يحتاج أصحاب المتاجر الكبيرة لمتابعة السلع التي يتم بيعها بسرعة ليتمكنوا من توفير بديل عنها بشكل دائم وسريع للزبائن، وتكون الطرق اليدوية كالتجول وتسجيل النقص عملية غير مجدية وطويلة في المراكز التجارية الكبيرة أو السوبرماركت، كما يواجه أصحاب هذه المحلات الكبيرة مشاكل في حال أرادوا تغيير تسعيرة كامل البضاعة، إضافة لموضوع ضبط المسروقات وتحديد بسرعة ما إذا كان نقص منتج ما بسبب بيعه أم تعرضه للسرقة.
تبرز أهمية استخدام تكنولوجيا الخطوط المرمزة (الباركود) في حل مثل هذه المشاكل، حيث يتم الاحتفاظ بسجلات ضمن أنظمة الكومبيوتر تحوي على معلومات المنتج كالاسم والسعر وتاريخ الصلاحية، مع إمكانية التعديل على السعر مثلاً دون الحاجة لتدوينه على جميع القطع، بالاضافة إلى مراقبة حركة البيع ومستوى المخزون، حيث يمكن من خلال هذه السجلات معرفة البضائع التي تم بيعها بدقة عالية وبالتالي معرفة ما إذا كان هناك بعض حالات السرقة في المتجر.
تتكون هذه الأنظمة من ثلاثة أجزاء رئيسية:
• حاسب مركزي يتضمن قاعدة بيانات تحوي معلومات المنتج ومن باعه وما تكلفته.
• الباركود أو خطوط الترميز، وتتم طباعتها على جميع المنتجات.
• الماسحات الضوئية وهي التي تقوم بقراءة الباركود.
كيف يمثل خط الترميز الأرقام 0-9 :
تقوم تقنية الباركود على فكرة بسيطة جداً وهي إعطاء كل منتج رقم خاص به، وطباعة هذا الرقم على المنتج ليتمكن الماسح الضوئي من قراءته، لكن المشكلة التي تواجهنا هي احتمال حدوث خطأ والتباس في القراءة فعلى سبيل المثال عند طباعة الرقم ثمانية (8) من ممكن أن يبدو كالرقم ثلاثة (3) أو (0) لجهاز الكومبيوتر، كما يبدو الرقم (6) هو نفسه (9) في حال تمت قراءته بالمقلوب مما قد يؤدي إلى أخطاء كبيرة.
وبالتالي نحتاج إلى اعتماد طريقة أكثر وثوقية من مجرد كتابة الأرقام بالشكل المتعارف عليه على المنتجات، وهذه الطريقة التي تم التوصل إليها هي الخطوط المرمزة، حيث يتم إعطاء كل رقم نفس العرض (الامتداد) الأفقي، ويقدر بـ 7 وحدات، ويكون لكل رقم من الصفر إلى التسعة نمط مختلف من الخطوط البيضاء والسوداء، فعلى سبيل المثال نقوم بتمثيل الرقم "1" كما يلي (من اليسار لليمين): وحدتان بيضاء ثم وحدتان سوداء تليها وحدتان بيضاء وأخيراً وحدة سوداء، في حين يمثل العدد "2" بوحدتين بيضاء ثم وحدة سوداء تليها وحدات بيضاء وأخيراً وحدتان سوداء. وهكذا..
يبين الشكل التالي طريقة ترميز بقية الأرقام:


Image: http://www.explainthatstuff.com/

قد تكون بعض الباركودات طويلة إلى حد ما حيث تحوي ثلاث معلومات مختلفة:
• يتضمن الجزء الأول معلومات البلد المصنع للمنتج
• يتضمن الجزء الثاني معلومات عن الشركة المصنعة للمنتج
• أما الجزء الأخير فيحدد فيه المنتج بحد ذاته
من الممكن أن يختلف الباركود المستخدم لنفس المنتج فزجاجات الكوكاكولا تمتلك باركود مختلف عن باركود علب الكوكاكولا.
تحمل معظم المنتجات باركود بسيط معروف باسم Universal Product Code UPC، وهو عبارة عن مجموعة الخطوط الشاقولية مع مجموعة من الأرقام المطبوعة تحتها بحيث يتمكن الشخص من إدخال الأرقام يدوياً في حال تضرر الباركود الأصلي وعدم تمكن الماسح الضوئي من قراءته، وهناك نوع آخر من خطوط الترميز التي أصبحت شائعة على نحو متزايد ولها القدرة على تخزين المزيد من المعلومات. يطلق عليها اسم خطوط الترميز ثنائية البعد 2D Barcodes.
كيف تعمل الماسحات الضوئية للباركود؟
لا يمكن الاستفادة من الباركود إن لم نتمكن من قراءته بشكل سريع، لذا يجب امتلاك الماسح الضوئي الذي يقوم بقراءته بسرعة فائقة، ويقوم برفع المعلومات إلى جهاز الكومبيوتر فوراً حيث يقوم الكومبيوتر (من خلال البرنامج المناسب) بالتعرف على المنتج باستخدام قاعدة البيانات الخاصة به.
يمكن اعتبار الباركود على أنه نمط ثنائي "binary"بسيط بحيث يعبر كل خط أسود عن "1" ويعبر الأبيض عن "0":
1- يضيء رأس الماسح الضوئي بـ LED أو ضوء ليزر على الباركود.
2- ينعكس الضوء من الباركود على جهاز الكتروني يعرف باسم الخلية الكهروضوئية، حيث تعكس الخطوط البيضاء كمية من الضوء أكبر الكمية التي تعكسها الخطوط السوداء.
3- بينما يمر الماسح على جميع خطوط الباركود، تولد الخلايا شكلاً من نبضات (تشغيل - إيقاف) تماثل تتالي الخطوط البيضاء والسوداء فإذا كان الرمز هو "أسود أسود أسود أبيض أسود أبيض أسود أسود "، ستولد الخلية نبضات "إيقاف إيقاف إيقاف تشغيل إيقاف تشغيل إيقاف إيقاف".
4- تقوم الدائرة الالكترونية المرتبطة بالماسح بتحويل هذه النبضات إلى أرقام ثنائية
5- يتم إرسال الأرقام الثنائية إلى كومبيوتر مرتبط بالماسح حيث يحلل الرمز إلى 11101011
يبين الشكل التالي خطوات عملية قراءة الباركود وتحويله إلى رقم ثنائي:


