- 一维条码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息,而在垂直方向则不表达任何信息,其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。一维条码的应用可以提高信息录入的速度,减少差错率,但是一维条码也存在一些不足之处
一维条码只是在一个方向(一般是水平方向)表达信息,而在垂直方向则不表达任何信息,其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。
一维条码的应用可以提高信息录入的速度,减少差错率,但是一维条码也存在一些不足之处:
* 数据容量较小: 30个字符左右
* 只能包含字母和数字
* 条码尺寸相对较大(空间利用率较低)
*条码遭到损坏后便不能阅读
在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码, 称为二维条码(2-dimensional bar code)。
与一维条码一样,二维条码也有许多不同的编码方法,或称码制。就这些码制的编码原理而言,通常可分为以下三种类型
1. 线性堆叠式二维码 是在一维条码编码原理的基础上,将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如:Code 16K、Code 49、PDF417等。
2. 矩阵式二维码 是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典型的码制如: Aztec、Maxi Code、QR Code、 Data Matrix等。
3. 邮政码 通过不同长度的条进行编码,主要用于邮件编码,如:Postnet、BPO 4-State。
在许多种类的二维条码中,常用的码制有:Data Matrix, Maxi Code, Aztec, QR Code, Vericode, PDF417, Ultracode, Code 49, Code 16K 等,其中:
* Data Matrix 主要用于电子行业小零件的标识,如Intel的奔腾处理器的背面就印制了这种码。
* Maxi Code 是由美国联合包裹服务(UPS)公司研制的,用于包裹的分拣和跟踪。
* Aztec 是由美国韦林(Welch Allyn)公司推出的,最多可容纳3832个数字或3067个字母字符或1914个字节的数据。
下面,我们以PDF417码为例,介绍二维条码的特性和特点。
一). PDF417简介
PDF417码是由留美华人王寅敬(音)博士发明的。PDF是取英文Portable Data File三个单词的首字母的缩写,意为“便携数据文件”。因为组成条码的每一符号字符都是由4个条和4个空构成,如果将组成条码的最窄条或空称为一个模块,则上述的4个条和4个空的总模块数一定为17,所以称417码或PDF417码。
二). PDF417的特点
1. 信息容量大 PDF417码除可以表示字母、数字、ASCII字符外,还能表达二进制数。为了使得编码更加紧凑,提高信息密度,PDF417在编码时有三种格式:
* 扩展的字母数字压缩格式 可容纳1850 个字符;
* 二进制 / ASCII格式 可容纳1108 个字节;
* 数字压缩格式 可容纳2710 个数字。
2. 错误纠正能力 一维条码通常具有校验功能以防止错读,一旦条码发生污损将被拒读。而二维条码不仅能防止错误,而且能纠正错误,即使条码部分损坏,也能将正确的信息还原出来。
3. 印制要求不高 普通打印设备均可打印,传真件也能阅读。
4. 可用多种阅读设备阅读 PDF417码可用带光栅的激光阅读器,线性及面扫描的图像式阅读器阅读。
5. 尺寸可调以适应不同的打印空间
6. 码制公开已形成国际标准,我国也已制定了417码的国标。
三). PDF417的纠错功能
二维条码的纠错功能是通过将部分信息重复表示(冗余)来实现的。比如在PDF417码中,某一行除了包含本行的信息外,还有一些反映其它位置上的字符(错误纠正码)的信息。这样,即使当条码的某部分遭到损坏,也可以通过存在于其它位置的错误纠正码将其信息还原出来。
PDF417的纠错能力依错误纠正码字数的不同分为0~8共9级,见图4,级别越高,纠正码字数越多,纠正能力越强,条码也越大。当纠正等级为8时,即使条码污损50%也能被正确读出,如图5。
四). PDF417的几种变形
如图6,PDF417还有几种变形的码制形式:
* PDF417截短码 在相对“干净”的环境中,条码损坏的可能性很小,则可将右边的行指示符省略并减少终止符。
* PDF417微码 进一步缩减的PDF码。
* 宏PDF417码 当文件内容太长,无法用一个PDF417码表示时,可用包含多个(1~99999个)条码分块的宏PDF417码来表示。
二维条码的优势
从以上的介绍可以看出,与一维条码相比二维条码有着明显的优势,归纳起来主要有以下几个方面:
