Tim hiểu mã vạch và máy đọc mã vạch

Posted on Posted in Tin tức kỹ thuật

Ngày nay công nghệ nhận dạng tự động ngày càng phát triển và đem lại hiệu quả ứng dụng cao.  Mã số mã vạch  là một trong các công nghệ nhận dạng và thu thập dữ liệu tự động các đối tượng là sản phẩm, dịch vụ, tổ chức hoặc địa điểm… dựa trên việc ấn định một mã số (hoặc chữ số) cho đối tượng cần phân định và thể hiện mã đó dưới dạng mã vạch để thiết bị (máy quét) có thể đọc được.

Gồm có 2 loại là mã 1D và mã 2D

1. Mã vạch 1D

Mã 1D là một mã vạch tuyến tính thông thường, được cấu tạo bởi các sọc đen trắng xếp sen kẽ lẫn nhau. Nó có một hàng duy nhất các thanh mã vạch tương tự như hàng rào. Mã vạch được gọi là “một chiều” bởi vì tất cả các dữ liệu được mã hóa trong chiều rộng ngang. Tăng nội dung dữ liệu chỉ có thể đạt được bằng cách tăng chiều rộng. Bên ngoài một điểm nhất định mã vạch trở nên quá rộng để quét một cách dễ dàng.

Một số loại mã 1D hiện nay

Mã UPC (Universal Product Code): thuộc quyền quản lý của Hội đồng mã thống nhất Mỹ UCC (Uniform Code Council, Inc.), được sử dụng từ năm 1970 và hiện nay vẫn đang được sử dụng ở Mỹ và Canada. Hiện nay, mã UPC có nhiều phiên bản khác nhau như UPC-A, UPC-B, UPC-C, UPC-D và UPC-E trong đó UPC-A được coi như phiên bản chuẩn của UPC, các phiên bản còn lại được phát triển theo những  yêu cầu đặc biệt của ngành công nghiệp.

Mã Code 39Mặc dù mã EAN và mã UPC thông dụng và phổ biến trên thế giới nhưng khuyết điểm của nó là dung lượng có giới hạn và chỉ mã hóa được số. Mã Code 39 khắc phục được nhược điểm này khi dung lượng của nó không giới hạn, có thể mã hóa được các chữ hoa, số 0-9 và một vài kí tự đặc biệt khác.

Mã Code 128tương tự mã code 39 nhưng mã hóa được nhiều kí tự hơn gồm các ký tự số 0-9, ký tự a-z (hoa và thường) và tất cả các ký tự biểu tượng chuẩn ASCII và cả mã điều khiển. Và được chia thành 3 loại là A, B và C.

– Code 128A bao gồm các ký tự chuẩn ASCII, số, chữ hoa, chữ thường và mã điều khiển.

– Code 128B bao gồm các ký tự chuẩn ASCII, chữ số, chữ hoa và thường.

– Code 128C nén 2 ký số trong một ký tự mã hóa, cung cấp một dạng mã hóa nén tốt nhất.

Mã Interleaved 2 of 5 là một lọai mã vạch chỉ mã hóa ký số chứ không mã hóa ký tự. Ưu điểm của Interleaved 2 of 5 là nó có độ dài có thể thay đổi được và được nén cao nên có thể lưu trữ được nhiều lượng thông tin hơn trong một khỏang không gian không lớn lắm.

Ta thấy rằng cùng 1 tỷ lệ barcode, khi lưu 20 ký số vào trong Interleaved 2 of 5,được 1 ký hiệu barcode nhỏ gọn bằng 1/2 so với khi lưu 20 ký số vào trong Code 39

Mã Codabar: được sử dụng trong thư viện, ngân hàng máu, thư tín chuyển phát nhanh trong nước và xử lý thông tin.

