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一維條碼技術

一維條碼技術

摘要:一維條碼是由一個接一個的“條”和“空”排列組成的,條碼信息靠條和空的不同寬度和位置來傳遞,信息量的大小是由條碼的寬度和印刷的精度來決定的,條碼越寬,包容的條和空越多,信息量越大;條碼印刷的精度越高,單位長度內可以容納的條和空越多,傳遞的信息量也就越大。

        AIDC技術中最古老最成熟的技術就是條碼技術,它也是AIDC技術中應用最廣泛和最成功的技術。我們從超級市場上買回來的果品、蜂蜜等,果品箱、蜂蜜罐上肯定會有編碼,不管是超級市場自己編的條碼,還是商品制造者商標上的條碼。實際上,條碼的種類是很多的,已知的條碼種類現在就有250種之多。條碼技術的主要優點如下:
        1)簡單。條碼符號制作容易,掃描操作簡單易行;
        2)信息采集速度快。普通計算機的鍵盤錄入速度是每分鐘200字符,而利用條碼掃描錄入信息的速度是鍵盤錄入的20倍;
        3)采集信息量大。利用條碼掃描,一次可以采集十幾位字符的信息,而且可以通過選擇不同碼制的條碼增加字符密度,使錄入的信息量成倍地增加;
        4)設備結構簡單,成本低。

        在實際應用中,條碼一般可以分成一維條碼、二維條碼兩種。下面對一維條碼簡單介紹:

        一維條碼(線形條碼)

        這種條碼是由一個接一個的“條”和“空”排列組成的,條碼信息靠條和空的不同寬度和位置來傳遞,信息量的大小是由條碼的寬度和印刷的精度來決定的,條碼越寬,包容的條和空越多,信息量越大;條碼印刷的精度越高,單位長度內可以容納的條和空越多,傳遞的信息量也就越大。這種條碼技術只能在一個方向上通過 “條”與“空”的排列組合來存儲信息,所以叫它“一維條碼”。

        1、一維條碼技術的基礎術語

        1)條(BAR):條碼中反射率較低的部分,一般印刷的顏色較深。
        2)空(SPACE):條碼中反射率較高的部分,一般印刷的顏色較淺。
        3)空白區(CLEAR AREA):條碼左右兩端外側與空的反射率相同的限定區域。
        4)起始符(START CHARACTER):位于條碼起始位置的若干條與空。
        5)終止符(STOP CHARACTER):位于條碼終止位置的若干條與空。
        6)中間分隔符(CENTRAL SEPERATING CHARACTER):位于條碼中間位置的若干條與空。 
        7)條碼數據符(BAR CODE DATD CHARACTER):表示特定信息的條碼符號。
        8)校驗符(CHECK CHARACTER):表示校驗碼的條碼若干條與空。
        9)供人識別字符(HUMAN READABLE CHARACTER):位于條碼符的下方,與相應的條碼相對應的、用于供人識別的字符。

        2、一維條碼的結構

        任何一個完整的一維條碼通常都是由兩側的空白區、起始符、數據字符、校驗符(可選)、終止符和供人識別字符組成的。

        一維條碼符號中的數據字符和校驗符是代表編碼信息的字符,掃描識讀后需要傳輸處理,左右兩側的空白區、起始符、終止符等都是不代表編碼信息的輔助符號,僅供條碼掃描識讀時使用,不需要參與信息代碼傳輸。

        3、一維條碼的編碼方法

        條碼的編碼方法是指條碼中條空的編碼規則以及二進制的邏輯表示的設置。眾所周知,計算機設備只能識讀二進制數據(數據只有“0”和“1”兩種邏輯表示),條碼符號作為一種為計算機信息處理而提供的光電掃描信息圖形符號,也應滿足計算機二進制的要求。條碼的編碼方法就是要通過設計條碼中條與空的排列組合來表示不同的二進制數據。一般來說,條碼的編碼方法有兩種:模塊組合法和寬度調節法。

        模塊組合法是指條碼符號中,條與空是由標準寬度的模塊組合而成。一個標準寬度的條表示二進制的“1”,而一個標準寬度的空模塊表示二進制的“0”。商品條碼模塊的標準寬度是0.33mm,它的一個字符由兩個條和兩個空構成,每一個條或空由1-4個標準寬度模塊組成。

