Технологии сканирования штрих-кода

25 сентября 2018

С момента изобретения пригодного для широкого использования штрих-кода прошло, грубо говоря, 40 лет. Сканер штрих-кода, как устройство для его считывания, имеет такую же историю.

Нам, привыкшим к бурному развитию технологий в компьютерной сфере, привыкшим к постоянному устареванию одних и приходу на их место более совершенных технологий, вероятно покажется странным, что за все эти 40 лет реальной успешности достигли всего 4 технологии сканирования штрих-кода.

Согласно теории эволюции, они выиграли битву за выживание неслучайно и до сих пор каждая их них имеет право на существование. Конечно, это справедливо, если знать сильные и слабые стороны каждой их технологий считывания штрих-кода. Надеемся, что после прочтения нашей статьи вы сможете более осознанно выбрать сканер штрих-кода, оптимально подходящий для вашего бизнеса, а не только потому что «такой установлен у моего друга/партнёра» и т.д. Ведь даже внешне похожий бизнес, как правило, сильно разница в деталях, а в них, как известно и кроется подвох.

На заметку: не стоит использовать материал данной статьи как «настольное пособие», чтобы выбрать сканер штрих-кода – подробную консультацию оптимально провести со специалистом. Статья же предназначена для первоначального ознакомления с теорией обширного мира технологий штрихового кодирования.

CCD сканеры штрих-кода

Это самая первая технология сканирования, получившая поистине массовое распространение.

CCD сканер штрих-кода с помощью встроенных светодиодов подсвечивает штрих-код. Отражённый от штрих-кода свет попадает на зеркало сканера и проецируется на матрицу из ПЗС-элементов.

Основные преимущества CCD сканеров штрих-кода:

Современный CCD сканер считает даже штрих-код с минимальной толщиной линий в коде 0,1 мм (4 mil)
Скорость сканирования сопоставима с лазерными аналогами
Полное отсутствие подвижных элементов в сканере - высокая надёжность
Невысокая стоимость – отлично вписывается в системы с невысокими требованиями к скорости сканирования штрих-кодов

Основные недостатки CCD сканеров штрих-кода:

Сравнительно небольшая дальность сканирования (до 5-8 см)
Жёстко ограниченная ширина сканирования (сканер не в состоянии считать штрих-код который физически шире его ПЗС-матрицы)
Высокие требования к качеству штрих-кода (в частности, к его контрастности)
Сложности, вплоть до невозможности сканировать штрих-код с криволинейной поверхности

Тем не менее, как было отмечено выше, не стоит изымать CCD сканер штрих-кода из рассмотрения: технология, за годы существования, достигла отточенности и совершенства, а стоимость предлагаемых на рынке моделей недостижимо низка для любой из конкурирующих технологий. Отличная возможность сэкономить, если предполагается решать задачу с небольшими объёмами сканирования штрих-кодов.

Лазерные сканеры штрих-кода

Технология предназначена для считывания всех распространённых линейных (одномерных) типов штрих-кодов.
На текущий момент это наиболее известная технология в России (в Европейских странах её позиции вовсю теснятся более современной Linear Image технологией сканирования одномерных штрих-кодов. Но о ней ниже).

В основе любого лазерного сканера штрих-кодов вы найдёте два обязательных элемента: собственно лазерный диод, генерирующий видимый человеком лазерный луч, и зеркало (или, в зависимости от класса сканера, целую систему зеркал).

В самых распространённых ручных лазерных сканерах штрих-кода данное зеркало совершает колебательные движения под действием электромагнитного поля. В итоге, лазерный луч от диода попадает на зеркало и, соответственно, отражается от него под разными углами. В современных моделях скорость колебаний зеркала достигает 100 циклов с секунду – поэтому оператор видит сплошную яркую линию. На самом деле, это «пятно» от лазерного луча очень быстро «бегает» справа –налево вдоль штрих-кода.

Тот же принцип отражения лазерного луча под разными углами применяется и в сканерах штрих-кода более производительного настольного или встраиваемого классов. Но в них, для получения лазерных сканирующих линий, применяется уже не колеблющееся в электромагнитном поле зеркальце, а целая система зеркал, вращаемых отдельным двигателем. В результате сложной системы отражений, пользователь видит уже не один лазерный луч, а как бы пересекающуюся сетку из 20 и даже более лучей. Это нужно для того, чтобы оператор на кассовом узле не тратил время на ориентацию штрих-кода товара перед сканером – ведь какой-то луч из созданной сканером «сетки» обязательно пересечёт штрих-код.

