第六章条码技术识读

固定式扫描器
• 固定式扫描器扫描识读不用人手把持，适 用于省力、人手劳动强度大（如超市的扫 描结算台）或无人操作的自动识别场合。 这里，将介绍卡槽式扫描器，固定式单线、 单方向多线式（栅栏式）扫描器，固定式 全向扫描器和固定式CCD扫描器。
（1）卡槽式扫描器
• 卡槽式扫描器属于固定光束扫描器， 其内部的结构和光笔类似，它上面有一个 槽，手持带有条码符号的卡从槽中滑过实 现扫描。这种扫描器广泛用于时间管理以 及考勤系统。它经常和带有液晶显示以及 数字键盘的终端集成为一体。
手持式全向激光扫描器
• 这种全向激光扫描器是从台式全向扫描器 中发展而来的,它适用于商业POS系统以及 文件识读系统。识读时可以手持，也可以 放在桌子上或挂在墙上,使用灵活方便。
手持式CCD扫描器
• CCD扫描器属于非接触式扫描器。传统上，它的 识读距离很短，被识读的条码符号必须紧靠扫描 器的识读窗口，但现在新型的CCD扫描器识读距 离和景深已经达到普通激光扫描器的性能。 • CCD扫描器内部不含有机械移动的部件，这 是它的一大优点。它抗摔，结实，适用于比较恶 劣的环境。另外，由于其结构简单，操作简单、 省力，所以在扫描器中具有最好的性价比。
手持式条码扫描器
• 手持式条码扫描器应用于许多领域，尤其 适用于条码尺寸多样、识读场合复杂、条 码形状不规整的应用场合。这类扫描器包 括光笔、激光枪、手持式全向激光扫描器、 手持式CCD扫描器、手持式数据采集器等。
光笔
• 光笔属于接触式、固定光束扫描器。在其笔尖附近中含 有发光二极管（LED）作为照明光源，并含有光电探测器。 在选择光笔时，要根据应用中的条码符号正确选择光笔的 孔径(分辨率)，分辨率高的光笔的光点尺寸能达到4 密尔 （0.1毫米），6密尔属于高分辨率，10密尔属于低分辨率。 一般光笔的光点尺寸在0.2毫米左右。 • 选择光笔分辨率时，有一个经验的计算方法：条码最 小单元尺寸X的密尔数乘以0.7，然后进位取整，该密尔数 就是使用的光笔孔径的大小。例如：X=10 mil, 那么就应 该选择孔径在7个密尔左右的光笔。 • 光笔的耗电量非常低，这一点它比较适用于和电池驱 动的手持数据采集终端相连。光笔的光源有红光和红外光 两种，红外光笔擅长识读被油污弄脏的条码符号。光笔的 笔尖容易磨损，一般用蓝宝石笔头，不过，光笔的笔头可 以更换。早期的光笔扫描器和译码器是分开的，最近几年， 制造商开始将译码器集成在光笔的内部。
译码系统
• •
将信号整形系统的输出信息，按照标 准数字信号的电压的大小进行量化，输入 到码码系统，再由译码器译出其中所含信 息。各种条码符号的标准译码算法来自于 各个条码符号标准。而且，不同的扫描方 式对译码器的性能要求也不同。
条码扫描器
• 在条码识读器中，有一种具有现场实时数 据采集和处理功能的识读设备叫做数据采 集器。它具备实时采集、自动存储、即时 显示、即时反馈、自动处理、自动传输功 能。实际上，它是移动式数据处理终端和 某一类型的条码扫描器的集合体。
扫描系统的一些Biblioteka Baidu要特性
• ①扫描器的分辨率 • 对于条码扫描系统而言，分辨率就是正确检测读入的 最窄条码符号的宽度，英文是MINIMAL BAR WIDTH（缩 写为MBW）。选择设备时，并不是设备的分辨率越高越 好，而是应根据具体应用中使用的条形码密度来选取具有 相应分辨率的阅读设备。 • 使用中，如果所选设备的分辨率过高，则条码符号上 微小的污点或脱墨都会对扫描信号都会产生严重的影响。 如图2-35(a)所示。若扫描光点做得很小，由于扫描对印刷 缺陷的敏感度很高，所以会造成识读困难；如果扫描光点 做得太大，扫描信号就不能反映出条与空的变化，同样造 成识读困难，如图2-35(b)所示。较为优化的一种选择是， 扫描光点的直径等于或略小于条码符号中最窄单元的宽度， 如图2-35(c)所示。
扫描器的光源
