Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LXXIII Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 17 января 2019 г.)

Наука: Информационные технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Нурмухаметов Д.Р. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШТРИХ-КОДА, QR-КОДА И СИСТЕМЫ RFID // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. LXXIII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(72). URL: https://sibac.info/archive/technic/1(72).pdf (дата обращения: 28.03.2024)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШТРИХ-КОДА, QR-КОДА И СИСТЕМЫ RFID

Нурмухаметов Дамир Рустемович

студент 3 курса, кафедра АСУ УГАТУ,

РФ, г. Уфа

Аннотация. Беспроводные сенсоры - это стандартные измерительные инструменты, оснащенные передатчиками для преобразования сигналов от инструментов управления процессом в радиосигнал. Радиосигнал интерпретируется приемником, который затем преобразует беспроводной сигнал в конкретный желаемый выход, такой как аналоговый, через компьютерное программное обеспечение. В статье дается краткое описание беспроводных датчиков и их типов, таких как штрих-код, QR-код, RFID, а также их характеристики и рабочие компоненты. Штрих-код представляет собой оптически машиночитаемое представление данных, относящихся к объекту, к которому он прикреплен. С другой стороны, радиочастотная идентификация (RFID) - это использование беспроводной бесконтактной системы, которая использует радиочастотные электромагнитные поля для передачи данных из метки, прикрепленной к объекту, в целях автоматической идентификации и отслеживания. Коды быстрого ответа (QR) - это очень удобный способ отображения небольшого количества информации, которая легко сканируется и обрабатывается, как правило, мобильными устройствами, позволяя физическим элементам становиться практически интерактивными, предоставляя информацию, которая легко сканируется, например, URL-адрес веб-сайта. Наконец, в этом документе будут сравниваться все три технологии по различным показателям, таким как долговечность, стоимость, информационная емкость, диапазон считывания и т.д. Чтобы определить наилучшие из них.

Ключевые слова: QR-код, штрих-код, RFID, Беспроводные датчики.

 

Вступление

Беспроводные датчики - это стандартные измерительные инструменты, оснащенные передатчиками для преобразования сигналов от инструментов управления процессом в радиопередачу. Радиосигнал интерпретируется приемником, который затем преобразует беспроводной сигнал в конкретный желаемый выход, такой как анализ данных аналогового тока через компьютерное программное обеспечение. Мы можем использовать эти беспроводные датчики, которые можно использовать для считывания QR-кода [3], штрих-кода [1] и RFID-меток. В случае меток RFID [2] это делается следующим образом:

• RFID-считыватели и камеры установлены на вашем предприятии.

• RFID-считыватели и камеры подключаются через сеть с помощью программного обеспечения Simply RFID, работающего на сервере Windows. Размер и скорость сервера зависит от того, сколько камер / считывателей RFID вы подключите.

С другой стороны, в случае штрих-кода это делается следующим образом: в настоящее время доступно четыре различных типа считывателей штрих-кода. Каждый использует немного разные технологии для чтения и декодирования штрих-кода. Факторы, делающие штрих-код читабельным: адекватный контраст печати между светлыми и темными полосами и наличие всех размеров штрихов и пространства в пределах допусков для символов.

Существуют считыватели типа ручки (например, штрих-коды), лазерные сканеры, CCD-считыватели и считыватели на основе камеры.

• Считыватели Pen Type

• Лазерные сканеры

• CCD-ридеры

• Считыватели на основе камер

• Подключение считывателя штрих-кода к ПК

• Камеры мобильного телефона

В случае тегов QR-кода это делается следующим образом:

В случае сканера QR-кода, декодер отправляет информацию на ваш мобильный телефон вместо компьютера. Приложение, которое вы загружаете для своего телефона и которое является сканером QR-кода, содержит осветитель, который является красным светом, который проходит по экрану при открытии приложения. Затем датчик и декодер декодируют QR-код. Затем декодер отправит информацию на ваш телефон, и вы сможете увидеть, куда QR-код должен был вас доставить. То, как сканер считывает отраженный свет, на самом деле намного сложнее.

