Pemindai Kode Batang

Latar Belakang

Ada banyak jenis mesin pemindai kode batang yang berbeda, tetapi semuanya bekerja dengan prinsip dasar yang sama. Mereka semua menggunakan intensitas cahaya yang dipantulkan dari serangkaian garis hitam dan putih untuk memberi tahu komputer kode apa yang dilihatnya. Garis-garis putih memantulkan cahaya dengan sangat baik, sedangkan garis-garis hitam hampir tidak memantulkan cahaya sama sekali. Pemindai kode batang menyinari cahaya secara berurutan melintasi kode batang, secara bersamaan mendeteksi dan merekam pola cahaya yang dipantulkan dan tidak dipantulkan. Pemindai kemudian menerjemahkan pola ini menjadi sinyal listrik yang dapat dipahami oleh komputer. Semua pemindai harus menyertakan perangkat lunak komputer untuk menafsirkan kode batang setelah dimasukkan. Prinsip sederhana ini telah mengubah cara kita dapat memanipulasi data dan cara banyak bisnis menangani pencatatan.

Pemindaian kode batang muncul pada awal 1970-an sebagai cara untuk meningkatkan kecepatan dan akurasi entri data ke komputer. Bisnis baru saja mulai mengeksploitasi pelacakan stok dan penagihan komputer. Tantangannya adalah menemukan metode pencatatan yang cepat, efisien, dan relatif mudah dilakukan untuk perusahaan (misalnya gudang atau perusahaan pesanan pos) yang menyimpan sedikit stok barang bervolume tinggi. Penggunaan kode batang memungkinkan pegawai untuk melacak setiap item yang mereka jual, kirim, atau kemas tanpa proses entri data keyboard yang membosankan dan rawan kesalahan. Pengkodean batang cepat ditemukan di toko pakaian, pabrik (seperti pembuat mobil), pemeriksaan bagasi maskapai, perpustakaan, dan, tentu saja, supermarket. Pemindai supermarket yang umum saat ini dikenal sebagai pemindai point-of-sale, karena pemindaian dilakukan saat barang dibeli; pemindaian point-of-sale mungkin merupakan aplikasi pemindaian kode batang paling menantang yang digunakan saat ini. Pemindai supermarket mewakili desain paling canggih dari berbagai jenis pemindai kode batang, karena kesulitan khusus yang terkait dengan membaca kode batang pada barang berbentuk aneh atau barang yang mungkin kotor, basah, atau rapuh.

Pemindai pertama membutuhkan tindakan manusia untuk melakukan pemindaian dan menggunakan sumber cahaya yang sangat sederhana. Yang paling umum adalah tongkat, yang masih populer karena murah dan dapat diandalkan. Pemindai tongkat memerlukan penempatan ujung pemindai pada kode, karena sumber cahaya yang mereka gunakan hanya sempit (terfokus) cukup untuk membedakan antara batang dan garis tepat di ujung tongkat. Jika produk berlabel berbentuk aneh atau kotor, metode ini tidak praktis jika bukan tidak mungkin.

Untuk membuat pemindai yang bekerja tanpa menyentuh kode memerlukan sumber cahaya yang akan tetap berada dalam sinar yang sempit dan terang pada jarak yang lebih jauh—sumber terbaik adalah laser. Dengan menggunakan sinar laser, kode dapat disimpan beberapa inci atau lebih dari pemindai, dan tindakan pemindaian yang sebenarnya dapat dilakukan di dalam pemindai. Rakitan cermin yang berputar dan digerakkan motor, dikembangkan pada pertengahan 1970-an, memungkinkan sinar laser menyapu permukaan sehingga pengguna tidak perlu memindahkan pemindai atau kode; teknologi ini meningkatkan keandalan pemindai dan kecepatan membaca kode.

