MEMS

Dispozitive pentru citirea codului de bare

Alexandrescu Mădălina-Elena

Grupa: 55RD

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”.

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

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 802.11g (WLAN) sau IEEE 802.15.3 (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.

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 „90000”

arată că nu există un preț sugerat. Codul suplimentar „99991” indică faptul că poate

exista și o copie complementară a produsului. Codul „99990” 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) .

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).

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

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.

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

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

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, 2016-2017,

ETTI, Iaşi

https://ro.wikipedia.org/wiki/Cod_de_bare

http://www.autoid.ro/produse/cititoare-coduri-de-bare~pages-all