Le scanner de code à barres laser est un capteur optique de distance. Le scanner de code à barres laser se compose de sources laser, balayage optique, réception optique, conversion photoélectrique, amplification du signal, façonnage, quantification et décodage. Le scanner laser a trois modes de balayage: une seule ligne, le type raster et le plein angle.
Le mode de balayage d’angle complet du scanner laser en raison de sa capacité de balayage à grande vitesse et de lecture de symboles de code à barres passant dans n’importe quelle direction, est largement utilisé dans une variété de domaines avec un degré élevé d’automatisation et un grand trafic matériel.
Comment le scanner de code à barres laser fonctionne:
Lorsque l’utilisateur touche l’interrupteur d’alimentation ou l’équipement correspondant pour activer le scanner, le VLD émet un rayon laser de lumière rouge, à travers la lentille à faisceau élargi est élargi, émis à la surface du réflecteur oscillable réfléchi sur le code à barres pour former un point laser. Lorsque le réflecteur oscille, selon le principe de réflexion optique sur le code à barres sur la position du point laser change, le réflecteur oscille continuellement, alors il verra une ligne laser rouge sur le code à barres, qui est le phénomène de rétention visuelle temporaire.
Des codes à barres sur une surface plus rugueuse, des codes à barres point laser sur la réflexion, et vide résistance, lumière diffuse sur le réflecteur, par le catadioptre au collecteur de lumière réfléchissante par ensembles de collecteur de lumière lumière par microscopie de filtration naturelle lancés dans les diodes photosensibles parasites, signal photoélectrique induction, par amplification décodeurs orthopédique, deviennent des informations utiles sur les serveurs de transmission.
Ci-dessous, nous discuterons le scanner de code à barres laser en détail de plusieurs composants de la source laser, balayage optique, réception optique, conversion photoélectrique, amplification du signal, façonnage, quantification et décodage.
(i) source laser
Les lasers à semi-conducteurs à lumière visible fabriqués avec la technologie MOVPE (metal oxide gased phase denosion) présentent les avantages suivants: faible consommation d’énergie, modulation directe, petite taille, poids léger, solidification, fiabilité et efficacité élevées. Dès son apparition, il remplace rapidement les lasers he-ne utilisés à l’origine. Les lasers à semi-conducteurs émettent des faisceaux elliptiques non axisymétriques. L’angle de divergence V⊥≈30° du faisceau sortant perpendiculaire à la direction du plan de jonction p-w, et l’angle de divergence V − 10° parallèle à la direction du plan de jonction. Si l’on utilise la technique traditionnelle de collimatation des faisceaux, les directions des axes long et court des taches elliptiques de chaque côté du point de convergence des faisceaux seront échangées. Il est évident que le scanner n’aura que de petites profondeurs de champ. Jay m.astman et al. ont proposé d’utiliser la technique de collimatation des faisceaux illustrée à la figure 3 pour surmonter ce phénomène d’échange et améliorer considérablement la profondeur de champ du balayage. Ce faisceau elliptique ne peut être appliqué que sur un scanner laser à ligne unique. Le tracé optique doit être arrangé de telle sorte que l’axe principal de l’ellipse de la tache soit perpendiculaire à la direction de balayage de la lumière. Pour les scanners à ligne unique, ce type de tôle elliptique, en raison de son insensibilité au bruit d’impression, aura des caractéristiques plus favorables que les tôles circulaires décrites ci-dessous.