Belakangan, hologram dipilih untuk menggantikan cermin, karena mereka dapat bertindak seperti cermin tetapi ringan dan dapat digerakkan dengan lebih mudah. Hologram adalah gambar fotografi yang berperilaku seperti objek tiga dimensi ketika terkena cahaya dengan panjang gelombang yang benar. Hologram dibuat dengan menyorotkan sinar laser yang dibagi menjadi dua bagian ke kaca atau pelat plastik yang dilapisi dengan emulsi fotografi. Sedangkan pemindai generasi sebelumnya bekerja dengan memutar rakitan cermin, pemindai holografik beroperasi dengan memutar disk dengan satu atau lebih hologram yang direkam di dalamnya.

Para peneliti di IBM dan NEC secara bersamaan mengembangkan pemindai titik penjualan holografik pada tahun 1980. Pemindaian holografik dipilih tidak hanya karena cakram hologram dapat diputar lebih mudah daripada rakitan cermin, tetapi juga karena cakram tunggal dapat memantulkan cahaya ke berbagai arah, dengan menggabungkan area hologram yang berbeda pada disk yang sama. Ini membantu memecahkan masalah pemosisian kode batang; yaitu, kode tidak lagi diperlukan untuk langsung menghadap jendela pemindaian. Pemindai kode batang modern akan memindai ke berbagai arah dan sudut ratusan kali setiap detik. Jika Anda melihat permukaan pemindai di jalur checkout, Anda akan melihat banyak garis cahaya yang saling bersilangan; pola ini dipilih sebagai yang paling andal dan paling tidak menuntut pada orientasi paket tertentu.

Bahan Baku

Pemindai kode batang holografik terdiri dari perakitan bagian-bagian yang telah dibentuk sebelumnya. Laser—tabung kaca kecil berisi gas dan catu daya kecil untuk menghasilkan sinar laser—biasanya adalah laser helium neon (HeNe). Dengan kata lain, tabung gas diisi dengan gas helium dan neon, yang menghasilkan lampu merah. Lampu merah paling mudah dideteksi, dan HeNe lebih murah daripada jenis laser lainnya. Mereka adalah versi yang jauh lebih kecil dari jenis laser yang digunakan dalam pertunjukan cahaya atau diskotik.

Lensa dan cermin dalam rakitan optik terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus, yang terkadang dilapisi untuk membuatnya lebih atau kurang reflektif pada panjang gelombang merah dari cahaya yang digunakan. Sistem pendeteksi cahaya adalah fotodioda—bagian semikonduktor yang menghantarkan arus listrik saat cahaya menyinarinya, dan tidak ada arus saat tidak ada cahaya; silikon atau fotodioda germanium adalah dua jenis fotodioda yang paling umum digunakan.

Rumah terdiri dari wadah kokoh, biasanya terbuat dari baja tahan karat , dan jendela optik yang bisa berupa kaca atau plastik yang sangat tahan banting. Bahan jendela harus memiliki sifat optik dan mekanik yang baik; yaitu, harus tetap transparan tetapi juga harus menutup pemindai dari udara, sehingga tidak ada kotoran atau debu yang masuk dan menghalangi cahaya atau detektor cahaya. Cacat pada jendela dapat menyebabkan cahaya ditransmisikan pada sudut yang tidak terduga atau tidak sama sekali; kedua skenario mempengaruhi keakuratan pemindai.

Disk holografik terbuat dari bahan yang disebut gelatin dikromat (DCG) disegel di antara dua disk plastik. DCG adalah bahan kimia peka cahaya yang digunakan untuk merekam gambar laser, seperti film fotografi yang merekam cahaya. Ini dikembangkan oleh Dow Chemical dan Polaroid untuk pekerjaan holografik mereka sendiri, dan dijual dalam bentuk cair sehingga dapat dilapisi ke berbagai permukaan. Hologram DCG umum digunakan pada perhiasan holografik (liontin, tampilan jam, dll.) dan pada cakram pemintal holografik yang dijual di toko mainan. DCG akan kehilangan gambar yang direkam jika dibiarkan di udara terbuka, oleh karena itu harus disegel di antara dua lapisan plastik.