Mã EAN  (European Article Number): được thiết lập bởi 12 nước châu Âu với tên gọi ban đầu là Hội EAN (European Article Numbering Association), được sử dụng từ năm 1974 ở châu Âu và sau đó phát triển nhanh chóng, áp dụng ở hầu hết các nước trên thế giới. Năm 1977, EAN trở thành tổ chức quốc tế với tên gọi EAN quốc tế (EAN International).

Mã EAN hiện nay gồm có 2 phiên bản là EAN-8 (gồm 8 chữ số) và EAN- 13 (gồm 13 chữ số). Hiện nay mã EAN được sử dụng rộng rãi trong giới thương mại,nhất là các sản phẩm tiêu dùng.

Cấu trúc : Mã số EAN-13 là 1 dãy số gồm 13 chữ số nguyên (từ số 0 đến số 9), trong dãy số chia làm 4 nhóm, mỗi nhóm có ý nghĩa như sau:

– Nhóm 1: Từ trái sang phải, hai hoặc ba chữ số đầu là mã số về quốc gia (vùng lãnh thổ)

– Nhóm 2: Tiếp theo gồm bốn, năm hoặc sáu chữ số là mã số về doanh nghiệp.

– Nhóm 3: Tiếp theo gồm năm, bốn hoặc ba chữ số là mã số về hàng hóa.

– Nhóm 4: Số cuối cùng (bên phải) là số kiểm tra

2. Mã vạch 2D : 

Mã 2D có nghĩa là “hai chiều”, các mã vạch 2D chứa được nhiều thông tin quy ước chiều mã vạch hơn tuyến tính/ 1D. Những quy ước mã vạch rộng lớn nhiều hơn dữ liệu được mã hóa. Mã vạch 2D làm cho việc sử dụng theo phương thẳng đứng để chứa được nhiều dữ liệu hơn.

Mã vạch lưu dữ liệu trong các vạch đứng hay chỉ theo chiều dọc, trong khi đó mã 2D lưu dữ liệu trên cả chiều dọc lẫn chiều ngang. Nếu mã vạch thông thường (UPC/EAN) có thể lưu đến 30 con số mà thường chúng ta thấy phổ biến là 13 chữ số thì mã 2D có thể lưu ít nhất là 7.089 chữ số. Chỉ cần kích thước 1/10 của mã vạch, QR code có thể lưu cùng lượng thông tin.

Mã 2D được phân thành 2 loại

Mã xếp chồng: như Code 16K, Code 49, PDF-41, Coden 16K, PDF-417….

Mã mã trận (Matrix Codes): như Data Matrix, Maxicode, Softstrip, Vericode, QR Code

Một số khái niệm cơ bản của thiết bị đọc mã vạch và nguyên tắc phân loại thiết bị

Tùy theo công nghệ chế tạo và tùy theo nhu cầu, mục đích sử dụng mà người ta phân loại thiết bị đọc mã vạch theo nhiều cách khác nhau như theo công nghệ, theo công dụng, theo cổng giao tiếp, theo cấu tạo v.v..

A: DỰA VÀO CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

Hiện nay máy quét barcode quang học được phân chia thành 2 loại:

1. Laser Scanner: Các máy quét barcode dùng tia sáng laser cho ra tia sáng rất mãnh cắt ngang bề mặt barcode. Ưu điểm của các máy quét dùng tia laser là quét rất nhạy, chính xác, có thể quét mã vạch trên bề mặt cong và có khả năng quét tầm xa.

Nhược điểm: không bền bằng máy quét CCD vì máy quét laser dùng mắt đọc tia laser tương tự như mắt đọc của đầu đĩa. Sau 1 thời gian đọc có giới hạn, mắt đọc có thể bị yếu đi sinh ra hiện tượng “kén barcode” giống như hiện tượng kén đĩa của đầu đĩa hình và có thể bị hư hẳn.

Nhưng hiện nay với công nghệ ngày một được cải tiến nguồn phát tia Laser cũng được cải thiện và độ bền của thiết bị được cải thiện đáng kể.