一). 数据容量更大
图中的PDF417码包含了文字框中的所有文字。
二). 超越了字母数字的限制
三). 条码相对尺寸小
四). 具有抗损毁能力
二维条码的应用
一). 运输行业的应用
一个典型的运输业务过程通常经历:供应商-->货运代理,货运代理-->货运公司,货运公司-->客户等几个过程,在每个过程中都牵涉到发货单据的处理。发货单据含有大量的信息,包括:发货人信息、收货人信息、货物清单、运输方式等等。单据处理的前提是数据的录入,人工键盘录入的方式存在着效率低、差错率高的问题,已不能适应现代运输业的要求。
二维条码在这方面提供了一个很好的解决方案,将单据的内容编成一个二维条码,打印在发货单据上,在运输业务的各个环节使用二维条码阅读器扫描条码,信息便录入到计算机管理系统中,既快速又准确。
在美国,虽然 EDI 应用革新了业务流程的核心部分,但不巧的是它却忽略了流程中的关键角色--货运公司。许多 EDI 报文对于货运商来说总是迟到 ,以至于因不能及时确认准确的装运单信息而影响了货物运输和客户单据的生成。
美国货运协会 (ATA) 因此提出了纸上 EDI 系统。 发送方将EDI信息编成一张PDF417条码标签提交给货运商,通过扫描条码,信息立即传入货运商的计算机系统。这一切都发生在恰当的时间和恰当的地 点,使得整个运输过程的效率大大提高。
二). 身份识别卡的应用
美国国防部已经在军人身份卡上印制 PDF417 码。 持卡人的姓名,军衔,照片和其他个人信息被编成一个PDF417码印在卡上。卡被用来做重要场所的进出管理及医院就诊管理。
该项应用的优点在于数据采集的实时性,低实施成本,卡片损坏(比如枪击)也能阅读,以及防伪性。
我国香港特别行政区的居民身份证也采用了PDF417码。其它的应用,如营业执照、驾驶执照、护照、我国城市的流动人口暂住证、医疗保险卡等也都是很好的应用方向。
三). 文件和表格应用
日本Seimei 保险公司的每个经纪人在会见客户时都带着笔记本电脑。每张保单和协议都在电脑中制作并打印出来。当他们回到办公室后需要将保单数据手工输入到公司的主机中。
为了提高数据录入的准确性和速度,他们在制作保单的同时将保单内容编成一个PDF417条码,打印在单据上,这样他们就可以使用二维条码阅读器扫描条码将数据录入主机。
其它类似的应用还有:海关报关单、税务申报单、政府部门的各类申请表等等。
四). 资产跟踪
美国钢管公司在各地拥有不同种类的管道需要维护。为了跟踪每根管子,他们将管子的编号,位置编号,制造厂商,长度,等级,尺寸,厚度以及其他信息编成一个PDF417条码,制成标签后贴在管子上。当管子移走或安装时,操作员扫描条码标签,数据库信息得到及时更新。
工厂可以采用二维条码跟踪生产设备;医院和诊所也可以采用二维条码标签跟踪设备、计算机及手术器械。
tiaom 发表于 >2005-4-13 5:58:43 [全文] [评论] [引用] [推荐] [档案] [推给好友]
2005-4-13
条码技术发展简史
条码最早出现在40年代,但得到实际应用和发展还是在70年代左右。现在世界上的各个国家和地区都已普遍使 用条码技术,而且它正在快速的向世界各地推广,其应用领域越来越广泛,并逐步渗透到许多技术领域。 早在 40年代,美国乔·伍德兰德(Joe Wood Land)和伯尼·西尔沃(Berny Silver)两位工程师就开始研究用代码表 示食品项目及相应的自动识别设备,于1949年获得了美国专利。这种代码的图案如下图:
该图案很像微型射箭靶,被叫做“公牛眼”代码。靶式的同心圆是由圆条和空绘成圆环形。在原理上,“公牛眼 ”代码与后来的条码很相近,遗憾的是当时的工艺和商品经济还没有能力印制出这种码。然而,10年后乔·伍德 兰德作为IBM公司的工程师成为北美统一代码UPC码的奠基人。以吉拉德·费伊塞尔(Girard Fessel)为代表的几 名发明家,于1959年提请了一项专利,描述了数字0-9中每个数字可由七段平行条组成。但是这种码使机器难以 识读,使人读起来也不方便。不过这一构想的确促进了后来条形码的产生于发展。不久,E·F·布宁克(E·F·B rinker)申请了另一项专利,该专利是将条码标识在有轨电车上。60年代期西尔沃尼亚(Sylvania)发明的一个系 统,被北美铁路系统采纳。这两项可以说是条形码技术最早期的应用。
1970年美国超级市场Ad Hoc委员会制定出通用商品代码UPC码,许多团体也提出了各种条码符号方案,如上图右下 、左图所示。UPC码首先在杂货零售业中试用,这为以后条形码的统一和广泛采用奠定了基础。次年布莱西公司研 制出布莱西码及相应的自动识别系统,用以库存验算。这是条形码技术第一次在仓库管理系统中的实际应用。197 2年蒙那奇·马金(Monarch Marking)等人研制出库德巴(Code bar)码,到此美国的条形码技术进入新的发展阶 段。
