С python прочитаем любые штрих- и qr‑коды

Что такое энкодер?

Энкодер – это электронный датчик, который механически крепится на какой-либо вращающейся детали. Обычно корпус энкодера остается неподвижным, а вращается только его вал. Это позволяет с необходимой точностью измерять разные параметры :

скорость вращения,
расстояние (длину),
направление вращения,
угловое положение по отношению к нулевой метке.

Энкодер является самым распространенным «измерительным инструментом» в современном промышленном оборудовании. Фактически энкодер является датчиком обратной связи, на выходе которого цифровой сигнал меняется в зависимости от его вращения или от угла его поворота. Этот сигнал обрабатывается в счетчике или контроллере, который выдает команды на устройство индикации или привод.

Этикетка инкрементного энкодера Sick, установленного на валу двигателя постоянного тока. Основной параметр – 1024 импульса на оборот

Энкодеру найдено множество применений, учитывая возможности последующей обработки его сигнала. Например – измерение погонной длины какого-либо материала, измерение угла открытия/закрытия задвижки, точное позиционирование деталей при перемещении и обработке. Конкретные примеры будут ниже.

Энкодеры, о которых идёт речь в статье, в некоторых источниках называются датчиками углового перемещения, датчиками угла поворота, и даже “N-кодером”.

Что такое QR-код и как он работает

QR- код – это такой зашифрованный набор информации, причем внешний вид которого не похож на другие способы шифрования. Это связано с тем, что код напоминает черный квадрат. Он может быть как и с полосками, так и с разными произвольными фигурами. Все зависит от того, что хотел зашифровать автор.

Элемент был создан для того, чтобы сжать большой объем информации, сделать его маленьким и незаметным. Причем данная технология умещается в один компактный ярлык. Стоит отметить, что после считывания кода пользователь часто может получить ссылку на определённые координаты на карте или же ссылку на какой-то контент. Если использовать код в пищевой отрасли, то там часто зашифровать разные товары, в том числе показывают из состава, сроки хранения и многое другое.

Расшифровать информацию очень просто. Достаточно поднести камеру гаджета на сам код, после чего кликнуть на кнопку сканирования. Чтобы провести процедуру, у пользователя также должен быть активирован интернет. В конечном итоге должна проявится ссылка, после перехода по которой откроется необходима информация о сканируем ярлыке.

Монтаж энкодеров

По монтажу сразу скажу главное – вал энкодера по отношению к валу механизма должен быть надежно зафиксирован! Обычно это делается при помощи шестигранных винтов.

Монтироваться энкодер может и на валу двигателя, и на валу любого другого механизма – это не принципиально, и зависит лишь от конструкции и требований к точности выполнения поставленной задачи.

Вал энкодера никогда не будет соосным с вращающимся валом (вспомните, для чего нужен карданный вал). Поэтому используются специальные заводские переходные муфты, нужно надежно их крепить и периодически проверять качество монтажа.

Энкодер механически соединен с приводом через соединительную муфту для компенсации несоосности

Существуют энкодеры с полым валом, которые надеваются непосредственно на измеряемый вал и там фиксируются. Там даже нет такого понятия, как несоосность. Их гораздо проще монтировать, и они надежнее в эксплуатации. Чтобы энкодер при этом не прокручивался, используется лишь металлический поводок. На фото ниже показан энкодер с полым валом (обозначен В21.1), надетый на вал редуктора:

Энкодер с полым валом, надет на вал редуктора

Обратите внимание – корпус энкодера целиком и полностью держится на валу редуктора. От проворачивания его держит металлический поводок

При работе энкодер обычно немного покачивается по овальной траектории, это нормально, поскольку идеал существует только на картинках в даташитах и учебниках.

Бывают сквозные полые валы, когда ось механизма проходит через энкодер насквозь.

Способ 2. Специальные программы

Сканирование QR кода онлайн смартфоном удобно и интересно, но что же делать, если функция не встроена?На помощь нам придут абсолютно бесплатные приложения, которые можно скачать в Play Маркет и AppStore. Их большое множество, выбирайте по рейтингу и читайте отзывы.

