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条形码知识概述



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文:bitian   发表时间:2005-6-21 14:29:04

一、条形码技术概述

1、廉价实用的基础性信息技术

◆在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术◆是为实现对信息的自动扫描而设计的。它是实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手段◆条形码技术的应用解决了数据录入和数据采集和“瓶颈”问题,为供应链管理提供了有力的技术支持◆输入速度快◆信息量大◆准确度高◆成本低◆可靠性强  条码技术为我们提供了一种对物流中的物品进行标识和描述的方法,借助自动识别技术、POS系统、EDI等现代技术手段,企业可以随时了解有关产品在供应链上的位置,并即时作出反应。

2、条形码的发展

条形码技术作为物流信息系统中的数据自动采集单元技术,是实现物流信息自动采集与输入的重要技术。条形码最早出现于20世纪40年代,但是得到实际应用和迅速发展还是在近20年。美国20世纪50年代就有关于铁路车辆采用条码的报导,目前美国所有的铁路车厢上都有ACI(Automatic Car Identification)条码标志。早在20世纪40年代后期,美国乔·伍德兰(Joe Wood Land)和贝尼·西欠弗(Beny Silver)两位工程师就开始研究用代码表示食品项目和相应的自动识别设备,并于1949年获得了美国专利。这种代码图案很像微型射箭靶,称为“公牛眼”代码。靶的同心环和空白绘成。在原理上,“公牛眼”代码与后来和条形码符号很相近,遗憾的是当时的商品经济不十分发达,而且工艺上也没有达到印制这种代码的水平。20年后,乔·伍德兰作为IBM公司的工程师成为北美地区的统一代码——UPC码的奠基人。吉拉德·费伊赛尔(Girad hissel)等人于1959年申请了一项专利,将数字0-9中的每个数字用七段平行条表示,但是这种代码机器难以阅读,阅读不方便。不过,这一构想促进了条形码的码制产生与发展。不久,E·F·布林克尔(E·F·Brinker)获得了将条形码标识在有轨电车上的专利。20世纪60年代后期,西尔韦尼亚(Sylvania)明了一种被北美铁路系统所采纳和条形码系统。

3、条形码在物流信息系统中的作用

条形码作为一种及时、准确、可靠、经济的数据输入手段已被物流信息系统所采用。在工业发达的国家已经普及应用,已成为商品独有的世界通用的“身份证”。

欧美、日本等等国家已经普遍使用条形码技术,而且正在世界各地迅速推广普及,其应用领域还在不断扩大。由于采用了条码,消费者从心理上对商品质量产生了安全感,条码在识别伪劣产品、防假打假中也可起到重要作用。因为条码技术具有先进、适用、容易掌握和见效快等特点,在信息(数据)采集中发挥优势无论在商品的入库、出库、上架还是和顾客结算的过程,都要面对如何将数据量巨大的商品(不论是整包包装还是拆封后单个零售)信息输入计算机中的问题。如果在单个商品的包装上,印制上条码符号,利用条码扫描器,就可以高速、准确、及时地掌握商品的品种(货号)、数量、单价、生产厂家、出厂日期等信息。这样不仅提高了效率,同时也吸引了更多的顾客,减少或消除顾客购货后结算和付款时出现拥挤排队现象。条形码技术在中国将作为主要的自动识别技术,广泛应用于工业自动化控制和各类管理信息系统中,并将渗透到多技术领域和高新技术的产品中。<BR>条形码技术用于物流信息系统中,完成计算机的信息采集与输入。这将大大提高许多计算机管理系统的实用性。条码的应用和推广首先源于商品管理现代化,即POS系统的应用。如美国超级市场商品种类约为22万多种,每年约有10,000种新商品进入市场,10,000种老商品清除,引新除旧的比例达50%,如此繁重的工作量,没有条码,没有POS系统的应用是难以应付的。当今日本在POS系统的应用上走在了世界的前列。目前,日本已有48,000个制造厂家约有1亿种商品项目采用了EAN码标识,有相当一部分商家全用POS系统,POS系统不仅限于食品杂货,一些专业店(如医药、化妆品、烟酒等)也建立了POS系统。目前不仅POS系统得到广泛的应用,很多国家还建立了市场数据交换中心,沟通产、供、销之间信息,建立贸易数据交换机构,及时搜集汇总各商店,各种商品的销售信息并及时反馈给制造厂家。这样生产厂家可及时、准确地了解商品销售、购买情况和价格等,可分析消费者的心理,预测市场及时组织货源。零售商可根据情况 及时调整销售计划、进货情况等。

