物流设施与设备电子教案第七章物流自动化设备19P.doc

第七章 物流自动化设备第一节 条码自动识别设备条码作为一种信息载体，在各个领域迅速得到应用和推广，因此，市场上出现了品种繁多的适合于各个应用场合的条码自动识别设备目前，条码自动识别设备正向着多功能、远距离、小型化、安全可靠、经济适用等方向发展条码技术在物流领域的应用，可以大大提高物流效率和物流服务质量一、条码识读的基本原理条码符号是图形化的编码符号，条码符号的识读必须借助一定的专用设备，将条码符号中所表示的编码信息转换成计算机可识别的数字信息因而条码识读系统应该由扫描系统、信号整形、译码三个功能部分组成，如图7-1所示扫描系统由光学系统和光电转换器组成，其功能是完成对条码符号的光学扫描，通过光电转换器，将获得的条码符号的光信号转换成为模拟电信号信号整形部分由信号放大、滤波和整形部分组成，其功能是将扫描系统获得的模拟电信号处理成为标准电位的矩形波信号，即标准的数字脉冲信号，其高低电平的宽度与条码符号的条空尺寸相对应译码部分一般由嵌入式微处理器组成，它的功能是对获得的条码脉冲数字信号进行译码，译码的结果通过接口电路输出到条码应用系统中的数据终端二、条码识读设备简介1．条码识读设备的分类按照条码识别设备能够识别码制的能力和识读原理，可将其分为光笔与卡槽式、激光式、CCD图像式三类条码扫描器。

光笔与卡槽式条码扫描器只能识读一维条码激光式条码扫描器只能识读一维条码和行排式二维码（如PDF417码）图像式条码扫描器不仅可以识读一维条码，而且还能识读行排式和矩阵式二维条码2．常用识读设备简介（1）手持激光扫描器手持激光扫描器又称激光枪，是一种被广泛应用的远距离条码阅读设备，其外观如图7-2所示如图7-3所示是一种全向激光扫描器对于标准尺寸的商品条码以任何方向通过扫描器识读区域时都能被准确的识读这种扫描器一般用于商业超市的收款台，可以安装在柜台下面，也可以安装在柜台侧面激光扫描技术的基本原理如图7-4所示，先由机具产生一束激光，再由转镜将固定方向的激光束形成激光扫描线（类似电视机的电子枪扫描），激光扫描线扫描到条码上再反射回机具，由机具内部的光敏器件转换成电信号 激光扫描器的优点是识读距离适应能力强，且具有穿透保护膜识读的能力，识读的精度和速度比较容易做得高些缺点是对识读的角度要求比较严格，而且只能识读层叠式二维码（如PDF417码）和一维码2）CCD扫描器CCD扫描器是一种图像式扫描器，它是采用CCD元件作为光电转换装置，CCD元件也叫CCD图像感应器CCD扫描器在扫描条码符号时，其内部结构不需要任何驱动机构，便可实现对条码符号的自动扫描。

如图7-5是手持式CCD扫描器，图7-6是固定式CCD扫描器，这是两种基本结构形式CCD元件通常选用具有电荷耦合性能的光电二极管和CMOS电容制成可将CCD元件排列成一维的线阵和二维的面阵用于扫描一维条码的CCD扫描器通常选用一维的线阵，用于扫描二维条码的图像扫描器通常选用二维的面阵（也可选用一维的线阵）在条码识读器中使用的另一项技术是光学成像数字化技术其基本原理如图7-7所示，它是将图像通过光学透镜成像在半导体传感器（即CMOS管阵列）上，CMOS管电路直接将图像数字化，并采集到的图像数据送到嵌入式计算机系统进行处理处理的内容包括图像处理、解码、纠错、译码，最后将处理结果通过通讯接口（如RS232）送往PC机3）光笔和卡槽式扫描器光笔和大多数卡槽式条码扫描器都采用手动扫描的方式扫描器内部没有扫描光束驱动装置，发射的照明光束的位置相对于扫描器是固定的，完成扫描的过程需要人工手持扫描器扫过条码符号，属于固定光束式扫描器光笔扫描过程见图7-8卡槽式扫描器也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识读器广泛用于时间管理和考勤系统它经常和带有液晶显示和数字键盘的终端集成为一体。

