MEMS Dispozitive pentru citirea codului de bare Alexandrescu Mădălina-Elena Grupa: 55RD

Transcriere

1 MEMS Dispozitive pentru citirea codului de bare Alexandrescu Mădălina-Elena Grupa: 55RD

2 Ce este un cod de bare? Codul de bare este o reprezentare de date codificată (cifrată), destinată a fi citită pe cale optică. Codurile de bare sunt folosite în multe domenii, în special cea industrială. Un cod de date are aspectul unui șir de bare negre de diverse grosimi pe un fundal alb. În general fiecare cifră sau literă se reprezintă printr-o anumită combinație de 1 sau mai multe bare. Există astfel mai multe formate (sisteme) de coduri de bare. Codurile de bare sunt citite și decodate cu ajutorul unor scanere speciale. Acestea măsoară reflexia luminii, interpretează codurile drept cifre și litere și trimit acestea unui calculator sau altui dispozitiv de gestionare a datelor. Scanerele actuale recunosc mai multe formate. Setul de simboluri utilizate este în general restrâns (cuprinde de obicei literele, cifrele și câteva semne speciale), dar sistemele de alcătuire (formatele) codurilor de bare sunt foarte variate. Multe coduri de bare constau în bare verticale (paralele cu axa Y), după diverse formate. Lungimea codului de bare (pe axa X) depinde de cantitatea de date ce trebuie reprezentată. Toate codurile de bare dispun de un caracter special de start/stop ce permite citirea atât de la stânga la dreapta, cât și de la dreapta la stânga. Prin convenție caracterul din stânga este considerat caracterul de start și caracterul din dreapta caracterul de stop. Codurile de bare au fost introduse deoarece mașinile (calculatoarele) în general nu citesc cu ușurință reprezentarea grafică normală a cifrelor și literelor; pentru aceasta s-a dezvoltat domeniul specializat numit Recunoașterea optică a caracterelor.

3 Ce este un cititor de cod de bare? Cititorul de coduri de bare este un dispozitiv electronic alcătuit dintr-o sursă de lumină, o lentilă și un conductor foto care transformă impulsurile optice în impulsuri electrice. Tipuri de coduri de pe bara de pe produse În afară de codurile PLU (cod din patru sau cinci cifre care arată cum a fost crescut produsul respectiv: ecologic, cu pesticide sau dacă a fost modificat genetic), cele mai cunoscute în domeniul alimentar sunt: codurile UPC (UPC-A si UPC-E) ; EAN (EAN8 si EAN13). Codurile de tip UPC sunt specifice Statelor Unite, iar codurile EAN se adresează Europei, fiind creat de Asociația Internațională de Numerotare a Articolelor (numele acestor coduri vine din engleză: European Article Number). Codurile EAN sunt, de fapt, o extensie a codurilor UPC-A. Tipuri cititoare de coduri de bare În functțe de tehnologia de decodare scanerele pot fi clasificate astfel: Stilou Laser LED Cu cameră

4 În funcție de tipul carcasei cititoarele de coduri de bare sunt: Manuale(handheld)- cu mâner și buton de declanșare Stilou(baghetă) Fixe (industriale) identifica produse in linia de productie sau logistica PDA Automate de mare viteză Cititoarelor de coduri de bare moderne operează în rețele wireless cu ajutorul protocoalelor IEEE g (WLAN) sau IEEE (Bluetooth). Bateria (reincarcabilă sau nu) este cea care stabilește durata de operare a unui scaner. În mod uzual o baterie rezistă timp de 8 ore (un schimb de lucru). Majoritatea cititoarelor de coduri de bare folosesc cabluri USB pentru conectare la stația gazdă. De asemenea multe scanere sunt echipate cu conectori de tip RS-232. Cea mai uzuală rezoluție în rândul scanerelor este de 13 mil (0,3302 mm).3 Cum citim codurile de bare de pe produse? Codul UPC-A (cu variantele UPC-E, UPC-2 digit supplement si UPC-5 digit supplement) conține 4 grupe de cifre, după cum urmează: numărul de sistem (number system NS); codul producătorului (manufacturer code) - fiecarui producator ce utilizează acest cod UPC i se atribuie un anumit cod; codul produsului (product code)-fiecare produs are un anumit cod (atribuit de producător) conține informații despre acesta; cifra de verificare (check digit) - ajută la verificarea citirii corecte a codului de către scanner.

5 Codul UPC-E este o variantă prescurtată a codului UPC-A și este folosit în special pe produsele mici ca volum (codul de 12 cifre se reduce la 6 cifre). Codul UPC 2 digit supplement are atașat un alt cod de bare mai mic, și este specific revistelor, ziarelor și periodicelor acest supliment arată periodicitatea aparițiilor (Statele Unite). Codul UPC-5 digit supplement este o variantă mai lungă a codului de mai sus și se atașează cărților, indicând un preț sugerat (Statele Unite). Un cod suplimentar arată că nu există un preț sugerat. Codul suplimentar indică faptul că poate exista și o copie complementară a produsului. Codul se aplică produselor de tip second hand sau uzate, deci nu pot fi taxate cu preț nou. Codul EAN (specific Europei) este o extensie a codului UPC-A, așa cum am menționat și mai sus. Diferența dintre UPC-A si EAN este faptul ca NS consta într-o singură cifră în cazul UPC-A, iar în cazul EAN, NS este format din 2 sau 3 cifre (care arată, de fapt, codul țării de proveniență al produsului respectiv). Ca și în cazul UPC, EAN are 2 variante: una mai lungă (EAN13) și una mai scurtă (EAN8).

