|
Технический ликбез.
|
Глубина поля сканирования
Handset / Scanset
Всенаправленное сканирование
Лазерный диод видимого спектра
Система как комплекс
Обработка сигнала
Как работает голографическая технология
|
|
Глубина поля сканирования
Среди множества характеристик любого сканера штрих-кодов показатель глубины поля сканирования наиболее часто указывается в документации. Глубина поля сканирования означает расстояние, на котором сканер в состоянии верно считывать штрих-код и определяет, насколько подходит данный сканер для решения конкретной задачи. Сканер состоит из оптической, механической и электронной частей, совместная работа которых определяет производительность сканера. Самые заметные ограничения на работу сканера накладывает оптическая составляющая, то есть система, через которую проходит исходящее излучение и механизм, принимающий отраженный луч
Лазерный диод видимого спектра (VLD) - сердце излучающей системы. Для того чтобы «увидеть» штрих-код, разнонаправленное излучение диода должно быть сфокусировано в луч определенного диаметра и должно оставаться в этих пределах на всем пространстве поля сканирования. Диаметр лазерного луча – главный параметр, определяющий минимальную ширину штриха, который может считывать сканер. Проще говоря, чем уже штрих, тем тоньше должен быть лучлазера. В идеале луч лазера должен сохранять диаметр и форму на неограниченном расстоянии от источника, но на практике так не бывает. Реальный луч лазерного диода (рис.1) сходится в определенной точке фокуса (d) и затем начинает расходиться. Это явление обуславливает существование в пределах поля сканирования особых благоприятных областей ("sweet spots"), и обьясняет, почему крупные штрих-коды могут считываться на большем расстоянии. Когда сфокусированный лазерный луч проходит вдоль штрих-кода, он
либо отражается светлыми областями, либо поглощается темными. Отраженный свет затем собирается и фокусируется на фотоэлементе. С этого момента отраженный луч переходит в электрический сигнал. Сбор и фокусировка излучения происходит главным образом посредством линз, зеркал и их сочетаний. Фокусное расстояние, определяемое как дистанция, на которой параллельный луч, проходящий через линзу, фокусируется в точку, подбирается для каждого сканера путем расчетов и тщательных экспериментов. Определение фокусного расстояния оптической системы осложняется взаимодействием с механикой и электроникой и, кроме того, необходимостью функционирования сканера на расстоянии.
Положение фокуса линзы неизменно только для параллельных входящих лучей. Как показано на рис.2, существует угол между плоскостью штрих-кода и собирающей линзой, зависящий от расстояния между ними, который меняет положение фокуса. Это, в конечном счете, меняет размер образа, воспринимаемого детектором. Кроме того, конструкция должна компенсировать влияние закона обратных квадратов. Законы физики говорят, что излучение источника света (в данном случае - отраженного
луча) меняется пропорционально квадрату расстояния между источником и приемником (рис. 3). С учетом этих факторов, принимающий механизм должен функционировать на том же расстоянии, на котором выдерживается фокусировка лазерного луча.
Так что, когда Вы будете просматривать документацию, помните, что глубина поля сканирования это не просто какая-то случайная цифра. Напротив, это обусловленная конструкцией и точно определенная rраница, в пределах которой сканер может стабильно работать со штрих-кодами различного размера, контрастности и формы.
|
Handset / Scanset
Представьте себе новогоднюю гирлянду из 256 лампочек. Теперь представьте, что каждая лампочка может быть включена или выключена. Число возможных комбинаций включенных и выключенных лампочек невообразимо и составляет 1.157 x 1077. Поверите Вы или нет, но таково количество возможных конфигураций у многих сканеров штрих-кодов компании Metrologic. Большинство наших сканеров имеют 32 байта по 8 бит конфигурационной памяти. Это означает в общем 256 бит памяти, каждый из которых может быть «включен» или «выключен».
