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Upc各种知识
第一章 條碼概述
第一節條碼的發展歷史
第二節一維條碼簡述
第三節一維條碼系統的運作
第四節一維條碼規格的內容
第五節一維條碼規格的內容
第六節一維條碼符號的結構
第七節條碼基本術語
第二章UPC碼
第一節UPC-A碼
第二節UPC-E碼
第三章EAN碼
第一節EAN13碼
第二節EAN8碼
第四章ISBN碼與ISSN碼
第一節ISBN碼
第二節ISSN碼
第五章三九碼
第一節三九碼簡介
第二節三九碼的編碼方式
第三節三九碼校驗碼的計算
第六章128碼
第七章商品條碼
第一節商品編碼
第二節商品條碼的符號結構
第三節商品條碼的使用方法
第四節商品條碼的現場印刷設備的選擇
第五節商品條碼管理辦法
第六節商品條碼的印刷質量要求
第八章二維條碼
第一節二維條碼的基本概念
第二節二維條碼與一維條碼的比較
第三節二維條碼的應用範圍
第四節二維條碼的國際標準
第九章PDF417碼
第十章Maxicode碼
第十一章Datamatrix碼
第十二章二維條碼的應用
附錄:
條碼應用方案
第一章條碼概述
條碼最早出現在40年代,但得到實際應用和發展還是在70年代左右。
現在世界上的各個國家和地區都已普遍使用條碼技術,而且它正在快速的向世界各地推廣,其應用領域越來越廣泛,並逐步滲透到許多技術領域。
早在40年代,美國喬·伍德蘭德(JoeWoodLand)和伯尼·西爾沃(BernySilver)兩位工程師就開始研究用代碼表示食品專案及相應的自動識別設備,於1949年獲得了美國專利。
這種代碼的圖案如下圖:
該圖案很像微型射箭靶,被叫做“公牛眼”代碼。
靶式的同心圓是由圓條和空繪成圓環形。
在原理上,“公牛眼”代碼與後來的條碼很相近,遺憾的是當時的工藝和商品經濟還沒有能力印製出這種碼。
然而,10年後喬·伍德蘭德作爲IBM公司的工程師成爲北美統一代碼UPC碼的奠基人。
以吉拉德·費伊塞爾(GirardFessel)爲代表的幾名發明家,于1959年提請了一項專利,描述了數位0-9中每個數位可由七段平行條組成。
但是這種碼使機器難以識讀,使人讀起來也不方便。
不過這一構想的確促進了後來條碼的産生於發展。
不久,E·F·布寧克(E·F·Brinker)申請了另一項專利,該專利是將條碼標識在有軌電車上。
60年代期西爾沃尼亞(Sylvania)發明的一個系統,被北美鐵路系統採納。
這兩項可以說是條碼技術最早期的應用。
1970年美國超級市場AdHoc委員會制定出通用商品代碼UPC碼,許多團體也提出了各種條碼符號方案,如上圖右下、左圖所示。
UPC碼首先在雜貨零售業中試用,這爲以後條碼的統一和廣泛採用奠定了基礎。
次年布萊西公司研制出布萊西碼及相應的自動識別系統,用以庫存驗算。
這是條碼技術第一次在倉庫管理系統中的實際應用。
1972年蒙那奇·馬金(MonarchMarking)等人研製出庫德巴(Codebar)碼,到此美國的條碼技術進入新的發展階段。
1973年美國統一編碼協會(簡稱UCC)建立了UPC條碼系統,實現了該碼制標準化。
同年,食品雜貨業把UPC碼作爲該行業的通用標準碼制,爲條碼技術在商業流通銷售領域裏的廣泛應用,起到了積極的推動作用。
1974年Intermec公司的戴維·阿利爾(Davide·Allair)博士研製出39碼,很快被美國國防部所採納,作爲軍用條碼碼制。
39碼是第一個字母、數位式想結合的條碼,後來廣泛應用於工業領域。
1976年在美國和加拿大超級市場上,UPC碼的成功應用給人們以很大的鼓舞,尤其是歐洲人對此産生了極大興趣。
