Scanner những điều cần lưu ý

Scanner những điều cần lưu ý.

Những điều lưu ý, khi thiết kế thiết bị đọc mã vạch (scanner), trên các máy điều khiển tự động (đktd)

Hình 1.

1. Mã vạch

1a. Sự ra đời của mã vạch:

Ý tưởng về mã vạch được phát triển bởi Norman Joseph Woodland và Bernard Silver, khi tình cờ nghe được, một chủ cửa hàng tạp hóa yêu cầu hiệu trưởng một trường kỹ thuật, cho các sinh viên thực hiện nghiên cứu, cách làm thế nào để có thể chụp lại các sản phẩm trong lúc thanh toán. Một trong những ý tưởng đầu tiên của họ là sử dụng mã Morse để in những vạch rộng hay hẹp thẳng đứng. Sau đó, họ chuyển sang sử dụng dạng "điểm đen" của mã vạch với các vòng tròn đồng tâm. Họ đã gửi đến cơ quan quản lý sáng chế Mỹ 2,612,994 ngày 20 tháng 10 năm 1949, công trình Classifying Apparatus and Method (Thiết bị và phương pháp phân loại) để lấy bằng sáng chế. Bằng sáng chế đã được phát hành ngày 7 tháng 10 năm 1952. Đáng tiếc là Silver đã mất vào năm 1963 ở 38 tuổi trước khi thấy được những thành tựu thực tiễn thu được từ sáng chế này.

Vào ngày 26 tháng 6 năm 1974, sản phẩm bán lẻ đầu tiên (gói 10 thanh kẹo cao su Juicy Fruit của Wrigley) đã được bán bằng cách sử dụng đầu đọc mã vạch tại siêu thị Marsh ở Troy, Ohio. (Gói kẹo cao su này hiện nay vẫn còn nằm trong Viện bảo tàng quốc gia Hoa Kỳ ở Smithsonian.

Năm 1992, Woodland được trao tặng giải thưởng Huy chương công nghệ quốc gia, bởi Tổng thống George H. W. Bush. 
Woodland qua đời vào ngày 9 tháng 12 năm 2012 tại Edgewater, New Jersey ở tuổi 91. (Nguồn:wikipedia).

Ngày nay gần như bất kì các sản phẩm nào bày bán trong siêu thị đều có gắn mã vạch, và khi tính tiền thì người thu ngân chỉ việc dùng một máy scanner cầm tay, hoặc cố định, scan lên mã vạch được in hay dán trên sản phẩm, thì có thể biết được tên, loại và giá của sản phẩm đó, từ đó dễ dàng lưu trữ vào ổ cứng của máy tính, giúp cho việc kiểm soát sản phẩm bán ra được chính xác và tiết kiệm một lượng thời gian cho người thu ngân. Ngoài ra các bạn cũng có thể dùng smart phone của mình down load phần mềm scan để có thể tự scan barcode trên sản phẩm nhằm kiểm tra thông tin về sản phẩm đã được mã hóa bằng barcode (Hình 2).

Hình 2.

1b. Mã vạch (barcode) dùng để làm gì?

Để đơn giản các bạn có thể hiểu như sau: Nó là một loại kí hiệu thay thế cho chữ viết mà máy tính có thể giải mã đuợc, dùng để thể hiện thông tin về sản phẩm, mà nhà sản xuất, hay chủ của hàng muốn thể hiện lên sản phẩm của mình. Nó có thể là giá, tên, thời hạn sử dụng, ngày tháng của sản phẩm đó...  Và thường được mã hóa dưới dạng các khoảng trắng và vạch thẳng, hay loại ma trận hình vuông mà máy scanner có thể đọc được.

Chúng ta phải xác định rằng, ta không thể ghi trực tiếp chữ viết thông thường lên sản phẩm rồi dùng máy scanner scan lên sản phẩm được, máy tính sẽ không hiểu, do đó ta phải chuyển đổi sang kí hiệu mã vạch để máy tính có thể hiểu được

1c. Có bao nhiêu loại mã vạch?

Trả lời: 

Trên thị trường hiện nay có 3 loại mã vạch phổ biến, đó là các loại 1D, 2D, và 3D (Hình 3).

Hình 3.

Trong đó loại 2D cho phép mã hóa một lượng thông tin lớn gấp nhiều lần so với loại 1D và chiếm diện tích nhỏ hơn rất nhiều. Điều này rất hữu ích khi cần in barcode lên các sản phẩm có kích thước nhỏ. Tương tự loại 3D cho phép mã hóa lượng thông tin lớn hơn so với loại 2D. 

Lưu ý: Loại 3D được chia ra làm hại loại như hình bên trên. Để hiểu chi tiết các bạn có thể truy cập vào link tiếng anh bên dưới.

1d. Link tham khảo.

Link: Những điều cần biết về mã vạch

Link tiếng anh: 1D, 2D & 3D Barcodes

2. Scanner

2a. Phân loại.

Hiện nay có rất nhiều loại scanner, dùng để scan mã vạch trên thị trường. Tuy nhiên dựa vào ứng dụng và đặc điểm ta có thể chia ra ba loại sau.

Loại X1: Là loại cầm tay, loại này rất phổ biến, thường được trang bị cho các nhân viên thu ngân để scan sản phẩm trong siêu thị, hay các cửa hàng tiện dụng. Thông thường sau khi scan, sản phẩm sẽ hiện lên giá tiền, tên sản phẩm, và sẽ được máy tính lưu vào bộ nhớ, giúp giảm sai sót và tiết kiệm được một luợng lớn thời gian cho nguời thu ngân (Hình 2).