Каждый бит выполняет определенную функцию. Традиционно сканеры программируются или настраиваются с помощью меню штрих-кодов. Этот метод работает хорошо, но может быть утомителен, если применяется более сложная конфигурация или схема сканирования плохо подходит для считывания меню. Другой способ – использовать удобные программы настройки Scanset & Handset. Эти простые в использовании программы управляются с помощью меню и позволяют программировать или настраивать сканеры через серийный порт ПК. Handset работает с сериями MS951, IS4120 и IS4320. Scanset работает с MS700i, MS860, MS6720 и со всеми сканерами серии Tech line. Кроме того, Metrologic в 1997 году выпустила удобную программу Holoset, специально разработанную для работы с серией HoloTrak. С помощью данных программ пользователь может легко интегрировать сканер Metrologic в свою систему.
|
Всенаправленное сканирование
Почему выбирают сканер со схемой сканирования по всем направлениям? Причина такого выбора ясна. Всенаправленное сканирование, как определял Роджер С.Палмер в «The Bar Code Book», это когда «сканирующие траектории луча образуют звездообразный или другой многоугольный узор, так, что одна или более траекторий сканирования обязательно захватывают весь штрих-код независимо от того, каким образом он ориентирован».
При всенаправленном сканировании не нужно особенно следить за ориентацией штрих-кода в поле сканирования. При линейном сканировании луч движется только по одной траектории, следовательно, траектория и штрих-код должны быть расположены так, чтобы траектория сканирования проходила через все символы кода. У всенаправленных сканеров Metrologic поле сканирования покрыто сетью из 20-25 пересекающихся траекторий. Это может быть ценным в случае, когда нужно регистрировать много разнообразных товаров, штрих-код на которых ориентирован по разному. Всенаправленные сканеры также лучше справляются со считыванием помятых или частично поврежденных штрих-кодов, а также штрих-кодов с плохим качеством печати.
Возможно Вам будет полезно узнать в общих чертах, как сканер создает сетку из множества траекторий сканирования.
Внутри сканера находится источник излучения – лазерный диод видимого спектра. В центре размещается вращающийся многогранник, состоящий из фасонных зеркал. Зеркала отражают луч по-разному, так как установлены под различными углами. При вращении многогранника траектория отраженного луча лазера образует дугу. Число дуг определяется числом зеркал многогранника. В устройствах Metrologic их обычно четыре. Затем движущийся луч лазера проходит через серию фиксированных зеркал, создающих «кадры» сканирования. Умножая число зеркал многогранника на число кадров мы получаем число траекторий сканирования. Так, например, 4х5=20. Углы взаимного расположения «кадров» определяются исходя из необходимости обеспечивать наличие сетки траекторий на всем пространстве поля сканирования. В результате получается густая сеть пересекающихся траекторий сканирования, обеспечивающая считывание штрих-кода независимо от его ориентации.
К этой категории устройств относятся сканеры, обычно встраиваемые в стойки около касс в супермаркетах, как, например, Metrologic MS860i. Встраиваемые сканеры предпочтительнее, когда главное требование – высокая пропускная способность при большом количестве проходящего товара. Розничная торговля уже не единственная область применения таких сканеров. Сфера их применения постоянно расширяется за счет других коммерческих приложений. Встраиваемые сканеры используются для систем автоматического пропускного контроля, систем учета посещения и присутствия, обработки документооборота (см. стр.2 приложения для библиотек)
Всенаправленными являются также стационарные сканеры, например, MS700i. Хотя они и не встраиваются в кассовую стойку, но, благодаря малой занимаемой площади могут быть установлены почти везде. Для промышленных приложений лучший выбор – сканеры серии Tech 7 и Tech 10. Эти прочные и основательные аппараты отличаются также быстротой и надежностью.
Наиболее подходящий сканер для решения конкретной задачи.
Нужен ли Вам всенаправленный сканер?
Чтобы ответить на этот вопрос определите есть ли у задачи, которую Вам предстоит решать следующие свойства:
• Большой поток проходящего товара
• Необходимость в высокой пропускной способности
• Отсутствие четкой ориентации штрих-кода по отношению к
сканеру.
• Наличие штрих-кодов низкого качества
|
Лазерный диод видимого спектра.
Считыватель штрих-кода это устройство, оптически регистрирующее рисунок штрих-кода и конвертирующее его в эквивалентный цифровой сигнал. Чтобы получить «снимок» штрих-кода, нужно осветить его источником света. Обычно для этого применяется лазер, так как он легко может быть сфокусирован на всем протяжении поля сканирования. Глубина поля сканирования означает максимальное расстояние, на котором сканер может считывать штрих-коды.