Penggerak motor berputar yang memutar piringan adalah silinder listrik kecil dengan poros pemintal pusat, mirip dengan jenis yang tersedia dalam set erektor. Poros dipasang pada bagian tengah piringan hologram, sehingga ketika motor dihidupkan, piringan berputar.

Desain

Pemindai kode batang memerlukan tim desainer untuk menghasilkan perakitan yang telah selesai. Pertama, seorang insinyur perekaman laser mendesain piringan hologram. Ada sejumlah fitur penting yang harus dipertimbangkan dalam desain ini. Misalnya, piringan harus memantulkan sebagian besar cahaya yang mengenainya (efisiensi tinggi), tidak boleh mendistorsi cahaya sehingga sinar yang dipantulkan tetap sempit, dan harus memantulkan cahaya dalam pola pemindaian yang dipilih saat berputar. Selain itu, pola pemindaian harus memaksimalkan jumlah orientasi yang dapat dibaca di mana kode batang dapat melewati jendela pemindaian dan masih dapat dibaca.

Disk yang sudah jadi terdiri dari banyak hologram berbeda yang direkam dalam irisan pada disk yang sama. Setiap baji memantulkan cahaya pada sudut yang berbeda. Saat disk berputar, cahaya dipindai dalam satu garis. Orientasi garis berubah dari baji ke baji. Perancang hologram juga menentukan kekuatan laser yang tepat untuk digunakan, pilihan berdasarkan umur panjang, efisiensi, dan keamanan bagi pengguna.

Setelah disk hologram dirancang, seorang insinyur optik merancang penempatan laser dan disk hologram, menentukan lensa atau cermin yang diperlukan untuk mengarahkan cahaya ke arah yang benar, dan merancang sistem deteksi sehingga cahaya yang dipantulkan dari kode batang dapat membaca secara efisien dan andal. Perancang harus mengoptimalkan lemparan optik pemindai, didefinisikan sebagai jarak terjauh suatu objek dapat dipegang dari jendela pemindai dan masih dapat dibaca dengan benar. Adalah tugas perancang optik untuk mempertimbangkan cara terbaik untuk memasukkan komponen ke dalam ruang terkecil, dengan bobot dan biaya terkecil, sambil tetap menempatkan jendela pada sudut yang nyaman untuk penggunaan normal. Misalnya, pemindai supermarket harus memiliki jendela menghadap ke atas di meja kasir, meskipun mungkin lebih mudah untuk meletakkan disk yang berputar menyamping di dalam kotak. Cermin tambahan dapat memungkinkan kedua kendala ini dipenuhi.

Seorang insinyur listrik menentukan metode terbaik untuk menafsirkan sinyal listrik yang berasal dari fotodetektor. Secara elektrik, sinyal harus diterima dan diinterpretasikan sebagai rangkaian sinyal ON, (cahaya dipantulkan dari bilah putih), dan sinyal OFF, (tidak ada cahaya yang dipantulkan dari bilah hitam). Pola yang dihasilkan kemudian diubah oleh komputer menjadi informasi produk yang diwakili oleh pola tersebut. Seorang programmer komputer dapat dipekerjakan untuk merancang perangkat lunak komputer yang akan menerjemahkan kode ke dalam informasi produk, tetapi pekerjaan menafsirkan dengan benar pola ON/OFF diserahkan kepada insinyur listrik.

Manufaktur
Proses

Setelah semua komponen telah dirancang, mereka siap untuk dibuat dan dirakit. Disk hologram umumnya diproduksi sendiri, sedangkan komponen lainnya—lensa, cermin, dan laser—biasanya dibeli dari pabrikan lain. Berbagai bagian kemudian dirakit dan diuji.