Image: www.explainthatstuff.com

تحوي بعض الماسحات الضوئية البسيطة على خلية كهروضوئية وحيدة، فحين تمرر رأس الماسح الضوئي من أمام المنتج أو العكس، تقوم الخلية بتحليل كل جزء من الباركود بالترتيب، لكن في حالة الماسحات الضوئية الأكثر تطوراً، تحتوي تلك الماسحات على صف كامل من الخلايا الكهروضوئية وبالتالي تتم عملية قراءة الباركود دفعة واحدة.
عملياً لا تقوم الماسحات الضوئية بتوليد الأرقام الثنائية كخرج لها، بل تقوم بالكشف عن تسلسل الخطوط البيضاء والسوداء، وتحولها مباشرة إلى أرقام عشرية تشكل خرج الماسح الضوئي.

أنواع ماسحات الباركود الضوئية:
تختلف الماسحات الضوئية باختلاف استخدامها، فهي متوفرة لكل أنواع التطبيقات، فقد نجد في المحلات الصغيرة ماسحات ضوئية بسيطة تبدو كقلم أو شفرة حلاقة عملاقة، ويتم فيها تمرير الماسح الضوئي بحيث يمر ضوء الليد على كامل الباركود فينعكس الضوء إلى المتحسس CCD أو على سلسلة الخلايا الكهروضوئية كما يوجد أحد الأنواع التي تقوم بقراءتها دفعة واحدة.
نوع آخر من الماسحات يستخدم في المحلات الكبيرة والمزدحمة، حيث تصمم بطريقة يتم فيها تمرير المنتج أمام الماسح مباشرة، ويكون الماسح في هذا النوع عبارة عن صندوق صغير ذو واجهة زجاجية يصدر عنها شعاع ليزر ويرتد إليه بسرعة عالية جداً.
إحدى تقنيات الماسحات تستخدم كاميرا فيديو لأخذ صورة رقمية لحظية للباركود، ليقوم الكومبيوتر بعدها بتحليل الصورة، حيث يحلل جزء الباركود فقط من الصورة ويحوله إلى أرقام. نجد مثل هذا النوع من المسح في تطبيقات الهواتف النقالة حيث يستخدم الكاميرا الموجودة في الهاتف.
أفضل الماسحات المتواجدة تبلغ نسبة الخطأ فيها خطأ واحد لكل سبعين مليون قطعة تتم قراءتها.

 
ماسح خطوط الترميز الأول:
تم أخذ صورة لأول ماسح ضوئي للباركود والذي اخترعه جوزيف وودلاند N. Joseph Woodland وبرنارد سيلفر Bernard Silver منتصف القرن الماضي وذلك من أرشيف الولايات المتحدة لبراءات الاختراع.
يبدو في القسم العلوي من الصورة التالية الجهاز بأكمله بما في ذلك الماسح الضوئي والذي يظهر في الوسط باللون الأزرق. أما في القسم السفلي من الصورة فنرى مشهداً أكثر تفصيلاً للماسح الضوئي نفسه:


Image: http://www.explainthatstuff.com/

1- مثل المنتجات الحديثة في المتاجر، قام وودلاند وسيلفر بتوقع أن المنتجات ستحمل باركود مطبوعاً على وجهها.
2- يتم وضع هذا المنتج ليتم مسحه ضوئياً وذلك بجعل الوجه الذي يحوي الباركود إلى الأسفل على ناقلة مصنوعة من بعض المواد الشفافة.
3- تشع مجموعة متنوعة من الأضواء على الباركود.
4- يلتقط الماسح الضوئي الضوء المنعكس من على خط الترميز.
5- يرسل الماسح الضوئي إشارة إلى آلية الفرز التي يمكنها دفع المنتج في اتجاهات مختلفة.
6- يتم دفع المنتج بين ناقلات مختلفة بحسب الباركود الخاص به.
7- يملك الماسح الضوئي عدسة عند القمة تقوم بنشر الضوء المنعكس من خط الترميز.
8- ينتشر الضوء الخارج من العدسة على سطح زجاجي أكبر.
9- يحرك محرك كهربائي ومحور (موضح باللون الاحمر) رأس المسح الضوئي (الموضح باللون الأخضر).
10- يتحرك رأس الماسح من جانب إلى آخر موجهاً عن طريق الأخاديد في المحور.
11- تلتقط خلية كهروضوئية (موضحة باللون البرتقالي) موجودة داخل رأس المسح مناطق الضوء والظلام من الباركود، وترسل إشارات مماثلة لدارة الكاشف.

المصدر:
هنا