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讓我們認(rèn)識(shí)下條碼掃描器的一些知識(shí)

    對于經(jīng)常跟條碼接觸的行業(yè)公司來說，一定都知道條碼掃描器是不止一種的。其中的種類包括有：普通條碼掃描器、激光條碼掃描器、光筆掃描器、CCD掃描器等。下面讓我們一起來認(rèn)識(shí)下它們的工作原理、優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)等知識(shí)。
 
普通條碼掃描器的工作原理
 
 
常見的平板式條碼掃描器一般由光源、光學(xué)透鏡、掃描模組、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路加塑料外殼構(gòu)成。

它利用光電元件將檢測到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再將電信號通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中處理。

當(dāng)掃描一副圖像的時(shí)候，光源照射到圖像上后反射光穿過透鏡會(huì)聚到掃描模組上，由掃描模組把光信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)字信號（即電壓，它與接受到的光的強(qiáng)度有關(guān)），同時(shí)指出那個(gè)像數(shù)的灰暗程度。這時(shí)候模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路把模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字訊號，傳送到電腦。顏色用RGB三色的8、10、12位來量化，即把信號處理成上述位數(shù)的圖像輸出。

如果有更高的量化位數(shù)，意味著圖像能有更豐富的層次和深度，但顏色范圍已超出人眼的識(shí)別能力，所以在可分辨的范圍內(nèi)，對于我們來說，更高位數(shù)的條碼掃描器掃描出來的效果就是顏色銜接平滑，能夠看到更多的畫面細(xì)節(jié)。
 
 
激光條碼掃描器的工作原理
 
 
有激光手持式掃描器和全角度激光掃描器。

激光手持式掃描器是利用激光二極管作為光源的單線式掃描器，它主要有轉(zhuǎn)鏡式和顫鏡式兩種。轉(zhuǎn)鏡式的代表品牌是SP400，它是采用高速馬達(dá)帶動(dòng)一個(gè)棱鏡組旋轉(zhuǎn)，使二極管發(fā)出的單點(diǎn)激光變成一線。顫鏡式的制作成本低于轉(zhuǎn)鏡式，但這種原理的激光槍不易提高掃描速度，一般為33次／秒。個(gè)別型號，如POTICON可以達(dá)到100次／秒，其代表品牌為Symbol，PSC和POTICON。

全角度掃描器是通過光學(xué)系統(tǒng)使激光二極管發(fā)出的激光折射或多條掃描線的條碼掃描器，主要目的是減輕收款人員錄入條碼數(shù)據(jù)時(shí)對準(zhǔn)條碼的勞動(dòng)，選擇時(shí)應(yīng)著重注意其掃描線花斑分布：在一個(gè)方向上有多條平行線；在某一點(diǎn)上有多條掃描線通過；在一定的空間范圍內(nèi)各點(diǎn)的解讀機(jī)率趨于一致。 
 
光筆掃描器的工作原理
 
 
    光筆是最先出現(xiàn)的一種手持接觸式條碼閱讀器，它也是最為經(jīng)濟(jì)的一種條碼閱讀器。

    使用時(shí)，操作者需將光筆接觸到條碼表面，通過光筆的鏡頭發(fā)出一個(gè)很小的光點(diǎn)，當(dāng)這個(gè)光點(diǎn)從左到右劃過條碼時(shí)，在“空”部分，光線被反射，“條”的部分，光線將被吸收，因此在光筆內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)變化的電壓，這個(gè)電壓通過放大、整形后用于譯碼。

    光筆的優(yōu)點(diǎn)主要是：與條碼接觸閱讀，能夠明確哪一個(gè)是被閱讀的條碼；閱讀條碼的長度可以不受限制；與其它的閱讀器相比成本較低；內(nèi)部沒有移動(dòng)部件，比較堅(jiān)固；體積小，重量輕。

    缺點(diǎn)：使用光筆會(huì)受到各種限制，比如在有一些場合不適合接觸閱讀條碼；另外只有在比較平坦的表面上閱讀指定密度的、打印質(zhì)量較好的條碼時(shí)，光筆才能發(fā)揮它的作用；而且操作人員需要經(jīng)過一定的訓(xùn)練才能使用，如閱讀速度、閱讀角度、以及使用的壓力不當(dāng)都會(huì)影響它的閱讀性能；最后，因?yàn)樗仨毥佑|閱讀，當(dāng)條碼在因保存不當(dāng)而產(chǎn)生損壞，或者上面有一層保護(hù)膜時(shí)，光筆都不能使用；光筆的首讀成功率低及誤碼率較高。
 
 
CCD掃描器的工作原理
 
 

    CCD掃描器是利用光電藕合（CCD）原理，對條碼印刷圖案進(jìn)行成像，然后再譯碼。它的優(yōu)勢是：無轉(zhuǎn)軸，馬達(dá)，使用壽命長；價(jià)格便宜。

    選擇CCD掃描器時(shí)，最重要的是兩個(gè)參數(shù)：

    景深——

    由于CCD的成像原理類似于照相機(jī)，如果要加大景深，則相應(yīng)的要加大透鏡，從而使CCD體積過大，不便操作。優(yōu)秀的CCD應(yīng)無須緊貼條碼即可識(shí)讀，而且體積適中，操作舒適。