6 Codul EAN13 conține aceleași 4 grupe de cifre ca și UPC-A, după cum urmează: numărul de sistem (number system NS vedeți mai jos codul fiecarei țări in parte) codul producatorului (manufacturer code)-fiecarui producator ce utilizează acest cod UPC i se atribuie un anumit cod- acesta este format din 4 sau 5 cifre codul produsului (product code)-fiecare produs are un anumit cod (atribuit de producator) conține informații despre acesta-acesta este format din 5 cifre, cel mai des cifra de verificare (check digit)-ajută la verificarea citirii corecte a codului de către scanner În ultima vreme au apărut și alte tipuri de EAN13 (de fapt, ele conțin aceleași informații, doar poziția cifrelor față de barele din cod diferă puțin). Mai jos aveți exemplul unui cod de bare de pe un produs românesc, de data aceasta, în care se observă codul țării-594, codul producătorului-4 cifre, codul produsului-5 cifre și cifra de verificare: Codul EAN8 conține, după cum îi arată și numele, un număr format din 8 cifre, și este varianta prescurtată a codului EAN13. El este utilizat în cazul articolelor mici, din lipsa de spațiu pe ambalaj. Acest cod este format dintr-un grup de 7 cifre ce conțin informații specifice, iar ultima este de control. Primele 2 sau 3 cifre sunt specifice autoritații de numerotare, iar restul de cifre reprezintă codul produsului (așadar, lipsește codul producătorului). În exemplul meu de mai jos, observați primele 2 cifre-50 (care sunt folosite intern de către retaileri), codul produsului (5 cifre: 18438) și cifra de control (5).

7 Tehnologia MEMS în citirea codurilor de bare Utilizatorii tehnologiei codurilor de bare erau nevoiți pană acum să aleagă intre fiabilitatea oferită de scanerele CCD și viteză, noțiune asociată cu scanerele laser. Printr-o majoră inovație a designului și a modului de fabricare a scanerului laser, acesta asigură acum atât fiabilitate deosebită, cât și înaltă performanță. Acest lucru a fost posibil prin adaptarea tehnologiei sistemelor micro-electro-mecanice (MEMS), o tehnologie fiabilă și folosită cu succes de-a lungul anilor, la citirea codurilor de bare. Scanerele laser MEMS asigură o citire mai rapidă a codurilor de bare, o mai bună recunoaştere a codurilor de calitate slabă și fiabilitate deosebită chiar şi în medii industriale ostile. De asemenea, motoarele de scanare MEMS sunt foarte compacte, cam de mărimea unui cub de zahăr,ceea ce duce la realizarea unor scanere uşoare, ergonomice şi sigure pentru utilizatori. MEMS au fost dezvoltate încă din anii 70 şi combină circuitele electronice integrate cu elemente mecanice pe un substrat de silicon mai mic decat un fir de nisip. MEMS este tehnologia folosită la sistemele de frânare ABS și airbaguri, cât și la multe alte produse. În 1997, Institutul Fraunhofer pentru Microsisteme Fotonice (IMSF) a început dezvoltarea oglinzii de scanare MEMS. Intermec Technologies şi IMSF au colaborat cinci ani pentru dezvoltarea motorului de scanare MEMS EL10. Acesta a fost testat cu succes pentru mai mult de un an înainte de a fi lansat pe piaţă. MEMS EL10 La fel ca şi scanerele laser obișnuite, EL10 folosește o oglindă care concentrează și direcționează laserul pentru a scana un cod de bare. Un senzor masoară lumina reflectată, care este convertită în semnal digital şi apoi decodată. Scanerele laser de până acum nu aveau lentile şi oglinzi separate, deci oglinzile reflectau şi colectau lumina. Tehnologia MEMS permite o structură de oglinzi şi lentile construită în scaner,optimizând astfel procesele din timpul scanării laser. Structura sistemului de scanare permite folosirea eficientă a puterii dezvoltate pentru a oscila oglinda foarte rapid. Rata de scanare pentru EL10 este de 500/sec fiind astfel de aproximativ 14 ori mai rapid decat scanerele laser obișnuite și de 5 ori mai

