Láseres y códigos de barras
Escáner láser de código de barras: se utiliza ampliamente debido a sus ventajas únicas y sobresalientes, como gran profundidad de campo, velocidad de escaneo rápida y amplio rango de escaneo. Además, el escáner láser de códigos de barras de ángulo completo puede escanear y leer símbolos de códigos de barras que pasan en cualquier dirección a alta velocidad, y se usa ampliamente en diversos campos con alta automatización y gran volumen logístico.
El escáner de código de barras láser consta de una fuente de luz láser, escaneo óptico, recepción óptica, conversión fotoeléctrica, amplificación de señal, conformación, cuantificación y decodificación. Estos componentes se analizan en detalle a continuación.
(1) Fuente láser
Los láseres semiconductores de luz visible fabricados con tecnología MOVPE (epitaxia en fase de vapor de óxido metálico) tienen bajo consumo de energía, modulación directa, tamaño pequeño, peso ligero y curabilidad. , alta confiabilidad y alta eficiencia. Tan pronto como apareció, reemplazó rápidamente al láser de helio-neón original.
El haz emitido por el láser semiconductor es un haz elíptico no simétrico. El ángulo de divergencia del haz saliente perpendicular a la dirección de la unión P-W es v⊥≈30° y v≈10° paralelo a la dirección de la unión. Si se utiliza la tecnología tradicional de colimación del haz, se intercambiarán las direcciones de los ejes largo y corto de los puntos elípticos a ambos lados del punto de convergencia del haz. Obviamente, esto le dará al escáner una profundidad de campo de escaneo muy pequeña. Jay M.Eastman et al. propusieron utilizar la tecnología de colimación del haz que se muestra en la Figura 3 para superar este fenómeno de intercambio y mejorar en gran medida la profundidad de campo del escaneo. Este haz elíptico sólo se puede aplicar a escáneres láser de una sola línea. Al organizar la trayectoria de la luz, la dirección del eje largo de la elipse del punto debe ser perpendicular a la dirección de exploración de la luz. Para un escáner de código de barras láser de una sola línea, este punto elíptico tendrá mejores características que el punto circular que se describe a continuación debido a su insensibilidad al ruido de impresión. En el caso de los escáneres de códigos de barras láser de ángulo completo, al escanear y leer códigos de barras, el haz a veces recorre el código de barras con un ángulo de inclinación mayor. Por tanto, el punto del haz no debe ser elíptico. Suele ser redondo. Una solución de remodelación común es agregar un pequeño orificio redondo delante de la lente colimadora. Esta característica del haz puede aproximarse bien mediante las propiedades de difracción de Fresnel de una apertura pequeña. Con este esquema, la profundidad de campo puede ser de aproximadamente 250 mm a 300 mm para un código de barras UPC estándar. Esto es suficiente para sistemas POS comerciales generales. Pero para situaciones que requieren una gran profundidad de campo, como las líneas transportadoras de equipaje de los aeropuertos, esto no es suficiente. Actualmente, las soluciones comúnmente utilizadas son aumentar el tamaño del símbolo del código de barras o enfocar diferentes rayos de luz de escaneo que forman el patrón de escaneo en diferentes áreas para formar "planos multifocales". Sin embargo, una solución más atractiva es utilizar elementos ópticos de colimación especiales, de modo que el campo luminoso que los atraviesa tenga una distribución especial, un ángulo de divergencia del haz muy pequeño y una gran profundidad de campo.
(2) Sistema de escaneo óptico
El rayo láser emitido desde la fuente láser también debe pasar a través del sistema de escaneo para formar una línea de escaneo o un patrón de escaneo. Los escáneres de códigos de barras láser de ángulo completo generalmente utilizan escaneo de prisma giratorio y escaneo holográfico. El sistema de escaneo holográfico tiene importantes ventajas, como estructura compacta, alta confiabilidad y bajo costo. Desde la primera aplicación de IBM en el escáner 3687, éste ha sido ampliamente utilizado y ha seguido innovando. Se puede esperar que su participación de mercado sea cada vez mayor.
La tecnología de escaneo de prisma giratorio tiene una larga historia y una tecnología madura. Utiliza un prisma giratorio para escanear el haz de luz y un conjunto de espejos planos plegables para cambiar la trayectoria óptica y lograr un escaneo multidireccional de la luz. Los productos de escáner actualmente ampliamente utilizados, como el MS-700, también utilizan diferentes ángulos de cuña en diferentes superficies del prisma giratorio para formar múltiples líneas de escaneo en una dirección de escaneo. El patrón de escaneo de alta densidad consta de una luz de escaneo multidireccional y de múltiples líneas. Otro posible beneficio de este enfoque es la reducción de los peligros de la radiación láser. Para mejorar la velocidad de circulación de los supermercados, se propuso por primera vez el concepto de escaneo de ángulo completo y se diseñó el código de barras UPC correspondiente. Para el patrón de escaneo "X" en las dos direcciones de escaneo del código UPC, se puede lograr un escaneo de ángulo completo. Con el desarrollo de la tecnología de escaneo, la expansión de los campos de aplicación de códigos de barras y la necesidad urgente de una mayor automatización, el concepto de escaneo de ángulo completo ahora se está extendiendo a otros sistemas de códigos, como los de 39 códigos y 25 códigos entrelazados. La relación de aspecto de estos códigos de barras es muy pequeña, por lo que para lograr un escaneo de ángulo completo, se necesitarán más direcciones de escaneo. Para ello, además del prisma giratorio, es necesario añadir otro elemento móvil, como por ejemplo el giratorio del grupo de espejos planos plegados de la Figura 4.
Debido a la baja velocidad de escaneo y al pequeño ángulo de escaneo, se pueden utilizar varias soluciones para lograr el escaneo por haz. Además de los prismas giratorios y los espejos oscilantes, muchos componentes del sistema óptico móvil pueden realizar el escaneo del haz. Por ejemplo, láseres semiconductores en movimiento, lentes colimadoras en movimiento, etc.
Además de los motores de CC, los componentes de potencia que generan estos movimientos también pueden ser cerámicas piezoeléctricas y bobinas electromagnéticas. Estos componentes de potencia tienen las ventajas de no dañarse fácilmente, tener una larga vida útil y ser fáciles de usar, y se espera que tengan ciertas aplicaciones.