Disk hologram

• 1 Langkah pertama dalam proses manufaktur adalah memproduksi disk hologram secara massal. Disk ini direplikasi dari master hologram. Semua disk, master dan reproduksi, adalah sandwich yang terbuat dari "roti" plastik dengan isian DCG. Disk master dibuat dalam beberapa bagian, satu baji untuk setiap sudut refleksi berbeda yang diperlukan dalam disk akhir. Pemindai point-of-sale khas akan memiliki antara 7 dan 16 irisan pada satu disk. Perekaman holografik dilakukan dengan dua sinar laser yang berpotongan di permukaan sandwich DCG, menciptakan pola holografik. Menyesuaikan sudut pertemuan dua sinar akan mengubah sifat reflektif setiap hologram. Setiap irisan yang dibuat dengan cara ini akan bertindak seperti cermin yang diputar ke arah yang berbeda.
• 2 Setelah semua irisan yang diperlukan telah direkam, mereka dirakit dan direkatkan pada satu pelat transparan, yang kemudian dapat direplikasi. Lem yang digunakan memiliki sifat optik yang tidak akan mendistorsi gambar hologram, seperti perekat berbasis gliserin. Ada banyak cara untuk mereplikasi hologram, tetapi yang paling umum untuk hologram DCG adalah replikasi optik. Disk master ditempatkan dekat, tetapi tidak menyentuh, disk sandwich DCG kosong, dan satu sinar laser digunakan untuk menerangi master dari belakang. Ini mentransfer pola ke bagian yang kosong.

Lensa, cermin, laser

• 3 Komponen lain—lensa, cermin, laser, dll.—biasanya dibeli dari produsen luar. Properti lensa, cermin, dan jendela pindai ditentukan selama proses desain. Pabrikan menguji semua komponen ini saat mereka tiba untuk memastikan bahwa mereka memenuhi spesifikasi. Motor dan laser diuji untuk pengoperasian yang benar, dan beberapa di antaranya diuji seumur hidup untuk memastikan bahwa pemindai kode batang tidak akan gagal dalam jangka waktu yang wajar.

Perumahan

• 4 Perumahan dapat dibeli dari bengkel kerja logam, atau dapat dibuat oleh pabrikan. Ukuran dan bentuk kotak yang tepat ditentukan dalam desain, dan manufaktur mengubah spesifikasi tersebut menjadi sketsa yang dapat direalisasikan. Bagian-bagiannya dikerjakan, dirakit, dan diuji kekuatan dan daya tahannya.

Dalam pemindai kode batang, sinar laser diarahkan ke item dengan simbol kode batang hitam putih. Cahaya dipantulkan kembali dan direkam pada piringan holografik yang berputar. Sebuah fotodetektor kemudian mengubah cahaya ini menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh komputer.
Disk yang berputar terdiri dari zat kimia, DCG, diapit di antara dua disk plastik. Sebuah piringan holografik khas berisi antara 7 dan 12 irisan, yang masing-masing memantulkan cahaya pada sudut yang berbeda. Untuk membuat disk ini, master disk—yang terdiri dari berbagai irisan yang direkatkan pada pelat transparan tunggal—pertama disiapkan. Selanjutnya, satu sinar laser menerangi master dari belakang, mentransfer pola ke disk DCG kosong yang ditempatkan di sebelah (tetapi tidak menyentuh) master.

Perakitan akhir

• 5 Akhirnya, disk hologram dirakit dengan penggerak motor yang berputar dan diuji. Pola pemindaian, arah, dan kecepatan semuanya diperiksa. Disk yang berputar kemudian dirakit dengan sistem optik (laser dan cermin). Penempatan laser sering bergantung pada pertimbangan ruang:laser dapat diarahkan langsung ke piringan yang berputar, atau ke cermin yang memandu sinar ke piringan, jika ini membuat paket lebih kecil.
• 6 Disk dan sistem optik diuji sebagai satu unit. Ketika rakitan melewati pemeriksaan, rakitan dipasang secara permanen di dalam rumahan dan disegel dengan jendela pemindai.

