第四章条码技术概论

第一节条码技术概述1条码（barcode)条码是由一组规则排列的条、空及对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。EAN-13商品条码示例2条码基本术语1、条码2、条码系统3、条/空4、空白区5、起始符/终止符6、中间分隔符7、条码数据符8、条高、条宽9、模块3有关条码的基本概念码制指条码符号的类型，每种类型的条码符号都是由符合特定编码规则的条和空组合而成。每种码制都具有固定的编码容量和所规定的条码字符集。条码字符中字符总数不能大于该种码制的编码容量。常用的一维条码码制包括：EAN条码、UPC条码、UCC/EAN-128条码、交叉25码、39条码、93条码、Codebar条码。4有关条码的基本概念字符集可以用来表示某种码制的条码符号的字母、数字和符号的集合。如下几种常见码制的字符集：EAN码：０～９；交叉２５码：０～９；３９码：０～９，Ａ～Ｚ，特殊字符：－·＄％空格／＋；起始符：／；终止符：□5有关条码的基本概念连续性与非连续性连续性：是指每个条码字符之间不存在间隔；如：EAN-13码UCC-12码非连续性：是指每个条码字符之间存在间隔。如：25码6有关条码的基本概念定长条码与非定长条码定长条码：条码字符个数固定的条码,仅能表示固定字符个数的代码；非定长条码：条码字符个数不固定的条码，能表示可变字符个数的代码。自校验特性：条码符号本身具有校验功能的条码。条码长度：从条码起始符前缘到终止符后缘的长度。7有关条码的基本概念双向可读性指从左、右两侧开始扫描都可被正确识别的特性。8条码技术的特点（1）简单：条码符号制作容易，扫描操作简单易行；（2）信息采集速度快：是键盘录入的20倍；（3）采集信息量大：一次可采集几十位字符的信息；（4）可靠性高：键盘录入误码率为1/300，条码误码率为1/1000000，首读率可达98/100；（5）灵活实用：利用条码符号载体可实现多种不同的数据采集方案；（6）自由度大：条码符号与扫描器的相对位置自由度较大；（7）设备简单、经济便宜。9条码符号的结构组成EAN-13商品条码示例10条码符号的结构组成供人识别字符│空白区│起始字符

│

数据字符

│

校验字符

│

终止字符

│空白区

│

11条：条码中反射率较低的部分。空：条码中反射率较高的部分。起始符：位于条码起始位置的若干条与空。终止符：位于条码终止位置的若干条与空。空白区：条码起始符、终止符两端外侧与空的反射率相同的限定区域。中间分隔符：位于条码中间位置用来分隔数据段的若干条与空。数据符：表示特定信息的条码字符。条码符号的结构组成12条码的分类世界上目前正在使用的条码有250种之多，通常按条码的基本性质分为一维条码和二维条码。一维条码可如下分类：（1）按条码长度：定长和非定长条码；（2）按排列方式：连续型和非连续型；（3）按校验方式：自校验型和非自校验型。常见的一维条码有：EAN码、UPC码、128码、ITF码、39码、库德巴（Codebar）码等。二维条码根据构成原理及结构形状分为：1）行排式二维条码：PDF4172）矩阵式二维条码：QR13条码的几个重要参数1、条码密度单位长度的条码所表示的字符个数。2、宽窄比宽单元与窄单元的比值，一般为2-3左右。3、对比度（PCS）条码符号的光学指标，PCS值越大则条码的光学特性越好。14编码方法条码符号的编码方法两种方法：宽度调节法和模块组配法1）宽度调节法采用宽度调节法编码的条码符号中，条和空由宽、窄两种单元组成。窄单元用逻辑值“0”表示，宽单元用逻辑值“l”表示。宽单元通常是窄单元的２～３倍。15编码方法2）模块组配法组成条码符号的基本单位是模块；由不同数量的模块组成一个条或一个空；再由不同数量的条和空组成一个条码字符。二进制表示：一个条模块用“1”表示；一个空模块用“0”表示。16几种常见的条码1、EAN码2、交叉25码3、25码4、库德巴(Codebar)条码5、39码17自动识别技术1、概念2、分类（1）条码（2）光学字符识别OCR（3）磁卡（4）IC卡18自动识别技术主要自动识别技术简介：1.光学字符识别OCR光学字符识别技术是通过机器扫描并识读全部字母与数字符号。近几年又出现了图像字符识别（OCR）和智能字符识别技术（ICR），实际上这三种字符识别技术的基本原理大致相同。识读方式：通过光源扫描字体再经模型对照或者特点提取方式来识读。OCR应用于办公室自动化中的文本输入、邮件自动处理以及自动获取物品上的各种标识，如图书馆、零售价格识读等。192.磁卡磁卡采用与录音、录像带相同的技术，但是不同的是磁条记录的是数字化信息不是声音或图像信息。磁卡技术能够在小面积内存储较大数量的信息。一条磁条一般存储3道磁道信息，同时在磁卡上的信息可以被重写或更改，能提供保密方法，为用户提供信息的安全保证。磁卡最主要的应用是在自动提款机和售货点终端机使用的信用卡。还可以被用于旅馆、保安系统、出勤系统、库存追踪和自动售货机。203.IC卡IC卡是一种带有微处理芯片的信用卡。IC卡一般是可编程序的，包含一个微处理芯片，携带一个大容量存储器。IC卡也可以同时带有磁条或模压的字母，它们代表IC卡的账号。IC卡大部分通过表面接触来识读。21自动识别技术的未来发展趋势1.生物测量生物测量识别是用来识别个人特征的技术，它对人体某些特征进行数字测量，然后与这个人的档案资料中的相同特征作比较，这些档案资料可以存储在一张卡片或存储在数据库中。被使用的人体特征包括指纹、声音、掌纹、手腕上和眼睛视网膜上的特征排列。2.语音识别技术将人类语音转换为电子信号，然后将这些信号输入到具有规定含义的编码模式中，转换为一种计算机可以识别的形式，这种形式通常为开启或停止某种行为。3.机器视觉识别机器视觉识别是使用计算机来处理和分析图像信息并作出相应动作。22条码技术与其他自动识别技术的比较1、输入速度2、误读率3、印刷密度4、基材价格5、扫描器价格6、非接触识读23第二节物流条码的标准体系