        寬度調節法是指條碼中,條與空的寬窄設置不同,用寬單元表示二進制的“1”,而用窄單元表示二進制的“0”,寬窄單元之比一般控制在2-3。

        4、條碼的種類

        條碼按照不同的分類方法,不同的編碼規則可以分成許多種,現在已知的世界上正在使用的條碼就有250 種之多。下面簡要介紹世界上使用比較廣泛的幾種條碼。

        1)EAN條碼
EAN碼是國際物品編碼協會(INTERNATIONAL ARTICLE NUMBERING ASSOCIATION)在全球推廣應用的商品條碼,是定長的純數字型條碼,它表示的字符集為數字0~9。在實際應用中,EAN碼有兩種版本,標準版和縮短版。標準版是由13位數字組成,稱為EAN-13碼或長碼;縮短版EAN碼是由8位數字組成,稱為EAN-8碼或者短碼。

* EAN-13碼
EAN-13碼是按照“模塊組合法”進行編碼的。它的符號結構由八部分組成。
符號結構
左側空白區
起始符
左側數據符
中間分隔符
右側數據符
校驗符
終止符
右側空白區
模塊數
EAN-13碼由13位數字組成。根據EAN 規范,這13位數字分別賦予了不同的含義。

廠商識別代碼由7-9位數字組成,用于對廠商的唯一標識。廠商代碼是各國的EAN編碼組織在EAN分配的成員前綴碼(X13,X12,X11)的基礎上分配給廠商的代碼。前綴碼是標識EAN所屬成員的代碼,由EAN統一管理和分配,以確保前綴碼在國際范圍內的唯一性。商品項目代碼由5~3位數字組成,用以標識商品的代碼。商品項目代碼由廠商自行編碼。在編制商品項目代碼時,廠商必須遵守商品編碼的基本原則:對同一商品項目的商品必須編制相同的商品項目代碼;對不同的商品項目必須編制不同的商品項目代碼;保證商品項目與其標識代碼一一對應,即一個商品項目只有一個代碼,一個代碼只標識一個商品項目。校驗碼用以校驗代碼的正誤,是由一位數字組成。校驗碼是根據條碼字符的數值按一定的數學算法計算得出的,計算的步驟如下:

(1)從序號2開始,將所有偶數位的數字代碼求和,得出S1;
(2)S1*3=S2;
(3)從序號3開始,將所有奇數位的數字求和,得出S3;
(4)S3+S2=S4;
(5)C=10-S4,得到校驗碼C的值。并且當S4的個位數為0時,C=0。

X13X12X11 X10X9X8X7 X6X5X4X3X2 X1


        以690,691為前綴碼的EAN-13碼只能分別對10000個制造廠商進行編碼(因為制造廠商代碼只有4位,制造廠商代碼只能從0000-9999這一萬組數字中進行分配)。每一個制造廠商可以對自己生產的10萬種商品進行編碼(因為產品代碼為5位,可以從00000-99999這10萬組數字中進行分配。

        在這種結構的代碼中,廠商識別代碼由7位調整為8位,相應地制造廠商識別代碼的容量就由1萬家擴大到10萬家;商品項目的識別代碼由5位調整為4位,每個廠商就只能對自己生產的1萬種商品進行編碼。

        * EAN-8碼
        EAN-8碼是EAN-13碼的壓縮版,由8位數字組成,用于包裝面積較小的商品上。與EAN-13碼相比,EAN-8碼沒有制造廠商代碼,僅有前綴碼、商品項目代碼和校驗碼。

        在中國,凡需使用EAN-8碼的商品生產廠家,需將本企業欲使用EAN-8碼的商品目錄極其外包裝(或設計稿)報至中國物品編碼中心或其分之機構,由中國物品編碼中心統一賦碼。

        2)UPC條碼

        UPC碼是美國統一代碼委員會UCC制定的商品條碼,它是世界上最早出現并投入應用的商品條碼,在北美地區得以廣泛應用。UPC碼在技術上與EAN碼完全一致,它的編碼方法也是模塊組合法,也是定長、純數字型條碼。UPC碼有5種版本,常用的商品條碼版本為UPC-A碼和UPC-E碼。UPC-A碼是標準的UPC通用商品條碼版本,UPC-E碼為UPC-A的壓縮版。