1) 交通运输业

国际运输协会已作出规定,货物运输中,物品的包装上必须贴上条码符号,以便所运物品进行自动化统计管理。此外,铁路、公路的旅客车票自动化售票及检票系统,公路收票站的自动化,货运仓库、货梭的物流信息系统中的作用条形码作为一种及时、准确、可靠、经济的数据输入手段已被物流信息系统所采用。在工业发达国家已经普及应用,已成为商品独有的世界通用的“身份证”。欧美、日本等等国家已经普遍使用条形码技术,而且正在世界各地迅流自动化管理等,都须利用条码技术来实时采集数据。

2) 邮电通讯业

邮件的分拣、登单是非常繁重的工作,占用了邮电职工的绝大部分工作量。在邮件上贴上或印制上条码符号,就能用条码阅读设备输入相应的信息,实施分拣、登单的自动化管理。例如,6位数的邮政编码用条码符号代替,就可以利用计算机实现函件及各邮电局(所)都贴上相应的条码标签作为他们的代码,用条码阅读设备读取这些信息,则利用计算机可实现挂号函件的自动登单。

3) 物流行业

物流行业是条形码技术一个很重要的应用方面。在物资入库、分类、出库、盘点和运输等方面,可以全面实现条形码管理。通用商品流通销售方面在这方面军除抓好出口商品条码自动化管理外,应着手研制适合中国情况的专用收款机和商场综合管理系统,并经高商场试用,逐步进行推广。POS系统由若干个子系统组成,其中现金收款机(又叫收银机)是集个人电脑和译码器为一身,既能自动识别条形符号,又能进行数据处理,而且能打印出购物清单,内容包括商品名称、价格、数量、总金额及日期等,顾客可把它作为购物收据。系统中的计算机是用来对数据进行综合处理的,为此应事先建立数据库和应用软件。这样有利于根据各终端的当日报告情况,进行商品销售综合分析,及时提供市场动态,并根据此确定订货计划,以保证经营活动的正常进行。由于使用了条形码技术,既方便迅速,又保证了信息准确。

4) 零售业

超市:条形码——扫描仪——POS——EIQ分析(品类、数量、质量)<BR>Wal——Mart:条形码——扫描仪(固定的、移动的)——POS——EIO分析(品类、数量、质量)

5) 其他行业

实践表明,商店采用条形码系统管理体制所带来的直接效益可达营业额的6.12%。更为重要的是,它为仅促进了商品流通化管理,而且为生产厂家来说,采用条形码技术不仅能有效地掌握生产线上各工序元器件、部件、半成品数量以及成品和原材料的库存情况,而且还可以能过计算机网络快速获得销售信息,及时有效地预测市场动向,建立产、供、销为一体的高效运行机制,由于现代工商贸易异常活跃,商品种类多而庞杂,因此采用物品编码可使出口商在贸易中避免出现差错,并能及时了解货物分布情况。零售业采用POS系统,不仅提高了结算速度,也避免了人为差错,使顾客量由此大增。对顾客而言,可大大减少购物等待时间,而有购物清单便于家庭记帐。条形码管理系统的应用也为商场服务人员不顾客咨询服务创造了有利的条件。

条形码技术还可以在海关用于商品报关单管理和海关商品检验等;在公安系统用于出入签证管理以及护照、身份证、管理等方面;在企事业单位可用人事档案管理、设备管理、会务管理、考勤管理、高考自学考试管理和各种票证、票据管理等。条形码技术为商品管理和各国间贸易往来以及各领域的自动化管理,提供了极简便的共同语言。