Мы же не будем изменять старому доброму приложению, которое, несмотря на рекламу (к слову, не особо навязчивую) работает отлично и осуществляет поиск по QR коду онлайн через камеру. Подробнее рассказываем ниже, в качестве примера приводим устройство Android.

Переходим в Play Маркет и начинаем вводить искомое.

Тапните «Установить».

Открываем приложение → сразу активируется считыватель.

Подготовьте заранее любой чек с QR-кодом, квитанцию, упаковку и т.д. с имеющимся зашифрованным квадратом → наведите сканер.

На экране в доли секунды появится информация → которую можно поискать в интернете / поделиться ею разными способами. Вот тут и работает поиск по QR коду онлайн через камеру.

Принцип работы сканера QR кода и чтение онлайн камерой одинаковый, от модели к модели меняются лишь базовые настройки. Сложностей, как правило, не возникает даже у новичков.

Принципы работы и устройство энкодеров

Существует два вида энкодеров по конструкции и виду выходного сигнала – инкрементальный (инкрементный) и абсолютный.

Инкрементальный энкодер устроен проще сравнению с абсолютным, и используется в большинстве случаев. Такой энкодер можно представить как диск с прорезями, который просвечивается оптическим датчиком. При вращении этого диска датчик будет активироваться или деактивироваться зависимости от своего положения над прорезью. В результате на выходе энкодера формируется последовательность дискретных импульсов, частота которых зависит от разрешения энкодера и его частоты вращения.

Разрешение и максимальная частота вращения обратнозависимы – ведь не может же частота выходных импульсов исчисляться гигагерцами. Обычно выходная частота ограничена значением около 500 кГц. Да и не всякий контроллер “скушает” такую частоту. Делаем вывод: энкодер с разрешением 1000 имп/оборот (наиболее распространенный) не может крутиться с частотой выше 500 Гц или 30000 об/мин. Но такие скорости в механике я лично не встречал. Делаем второй вывод: высокое разрешение не всегда хорошо.

Пример, поясняющий работу энкодера:

Конструкция, поясняющая работу оптического энкодера

На фото – не энкодер, но данная конструкция в первом приближении прекрасно иллюстрирует работу и устройство инкрементального оптического энкодера. Про щелевой оптический датчик я писал в статье про оптические датчики, там подробнее.

Основной минус инкрементального энкодера – необходимость непрерывной обработки его выходного сигнала. Кроме того, чтобы узнать положение инкрементального энкодера после подачи на него питания, необходимо провести инициализацию для поиска нуль-метки (что это такое – расскажу позже) либо для поиска нулевого положения механизма.

Абсолютный энкодер имеет более сложное устройство, но он позволяет определить угол поворота в любой момент времени, даже в неподвижном состоянии механизма сразу после включения питания. Говоря простыми словами, выходной сигнал у него – это параллельный код (например, 8-разрядный, имеющий 256 значений), который соответствует углу поворота. Соответствующую конфигурацию имеют и прорези в диске энкодера.

Абсолютные энкодеры работают в сложном оборудовании – там, где в любой момент времени (в том числе, в момент подачи питания) нужно знать точное положение объекта. Но сейчас, с появлением дешевых контроллеров с энергонезависимой памятью, в 99% используются инкрементальные энкодеры. Тем более учитывая, что их цена в несколько раз ниже, чем у абсолютных. Да и обрабатывать последовательные импульсы гораздо проще, чем параллельный код.

Бывают энкодеры не оптического принципа работы. Но я про них ничего рассказывать не буду, поскольку не имел с ними дела..

Принцип работы и предназначение QR-кода

Наверное, многие сталкивались с изображением маленького черного квадратика с непонятным рисунком внутри. Это и есть QR-код. Сейчас его можно встретить повсеместно: в метро, на рекламных бордах, визитках и даже у себя под ногами.

Это удобно, потому что информацию, зашифрованную таким образом, можно прочитать с экрана телефона, планшета или смартфона. Для чего нужно всего лишь установить программу-приложение, которая сканирует и кодировку.

