เมื่อโรงงานอุตสาหกรรมมีการผลิตสินค้าออกมาจำนวนมาก จำเป็นต้องการหาเครื่องมือช่วยในการอ่านข้อมูลจำเพาะของตัวสินค้าให้มีความรวดเร็ว แม่นยำ และเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป จากเดิมนั้นสินค้าที่ผลิตออกมา เราใช้การเขียนตัวหนังสือ หรือโค้ดตัวอักษรต่าง ๆ ด้วยมือ หรือพิมพ์ลงบนสติกเกอร์ เพื่อนำมาติดที่สินค้า เป็นวิธีที่สะดวกเข้าใจง่าย แต่ไม่แม่นยำ รวดเร็ว และไม่เป็นมาตรฐานสากล ในปัจจุบันจึงมีการกำหนดสัญลักษณ์บาร์โค้ด(Bar code) ขึ้นมาใช้ติดที่ฉลาก หรือด้านข้างของสินค้านั้น ๆ แทนวิธีดังกล่าวมากขึ้น

ในที่นี้ผู้เขียนจะพาท่านมารู้จักเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ด ซึ่งส่วนใหญ่แล้วแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ แบบ Laser กับ แบบ CCD สำหรับแบบ Laser จะใช้อ่านบาร์โค้ดที่ติดในสายการผลิต, ซุปเปอร์มาร์เก็ต และคลังสินค้า ส่วนแบบ CCD จะใช้อ่านบาร์โค้ดที่ติดชิ้นงานที่มีขนาดเล็ก เช่น หลอดทดลองให้ห้อง LAB หรือระยะห่างของชิ้นงานกับตัวอ่านห่างกันไม่ไกล ซึ่งทั้ง 2 ชนิดจะมีลักษณะตัวอ่านแบบติดอยู่กับที่ และแบบพกพา(ตัวอ่านจะเป็นแบบด้ามจับหรือแบบปืน)

รูปที่ 1 แสดงการประยุกต์ใช้แถบบาร์โค้ดติดในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

ตารางเปรียบเทียบตัวอ่านบาร์โค้ด แบบ Laser กับ CCD

หลักการวัดของตัวอ่านบาร์โค้ดแบบ Laser

รูปที่ 2 แสดงหลักการวัดของตัวอ่านบาร์โค้ดแบบ Laser

จากรูปที่ 2 ลำแสง Laser ถูกปล่อยออกมาจากเลเซอร์ไดโอด มากระทบกับกระจกแบบหลายเหลี่ยม เพื่อที่จะสแกนบาร์โค้ด เมื่อลำแสง Laser กระทบ Bar Code จะกระจายออก และถูกส่งมาที่ โฟโต้ไดโอด ลักษณะของลำแสงที่กระจายตามบาร์โค้ด จะถูกแปลงไปเป็นสัญญาณอะนาลอก จากนั้นก็ทำการแปลงสัญญาณเป็นดิจิตอล (A/D Converter) ลักษณะของสัญญาณดิจิตอลจะขึ้นอยู่กับขนาดของแท่งและที่ว่างในแถบบาร์โค้ด จากนั้นก็จะแปลงรหัส(ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบาร์โค้ด) เป็นข้อมูลOutput ผ่านพอร์ตคอมพิวเตอร์ เพื่อให้คอมพิวเตอร์ไปประมวลผลหรือเก็บข้อมูลไว้ใช้

รูปที่ 3 แสดงหลักการทำงานของตัวอ่านบาร์โค้ดแบบ CCD

จากรูปที่ 3 หลอด LED จะเปล่งแสงมากระทบบาร์โค้ด แล้วสะท้อนมาที่เซนเซอร์ CCD Image ( มีใช้ทั่วไปในกล้อง VDO) เพื่อจับภาพของบาร์โค้ดขึ้นมาเป็นข้อมูลเก็บไว้ใช้งานต่อไป การสแกนของเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ดจะมี 2 แบบคือ แบบ Single Scan กับ Raster Scan สำหรับ แบบ Single Scan จะปล่อยลำแสงขวางในการสแกน 1 แถว ซึ่งเหมาะกับการเคลื่อนที่ของบาร์โค้ดแบบ Picket Fence Direction ส่วนแบบ Raster Scan จะปล่อยลำแสงขวางในการสแกนหลายแถว แม้บาร์โค้ดที่พิมพ์ออกมาคุณภาพไม่ดี ก็ยังสามารถอ่านค่าได้ถูกต้อง และการสแกนแบบนี้จะเหมาะกับการเคลื่อนที่ของบาร์โค้ดแบบ ladder Direction ดังแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 4 แสดงลักษณะการสแกนของเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ด

รูปที่ 5 แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของบาร์โค้ด

รูปที่ 6 แสดงรูปแบบของบาร์โค้ด

สัญลักษณ์บาร์โค้ดที่ใช้กัน มีการกำหนดขึ้นมาหลายรูปแบบ ตามมาตรฐานแต่ละองค์กร และตามจุดประสงค์ของการใช้งาน ปัจจุบันที่นิยมใช้กันก็มี UPC( Universal Product Code), EAN(European Article Number), JAN( Japan Article Number, ITF( Interleaved Two of Five ) ตามที่แสดงในรูปที่ 7 และโดยทั่วไปส่วนประกอบของบาร์โค้ด ประกอบด้วย  

1) Quiet Zone เป็นบริเวณที่ว่างเปล่าๆ ไม่มีการพิมพ์อะไรทั้งสิ้น จะมีอยู่ก่อนและหลังบาร์โค้ด

2) Start/Stop Character เป็นบริเวณแถบแท่ง/ช่องว่าง เพื่อเตรียมสั่งให้เซนเซอร์เริ่มต้นและหยุดบาร์โค้ด