二维条码DF417作为一种新的信息存储和传递技术,现已广泛地应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域。美国亚利桑那州等十多个州的驾驶证、美国军人证、军人医疗证等几年前就已采用了PDF417技术。将证件上的个人信息及照片编在二维条码中,不但可以实现身份证件的自动识读,而且可以有效地防止伪冒证件事件的发生。菲律宾、埃及、巴林等许多国家也已在身份证或驾驶证上采用二维条码,据不完全统计,准确在身份证或驾驶证上采用二维条码PDF417的国家已达40多个,中国对香港地区恢复行使主权后,香港居民新发放的特区护照上采用的就是二维条码PDF417技术。除了证件上,在工业生产、国防、金融、医药卫生、商业、交通运输等领域,二维条码同样得到了广泛的应用。由于二维条码具有成本低,信息可随载体移动,不依赖于数据库和计算机网络、保密防伪性能强等到优点,结合中国人口多、底了薄、计算机网络投资资金难度较大,对证件的可机读及防伪等问题,因此可广泛地应用在护照、身份证、驾驶证、暂住证、行车证、军人证、健康证、保险卡等任何需要惟一识别个人身份的证件上。海关报关单、税务报表、保险登记表等任何需重复录入或禁止伪造、删改的表格,都可以将表中填写的信息编在PDF417条码中,以解决表格的自动录入和防止篡改表中内容。机电产品的生产和组配线,如汽车总装线、电子产品总装线,皆可采用二维条码并通过二维条码实现数据的自动交换。行包、货物的运输和邮递,二维条码在中国有着广阔的应用前景。

二、条形码分类

1、 按码制分类

1) UPC码

1973年,美国率先在国内的商业系统中应用于UPC码之后加拿大也在商业系统中采用UPC码。UPC码是一种长度固定的连续型数字式码制,其字符集为数字0~9。它采用四种元素宽度,每个条或空是1、2、3或4倍单位元素宽度。IPC码有两种类型,即UPC-A码和UPC-E码。

2) EAN码

1977年,欧洲经济共同体各国按照UPC码的标准制定了欧洲物品编码EAN码,与UPC码兼容,而且两者具有相同的符号体系。EAN码的字符编号结构与UPC码相同,也是长度固定的、连续型的数字式码制,其字符集是数字0~9。它采用四种元素宽度,每个条或空是1、2、3或4倍单位元素宽度。EAN码有两种类型,即EAN-13码和EAN-8码。

3)交叉25码

交叉25码是一种长度可变的连续型自校验数字式码制,其字符集为数字0~9。采用两种元素宽度,每个条和空是宽或窄元素。编码字符个数为偶数,所有奇数位置上的数据以条编码,偶数位置上的数据以空编码。如果为奇数个数据编码,则在数据前补一位0,以使数据为偶数个数位。

4)39码

39码是第一个字母数字式码制。1974年由Intermec公司推出。它是长度可比的离散型自校险字母数字式码制。其字符集为数字0—9,26个大写字母和7特殊字符(-、。、Space、/、%、¥),共43个字符。每个字符由9个元素组成,其中有5个条(2个宽条,3个窄条)和4个空(1个宽空,3个窄空),是一种离散码。

5)库德巴码

库德巴码(Code Bar)出现于1972年,是一种长度可变的连续型自校验数字式码制。其字符集为数字0—9和6个特殊字符(-、:、/、。、+、¥),共16个字符。常用于仓库、血库和航空快递包裹中。

6)128码

128码出现于1981年,是一种长度可变的连续型自校验数字式码制。它采用四种元素宽度,每个字符由3个条和3个空,共11个单元元素宽度, 又称(11,3)码。它由106个不,同条形码字符,每个条形码字符有三种含义不同的字符集,分别为A、B、C。它使用这3个交替的字符集可将128个ASCII码编码。

7)93码

93码是一种长度可变的连续型字母数字式码制。其字符集成为数字。0-9,26个大写字母和7个特殊字符(-、。、Space、/、+、%、¥)以及4个控制字符。每个字符由3个条和3个罕,共9个元素宽度。

8)49码

49码是一种多行的连续型、长度可变的字母数字式码制。出现于1987年,主要用于小物品标签上的符号。采用多种元素宽度。其字符集为数字0-9,26个大写字母和7个特殊字符(-、。、Space、%、/、+、%、¥)、3个功能键(F1、 陀、F3)和3个变换字符,共49个字符。

9)其他码制

除上述码外,还有其他的码制,例如25码出现于1977年,主要用于电子元器件标签;矩阵25码是11码的变形;Nixdorf码已被EAN码所取代Plessey码出现于1971年5月主要用于图书馆等。

2、按维数分类

1) 普通的一维条码

普通的一维条码自本问世以来,很快得到了普及并广泛应用。但是由于一维条码的信息容量很小,如商品上的条码仅能容13位的阿拉伯数字,更多的描述商品的信息只能依赖数据库的支持,离开了预先建立的数据库,这种条码就变成了无源之水,无本之木,因而条码的应用范围受到了一定的限制。