• 扫描器所选用的光源种类很多，主要有半导体光 源、激光光源，也有选用白炽灯、闪光灯等光源 的。 • 激光与其它光源相比，有其独特的性质： • 有很强的方向性。 • 单色性和相干性极好。其它光源无论采用何种滤 波技术也得不到像激光器发出的那样的单色光。 • 可获得极高的光强度。条码扫描系统采用的都是 低功率的激光二极管，使之短暂射入人眼时不会 给人眼带来伤害，但它仍具有其他光源难以达到 的光照度。
• 扫描系统的扫描光点也就是扫描光学系统 的光信号的采集点，调节该光点的大小有 两种方法:一种是采用一定尺寸的探测器接 收光栏，另一种则是通过控制实际扫描光 点的大小。 • 对于普通扫描光源的扫描系统，由于 照明光斑一般很大，所以主要采用探测器 光栏来调节扫描光点的大小。
②工作距离和景深
• 根据扫描器与被扫描的条码符号的相对位置，扫 描器可分为接触式和非接触式两种。所谓接触式， 即扫描时，扫描器直接接触被扫描的条码符号； 而非接触式，即扫描时，扫描器与被扫描的条码 符号之间可保持一定距离的范围。这一范围就叫 作扫描景深，通常用DOF表示。 • 扫描景深是非接触式的条码扫描器的一个重要参 数。在一定程度上，扫描识读距离的范围和条码 符号的最窄元素宽度Ｘ以及条码其他的质量参数 有关。Ｘ值大，条码印刷的误差就小，条码符号 条空反差大，该范围相应地会大一些。通常，扫 描景深一般适用于具体应用中的条码符号尺寸和 该尺寸下的标准条码符号。制造厂商一般针对不 同的条码识读距离和条码符号密度开发出不同的 扫描器。
（3）全向激光扫描器
• 全向扫描指的是标准尺寸的商品条码以任何方向通过扫描 器的区域时，扫描器的某个或某两个扫描线都会扫过整个 条码符号。一般全向扫描器的扫描线方向为3～5个，每个 方向上的扫描线为4个左右，这方面的具体指标取决于扫 描器的具体设计。 • 这种扫描器一般用于商业超市的收款台，全向扫描器 一般有3个到5个扫描方向，扫描线数一般为20个左右，它 们有些安装在柜台下面，有的可以安装在柜台侧面。 • 全息式激光扫描器为高性能的全向式激光扫描器，它 用高速旋转的全息盘代替了棱镜状多边转镜扫描，扫描速 度可高达8000线/秒，特别适用于在工业传送带上识读不 同距离、不同方向的条码符号。这种类型的扫描器对传送 带的最大速度要求小的为每秒0.5米，高的可达每秒4米。
扫描方式
• 扫描器扫描识读条码符号主要方式分为手 动扫描、自动扫描及CCD扫描。
①手动扫描
• 手动扫描比较简单，扫描器内部不带有扫描装置， 发射的照明光束的位置相对于扫描器固定，完成 扫描过程需要手持扫描器扫过条码符号，这种扫 描器属于固定光束扫描器。光笔和大多数卡式条 码阅读器都采用这种扫描方式。
手持式数据采集器
• 手持式数据采集器有线阵和面阵两种。 • 线阵图像扫描器起源于CCD扫描器，它对光学系统和 电路系统作了极大的改进。线阵图像采集器可以识读一维 条码符号和堆积式的条码符号。 • 面阵图像采集器类似于“数字摄像机”拍静止图像， 它通常由激光束对识读区域进行扫描，激光束的扫描像一 个照相机的闪光灯，在扫描的同时，二维面阵成像单元对 照亮的区域的反射信号进行采集。面阵图像采集器可以识 读二维条码，当然也可以在多个方向上识读一维条码。目 前，能够自动识别光学字符的面阵图像采集器已经在市场 上出现。
④扫描宽度
• 对于光笔或刷卡式扫描器，从理论上讲，这两种 扫描器可以扫出任一长度的条码符号，但实际上， 条码符号太长时，扫描速度不稳定，并且扫描轨 迹容易超出条码符号的有效扫描区域。 • 对于激光扫描器特别是手持式激光扫描器，条码 符号离扫描窗口太近时，扫描线的扫描宽度较小； 条码宽度较大时，则扫不出来。 • 线性CCD条码扫描器识读窗口有的是6cm宽，有 的是8cm宽。条码符号的最大宽度应该略小于 CCD条码扫描器识读窗口的宽度。具体到某一种 CCD扫描器，能达到的扫描宽度应参见该设备的 说明书。
③扫描频率和扫描图案