次年,歐洲共同體在UPC-A碼基礎上制定出歐洲物品編碼EAN-13和EAN-8碼,簽署了“歐洲物品編碼”協定備忘錄,並正式成立了歐洲物品編碼協會(簡稱EAN)。
到了1981年由於EAN已經發展成爲一個國際性組織,故改名爲“國際物品編碼協會”,簡稱IAN。
但由於歷史原因和習慣,至今仍稱爲EAN。
(後改爲EAN-international)
日本從1974年開始著手建立POS系統,研究標準化以及資訊輸入方式、印製技術等。
並在EAN基礎上,於1978年制定出日本物品編碼JAN。
同年加入了國際物品編碼協會,開始進行廠家登記註冊,並全面轉入條碼技術及其系列産品的開發工作,10年之後成爲EAN最大的用戶。
從80年代初,人們圍繞提高條碼符號的資訊密度,開展了多項研究。
128碼和93碼就是其中的研究成果。
128碼於1981年被推薦使用,而93碼於1982年使用。
這兩種碼的優點是條碼符號密度比39碼高出近30%。
隨著條碼技術的發展,條碼碼制種類不斷增加,因而標準化問題顯得很突出。
爲此先後制定了軍用標準1189;交插25碼、39碼和庫德巴碼ANSI標準MH10.8M等等。
同時一些行業也開始建立行業標準,以適應發展需要。
此後,戴維·阿利爾又研製出49碼,這是一種非傳統的條碼符號,它比以往的條碼符號具有更高的密度(即二維條碼的雛形)。
接著特德·威廉斯(TedWilliams)推出16K碼,這是一種適用於鐳射掃描的碼制。
到1990年底爲止,共有40多種條碼碼制,相應的自動識別設備和印刷技術也得到了長足的發展。
從80年代中期開始,我國一些高等院校、科研部門及一些出口企業,把條碼技術的研究和推廣應用逐步提到議事日程。
一些行業如圖書、郵電、物資管理部門和外貿部門已開始使用條碼技術。
1988年12月28日,經國務院批准,國家技術監督局成立了“中國物品編碼中心”。
該中心的任務是研究、推廣條碼技術;同意組織、開發、協調、管理我國的條碼工作。
下圖爲常用的兩種條碼識讀設備:
FIG1-1.平臺式鐳射掃描器FIG1-2.掌上型CCD掃描器
在經濟全球化、資訊網路化、生活國際化、文化國土化的資訊社會到來之時,起源於40年代、研究於60年代、應用於70年代、普及於80年代的條碼與條碼技術,及各種應用系統,引起世界流通領域裏的大變革正風靡世界。
條碼作爲一種可印製的電腦語言、未來學家稱之爲“電腦文化”。
90年代的國際流通領域將條碼譽爲商品進入國際電腦市場的“身份證”,使全世界對它刮目相看。
印刷在商品外包裝上的條碼,象一條條經濟信息紐帶將世界各地的生産製造商、出口商、批發商、零售商和顧客有機地聯繫在一起。
這一條條紐帶,一經與EDI系統相聯,便形成多項、多元的資訊網,各種商品的相關資訊猶如投入了一個無形的永不停息的自動導向傳送機構,流向世界各地,活躍在世界商品流通領域。
附:
條碼技術發展過程中的主要事件。
1949年美國的N.J.Woodland申請了環形條碼專利。
1960年提出鐵路貨車上用的條碼識別標記方案。
1963年在1963年10月號《控制工程》雜誌上發表了描述各種條碼技術的文章。
1967年美國辛辛那提的一家超市首先使用條碼掃描器。
1969年比利時郵政業採用用熒光條碼表示信函投遞點的郵遞區號。
1970年美國成立UCC;美國郵政局採用長短形條碼表示信函的郵遞區號。
1971年歐洲的一些圖書館採用Plessey碼。
1972年美國提出庫德巴碼、交叉25碼和UPC碼。
1974年美國提出39碼。
1977年歐洲採用EAN碼。
1980年美國軍事部門採納39碼作爲其物品編碼。
1981年國際物品編碼協會成立;實現自動識別的條碼解碼技術;128碼被推薦使用。
1982年掌上型鐳射條碼掃描器實用化;美國軍用標準military標準1189被採納;93碼開始使用。
1983年美國制定了ANSI標準MH10.8M,包括交叉25碼、39碼和Codebar碼。
1984年美國制定醫療保健業用的條碼標準。
1987年美國的DavidAllairs博士提出49碼。
1988年可見鐳射二極體研製成功;美國的TedWillians提出適合鐳射系統識讀的新穎碼制16K碼。
1986年我國郵政確定採用條碼信函分撿體制。
1988年底我國成立“中國物品編碼中心”。
1991.4“中國物品編碼中心”代表中國加入“國際物品編碼協會”。
第1.2節一維條碼簡述
條碼是將線條與空白按照一定的編碼規則組合起來的符號,用以代表一定的字母、數位等資料。
在進行辨識的時候,是用條碼閱讀機掃描,得到一組反射光信號,此信號經光電轉換後變爲一組與線條、空白相對應的電子訊號,經解碼後還原爲相應的文數位,再傳入電腦。
條碼辨識技術已相當成熟,其讀取的錯誤率約爲百萬分之一,首讀率大於98%,是一種可靠性高、輸入快速、準確性高、成本低、應用面廣的資料自動收集技術。
世界上約有225種以上的一維條碼,每種一維條碼都有自己的一套編碼規格,規定每個字母(可能是文字或數位或文數位)是由幾個線條(Bar)及幾個空白(Space)組成,以及字母的排列。
一般較流行的一維條碼有39碼、EAN碼、UPC碼、128碼,以及專門用於書刊管理的ISBN、ISSN等。
各種一維條碼的發明年代歸納於表1.1,標準制定年代則歸納於表1.2。
表1.1 一維條碼發明年代表
年
條碼名稱
發明人或公司
特殊意義
1949
Bull’sEyeCode(公牛眼碼)
N.JoeWoodland,BernardSilver
第一個條碼
1973
UPC
IBM
首次大規模應用的條碼
1972
Codabar
MonarchMarkingSystem
1974
39碼
DavidC.Allias(Intermec)
第一個商業性文數位條碼
1976
EAN
EAN協會
1981
Code128
1983
Code93
表1.2 一維條碼標準制定年代表
年
條碼
納入標準
1982
Code39
MilitaryStandard1189
1983
Code39,Interleaved2of5,Codabar
ANSIMH10.8M
1984
UPC
ANSIMH10.8M
1984
Code39
AIAG標準
1984
Code39
HIBC標準
從UPC以後,爲滿足不同的應用需求,陸陸續續發展出各種不同的條碼標準和規格,時至今日,條碼已成爲商業自動化不可缺少的基本條件。
條碼可分爲一維條碼(OneDimensionalBarcode,1D)和二維碼(TwoDimensionalCode,2D)兩大類,目前在商品上的應用仍以一維條碼爲主,故一維條碼又被稱爲商品條碼,二維碼則是另一種漸受重視的條碼,其功能較一維條碼強,應用範圍更加廣泛,詳細內容將在下一章介紹。
目前全世界一維條碼的種類達225種左右,本書僅介紹最通用的標準,如UPC、EAN、39碼、128碼等。
此外,書籍和期刊也有國際統一的編碼,特稱爲ISBN(國際標準書號)和ISSN(國際標準叢刊號)。
第1.3節一維條碼系統的運作
一般運作流程如圖1.1所示。
圖1.1條碼系統處理流程
根據上述流程,條碼系統主要由下列元素構成:
1.條碼編碼方式
依不同需求選擇適當的條碼編碼標準,如使用最普遍的EAN、UPC,或地域性的CAN、JAN等,一般以最容易與交易夥伴流通的編碼方式最佳。
2.條碼機(BarcodePrinter)