241概述商品条码(barcodeforcommodity)由EAN和UCC规定的、用于表示商品标识代码的条码码制，包括EAN-13、EAN-8、UPC-A、UPC-E商品条码码制。商品标识代码：是由EAN和UCC规定的用于标识商品的一组数字，包括EAN/UCC-13、EAN/UCC-8、UCC-12三种代码。商品条码是商品标识代码的一种信息载体。252编码原则2.1唯一性原则

（1）对同一商品项目的商品必须分配相同的商品标识代码。（2）对不同商品项目的商品必须分配不同的商品标识代码。2.2无含义性原则---最大限度地利用商品项目代码的编码容量。2.3稳定性原则---尽可能地减少商品标识代码的变更，保持其稳定性。按商品的基本特征而划分的群类商品的基本特征:商品名称;商标;种类;规格;数量;包装类型等263.1EAN-13商品条码3商品条码的代码结构与符号表示273.1.1符号特征（1）条码符号的整体形状为矩形，由一系列互相平行的条和空组成，四周都留有空白区；（2）每个条码字符由两个条和两个空共7个模块组成；（3）每一个条和空分别由1～4个相同颜色的模块组成。深色模块用二进制“1”表示，浅色模块用二进制“0”表示；（4）辅助字符：起始、终止符、中间分隔符。（5）条码符号的大小可在放大系数0.8-2.0。283.1.2EAN-13商品条码的代码结构结构种类厂商识别代码商品项目代码校验码结构一X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构二X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1结构三X13X12X11X10X9X8X7X6X5X4X3X2X1编码结构293.1.2EAN-13商品条码的代码结构

前缀码：由2～3位数字（X13X12或X13X12X11）组成，EAN已将“690”～“695”分配给中国物品编码中心使用。

厂商识别代码：厂商识别代码由7～9位数字组成，由中国物品编码中心负责分配和管理。由于厂商识别代码是由中国物品编码中心统一分配、注册，因此编码中心有责任确保每个厂商识别代码在全球范围内的唯一性。商品项目代码：商品项目代码由3～5位数字组成，由厂商负责编制。由3位数字组成的商品项目代码有000～999共有1000个编码容量，可标识1000种商品；同理，由4位数字组成的商品项目代码可标识10000种商品；由5位数字组成的商品项目代码可标识100000种商品。

