Введение
Электронное устройство
Считыватель штрих-кодов или сканер штрих-кодов — это оптический сканер, способный считывать печатные штрих-коды и передавать содержащиеся в них данные на компьютер. Как и планшетный сканер, он состоит из источника света, линзы и светочувствительного элемента для преобразования оптических импульсов в электрические сигналы. Кроме того, почти все считыватели штрих-кодов содержат схему декодирования, которая анализирует данные изображения штрих-кода, полученные от датчика, и отправляет содержимое штрих-кода на выходной порт сканера.
Считывающие устройства типа ручки
Считыватели в виде ручки состоят из источника света и фотодиода, расположенных рядом друг с другом на кончике ручки. Для считывания штрих-кода человек, держащий ручку, должен перемещать ее кончик по штрихам и пробелам с относительно равномерной скоростью. Фотодиод измеряет интенсивность света, отраженного от источника света, когда кончик пересекает каждый штрих и пробел в напечатанном коде. Фотодиод генерирует форму сигнала, которая используется для измерения ширины штрихов и пробелов в штрих-коде. Темные штрихи в штрих-коде поглощают свет, а светлые пробелы отражают свет, поэтому волнообразный сигнал напряжения, генерируемый фотодиодом, представляет собой рисунок штрихов и пробелов в штрих-коде. Эта форма сигнала декодируется сканером аналогично тому, как декодируются точки и тире в коде Морзе.
Лазерные сканеры
Лазерные сканеры штрих-кодов используют полупроводниковый лазерный диод для генерации лазерного луча. Этот луч направляется отклоняющим зеркалом на многогранное зеркальное колесо. В конструкции может быть предусмотрено фокусирующее устройство, позволяющее сканеру регулировать луч для сканирования на разных расстояниях. Сканер отклоняет лазерный луч с помощью вращающегося зеркального колеса. Это колесо отклоняет луч построчно по штрих-коду с частотой от 200 Гц до 1200 Гц в большинстве сканеров. Отклоненный луч выходит из сканера, расходясь под углом, который зависит от конструкции сканера. Отклонение позволяет лучу проходить через штрих-код в плоскости считывания, фактически превращая его в "луч считывания". Для считывания неподвижных объектов лазерные сканеры оснащены осциллирующими зеркалами, обеспечивающими дополнительное отклонение перпендикулярно основной линии сканирования. Эти зеркала работают с частотой от 0,1 Гц до приблизительно 5 Гц, что обеспечивает возможность считывания штрих-кодов в различных положениях.
Считывающие устройства на основе камеры
Двумерные сканеры — это более новый тип считывателей штрих-кодов. Они используют камеру и методы обработки изображений для декодирования штрих-кода. Считыватели на основе видеокамер используют небольшие видеокамеры с той же CCD-технологией, что и в CCD-считывателях штрих-кодов, но вместо одного ряда датчиков видеокамера имеет сотни рядов датчиков, расположенных в виде двумерного массива для создания изображения. Считыватели с широким полем зрения используют промышленные камеры высокого разрешения для одновременного считывания нескольких штрих-кодов. Все штрих-коды, попадающие в поле зрения камеры, могут быть расшифрованы мгновенно (с использованием патентов ImageID и инструментов создания кодов) или с помощью плагинов (например, Barcodepedia использовала Flash-приложение и веб-камеру для запроса базы данных) – реализованы различные варианты решения этих задач.