顧名思義是專門用來列印條碼標簽的印表機,這些印表機大部份是應用在工作環境較惡劣的工廠中,而且必需能負荷長時間的工作時數,所以在設計時,特別相當重視耐用性及穩定性,以致於其價格也比一般印表機來得貴。
有些公司也提供各式特殊設計的紙張,可供一般的雷射印表機及點陣印表機印製條碼。
大多數條碼印表機是屬於「熱感式印表機」或是「熱轉式印表機」兩種,其差別在於:
2.1)熱感式條碼機(ThermalPrinter)
熱感式條碼機的原理是將印字頭加熱,再運用熱度與停留時間來促使感應紙顯示出不同深淺的顔色。
其優點是條碼品質佳、且價格較低廉,且一般熱感式條碼機的體積可以製造到很小,不過其缺點是因爲必須採用感光紙,感光紙不耐光線照射,易造成紙上條碼褪色,影響辨識率。
2.2)熱轉式條碼機(ThermalTransferPrinter)
熱轉式條碼機的列印原理,是將碳粉帶加熱後轉印至紙上,故像雷射印表機般可采普通紙,條碼也較不容易因爲光線照射而褪色,列印的品質比熱感式更好,不過價格較高,且體積較大。
此外,一般常用的印表機也可列印條碼,其中以雷射印表機的品質最好。
目前市面上彩色印表機也相當普遍,而條碼在列印時顔色的選擇也是十分重要的,一般是以黑色當作條色,如果無法使用黑色時,可利用青色、藍色或綠色系列取代。
而底色最好以白色爲主,如果無法使用白色時,可利用紅色或黃色系列代之。
表2.3各式印表機之比較
機種
品質
價格
優點
缺點
靜電式
優良
昂貴
列印品質十分完美
成本花費太高
雷射式
優良
偏高
操作容易品質完美
列印成本較高
熱感式
優良
偏高
列印品質佳
摩擦年度不高
點矩陣
普通
便宜
操作容易價格便宜
列印品質不穩
噴墨式
普通
便宜
節省標簽紙張成本
需特別閱讀機
3.條碼掃瞄器(BarcodeReader,或稱Scanner)
用以掃瞄條碼,讀取條碼所代表字元、數值及符號的周邊設備稱爲條碼掃瞄器。
其原理是藉由電源激發「發光二極體」而射出一束紅外線「掃瞄」條碼,由於空白會比線條反映回來更多的光度,藉由這些明暗關係,讓光感應接收器的反射光有著不同的類比信號,然後再經由解碼器譯成資料。
條碼掃瞄器的類型大致可分爲下列幾種:
3.1)筆式掃瞄器(Wand,俗稱光筆)
是一種外型像筆的掃瞄器,使用時以機就物,即移動光筆去掃瞄物體上的條碼。
光筆的價格大衆化,但掃瞄的長度稍受限制,大約在32個字元左右,較適合一般小商店及個人使用。
3.2)固定式掃瞄器(Fix-mountScanner)
爲一種體積較大,價格較高的掃瞄系統,使用時以物就機,即機器固定,以物品的移動來掃瞄解碼,適用於輸送帶或一般大型超市。
3.3)CCD掃瞄器
CCD(ChangeCoupledDevice,光耦合裝置)掃瞄器採用發光二極體的泛光源照明整個條碼,再透過平面鏡與光柵將條碼符號映射到由光電二極體組成的探測器陣列上,經探測器完成光電轉換,再由電路系統對探測器陣列中的每一光電二極體依次採集信號,辨識出條碼符號,完成掃瞄。
CCD掃瞄器的優點是操作方便,不直接接觸條碼也可辨讀,性能較可靠,壽命較長,且價格較雷射掃瞄器便宜。
3.4)雷射掃瞄器(LaserScanner)
藉由雷射光束的掃瞄來讀取條碼的資料,由於它和光筆式掃瞄器一樣,可自由移動到物體處掃瞄,因此條碼的長度在容許的範圍下並不會受到限制,不過光筆一定要接觸到條碼的表面才能辨讀,雷射掃瞄器的掃瞄距離較光筆、CCD來得遠,故在掃瞄時則可懸空劃過條碼。
4.編碼器及解碼器
編碼器(Encoder)及解碼器(Decoder)是介於資料與條碼間的轉換工具,編碼器(BarcodeEncoder)可將資料編成條碼。