Преимущества лазерных сканеров штрих-кода:

Узкий лазерный луч позволяет считывать даже штрих-коды, расположенные в плотный столбик
Как правило, лазерные сканеры штрих-кода имеют большую ширину сканирования и используются при сканировании широких штрих-кодов
Большая дальность сканирования (от 15-30 см в простых моделях., до 10 и более метров в специализированных моделях промышленного класса)

Основное недостатки лазерных сканеров штрих-кода:

Присутствие подвижных элементов в сканирующем модуле (помним про зеркало или даже систему зеркал с дорогих моделях)
В той плоскости, где лазерный луч пересёкает штрих-код, его линии не должны быть повреждены
Совершенно не годятся для нормальной работы с двумерными типами штрих-кодов

Тут следует сделать небольшое отступление – дело в том, что практически все производители лазерных сканеров штрих-кода пытались «продвинуть» на рынок модели, предназначенные для сканирования псевдодвумерного штрих-кода PDF417. Технически, данный код представляет собой просто большое количество линейных штрих-кодов, но очень небольшой высоты и размещённых в столбик. Таким образом, для считывания такого кода предполагалось медленно и равномерно проводить лазерным лучом по штрих-коду по вертикали, чтобы сканер мог последовательно отсканировать все эти «слои» кода. Недостатки налицо: очень невысокая скорость сканирования, как правило требуется несколько повторов считывания, а также крайне высокая чувствительность сканера в повреждениям кода. Поэтому широкого распространения лазерные сканеры штрих-кода с возможность чтения PDF417 так и не получили.

Linear Image сканеры штрих-кода

Самая современная из технологий для считывания линейный штрих-кодов, в которой воплощены идеи обработки не непосредственно штрих-кода, а его цифрового изображения. Цифровой фотографии штрих-кода, по-сути.

Только в отличие от ещё более мощной Area Image технологии (о ней ниже), Linear Image сканер штрих-кода делает не двумерный снимок всего штрих-кода, а лишь одномерный снимок той его полосы, которая подсвечена светодиодной подсветкой сканера. В этом они схожи с лазерными сканерами штрих-кодов. Но вот возможностей сканирования штрих-кодов плохого качества у Linear Image сканера больше: если в плоскости сканирования попались некачественные штрихи, он автоматически восстановит поврёждённое место из зоны чуть выше или ниже сканирования. Кроме этого, в сканеры штрих-кода данного класса установлено специальное программное обеспечение, позволяющее им как производить улучшения качества получаемого снимка, так и проводить реконструкцию некачественного снимка своими силами. И всё это за доли секунды: 200, 300 и даже 700 сканирований в секунду уже не предел для Linear Image сканеров штрих-кода (против 50-100 сканирований в лазерных сканерах штрих-кода).

Преимущества Linear Image сканеров штрих-кода:

Высокая скорость сканирования
Улучшенное считывание некачественных штрих-кодов
Улучшенная работа у условиях сложного освещения (от полной темноты до яркого света)
Полностью отсутствуют подвижные механизмы в сканере – высокая надёжность
Доступны все современные интерфейсы

Недоставки Linear Image сканеров штрих-кода:

Не годятся для сканирования двумерных штрих-кодов (и проблема считывания кода PDF-417 та же, что описана в разделе «Лазерные сканера штрих-кода»)
Трудны в работе, если штрих-коды небольшой высоты и расположены плотным «столбиком», так как полоса засветки толще, чем у лазерных сканеров

Area Image сканеры штрих-кода

Самая современная и, одновременно, самая мощная их технологий считывания штрих-кодов.
Дело в том, что, покупая Area Image сканер штрих-кода, вы получаете абсолютно универсальное устройство, которое можно использовать как для считывания линейных штрих-кодов, так и для двумерных (или матричных) типов штрих-кодов, а так же распознавания OCR шрифтом или же использовать его просто как устройство захвата изображения.

Дело в том, что сканер штрих-кода такого типа, по-сути, использует технологию фотоаппарата. Только очень высокоскоростного: в режиме считывания сканер делает цифровой снимок штрих-кода целиком, автоматически распознаёт на полученном изображении штрих-код и расшифровывает его. И всё это быстрее, чем человек успеет моргнуть.

Ещё лет 5-7 назад такая скорость обработки изображения была невозможна: процессорам сканеров не хватало производительности и внутреннее программное обеспечение не было столь совершенным. А в наше время достижения в сфере микропроцессорной электроники и программного обеспечения сканеров сделали это реальностью.

Преимущества Area Image сканеров штрих-кода:

Неважен тип штрих-кода (линейный или двумерный)
Неважно, под каким углом штрих-код поднёсен к сканеру – на итоговом «снимке» сканер всё равно его распознает
Современный Area Image сканер штрих-кода самостоятельно повышает резкость полученных изображений штрих-кодов
С помощью встроенной подсветки компенсирует недостатки или избыточность освещения в помещении
Устраняет всевозможные блики, поэтому пригоден для считывания штрих-кода с экрана мобильного телефона, КПК или дисплея ПК
Очень надёжны в эксплуатации, так как в сканирующем модуле отсутствуют подвижные механизмы.

Недостатки Area Image сканеров штрих-кода: