همه چيز در مورد باركدخوان‌ها

ماهنامه شماره 17 (دی ماه 1395)

مقدمه

بارکدخوان دستگاهی الکترونیکی است كه از طریق تابش پرتوهای نور به بارکد روی كالا، نوع و اطلاعات مربوط به آن را تشخیص می‌دهد و امروزه از این وسیله در اکثر فروشگاه‌ها استفاده می‌شود. به نظر می‌رسد این روزها همه کالاهایی که در بازارهای عظیم در سرتاسر جهان توزیع می‌شوند دارای بارکد هستند، اما تا کنون به این اندیشیده‌اید که این نوارهای تیره رنگ و فراگیر از کجا به وجود آمده‌اند؟ بارکدها در پی مشکلی بنیادین که برای صنایع مختلف رخ داد به ابزاری فراگیر تبدیل شدند. صنایع بی‌شماری به سرعت بسیار بالای خواندن اطلاعات نیاز داشتند. اولین افرادی که برای مهار این مشکل اقدام کردند دو دانشجو از دانشگاه درکسل بودند که در سال 1952 برای ثبت نشانه‏ای به شکل چشم که امکان خواندن آن از هر زاویه ای امکان پذیر بود، اقدام کردند. هدف ابتدایی آنها کالاهای فروشگاه‏های خوار و بار فروشی بود اما در این میان به فناوری برای خواندن این نشانه‌ها نیاز بود، اما این دو نتوانستند اسکنری مناسب نشانه‏های ابداعی خود بیابند. دیگر صنعتی که به سرعت در خواندن اطلاعات نیاز پیدا کرد راه آهن بود. از این رو در سال 1959 مركز تحقیقات خطوط راه آهن و مدیران توسعه این صنعت گرد هم آمدند تا راهی را برای شناسایی مالک قطارها و خواندن شماره سری قطارهایی که از خطوط راه آهن عبور می‌کنند، بیابند. در نهایت دو نفر به نام‌ها دیوید کالینز و کریس کاپساملیز سیستمی به نام کارترَک را ارائه کردند که متشکل از نور سفید زنونی بود که بر روی نوارهای افقی قرمز، سفید و آبی رنگی که در کناره خودروهای ریلی چسبانده شده بودند، می‌تابید و حسگری اطلاعات به دست آمده درباره عرض هر یک از این نوارها را جمع آوری می‌کرد تا در نهایت این اطلاعات را به اطلاعات مربوط به قطار مطابقت داده و آن را شناسایی کند. پنج سال پس از این ابداع تمامی قطارهای آمریکای شمالی باید به این سیستم مجهز می‌شدند اما متأسفانه این ابداع به همان سرعتی که فراگیر شد، کنار گذاشته شد زیرا هزینه استفاده از آن بسیار بالا بود. با این همه صنایع دیگری نیز بودند که مطالعات خود را برای ابداع شیوه‏ای مشابه دنبال می‌کردند. در سال 1967 نیز سیستمی مشابه نشانه‏های چشم مانند در فروشگاه‌ها و مغازه‌ها رایج شد که می‌توانست علاوه بر قیمت‌ها، نوع کالاها را نیز برای فروشنده تعیین کند اما سیستم اسکن کننده این نشانه‌ها همچنان دشواری‌هایی به دنبال داشت. زمانی که کالینز خالق ابداع کارترک و شرکتش دریافتند که قادر به یافتن ابزاری برای خواندن خطوط موجود در این نشانه نیستند، تصمیم به ابداع آن گرفتند. آنها تصمیم گرفتند از لیزر برای خواندن سریع خطوط این نشانه استفاده کنند، لیزر ثابت هلیوم- نئونی وسیله خوانش مناسبی برای بارکدها به شمار می‌رفت زیرا بسیار سریع، دقیق و مقاوم بود. موفقیت بزرگ کالینز زمانی آشکار شد که شرکت جنرال موتورز از سیستم وی برای شناسایی موتورها و محورها در خط تولید خودروهای خود استفاده کرد. خطوطی که به این سیستم مجهز شده بودند، از درصد خطای پایین‌تری برخوردار بودند و به علاوه این سیستم بسیار کم هزینه و سریع بود و از این رو بارکدها در میان صنایع مختلف به سرعت شهرت پیدا کردند. شرکت‌های رقیب جنرال موتورز نيز به سرعت استفاده از این سیستم را آغاز کردند و انجمن ملی زنجیره غذایی نیز آغاز به ارائه کدهای جهانی برای انواع غذاها کرد.

بارکدها در شکل‌های مختلف ارائه می‌شوند که ساده‌ترین نوع آن را می‌توان در فروشگاه‌ها و یا سوپرمارکت‌ها ديد. اما استانداردهای دیگر بارکد هم وجود دارد که در صنایع مختلف مانند مراکز درمانی، کارخانه های صنعتی و … استفاده می‌شود و هر كدام از آنها نحوه کدگذاری (Symbology) منحصر به فرد برای خود را دارا هستند. حال این سؤال پیش می‌آید که چرا این همه کدهای متفاوت وجود دارد؟ این سؤال به سادگی قابل جوابگوئی است چرا که Symbology های مختلف برای حل مشکلات صنایع مختلف وجود آمده‌اند.

بيپ بيپ بيپ، صداي آشنايي كه در بسياري از فروشگاه‌ها شنیده‌ایم و بعد از آن به راحتي خريد کرده‌ایم. اما آيا تا به حال اندیشیده‌اید كه پشت اين نوارهاي گوره خري كه امروزه تقریباً روي هر كالايي می‌بینیم و اين صداي آشنا كه خريد را براي ما سهل و ساده کرده‌اند چيست؟

تاريخچه اختراع باركد:

1948: برنارد سيلور و ژوزف وودلند اولين تلاش‌ها را براي علامت گذاري كالا هاي موجود در خرده فروشي خويش انجام دادند. اين علائم شامل نقاط و خطوط و اشكال مختلفي بودند كه در نهايت به شكل دايره اي از خطوط نمايان شدند. آنها همچنين تحقيقاتي در زمينه دستگاهي كه بارکدها را خوانش كنند نيز با مشاركت شركت IBM آمريكا انجام دادند و در نهايت شركت مستقلي با نام RCA به جهت تمركز بر اين فرايند تاسيس كردند.

1960: تحقيقات در خصوص سیستم‌های تجاري ثبت و خوانش باركدها توسط شركت RCA انجام شد.

1970: در اين سال‌ها بسياري از شرکت‌ها و فروشگاه‌ها متوسط از نظر اندازه و فروش، از سیستم‌های ابداعي خويش جهت شماره گذاري كالاهايشان استفاده می‌کردند و مشكل از اينجا به وجود آمد كه در هنگام تشكيل زنجيره تأمین و فروش و در مورد همكاري با يكديگر هر فروشگاه از سيستم ابداعي خودش استفاده می‌کرد و همين مسئله موجب بروز مشكل می‌شد. به جهت حل اين مسئله و پس از توافق همگي فروشندگان، اولين سيستم هماهنگ كد گذاري ملي به جهت تسهيل در به اشتراك گذاري اطلاعات توسط آقاي هبرمن ابداع گرديد كه امروزه با نام GS1 در سراسر جهان شناخته می‌شود.

1971: در همين دوران اولين باركد هاي به شكل امروزي توسط شركت IBM ابداع گرديد.

1973: اولين سيستم هماهنگ باركد گذاري در فروشگاه هاي هبرمن نصب و مورد استفاده قرار گرفت.

1974: اولين سيستم باركد خوان در فروشگاهي در اوهايو مورد بهره برداري قرار گرفت و اولين محصول خوانده شده توسط باركد خوان كه يك آدامس ده عددي بود به شكل مكانيزه به فروش رسيد.

1979: اولين باركد اسكنر در انگلستان و در فروشگاهي در لندن مورد استفاده قرار گرفت.

2011: نام وودلند و سيلور به خاطر تلاش در ابداع باركدها و نيز اختراع سيستم باركدخوان در تالار مشاهير جهان به ثبت رسيد.

اولين دستگاه باركد اسكنر ابداعي توسط وودلند و سيلور

Norman Woodland and Bernard Silver's original barcode pattern scanner from 1949/1952, drawing from US patent 2,612,944.

  1. كالا روي نوار نقاله قرار می‌گیرد.
  2. باركد نصب شده روي كالا در موقعيت مناسب جهت خوانده شدن باركد قرار می‌گیرد.
  3. نور به سمت باركد تابيده می‌شود.
  4. اسكنر، نور بازتاب داده شده از باركد را دريافت می‌کند.
  5. اسكنر، سيگنال مناسب را به جهت ارسال كالا در جهت‌های مختلف به دستگاه ارسال می‌دارد.
  6. كالا به جهت متناسب با باركد ثبت شده روي آن سوق داده می‌شود.
  7. لنزي كه نور بازتابي از باركد را دريافت می‌کند.
  8. نور بازتابي بر يك صفحه بزرگ شيشه اي تابيده می‌شود.
  9. محور و موتور الكتريكي آن هد اسكنر را حركت می‌دهند
  10. هد با راهنمايي موتورها حركت می‌کند.
  11. يك سلول نوري درون هد اسكن الگوي بازتابي را به سيگنال تبديل كرده و به بخش تشخيص ارسال می‌دارد.
  12. اجزاء تشكيل دهنده باركد خوان:

برای اینکه متوجه شویم یک بارکدخوان چگونه کار می‌کند باید اجزای مختلف این وسیله را بررسی کنیم. اصولاً در خود یک بارکد خوان، سه جزء اصلی وجود دارد:

1-2 سیستم روشنایی

2-2 سنسور/ مبدل

3-2 رمز گشا

1-2 سیستم‌های روشنایی: سیستم روشنایی، کارکردی است که به وسیله آن نوارها و فضاهای موجود در بارکدخوان روشن می‌شوند. سیستم‌های روشنایی زیادی وجود دارند که به طور معمول در بارکدخوان‌ها استفاده می‌شوند.

1-1-2 دیود ساطع نور تک پرتویی: این تکنولوژی منحصر به دستگاه‏های بارکدخوان نوری (قلم نوری) و دستگاه‏های بارکدخوان دارای شکاف می‌باشد. روشنایی بارکدخوان از یک ساطع کننده تکی یا چند ساطع کننده نور خارج می‌شود و به وسیله یک روزنه گوی مانند متمرکز می‌شود. در این تکنولوژی لازم است که روزنه با بارکدی که در حال خواندن و شناسایی است، تماس عینی پیدا کند. به دلیل اینکه روشنایی در یک نقطه قرار دارد، اپراتور موظف است بارکد را حرکت دهد تا از این منبع نور عبور کند. در بارکدخوان‌های نوری (قلم‌های نوری)، اپراتور باید حفره نوری را در مقابل بارکد حرکت دهد. در بارکدخوان‌های روزنه‏ایی، بارکد معمولاً مانند دیگر وسایل بر روی کارت اعتباری چاپ می‌شود. اپراتور کارت را از یک شیار عبور می‌دهد تا از مرکز نور عبور کند. بارکدخوان‌های نوری (قلم نوری) و بارکدخوان‌های دارای شکاف ارزان قیمت هستند و قابلیت خواندن بارکدها با خطوط زیاد را هم دارند. در سیستم دیود ساطع نور تکی، معایبی وجود دارد. در بارکدخوان‌های روزنه‏ای، اپراتور مجبور است سرعتی که به وسیله آن بارکد از مقابل مرکز نور عبور می‌کند را کنترل کند، زیرا لازم است بارکد برای خوانده شدن در تماس با مرکز نور قرار گیرد. از آنجایی که بارکد باید با مرکز نور در تماس باشد تا خوانده شود، بارکد به دلیل ساییدگی از طریق سر بارکدخوان آسیب می‌بیند و اگرچه سر نوری دستگاه سخت است اما به طور منظم باید تعویض شود.

2-1-2 سیستم ساطع نور چند پرتویی: با توسعه سیستم نور تک پرتویی، سیستم ساطع نور چند پرتویی در یک خط، جایگزین شد که دارای قابلیت شناسایی بارکد با روشن کردن کل خطوط بارکد بود. این نوع پرتوافکنی در بارکد خوان‌های (اسکنر های حافظه با اطلاعات چرخان) و تصویرپردازنده‌های خطی استفاده می‌شوند. هنگامی که این سیستم در بارکدخوان‌های CCD مورد استفاده قرار می‌گیرند، دیود ساطع نور با ردیفی از فتوسل‌ها جفت می‌شوند تا  انعکاس نور از بارکدخوان را شناسایی کنند. از آنجایی که دیودهای ساطع کننده از نظر انرژی و  فتوسل‌‌ها از نظر حساسیت در سطح پایینی قرار دارند، طیف بارکدخوان‌های CCD به طور کلی برای تماس با بارکدهای بیش از یک اینچ دارای محدودیت است.

3-1-2 لیزری: در این سیستم تابشی از یک دیود با نور لیزر قرمز تک پرتویی شبیه به قلم لیزری استفاده می‌شود. مرکز نور با نوسان دادن لیزر در یک آینه ثابت یا انداختن مرکز نور بر روی یک آینه در حال نوسان، از نظر حجمی تا یک خط افزایش می‌یابد. این سیستم تابشی بسیار رایج است زیرا فضای کارکرد آن معمولاً بیشتر از سیستم‌های ساطع نور چند پرتویی و تک پرتویی است. فضای کاربرد آن معمولاً از ۱ تا ۱۸ اینچ است. با افزایش انرژی لیزر و کاهش زاویه نوسان، به طیف‌های بیش از ۲۰ فوت نیز می‌توان دسترسی یافت.

4-1-2 تصویرپردازنده‌های دیودی: تصویرپردازنده‌‌های کامل و خطی با چند تغییر مهم، بسیار شبیه به ابزار CCD هستند. در تصویرپردازهای خطی، مقدار تابش با استفاده از نور شدید دیودها افزایش می‌یابد و فتوسل‌های دریافت کننده، حساس‌تر هستند. تکنولوژی تصویرپردازی خطی هم از طیف و هم از کانون  اسکنرهای لیزری تقلید می‏کنند. در تصویرپردازنده‏های کامل، دیود قوی، اسکن نهایی را به صورتی مربعی می‏تاباند. سنسور های نوری در تصویرپردازنده‏‏های کامل بسیار شبیه به سنسورهای نوری در دوربین‏های تک فام است. سنسور، بارکد معتبری برای اسکن نهایی به شکل مربع جستجو می‌کند. با جفت شدن اسکن نهایی با سنسورهایی که در جستجوی یک بارکد معتبر هستند، تصویرپردازنده‏های کامل دیودی چند جهتی می‌شوند. لازم نیست بارکدها را برای خواندن توسط آن مرتب کنید. این روش اسکن نهایی/ نمایش لحظه ایی همچنین قابلیت خواندن بارکدهای دو بعدی را برای تصویرپردازنده‏های دیودی فراهم می‌آورد.

2-2 سنسور و مبدل: صرف نظر از روشی که برای تابش به بارکد استفاده می‌شود، روش تابشی باعث انعکاس نور به سر اسکنر می‌شود و توسط سنسور دیده می‌شود. یک نوریاب، نور منعکس شده را شناسایی می‌کند و یک علامت همانند (علامت قیاسی) با ولتاژ مختلف تولید می‌کند. ولتاژ بر اساس تشخیص نور منعکس شده از فضای سفید توسط سنسور، کم و زیاد می‌شود زیرا خطوط مشکی نور قرمز را جذب می‌کنند. تکنولوژی استفاده شده در سنسورها با توجه به سیستم تابشی قابل تغییر می‌باشند. خروجی همیشه یکسان است و یک موج ولتاژ است که برای فضای سفید در بارکد افزایش می‌یابد و برای فضای مشکی آن افت می‌کند. در بارکدخوان‌های تصویرپردازنده، سنسور تمام اسکن نهایی را تحت پوشش قرار می‌دهد و و یک موج به شکل دو بعدی تولید می‌کند. در هر دو مورد، این علامت همانند (علامت قیاسی) به مبدل فرستاده می‌شود. مبدل علامت همانند (علامت) قیاسی را به علامت دیجیتالی تبدیل می‌کند.   این علامت، نماد دیجیتالی تشخیص انعکاس نوری توسط سنسور است. اکنون که بارکدخوان دارای یک علامت دیجیتالی است، این علامت به رمزگشای بارکدخوان منتقل می‌شود.

3-2 رمزگشا: اين واحد می‌تواند به صورت داخلي یا خارجي باشد، اطلاعات تصویری کنداکتور، عکس تهیه شده را آنالیز می‌کند و محتویات بارکد را به پورت خروجی بارکدخوان ارسال می‌کند.

طرز كار باركد خوان:

تکنولوژی استفاده شده در سنسورها با توجه به سیستم تابشی قابل تغییر هستند، خروجی همیشه یکسان است و یک موج ولتاژ است که برای فضای سفید در بارکد افزایش می‌یابد و برای فضای مشکی آن افت می‌کند. هر خط بارکد نشان دهنده عدد يك و هر فضاي خالي نمايش دهنده صفر است و تمام بارکد با صفر و يک نمايش داده می‌شود. در بارکد اسکنر تصویر پردازنده، سنسور تمام اسکن نهایی را تحت پوشش قرار می‌دهد و یک موج به شکل دو بعدی تولید می‌کند. در هر دو مورد این علامت همانند (علامت قیاسی) به مبدل فرستاده خواهد شد و مبدل علامت همانند (علامت) قیاسی را به علامت دیجیتالی تبدیل می‌کند این علامت نماد دیجیتالی تشخیص انعکاس نوری توسط سنسور می‌باشد. اکنون که بارکدخوان دارای یک علامت دیجیتالی است، این علامت به رمزگشای بارکد خوان منتقل می‌گردد. بارکدخوان‌ها با شناسایی و روشنایی کد توسط نور قرمز شروع به کار می‌کنند. سنسور موجود در بارکد خوان نور منعکس شده از سیستم روشنایی را شناسایی می‌کند و با ولتاژ مختلف که نمایانگر شدت (یا کمی شدت) انعکاس است، یک علامت آنالوگی تولید می‌کند. مبدل، علامت آنالوگی را به یک علامت دیجیتالی که رمزخوان آن را تشخیص می‌دهد، تبدیل می‌کند. رمزخوان این علامت دیجیتالی را تجزیه و تحلیل می‌کند و عملیات لازم برای تأیید آن را انجام می‌دهد و تأیید می‌کند که  رمز قابل فهم است، سپس آن را به نوشتار اسکی (کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات) تبدیل می‌کند، این نوشتار را فرمت می‌کند و سپس آن را به کامپیوتری که بارکدخوان به آن متصل است، می‌فرستد. مشخصات اصلي يك باركد استاندارد، ابتدا یکنواختی طول نوارهای سیاه در ضخامت‌های مختلف و ثانیاً، فضای سفید است كه بینشان وجود دارد، به این معنی که بین دو نوار یک فضای خالی سفید وجود دارد. این فضاهای سفید به صورت عرضی یکنواخت نیستند. این مشخصات آن چیزی هستند که یک اسکنر بارکد را قادر می‌سازند تا این کدهای خطی را بخواند و یک خروجی با معنی بر اساس اختلاف در ضخامت نوارها و عرض فاصله‌ها بدهد. نکات زیر جزئیات چگونگی خواندن اسکنر بارکد و رمزگشایی این بارکدها به شیوه‌ای آسان و قابل فهم محسوب می‌شود.

  • اولین و آخرین نوار در بارکد به ترتیب به عنوان نوار آغاز و نوار پایان شناخته می‌شوند. این‌ها نقطه آغاز و نتیجه خواندن بارکد را تعیین می‌کنند. برخی بارکدها همچنین شامل یک نوار اضافی، که به عنوان نوار کنترلی شناخته می‌شوند هستند که شبیه یک روش چک کردن متقابل برای تعیین اینکه کدهای خوانده شده توسط اسکنر صحیح هستند یا نه می‌باشد.
  • نوارهای سیاه روی بارکد نور فلشی که توسط اسکنر تابیده می‌شود را جذب می‌کنند. هرچه نواری ضخیم‌تر باشد نور بیشتری جذب می‌کند. از سوی دیگر، فضاهای سفید بین میله‌ها منعکس‌کننده نور به اسکنر هستند.
  • دیودهای نوری که در اسکنر قرار دارند بازتاب نور به سمت اسکنر که توسط فضاهای سفید انجام می‌گیرد را شناسایی و شدتش را تعیین می‌کنند. همراه با شکاف نوری که در مکان‌هایی ایجاد می‌شوند که در آن نوارهای سیاه نور جذب می‌کنند، این بازتاب نور به وسیله دیودهای نوری جذب می‌شوند و به صورت الگوی موجی ظاهر می‌شوند.
  • این موج تولید شده توسط دیود حساس به نور، اسکنر را قادر می‌سازد تا الگوی واقعی از بارکد به وسیله انعکاس نور و سایه را به دست آورد.
  • حال، نرم افزار اسکنر اقدام به رمزگشایی این شکل موجی به همان روشی که ما به عنوان رمزگشایی کد مورس می‌شناسیم می‌کند. نقطه‌ها و خطوط تیره توسط بازتاب نور و سایه‌های متفاوت از نظر شدت جایگزین می‌شوند. پس از اینکه رمزگشایی انجام شد، آن در قالب ارزش تفهیمی مانند حروف و اعداد ترجمه می‌شوند.

انواع بسیاری از بارکد خوان‌ها مانند نوع قلمی، بارکد خوان لیزری، دستگاه توام با بار و … وجود دارند. با‌ این‌ حال، اسکن اولیه، رمزگشایی و فرایند ترجمه کمابیش یکسان با انواع مختلف بارکد خوان‌ها است که از دیودهای نوری برای گرفتن و اندازه‌گیری سایه‌ها و بازتاب‌ها که توسط بارکدها زمانی که نور تابیده شده از اسکنر جذب و در مناطق مختلف سطح کد منعکس می‌شوند استفاده می‌کنند. آخرین فناوری در اسکن بارکد در قالب یک دستگاه ضبط دوربین فیلم‌برداری کوچک وجود دارد که تصاویر بارکد را می‌گیرد و سپس با استفاده از فناوری‌های پیشرفته پردازش تصاویر دیجیتال برای شکستن کد استفاده می‌کند. بسیاری از گوشی‌های هوشمند به خصوص آنهایی که از سیستم عامل اندروید استفاده می‌کنند، به شما اختیار دانلود و نصب نرم افزارهای بارکد خوان را می‌دهد که چیزی نیستند جز نرم افزار پردازش تصاویر که از تصویر گرفته شده توسط دوربین خود دستگاه استفاده می‌کند تا بارکد را رمزگشایی کرده و محتوای معنی داری به شما ارائه دهد.

خواندن بارکدها : هنگام خواندن بارکدها معمولاً یک سنسور نوری وجود دارد که بسته به سیگنال دریافتی (سیاه یا سفید) در خروجی صفر یا یک را نتیجه می‌دهد. سیستم‌های بارکدها می‌توانند با چندین روش رمزگشایی عمل کنند. هر روش رمز گشایی مانند یک زبان برای سیستم است و هر کدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند. در باركدها، بعضي مواقع تیک‌هایی هم براي اطمينان بيشتر قرار داده می‌شوند. تیک‌ها کاراکترهایی هستند که در بارکدها برای تضمین خواندن درست قرار داده شده‌اند. تیک‌ها در بعضی بارکدها که مستعد خطاي بيشتري هستند ضروری است. بارکد خوان معمولاً یک قسمت براي اسكن نوارها دارد كه یک اسکنر بارکد لیزری است. بارکدها با کشیده شدن تابش کوچکی از نور روی کد چاپ شده قابل خواندن هستند. چشمان ما تنها خط قرمزی از نور را می‌بیند که از بارکد خوان تابیده می‌شود اما چه اتفاقی در تابش و بازتاب آن نور قرمز در میان این خطوط تیره و روشن می‌افتد؟ قطعه ای در بارکدخوان بازتاب نور را دریافت کرده و آن‌را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. منبع تابش لیزر شروع به خواندن فضای خالی قبل از اولین خط مشکی می‌کند و این کار را تا انتهای کد انجام می‌دهد. هر چه کد طولانی‌تر باشد تعداد نوارها نیز بیشتر خواهد بود و هر چه تعداد نوارها بیشتر باشد باید ارتفاع نوارها نیز بیشتر شود تا کد به راحتی قابل خواندن باشد. براي درك نحوه رمزگشايي كردن باركدها، خود را در درون دستگاه فرض کنيد. شما باید منتظر اولین نوار مشکی باشید. هنگامی که اولین نوار مشکی دیده شد ساعت یا کلاک داخلی از نو راه اندازي می‌شود. سپس منتظر می‌شوید تا نوار سفید برسد. به محض رسيدن نوار سفيد ما می‌توانیم زمان را بخوانیم و آن‌را متناسب با طول نوار مشکی یادداشت کنیم. هنگامی که ما از سفید به سیاه می‌رویم دوباره زمان را می‌خوانیم و پهنای نوار را یادداشت می‌کنیم. ما این کار را تا آخرین نوار انجام می‌دهیم. بعد از این، ما اطلاعات کد شده را رمزگشايي می‌کنیم و نتایج به همين روش بدست می‌آید. پایه هر دستگاه بارکد خوان یک اسکن کننده، یک رمزگشاینده و یک کابل ارتباطی میان کامپیوتر و دستگاه بارکد خوان می‌باشد. وظیفه اسکن کننده این است که کد را اسکن کرده و داده‏های خروجی الکتریکی ایجاد نماید که داده‌ها با نوارهای مشکی و فاصله بین آنها مرتبط است. این داده‏های الکتریکی سپس توسط رمزگشا آنالیز شده و بر اساس نوع کدگذاری و محتوی کد به صورت متعارف کامپیوتری (شامل حروف – اعداد و یا علامت‌های دیگر استاندارد مثل ” – ” و ” . ” و …) نمایش داده می‌شود. همچنین اسکن کننده‌ها می‌توانند که این رمزگشا را به صورت داخلی داشته باشند و یا کدها را به صورت رمزگشایی نشده در خود نگهداری کنند که در این حالت احتیاج به وسیله ای دیگر دارند که به آن رابط می‌گوییم. در این حالت کدها به محض اتصال به این رابط توسط رابط رمزگشایی می‌شوند و به مکان مورد نظر ما (برای مثال بانک داده‌ها) منتقل می‌شوند.

دستگاه بارکد خوان (اسکنر بارکد) یک دستگاه الکترونیکی برای خواندن بارکد چاپ شده است. مانند یک اسکنر مسطح، دارای یک منبع نور، یک لنز و یک حسگر نور که سیگنال‌های نوری را به  الکتریکی ترجمه می‌کند است. علاوه بر این، تقریباً همه بارکد خوان‌ها شامل مدارات رمزگشا برای تجزیه و تحلیل اطلاعات تصویر بارکد توسط سنسور و ارسال محتواي بارکد به پورت خروجی اسکنر می‌باشند.

شکل زیر نحوه کار یک بارکدخوان را نمایش می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/barcode-reading-proccessing.gif

برای آشنایی با چگونگی کار کردن یک باركدخوان فروشگاهي،  اجازه دهید یک مثال ساده بزنیم. فرض کنید که خطوط سیاه و سفید در روی بارکد محصولات پارامتری باینری است یعنی خطوط سفید مقدار صفر و خطوط مشکی مقدار یک را دارد.

مرحله اول: نور لیزری یا  LED  سر بارکد خوان با قرار گرفتن بر روی بارکد روشن می‌شود

مرحله دوم: نور از بارکد یک جزء نور الکترونیکی  به نام سلول فتوالکتریک منعکس می‌کند. مناطق سفید از بارکد بیشترین نور را  و مناطق سیاه حداقل نور را منعکس می‌کنند.

مرحله سوم: همان طور که بارکد خوان روی بارکد حرکت می‌کند، سلول یک الگوی روشن و خاموش پالس تولید می‌کند که با خطوط راه راه  سیاه و سفید مطابقت می‌کند. بنابراین برای کد  نشان داده شده ( “سیاه  سیاه سیاه سفید سیاه و سفید سیاه و سیاه “)، سلول  ” خاموش خاموش  خاموش روشن  خاموش روشن خاموش و خاموش” خواهد بود.

مرحله چهارم: یک مدار الکترونیکی متصل به بارکد اسکنر این  پالس روشن- خاموش را  تبدیل به رقم‌های باینری می‌کند (صفر و یک).

مرحله پنجم: ارقام صفر و یک به یک کامپیوتر متصل شده به بارکد خوان فرستاده می‌شوند، که کدها را تشخیص می‌دهد. به عنوان مثال کد 11101011 خوانده می‌شود. در برخی از بارکد خوان‌ها، یک سلول فتوالکتریک وجود دارد، همچنان که شما سر بارکد خوان را بر روی بارکد کالا حرکت می‌دهید، سلول هر بخش از بارکد سیاه و سفید را به نوبت  تشخیص می‌دهد. در بارکد خوان‌های پیچیده تر، یک خط کامل از سلول‌های فوتو الکتریک وجود دارد و کل کد را در حرکت شناسایی می‌کنند.

اعداد صفر تا نه چگونه در اسکنرها خوانده می‌شوند:

Artwork showing how different barcode stripes represent the numbers 0 through 9

A simple numbered diagram showing the parts of a UPC barcode scanning system and how they work.

  1. نور ليزري يا LED توسط دستگاه به باركد تابيده می‌شود
  2. نور تابيده شده توسط حس گر نوري دریافت می‌شود. خطوط روشن نور بيشتري را از خطوط تيره باز می‌تابانند.
  3. در جهت حركت نور، حسگر نوري الگويي از روشن و تيره را تشخيص داده و ثبت می‌کند.
  4. يك دستگاه مبدل اين الگوي تيره و روشن را به اعداد باينري صفر و يك تبديل می‌کند.
  5. اعداد باينري به كامپيوتر ارسال می‌گردند.
  6. انواع باركد خوان‌ها:

1-4 از نظر تكنولوژي

2-4 از نظر نوع و محل قرارگيري

3-4 از نظر روش‌های اتصال

1-1-4 بارکد خوان نوع قلمی 

بارکد خوان نوع قلمی از یک منبع نور و دیود حساس نسبت به نور که در کنار یکدیگر در نوک یک قلم  قرار می‌گیرد تشکیل شده است. برای خواندن یک بارکد، فرد باید نوک قلم را در سراسر میله با یک سرعت نسبتاً یکنواخت حرکت دهد. دیود حساس نسبت به نور، شدت نور منعکس شده از منبع نور را  اندازه گیری می‌کند. دیود حساس نسبت به نور، شروع به تولید شکل موج می‌کند که مورد استفاده برای اندازه گیری عرض میله‌ها و فاصله‌ها در بارکد است. خط‌های میله‏ای سیاه بارکد  نور را جذب می‌کنند و فضاهای سفید نور  را منعکس می‌کنند. این شکل موج توسط اسکنر به شیوه ای شبیه به کد مورس نقطه و خط تیره رمزگشایی شده است. شکل زیر نمونه ای از یک بارکد خوان قلمی را نشان می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/pen-type-rader.jpg

2-1-4 اسکنرهای لیزری

اسکنرهاي لیزری به همان شیوه بارکد خوان نوع قلمی کار می‌کنند، جز این که آنها  از یک پرتو لیزر به عنوان منبع نور استفاده می‌کنند. همان طور که بارکد خوان نوع قلمی، از یک دیود حساس نسبت به نور استفاده می‌کند پرتو لیزر نیز برای اندازه گیری شدت نور منعکس شده از بارکد در نظر گرفته شده است. در هر دو بارکد خوان قلمی و اسکنر لیزری، نور منتشر شده توسط بارکد خوان برای تشخیص سیگنال الگوی داده مدار دیود حساس نسبت به نور طراحی شده است. شکل زیر نمونه ای از یک اسکنر لیزری را نشان می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/barcode-laser.gif

3-1-4 بارکد خوان CCD

بارکد خوان  CCDاز آرایه ای که از صدها سنسور کوچک نوری در یک ردیف طراحی شده‌اند استفاده می‌کند. هر سنسور شدت نوری که در مقابلش قرار می‌گیرد را اندازه گیری می‌کند. هر سنسور نوری منحصر به فرد در بارکد خوان  CCDبسیار کوچک است و به همین دلیل صدها  سنسور  در یک ردیف وجود دارد و یک الگوی ولتاژ یکسان باركد در بارکد خوان،  پی در پی ولتاژ را در سراسر هر سنسور اندازه گیری می‌کند. تفاوت مهم بين بارکد خوان CCDو یک بارکد خوان قلمی  و یا اسکنر لیزری این است که بارکد خوان CCD نور ساطع شده از بارکد را  اندازه گیری می‌کند در حالی که قلم و یا اسکنرهای لیزری نور منعکس شده از یک فرکانس خاص از خود اسکنر را  اندازه گیری می‌کنند. شکل زیر نمونه ای از یک بارکد خوان CCD را نشان می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/ccd-barcodejpg.jpg

4-1-4 بارکد خوان بر پایه دوربین

اسکنرهای تصویربرداری دو بعدی چهارمین نوع و جدیدترین نوع بارکد خوان هستند. این بارکد خوان از یک دوربین و تکنولوژی پردازش تصویر برای رمز گشایی بارکد استفاده می‌کند. بارکد خوان دوربین‌های تصویری با استفاده از دوربین‌های فیلم‌برداری کوچک با همان فن‌آوری CCD کار می‌کنند با این تفاوت که به جای داشتن یک سطر از حسگرها، یک دوربین فیلم‌برداری است که  صدها  ردیف از سنسورهای مرتب شده در یک آرایه دو بعدی را می‌خواند به طوری که آنها می‌توانند تصوير توليد کنند. شکل زیر نمونه ای از یک بارکد خوان بر پایه دوربین را نشان می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/camera-barcode.jpg

5-1-4 اسکنر بارکد خوان همه جهته 

این نوع بارکد خوان مجموعه ای از خطوط و منحنی‌ها را در جهت‌های مختلف بدو ن مهم بودن جهت اسکن می‌کند. اسکنر بارکد خوان همه جهته  غالباً از لیزر استفاده می‌کند. اما بر خلاف اسکنرهای لیزری ساده تک خط، آنها تعداد زیادی بارکد را در جهات مختلف اسکن می‌کنند. این نوع اسکنر برای مواردی که بارکد نا خوانا است نیز بسیار مناسب است و قادر به خواندن بارکدهای پاره نیز می‌باشد. شکل زیر نمونه ای از یک اسکنر بارکد خوان همه جهته را نشان می‌دهد.

https://crm.araz-tms.com/Editor/Articles/OmniBarcodeScan.jpg

6-1-4 دوربین تلفن همراه هوشمند

تلفن‌های هوشمندی که دارای سیستم عامل می‌باشند از جمله  سیستم عامل اندروید، نوکیا سیمبین، سیستم عاملMaemo ، سیستم عاملApple،Windows Phone 7.5 و BlackBerry نیز قادر به خواندن بارکد های سه بعدی می‌باشند.

2-4 انواع باركد خوان از نظر نوع و محل قرارگيري

1-2-4 بارکدخوان قلمی (Pen/Wand)

بارکدخوان قلمی همان‌گونه از نامش مشخص است شبیه به یک قلم است که در دست گرفته می‌شود و با تماس با بارکد و حرکت دادن سریع آن، بارکد را اسکن می‌کند، این نوع از بارکدخوان‌ها به دلیل دشوار بودن كاربرد، استفاده زیادی ندارند اما نمی‌توان از توان بالای آن‌ها در خواندن بارکدهای کوچک و زیادی که در کنار هم قرار گرفته‌اند چشم پوشی کرد.

2-2-4 بارکد خوان دستی (Hand Held)

پراستفاده‌ترین و بیشترین نوع بارکد خوان، بارکدخوان‌های دستی هستند. وقتی که یک بارکد اسکنر را تصور می‌کنید اولین تصویری که به ذهن شما می‌رسد یک بارکدخوان دستی است. این مدل بارکد خوان تقریباً در تمامی کاربردها قابل استفاده است از فروشگاه تا محیط‌های اداری روشن و حتی انبار و کارخانجات صنعتی. سهولت استفاده و نگهداری این مدل بارکدخوان‌ها یکی از دلایل محبوب بودن آنهاست. این مدل بارکدخوان‌ها در برخی موارد دارای پایه نیز هستند که می‌توان هم به صورت رومیزی و هم به صورت دستی از آن‌ها استفاده کرد.

3-2-4 بارکدخوان ثابت یا رومیزی (Fixed Mount )

بارکدخوان‌های ثابت برای قرار گرفتن در ماشین‌ها یا دستگاه های مخصوص (مثلاً در کیوسک‌ها و یا کنار نوار نقاله‌ها) تعبیه شده‌اند و اين تفاوت عمده آنها با سایر دستگاه های بارکدخوان است. این بارکدخوان‌ها دکمه خاصی برای اسکن بارکد ندارند و بیشتر اوقات روشن هستند، فعال سازی این بارکدخوان‌ها توسط سنسورهای خارجی یا میکرو کنترل‌ها انجام می‌شود.

4-2-4 بارکدخوان رومیزی (Per Sensation)

بارکدخوان رومیزی نوعی بارکد خوان است که در پیشخوان مغازه‌ها و یا روی میز قرار می‌گیرد و نیازی به در دست گرفتن آنها نیست، همچنین این بارکدخوان‌ها برای خواندن بارکد احتیاجی به فشردن دکمه خاصی ندارند و با استفاده از ساطع کردن چند اشعه لیزر به صورت همزمان محدوده ای را پوشش می‌دهند و حتی با چرخش بارکد مشکلی در خواندن آن ایجاد نمی‌شود. اسکنرهای رومیزی در خرده فروشی‌ها استفاده زیادی دارند چرا که تنها با قرار دادن کالا جلوی آنها بارکد آن به سرعت و با سادگی اسکن می‌شود.

3-4 انواع باركد خوان‌ها از نظر نوع اتصال

بارکد خوان‌ها همچنین در دو نوع با سیم و بدون سیم موجود می‌باشند، همه مدل‌های بارکدخوان‌ها برای انتقال اطلاعات بارکدهای خوانده شده باید به نرم افزارهای مربوطه در کامپیوتر متصل باشند. اما در مواردی لازم است تا دستگاه بارکدخوان از سیستم کامپیوتر فاصله داشته باشد. که این امر با توجه به سیم متصل به دستگاه که رابط بارکدخوان و کامپیوتر به شمار می‌رود ممکن نمی‌باشد. بارکد اسکنرها تا سالیان متمادی تنها از نوع با سيم موجود بوده‌اند. اما ضرورت استفاده از بارکدخوان‌ها با فاصله از سیستم نرم افزاری موجب ابداع بارکدخوان‌های بی سیم گشت.

بارکدخوان‌های سیم دار همچنان از محبوب‌ترین و مطرح‌ترین بارکدخوان‌ها به شمار می‌روند که مصرف بسیاری دارند و در انواع پورت‌های USB ، Serial RS232 و کیبوردی (PS/2) وجود دارند. اما به تازگی شاهد توسعه مصرف بارکدخوان‌های بی سیم به علت کاهش هزینه های آنها هستیم. بارکدخوان‌های بی سیم از نظر عملکرد هیچ تفاوتی با بارکدخوان‌های با سیم ندارند، تنها تفاوت آن‌ها این است که بارکدخوان‌های بی سیم دارای یک پایه هستند که اطلاعات بارکد خوانده شده را به این پایه ارسال می‌کنند، این پایه از طریق کابل به کامپیوتر و سیستم نرم افزاری متصل است و اطلاعات دریافتی از بارکدخوان را به کامپیوتر انتقال می‌دهد و نیازی به هیچ دستگاه اضافه ای نیز ندارد. در بیشتر موارد بارکدخوان‌های بی سیم دارای تکنولوژی بلوتوث يا واي‌فاي هستند و به کمک آنها اطلاعات را به پایه خود انتقال می‌دهند. بنابراین در اکثر موارد فاصله ای در حدود 10 متر را پشتیبانی می‌کنند اما در برخی موارد و بسته به نیاز مشتری بعضی از مدل‌های بارکدخوان‌های بی سیم فاصله های بیشتر و تا حدود 60 متر را نیز پشتیبانی می‌کنند. هرچند این بارکدخوان‌ها قیمت بالاتری نسبت به بارکدخوان‌های معمولی باسیم دارند اما برخی از آن‌ها قابلیت‌های بیشتری را ارائه می‌دهند، برای مثال برخی از مدل‌های بارکدخوان‌های بی سیم قابلیت انتقال اطلاعات بارکدهای خوانده شده را به لپ تاپ، تبلت، گوشی‌های هوشمند و سایر سیستم‌های نرم افزاری به صورت مستقیم و بدون نیاز به پایه را دارند.

  1. جدول مقايسه اي انواع باركد خوان:
انواع باركد خوان
نوع شرح كاربرد مناسب براي
دستي

Handheld Scanner

  • محبوب‌ترین نوع
  • قابليت استفاده با پايه و نيز مجزا
  • سهولت در استفاده
  • داراي پايه نگهدارنده
  • توليدكنندگان
  • فروشندگان
  • خوار و بار فروشي
  • انبار داري
  • درمان
  • حمل و نقل
كامپيوتر متحرك

 Mobile Computer

  • تركيب كامپيوتر و اسكنر در يك دستگاه
  • حداكثر كاربري براي استفاده كننده
  • فراتر از يك اسكنر معمولي
  • ذخيره اطلاعات در حافظه داخلي
  • قابليت ارتباط و انتقال اطلاعات همزمان توسط شبكه بي سيم
  • تمامي مؤسساتی كه نيازمند جابجا كردن اسكنر هستند
تبلت

 Tablet

  • يك كامپيوتر متحرك
  • دوام بالا در باطري و بدنه براي محیط‌های خشن
  • قابليت عمل با سيستم عامل‌های گوناگون همچون ويندوز و اندرويد.
  • مناسب براي محیط‌های خشن صنعتي كه نيازمند دوام بالا هستند
روي كانتر فروش

 Presentation Scanner

  • مناسب براي قرار گيري روي كانتر فروش
  • آزاد بودن دست كاربر
  • فضاي خوانش وسيع
  • بدون دگمه و بدون نياز به اخطار شروع
  • خرده فروشي
  • خوار و بار فروشي
باركد خوان توكار

 In Counter Scanner

  • وسعت زياد منطقه خوانش
  • اسكن تعداد متنوعي از كالاها
  • نياز به نصب حرفه اي
  • كارگذاري شده درون كانتر
  • خوانش اتوماتيك باركد بدون نياز به فشردن دكمه
  • خوار و بار فروشي
  • خرده فروشي
پوششي

 Wearable Scanner

 

 

  • معروف به اسكنر پشت دستي
  • اسكن كالاها از نزديك
  • آزاد گذاشتن دست كاربر
  • عدم اشتباه در خواندن باركد محصولات

برترين شرکت‌های توليد كننده تجهيزات باركد خوان:

  1. شركت موتورولا (Motorola)
  2. شركت وسپ(Wasp)
  3. شركت هاني ول(Honeywell)
  4. شركت ديتالاجيك(Datalogic)

نتيجه گيري:

برای انتخاب یک بارکدخوان مناسب، این که شما چه کسب و کاری دارید مهم است اما مهم‌تر از آن محیط و شرایطی است که شما در آن از بارکدخوان استفاده می‌کنید. بارکدخوان‌ها در حالت کلی برای استفاده روزانه در محیط‌های اداری و فروشگاهی طراحی شده‌اند و ضربه های تصادفی در هنگام کار مشکل خاصی را ایجاد نمی‌کند اما اگر شما می‌خواهید از بارکدخوان در محیط صنعتی و یا انبارها استفاده کنید بهتر است نوعی از بارکدخوان را انتخاب کنید که در مقابل گرد و غبار مقاوم باشند و همچنین قابلیت ضربه پذیری بیشتری داشته باشند تا دچار مشکل جدی نشوید. مهم‌ترین نکته برای انتخاب درست دستگاه این است که شما به خوبی محیط کار و برنامه خود را قبل از اینکه هر تصمیمی بگیرید مطالعه کنید. برای این منظور سؤالات زیر شما را در این انتخاب راهنمائی می‌کند:
*دستگاه‌ها در چه محیطی به کار می‌روند؟ در یک محیط کاملاً سخت صنعتی یا در یک فروشگاه معمولي؟
* استفاده از دستگاه برای مدت مشخصی می‌باشد یا به طور دائم از آن استفاده خواهد شد؟
* آیا به قابلیت سیار بودن دستگاه احتیاج دارید؟
* آیا خواندن کدها در نزدیکی کالاها می‌باشد یا در فاصله دورتر قرار دارند؟
* دستگاه چگونه به کامپیوتر متصل می‌شود؟
* آیا اطلاعات خوانده شده باید سریعاً منتقل شوند یا خیر؟

*آیا دستگاه بارکد خوان با کامپیوتر من سازگار است؟

هیچ برنامه خاصی لازم نیست که اطلاعات را به کامپیوتر شما انتقال دهد. این دستگاه‌ها به راحتی توسط اسکن کننده و رمزگشای خود اطلاعات را به سیستم شما انتقال می‌دهند و لازم نیست شما کار دیگری انجام دهید. هرچند کامپیوتر شما برای خواندن کدها مشکل خاصی را نخواهد داشت اما در مواقعی ممکن است قابلیت چاپ کدها را نداشته باشد که در این صورت شما با ارتقاء سیستم خود و یا با خرید برچسب‌های از قبل چاپ شده و یا حتی خرید دستگاه‌های چاپ بارکد به راحتی این مشکل را حل خواهید کرد و برچسب‌های خود را بر روی محصولاتتان می‌چسبانید.