sistema inalámbrico de lectura de códigos de barras

SISTEMA INALÁMBRICO DE LECTURA DE CÓDIGOS DE BARRAS
Aplicado a la recolección de grandes volúmenes de información proveniente de encuestas en papel
EDWIN ORLANDO GRISALES CLAVIJO.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2010
1
SISTEMA INALÁMBRICO DE LECTURA DE CÓDIGOS DE BARRAS
Aplicado a la recolección de grandes volúmenes de información proveniente de encuestas en papel
EDWIN ORLANDO GRISALES CLAVIJO.
Propuesta de grado para aspirar al grado de tecnología en electrónica bajo la modalidad de
proyecto de pasantía empresarial.
Director:
Ing. Hermes Javier Eslava Blanco.
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA
BOGOTÁ D.C.
2010
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Índice
1. INTRODUCCIÓN
5
2. ESTADO DEL ARTE
5
3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
6
4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
6
5. OBJETIVOS
7
5.1. Objetivo General…………………………………………………………………………………………....7
5.2. Objetivos Específicos……………………………………………………………………………………....7
6. MARCO DE REFERENCIA
8
6.1. MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………………………....8
6.1.1. Código de barras………………………………………………………………………………………....8
6.1.2. MS9520 Voyager………………………………………………………………………………………....9
6.1.3. Wireless………...……………………………………………………………………………………….. 11
6.1.4. MAX232………...……………………………………………………………………………………….. 11
6.1.5. Memoria 24LC64….…………………………………………………………..……………………….. 11
7. RESULTADOS ESPERADOS
12
8. METODOLOGÍA
12
9. CRONOGRAMA
14
11. BIBLIOGRAFIA
15
3
Índice de cuadros
1. Tabla 1. Especificaciones - Lector de códigos de barras MS9520…..………………………….….. 10
2. Tabla 2. Comparativo Costos/Tiempos………………………………..…………………………….12
3. Tabla 3. Tabla de actividades de cronograma ……………...………..……………………………14
1. Figura 1. Diseño de comunicación del MAX232.…….……………………………………………..….11
4
1. INTRODUCCIÓN
Con el fin de optimizar el trabajo realizado en los procesos de recolección de información
mediante la utilización de lectores de código de barras, eliminando también la dificultad que se
presenta puesto que la distancia alcanzada por estos no es la mejor, se pretende diseñar un
dispositivo de interfaz wireless para la conexión de un lector de código de barras convencional
al PC desarrollando también una etapa de software que permita la gestión efectiva de los datos
recolectados.
El diseño del dispositivo está constituido por un lector de código de barras que registra la
información del cuestionario, por un módulo transmisor conformado por una terminal portátil
transmisora que consta de un transceptor RF, antena y memoria. Este módulo se encarga de
adquirir los datos, guardarlos y transferirlos al módulo receptor el cual tiene también un
transceptor y antena; dicho módulo recibe los datos enviados por el transmisor y los pasa a la
base de datos alojada en un servidor. El diseño posterior de una página Web permite al usuario
consultar la información de dicha base en tiempo real.
2. ESTADO DEL ARTE
LECTOR DE CÓDIGO DE BARRAS MS860 UNITECH HOUSTON, TEXAS (USA)
Lector láser de código de barras inalámbrico, diseñado específicamente para los usos en
mercados tales como depósitos, fábricas, etc. Este lector posee un módulo incorporado de
Bluetooth que permite que el MS860 sea utilizado dentro de un rango aproximado de 30 m. de
su unidad receptora, dando a los usuarios más movilidad y libertad para explorar y alcanzar
artículos o realizar la exploración de una caja registradora o de un terminal en ambientes
extensos [1].
Características:
•
•
•
•
•
Tecnología Bluetooth
Hasta 30 metros de rango de trabajo.
Batería recargable de ion-litio.
Diseño ergonómico para mayor comodidad en el trabajo.
Interfaz RS232
LECTOR DE CÓDIGO DE BARRAS MS9535 VOYAGER BLUETOOTH, NEW JERSEY (USA)
Es un lector láser que ofrece comodidad y libertad de movimiento, incorporando la tecnología
inalámbrica Bluetooth. Provee una solución ligera, cómoda y fácil de usar. Utilizando un botón
se activa el sensor IR (Infrarrojo) del lector. Después de leer un código de barras, se oprime el
mismo botón y el dato es transmitido al host en forma inalámbrica [2].
Características:
•
•
•
Lector láser sin cables, usando el estándar inalámbrico Bluetooth.
Tecnología CODE GATE, para transmisión de datos.
Rango de trabajo de 10 metros.
5
LECTOR BLUETOOTH IMAGETEAM 3870 SKANEATELES FALLS, NEW YORK
El lector inalámbrico IMAGETEAM (IT) 3870 satisface las necesidades de muchas aplicaciones.
Está diseñado para un uso industrial rudo, como el de los muelles donde se carga mercancía,
donde el envío y recepción de los materiales requiere de libertad de movimiento. El lector
inalámbrico es ideal además para aplicaciones de manufactura, tales como trabajo en proceso,
donde la seguridad puede ser un problema. Eliminar los cables evita que éstos se atoren en
maquinaria y equipo, disminuyendo así la probabilidad de accidentes [3].
Características:
•
•
•
Frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz (Banda ISM) (Frecuency Hopping Carrier).
Alcance: 100 pies (30 m) típico
Tasa de datos: 1Mbps
3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
El registro inicial de información recopilada a través de encuestas en papel es una tarea de
gran importancia dentro de la línea de procesamiento realizada en investigación de mercados,
siendo éste primer registro un paso fundamental de control para asegurar un resultado
satisfactorio basado en un muestreo poblacional óptimo. Así mismo esta es una de las tareas
más tediosas y complicadas cuando se realiza en la forma tradicional conocida, situación que
se complica aún más cuando existe un alto volumen de material por revisar.
La idea del proyecto es aprovechar la tecnología que existe, tal como dispositivos móviles,
lectores de códigos de barras, redes inalámbricas y junto con un lenguaje de programación
adecuado, crear una herramienta de apoyo que facilite esta tarea, convirtiéndolo en proceso
fácil, rápido y vanguardista, beneficiando así no solo a los operarios y responsables de realizar
esta tarea, sino también a quienes dependen de esa información para la toma oportuna de
decisiones.
4. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
En la actualidad y a nivel mundial, las empresas que manejan pequeños y grandes volúmenes
de mercancías, productos e información, recurren a distintos métodos para el control de sus
inventarios. Algunas aún recurren a métodos manuales como robustos libros de registro y
otras, en realidad muy pocas, poseen la implementación de complejos y costosos sistemas
para el control de sus inventarios con tecnología RFID (Identificación por Radiofrecuencia), a
partir de equipos PDA ó HANDHELDS. En general, la tecnología más frecuentemente utilizada,
es la automatización de procesos a partir de códigos de barras y sus respectivos equipos de
adquisición, ya que sin ser estos tan costosos y poderosos como los mencionados
anteriormente, proveen soluciones para satisfacer las necesidades de dichos procesos.
En base a este hecho los dispositivos de adquisición de información utilizados con fines de
inventario de productos pueden también ser utilizados para recolectar información proveniente
de encuestas en papel de forma rápida obteniendo resultados en un tiempo significativamente
menor, reduciendo costos y aumentando notablemente la calidad de la información
recolectada, usando para esto un equipo de bajo costo, que provee movilidad y una conexión a
una base de datos de fácil manejo y acceso.
6
5. OBJETIVOS
5.1. Objetivo General
Desarrollar e implementar un dispositivo de interfaz wireless compatible con lectores de códigos de
barras seriales convencionales, para optimizar procesos a partir de la transferencia de la
información en tiempo real.
5.2. Objetivos Específicos
•
Analizar y diseñar los circuitos respectivos para la terminal portátil transmisora y el módulo
receptor.
•
Implementar los algoritmos de programación para la comunicación de los transceptores de
radiofrecuencia a 2.4 GHz, que proporcione un área de cobertura en línea de vista directa
cercana a los 50 metros.
•
Desarrollar las rutinas para adquisición de datos de lectores de códigos de barras seriales
convencionales, así como el respectivo software para el almacenamiento de 250 registros
de información, cuando el dispositivo se encuentra por fuera del área de propagación.
7
6. MARCO DE REFERENCIA
6.1. MARCO TEÓRICO
6.1.1. Código de barras.
El código de barras es una representación de un conjunto de líneas paralelas verticales de distinto
grosor que contienen una determinada información. Su estructura se encuentra estandarizada por
sistemas internacionales lo que permite a distribuidores y proveedores de bienes y servicios
obtener información de productos en cualquier país alrededor del mundo [4]. El mapeo entre la
información y el código que la representa se nombra simbología. Estas simbologías pueden ser
clasificadas en dos grupos:
•
Continua o discreta: En la simbología continua los caracteres comienzan con un espacio y
en el siguiente comienzan con una barra (o viceversa). En la simbología discreta los
caracteres comienzan y terminan con barras y el espacio entre caracteres es ignorado, ya
que no es lo suficientemente ancho.
•
Bidimensional o multidimensional: En la simbología bidimensional las barras pueden ser
anchas o estrechas. En la simbología multidimensional las barras son múltiplos de una
anchura determinada (X). De esta forma, se emplean barras con anchura X, 2X, 3X, y 4X.
Estructura de un código de barras:
•
•
•
•
Módulo: Unidad básica de un código. Las barras y espacios están formados por un
conjunto de módulos.
Barra: El elemento (oscuro) dentro del código. Se hace corresponder con el valor binario 1.
Espacio: El elemento (claro) dentro del código. Se hace corresponder con el valor binario
0.
Carácter: Formado por barras y espacios. Normalmente se corresponde con un carácter
alfanumérico.
Ventajas del código de barras:
•
•
•
•
•
•
Agilización de la lectura de artículos en las bodegas o almacenes.
Evitar errores de digitación.
Agilidad en etiquetar precios.
Rápido control del stock de mercancías.
Estadísticas comerciales. El código de barras permite conocer las referencias vendidas en
cada momento pudiendo extraer conclusiones de mercadotecnia.
El consumidor obtiene una relación de artículos en el ticket de compra lo que permite su
comprobación y eventual reclamación.
Tipos de códigos de barras
Los códigos de barras se dividen en dos grupos: los códigos de barras lineales y los códigos de
barras de dos dimensiones.
Códigos de barras lineales
(EAN) European Article Number es un sistema de códigos de barras adoptado por más de 100
países y cerca de un millón de empresas.
8
El código EAN más usual es EAN13, constituido por 13 dígitos y con una estructura dividida en
cuatro partes:
•
•
Los primeros dígitos del código de barras EAN identifican el país que otorgó el código, no
el país de origen del producto.
Referencia del ítem, compuesto de:
o
o
o
Código de empresa. Es un número compuesto por entre 5 y 8 dígitos, que
identifica al propietario de la marca.
Código de producto. Completa los 12 primeros dígitos.
Dígito de control. Para comprobar el dígito de control, numeramos los dígitos de
derecha a izquierda. A continuación se suman los dígitos de las posiciones
impares, el resultado se multiplica por 3, y se le suman los dígitos de las
posiciones pares. Se busca decena inmediatamente superior y se le resta el
resultado obtenido. El resultado final es el dígito de control. Si el resultado es
múltiplo de 10 el dígito de control será 0.
Para nuestro caso utilizaremos dicho estándar, aunque en el caso particular de recolección de
datos de encuestas en papel no necesitaremos un estándar global el EAN13 ofrece un alto nivel de
confianza dado a la utilización de dígitos de control.
6.1.2. MS9529 Voyager.
El Voyager es el escáner de códigos de barras de línea única más avanzado del mercado, puede
operar en el modo "manos libres" cuando se sitúa sobre su soporte. Basta con la presentación del
código para que el lector realice automáticamente la lectura. Además es programable para lecturas
de corto o largo alcance tanto en el modo automático como manual, con lo que incrementa su
eficiencia y productividad al tiempo que su ergonomía [5].
Características:
•
•
•
•
•
•
Proyección manual y fija.
PowerLink, con cables reemplazables por el usuario.
Incluye un soporte ajustable.
Activación de corto y largo alcance.
Memoria ROM tipo flash con la utilidad de actualización Meteor.
Clasificación clase B de la EMI.
El lector de código de barras, por defecto viene con una conexión directa al PC, para comunicarse
y para registrar los códigos a la base de datos del computador. Para esta aplicación no se hace
uso de dicha conexión, el lector va directamente relacionado con la etapa de transmisión, puesto
que el propósito es manejar y transferir los datos de manera inalámbrica.
Para que el lector funcione de manera correcta, es necesario configurar tres parámetros del mismo:
•
•
•
Velocidad de Transmisión: Por defecto el lector viene con una velocidad de 9600 bps, para
la aplicación del proyecto en particular, la velocidad que se maneja es de 38400 bps.
Control de Flujo: Se maneja con el Enable ACK/NAK, para habilitar o deshabilitar la lectura
de los registros en caso de ser necesario.
Custom (One Shot): Este parámetro se configura por comodidad y seguridad, cada vez que
el lector toma un registro, deshabilita el láser que hace la lectura, es decir permite un solo
disparo, esto se determina para evitar duplicación de lectura o interferencia si dos o más
códigos impresos (cuestionarios) se encuentran en línea de vista del lector.
9
Otro aspecto importante hace referencia a la memoria del lector (250 registros), por esta limitante si
el lector toma el código de 250 encuestas y la etapa de transmisión no ha enviado los datos a la de
recepción, el lector se bloquea y espera hasta que la memoria está desocupada para habilitar la
toma de más datos.
Cuando el lector está en color verde significa que el dispositivo está listo para leer, cuando se pone
en rojo significa que el dato se leyó de manera correcta.
Fuente luminosa
Potencia láser
Profundidad del campo
de exploración
Anchura del campo de
exploración
Velocidad de exploración
Modelo de exploración
Anchura mínima de barras
Activación infrarroja
Capacidad de
decodificación
Giro, inclinación y
oscilación
Indicador acústico
N° de caracteres leídos
Longitud
Profundidad
Peso
Cable
Voltaje de entrada
Potencia en
funcionamiento
Potencia en espera
Intensidad de corriente
Intensidad de corriente en
espera
Transformadores CC
Clase láser
Compatibilidad
electromagnética
Temperatura de
funcionamiento
Temperatura de
almacenamiento
Humedad
Niveles de luz
Contaminantes
Ventilación
Diodo láser visibles de 650 nm ±
10 nm
0.7 mW (pico)
0 mm - 203 mm para un código de
barras de 0.33 mm con la
configuración predeterminada
64.0 mm @ cara; 249 mm @ 203
mm
72 ± 2 líneas exploradas por
segundo
Línea de exploración única
0.127 mm
Largo alcance: 0 mm - 279 mm ±
51 mm
Discriminación automática de
todos los códigos de barras
estándar
42°, 68°, 52° o 360°, 60°, 60°
7 tonos o sin indicación acústica
Hasta 80 caracteres de datos (le
número máximo varía de acuerdo
con la simbología y la densidad )
198 mm
40 mm
149 g
Estándar 2.7 m en espiral;
opcional 2.1m recto
5 VDC ± 0.25 V
825 mW
600 mW
165 mA típica @ 5VDC
120 mA típica @ 5VDC
Clase 2; 5.2 VDC @ 650mA
CDRH: Clase II; EN608251:1994/A11:1996 Clase 1
Clase B de la FCC
De 0°C a 40°C
De -40°C a 60°C
De 5% a 95% de humedad
relativa, sin condensación)
Hasta 4842 Lux (450 candelas por
pie cuadrado)
Sellado para resistir la
contaminación de partículas
transportadas por el aire
No es necesaria
Tabla 1. Especificaciones - Lector de códigos de barras MS9520
10
6.1.3. Wireless.
La comunicación inalámbrica se basa en la comunicación donde no se utiliza un medio de
propagación físico, sino la modulación de ondas electromagnéticas las cuales se propagan por el
espacio sin un medio físico que comunique cada uno de los extremos de la transmisión.
6.1.4. MAX232.
El MAX232 es un circuito integrado que convierte los niveles de las líneas de un puerto serie
RS232 a niveles TTL y viceversa. Lo interesante es que sólo necesita una alimentación de 5V, ya
que genera internamente algunas tensiones que son necesarias para el estándar RS232. Otros
integrados que manejan las líneas RS232 requieren dos voltajes, +12V y -12V.
Este chip permite adaptar los niveles RS232 y TTL, permitiendo conectar un PC con un micro
controlador. Sólo es necesario este chip y 4 condensadores electrolíticos de 22 micro-faradios. El
MAX232 soluciona la conexión necesaria para lograr comunicación entre el puerto serie de una PC
y cualquier otro circuito con funcionamiento en base a señales de nivel TTL/CMOS.
El circuito integrado posee dos conversores de nivel TTL a RS232 y otros dos que, a la inversa,
convierten de RS232 a TTL. Estos conversores son suficientes para manejar las cuatro señales
más utilizadas del puerto serie del PC, que son TX, RX, RTS y CTS. TX es la señal de transmisión
de datos, RX es la de recepción, y RTS y CTS se utilizan para establecer el protocolo para el envío
y recepción de los datos [6].
Figura 1. Diseño de comunicación del MAX232
6.1.4. Memoria 24LC64.
Memoria serial EEPROM I2C DPID 8-pin [7]. Las características se describen a continuación:
Tecnología CMOS de bajo consumo / Corriente máxima para escritura: 3 mA (5V) / Corriente
máxima de lectura: 400 uA (5V) / Corriente en reposo: 100 nA / Interfaz de dos cables I2C /
Cascada de hasta 8 memorias / Control interno automático del ciclo de lectura/escritura /
Paginación de 64-byte para paginas / Protección de escritura por hardware / Ciclos de
borrado/escritura: 1.000.000 / Retención de datos: > 200 años / Pb-fre y RoHS.
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7. RESULTADOS ESPERADOS
El modelo anteriormente descrito permitirá reducir costos operativos, aumentar eficiencia en la
entrega de resultados y asegurar un mayor nivel de calidad.
Proceso manual
Costo
Tiempo requerido
$ 1.000.000
1 Dia / 5 Personas
$ 594.000
3 Dias / 2 Personas
$ 594.000
3 Dias / 2 Personas
Premarcación de cuestionarios
Recepción del material y conteo
Revisión de material faltante
Total
$ 2.188.000
7 Dias / 9 Personas
** Estimación realizada para un proceso de 10000 Encuestas
Proceso automatizado
Costo
Tiempo requerido
$ 66.000
2 Horas / 1 Persona
$ 99.000
3 Horas / 1 Persona
$ 99.000
3 Horas / 1 Persona
$ 264.000
1 Dia / 1 Persona
Tabla 2. Comparativo Costos/Tiempos
8. METODOLOGÍA
Para hacer una descripción completa del sistema inalámbrico de lectura de códigos de barras se
segmentará el diseño en seis etapas fundamentales de las cuales se hará énfasis en aquellas que
demandan un proceso de investigación, análisis, diseño e implementación aplicados al campo de
acción del proyecto, las etapas restantes son parte importante del proceso de aplicación pero
conforman eventos de programación e interfaz usuario - maquina.
•
Software de parametrización por parte del usuario e impresión del código de barras.
•
Lector de código de barras MS9520.
•
Etapa de transmisión de datos.
•
Etapa de recepción de datos.
•
Comunicación con el PC.
•
Almacenamiento en la base de datos alojada en el servidor y visualización de datos en web
(Interfaz usuario para obtención de resultados).
Etapa de transmisión de datos
El proceso de transmisión se realiza de la siguiente forma:
En la LCD se muestra el mensaje inicial, con la memoria 24LC64 configurada, en la terminal portátil
se le da prioridad a esperar un código de barras, es decir es más importante un nuevo código a
registrar que la comunicación que se da con el receptor. Una vez se ha registrado un nuevo código
de barras, este se almacena en la memoria, que tiene una capacidad de 250 registros, y si existe
señal o comunicación los datos son transferidos al receptor de manera inalámbrica, si se están
transfiriendo datos, y hay un nuevo código para registrar, se da una interrupción para leer el código
de barras.