        * UPC-A碼
        UPC-A碼供人識讀的數字代碼只有12位,它的代碼結構由廠商識別代碼(6位)(包括系統字符1位)、商品項目代碼(5位)、和校驗碼(1位)共三部分組成。

        UPC-A碼的代碼結構中沒有前綴碼,它的系統字符為一位數字,用以標識商品類別。帶有規則包裝的商品,其系統字符一般為“0,6或7”。

        * UPC-E碼
        UPC-E碼是UPC-A碼的縮短版,是UPC-A碼系統字符為0時,通過一定規則銷0壓縮而得到的。

        3)二五條碼
二五條碼是根據寬度調節法進行編碼,并且只有條表示信息的非連續型條碼。每一個條碼字符由規則的5個條組成,其中有兩個寬單元,三個是窄單元,故稱為“二五條碼”。它的字符集為數字字符0-9。

        4)交叉二五條碼

        二五條碼是最簡單的條碼,但二五條碼不能有效的利用空間,人們在二五條碼的啟迪下,將條表示信息,擴展到用空也表示信息,就產生了交叉二五條碼.


        4、條形碼掃描閱讀原理

        條形碼的閱讀與識別涉及光學、電子學、數據處理等多學科技術,就閱讀條碼信息而言,一般都要經過以下幾個環節。首先,要求建立一個光學系統,該光學系統能夠產生一個光點,該光點能夠在自動或手工控制下在條形碼信息上沿某一軌跡作直線運動,同時,要求該光點直徑與待掃描條碼中最窄條符的寬度基本相同。第二點,要求一個接收系統能夠采集到光點運動時打在條碼條符上反射回來的反射光,光點打在著色條符上的反射光弱,而光點打在白色條符及左右空白區的反射光強,通過對接收到反射光的強弱及延續時間的測定,就可以分辨出掃描到的是著色條符還是白色條符以及條符的寬窄。第三點,要求一個電子電路將接收到的光信號不失真地轉換成電脈沖。最后,要求建立某種算法,并利用這一算法對已經獲取的電脈沖信號進行譯解,從而得到所需信息。

        5、常用條形碼掃描器工作方式及性能分析

        1)光筆條形碼掃描器

        光筆條碼掃描器是一種輕便的條形碼讀入裝置。在光筆內部有掃描光束發生器及反射光接收器。目前,市場上出售的這類掃描器有很多種,它們主要在發光的波長、光學系統結構、電子電路結構、分辨率、操作方式等方面存在不同。光筆類條形碼掃描器不論采用何種工作方式,從使用上都存在一個共同點,即閱讀條形碼信息時,要求掃描器與待識讀的條碼接觸或離開一個極短的距離(一般僅0.2-1mm左右)。

2)手持式槍型條形碼掃描器

手持式槍型條形碼掃描器內一般都裝有控制掃描光束的自動掃描裝置。閱讀條形碼時不需與條碼符號接觸,因此,對條形碼標簽沒有損傷。掃描頭與條形碼標簽的距離短的在0-20MM范圍內,而長的可達到500 MM左右。

槍型條形碼掃描器具有掃描光點勻速掃描的優點,因此,閱讀效果比關筆掃描器要好。掃描速度快,每秒可對同一標簽的內容掃描幾十次至上百次。

3)臺式條形碼自動掃描器

臺式條形碼自動掃描器適合于不便使用手持式掃描方式閱讀條形碼信息的場合。如果工作環境不允許操作者一只手處理標附有條形碼信息的物體,而另一只手操縱手持條形碼掃描器進行操作,就可以選用臺式條形碼掃描器自動掃描。這種掃描器也可以安裝在生產流水線傳送帶旁的某一固定位置,等待標附有條形碼標簽的待測物體以平穩、緩慢的速度進入掃描范圍,對自動化生產流水線進行控制。