Главное предназначение QR-кода — это быстрая передача данных в сжатом виде. Информация может быть любая: контакты, ссылка на фото или видео, навигация по туристическим маршрутам или реклама. Достаточно сфотографировать «квадратик» и приложение на базе Android само распознает и выдаст нужные данные всего в два «прикосновения» к экрану мобильного устройства.

Как пользоваться

Для примера воспользуемся смартфоном известной фирмы Хуавей с фронтальной камерой и попробуем зайти при помощи отсканированного шифра в любой популярный интернет-банкинг. Пошаговые действия:

Установите на смартфон мобильное приложение банка.
Пройдите авторизацию в приложении.
Кликните по вкладке «Безконтакт».
Откройте на ПК главную веб-страницу банкинга.
Наведите камеру на QR-квадрат и сканируйте.
Добро пожаловать в личный кабинет.

Самый простой способ оплатить покупку в обычном гипермаркете:

скачайте приложение, через которое данная торговая точка принимает платежи через QR-код;
авторизуйтесь в приложении;
наведите камеру на этикетку товара с кодом, сканируйте;
выберите привязанную к мобильному номеру смартфона кредитку, с которой будет произведена оплата;
кликните «Оплатить».

Использовать QR-технологию можно для удобной оплаты онлайн в интернет-сервисах. Как это происходит:

Все финансовые операции, проведенные при помощи технологии сканирования QR-шифра, являются быстрыми, надежными и безопасными. Широкое распространение Hi-tech технологии намного упрощает, ускоряет и удешевляет многие процессы как проведение денежных платежей, так и получение необходимой информации.

Зачем нужны QR-коды

Креативщики из Guinness решили внести современные нотки в такое старое дело, как пивоварение. Так, на бокалы пива наносится QR код, который видно только при наполнении емкости темным пивом Guinness. Когда стакан пустой или наполнен обычным светлым пивом, код считать не получится. Если покупатель все же считал код, он получает доступ на специальную страницу с промокодами и другой интересной информацией.

Видно код — не видно код.

Та самая пицца для молодых специалистов.

Аппетитно и информативно.

Некоторые кулинары наносят QR на продукты. В итоге, покупатель может ознакомиться с историей пирожного, узнать больше о заведении или получить информацию о предстоящих акциях. Но некоторые идут дальше. В рамках кампании одного из рекрутинговых агентств, молодым специалистам, которым хотели предложить работу, отправляли пиццу с нанесенным на нее QR кодом с предложением. Это было очень креативно и кроме получателя никто не видел послание, так как пицца была очень вкусной и сразу съедалась.

Встречаются QR коды и в архитектуре. Так, например, на крыше офиса Facebook красуется большой QR код, который можно легко прочитать на снимках с воздуха. Применен QR и в проекте бизнес-центра в Дубае. Весь фасад здания должен быть покрыт “информативными квадратиками”.

Офис Facebook с QR кодом на крыше.

Проект здания в виде QR кода

Еще одним примером креатива могут служить футболисты клуба “Бромли”, которые во время матча кубка Англии вышли на поле с выбритыми на голове QR-кодами. Сканирование кодов вело на сайт букмекерской конторы. Что скажешь? Необычный ход.

Оригинальное решение по размещению QR кода. Главное, не ошибиться.

В Корее есть один очень необычный супермаркет, в котором на полках не стоят товары. Вместо этого на столбы и стены нанесены фотографии реальных полок, на которых стоят такие же ненастоящие товары. Человек ходит между этих полок, выбирает то, что ему нужно, сканирует QR код и все. На выходе он сканирует QR код для оплаты и передачи своего адреса для доставки товаров домой. Это лишнее доказательство того, что QR коды нужны для того, чтобы мы могли общаться с компьютером на одном языке.

Кто придумал QR-код

История этого на первый взгляд простого узора началась ровно четверть века назад в Японии. Разработкой занималась компания Denso-Wave. Сейчас обозначение ”QR code” является зарегистрированным товарным знаком DENSO Corporation, однако, его использование не облагается какими-либо лицензионными отчислениями. Кроме этого, сами QR коды описаны и опубликованы в качестве стандартов ISO.