1973年美国统一编码协会(简称UCC)建立了UPC条码系统,实现了该码制标准化。同年,食品杂货业把UPC码作 为该行业的通用标准码制,为条码技术在商业流通销售领域里的广泛应用,起到了积极的推动作用。1974年Inte rmec公司的戴维·阿利尔(Davide·Allair)博士研制出39码,很快被美国国防部所采纳,作为军用条码码制。 39码是第一个字母、数字式想结合的条码,后来广泛应用于工业领域。
1976年在美国和加拿大超级市场上,UPC码的成功应用给人们以很大的鼓舞,尤其是欧洲人对此产生了极大兴趣 。次年,欧洲共同体在UPC-A码基础上制定出欧洲物品编码EAN-13和EAN-8码,签署了“欧洲物品编码”协议备忘 录,并正式成立了欧洲物品编码协会(简称EAN)。到了1981年由于EAN已经发展成为一个国际性组织,故改名为 “国际物品编码协会”,简称IAN。但由于历史原因和习惯,至今仍称为EAN。(后改为EAN-international)
日本从1974年开始着手建立POS系统,研究标准化以及信息输入方式、印制技术等。并在EAN基础上,于1978年 制定出日本物品编码JAN。同年加入了国际物品编码协会,开始进行厂家登记注册,并全面转入条码技术及其系 列产品的开发工作,10年之后成为EAN最大的用户。
从80年代初,人们围绕提高条码符号的信息密度,开展了多项研究。128码和93码就是其中的研究成果。128码 于1981年被推荐使用,而93码于1982年使用。这两种码的优点是条码符号密度比39码高出近30%。随着条码技 术的发展,条形码码制种类不断增加,因而标准化问题显得很突出。为此先后制定了军用标准1189;交插25码、 39码和库德巴码ANSI标准MH10.8M等等。同时一些行业也开始建立行业标准,以适应发展需要。此后,戴维·阿 利尔又研制出49码,这是一种非传统的条码符号,它比以往的条形码符号具有更高的密度(即二维条码的雏形) 。接着特德·威廉斯(Ted Williams)推出16K码,这是一种适用于激光扫描的码制。到1990年底为止,共有40 多种条形码码制,相应的自动识别设备和印刷技术也得到了长足的发展。
从80年代中期开始,我国一些高等院校、科研部门及一些出口企业,把条形码技术的研究和推广应用逐步提到议 事日程。一些行业如图书、邮电、物资管理部门和外贸部门已开始使用条形码技术。1988年12月28日,经国务院 批准,国家技术监督局成立了“中国物品编码中心”。该中心的任务是研究、推广条码技术;同意组织、开发、 协调、管理我国的条码工作。下图为常用的两种条码识读设备:
FIG 1-1.平台式激光扫描器 FIG 1-2.手持式CCD扫描器
在经济全球化、信息网络化、生活国际化、文化国土化的资讯社会到来之时,起源于40年代、研究于60年代、 应用于70年代、普及于80年代的条码与条码技术,及各种应用系统,引起世界流通领域里的大变革正风靡世界 。 条码作为一种可印制的计算机语言、未来学家称之为“计算机文化”。90年代的国际流通领域将条码誉为商 品进入国际计算机市场的“身份证”,使全世界对它刮目相看。 印刷在商品外包装上的条码,象一条条经济信 息纽带将世界各地的生产制造商、出口商、批发商、零售商和顾客有机地联系在一起。这一条条纽带,一经与E DI系统相联,便形成多项、多元的信息网,各种商品的相关信息犹如投入了一个无形的永不停息的自动导向传 送机构,流向世界各地,活跃在世界商品流通领域。
附: 条码技术发展过程中的主要事件。
1949年 美国的N.J.Woodland申请了环形条码专利。
1960年 提出铁路货车上用的条码识别标记方案。
1963年 在1963年10月号《控制工程》杂志上发表了描述各种条码技术的文章。
1967年 美国辛辛那提的一家超市首先使用条码扫描器。
1969年 比利时邮政业采用用荧光条码表示信函投递点的邮政编码。
1970年 美国成立UCC;美国邮政局采用长短形条码表示信函的邮政编码。
1971年 欧洲的一些图书馆采用Plessey码。
1972年 美国提出库德巴码、交叉25码和UPC码。
1974年 美国提出39码。
1977年 欧洲采用EAN码。
1980年 美国军事部门采纳39码作为其物品编码。
1981年 国际物品编码协会成立;实现自动识别的条码译码技术;128码被推荐使用。
1982年 手持式激光条码扫描器实用化;美国军用标准military标准1189被采纳;93码开始使用。
1983年 美国制定了ANSI标准MH10.8M,包括交叉25码、39码和Codebar码。
1984年 美国制定医疗保健业用的条码标准。
1987年 美国的David Allairs博士提出49码。
1988年 可见激光二极管研制成功;美国的Ted Willians提出适合激光系统识读的新颖码制16K码。
1986年 我国邮政确定采用条码信函分捡体制。
1988年底 我国成立“中国物品编码中心”。
1991.4 “中国物品编码中心”代表中国加入“国际物品编码协会”。
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