Сканеры штрих-кодов, работающие в любом направлении
Всенаправленное сканирование использует серию прямых или изогнутых сканирующих линий различных направлений, формирующих узор в виде звездочки, кривой Лиссажу или другой многоугольной конфигурации. Эти линии проецируются на штрих-код, и одна или несколько из них обязательно пересекут все его элементы – штрихи и пробелы, – независимо от ориентации кода. Почти все такие сканеры используют лазер. В отличие от простых однолинейных лазерных сканеров, они создают узор из лучей, ориентированных в разных направлениях, что позволяет считывать штрих-коды, представленные под разными углами. Большинство всенаправленных сканеров используют одно вращающееся многоугольное зеркало и систему из нескольких неподвижных зеркал для генерации сложных траекторий сканирования. Наиболее распространены всенаправленные сканеры горизонтального типа, используемые в супермаркетах, где товары проносятся мимо стеклянного или сапфирового окна. Существует широкий спектр всенаправленных сканеров, предназначенных для различных задач: от розничных приложений, где штрих-код находится всего в нескольких сантиметрах от сканера, до промышленного конвейерного сканирования, где расстояние между сканером и кодом может достигать нескольких метров и более. Всенаправленные сканеры также лучше справляются со считыванием штрих-кодов низкого качества печати, помятых или даже порванных.
Библиотека штрих-кодов
В настоящее время любое устройство, оснащенное камерой, или устройство со сканером документов может использоваться как считыватель штрих-кодов с помощью специальных программных библиотек, библиотек для работы со штрих-кодами. Это позволяет добавлять функции распознавания штрих-кодов в десктопные, веб-, мобильные или встраиваемые приложения. Таким образом, сочетание технологии штрих-кодирования и библиотек для работы со штрих-кодами позволяет с минимальными затратами реализовать автоматизированную обработку документов (OMR), системы отслеживания посылок или даже приложения дополненной реальности.
Серийные интерфейсы
Ранние сканеры штрих-кодов, во всех форматах, почти повсеместно использовали тогдашний распространённый последовательный интерфейс RS 232. Это было простое с электрической точки зрения средство подключения, и программное обеспечение для доступа к нему также относительно простое, хотя и требовало написания для конкретных компьютеров и их последовательных портов. С развитием ПК и его различных стандартных интерфейсов, сканеры штрих-кодов начали использовать последовательные интерфейсы клавиатуры. Первые устройства типа "клин клавиатуры" подключались между портом PS/2 и клавиатурой, при этом символы, считываемые сканером штрих-кода, отображались так, как будто они были введены с клавиатуры. Сегодня этот термин используется в более широком смысле для любого устройства, которое можно подключить и которое добавляет данные в поток, поступающий "с клавиатуры". Устройства типа "клин клавиатуры" с подключением через интерфейс USB широко доступны. Во многих случаях предлагается выбор типов USB-интерфейсов (HID, CDC).
Собственные интерфейсы
Есть несколько других, менее распространенных интерфейсов. Они использовались в крупных EPOS-системах со специализированным аппаратным обеспечением, а не подключались к существующим компьютерам общего назначения. В некоторых из этих интерфейсов сканирующее устройство возвращало аналоговый сигнал, пропорциональный интенсивности, зарегистрированной при сканировании штрих-кода. Этот сигнал затем декодировался управляющим устройством. В некоторых случаях сканирующее устройство преобразовывало символику штрих-кода в формат, распознаваемый управляющим устройством, например, Code 39.
Беспроводные сети
Некоторые современные портативные считыватели штрих-кодов могут работать в беспроводных сетях по стандартам IEEE 802.11g (WLAN) или IEEE 802.15.1 (Bluetooth). Некоторые считыватели штрих-кодов также поддерживают радиочастоты, например, 433 МГц или 910 МГц. Считыватели, не имеющие внешнего источника питания, требуют периодической подзарядки аккумуляторов, что может ограничивать их применение в некоторых случаях.
Резолюция
Разрешение сканера измеряется размером светового пятна, излучаемого считывателем. Если это световое пятно шире, чем любая полоса или промежуток в штрих-коде, оно перекроет два элемента (два промежутка или две полосы) и может выдать неверный результат. С другой стороны, если используется слишком маленькое световое пятно, оно может неверно интерпретировать любое пятно на штрих-коде, что приведет к неверному конечному результату. Наиболее распространенный 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 штрих-коды необходимо печатать с высоким разрешением для точного считывания.