Pour le scanner de code à barres laser à plein angle, comme le faisceau balayait parfois le code à barres avec un grand angle d’inclinaison lors de la lecture du scanner. Par conséquent, la tôle de faisceau ne doit pas être ovale. Il est généralement complet pour former un cercle. La solution de profilage couramment utilisée consiste à ajouter un petit diaphragme circulaire devant la lentille collimatée. Cette caractéristique du faisceau peut être bien approximée par la diffraction de fresnel des oeillets. Avec ce schéma, pour le code à barres standard de taille UPC, la profondeur de champ peut faire environ 250mm à 300mm. Ceci est suffisant pour un système POS commercial moyen. Mais pour les occasions nécessitant une grande profondeur de champ, telles que la ligne de transfert de bagages de l’aéroport, il ne semble pas suffisant. Les systèmes couramment utilisés consistent à augmenter la taille du symbole du code à barres ou à faire converger les différents rayons de balayage qui composent le motif de balayage dans différentes zones pour former une “face multifocale”. Mais la solution la plus attrayante consiste à utiliser des éléments de collimatation optique spéciaux qui permettent une distribution spéciale du champ de lumière qui le traverse et donc un angle de divergence extrêmement faible du faisceau pour obtenir une grande profondeur de champ.
(ii) système de réception optique
Le faisceau de balayage projeté sur le symbole du code à barres est ensuite diffusé et le système de réception reçoit une quantité suffisante de lumière diffusée. Dans les scanners à angle plein laser, le système de réception de retour est couramment utilisé. Dans cette structure, l’axe optique principal du faisceau récepteur est la bobine émettrice. De cette façon, la tache de lumière diffuse se trouve toujours sur l’axe du système de réception. Le champ de vision instantané de cette structure est extrêmement petit, ce qui augmente considérablement le rapport signal/bruit. Il améliore également la capacité de suppression de la réflexion spéculaire des symboles de code à barres. En outre, les exigences pour la lentille de réception sont faibles. En outre, il permet de réduire la surface sensible du récepteur. La zone sensible des récepteurs photovoltaïques à grande vitesse est généralement petite, et le coût du récepteur dans les petites zones sensibles est inférieur, ce qui est également important. Il présente l’inconvénient de produire un phénomène de vignettage lorsque le faisceau de balayage est situé sur les bords des éléments du système de balayage. En plus des mesures structurelles visant à réduire au minimum le halo, les angles de balayage trop mal caractérisés doivent être écartés.
Un système optique de contrôle automatique du gain est également couramment utilisé dans les scanners à plein angle, de sorte que l’intensité lumineuse du signal reçu ne change pas en fonction de la distance entre les symboles du code à barres. Cela permet de réduire la plage dynamique du signal, ce qui facilite le traitement ultérieur.
Le scanner à arme à main a les caractéristiques d’une vitesse de balayage plus lente et d’une fréquence de signal plus basse. Les récepteurs à faible fréquence de réponse, tels que les photocellules au silicium, ont une grande zone sensible, et ce système à basse fréquence est également susceptible d’atteindre un rapport signal/bruit élevé. Il est donc possible de recourir à d’autres formules que celles mentionnées ci-dessus. Par exemple, la facilité de modulation d’un laser à semi-conducteurs peut être utilisée pour moduler le faisceau laser sortant à une fréquence plus élevée. Puis, dans le traitement du signal électrique, puis utiliser la technologie d’amplification de réception synchrone pour retirer le signal de code à barres. Tant que la fréquence de modulation est largement supérieure à la fréquence du signal du code à barres, l’erreur de largeur du code à barres qu’elle entraîne sera négligeable. La technologie de réception synchrone a une capacité extrêmement élevée de suppression du bruit, de sorte que les structures de réception en retour ne sont pas nécessairement utilisées. Il en résulte une grande souplesse dans la disposition des systèmes optiques de réception. L’utilisation de cette flexibilité permet d’améliorer la performance de certains aspects du liseur. Par exemple, dans les systèmes de réception de retour, l’élément mobile fait également partie intégrante du système de réception et doit avoir une certaine taille d’ouverture pour garantir la réception d’un nombre suffisant de signaux lumineux. Mais si l’élément mobile ne fait que balayer le faisceau, on peut faire très peu. De toute évidence, les petits éléments mobiles sont extrêmement favorables pour le choix des composants de puissance ou pour améliorer la durée de vie, la fiabilité.