而解碼器(Decoder)要原理是由傳入的類比訊號分析出黑、白線條的寬度,然後根據編碼原則,將條碼資料解讀出來,再經過電子元件的轉換後,轉成電腦所能接受的數位訊號。
5.應用程式介面(API)
負責處理應用程式與條碼化的介面,以供應用程式處理條碼,達到商業自動化的目的。
第1.4節一維條碼規格的內容
簡單來說,條碼是用來方便人們輸入資料的一種方法,這種方法是將要輸入電腦內的所有字元,以寬度不一的線條(Bar)及空白(Space)組合來表示每一字元相對應的碼(Code)。
其中空白亦可視爲一種白色線條,不同的一維條碼規格有不同的線條組合方式。
在一個條碼的起頭及結束的地方,都會放入起始碼及結束碼,用以辨識條碼的起始及結束,不過不同條碼規格的起始碼及結束碼的圖樣並不完全相同。
具體而言,每一種條碼規格明定了下列七個要項:
1.字元組合(CharacterSet)
每一種條碼規格所能表示的字元組合,有不同的範圍及數目,有些條碼規格只能表示數位,如UPC碼、EAN碼;有些則能表示大寫英文字及數位,甚至能表示出全部ASCII字元表上的128字元,如39碼、128碼。
2.符號種類(SymbologyType)
依據條碼被解讀時的特性可將條碼規格分成兩大類:
∙分散式
每一個字元可以獨自地解碼,列印時每個字元與旁邊的字元間,是由字間距分開的,而且每個字元固定是以線條做爲結束。
然而,並不一定是每一個字間距的寬度大小都必須相同,可以容許某些程度的誤差,只要彼此差距不大即可,如此,對條碼印表機(BarcodePrinter)的機械規格要求可以比較寬鬆。
例如39碼與128碼。
∙連續式
字元之間沒有字間距,每個字元都是線條開始,空白結束。
且在每一個字的結尾後,馬上就緊跟下一個字元的起頭。
由於無字間距的存在,所以在同樣的空間內,可列印出較多的字元數,但相對地,因爲連續式條碼的密度比較高,其對條碼機的列印精密度的要求也較高。
例如UPC和EAN碼。
∙粗細線條的數目 條碼的編碼方式,是藉由許多粗細不一的線條及空白的組合方式來表示不同的字元碼。
大多數的條碼規格都是只有粗和細兩種線條,但也有些條碼規格使用到二種以上不同粗細的線條。
∙固定或可變長度 指在條碼中包含的資料長度是固定或可變的,有些條碼規格因限於本身結構的關係,只能使用固定長度的資料,如UPC碼、EAN碼。
∙細線條的寬度 指條碼中細線條及空白的寬度,通常是某個條碼中所有細的線條及空白的平均值,而且它使用的單位通常是mil(千分之一英寸,即0.001inch)。
∙密度 指在一固定長度內可表示字元數目,例如條碼規格A的密度高於條碼規格B的密度,則表示當兩者密度值相同時,在同一長度內,條碼A可容納得下較多的字元。
∙自我檢查指某個條碼規格是否有自我檢測錯誤的能力,會不會因一個列印上的小缺陷,而可能使得一個字元被誤判成爲另外一個字元。
有「自我檢查」能力的條碼規格,大多沒有硬性規定要使用「檢查碼」,例如39碼。
沒有「自我檢查」能力的條碼規格,在使用上大多有「檢查碼」的設定,如EAN碼、UPC碼等。
第1.5節一維條碼技術
條碼技術是在電腦應用和實踐中産生並發展起來的廣泛應用於商業、郵政、圖書管理、倉儲、工業生産程序控制、交通等領域的一種自動識別技術,具有輸入速度快、準確度高、成本低、可靠性強等優點,在當今的自動識別技術中佔有重要的地位。
條碼的概念
條碼是由一組規則排列的條、空以及對應的字元組成的標記,“條”指對光線反射率較低的部分,“空”指對光線反射率較高的部分,這些條和空組成的資料表達一定的資訊,並能夠用特定的設備識讀,轉換成與電腦相容的二進位和十進位資訊。