30校验码的计算

步骤举例说明1.自右向左顺序编号

2.从序号2开始求出偶数位上数字之和①9+7+5+3+1+9＝34①3.①3②34×3＝102②4.从序号3开始求出奇数位上数字之和③8+6+4+2+0+6＝26③5.②+③=④102+26＝128④6.用10减去④的个位数，其差即为所求校验码的值10－8＝2校验码X1＝2313.1.3EAN-13商品条码符号表示3.2.1EAN-13商品条码的结构

323.1.3EAN-13商品条码符号表示每一条码字符由2个条和2个空构成，每一条或空由1～4个模块组成，每一条码字符的总模块数为7。用二进制“1”表示条的模块，用二进制“0”表示空的模块。条码字符的构成33二进制编码3.1.4EAN-13商品条码字符集及其二进制表示条码图形符号表示343.1.4商品条码字符集及其表示起始符、终止符商品条码起始符、终止符的二进制表示都为“101”。中间分隔符商品条码中间分隔符的二进制表示为“01010”。

353.1.5EAN-13商品条码数据符及校验符表示

左侧数据符各位数据符的选择取决于前置码数据，右侧数据符及校验符选择C字集表示。左侧数据符363.2EAN-8商品条码它由8位数字组成，其中，X8X7X6为前缀码。计算校验码时只需在EAN/UCC-8代码前添加5个“0”，然后按照EAN/UCC-13代码中的校验位计算即可。

EAN/UCC-8代码用于商品编码的容量很有限，应慎用。商品项目代码校验码X8X7X6X5X4X3X2X13.2.1EAN-8商品条码的代码结构373.2.2EAN-8商品条码符号的结构383.2.3EAN-8条码符号的构成及表示EAN-8商品条码的左侧数据符由字符集中的A子集表示；右侧数据符和校验符由字符集中的C子集表示。39举例例1例1：假设分配给A厂的厂商识别代码为6901234。A厂生产的M牌蘑菇罐头，对于规格分别为200克和500克的罐头，其商品项目代码不同，分别为6901234567892和6901234567885；对于规格同为200克，但大包装为4罐、小包装为1罐的不同包装形式也应以不同商品项目代码标识，分别为6901234567878和6901234567892。40举例例2：假设分配给某药厂的厂商识别代码为6901234415商品条码符号的选用原则1）在保证条码印刷质量的同时，是否可以用一个较小放大系数来印制，放大系数应在0.8～2.0之间；2）是否可适当地改变整个印刷标签的设计，主要指整个标签印刷面积的设计。3）是否可使用适量截短条高的条码符号。但注意不能过量截短条高，否则会严重影响符号的扫描识读。据统计，截止2003年3月，在我国8万多家商品条码系统成员中，绝大多数成员都使用EAN-13，只有100多家系统成员向编码中心申请了总共700多个EAN-8条码。42选用EAN-8商品条码的判断依据根据标准规定，满足以下三个条件中的任意一项，即可申请使用EAN-8商品条码：1）EAN-13商品条码印刷面积超过印刷标签最大面积的四分之一或全部可印刷面积的八分之一时；2）印刷标签的最大面面积小于40cm2或全部可印刷面积小于80cm2时；3）产品本身是直径小于3cm的圆柱体时。商品条码系统成员要想使用EAN-8条码，必须先办理申请手续，然后按要求将产品的外包装或标签设计样张报中国物品编码中心，由编码中心统一分配号码。43储运单元条码储运单元条码分为定量储运单元和变量储运单元。一、定量储运单元定量储运单元一般采用13位或14位数字编码。分为：1、与定量消费单元同为一体的定量储运单元的编码。2、由不同种类的定量消费单元组成的定量储运单元编码。3、由相同种类的定量消费单元组成的定量储运单元编码。二、变量储运单元由14位数字的主代码和6位数字的附加代码组成。44二维条码及技术应用中国物品编码中心王杰二零零三年七月

45一、概述

1、一维条码应用过程识读一维条码数据1234512345在数据库中查询相应记录,搜寻完整的描述数据将描述数据提交给用户?12345?Data传统条码是索引代码，必须实时和数据库联系，从数据库中寻找完整的描述数据.46一维条码应用实例零售业(超级市场)图书馆血液管理系统工业生产线仓储、物流管理系统邮政（挂号信、EMS、邮包）信息流管理（表单数据表达、数据传输和数据采集）472．二维条码的特点二维条码与一维条码的比较