    分辨率——

    如果要提高CCD分辨率，必須增加成像處光敏元件的單位元素。低價(jià)CCD一般是5口像素（pixel），識(shí)讀EAN，UPC等商業(yè)碼已經(jīng)足夠，對于別的碼制識(shí)讀就會(huì)困難一些。中檔CCD以1024pixel為多，有些甚至達(dá)到2048pixe1，能分辨最窄單位元素為0.1mm的條碼。

·激光條碼掃描器工作原理

     激光條碼掃描器由于其獨(dú)有的大景深區(qū)域、高掃描速度、寬掃描范圍等突出優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的使用。另外，激光全角度激光條碼掃描器由于能夠高速掃描識(shí)讀任意方向通過的條碼符號，被大量使用在各種自動(dòng)化程度高、物流量大的領(lǐng)域。

激光條碼掃描器由激光源、光學(xué)掃描、光學(xué)接收、光電轉(zhuǎn)換、信號放大、整形、量化和譯碼等部分組成。下面將詳細(xì)討論這些組成部分。

    （一）激光源

    采用MOVPE（金屬氧化物氣相外延）技術(shù)制造的可見光半導(dǎo)體激光器具有低功耗、可直接調(diào)制、體積小、重量輕、固體化、可靠性高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。它一出現(xiàn)即迅速替代了原來使用的He－Ne激光器。

    半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束為非軸對稱的橢圓光束。出射光束垂直于P－W結(jié)面方向的發(fā)散角Ｖ⊥≈30°，平行于結(jié)面方向的發(fā)散角Ｖ‖≈10°。如采用傳統(tǒng)的光束準(zhǔn)直技術(shù)，光束會(huì)聚點(diǎn)兩邊的橢圓光斑的長、短軸方向?qū)?huì)發(fā)生交換。顯然這將使掃描器只有小的掃描景深。Jay M.Eastman等提出采用圖3所示的光束準(zhǔn)直技術(shù)，克服了這種交換現(xiàn)象，大大地提高了掃描景深范圍。這種橢圓光束只能應(yīng)用在單線激光掃描器上。布置光路時(shí)，應(yīng)讓光斑的橢圓長軸方向與光線掃描方向垂直。對于單線激光條碼掃描器，這種橢圓光斑由于對印刷噪聲的不敏感性，將比下面所說的圓形光斑特性更好。

    對于全角度條碼激光條碼掃描器，由于光束在掃描識(shí)讀條碼時(shí)，有時(shí)以較大傾斜角掃過條碼。因此，光束光斑不宜做成橢圓形。通常都將它整形成圓形。目前常用的整形方案是在準(zhǔn)直透鏡前加一小圓孔光闌。此種光束特性可用小孔的菲涅耳衍射特性來很好地近似。采用這種方案，對于標(biāo)準(zhǔn)尺寸UPC條碼，景深能做到大約250mm到300mm。這對于一般商業(yè)POS系統(tǒng)已經(jīng)足夠了。但對如機(jī)場行李輸送線等要求大景深的場合，就顯得不夠了。目前常用的方案是增大條碼符號的尺寸或使組成掃描圖案的不同掃描光線會(huì)聚于不同區(qū)域形成“多焦面”。但是更有吸引力的方案是采用特殊的光學(xué)準(zhǔn)直元件，使通過它的光場具有特殊的分布從而具有極小的光束發(fā)散角，得到較大的景深。

    （二）光學(xué)掃描系統(tǒng)

    從激光源發(fā)出的激光束還需通過掃描系統(tǒng)形成掃描線或掃描圖案。全角度條碼激光條碼掃描器一般采用旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描和全息掃描兩種方案。全息掃描系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高和造價(jià)低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)。自從IBM公司在3687型掃描器上首先應(yīng)用以來得到了廣泛的應(yīng)用，且不斷推陳出新。可以預(yù)料，它所占的市場份額將會(huì)越來越大。

    旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描技術(shù)歷史較悠久，技術(shù)上較成熟。它利用旋轉(zhuǎn)棱鏡來掃描光束，用一組折疊平面反射鏡來改變光路實(shí)現(xiàn)多方向的掃描光線。目前使用較多的MS－700等掃描器產(chǎn)品還使旋轉(zhuǎn)棱鏡不同面的楔角不同而形成一個(gè)掃描方向上有幾條掃描線。由多向多線的掃描光線組成一個(gè)高密度的掃描圖案。這種方法可能帶來的另一個(gè)好處是可使激光輻射危害減輕。

    全角度掃描這個(gè)概念最早是為了提高超級市場的流通速度而提出的，并設(shè)計(jì)了與之相應(yīng)的UPC條碼。對于UPC碼兩個(gè)掃描方向的“X”掃描圖案就已能實(shí)現(xiàn)全角度掃描。隨著掃描技術(shù)的發(fā)展，條碼應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬以及提高自動(dòng)化程度的迫切需要，現(xiàn)在正在把全角度掃描這個(gè)概念推廣到別的碼制，如39碼、交插25碼等。這些碼制的條碼高寬比較小，為了實(shí)現(xiàn)全角度掃描將需要多得多的掃描方向數(shù)。為此除旋轉(zhuǎn)棱鏡外還將需要增加另一個(gè)運(yùn)動(dòng)元件，例如旋轉(zhuǎn)圖4中的折疊平面鏡組等。

    手持單線掃描器由于掃描速度低、掃描