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Al enviar el código de barras, también se envían dos caracteres en hexadecimal: 0d-0a, 0a para
alinear el dato a la izquierda y el 0d para darle enter al registro, la interrupción termina cuando
llegan estos dos caracteres. Al culminar la interrupción y estando los datos en la memoria el
transmisor vuelve a atender las peticiones del receptor. Así no tenga señal, los datos se guardan
en la memoria.
En la etapa de transmisión se hace control de flujo con ACK, ACK: 6 = Significa que el dato llego
de manera correcta y ACK: 15 = Significa que el dato no llego bien.
Cuando la memoria se llena (250 registros), y no ha transmitido los datos al receptor, no manda el
6, hasta que no encuentre señal y desocupe su buffer de almacenamiento.
Cabe anotar que el dispositivo puede registrar un código de hasta máximo 24 caracteres, un código
más grande armaría conflicto y podría no visualizarse correctamente en la LCD.
Cuando se registra un código de barras, el mismo se visualiza en la LCD, esto se hace con el
propósito de verificar que lo que se está registrando es verdaderamente lo que se guardando en la
base de datos.
Etapa de recepción de datos
En la etapa de recepción el transceptor se configura de la misma forma que en el transmisor,
puesto que dicha configuración debe ser compatible para que la comunicación entre las dos
terminales sea óptima.
Básicamente la función de la etapa receptora es preguntar si existe un nuevo registro para
transferirlo a las base de datos en el PC. Una vez se tenga señal con el transmisor, los datos son
transferidos de este al receptor. El transceptor en la etapa de RX tiene la dirección 0
Comunicación con el PC
Como el lector de código de barras trae por defecto el driver para la comunicación con el PC, y
esta conexión no se está utilizando, fue necesario crear un driver que permitiera la comunicación
del PC con la etapa receptora ya diseñada.
El driver coge el dato del puerto RS232 y lo digita, es decir simula un evento del teclado.
Por seguridad a los datos se les añade un carácter de verificación, es decir se hace uso de un
algoritmo interno que guarda todo código de barras con 2 caracteres de verificación.
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9. CRONOGRAMA
Actividad
1
Estudio de las tecnologías existentes
Duración
Inicio
10 días
15 de Nov/10
10 días
20 de Nov/10
30 días
1 de Dic/10
15 días
15 de Ene/10
30 días
3 de Feb/10
Estudio de tecnologías óptimas según las necesidades
2 de la empresa
3
4
Diseño del dispositivo y de la interfaz Usuario-Maquina
Implementación del dispositivo
Realizar las respectivas pruebas para garantizar el
5 correcto funcionamiento del dispositivo
Tabla 3: Tabla de actividades de cronograma.
14
10. BIBLIOGRAFIA
[1] Identific-Ar. [Tipo de medio electrónico].http://identific-ar.com.ar/ms860.htm
[2] Identific-Ar. [Tipo de medio electrónico].http://identific-ar.com.ar/ms9535.htm
[3]
Articles:
HHP
IT
Imageteam
3870.
[Tipo
de
medio
electrónico].http://www.altatec.com.mx/html/index.php?module=News&func=display&sid=66
[4]
Lectores
y
códigos
de
barras.
http://www.serviciosjfp.com/Otros/codigo_barras.htm
[Tipo
de
medio
electrónico].
[5] Lector laser MS 9520 Voyager® Metrologic. [Tipo de medio electrónico]. http://www.tecnosolutions.com/metrologic/ms9520voyager/ms9520voyager.html
[6] Robert L. Boylestad y Louis Nashelsky. Electrónica Teoría de circuitos y dispositivos
electrónicos. Pearson Educación pp. 116-121.
[7]I. Thompson. El proceso de la investigación de mercados. [Tipo de medio electrónico].
http://www.promonegocios.net/investigacion-mercados/proceso.html
15