项目条码类型信息密度与容量错误校验及纠错正能力垂直方向是否携带信息用途对数据库和通讯网络的依赖识读设备一维条码信息密度低，容量较小可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力不携带信息对物品的标识多数应用场合依赖数据库及通讯网络可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCD、激光枪等二维条码信息密度高，信息容量大具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别携带信息对物品的描述可不依赖数据库及通讯网络而单独应用对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读482．二维条码的特点二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较比较点二维条码磁卡IC卡光卡抗磁力强弱中等强抗静电强中等中等强抗损性强

可折叠

可局部穿孔

可局部切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割弱

不可折叠

不可穿孔

不可切割493．二维条码的分类

二维条码通常分为以下二种类型：

（1）行排式二维条码（2DSTACKEDBARCODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE16K等。

（2）矩阵式二维条码（2DMATRIXBARCODE）又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QRCode、DataMatrix、MaxiCode、CodeOne等。

503．二维条码的分类QR码

51二、行排式二维条码

（一）PDF417条码PDF417条码是由留美华人王寅敬（音）博士发明的。PDF取自英文PortableDataFile三个单词的首字母，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个空共17个模块构成，所以称为PDF417条码。521、417条码符号终止符数据起始符90行34列

每个码词单元(4个条/4个空)共17个模块53PDF417符号结构

每一个PDF417符号由空白区包围的一序列层组成。每一层包括：a.左空白区b.起始符c.左层指示符号字符d.1到30个数据符号字符e.右层指示符号字符f.终止符g.右空白区54PDF417符号字符的结构每一个符号字符包括4个条和4个空，每一个条或空由1-6个模块组成。在一个符号字符中，4个条和4个空的总模块数为17。552、PDF417条码的信息容量PDF417是一种多层、可变长度、具有高容量和纠错能力的二维条码。每一个PDF417符号可以表示1100个字节、或1800个ASCⅡ字符或2700个数字的信息。563、PDF417条码的特性项

目特

性可编码字符集全ASCII字符或8位二进制数据，可表示汉字类型连续、多层字符自校验功能有符号尺寸可变，高度3到90行，宽度90到583个模块宽度双向可读是错误纠正码词数2到512个最大数据容量（错误纠正级别为0时）1850个文本字符或2710个数字或1108个字节附加属性可选择纠错级别、可跨行扫描、宏PDF417条码、全球标记标识符等57应用二维条码提高保密防伪能力结合特征值可以采用加密算法进行加密二维条码保密防伪的时效性编码加密解码解密原文密文417条码符号密文原文加密流程示意:(打印,传输)58二维条码可对各类信息进行编码JohnSmith指纹

掌纹照片(或其他任何图形)

签名文字(西文.中文)姓名:JohnSmithOrderNo.374656ShipDate:1/15/9中国物品编码中心二进制数01101101011110111101011010010101声音59二维条码应用体系识读二维条码数据库查询操作将描述数据提交给用户?12345?Data描述数据已通过相应译码程序,存在于二维条码内,不需要查询数据库内容Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Data...60二维条码的应用

