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

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

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)