Какими были первые лазерные и светодиодные сканеры штрих-кодов

Сканер штрих-кода - это устройство, оптически регистрирующее рисунок штрих-кода и конвертирующее его в эквивалентный цифровой сигнал. Чтобы получить «снимок» штрих-кода, нужно осветить его источником света. Обычно для этого применяется лазер, так как он легко может быть сфокусирован на всем протяжении поля сканирования.

Такой показатель, как глубина поля сканирования, означает максимальное расстояние, на котором сканер может считывать штрих-коды. Светодиодные сканеры -  CCD-устройства, использующие обычные светодиоды в качестве источника света, чаще всего должны находиться очень близко к штрих-коду. Лазерные сканеры с глубиной поля сканирования в десятки и сотни сантиметров не требуют этого.

Если в сканере применен лазер, то обычно луч лазера проходит вдоль штрих-кода. Отсюда и название – сканер штрих-кодов. В качестве источников излучения могут применяться инфракрасные лазерные диоды, лазерные диоды видимого спектра и гелий-неоновые лазерные трубки. По многим причинам наиболее популярны лазерные диоды видимого спектра (VLD).  Они надежны, срок их службы в несколько раз больше, чем у гелий-неоновых трубок. Так как напряжение питания очень низкое – обычно чуть больше 2 вольт, то им не требуется специальный источник питания. Кроме того, они имеют очень компактный прочный и легкий корпус. Поскольку лазерный диод потребляет очень мало энергии, он может применяться в сканерах, питающихся непосредственно от компьютера или даже от батареек. Излучение видимого спектра предпочтительнее, чем инфракрасное, так как было выяснено, что штрих-код, нанесенный на некоторые материалы, не считывается инфракрасным лазером.

Хотя мы видим, что код представляет собой темные штрихи, нанесенные на светлый фон, инфракрасное излучение поглощается иным образом, чем видимое. Инфракрасные лазеры не используются широко еще и потому, что требуется отдельный видимый нацеливающий луч в помощь оператору, так как инфракрасное излучение не воспринимается человеческим глазом. Еще одна особенность лазерного диода видимого спектра – встроенный фотодиод. Кроме излучения, исходящего от передней поверхности кристалла, часть излучения исходит с задней поверхности. Эта часть излучения улавливается фотодиодом, расположенным внутри корпуса лазерного диода. Сигнал фотодиода выводится на разьем с задней стороны корпуса лазерного диода. Этот сигнал может использоваться управляющей микросхемой для управления мощность излучения. И наконец, лазерные диоды видимого спектра становятся всё дешевле. Лазерный диод, будучи значительно дешевле гелий-неоновой трубки, является доступным и эффективным инструментом для сканирования штрих-кодов. В общих чертах рассмотрим работу многоплоскостного лазерного сканера. Такой сканер создает сетку из множества траекторий сканирования. Внутри сканера находится источник излучения – лазерный диод видимого спектра. В центре размещается вращающийся многогранник, состоящий из фасонных зеркал. Зеркала отражают луч по-разному, так как установлены под различными углами. При вращении многогранника траектория отраженного луча лазера образует дугу. Число дуг определяется числом зеркал многогранника. Затем движущийся луч лазера проходит через серию фиксированных зеркал, создающих «кадры» сканирования. Умножая число зеркал многогранника на число кадров, мы получаем число траекторий сканирования. Так, например, 4х5=20. Углы взаимного расположения «кадров» определяются исходя из необходимости обеспечивать наличие сетки траекторий на всем пространстве поля сканирования. В результате получается густая сеть пересекающихся траекторий сканирования, обеспечивающая считывание штрих-кода независимо от его ориентации. 

Светодиодные CCD-сканеры. CCD означает прибор с зарядовой связью (ПЗС). Фактически, в CCD-сканерах применяется та же технология захвата изображения, что и в знакомых всем факсимильных аппаратах. Вместо луча света здесь используется подсветка, перекрывающая весь штрих-код. Существуют контактные и бесконтактные CCD-сканеры. Контактные модели ранее были представлены очень широко. Для того, чтобы отсканировать такие сканеры нужно приложить к штрих-коду. Поэтому контактные CCD сканеры почти вышли из употребления. Такие сканеры плохо работают с кодами, нанесенными на выпуклые и нерегулярные поверхности. Также проблематична работа в условиях яркого внешнего освещения, поскольку оно может создавать сильные помехи (засветки). Бесконтактные CCD-сканеры оснащены более мощными светодиодами, создающими яркую линию освещения штрих-кода, а также более чувствительными фотодатчиками, позволяющими захватывать изображения на большем удалении от этикетки. Некоторые модели могут работать на открытом воздухе и на ярком солнечном свете без ущерба для качества сканирования. Большинство бесконтактных CCD-сканеров считывают коды на расстоянии 6-15 см, некоторые модели имеют рабочую зону 30 см. Как и все CCD-сканеры, они компактны и имеют небольшой вес.