3．条码扫描设备的主要技术指标（1）首读率首读率是指首次读出条码符号的数量与识读条码符号总数量的比值，即:（2）误码率是指错误识别次数与识别总次数的比值，即:（3）拒识率拒识率是指不能识别的条码符号数量与条码符号总数量的比值，即:不同的条码应用系统对以上指标的要求有所不同一般要求首读率在85％以上，拒识率低于1％，误码率低于0.01％但对于一些重要场合，要求首读率为100％，误码率为百万分之一首读率过低，会使操作者感到厌倦，它常常使数据无法自动录入，而需要人工用键盘录入对于一个条码系统而言，误码率是最重要的一个指标，由误读引起的错误，将造成信息的混乱和资源的浪费需要指出的是，首读率与误码率这两个指标在同一识读设备中是一对矛盾，当条码符号的质量确定时，要降低误码率，需加强译码算法，尽可能排除可疑字符，必然导致首读率的降低当系统的性能达到一定程度后，要想在进一步提高首读率的同时降低误码率是不可能的，但可以牺牲一个指标而使另一个指标达到更高的要求4）分辨率扫描器的分辨率是指扫描器在识读条码符号时，能够分辨出的条(或空)宽度的最小值对于激光式扫描器而言，它与扫描光点（扫描系统的光信号的采集点）的尺寸有关。

扫描光点尺寸的大小则是由扫描器光学系统的聚焦能力决定的，聚焦能力越强，所形成的光点尺寸越小，则扫描器的分辨率越高对于CCD扫描器而言，如果要提高其分辨率，必须增加成像处CCD元件的单位元素数量需要说明的是，条码扫描器的分辨率并非越高越好，在能够保证准确识读的情况下，并不需要把分辨率做得太高，若过分强调分辨率，一方面会增加设备成本，另一方面必然造成扫描器对印刷缺陷敏感程度的提高如果条码符号上有微小的污点、脱墨等都会对扫描信号产生严重的影响当扫描光点很小时，扫描对印刷缺陷的敏感度很高，造成识读错误反之，如果扫描光点太大，扫描信号就不能正确地反应出条与空的变化，同样会造成识读错误理想的选择是：扫描光点的直径(椭圆形的光点是指短轴尺寸)为最窄单元宽度值的0.8～1.0倍5）扫描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扫描器是指扫描条码时，扫描器直接接触被扫描的条码符号；非接触式扫描器是指在扫描条码时，扫描器与条码符号之间要有合适的距离，这一距离可在一定范围内变化，这一变化范围称为扫描景深扫描条码时，扫描器与条码符号之间的距离称为工作距离，如图7-9所示为工作距离与条码长度的关系。

 扫描景深是非接触式的条码扫描器的一个重要参数，显然，扫描景深越大越好，操作者可以在较大的工作距离范围内工作对图像式扫描器来说，由于CCD的成像原理类似于照相机，如果要加大扫描景深，则相应的需要加大透镜，从而使CCD体积过大，不便操作理想的CCD扫描器应无须紧贴条码即可正确识读，而且体积适中，操作方便6）扫描频率扫描频率是指条码扫描器进行多重扫描时每秒的扫描次数选择扫描器的扫描频率时应充分考虑到扫描图案的复杂程度及被识别的条码符号的运动速度不同的应用场合对扫描频率的要求不同单向激光扫描的扫描频率一般为40线／秒；POS系统用台式激光扫描器(全向扫描)的扫描频率一般为200线／秒工业型激光扫描器可达1000线/秒（7）抗污染和抗皱折能力在一些应用环境中，条码符号容易被水迹、手印、油污、血渍等弄脏，也可能因某种原因出现皱折，使得表面不平整，致使在扫描过程中发生信号变形因此要求条码扫描器能够适应这种情况，在信号整形过程中给予充分考虑三、数据采集器数据采集器也称为数据终端，它是手持式扫描器与掌上电脑（手持式终端）的功能组合为一体的设备单元数据采集器与扫描器相比多了自动处理、自动传输功能条码扫描器扫描条码后，经过接口电路直接将数据传送给PC机，而数据采集器扫描条码后，先将条码数据存储起来，根据需要再将数据以不同的传输方式送给PC机，根据实际情况需要，采集的数据可以实时传送，也可以批处理传送。