Расшифровка QR очень проста. Две столь привычные буквы означают “Quick Response”. То есть QR код можно назвать кодом быстрого реагирования (или моментального отклика). Сейчас это как никогда отражает суть, так как для сканирования не нужно никаких специальных приборов. Достаточно поднести к коду смартфон и можно получить всю необходимую информацию.

В сканировании QR кода нет ничего сложного и в этом его плюс.

Изначально код разрабатывался для автомобильной промышленности, но постепенно начал выходить за ее пределы. Настоящий прорыв в умах потребителей произошел с появлением в широком доступе смартфонов с хорошей камерой. Именно тогда начали появляться информационные и рекламные коды, сделанные по технологии QR.

Карты

Для передачи точки на карте используется url — схема. Через запятую перечисляются широта, долгота и опционально высота над уровнем моря (в метрах).

# Координаты
geo:40.71872,-73.98905

# Координаты + высота
geo:40.71872,-73.98905,100

Однако более современным способом являются простые ссылки, генерируемые самим приложением Карты. В этом случае доступно больше параметров.

# Apple maps
https://maps.apple.com/place?address=400%20Broad%20St,%20Seattle,%20WA%20%2098109,%20United%20States&auid=17457489312301189071&ll=47.620521,-122.349293&lsp=9902&q=Space%20Needle

# Google maps
https://maps.google.com/?address=400%20Broad%20St,%20Seattle,%20WA%20%2098109,%20United%20States&auid=17457489312301189071&ll=47.620521,-122.349293&lsp=9902&q=Space%20Needle

Лучший сканер QR-кодов для Андроид

Существует множество программ, при помощи которых можно сканировать информацию на продукции в магазинах, книгах и прочих местах, где есть QR или штрихкоды. Это, например, QR Droid, Kaywa reader, RedLaser, QuickMark и другие.

Главное, чтобы у телефона имелась камера, с её помощью программа считывает код, чтобы затем распознать его и вывести на экран устройства расшифрованный результат. Некоторые смартфоны имеют предустановленное программное обеспечение для распознавания кодов. Наиболее популярны программы, имеющие возможность импортировать данные в другие приложения.

Судя по отзывам пользователей, лучшим сканером QR-кодов для Андроид является программа «QR сканер штрих-кода» — быстрый и точный сканер для мобильных устройств и планшетов.

Основные характеристики и возможности программы:

возможность кодирования любой информации: контактных данных, приложений, e-mail и прочей;
наличие дополнительных функций (экспозиция, фонарик, автофокус);
возможность передачи данных друзьям через социальные сети и мессенджеры (VK, Facebook, WhatsApp и другие), а также СМС и e-mail;
опция автоматического открытия интернет-страниц;
сохранение истории прошлых сканирований;
вибрация и звуковые оповещения;
возможность инвертирования;
копирование текста в буфер обмена.

С его помощью можно сканировать, распознавать, создавать и передавать любые QR- и линейные коды, а простой в использовании интерфейс поможет сделать это быстро, надёжно и легко.

для маркировкиСканер штрих-кода Honeywell Voyager 1450g
1 отзыв
7 615 ₽
4580
https://online-kassa.ru/kupit/skaner-shtrih-koda-honeywell-voyager-1450g/
ЗаказатьПодробнееСнят с производства

для маркировки

Сканер штрих-кода Zebra DS2208

1 отзыв

5 988 ₽

5988

https://online-kassa.ru/kupit/skaner-shtrih-koda-zebra-ds2208/

ЗаказатьПодробнееЕсть в наличии

для маркировки

Сканер штрих-кода АТОЛ SB 2108

1 отзыв

4 009 ₽

4016

https://online-kassa.ru/kupit/skaner-shtrih-koda-atol-sb-2108/

ЗаказатьПодробнееЕсть в наличии

Отличие QR (кьюар)-кода и линейного штрихкода

Штрихкод (линейный или 1D-код) — это изображение (чередование полос разной толщины) на поверхности (упаковке) товаров или на этикетке, предназначенное для оптимизации товароучёта. Сведения со штрихкода считываются с помощью технических средств: сканеров, ПК или смартфонов. Использование кодирования позволяет быстро идентифицировать изделие, вносить в систему учёта товаров, отслеживать маршрут от изготовителя до конечного покупателя.

