Принципы построения штриховых кодов
Существует свыше 200 конфигураций штриховых кодов, занесенных в каталог, и, вероятно, намного больше конфигураций, которые используются только разработчиками. Информация, подлежащая кодированию, представляет собой то, что бы люди хотели выразить устно. Штриховой код есть язык, несущий информацию и данные. Различные виды кодов создаются для того, чтобы добиться определенной цели, например, простоты ввода данных, легкости сканирования, ограничения длины кода или использования чисел, букв или специальных знаков. В некотором смысле это игра по созданию новых конфигураций в целях выполнения специальных работ. Штриховое кодирование и штрих-коды бывают линейными, двухмерными или матричными, круговыми и композитными. Линейное кодирование — это метод автоматизированного сбора данных, при котором источником информации является линейный код, представляющий собой чередование штрихов и пробелов разной ширины (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Линейный штрих-код
Линейные символики позволяют кодировать небольшой объём информации (до 20—30 символов, обычно цифр). Наиболее распространенными линейными кодами являются: · ЕAN 13 (используются 13 цифр); · EAN-8 (состоит из 8 цифр); · UPC (UPC-A, UPC-D, UPC-E); · Code39; · Code128 (UCC/EAN-128); · Codabar; · «Interleaved 2 of 5» и т.д. Двухмерными называются символики, разработанные для кодирования большого объёма информации. Расшифровка такого кода проводится в двух измерениях (по горизонтали и по вертикали). Данный код может включать в себя гораздо больший объем информации (до нескольких страниц текста). Разработано более 20 различных символик двухмерных штрих-кодов. Наиболее популярны коды Aztec, Datamatrix, PDF417. На рис. 2.2 представлен пример двухмерного кода.
Рис.2.2. Двухмерный штрих-код
В настоящее время наиболее распространён вид двухмерного штрих-кода Aztec. В каждом символе можно выделить область мишени и область данных. Мишень представляет собой набор концентрических квадратов и служит для определения геометрического центра символа в процессе его декодирования. Существуют три основных формата символа Aztec Code: · «Compact» (Компактный) символ с мишенью из двух квадратов · «Full-Range» (Полный) символ с мишенью из трех квадратов. · Datamatrix Код Datamatrix это двумерный матричный штрих-код, содержащий чёрно-белые элементы или элементы двух различных степеней яркости в форме квадрата, размещённые в прямоугольной или квадратной группе. Таким образом может быть закодирован текст или строковые данные. Размер закодированных данных может составлять от нескольких байтов до 2 килобайтов. Преимуществами этого кода является возможность нанесения перманентной гравировки (лазером, механическим способом и т.п.) на металлические поверхности позволяет маркировать кодом изделия и устройства, подвергающиеся воздействиям критических температур, давлений или химических веществ. Композитный код объединяет в себе двухмерный и линейный код, позволяя, таким образом, использовать для считывания различное оборудование. Пример такого кода - Aztec Mesa. Штриховой символ кодового слова линейного штрих-кода, как правило, состоит из четырех частей: · комбинации элементов «Начало», обозначающей начало слова и определяющей направление считывания; · серии информационных элементов, т.е. элементов, которыми представлены данные; · комбинации элементов одного или нескольких контрольных знаков, обеспечивающей автоматическую проверку правильности считывания и надежность дешифрации закодированных данных; · комбинации элементов «Конец», обозначающей конец слова.
Каждый штриховой код вне зависимости от версии характеризуется следующими показателями: числом и высотой знаков, шириной модуля и др. Число знаков N в кодовом обозначении определяет длину кода. Естественно, желание проектировщика и производителя, наносящего знак на упаковку, — минимизировать число знаков, так как это позволяет: · свести к минимуму площадь упаковки, выделяемую для размещения и нанесения штрихового кода; · обеспечить надежность считывания информации; · строго ограничить объем выносимой на упаковку информации необходимым минимумом. Как правило, каждое кодовое обозначение на упаковке товара сопровождается пробной цифрой, которая предназначена, повышения надежности считывания кода. В спецификации код всегда указываются вид и положение пробной цифры. При этом необходимо помнить, что положение пробной цифры известно только поставщику считывающего устройства, и оно не расшифровывается. Кроме того, в каждом кодовом обозначении обязательно присутствует пробная цифра, подлежащая расшифровке после считывания. При этом высота штриха выбирается только из соображений легкости считывания, которое осуществляется при помощи специальных оптических устройств — сканеров, называемых зачастую бар-сканерами. Луч считывающего устройства должен пересечь все штрихи кода для того, чтобы прочитать закодированную в нем информацию. Это достигается при достаточной высоте штриха. Для удобства построения самый узкий штрих, который называют модулем, принимается в качестве базового. Другие штрихи и пробелы составляют 2 и 3 модуля, т.е. 2 или 3 толщины самого узкого штриха или пробела. Таким образом, все остальные линейные поперечные размеры штрихов и пробелов кратны целому числу этих модулей. Ширина модуля для конкретного штрихового кода является величиной постоянной, хотя для одного и того же стандарта штрихового кода могут применяться различные по размеру модули, что в свою очередь позволяет получать различные изображения. Такой метод построения штрихового кода существенно облегчает его печать и последующее считывание. В частности, в уже упомянутой символике кода EAN-13 модуль может меняться от 0,264 мм до 0,66 мм.