Barcode Структура

Штрих-код представляет собой оптически машиночитаемое представление данных, относящихся к объекту, к которому он прикреплен.

 

Рисунок 1. Barcode

 

Quiet Zone: минимально необходимое пространство для возможности сканирования штрих-кода, предшествующее начальному символу символа штрих-кода. Тихая зона должна быть свободна от любой печати и иметь тот же цвет и отражательную способность, что и фон символа штрих-кода. Тихая зона должна быть в десять раз больше ширины самого узкого элемента в штрих-коде, или не менее 0,25 дюйма, также известного как прозрачная зона.

Start Code: указывает на начало штрих-кода. Это специальные символы штрих-кода, которые обозначают начало данных для сканера / считывателя. Начальные символы обычно удаляются и не передаются на хост.

Check Digit: Контрольная цифра (не всегда присутствует) представляет собой математическую сумму, которая используется для проверки точности других элементов штрих-кода. Это дополнительная цифра, добавляемая в конце штрих-кода, чтобы сканер мог подтвердить, что он правильно прочитал штрих-код. Обычно он удаляется из данных и не передается на хост.

Stop Code: указывает точку остановки штрих-кода. Эти символы обозначают конец данных для сканера / считывателя. Они также удаляются и не передаются на хост.

Считывание Barcode

Лазерный луч падает на зеркало / призму, которая затем направляется на штрих-код слева направо. Темные полосы штрих-кода поглощают падающий свет, но свет отражается световыми пространствами. Фотодиод измеряет отраженный свет и выдает электрический сигнал. Затем аналоговый электрический сигнал преобразуется в цифровой. И соответствующий штрих-код читается.

QR CODE

Создатель задумал код, чтобы его содержимое можно было декодировать с высокой скоростью. В отличие от старого одномерного штрих-кода, который был разработан для механического сканирования узким лучом света для извлечения данных, QR-код обнаруживается как двумерное цифровое изображение с помощью датчика полупроводникового изображения, а затем цифровым образом анализируется программируемым процессором. Процессор находит три отличительных квадрата в углах изображения и использует меньший квадрат около четвертого угла, чтобы нормализовать изображение по размеру, ориентации и углу обзора. Затем маленькие точки преобразуются в двоичные числа, и их достоверность проверяется с помощью кода, исправляющего ошибки.

 

Рисунок 2. QR CODE

 

Объем данных, которые можно сохранить в QR-коде, зависит от набора символов, версии и уровня исправления ошибок. Максимальные значения для версии 40 с уровнем L исправления ошибок: Только числовые Макс. 7089 символов Буквенно-цифровой Макс. 4 296 знаков

Бинарный (8 бит) Макс. 2,953 байта

Чем выше уровень исправления ошибок, тем меньше емкость хранилища. В следующей таблице перечислены приблизительные возможности исправления ошибок на каждом из четырех уровней:

 Уровень L (низкий) 7 % кодовых слов могут быть восстановлены.

Уровень M (средний) 15 % кодовых слов можно восстановить.

Уровень Q (Quartile) 25 % кодовых слов могут быть восстановлены.

Уровень H (Высокий) 30 % кодовых слов могут быть восстановлены.

Из-за конструкции кодов Рида – Соломона и использования 8-битных кодовых слов длина отдельного кодового блока не может превышать 255 кодовых слов. Поскольку большие символы QR содержат гораздо больше данных, необходимо разбить сообщение на несколько блоков. Хотя в спецификации QR не используется максимально возможный размер блока; вместо этого он определяет размеры блоков, чтобы в каждом блоке отображалось не более 30 символов с исправлением ошибок. Это означает, что можно исправить не более 15 ошибок на блок, что ограничивает сложность определенных этапов в алгоритме декодирования. Затем блоки кода чередуются вместе, что снижает вероятность того, что локализованное повреждение символа QR сокрушит емкость любого отдельного блока. Благодаря исправлению ошибок можно создавать художественные QR-коды, которые по-прежнему правильно сканируются, но содержат преднамеренные ошибки, чтобы сделать их более читабельными или привлекательными для человеческого глаза, а также включать цвета, логотипы и другие функции в QR-код блок. QR-код также можно сканировать в любом направлении.