Если CCD-устройства, использующие обычные светодиоды в качестве источника света, должны соприкасаться со штрих-кодом или находиться очень близко к последнему, лазерные сканеры с глубиной поля сканирования в несколько сантиметров не требуют этого. Это означает отсутствие царапин, различных повреждений и износа поверхности товара или штрих-кода.
Еще один пример необходимости сканирования на дистанции – ситуация, когда сканер не может соприкасаться с кодом из-за защитного материала, например, стекла или просто в силу особенностей самого товара.
Если в сканере применен лазер, то обычно луч лазера проходит вдоль штрих-кода. Отсюда и название – сканер штрих-кодов. В качестве источников излучения могут применяться инфракрасные лазерные диоды, лазерные диоды видимого спектра и гелий-неоновые лазерные трубки.
.jpg) По многим причинам наиболее популярны лазерные диоды видимого спектра (VLD).
Они надежны, срок их службы в несколько раз больше, чем у гелий-неоновых трубок. Так как напряжение питания очень низкое – обычно чуть больше 2 вольт, то им не требуется специальный источник питания. Кроме того, они имеют очень компактный прочный и легкий корпус. Поскольку лазерный диод потребляет очень мало энергии, он может применяться в сканерах, питающихся непосредственно от компьютера или даже от батареек.
Излучение видимого спектра предпочтительнее, чем инфракрасное, так как было выяснено, что штрих-код, нанесенный на некоторые материалы не считывается инфракрасным лазером. Хотя мы видим, что код представляет собой темные штрихи, нанесенные на светлый фон, инфракрасное излучение поглощается иным образом, чем видимое.
Инфракрасные лазеры не используются широко еще и потому, что требуется отдельный видимый нацеливающий лучь в помощь оператору, так как инфракрасное излучение не воспринимается человеческим глазом(см. рис. 2).
.jpg)
Еще одна особенность лазерного диода видимого спектра – встроенный фотодиод. Кроме излучения, исходящего от передней поверхности кристалла, часть излучения исходит с задней поверхности. Эта часть излучения улавливается фотодиодом, расположенным внутри корпуса лазерного диода. Сигнал фотодиода выводится на разьем с задней стороны корпуса лазерного диода. Этот сигнал может использоваться управляющей микросхемой для управления мощность излучения.
И наконец, лазерные диоды видимого спектра становяться все дешевле. Лазерный диод, будучи значительно дешевле гелий-неоновой трубки является доступным и эффективным инструментом для сканирования штрих-кодов. |
Система как комплекс
Сканер штрих-кодов, будь то лазерный или ССD, ручной или стационарный, это просто устройство, быстро и легко передающее данные, зашифрованные в штрих-коде другому устройству. Сканер напоминает модем в том смысле, что он не представляет ценности без компьютера, принимающего информацию, обрабатывающего программного обеспечения и монитора или принтера, позволяющих просматривать полученные или обработанные данные.
Существует множество типов систем сканирования штрих-кодов. Тип нужной Вам системы определяется исходя из задач, которые ей предстоит решать. Простейшая система может состоять из сканера, декодера, компьютера и принтера. Компоненты, подключенные к компьютеру, называются периферийными.
Сканер воспринимает информацию, заложенную в штрих-коде посредством отраженного излучения. Изображение освещенного штрих-кода воспринимается сканером так как пробелы между штрихами отражают больше света, чем сами штрихи. Затем изображение штрих-кода конвертируется в цифровой сигнал (последовательность нулей и единиц) соответствующий последовательности штрихов и пробелов кода. Такой процесс происходит в любом сканере, и у сканеров без функции декодирования, таких как MS941, цифровой сигнал затем передается по кабелю внешнему декодеру. Другие сканеры, такие как, например, MS951 или MS700i декодируют самостоятельно. Декодер переводит цифровой сигнал в символы, которые были в нем закодированы, например, «0123» и затем передает «0123» компьютеру или устройству, работающему в формате ASCII, общем формате данных для многих компьютерных систем.
Когда эта информация поступает от декодера, программное обеспечение, установленное на компьютере (см. «Прикладные программы») определяет, что дальше делать с данными.
