바코드 리더
바코드 리더는 바코드 판독기로도 불리는데, 광학적으로 표현된 바코드 심볼을 컴퓨터가 수용할 수 있는 디지털 데이터로 변환하는 기능을 가진 장비를 일컫는다.
리더(Reader) 내에서 해독된 데이터는 곧 바로 컴퓨터로 전송되거나, 또는 리더 내의버퍼(Buffer)에 임시 저장된 후 한꺼번에 보내지거나(Dumping), 리더 내에 머무르는 응용 프로그램에 의해 이용될 수 있다.
[그림] 에서 보듯이 바코드 리더는 크게 두 부분으로 나뉘어져 있다.
즉, 심볼에 빛을 주사해서 이를 감지하는 광학계 부분과 광학계에서 받은 전기적 신호를 데이터로 변환하는 해독기 부분으로 구성된다.
광학계 부분은 스캐너(Scanner)라 불리고, 해독기 부분은 디코더(Decoder)라 불린다.
바코드 리더가 심볼 해독해서 데이터로 변환시키는 과정은 몇 단계로 나뉜다.
우선 스캐너의 광원에서 주사된 빛은 바코드 심볼 위를 지나가게(Scan) 된다.
심볼의 바(Bar)와 스페이스(Space)는 빛의 반사율이 다른데, 스캐너의 수광부 (Photo Detector)는 이 빛의 양을 감지하여 그 크기에 따라 전기신호(광전류)를 발생하게 된다.
수광부에서 검출되는 빛의 양이 매우 적으므로 발생되는 전류도 적은데, 이를 증폭하고 신호처리하여 유용한 아날로그 신호(전압)를 생성시킨다.
아날로그 신호는 디지타이징( Digitizing)과정을 거쳐 디지털 신호로 바뀐다.
즉, 상하한 경계값(Threshold)을 정하여 아날로그 신호가 이 상한 값에 도달하면 래치(Latch)가 동작하여 High상태를 유지하고, 하한 경계값에 도달하면 래치가 Low 상태로 변하게 만든다.
이렇게 생성된 디지털 신호는 디코더 내의 디지털 신호처리 과정을 거쳐 그 비트 패턴에 할당된 데이터값을 생성하게 된다.
구성 및 원리
바코드 판독 시스템의 구성요소는 바코드 심볼, 스캐너, 디코더, 컴퓨터가 포함된다.
바코드 리더는 스캐너와 디코더로 구성되어서 바코드 심볼을 컴퓨터가 받아들일 수 있는 데이터 양식(Fomat)으로 변환시켜 주는 역할을 한다.
바코드 리더는 심볼의 판독에 필요한 핵심기능 부문과 데이터 I/O및 사용자의 상호 작용에 필요한 보조기능 부분으로 세분할 수 있다.
스캐너에는 광 주사부와 수광부, 증폭 및 신호처리회로, 디지털 신호화회로가 포함된다.
디코더에는 엘리멘트의 변(Element Edge) 탐지회로, 마이크로 프로세서, 해독 알고리즘이 저장되어 있는 ROM(또는 Firmware), RAM, 데이터 I/O, 사용자에 대한 경보장치(Lamp, Buzz)가 필수적이며, 부가적으로 데이터 표시부(Display), 키보드 입력부, 외부기기 제어부, 보조 기억장치가 접속될 수 있다.
포스(POS)용으로 널리 이용되는 휴대형 터미널(Portable Terminal)의 경우에는 LCD표시판과 키보드 뿐만아니라 데이터를 자체 보관할 수 있는 대용량의 RAM이나 하드 디스크같은 보조 기억장치를 가지고 있으며, 이 데이터를 컴퓨터에 전송할 수 있는 모뎀장치나 무선장치를 포함하고 있다.
공장 자동화에 널리 이용되는 네트워크 콘트롤러(Controller)용 디코더는 LCD 표시판과 키보드뿐만 아니라 멀티플렉서(Multiplexer)기능과 컴퓨터와 통신을 위한 프로토콜(Protocol)변화 기능까지 포함하고 있다.
광원
LED(Light Emitting Diode)
이 소자는 주로 직접 접촉하여 읽게 되는 Wand(Pen Scanner)의 광원으로 사용되고 있으며 근래에 개발된 CCD(Charge Coupled Device) 센서를 이용하여 한꺼번에 데이터를 읽어들이는 형, 비접촉식으로 읽는 형, Self-Scanner 형등 새로운 모델들이 계속 발표되고 있다.
이 LED광원의 종류로는 적외선 LED(930~940nm)와 가시광선 LEN(630~700nm)가 있으며 전자는 카-본 함유율이 낮은 잉크로 된 바코드는 읽지 못하는 단점이 있으나 이 특성을 이용하여 바코드의 보안에 이용하기도 한다.
He-Ne Laser (632.8nm)
비접촉식으로 운용되며 5cm정도 부터 몇미터까지 판독 가능하며 짧은 거리에서 사용할 경우 고밀도의 바코드를 판독할 수 있어 슈퍼마켓, 공장등에서 가격이 비싼 단점이 있지만 널리 이용되고 있다.
또한 초당 300회 이상 900회까지 판독할 수 있는 고속 Self-Scan형도 있어 고속 컨베이어 등에 적용할 수 있다.
LD (Laser Diode)
He-Ne Laser이 단점을 보완할 수 있는 형으로 전력소비가 적고 수명이 길며 가격이 낮아 근래에 많이 이용되고 있는 형이다.
다만 He-Ne Laser에 비해 사용거리가 짧고 파장이 적외선 영역이기 때문에 적외선 LED가 가진 단점을 내포하고 있기는 하지만 조만간 가시광선 LD의 상용화가 예상되어 그 사용영역이 확대되리라 본다.
광센서(Photo Detector)
광원으로부터 나온 빛은 바코드에 의해 반사되어 Photo Detector로 흡수된다.
이때 바(Bar)와 여백(Space)에서 반사되는 빛의 양 차이에 의해 Photo Detector에서 나오는 출력은 변조가 된다.
한편 수천개의 Photo Detector에 의해 구성된CCD(Charged Coupled Device)를 사용한 것은 한꺼번에 바코드 데이터를 판독할 수 있어 Wand의 결점을 크게 보완함과 동시에 Laser Scanner에 비해 가격도 저렴하여 널리 보급되고 있다.
A/D 변환기(Analog to Digital Converter)
Photo Detector 에서 출력된 바코드 데이터는 아날로그 증폭기에서 증폭된 후 A/D교환기에서 컴퓨터가 판독할 수 있는 디지털 출력으로 변환된다.
즉, 바와 스페이스에 대응하는 High / Low 로직 신호로 바꿔준다.