另外，数据采集器作为一种终端设备，还可以直接利用终端的应用软件对数据进行处理根据数据传输的方式，数据采集器可分为便携式数据采集器（批处理方式）和无线数据采集器（实时处理方式）两大类1．便携式数据采集器便携式数据采集器是集条码扫描、显示、数据处理、数据通讯等功能于一体的高科技产品，是电脑技术与条码技术的完美结合它的硬件基本配置有CPU、内存、依靠电池供电、各种外设接口；软件配置有：操作系统、可以编程的开发平台、独立的应用程序便携式数据采集器根据其功能特点又可分为数据采集型和数据管理型两种类型数据采集型的产品主要应用于供应链管理的各个环节，快速采集物流条码数据，在采集器上只作简单的数据存储、计算等处理，尔后通过通讯座将数据传输给计算机系统，如图7-10所示的日本CASIO-DT900数据采集器就是数据采集型，这类采集器操作系统通常是DOS系统数据管理型的产品主要用于数据采集量相对较小、数据处理的要求较高（通常情况下包含数据库的各种功能）的场合，此类设备的功能主要考虑对采集的条码数据能够全面的分析，并得出各种分析、统计结果，为达到上述功能，通常采用WinCE/Palm环境的操作系统，可以内置小型数据库，比如日本CASIO的IT70/IT700/DT-X10等设备。

2．无线数据采集器无线数据采集器（如图7-11）具有便携式数据采集器的所有功能，它与计算机的通讯是通过无线电波来实现的，可以把现场采集到的数据实时传输给计算机网络系统无线式数据采集器之所以称之为无线，就是因为它可以直接通过无线网络和PC机、服务器进行实时数据通讯要使用无线数据采集器就必须先建立无线网络，无线登陆点，简称AP是无线网络中一个不可缺少的设备，它相当于一个连接有线局域网和无线网络的网桥，它通过双绞线或同轴电缆接入有线网络，无线数据采集器则通过与AP的无线通讯和局域网的服务器或PC机进行数据交换3. 数据采集器的主要性能指标由于大多数据采集器的使用环境较差，周围的湿度、温度等环境因素对手持终端的操作影响比较大尤其是液晶屏幕、RAM芯片等关键部件，低温、高温特性都受限制因此用户要根据自身的使用环境情况选择手持终端产品 在寒冷的冬天，作业人员使用数据采集器在户外进行相关业务操作，进行数据采集当工作完毕返回到屋内时，由于室内外的温差会造成电路板的积水此时如果马上开机工作，电流流过潮湿的电路板会造成机器电路短路因此，高档的手持终端产品要求必须经过严格的防水测试，以便产品性能可靠，使用方便。

对便携产品防水性的考核，国际上有IP标准进行认证对通过测试的产品，发给证书 抗震、抗摔性能也是手持终端产品的一项操作性能指标作为便携使用的数据采集产品，操作者无意间的失手跌落是难免的因而手持终端要具备一定的抗震、抗摔性目前大多数产品能够满足1米以上的跌落高度在进行数据采集器的选择时，用户要考虑以下基本原则：（1）适用范围 根据自身的不同情况，应当选择不同的数据采集器如应用在比较大型的立体仓库，由于有些商品的存放位置较高，离操作人员较远，我们就应当选择扫描景深大，读取距离远，且首读率较高的采集器而对于中小型仓库，在此方面的要求不一定很高，可选择一些功能齐备，便于操作的数据采集器对于用户来说，便携式数据采集器的选择最重要的一点是以“够用”为原则，而不要盲目追求价格高、功能强的采集器2）译码范围译码范围是选择便携式数据采集器的又一个重要指标一般情况下，采集器都可以识别几种或十几种不同码制，因此，用户在购买时要充分考虑到自己实际应用中的编码范围，来选取合适的采集器3）接口要求采集器的接口能力也是。