В общем случае программа сопоставляет штрих-код с файлом, содержащим информацию о цене или товаре, или сохраняет декодированную информацию в виде файла для последующего использования. Данные могут быть распечатаны на принтере и переданы мэйнфрейму или сети, к которой подключен компьютер. Для терминалов торговых точек (POS) система в основном такая же, однако принтер здесь заменен на регистрационную ленту, а в комплект входят монитор и кассовый аппарат. Обычно это специальный компьютер – так называемый электронный кассовый аппарат.
Выше описаны два типа систем считывания штрих-кода. Существует много других типов: портативные, промышленные, верификационные и радио-системы работающие в режиме реального времени. Понимание требований конкретного приложения поможет Вам определиться в выборе наиболее оптимальной системы
|
Обработка сигнала
Перед тем как декодер сканера сможет обработать закодированную в штрих-коде информацию, он должен получить цифровые сигналы, соответствующие ширине каждого штриха и каждого пробела. Преобразователь сигнала конвертирует изображение штрих-кода в электрический сигнал, соответствующий этому образу. Для понимания процесса конвертации сначала нужно уяснить, каким образом сканер «видит» штрих-код.
Начинается все с того, что луч лазера направляется на поле сканирования. Попадая на какой-то обьект, часть излучения отражается от этого обьекта. Свет, исходящий от обьекта, называется отраженным излучением. Любой обьект часть излучения поглощает, а часть отражает.
Уровень отраженного излучения зависит от особенностей обьекта и также от цвета и текстуры поверхности. Поверхность обычно одинакова в любой точке штрих-кода, поэтому печать и фон определяют уровень отраженного излучения.
Обычно штрих-код представляет собой светлый фон с темными штрихами (а). Это обеспечивает различимый переход между низким и высоким уровнями отраженного излучения. Это важно, поскольку сканер регистрирует именно перепады уровня излучения, а не мощность излучения как таковую.
Процессор обработки сигнала определяет перепады уровня излучения и переводит информацию в цифровой сигнал. Для этого часть излучения проходит через линзу и концентрируется на фотодиоде. Фотодиод превращает излучение в электрический сигнал, пропорциональный по мощности отраженному излучению. Поскольку этот сигнал очень слаб, он проходит через серию усилителей, чтобы достич уровня, необходимого для дальнейшей работы (b). Усилители также выполняют функции фильтров, выделяя только тот сигнал, который попадает в рабочую полосу пропускания сканера.
Затем детектор переходов определяет моменты, когда уровень сигнала сильно меняется (c) за короткий промежуток времени. Это означает переход от пробела, то есть высокого уровня отраженного излучения, к штриху, то есть к низкому уровню отраженного излучения. Переход от штриха к пробелу определяется, когда уровень сигнала быстро меняется с низкого на высокий (d). Зарегистрированные переходы затем складываются в цифровую последовательность, представляющую собой цифровой образ штрих-кода (е), который передается в компьютер для декодирования. Плохо напечатанные края, разрывы штрихов и изьяны поверхности – влияние всех этих недостатков должен компенсировать процессор. Очевидно, что штрих-код из четко напечатанных черных штрихов на белом фоне читается наиболее легко.
|
Как работает голографическая технология
Работа HoloTrak не похожа на работу других сканеров. Здесь используется уникальная голографическая технология компании Metrologic. Поскольку зоны сканирования расширены и этикетки со штрих-кодом движутся быстрее HoloTrak имеет преимущество перед обычными сканерами и показывает гораздо больший процент верных считываний. Простой и функциональный вращающийся диск – единственная движущаяся часть HoloTrak. На диске расположены около 20 голографических линз, которые направляют, фокусируют и управляют сканирующими лучами. Эти линзы также собирают и упорядочивают сигнал отраженный от штрих-кода. С помощью высокоточного оборудования изготавливается диск-матрица, затем штампуются точные его копии с помощью процесса, похожего на фотопечать. Этот процесс прост, дешев и обеспечивает большую точность
 Как происходит голографическое сканирование:
1. Луч лазера (красный) направляется на HoloDisc®
2. Вращающийся HoloDisc создает сканирующие лучи
3. Вращение направляет луч по траектории, пересекающей
штрих-код. Отраженные сигналы (желтый) на обратном пути проходят через HoloDisc. Голографические линзы на диске собирают и упорядочивают сигналы
4.Обратный сигнал передается на фотодетектор, где преобразуется в электрический сигнал, который затем декодируется.
|
|
по материалам компании Metrologic
|
|