8 rapid decât modelele high speed. Aceasta rată ridicată permite scanerului să citească și coduri de bare cu un contrast mai redus, etichete rupte sau cu alte probleme. Această viteză va crește odată ce tehnologia MEMS va deveni matură. Structura compactă al lui EL10 îl face ideal pentru integrarea în terminalele portabile, fiind mai ușor decât alte motoare de scanare. Scanarea făra frecare și construcția robustă elimină principalele cauze de defectare a scanerelor laser actuale. Scanerele MEMS depășesc standarde de rezistență la impact necesare. Sistemele MEMS au fost implementate și și-au dovedit fiabilitatea în medii mult mai dificile decât scanarea: la coliziunile automobilelor, MEMS măsoară forța impactului, procesează informația și declanșează airbagurile la câteva milisecunde după impact. Altele oferă imagini în timp real ale câmpului de luptă chiar în timpul bătăliei. Prima generație de scanere MEMS are aceeași rază de citire a codurilor de bare ca și scanerele laser obişnuite. Ele pot citi codurile UPC/EAN de la aproximativ 30 cm cu de la 5 la 7.6 cm mai mult decât scanerele laser obișnuite. De asemenea, această distanță va crește odată cu maturizarea tehnologiei. La fel ca și scanerele laser liniare, scanerele MEMS sunt limitate în capacitatea lor de a procesa simbologiile bidimensionale (2-D) și de a citi codurile de bare omnidirecționale. Încă nu pot procesa simbologiile stil matrice. Sistemele de oglinzi viitoare vor permite scanarea omnidirecțională, crescând totodata viteza de scanare și raza de la care se pot citi codurile de bare. Dupa cum s-a precizat și mai sus, este necesară mai puțină putere pentru scanner-ele MEMS decât la cele tradiționale. Îmbunatățirea adusă duratei de viață a bateriei dispozitivelor este redusă pentru cazul dispozitivele portabile. Se așteaptă o reducere a puterii cu până la 50 de procente prin optimizarea convertoarelor de semnal și a altor componente de scanare. Scanner LASER pentru citirea codului de bare Scannerul LASER pentru citirea codului de bare este realizat pe principiul actuatorului electromagnetic, similar cu cel pentru chopper (întrerupător). O reprezentare schematică a scannerului este dată în figura de mai jos. Se realizează un circuit magnetic din permalloy magnetic moale, cu o bobină asamblată. O oglindă perpendiculară se ataşează la o ancoră metalică suspendată care se poate roti liber şi care face parte din circuitul magnetic. Rezistenţa magnetică a circuitului va fi minimă când întrefierul circuitului este cel mai mic, adică atunci când ancora este rotită spre capătul suporturilor polilor. Ca şi în cazul precedent, un curent periodic va genera o oscilaţie a oglinzii cu o frecvenţă dublă faţă de cea a curentului.

9 Oglinda este făcută dintr-o pastilă de Si de 100 μm acoperită cu un strat reflectant din Au şi tăiată în bucăţi de 1.5 x 1.6 mm cu un tăietor pentru pastile. Oglinda este plasată într-un ghidaj de aliniament care a fost matriţat în ancoră şi fixată cu adeziv. La un curent de 20 ma, scanner-ul atinge un unghi de scanare de 12 grade într-un mod actuator ne-rezonant. În figurile de mai jos se observă deplasarea oglinzii, cu ajutorul fotografiilor stroboscopice. Exemple de dispozitive pentru citirea codului de bare Honeywell 8670 Design ergonomic, robust, comfortabil de folosit și optimizat pentru folosire în medii de lucru dure ; Toleranța excepțională la mișcare și viteză mare de decodare în cazul scanării omnidirecționale a codurilor de bare 1D si 2D ; Performanță de scanare îmbunătățită pentru codurile de bare deteriorate sau slab tipărite

10 Datalogic Gryphon I GM4400- HC 2D Datalogic STAR Cordless System, cu acoperire de 30 m / 98 ft. Frecvență radio disponibilă 433 sau 910 MHz Transmisie punctuală sau multiplă Citire omnidirecțională Tehnologia Green Spot, patentată Datalogic oferă feedback sonor pentru citire reușită Unitech MS120 Scaner-stilou Scanează prin contact Unghi larg de citire Consum energetic redus Editare avansată a datelor Vârf din safir durabil și înlocuibil Viteza: 0,05 1,98 m / sec Greutate: 59,5 g Configurare: coduri de bare și software

11 CODE Reader 3600 (CR3600) Ecran color, luminos Configurare palm Baterie reîncărcabilă, durabilă, ușor de scos Citește coduri de bare de pe dispozitivele mobile Concluzii MEMS asigură o opțiune importantă pentru scanarea codurilor de bare. Este soluția perfectă pentru aplicațiile care necesită o fiabilitate deosebită și un grad mare de sensitivitate. Scanarea MEMS este avantajoasă pentru numeroase aplicații din cele mai variate domenii, oferind beneficii prin fiabilitatea deosebită și costul redus de utilizare. Scanerele MEMS depășesc ca și performanţe (viteză și rază de citire) scanerele obișnuite, fiind totodată echipamente deosebit de fiabile și cu dimensiuni mult reduse față de cele actuale. Viitoare inovații în ceea ce privește materialele, componentele și designul folosit vor îmbunătăți procesul de scanare, vor fi eficiente și vor avea dimensiuni reduse. Bibliografie Curs Microsisteme electromecanice, ş.l. Dr. Ing. Daniela Ionescu, , ETTI, Iaşi