通常對於每一種物品,它的編碼是唯一的,對於普通的一維條碼來說,還要通過資料庫建立條碼與商品資訊的對應關係,當條碼的數據傳到電腦上時,由電腦上的應用程式對資料進行操作和處理。
因此,普通的一維條碼在使用過程中僅作爲識別資訊,它的意義是通過在電腦系統的資料庫中提取相應的資訊而實現的。
條碼的碼制
碼制即指條碼條和空的排列規則,常用的一維碼的碼制包括:
EAN碼、39碼、交叉25碼、UPC碼、128碼、93碼,及Codabar(庫德巴碼)等。
不同的碼制有它們各自的應用領域:
EAN碼:
是國際通用的符號體系,是一種長度固定、無含意的條碼,所表達的資訊全部爲數位,主要應用於商品標識
39碼和128碼:
爲目前國內企業內部自定義碼制,可以根據需要確定條碼的長度和資訊,它編碼的資訊可以是數位,也可以包含字母,主要應用於工業生產線領域、圖書管理等
93碼:
是一種類似於39碼的條碼,它的密度較高,能夠替代39碼
25碼:
只要應用於包裝、運輸以及國際航空系統的機票順序編號等
Codabar碼:
應用於血庫、圖書館、包裹等的跟蹤管理
條碼符號的組成
一個完整的條碼的組成次序依次爲:
靜區(前)、起始符、資料符、(中間分割符,主要用於EAN碼)、(校驗符)、終止符、靜區(後),如圖:
靜區,指條碼左右兩端外側與空的反射率相同的限定區域,它能使閱讀器進入準備閱讀的狀態,當兩個條碼相距距離較近時,靜區則有助於對它們加以區分,靜區的寬度通常應不小於6mm(或10倍模組寬度)。
起始/終止符,指位於條碼開始和結束的若干條與空,標誌條碼的開始和結束,同時提供了碼制識別資訊和閱讀方向的資訊。
資料符,位於條碼中間的條、空結構,它包含條碼所表達的特定資訊。
構成條碼的基本單位是模組,模組是指條碼中最窄的條或空,模組的寬度通常以mm或mil(千分之一英寸)爲單位。
構成條碼的一個條或空稱爲一個單元,一個單元包含的模組數是由編碼方式決定的,有些碼制中,如EAN碼,所有單元由一個或多個模組組成;而另一些碼制,如39碼中,所有單元只有兩種寬度,即寬單元和窄單元,其中的窄單元即爲一個模組。
條碼的幾個參數
密度(Density):
條碼的密度指單位長度的條碼所表示的字元個數。
對於一種碼制而言,密度主要由模組的尺寸決定,模組尺寸越小,密度越大,所以密度值通常以模組尺寸的值來表示(如5mil)。
通常7.5mil以下的條碼稱爲高密度條碼,15mil以上的條碼稱爲低密度條碼,條碼密度越高,要求條碼識讀設備的性能(如解析度)也越高。
高密度的條碼通常用於標識小的物體,如精密電子元件,低密度條碼一般應用於遠距離閱讀的場合,如倉庫管理。
寬窄比:
對於只有兩種寬度單元的碼制,寬單元與窄單元的比值稱爲寬窄比,一般爲2-3左右(常用的有2:
1,3:
1)。
寬窄比較大時,閱讀設備更容易分辨寬單元和窄單元,因此比較容易閱讀。
對比度(PCS):
條碼符號的光學指標,PSC值越大則條碼的光學特性越好。
PCS=(RL-RD)/RL×100%
(RL:
條的反射率RD:
空的反射率)
第1.6節一維條碼符號的結構
通常一個完整的條碼是由兩側靜空區、起始碼、資料碼、檢查碼、終止碼組成,以一維條碼而言,其排列方式通常如下所示:
1.靜空區
位元於條碼兩側無任何符號及資訊的白色區域,主要用來提示掃瞄器準備掃瞄。
2.起始碼
指條碼符號的第一位字碼,用來標識一個條碼符號的開始,掃瞄器確認此字碼存在後開始處理掃瞄脈衝。
3.資料碼
位於起始碼後面的字碼,用來標識一個條碼符號的具體數值,允許雙向掃瞄。
4.檢查碼
用來判定此次閱讀是否有效的字碼,通常是一種算術運算
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