изогнутых линий сканирования различных направлений в форме звездочки, кривой Лиссажу или другого многоугольного расположения, которые проецируются на символ, и одна или несколько из них смогут пересечь все полосы и пробелы символа, независимо от ориентации. [4] Почти все они используют лазер. В отличие от более простых однолинейных лазерных сканеров, они создают узор из лучей в различных ориентациях, что позволяет им считывать штрих-коды, представленные под разными углами. Большинство из них используют одно вращающееся многоугольное зеркало и расположение нескольких неподвижных зеркал для создания своих сложных шаблонов сканирования.
Всенаправленные сканеры наиболее известны по горизонтальным сканерам в супермаркетах, где упаковки скользят по стеклянному или сапфировому окну. Существует ряд различных всенаправленных устройств, которые можно использовать для различных приложений сканирования, начиная от приложений розничного типа, где штрих-коды считываются всего в нескольких сантиметрах от сканера, до промышленного конвейерного сканирования, где устройство может находиться на расстоянии пары метров или более от кода. Всенаправленные сканеры также лучше считывают плохо напечатанные, смятые или даже порванные штрих-коды.
Хотя камеры мобильных телефонов без автофокуса не идеальны для считывания некоторых распространенных форматов штрихкодов, существуют 2D-штрихкоды, оптимизированные для мобильных телефонов, а также QR-коды (быстрый отклик) и коды Data Matrix , которые можно быстро и точно считывать как с автофокусом, так и без него. [5]
Камеры мобильных телефонов открывают ряд приложений для потребителей. Например:
Появляется ряд корпоративных приложений, использующих сотовые телефоны:
Считыватели штрих-кода можно различить по конструкции корпуса следующим образом:
В настоящее время любое устройство, оснащенное камерой или сканером документов , может использоваться в качестве считывателя штрихкодов со специальными программными библиотеками, библиотеками штрихкодов. Это позволяет им добавлять функции штрихкодов в настольные, веб-, мобильные или встроенные приложения. Таким образом, сочетание технологии штрихкодов и библиотеки штрихкодов позволяет реализовать с низкой стоимостью любую автоматическую обработку документов OMR , приложение для отслеживания посылок или даже приложение дополненной реальности.
Ранние сканеры штрихкодов всех форматов почти повсеместно использовали распространенный в то время последовательный интерфейс RS-232 . Это был электрически простой способ подключения, и программное обеспечение для доступа к нему также было относительно простым, хотя его нужно было писать для конкретных компьютеров и их последовательных портов.
По мере развития ПК с его различными стандартными интерфейсами считыватели штрихкодов начали использовать последовательные интерфейсы клавиатуры. Раннее оборудование «клавиатурного разрыва» подключалось между портом PS/2 и клавиатурой, при этом символы со сканера штрихкодов появлялись точно так же, как если бы они были набраны на клавиатуре. Сегодня этот термин используется более широко для любого устройства, которое может быть подключено и вносить вклад в поток данных, поступающих «с клавиатуры». Клавиатурные разрывы, подключаемые через интерфейс USB, легко доступны. Во многих случаях предоставляется выбор типов интерфейса USB ( HID , CDC ).
Есть несколько других менее распространенных интерфейсов. Они использовались в больших системах EPOS с выделенным оборудованием, а не прикреплялись к существующим компьютерам. В некоторых из этих интерфейсов сканирующее устройство возвращало аналоговый сигнал, пропорциональный интенсивности, наблюдаемой при сканировании штрихкода. Затем он декодировался хост-устройством. В некоторых случаях сканирующее устройство преобразовывало символику штрихкода в ту, которая могла быть распознана хост-устройством, например, Code 39 .
Некоторые современные портативные считыватели штрихкодов могут работать в беспроводных сетях в соответствии со стандартами IEEE 802.11g ( WLAN ) или IEEE 802.15.1 ( Bluetooth ). Некоторые считыватели штрихкодов также поддерживают радиочастоты, а именно 433 МГц или 910 МГц. Считыватели без внешних источников питания требуют периодической подзарядки батарей , что может сделать их непригодными для некоторых видов использования.
Разрешение сканера измеряется размером световой точки, излучаемой считывателем. Если эта световая точка шире любой полосы или пробела в штрих-коде, то она перекроет два элемента (два пробела или две полосы) и может выдать неправильный вывод. С другой стороны, если используется слишком маленькая световая точка, то она может неправильно интерпретировать любую точку на штрих-коде, что сделает конечный вывод неправильным.
Наиболее часто используемый размер — 13 мил (0,013 дюйма или 0,33 мм ), хотя некоторые сканеры могут считывать коды размером до 3 мил (0,003 дюйма или 0,075 мм ). Более мелкие штрихкоды должны быть напечатаны с высоким разрешением для точного считывания.
Медиафайлы по теме Сканеры штрих-кодов на Wikimedia Commons