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条码简介

条形码(Barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白,按照一定的编码规则排列,用以表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条(简称条)和白条(简称空)排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息,因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。在进行辨识的时候,是用条码阅读机扫描,得到一组反射光信号,此信号经光电转换後变为一组与线条、空白相对应的电子讯号,经解码後还原为相应的文数字,再传入电脑。

一维条码类别

世界上约有225种以上的一维条码,每种一维条码都有自己的一套编码规格,规定每个字母(可能是文字或数字或文数组合)是由几个线条(Bar)及几个空白(Space)组成,以及字母的排列。常见约二十几种: 如 Code39码、EAN码、UPC码、code128码以及专门用於书刊管理的ISBN、ISSN等:

EAN系列:国际物品编码协会制定的全世界通用的商品条码;
UPC系列:美国统一代码委员会制定的一种商品用条码,主要用于美国和加拿大地区,在美国进口的商品上可以看到;
Code39:结构设计完整,具备一定纠错能力,广泛应用于工业、图书和票证;
Codebar:库德巴码也可表示数字和字母信息,主要用于医疗卫生、图书情报、物资等领域的自动识别;
Code128:广泛应用在企业内部管理、生产流程、物流控制系统方面的条码码制,由于其优良的特性在管理信息系统的设计中被广泛使用,CODE128码是应用最广泛的条码码制之一。

以下是同样采用1-0十个字符组成的一维码,在相同比例下的长度:
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一维条码标准制定年代表:
年份 条码 纳入标准
1982 Code39 Military Standard 1189
1983 Code39 Codabar ANSI MH10.8M
1983 Codabar Codabar ANSI MH10.8M
1983 Interleaved 2 of 5 Codabar ANSI MH10.8M
1984 UPC ANSI MH10.8M
1984 Code39 AIAG标准
1984 Code39 HIBC标准

从UPC以後,为满足不同的应用需求,陆陆续续发展出各种不同的条码标准和规格,时至今日,条码已成为商业自动化不可缺少的基本条件。条码可分为一维条码 (One Dimensional Barcode, 1D) 和二维码(Two Dimensional Code, 2D)两大类,目前在商品上的应用仍以一维条码为主,故一维条码又被称为商品条码,二维码则是另一种渐受重视的条码,其功能较一维条码强,应用范围更加广泛。

一维条码结构

一个完整的一维码通常是由两侧静空区、起始码、资料码、校验码、终止码组成,其排列方式通常如下所示:

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静空区:位於条码两侧无任何符号及资讯的白色区域,主要用来提示扫瞄器准备扫瞄。
起始码:指条码符号的第一位字码,用来标识一个条码符号的开始,扫瞄器确认此字码存在後开始处理扫瞄脉冲。
资料码:位於起始码後面的字码,用来标识一个条码符号的具体数值,允许双向扫瞄。
校验码:用来判定此次阅读是否有效的字码,通常是一种算术运算的结果,扫瞄器读入条码进行解码时,先对读入各字码进行运算,如运算结果与检查码相同,则判定此次阅读有效。

一维条码编码

条码是利用条纹和间隔或宽窄条纹(间隔)构成二进制的“0”和“1”,并以它们的组合来表示某个数字或字符,反映某种信息。

(1) 宽度调节法
按照这种编码方式,窄单元(条纹或间隔)表示逻辑值“0”,宽单元(条纹或间隔)表示逻辑值“1”。宽单元通常是窄单元的2~3倍。

(2) 模块组合法
按照这种编码方式,条与空是由标准宽度的模块组合而成。一个标准宽度的条模块表示“1”,一个标准宽度的空模块表示“0”。

一维条码特点

条码技术是电子与信息科学领域的高新技术,所涉及到的技术领域较广,是多项技术结合的产物,经过多年的长期研究和实践应用,现已发展成为较成熟地实用技术。在信息输入技术中,采用的自动识别技术种类很多,条码作为一种图形识别技术与其它技术相比有如下特点:

(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:普通计算机键盘录入速度是200字符/分钟,而利用条码扫描的录入信息的速度是键盘录入的20倍;
(3)采集信息量大:利用条码扫描,依次可以采集几十位字符的信息,而且可以通过选择不同码制的条码增加字符密度,使采集的信息量成倍增加;
(4)可靠性强:键盘录入数据,误码率为三百分之一,利用光学字符识别技术,误码率约为万分之一。而采用条码扫描录入方式,误码率仅为百万分之一,首读率可达98%以上;
(5)灵活、使用:条码符号作为一种识别手段可以单独使用,也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别,还可以和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。同时,在没有自动识别设备时,也可以实现手工键盘输入;
(6)自由度大:识别装置与条码标签相对位置的自由度要比光学字符识别(OCR)大得多;
(7)设备结构简单、成本低:条码符号识别设备的结构简单,容易操作,无须专门训练。与其它自动化技术相比,推广应用条码技术所需费用较低。

一维条码参数

密度(Density):
条码的密度指单位长度的条码所表示的字符个数。对于一种码制而言,密度主要由模块的尺寸决定,模块尺寸越小,密度越大,所以密度值通常以模块尺寸的值来表示(如5mil)。通常7.5mil以下的条码称为高密度条码,15mil以上的条码称为低密度条码条码密度越高,要求条码识读设备的性能(如分辨率)也越高。高密度的条码通常用于标识小的物体,如精密电子元件,低密度条码一般应用于远距离阅读的场合,如仓库管理。

宽窄比:
对于只有两种宽度单元的码制,宽单元与窄单元的比值称为宽窄比,一般为2-3左右(常用的有2:1,3:1)。宽窄比较大时,阅读设备更容易分辨宽单元和窄单元,因此比较容易阅读。

对比度(PCS):
条码符号的光学指标,PSC值越大则条码的光学特性越好。
PCS=(RL-RD)/RL×100%
(RL:条的反射率 RD:空的反射率),则判定此次阅读有效。

一维条码工作原理

由于不同颜色的物体,其反射的可见光的波长不同,白色物体能反射各种波长的可见光,黑色物体则吸收各种波长的可见光,所以当条码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后,照射到黑白相间的条码上时,反射光经凸透镜2聚焦后,照射到光电转换器上,于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号,并转换成相应的电信号输出到放大整形电路.白条、黑条的宽度不同,相应的电信号持续时间长短也不同.但是,由光电转换器输出的与条码的条和空相应的电信号一般仅10mV左右,不能直接使用,因而先要将光电转换器输出的电信号送放大器放大.放大后的电信号仍然是一个模拟电信号,为了避免由条码中的疵点和污点导致错误信号,在放大电路后需加一整形电路,把模拟信号转换成数字电信号,以便计算机系统能准确判读。

整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息.它通过识别起始、终止字符来判别出条码符号的码制及扫描方向;通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别出条和空的数目.通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度.这样便得到了被辩读的条码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制,根据码制所对应的编码规则,便可将条形符号换成相应的数字、字符信息,通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理,便完成了一维条码辨读的全过程。

一维条码应用案例

条码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域,包括仓库管理系统、物流配送系统、商业POS系统、药品监管系统、图书管理系统、图书采购软件、生产现场管理系统、食品溯源系统等。

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