3. Système de balayage optique
Le faisceau laser de la source laser doit également passer à travers le système de balayage pour former des lignes de balayage ou des motifs de balayage. Le scanner de code à barres d’angle complet adopte généralement deux schémas: le balayage de prisme rotatif et le balayage d’hologramme. Le système de balayage holographique présente des avantages significatifs tels que la compacité, la fiabilité élevée et le coût bas. Depuis que IBM a d’abord utilisé le scanner modèle 3687, il a été largement utilisé et constamment mis en avant de nouveaux. Il faut s’attendre à ce que sa part de marché augmente.
La technologie de balayage à prisme rotatif est plus ancienne et techniquement plus mature. Il utilise un prisme rotatif pour balayer le faisceau lumineux et un ensemble de miroirs planaires pliés pour changer le chemin optique pour réaliser des rayons de balayage multidirectionnels. Les produits de scanner tels que le ms-700, qui sont actuellement plus utilisés, font également que les angles de coin des différentes faces du prisme rotatif sont différents pour former plusieurs lignes de balayage dans une direction de balayage. Composé de rayons de balayage multidirectionnels et multilignes pour former un motif de balayage à haute densité. Un autre avantage possible de cette approche est l’atténuation des dangers du rayonnement laser.
Le concept de balayage à angle complet a été développé pour la première fois pour augmenter la vitesse de circulation dans les supermarchés. Le code à barres UPC correspondant a été conçu. Pour le code UPC, le modèle de balayage “X” dans les deux directions de balayage peut déjà réaliser un balayage à angle complet. Avec le développement de la technologie de balayage, l’élargissement du champ d’application du code à barres et le besoin urgent d’améliorer le degré d’automatisation, nous généralisons maintenant le concept de balayage à angle complet à d’autres systèmes de code, tels que 39 codes, 25 codes interconnectés, etc. Ces codes à barres sont plus petits en hauteur et en largeur, et un nombre beaucoup plus grand de directions de balayage sera nécessaire pour réaliser un balayage en plein angle. Pour cela, en plus du prisme rotatif, il faudra ajouter un autre élément mobile, par exemple, le groupe de miroirs plats pliés en rotation de la figure 4, etc.
En raison de la faible vitesse de balayage et de l’angle de balayage plus petit, il y a beaucoup de solutions qui peuvent être utilisées pour réaliser le balayage du faisceau. En plus d’utiliser le prisme rotatif, le miroir pendule, peut également atteindre le balayage du faisceau par le mouvement de nombreuses pièces dans le système optique. Comme le balayage de faisceau par des lasers à semi-conducteurs mobiles, des lentilles de collimation de mouvement, etc. Et les éléments de puissance qui produisent ces mouvements, en plus des moteurs à courant continu, peuvent être des céramiques piézoélectriques et des bobines électromagnétiques, etc. On estime que ces éléments de puissance trouveront également une certaine application en raison de leur résistance aux dommages, de leur longue durée de vie et de leur facilité d’utilisation.
(iv) décodage
Après quantification du signal électrique plastifié, les informations qu’il contient sont traduites par l’unité de décodage. Scanner de code à barres laser d’angle complet en raison du taux de données élevé, et la grande majorité obtenue est un signal de code à barres non et un signal de code à barres incomplet, le décodeur doit avoir la capacité d’identifier automatiquement un signal de code à barres valide. Il est donc beaucoup plus exigeant pour les unités de décodage, qui exigent des capacités de traitement de données extrêmement élevées et un débit de données extrêmement élevé. L’approche de combinaison étroite entre le logiciel et le matériel est couramment adoptée. Pour UPC, code EAN, le décodeur a également la fonction d’épissure automatique des segments de code gauche et droit. Cependant, cette patchwork peut assembler la moitié gauche et la moitié a de deux codes à barres différents. La parité et le chiffre de contrôle ne garantissent pas que cela ne se produira pas. Avec le développement de la technologie de balayage, l’augmentation du nombre de directions de balayage du scanner et l’amélioration de la vitesse de balayage, cette fonction d’épissure de segment de code ne semble pas très nécessaire. Les produits de plusieurs entreprises offrent un interrupteur permettant aux utilisateurs de se substituer à cette fonctionnalité.