Kontrol Kualitas

Ada beberapa tahapan untuk pengendalian kualitas dalam pembuatan pemindai kode batang. Untuk memulainya, ada beberapa kriteria pengujian yang ditentukan dalam industri kode batang dan yang harus ditentukan oleh semua produsen. Ini termasuk:

• First Pass Read Rate (FPRR)—persentase waktu kode dapat dibaca saat pertama kali melewati jendela pemindaian
• Tingkat Penolakan—jumlah pindaian per juta yang tidak dapat dibaca
• Kecepatan Baca—rentang kecepatan yang dengannya kode dapat melewati permukaan pemindai

Sifat-sifat ini akan berhubungan dengan sifat optik, listrik dan mekanik pemindai. Secara mekanis, pemindai dijalankan selama beberapa hari (dan beberapa unit tertentu akan ditarik dari produksi untuk pengujian masa pakai yang lebih lama—hingga beberapa tahun) untuk memastikan bahwa motor akan terus memutar disk secara konsisten pada kecepatan yang diharapkan. Karena kemampuan untuk membedakan antara batang lebar dan sempit dalam kode terkait dengan kecepatan putaran cakram, sangat penting bahwa cakram bermotor terus beroperasi dengan cara yang dapat diprediksi. Kecepatan berputar juga akan berhubungan dengan Kecepatan Baca, dan mungkin perlu disesuaikan agar sesuai dengan kecepatan rata-rata yang akan digunakan petugas untuk menyeret barang melalui kasir supermarket. Kegagalan mekanis dapat mengindikasikan disk yang salah pasang atau tidak seimbang atau masalah mekanis lainnya yang perlu diperbaiki.

Secara optik, pemindai diuji untuk konsistensi pembacaan kode. Untuk pemindai kode batang yang baik, angka ini harus lebih besar dari 85 persen. Umumnya, 75 persen hingga 85 persen tercapai. Jika pemindai tidak dapat memenuhi kriteria ini, pemindai akan dikirim kembali untuk pemeriksaan sistem optik—kebersihan komponen dan berfungsinya sistem laser dan deteksi dengan benar.

Secara elektrik, pemindai diuji untuk Tingkat Penolakan. Pemindai holografik memindai cahaya melalui kode batang 100-200 kali per detik. Hal ini memungkinkan komputer untuk membandingkan banyak pembacaan kode yang berbeda untuk akurasi. Tetapi jika ada masalah dengan elektronik, komputer akan mulai "menolak" pindaian, atau hanya menolak untuk membacanya. Bagian dari pengujian ini menggunakan kode batang yang tidak sempurna dalam beberapa hal—kode yang mengandung noda tinta, batang dengan lebar yang tidak seragam, dll. Pabrikan harus menghasilkan pemindai yang dapat mentolerir beberapa gangguan dalam proses pencetakan kode. Ini adalah alasan lain untuk menggunakan teknik pemindaian ganda dan pemeriksaan silang.

Masa Depan

Masa depan teknologi pemindaian kode batang akan mengambil sejumlah jalur yang berbeda. Penggunaan pemindaian kode batang yang lebih umum membutuhkan sumber cahaya yang lebih murah dan lebih kecil yang akan meningkatkan instrumen sederhana seperti pemindai tongkat. Laser semikonduktor, misalnya, dapat membuat tongkat menjadi instrumen yang lebih menarik bagi pengguna. Selain itu, beberapa alat belajar dan mainan anak mulai muncul dengan bar code yang interaktif daripada push button. Dengan cara ini, modul baru dapat ditambahkan ke mainan pemindaian kode batang yang sama. Ada beberapa sistem belanja rumah yang mulai memanfaatkan teknologi ini, memungkinkan orang untuk berbelanja bahan makanan atau pakaian di rumah dengan memindai pilihan dari katalog menggunakan telepon dan modem mereka.

Pemindai laser, di sisi lain, mulai menemukan aplikasi yang lebih dan lebih kompleks karena teknologinya menjadi lebih andal dan lebih mudah digunakan. Semakin banyak industri yang menggunakan kode batang untuk melacak banyak barang yang diproduksi secara khusus, mencatat langkah-langkah dalam proses manufaktur, dan memantau aktivitas di pabrik mereka. Rakitan optik lainnya dapat dikembangkan yang memungkinkan teknologi ini menjadi lebih fleksibel dalam ukuran dan utilitas.