Считывание QR CODE

Шаг 1: Запустить приложение на вашем устройстве.

Шаг 2: Использовать видоискатель на экране устройства, чтобы центрировать QR-код внутри сканера, затем удерживайте устройство неподвижным, пока сканер не захватит изображение.

Шаг 3. Выполнить действие, указанное на экране телефона, чтобы узнать, какую информацию содержал QR-код. Например, на экране может появиться ссылка на веб-сайт, предлагающий перейти по ссылке и перейти на сайт создателя QR-кода.

RFID

Радиочастотная идентификация (RFID) - это использование беспроводной бесконтактной системы, которая использует радиочастотные электромагнитные поля для передачи данных из метки, прикрепленной к объекту, в целях автоматической идентификации и отслеживания. Основная предпосылка RFID-систем заключается в том, что маркируют предметы тегами. Эти теги содержат транспондеры, которые излучают сообщения, читаемые специализированными считывателями RFID. Большинство меток RFID хранят какой-то идентификационный номер; например, номер клиента или код SKU продукта (единицы хранения). Читатель получает информацию об идентификационном номере из базы данных и действует в соответствии с ней. RFID-метки могут также содержать перезаписываемую память, которая может хранить информацию для передачи в различные RFID-считыватели в разных местах, обнаружение использования требует определенных знаний

RFID-метки делятся на две основные категории, активные и пассивные, в зависимости от источника электроэнергии. Активные метки RFID содержат собственный источник питания, обычно встроенный аккумулятор. Пассивные метки получают питание от сигнала внешнего считывателя. Считыватели RFID также бывают активных и пассивных разновидностей, в зависимости от типа метки, которую они читают.

Активные метки RFID

Поскольку у них есть собственный источник питания, активные метки передают более сильный сигнал, и читатели могут получить к ним доступ из более отдаленных районов. Встроенный источник питания делает их больше и дороже, поэтому активные RFID-системы обычно лучше всего работают с крупными предметами, отслеживаемыми на больших расстояниях. Активные метки с низким энергопотреблением обычно немного больше, чем колода игральных карт. Активные метки могут оставаться бездействующими, пока они не попадут в зону действия приемника или не смогут постоянно транслировать сигнал. Благодаря встроенному источнику питания активные метки работают на более высоких частотах - обычно 455 МГц, 2,45 ГГц или 5,8 ГГц - в зависимости от диапазона считывания приложения и требований к памяти. Считыватели могут общаться с активными метками RFID на расстоянии от 20 до 100 метров.

Пассивные метки RFID

Пассивные метки, с другой стороны, очень недороги; они могут стоить всего 20 центов за штуку, а новые технологии постоянно удешевляют их для интеграции в обычные материалы и продукты. В дополнение к их низкой стоимости, пассивные метки также могут быть довольно маленькими. Современная технология антенн ограничивает наименьшую полезную пассивную метку размером до четверти. Чем больше тег, тем больше диапазон считывания. В настоящее время пассивные RFID-метки содержат около 2 Кбит памяти. Это слишком мало, чтобы хранить гораздо более сложную информацию, чем идентификационная и историческая информация. Технология, лежащая в основе технологии RFID, постоянно совершенствуется, поэтому объем информации и возможности меток RFID со временем будут увеличиваться, что позволяет меткам RFID в конечном итоге содержать и передавать гораздо больше информации.