5. Conversion photoélectrique, amplification de signal et remodelage
Les signaux optiques reçus doivent être convertis en signaux électriques par un convertisseur photoélectrique. Les fréquences des signaux de code à barres dans le scanner à angle plein sont de quelques mégahertz à plusieurs dizaines de mégahertz. Cette fréquence de signal élevée nécessite l’utilisation de photodiodes d’avalanche (APO) ou de photodiodes PIN avec une réponse en fréquence élevée. Le scanner d’angle complet est généralement utilisé en continu pendant une longue période. Pour la sécurité de l’utilisateur, l’énergie de sortie de la source laser est inférieure. L’énergie finalement reçue est donc extrêmement faible. Pour obtenir un rapport signal/bruit élevé (qui est déterminé par le taux d’erreur de bit), il est courant d’utiliser des composants discrets à faible bruit pour former des circuits pré-amplificateurs qui amplifient le signal à faible bruit.
Les scanners portatifs ont des fréquences de signal allant de quelques dizaines à plusieurs centaines de KHZ. Les photocellules au silicium, les photodiodes et les phototriodes sont généralement utilisés comme dispositifs de conversion photoélectrique. Le scanner de type arme à main émet une énergie lumineuse relativement forte et une fréquence de signal faible. En outre, comme indiqué précédemment, il peut également utiliser la technologie d’amplification synchrone, etc. Par conséquent, il n’est pas très élevé sur les caractéristiques des composants électroniques. Et en raison de la faible fréquence du signal, le circuit de contrôle de gain automatique peut être réalisé plus facilement.
En raison de l’ambiguïté des bords lors de l’impression des codes à barres, et surtout en raison de la taille limitée des taches de balayage et des caractéristiques de passage bas des circuits électroniques, les bords du signal obtenu seront floues, souvent appelé “signal électrique analogique”. Ce signal est également soumis à un circuit plastique qui récupère les bords le plus précisément possible et se transforme en ce que l’on appelle communément un “signal numérique”. De même, les scanners à armes à main auront plus de marge de manœuvre dans le choix des solutions de profilage en raison de la faible fréquence du signal.
Il ressort de ce qui a été dit ci-dessus que la fréquence élevée du signal entraîne de grandes difficultés techniques et une augmentation des coûts. Pour un scanner plein angle avec une certaine capacité de lecture, son taux de données R est proportionnel à n/(H×Cosα-W×sinα). Là, n est le nombre de directions de balayage, H et W sont respectivement la hauteur et la largeur du symbole du code à barres, α est la valeur de l’angle du symbole du code à barres par rapport au modèle de balayage dans le moment le plus dépropice à la lecture du balayage, pour le cas où chaque ligne de balayage est uniformément distribuée α=π/2n, par exemple α est 45° lorsque n=2 par ce style nous pouvons estimer pour le code UPC, Si l’on utilise le schéma de balayage de la moitié gauche et de la moitié droite et de l’épission, le taux de données est le plus bas lorsque n est 3, et le taux de données est le plus bas lorsque n est 5 pour le schéma qui est entièrement lisible tout au long du code à barres. Il faut en tenir compte lors de la conception du système de balayage.
En outre, les modules de balayage à basse vitesse peuvent également être combinés dans une rangée pour atteindre la performance de balayage à grande vitesse des codes à barres avec un angle complet de pistolet à balayage d’étiquettes. Il est évident que ce schéma est plus approprié pour les situations de montage.