2. CCD Scanner: Các máy quét theo công nghệ CCD (Charge Coupled Device)  sử dụng chùm tia sáng từ đèn LED nên có tuổi thọ trung bình cao hơn so với các máy quét bằng laser. Phạm vi quét của máy sử dụng công nghệ CCD thấp hơn (khoảng cách tối đa  <20cm) so với máy quét laser. Nhược điểm chủ yếu của nó là chỉ quét được barcode trên bề mặt phẳng với cự ly gần, không quét được barcode theo chiều cong như các loại barcode dán trên chai, nhưng bù lại giá thành của CCD scanner rẻ hơn nhiều so với loại laser scanner.

3. Công nghệ Imager: Các máy đọc mã vạch theo công nghệ này sử dụng trong việc đọc nhiều mã vạch liền nhau việc xác định mã vạch chính để đọc được thiết bị chụp lại và phân tích xác nhận mã đọc. Công nghệ này có tốc độ đọc chậm hơn bởi sau khi chụp ảnh ảnh và phân tích dữ liệu. Thích hợp trong ngành sản xuất công nghiệp, y tế bởi tính chính xác và khả năng phân tích dữ liệu của thiết bị.

B: PHÂN LOẠI THEO CÔNG DỤNG

1/ Máy quét barcode tuyến tính hay 1-D (Linear Barcode Scanner)

Quét được các loại barcode 1-D thông dụng và 1 số không thông dụng. Thường đây là loại barcode cầm tay (handheld scanner) phát ra tia sáng thẳng nằm ngang. Linear Scanner quét được bao nhiêu loại barcode 1-D cần phải tra cứu ở sách hướng dẫn sử dụng, điều này có nghĩa là có 1 số loại ký hiệu barcode 1-D mà máy không quét được.

2/ Máy quét barcode 2-D (2-D Barcode Scanner):

Còn gọi là Barcode Imager là loại máy quét hay máy đọc mã vạch 2-D như PDF-417, Data Matrix, MaxiCode, v.v… và lẽ dĩ nhiên cũng có thể đọc được các loại mã vạch 1 chiều. Barcode Imager có thể là loại cầm tay hoặc để bàn như trong siêu thị thường dùng.

Máy quét mã vạch 2-D dùng tia laser sau đó phản xạ bằng 1 hệ thống lăng kính để tạo thành 1 chùm sáng phủ trên mọi góc độ của ký hiệu mã vạch. Chính vì vậy, khi quét loại mã vạch 1-D bằng máy quét mã vạch 2D, ta có thể quét theo bất cứ chiều nào cũng được, trong khi đó nếu dùng máy quét 1-D, ta phải bắn tia sáng cắt ngang qua toàn bộ mã vạch. Đó cũng là lý do các siêu thị lớn thường chọn máy quét để bàn 2-D để quét tính tiền các món hàng cho mau lẹ.

C: PHÂN LOẠI THEO CÔNG GIAO TIÊP

Có 3 loại cổng giao tiếp mà máy quét mã vạch thường sử dụng:

1. Máy đọc mã vạch dùng cổng Keyboard (còn gọi là Keyboard Wedge):

Với cổng giao tiếp này, khi kết nối với máy tính, ta phải rút dây bàn phím ra khỏi máy tính. Sau đó ghim dây của scanner vào vị trí của bàn phím, rồi ghim dây của bàn phím vào đầu còn lại của dây scanner (hình bên cạnh). Đặc điểm của máy quét mã vạch dùng cổng Keyboard là chỉ cần dùng 1 phần mềm văn bản thông dụng như Nodepad, Word hay Excel cũng có thể quét được mã vạch.
Thường các máy quét cầm tay hay sử dụng cổng Keyboard vì nó tiên lợi, dễ sử dụng và không cần driver gì cả.