Loại X2: Là Loại được gắn cố định trong các dây chuyền đóng gói hay trên các máy điều khiển tự động (đktd), bán tự động ở các nhà máy tự động hóa như Hp, P&G, Samsung... (Hình 4).

Loại X3: Loại này thực chất là vision camera có tích hợp sẵn scanner bên trong, hiện nay hầu hết vision camera đều có tích hợp sẵn scanner, nên vừa có tác dụng xử lý hình ảnh, vừa có tác dụng scan sản phẩm, các bạn nên lưu ý điều này để tránh khỏi phải tốn tiền mua thêm scanner (Hình 6).

- Trong phạm vi bài viết này tôi chỉ phân tích ứng dụng, chức năng và cách thiết kế bracket cho loại X2 (Loại được gắn cố định trên các máy đktđ).

2b. Có bao nhiêu hãng sản xuất scanner trên thị truờng?

Trả lời: 

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất scanner, tuy nhiên có hai hãng nổi tiếng mà các công ty lớn thường hay sử dụng để gắn trong các dây chuyền tự động, hay các máy bán tự động, đó là scanner của hãng Microscan, và scanner của hãng Keyence, ngoài scanner thì vision camera của hai hãng này cũng rất nổi tiếng.

2c. Ứng dụng và chức năng của scanner gắn trên các máy đktđ là gì?

Trả lời: 

Thông thường scanner gắn trên các máy đktđ có hai chức năng sau:

- Dùng để kiểm tra barcode được dán hay in trên sản phẩm là đúng hay sai, có bị trầy xướt hay không? Nếu barcode là đúng thì sản phẩm sẽ được xuất ra thị trường, nếu sai (bị trầy, xướt, không đúng loại sản phẩm) thì sẽ bị reject.

- Dùng để đếm sản phẩm trên dây chuyền tự động, hay bán tự động.(rất thường được sử dụng).

2d. Câu hỏi mở rộng:

Tại sao người ta không dùng sensor số 3, (hình 5) bên dưới để đếm sản phẩm luôn cho tiện, mà phải gắn thêm scanner (1và 2) chi cho rắc rối và tốn tiền?

2e. Ví dụ:  Bên dưới là một thiết kế thường thấy ở dây chuyền tự động hay ở các máy đktđ có gắn scanner.

Hình 4.

Để tiện cho việc quan sát tôi đã remove những chi tiết không liên quan ở (Hình 4).

Hình 5.

 2f. Phân tích thiết kế:

Quan sát hình trên chúng ta thấy có các chi tiết sau.

(1 và 2) là scanner, nhiệm vụ scan barcode trên sản phẩm, báo về hệ thống xem sản phẩm có ok hay không, nếu ok (good) thì cho qua, nếu sai (fail) thì sẽ reject.
trong ví dụ này ta gắn 2 scanner, là vì dây chuyền này chạy hai sản phẩm khác nhau, do đó 2 barcode cũng khác nhau và khác vị trí.

3,4 lần lượt là sensor và reflector, nhiệm vụ của sensor như là con mắt của scanner, phát hiện sản phẩm và báo tín hiệu về hệ thống, hệ thống sẽ gửi một lệnh đến scanner (1 hoặc 2) lệnh cho scanner scan barcode trên sản phẩm.

5,6 lần lượt là sản phẩm và vị trí barcode trên sản phẩm.

2g. Part number và giá các chi tiết tiêu chuẩn (thời điểm 12/2016).

1,2 là scanner:

Hãng: Microscan
Part Number: 7411-2102-1002
Mô tả: Microscan MicroHawk, ID40, WVGA, HD, 102MM, RED,
Giá: 1.350.000 (SGD).

3. Photoelectric sensors

Hãng: Keyence
Part number: PZ-G61P
Mô tả:  Amplifier build in, PNP type.
Giá: 101.5 (SGD)

4. Reflector 

Hãng: Keyence
Part number: OP-96436
Giá: 17 (SGD)

5. Sản phẩm.

6. Barcode trên sản phẩm (Chổ khoanh tròn đỏ)

2h. Lưu ý.

Việc điều chỉnh vị trí phù hợp để gắn scanner là rất khó, nhất là khi sản phẩm đang di chuyển trên continous conveyor như trong (Hình 5). Cho nên khi thiết kế bracket để gắn (mount) scanner chúng ta cố gắng thiết kế sao cho càng nhiều bậc tự do càng tốt. Trong ví dụ trên ta thấy hai scanner (1 và 2) có 4 bậc tự do (Hình 5).

- Trược trên thanh Alu profile theo trục y, trược và xoay quanh trục x, trược dọc theo trục z.

- Khi scanner scan barcode trên một sản phẩm đang di chuyển người ta gọi là (scanning on the fly). Do đó tốc độ scan của scanner phải cao, dẫn đến giá thành cũng cao.

- Trong một số trường hợp nhằm hổ trợ cho việc scan sản phẩm được chính xác hơn ta phải gắn thêm đèn để chiếu vào barcode trên sản phẩm (Hình 6).

- Ngoài ra màu nền của khay, pallet, hay conveyor belt chứa sản phẩm cần scan cũng rất quan trọng, thường màu nền của các thiết bị này ta nên chọn màu tối, vì nếu màu sáng (shining) thì khi scan barcode trên sản phẩm, thì ánh đèn flash trên scanner sẽ phản chiếu với nền làm cho barcode bị mờ đi, không scan được.Thông thường nếu nền chứa sản phẩm cần scan làm bằng vật liệu nhôm (Aluminium), thì ta thường surface treatment bằng black anodize, sau khi back anodized thì chi tiết có màu đen nhưng không bóng (Hình 6).

Hình 6.

Tấm làm phông nền (vật liệu là SUS 304) cho sản phẩm trong trường hợp này phải powder coated màu trắng tối (Hình 6).