• 通常，手持激光扫描器的扫描频率一般在36 sps （每秒的扫描次数），CCD扫描的扫描频率大约 在100 sps，在全向或栅状扫描中，扫描频率甚至 能超过1000 sps，只是全向扫描器能够扫出含有 多条扫描线的扫描图案，其中某条线的扫描频率 和手持式激光扫描器的扫描频率大体相当。 • 在识读移动物品上的条码符号时，条码符号的方 向、大小和运动速度对扫描频率和扫描图案有一 定的要求。这些要求可以通过计算得到。
②自动扫描
• 自动扫描是指条码扫描器内部含有使扫描 光束做扫描运动的装置，如旋转镜组、摆 镜等。自动扫描的扫描光源为激光
③CCD扫描
• CCD• (Charge Coupled Device)——电荷耦合装置是一种 电子自动扫描的光电探测器，由光电二极管构成扫描器首 先将条码符号的整个图像呈现在线阵的CCD上，然后 CCD对其上的光信号进行光电转换并进行自动扫描，并不 需要增加任何运动机构，所以它是一种特殊的自动扫描。
激光枪
• 激光枪属于手持式自动扫描的激光扫描器，扫描动作通过 转动或振动多边形棱镜等光装置实现。一般扫描频率为每 秒40次左右。这种扫描器的外形结构类似于手枪，如图239所示。 • 这种扫描器的主要特点是识读距离长，通常只有它们 的扫描区域能在1英尺以外。有些超长距离的扫描器，其 扫描距离甚至可以达到10英尺。目前新型的CCD扫描器 也可以达到一般的激光扫描器所能够达到的识读距离。在 室外阳光直射条件下，有的扫描器可以通过编程延迟激光 点的扫描，以便人们能够用激光点对准待扫描的条码符号。 • 在工业应用环境中，激光枪的摔碰会给激光枪中的机 械扫描装置带来损害。采用重量轻的光电扫描装置代替传 统的振镜或转镜扫描装置将会大大提高扫描器对环境的适 应能力。
（2）固定式单线、单方向多线式 （栅栏式）激光扫描器
• 这两类扫描器通常用于对传送带上的条码符号进 行扫描。固定式单线扫描器在结构上和手持式激 光扫描器类似，只是触发扫描的装置有所不同， 它们是靠超声波或光电感应来触发扫描，并且它 们对识读物品上条码符号的高度、位置和方向有 着较为严格的要求。 • 单方向多线式（栅栏式）扫描器类似于全向 扫描器，只是它的扫描线只有一个方向。采用栅 栏式扫描器识读传送带上的物品时，对条码符号 的位置要求比较宽松，但对条码符号的高度和方 向仍需作限制
2.信号整形系统
• 在信号整形系统，首先要将扫描系统传来的光信 号转型为电信号，经过放大和滤波后再进行整形， 具体流程如下。 • 接收到的光信号需要经光电转换器转换成电信号 并通过发送电路进行放大。由于扫描光斑具有一 定尺寸、条码印刷时的边缘模糊性以及一些其他 原因，经过电路放大的条码电信号是一种平滑的 起伏信号，并不呈现条码符号亮暗条之间泾渭分 明的特征，这种信号边缘常被称为条码的“模拟 电信号”，这种信号还需经整形电路尽可能准确 地将边缘恢复出来，变成通常所说的“数字信 号”。
1. 扫描系统
• 扫描系统的主体是光学结构，该结构应该具备以下两个性 能： • 具有一个扫描光路,以产生一个光点,• 该光点在人工或自动 控制下能沿某一轨迹作直线运动且通过一个条码符号的左 空白区、起始符、数据符、终止符及右空白区。 • 具有一个条码符号反射光的接收系统,它应能够并擅长接 收扫描光点从条码符号上反射回来的漫反射光。 • 条码扫描系统可采取不同的光源、扫描形式、光路设计来 实现上述功能。
第六章、条码识读
• 条码识读系统 • 条码符号是图形化的编码符号，对条码符号的识读就是要 借助一定的专用设备，将条码符号中含有的编码信息转换 成计算机可识别的数字信息。 • 从系统结构和功能上讲，条码识读系统是由扫描系统、 信号整形、译码三部分组成。扫描系统由光学系统及探测 器，即光电转换器件组成，它完成对条码符号的光学扫描， 并通过光电探测器，将条码条空图案的光信号转换成为电 信号。信号整形部分由信号放大、滤波、波形整形组成， 它的功能在于将条码的光电扫描信号处理成为标准电位的 矩形波信号，其高低电平的宽度和条码符号的条空尺寸相 对应；译码部分由计算机方面的软硬件组成，它的功能是 对得到条码矩形波信号进行译码，并将结果输出到条码应 用系统中的数据采集终端。