2. Máy đọc mã vạch Loại dùng cổng RS-232 (còn gọi là cổng COM- cổng con chuột)

Máy quét mã vạch sử dụng giao diện RS-232 thường phải cung cấp thêm 1 nguồn điện 5VDC từ bên ngoài và phải dùng phần mềm đặc biệt kèm theo máy để setup và quét mã vạch. Tuy nhiên trong các ứng dụng thực tế người ta không sử dụng phần mềm quét mã vạch chuyên nghiệp mà phải viết ra một chương trình riêng cho nó mới đáp ứng được yêu cầu thực tế. Thường các loại máy quét để bàn và các loại máy quét 2-D hay sử dụng cổng RS-232.

3. Máy đọc mã vạch Loại dùng cổng USB

Cũng giống như dùng cổng Keyboard, máy quét mã vạch dùng cổng USB không cần dùng nguồn điện phụ trợ 5VDC từ bên ngoài, mà nguồn điện này được lấy trực tiếp từ cổng nối USB với cường độ dòng điện lên đến 500mA.

Dùng cổng USB có thể cắm thẳng thiết bị vào máy tính mà không cần phải shutdown máy, tốc độ truyền dữ liệu nhanh và dữ liệu quét cũng có thể đưa thẳng vào các phần mềm văn bản thông dụng như trường hợp máy quét dùng cổng keyboard.

D: PHÂN LOẠI THEO CẤU TẠO

Tùy theo môi trường sử dụng và cách thức sử dụng mà các nhà chế tạo ra máy quét barcode có nhiều chủng loại barcode scanner khác nhau như dạng cầm tay, dạng để bàn, dạng không dây, dạng đũa, dạng đọc thẻ mã vạch, dạng kéo thẻ v.v… Dưới đây là 1 số dạng scanner thông dụng:

1. Máy đọc mã vạch Dạng cầm tay (Handheld Scanner):

Dạng cầm tay thường được sử dụng trong các cửa hàng bán lẻ, trong nhà sách, dùng để kiểm tra khi in mã vạch. Dạng cầm tay có cả 2 dạng là CCD scanner và Laser scanner và thường là loại tuyến tính. Tuy nhiên cũng vẫn có dạng cầm tay 2-D có thể quét được mã vạch 2 chiều. Đa số các loại Handheld Scanner đều có kèm theo chân đứng và giá đở, do đó dạng cầm tay vẫn có thể để bàn được như thường. Dạng cầm tay là loại scanner rẻ tiền nhất trong số tất cả các chủng loại barcode scanner

2. Máy đọc mã vạch Dạng để quầy hay để bàn (In-counter Scanner):

Dạng để bàn là loại 2-D barcode scanner sử dụng chùm tia sáng laser quét với tốc độ rất cao, có thể quét lên đến tốc độ 2000 scans/second. Với tốc độ này, máy quét rất nhạy và có thể quét được các loại mã vạch kém chất lượng. Dạng máy quét để bàn thường được dùng trong các siêu thị hay các trung tâm thương mại cỡ lớn. Kết hợp với hệ thống POS tạo thành điểm bán hàng mang tính chuyên nghiệp và hiện đại.

3. Máy đọc mã vạch Dạng Desktop (Desktop scanner):

Là loại scanner nhỏ gọn được kết nối thường xuyên với máy vi tính giống như là 1 thiết bị ngoại vi. Dạng Desktop thường chỉ quét được barcode 1-D và được sử dùng cho các công việc văn phòng, các cơ quan hành chánh có nhu cầu quét mã vạch trên giấy tờ tài liệu.