Низкочастотные (менее 100 МГц) метки передают информацию, высвобождая энергию от конденсатора к катушкам метки с различной силой с течением времени, что влияет на радиочастоту, излучаемую меткой. Читатель обнаруживает эти изменяющиеся волны и может использовать эти отклонения для демодуляции кода. В метках более высокой частоты (более 100 МГц) метка передает сигнал, используя обратное рассеяние, в котором схема метки изменяет сопротивление антенны метки. Это изменение сопротивления вызывает передачу радиочастотных волн, которые читатель может уловить и демодулировать. Пассивные метки обычно работают на частотах 128 КГц, 13,6 МГц, 915 МГц или 2,45 ГГц и имеют диапазоны считывания от нескольких сантиметров до 10 метров. Выбор частоты зависит от среды системы, материала, через который должен проходить сигнал, и требуемого диапазона считывания системы.

Сравнение BARCODE, QR-CODE, RFID

RFID, штрих-коды и QR-коды схожи в том, что они являются технологиями сбора данных, то есть они автоматизируют процесс сбора данных. Однако они также значительно различаются во многих областях. Хотя это сравнение в основном сфокусировано на преимуществах RFID по сравнению со штрих-кодами и штрих-кодами QR-кодов, также предлагает некоторые преимущества по сравнению с RFID, такие как их низкая стоимость. QR-код и штрих-код должны быть на линии прямой видимости, чтобы быть прочитанными сканером; но это совсем не требуется в случае RFID.

Таблица 1.

Сравнение технологий сбора данных

Признак сравнения

Штрих-код

QR-код

RFID

Прямая видимость

Требуется

Требуется

Не требуется

(в большинстве случаев)

Расстояние для считывания

Несколько сантиметров

Несколько сантиметров

Пассивный RFID

-До 10 метров

Активный RFID

До 30 метров

Тип идентификации

Большинство штрих-кодов могут только идентифицировать

 тип предмета (не однозначно)

QR код

может идентифицировать каждый элемент уникально (Ограничено до определенного значения)

Он может однозначно идентифицировать каждый предмет

Чтение\Запись

Только читать

Только читать

Читать и записывать

Технология, которая используется

Оптическая (Лазер)

Оптическая (Лазер)

Радио частота

Возможность автоматизации

Большинство сканеров штрих-кодов нуждаются в людях для работы

QR-сканерам нужны люди для работы

Фиксированным сканерам не нужен человеческий труд

Возможность обновления информации

Не может быть обновлена

Не может быть обновлена

Можно записать новую информацию

Хранимый объем данных

Менее 20 символов

До 7,089

символов

От 100 до 1000 символов

Зависимость от ориентации

Да

Нет

Нет

Предельная стоимость

10-50 копеек

10-90 копеек

13 - 20 рублей  

 

Кроме того, метки RFID имеют лучшую стойкость по сравнению со штрих-кодом и QR-кодом; даже с поврежденного можно прочитать информацию.

Заключение

В этом отчете приводится сопоставимый анализ RFID-кода RFID и технологий штрих-кодирования на практике. Это дает четкое представление о том, что RFID может обеспечить более быстрое время сканирования, чем QR-сканирование штрих-кода. Литература предлагает это как одно из многих преимуществ RFID, поскольку метки можно сканировать, не находясь в зоне прямой видимости пользователя. Это сразу делает его предпочтительным по сравнению с технологией штрих-кода, а также технологией QR-кода в большинстве операционных сред, где первостепенное значение имеет быстрая пропускная способность продукта, например, на склады с охлаждением и обратно. Однако недавние достижения в области двумерных штрих-кодов и оборудования для лазерного сканирования могут помочь сократить время, необходимое для сканирования штрих-кодов, и необходим дополнительный эмпирический анализ этой конкретной технологии.

Поэтому RFID оказывается перспективной технологией по сравнению с другими в использовании.

 

Список литературы:

  1. Материал из Википедии — Barcode, URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Barcode (дата обращения: 02.01.2019)
  2. Материал из Википедии — RFID, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/RFID (дата обращения: 02.01.2019)
  3. Материал из Википедии — QR-код, URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/QR-код (дата обращения: 02.01.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.