2) 二维条码

除具有普通条码的优点外,二维条码还具有信息容量大、可靠性高、保密防伪性强、易于制作、成本低等优点。<BR>美国Symbol公司于1991年正式推出名为PDF417的二维条码,简称为PDF417条码,即“便携式数据文件”。FDF417条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件,是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。

3) 多维条码

进入20世纪80年代以来,人们围绕如何提高条形码符号的信息密度,进行了研究工作。多维条形码和集装箱条形码成为研究、以展与应用的方向。<BR>信息密度是描述条形码符号的一个重要参数据,即单位长度中可能编写的字母个数,通常记作:字母个数/cm。影响信息密度的主要因素是条、空结构和窄元系的宽度。<BR>128码和93码就是人们为提高密度而进行的成功的尝试。128码城1981年被推荐应用;而93码于1982年投入使用。这两种码的符号密度均比39码高将近30%。<BR>随着条形码技术的发展和条形码三制的种类不断增加,条形码的标准化显得愈来愈重要。为此,曾先后制定了军用标准1189;交叉25码、39码和Coda Bar码ANSI标准MH10.8M等。同时,一些行业也开始建立行业标准,以适应发展的需要。此后,戴维·阿利尔又研制出49码。这是一种非传统的条形码符号,它比以往的条形码符号具有更高的密度。特德·威廉姆斯(Ted Williams)GFI988推出16K码,该码的结构类似于49码,是一种比较新型的码制,适用于激光系统。

三、条形码结构

1)条形码基本术语

条形码是一种信息代码,用特殊的图形来表示数字、字母信息和某些符号,图A是杭州顶圆食品有限公司的妙芙欧式蛋糕的条形码。条形码由一组宽度、反射率为同的条和空按一定的编码规则组合起来,用以表示一个完整数据的符号。通常,将人可识别的字符注在条码符号的下面。

条形码元素:用以表示条形码的条和空,简称为元素。<BR>条形码字符:用以表示一个数字、字母及特殊符号的一组条形码元素。<BR>条:在条形码符号中,反射率较低的元素。<BR>空:在条形码符号中,反射率较高的元素。<BR>位空:在条形码符号中,位于两个相邻的条形码字符之间,且为代表任何信息的空。<BR>条高:在条的二维尺寸中较长的那个尺寸。<BR>条宽:在条形码符号中,排除两侧静区的那部分长度。<BR>单位元素长度:在条形码符号中,窄元素的标称宽度为单位元素宽度,用X表示。<BR>两种元素宽条形码:在条形码字符中,如果元素的宽度只有两种,即宽元素和窄元素,则称此种码制为多种元素宽条形码。<BR>多种元素宽条形码:在条形码符中,如果元素的宽度有三种或三种以上,则称为此种码制为两种元素宽条形码。<BR>条形码逻辑值:对于两种元素宽长形码,宽元素的逻辑值为1、窄元素的逻辑值为0,对于多种元素的宽条形码,若单位元素宽度上是条,则逻辑值为1,若单位元素宽度上是空,则逻辑值为0。<BR>连续码型、离散型条形码:在条形码符号中,如果两个相邻条形码字符之间存在位空,则称此种码制为离散型条形码,如图B所示,否则称为连续型条形码。<BR>静区 起始字符 数据字符 校验字符 终止字符 静区

<BR>图B 条形码符号的结构

长度固定、长度可变条形码:在条形码符号中,如果符号所包含和条形字符的个数是固定的,则称此种码制是长度固定条码:否则称为称度可变条型码。<BR>自校验条形码:如果一个印刷错误不引起一个字符被译成此码制中另一个字符,则称此种码制为自校验条形码。<BR>(n,k)码:具有多种元素宽度的连续型条形码,又叫做(n,k)码。N指条形码符中所含单元素宽度的个数,K指一个字符中条或空的个数。<BR>条形码符号密度:是指单位长度中所能表示的条形码字符的个数。<BR>条形码字符集:条形码字符集是指条形码制中所给定的的数据字符的范围。在各种条形码制中所给定的数据字符范围。在各种条形码码制中,字符集主要有两种,一种是数字式字符集,它包含数字0~9及一些特殊字符;另一种是字母、数字式字符集,它包数字0~9、字母A~z及一些特殊字符。<BR>污点:空及静区中出现的与条反射率相近的点。<BR>疵点|:条中出现的与空的反射率RL和条的反射率RD之差与空的反射率RL的比值,用符号PCS表示,即:<BR>PCS=(RI-RD)RI