4. Máy đọc mã vạch Dạng đọc thẻ, coupon, tài liệu:

Là loại máy quét 2-D sử dụng chùm tia laser và có tầm quét xa và rộng. Tốc độ quét của loại này lên đến trên 1000 scans/second. Dạng máy quét dùng để đọc thẻ, phiếu, tài liệu có hình thức rất đa dạng. Có loại có kích thước lớn có chân đứng nhưng cũng có loại nhỏ gọn để bàn có thể xoay được v.v…
Có thể sử dụng loại máy quét này ở các quầy tính tiền trong các Club, quầy Bar, cửa hàng ăn uống khi thẻ barcode được sử dụng như là thẻ hội viên (membership)

5. Máy đọc mã vạch Dạng không dây “Mẹ bồng con”

Tựa như loại điện thoại “Mẹ bồng con”, loại máy này gồm 2 phần: 1 phần nối với máy tính (coi như máy mẹ) và phần kia là scanner không dây sử dụng Pin sạc. Loại scanner này dùng để quét mã vạch trên các món hàng lớn mà ta không thể “bê” nó về quầy tính tiền được. Thí dụ: quét mã vạch trên 1 cái …”tủ lạnh”. Chắc chắn ta phải dùng loại scanner này vì ta không thể mang tủ lạnh đến quầy tính tiền được.

6. Máy đọc mã vạch Dạng Portable Data Terminal

Đây là dạng máy trạm theo công nghệ không dây RFID mà các công ty chuyên bán các thiết bị mã vạch của chúng ta thường gọi là “máy kiểm kho”. Các Data Terminal thu thập dữ liệu và lưu trữ vào bộ nhớ của máy. Sau đó có thể truy xuất dữ liệu tại máy hoặc Download về máy tính để xử lý. Sự khác biệt giữa Data Terminal và loại máy “Mẹ bồng con” là Terminal hoạt động như 1 máy trạm, có Firmware và có thể lập trình cho dữ liệu thu thập, còn loại máy “Mẹ bồng con” hoạt động như 1 máy quét cầm tay thông thường, tức là dữ liệu thu thập được truyền thẳng về máy vi tính. Do đó nó được xếp vào loại Handheld Scanner chứ không phải theo công nghệ RFID. Portable Data Terminal được sử dụng trong hệ thống kiểm kho, kiểm tra hàng hoá trên các kệ hàng hoặc thu thập dữ liệu ở những nơi không có máy tính.

7. Máy đọc mã vạch Dạng máy quét công nghiệp (Industrial Barcode Scanner)

Dạng máy quét công nghiệp dùng để kiểm tra hàng hoá sản xuất ngay tại đầu ra của băng chuyền. Từ đó biết được chính xác số lượng, mã mặt hàng của mỗi sản phẩm, tiết kiệm được nhân lực và thời gian dùng để kiểm tra sản phẩm. Dạng này có độ chính xác rất cao, được thiết kế treo giống như đèn sân khấu. Chùm tia sáng phát ra có miền quét rất sâu và phủ rộng, có thể quét cùng lúc nhiều loại mã vạch trong vùng phủ sáng. Được sử dụng chủ yếu cho các khu công nghiệp, các xí nghiệp sản xuất hàng hoá trên băng chuyền. Loại máy quét này cũng có thể được bố trí trong kho như hình bên phải. Khi đó mỗi 1 kiện hàng được mang ra đều phải qua vùng phủ sáng của máy quét và do đó thông tin trên kiện hàng được ghi nhận. Được sử dụng trong vận chuyển, giao nhận hàng

8. Máy đọc mã vạch Dạng kéo thẻ (Barcode Slot Reader)

Dạng kéo thẻ barcode cùng với thẻ từ và thẻ thông minh được ứng dụng trong công nghệ nhận dạng tự động như hệ thống Access Control dùng để mở cửa, hệ thống Time Attendence dùng để chấm công, quản lý nhân sự. Sự khác nhau giữa 1 máy barcode slot reader và 1 máy quét barcode thông thường là ở chỗ khi kéo thẻ barcode, mã số được đưa vào máy đọc sẽ tác động 1 hiệu ứng điện và cơ học để làm mở cửa, mở khoá (Access Control), hoặc mã số được đưa vào 1 phần mềm quản lý nhân sự nhằm mục đích chấm công, quản lý nhân viên.