Штрихкод выполняет не только информативную и идентификационную функции, но и многие другие:

автоматизация контроля над запасами товаров;
удобство организации движения товара (отгрузок, транспортировки, хранения);
увеличение скорости и качества обслуживания клиентов.

В нашей стране самыми популярными линейными считаются коды из тринадцати (JEAN-13) и восьми (EAN-8) цифр.

EAN-8 расшифровывается как:

начальные две цифры — код государства;
далее пять цифр — код изготовителя;
проверочная цифра (вычисляется на основании предыдущих цифр на основе определённого алгоритма).

Расшифровка JEAN-13:

три цифры — шифр организации, являющейся членом EAN International (например, для РФ — 460-469);
шесть цифр — организация-производитель;
далее комбинация из трёх цифр — код изделия внутри компании;
контрольное число.

Штрихкод нельзя располагать на участках, где уже присутствуют иные маркировочные компоненты: надписи, рисунки или перфорация.

QR-код — это более современный, усовершенствованный двухмерный (2D) штрихкод, имеющий возможность хранить большее количество полезной информации, чем линейный.

Аббревиатура QR означает «быстрый отклик». Такой код универсальный, с практически неограниченными возможностями, он может быть нанесен на любую ровную поверхность и иметь различные размеры: от 21х21 модулей (версия 1) до 177х177 (версия 40).

В штрихкоде информация считывается по горизонтали и ограничивается 30 знаками, а QR-код предоставляет гораздо большие возможности: данные считываются как по горизонтали, так и по вертикали, и объем может составлять около 4000 символов.

В кьюар-код можно зашифровать самые разнообразные данные: товарные чеки, ссылки на интернет-сайты, контактные данные и многое другое. После сканирования (если «зашит» веб-адрес сайта) код автоматически перенаправляет пользователя на нужный адрес, открыв его в браузере. Если в коде зашифрованы текст, фотография или рисунок, то они выводятся на экран считывающего устройства. Если это закодированный товарный чек, то появится возможность увидеть сведения о товаре, получить доступ к купону акции или использовать скидку.

Главным преимуществом QR-шифрования можно назвать высокую скорость обработки информации. Это в особенности удобно для использования в банковской сфере и всех областях, связанных с движением товара. Использование данной технологии помогает легко оплатить покупку, всего лишь отсканировав код, не используя банковские карты.

Как происходит процесс оплаты:

покупатель подходит к кассе с покупками;
продавец сканирует все товары, считает общую сумму и создаёт QR-шифр;
покупатель заходит в приложение для осуществления платежей на телефоне или планшете, сканирует код и осуществляет оплату;
продавец после получения уведомления о том, что оплата совершена, формирует чек;
покупателю приходит оповещение (СМС или оповещение в приложении) о произведённом платеже.

Оплата по коду — относительное новый вариант использования существующей технологии, но завоёвывающий всё большую любовь пользователей.

Двумерный штрихкод, размещённый на рекламном баннере, моментально перенаправляет пользователей на форму для оформления заказа или оплаты товара. При этом технология гарантирует надёжность и безопасность при проведении любых финансовых операций.

Производители энкодеров

Среди российских производителей энкодеров мне известен лишь только Питерский СКБ ИС, который производит энкодеры марки ЛИР. К сожалению, российского промышленного оборудования сейчас почти не производится, и ЛИРы применяются лишь в военном и лабораторном оборудовании.

По этой причине я имею дело только с энкодерами зарубежного производства. Производителей энкодеров много – их производят почти все производители полупроводниковых датчиков. Чаще всего я встречаюсь с энкодерами Autonics – как и в случае с датчиками, в России представлен большой ассортимент. Другие известные мне производители энкодеров – немецкий Sick, японский Omron, и несколько китайских брендов.