2、条形码符号的结构

一个完整的条形码符号是由两侧静区、起始字符、数据字符、校验字符(可选)和终止字符组成。图B给出了一个条形码符号的完整结构,其中:<BR>静区:没有任何印刷符或条形码信息,它通常是白的,位于条形码符号的两侧。静区的作用是提示阅读器即扫描器准备扫描条形码符号。<BR>起始字符:条形码符号的第一位字符是起始字符,它的特殊条、空结构用于识别一个条形码符号的开始。阅读器首先确认此字符的存在,然后处理由扫描器获得的一系列脉冲。数据字符:由条形码字符组成,用于代表一定的原始数据信息。<BR>终止字符:条形码符号的最后一位字符是终止字符,它的特殊条、空结构用于识别一个知形码符号的结束。阅读器识别终止字符,便可知道条形码符号已扫描完毕。若条形码符号的结束。阅读器就向计算机传送数据住处并向操作者提供“有效读入”的反馈。终止字符的使用,避免了不完整信息的输入。当采用校验字符时,终止字符还指示阅读器对数据字符实施校验计算。<BR>起始字符、终止字符的条、空结构通常是不对称的二进制序列。这一非对称允许扫描器进行双向扫描。当条形码符号被反向扫描时,阅读器会在进行校验计算和传送信息前把条形码各字符号重新排列成正确的顺序。<BR>校验字符:在条形码制中定义了校验字符。有些码制的校验字符是必须的,有些码制的校验字符则是可选的。校验字符是通过对数据字符 进行一种算术运算而确定的。当符号中的各字符被解码器将对其进行同一种算术运算,并将结果与校验字符比较。若两面三刀者一致时,说明读入的信息有效。

四、条形码阅读器

1、条形码自动识别系统的组成<BR>条形码自动识别系统一般由条形码自动识别设备、系统软件、应用软件等组成。条形码自动识别设备是包括扫描器、译码器、计算机和打印设备,以及显示器。条形码自动识别软件一般包括扫描器输出信号的测量、条形码码制及扫描方向的识别\逻辑值的判断,以及阅读器与计算机之间的数据通信等几部分。根据需要,一台计算机可配置多台阅读器终端,一台译码器也可以用若干个扫描器联网,形成一个数据采集网络。条形码印刷技术:条形码符号的印制质量将直接影响识别效果和整个系统的性能,因此必须按照印制标准,选择相应的印刷技术和设备,以便印制出符合规范的条形码符号。条形码符号印制载体、印刷涂料、印制设备、印制工艺和轻印刷系统的软件开发等都属于条形码印刷技术所要研究的内容。

2、条形码阅读设备和分类

条形码阅读设备可分为两大类

1)在线式阅读器

在线式阅读器按其功能和用途,又可分为多功能阅读和各类在线式专用阅读器。这类阅读器一般直接由交流电源供电,在阅读与计算机或通讯装置之间由电缆连接,传递数据。多功能阅读器除具有识别多种常用码制的功能外,根据不同需要还可增加可编程功能、可显示功能以及多机连网通信功能等。

2) 便携式阅读器

便携式阅读器配有数据存储器,通常由电池供电,适用于脱机使用的场合。当数据搜集后,先把数据存储起来,然后转储主机。目前在国际市场上已推出能存储上万个条形码的便携式阅读器,广泛应用于仓库管理、商品盘点以及多种野外作业上。扫描器作为终端的输入装置,发展也很快,林体上可分为接触式、非接触式、引寺式和固定式扫描器等。目前常用的有笔式、CCD式和激光枪式等三种扫描器。扫描器和译码器可以是相互独立的,也可以制成一体。扫描器按其不同用途,应选择相应的扫描波长、分辨率和扫描景深。随着科学技术的以展,条形码印制技术革新和相应的设备也很快以展起来,人们可以根据需要自行选择。如各种胶片制作及制版技术;活版、胶版印刷技术;适合于批量不大场合和各种点阵打印机、激光打印机、热敏打印机,以及现场专用打码机等。目前,美、日等国的条形码技术产品仍占领着国际市场。条形码技术应用最广泛,但人们最熟悉的还是通用商品流通销售领域的POS系统,中外通称为销售终端或扫描系统。北美、欧洲各国的日本普遍采用POS系统,其普及率已达95%以上。全球采用EAN及编码化趋势。日本是采用EAN系统的最大用户,采用POS系统的商店已有十几万家,有1,000多万种商品采用了条形码标识。

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