3) Data เป็นบริเวณแถบแท่ง/ช่องว่างที่แทนข้อมูลต่างๆที่เราต้องการ

4) Check Digit เป็นบริเวณแถบแท่ง ที่ไว้สำหรับเก็บค่าตัวเลข เพื่อตรวจสอบกับข้อมูลในส่วน Data เพื่อให้มั่นใจว่า ถูกต้องแม่นยำจากการสแกนหรืออ่านเข้ามาของเซนเซอร์

รูปที่ 7 แสดงส่วนประกอบของบาร์โค้ด

รูปที่ 8 แสดงลักษณะแถบแท่งในบาร์โค้ด 

ขนาดของฉลากบาร์โค้ด จะต้องมีด้านความยาวที่ประกอบด้วย Bar Code Symbol และ Quiet Zone (ส่วนพื้นที่เปล่าๆ) ทั้งด้านซ้ายและขวาด้วย ส่วนด้านความสูง บาร์โค้ดจะต้องสูงอย่างน้อย 2 mm. สำหรับการสแกนแบบ Single line และจะต้องสูงอย่างน้อย 5 mm.สำหรับแบบ Raster Scan ส่วนลักษณะแถบแท่งในบาร์โค้ดจะประกอบด้วย แถบแท่งขนาดกว้าง Wide Bar, แถบแท่งขนาดแคบ Narrow Bar , แถบพื้นที่ว่างขนาดกว้าง Wide Space และแถบพื้นที่ว่างขนาดแคบ Narrow space ดังแสดงใน รูปที่ 8

รูปที่ 9 แสดงทิศทางการอ่านบาร์โค้ด

.

จะสังเกตุได้ว่า คุณภาพในการพิมพ์ของพรินเตอร์ ชนิดต่างๆ มีผลกับบาร์โค้ด โดยเฉพาะการพิมพ์ในส่วนแถบแท่งดำขนาดแคบ กับคุณภาพของพรินเตอร์ว่า สามารถพิมพ์ละเอียดมากน้อยแค่ไหน ทั่วไปคุณภาพดีสุดก็คือแบบ Laser , Thermal , Dot Matrix และ Ink Jet ตามลำดับ

ระยะห่างระหว่างบาร์โค้ดกับเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ด จะขึ้นอยู่กับขนาดของแถบแท่งขนาดแคบ และความเข้มสี(Contrast) ระหว่างแถบแท่งกับแถบพื้นที่ว่าง อย่างเช่น กรณีแถบแท่งสีน้ำเงินในฉลากขาว หรือแถบดำในฉลากแดง หรือ แถบม่วงในฉลากเหลือง เซนเซอร์สามารถแยกแยะหรืออ่านค่า Contrast ของสีในแถบแท่งกับแถบพื้นที่ว่างได้ แต่ถ้ากรณีของแถบแท่งเป็นสีแดงบนแถบพื้นที่ว่างเป็นสีขาว หรือ แถบแท่งเป็นสีดำบนแถบพื้นที่ว่างเป็นสีฟ้า เซนเซอร์ก็ไม่สามารถแยกแยะว่าอะไรเป็นแถบแท่งกับแถบพื้นที่ว่างได้

.

ความเร็วสูงสุดในการสแกนบาร์โค้ด

หลังจากที่เรานำบาร์โค้ดมาติดใช้ในขบวนการผลิตสินค้าแล้ว จะต้องเลือกและออกแบบให้อัตราเร็วในขบวนการผลิตกับอัตราเร็วที่เซนเซอร์สามารถจับได้ เพื่อสามารถอ่านค่าจากบาร์โค้ดได้ถูกต้อง และได้การผลิตสูงสุดกับกระบวนการผลิต ตัวอย่าง การคำนวณหาค่าอัตราเร็วในขบวนการผลิตสูงสุด เมื่อติดเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ด (Maximum Line Speed)

.

กรณีติดตั้งให้วัตถุเคลื่อนแบบ Picket Fence

Max.Line Speed               = Movable Distance/ Scanning Time ( จาก Spec เซนเซอร์ของผู้ผลิต) 

                                                = ( Scanning Width - Label Length)/ Scanning Time ( จาก Spec เซนเซอร์ของผู้ผลิต)

.

กรณีติดตั้งให้วัตถุเคลื่อนแบบ Ladder

Max.Line Speed = Label Height / Scanning time ( จาก Spec เซนเซอร์ของผู้ผลิต) เพื่อรองรับสัญญาณที่ไวต่อสัญญาณรบกวนขนาด mV จากแคลมป์

.

สำหรับโรงงานที่ต้องการติดเซนเซอร์บาร์โค้ดใหม่ ในขบวนการผลิต สิ่งแรกที่ต้องคำนึงก็คือ จะต้องเช็ค Max Line Speed ของขบวนการผลิต, ทิศทางหรือแนวที่จะติดบาร์โค้ด, ระยะเวลาในการสแกนของเซนเซอร์อ่านบาร์โค้ด(เลือกตามSpecผู้ผลิต) , รูปแบบของการสแกน , ระยะห่างระหว่างเซนเซอร์กับบาร์โค้ด และสีของแถบในบาร์โค้ดกับฉลาก

.

เราจะเห็นได้ว่า การนำเอาระบบบาร์โค้ดมาใช้ในขบวนการผลิต มีประโยชน์มากมาย ไม่ว่าจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจเช็ค จำนวน ชนิด คุณสมบัติของสินค้าที่ผลิตออกมาให้มีความแม่นยำ ถูกต้อง รวดเร็ว และสามารถนำไปเชื่อมโยงกับระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อเก็บเป็นฐานข้อมูลทางด้านคลังสินค้า บัญชี และการบริหารต่อไปในอนาคต