Использование тех или иных марок энкодеров обусловлено часто не техническими причинами, поскольку их параметры, схемы подключения и надежность практически идентичны. Тут скорее политические мотивы – производители комплектующих любыми путями стараются, чтобы их продукция вошла в состав больших и массовых производственных линий, чтобы таким образом закрепиться на рынке.

Способ 1: Проверка условий сканирования

Наиболее часто рассматриваемая проблема возникает по причине неподходящей обстановки, в которой производится съёмка QR-кода.

Убедитесь, что освещение достаточное – в полумраке и тем более в темноте справиться с задачей не смогут и камеры актуальных флагманов. Вспышка же в условиях недостатка света чаще всего только вредит, особенно если поверхность с кодом глянцевая.

Важно также и расстояние, на котором проводится сканирование: при слишком большом или слишком маленьком система, скорее всего, не сможет распознать зашифрованные данные. Ориентируйтесь по специальному квадрату в приложении для съёмки – QR-код должен помещаться в него полностью.

Имеет значение и положение телефона относительно объекта: если последний находится под большим углом, на качественный результат можно не рассчитывать, поэтому всегда старайтесь держать камеру ровно.

Следуя рекомендациям выше, вы сможете отсканировать код без каких-либо проблем.

#1 Через встроенный сканер QR на Андроид

Встроенные сканеры существуют почти у всех современных моделей смартфонов, для использования опции достаточно запустить камеру и навести ее на код, который нужно считать. Если же ничего не произошло, то попробуйте поискать функцию в настройках камеры и активировать ее.

Теперь попробуем сканировать QR код телефоном Андроид на Самсунг с помощью встроенных средств, чтобы на примере показать вам весь процесс. Замечательное приложение «Камера Bixby» появилось у пользователей. На официальном сайте Самсунг заявлено, какие модели поддерживают программу https://www.samsung.com/ru/apps/bixby/vision/

Откройте камеру.

Переходим в настройки → в правом верхнем углу шестеренка.

Перетащите ползунок и активируйте функцию, как показано на скриншоте.

Выберите в нижней части меню изображение монохромного квадрата.

Наведите на любой QR код и чтение для Андроид заработает.

Результат будет выглядеть следующим образом:

Также хочу дополнительно рассказать о версии ОС 8.1.0. На примере BlackBerry KEY one 4GLTE покажу, как разработчики позаботились о своих пользователях и встроили в камеру возможность сканирования визитки.

Теперь посмотрим, как считывать QR код Android на примере визитки.

Тапните на «Камера».

Подготовьте визитку.

Выберите «Режим»→ «Сканер».

Наведите камеру так, чтобы уместить их в пределы рамки.

Как только сканирует информацию → тапните на лупу с надписью «OCR» для распознавания.

Система автоматически откроет «Добавить контакт» → данные будут внесены в поля. Проверьте всё, так как качество распознавания зависит от бумаги, степени затертости визитки и т.д.

Для сравнения прилагаю несколько скринов по другой визитке — разница явно есть.

Функция очень удобна, ведь она упрощает ввод данных, тем самым можно избежать ошибок при вводе цифр и сэкономить свое время.

Подключение энкодера

Энкодер никогда не работает сам по себе. Он всегда подключается к устройству обработки сигналов, с помощью которого можно переварить и проанализировать импульсы на его выходах. Подключить энкодер легко – ведь это фактически датчик с транзисторными выходами. В простейшем случае, выход энкодера можно подключить ко входу счетчика, и запрограммировать его на измерение скорости или длины.

Но чаще всего выходные сигналы энкодера обрабатываются в контроллере. А далее путем расчетов можно получить информацию о скорости, направлении вращения, ускорении, положении объекта.

Энкодеры подключают не только к контроллеру. Он также может подключаться к преобразователю частоты, питающему электродвигатель. Таким образом , появляется возможность точного позиционирования, а также поддержания нужной скорости и момента вращения двигателя без использования контроллера. Это называется векторным управлением.