--物流管理

--信息流管理政府管理部门驾驶员/车辆管理制造业交通运输零售渠道医疗卫生物品(文物)追踪61条码的识读条码识读的基本原理常用识读设备数据采集器621条码识读基本原理接口电路条码识读系统的构成632、条码扫描识读系统的基本构成要素及工作过程1）光学系统：产生扫描条码符号的光源并接收反射光；2）探测器（又称光电转换器）：将接收到的光信号转换为模拟电信号；3）整形电路：对信号进行放大、滤波、整形，将模拟电信号处理成标准电位的矩形波数字信号，其高低电平的宽度和条码符号的条空尺寸相对应，以便于按高低电平持续的时间记数。4）译码：将获得的条码图形信息进行译码；5）通信接口：将译码结果传输到计算机管理系统。643、条码识读器的分类3.1从扫描方式来分类3.2从操作方式来分类3.3按识读码制的能力来分类3.4从扫描方向来分653.1从扫描方式来分类可分为接触和非接触两种条码扫描器。接触式识读设备包括光笔与卡槽式条码扫描器；非接触式识读设备包括CCD扫描器、激光扫描器。3.2从操作方式来分类条码识读设备从操作方式上可分为手持式和固定式两种条码扫描器。663.3按识读原理分类条码扫描设备从原理上可分为光笔、CCD、激光和拍摄四类条码扫描器。光笔与卡槽式条码扫描器只能识读一维条码。激光条码扫描器只能识读行排式二维码（如PDF417码）和一维码。图像式条码识读器可以识读常用的一维条码，还能识读行排式和矩阵式的二维条码。67（1）图形采集和数字化处理目前国际上对条码图形采集方式，主要有两种。即“光学成像”（Image）方式和“激光”（Laser）方式。其中光学成像方式中又有两种：一种是面阵CCD，一种是CMOS。图像方式对在条码采集中的应用，将是一个必然的趋势。683.4从扫描方向来分条码扫描设备从扫描方向上可分为单向和全向条码扫描器。其中全向条码扫描器又分为平台式和悬挂式。全悬式全向激光扫描器694常用识读设备以一维条码式读设备为主，包括：激光枪、CCD扫描器、光笔与卡槽和全向扫描平台。704.1激光枪利用激光扫描技术的优点是，识读距离适应能力强，且具有穿透保护膜识读的能力，识读的精度和速度比较容易做得高些。缺点是对识读的角度要求比较严格，而且只能识读堆叠式二维码（如PDF417码）和一维码。条码符号转镜光敏器件激光二级管激光式扫描头714.2CCD扫描器

主要采用了CCD(ChargeCoupledDevice)——电荷耦合装置。CCD元件是一种电子自动扫描的光电转换器，也叫CCD图像感应器。

a.手持式b.固定式724.2CCD扫描器它的特点是无任何机械运动部件，性能可靠，寿命长；按元件排列的节距或总长计算，可以进行测长；价格比激光枪便宜；可测条码的长度受限制；景深小。CCD扫描器的工作原理CCD图像识读器73选择CCD扫描器的两个参数（1）景深。

（2）分辨率。

低价CCD一般是512像素（pixel），识读EAN，UPC等商业码已经足够，对于别的码制识读就会困难一些。中档CCD以1024pixel为多，有些甚至达到2048pixe1，能分辨最窄单位元素为0.1mm的条码。744.3光笔与卡槽式

光笔的扫描示意图（1）光笔在选择光笔时，要根据应用中的条码符号正确选择光笔的孔径(分辨率)，分辨率高的光笔的光点尺寸能达到4密尔（0.1毫米）光笔的耗电量非常低，这一点它比较适用于和电池驱动的手持数据采集终端相连。（2）卡槽式扫描器内部的结构和光笔类似，它上面有一个槽。广泛用于时间管理以及考勤系统。

75全向扫描平台4.4全向扫描平台

高端产品为全息式激光扫描器，它用高速旋转的全息盘代替了棱镜状多边转镜扫描。有的扫描线能达到100条，扫描的对焦面达到5个，每个对焦面含有20条扫描线，扫描速度可以高达8000线/秒，特别适用于传送带上识读不同距离、不同方向的条码符号。这种类型的扫描器对传送带的最大速度要求小的有0.5米/秒，高的有4米/秒。

764.5数据采集器数据采集器按数据传输的方式分为：无线实时方式、在线式、和批处理式数据采集器。774.5.4无线数据采集器

无线式数据采集器之所以称之为无线，就是因为它不需要像普通便携式数据采集器那样依靠通讯座和PC进行数据交换，而可以直接通过无线网络和PC、服务器进行实时数据通讯。

CASIO-DT800RF无线数据采集器78条形码阅读设备选择扫描设备的几个主要技术参数：1、分辨率2、扫描景深3、扫描宽度4、扫描速度5、一次识别率6、误码率79物流条码技术的应用1、分拣运输2、仓储配送3、机场通道4、货物通道5、运动中称量80ID系统（=IdentificationSystem识别系统）条形码２维条形码RFID指纹声纹视网膜认识验证识别RFIDSystemRadioFrequencyIdentificationSystem能进行基于非接触的数据通讯无线通讯频率识别系统RFID的定义81无线电射频技术：利用无线电波对记录媒体进行读写，射频识别的距离可达几十厘米至几米，且根据读写数千字节的信息，同时还具有极高的保密性。适用领域：物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合。82标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成