4)激光自動掃描器

激光自動掃描器的最大優點是掃描光照強,可以遠距離掃描且掃描景深長。而且激光掃描器的掃描速度高,有的產品掃描速度可以達到1200次/秒,這種掃描器可以在百分之一秒時間內對某一條形碼標簽掃描閱讀多次,而且可以作到每一次掃描不重復上依次掃描的軌跡。掃描器內部光學系統可以單束光轉變成十字光或米字光,從而保證被測條形碼從各個不同角度進入掃描范圍時都可以被識讀。

5)卡式條形碼閱讀器

卡式條形碼閱讀器可以用于醫院病案管理、身份驗證、考勤和生產管理等領域。這種閱讀器內部的機械結構能保證標有條形代碼的卡式證件或文件在插入滑槽后自動沿軌道做直線運動,在卡片前進過程中,掃描光點將條形碼信息讀入。卡式條形碼閱讀器一般都具有與計算機傳送數據的能力,同時具有聲光提示以證明識別正確與否。

6)便攜式條形碼閱讀器

便攜式條形碼閱讀器一般配接光筆式或輕便的槍型條形碼掃描器,有的也配接激光掃描器。便攜式條形碼閱讀器本身就是一臺專用計算機,有的甚至就是一臺通用微型計算機。這種閱讀器本身具有對條形碼信號的譯解能力。條形碼譯解后,可直接存入機器內存或機內磁帶存儲器的磁帶中。閱讀器具有與計算機主機通信的能力。通常,它本身帶有顯示屏、鍵盤、條形碼識別結果聲響指示及用戶編程功能。使用時,這種閱讀器可以與計算機主機分別安裝在兩個地點,通過線路連成網絡,也可以脫機使用,利用電池供電。這種設備特別適用于流動性數據采集環境。收集到的數據可以定時送到主機內存儲。有些場合,標有條形碼信息或代號的載體體積大,比較笨重,不適合搬運到同一數據采集中心處理,這種情況下,使用便攜式條碼閱讀處理器十分方便。


6、條形碼閱讀設備選擇

選擇條形碼閱讀設備前,要了解掃描設備的幾個主要技術參數,然后根據應用的要求,對照這些參數選取適用的設備。

1)分辨率

對于條形嗎掃描系統而言,分辨率為正確檢測讀入的最窄條符的寬度,英文是MINIMAL BAR WIDTH(縮寫為MBW)。選擇設備時,并不是設備的分辮率越高越好,而是應根據具體應用中使用的條形碼密度來選取具有相應分辨率的閱讀設備。使用中,如果所選設備的分辨率過高,則條符上的污點、脫墨等對系統的影響將更為嚴重。

2)掃描景深

掃描景深指的是在確保可靠閱讀的前提下,掃描頭允許離開條形碼表面的最遠距離與掃描器可以接近條形碼表面的最近點距離之差,也就是條形碼掃描器的有效工作范圍。有的條形碼掃描設備在技術指標中未給出掃描景深指標,而是給出掃描距離,即掃描頭允許離開條形碼表面的最短距離。

3)掃描寬度(SCAN WIDTH)

掃描寬度指標指的是在給定掃描距離上掃描光束可以閱讀的條形碼信息物理長度值。

4)掃描速度(SCAN SPEED)

掃描速度是指單位時間內掃描光束在掃描軌跡上的掃描頻率。

5)一次識別率

一次識別率表示的是首次掃描讀入的標簽數與掃描標簽總數的比值。舉例來說,如果每讀入一只條形碼標簽的信息需要掃描兩次,則一次識別率為50%。從實際應用角度考慮,當然希望每次掃描都能通過,但遺憾的是,由于受多種因素的影響,要求一次識別率達到100%是不可能的。

應該說明的是:一次識別率這一測試指標只適用于手持式光筆掃描識別方式。如果采用激光掃描方式,光束對條形碼標簽的掃描頻率高達每秒鐘數百次,通過掃描獲取的信號是重復的。

6)誤碼率
誤碼率是反映一個機器可識別標簽系統錯誤識別情況的極其重要的測試指標。誤碼率等于錯誤識別次數與識別總次數的比值。對于一個條形碼系統來說,誤碼率是比一次識別率低更為嚴重的問題。

 

 

 

Tag:條碼技術 一維條碼

 

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