Ширина модуля Х представляет собой ширину наименьшего штриха или интервала между штрихами. Значение этого параметра двояко. С одной стороны, чем меньше модуль, тем более компактно кодовое обозначение, с другой — излишний малый модуль затрудняет считывание кода. Для выбора типа считывающего устройства требуется знание ширины модуля. Так, если модуль Х равен 0,4 мм, то разрешающая способность считывающего устройства должна быть менее чем 0,4 мм.Для кодов с двумя видами элементов по ширине важным параметром является соотношение этих двух элементов V, которое, как правило, принимается равным соотношению 3:1 или 2:1. Всякое кодовое обозначение должно иметь ограничители. В штриховом кодировании таким ограничителем в конце и в начале кода является спокойная зона R. В том случае, если считывающее устройство ручное, то R = 10%, т.е. примерно 2,5 мм, а при использовании сканирующего устройства или считывающей камеры R = 15%, т.е. приблизительно 6,5 мм. Высота кодового обозначения Н при применении ручных считывающих устройств должна быть равной 15% от длины штрихового кода, но не менее 6,5 мм, а при считывании сканером или камерой — не менее 25% от его длины. Эти рекомендации по высоте кода даны для статических операций считывания. В случае же считывания кода с движущегося товара Н должна корректироваться опытным путем. Каждая символика штрихового кода имеет алфавит — соответствие набора цифр кода определенному сочетанию пробелов и штрихов. Так, если расшифровать алфавит кода EAN-13 применительно к товарам потребительского назначения, то каждая цифра (разряд) кода представляет собой сочетание двух штрихов и двух пробелов (рис. 2.3). Рис. 2.3. Алфавит штрихового кода EAN-13
Первые две-три цифры, называемые обычно флагом, обозначают страну происхождения товара (табл. 2.1, рис. 2.4). Присвоение кода внутри любой страны производится торгово-промышленной палатой, где регистрируется каждый производитель товаров. Следующие четыре-пять цифр указывают на фирму-производителя товара. Затем наносятся еще пять цифр, обозначающих код товара.
Таблица 2.1 Структура кода EAN-13
Рис 2.4. Разбор кода EAN13 Последняя цифра контрольная и используется для правильного считывания предшествующих цифр, обеспечивая тем самым надежность штрихового кода. Рассчитывается она по следующей методике: · складываются цифры, стоящие на четных позициях кода; · результат первого действия умножается на 3; · складываются цифры, стоящие на нечетных позициях кода; · складываются результаты 2-го и 3-го действий; · определяется контрольное число, представляющее собой разность между полученной суммой и ближайшим к нему большим числом, кратным 10. Так, медицинский препарат имеет код 4601026034169 (рис. 2.3). Судя по флагу, данный продукт является российским товаром. Так ли это? Просчитаем контрольную цифру. У кода 4601026034169 она равна 9. 1. 6 + 1 + 2 + 0 + 4 + 6 = 19. 2. 19 х 3 = 57. 3. 4 + 0 + 0 + 6 + 3 + 1 = 14. 4. 57 + 14 = 71. 5. 80 – 71 = 9. Итак, в результате расчетов мы получили контрольное число 9, что соответствует товару из России. Таблица 2.2 Флаг кода, присвоенный странам мира Международной ассоциацией EAN
Необходимо помнить, что флаг кода закреплен за страной-производителем товара, но может обозначать и страну регистрации дочернего предприятия-изготовителя. Кроме того, он может указывать на страну-партнера, если предприятие совместное, или на страну, куда поставляется большая часть продукции. По существующим в нашей стране правилам, импортное изделие, реализуемое в торговой сети, может и не иметь на упаковке кода своей страны. Если какая-либо иностранная фирма зарегистрировала свой товар, например, в «Юнискам», то по существующим правилам штрихового кодирования он получает индекс 46, т. е. российский код EAN. Но это не означает, что товар изготовлен в России. Поэтому при чтении штрихового кода лучше посмотреть на дополнительную надпись на упаковке товара, указывающую на страну его изготовления. Необходимо также помнить, что каких-либо указаний о дате изготовления товара большинство кодов, в том числе и EAN-13, не имеет.
В том случае, если габаритные размеры маркируемого товара не позволяют разместить на нем штриховую версию EAN-13, можно воспользоваться версией EAN-8 (табл. 2.3). Использование кода EAN-8 характерно для товаров, продаваемых вразвес. Таблица 2.3 Структура кода EAN-8
При печатании штриховых символов кода на продаваемых в розничной торговле товарах возникает необходимость с учетом формы упаковки и ее габаритных размеров увеличивать или уменьшать размеры штрихового кода по отношению к базовым размерам. При этом стараются изменить высоту кода, оставляя неизменной ширину. Однако такая мера требует соблюдения следующего условия: высота штрихов должна быть равной половине ширины штрихового символа кодового слова. Все разновидности кода UPC/EAN наиболее распространены для кодирования товаров в пищевой промышленности. Кроме того, он широко используется в оптовой и розничной торговле, являясь комплексным кодом с точки зрения считывания и печатания. B промышленности чаще всего прибегают к коду 39, содержащему как цифровую, так и алфавитную информацию, с помощью которой можно закодировать 42 характеристики продукта. Во многих странах мира данный код является промышленным стандартом. Предыстория его появления на рынке такова. До середины 1970-х гг. технология штрихового кодирования распространялась только на 10 цифровых знаков — от 0 до 9. Низкая разрешительная способность данной технологии потребовала усовершенствования, и в 1974 г. в США был разработан штриховой код, предназначенный для машиночитаемого представления буквенно-цифровых данных. Он получил название «код 39» (Code 39). Начиная с 1981 г., код 39 был рекомендован к использованию в сфере распределения товаров применительно к машиночитаемой маркировке транспортных контейнеров. В настоящее время он широко распространен как в розничной, так и оптовой торговле. По замыслу авторов, код 39 предназначался для машиночитаемого представления 39 графических знаков, отсюда и его название. Штриховой символ каждого знака алфавита кода состоит из 5 темных штрихов и 4 светлых полос (пробелов). Из этих 9 элементов 3 — широкие, а остальные — узкие, что объясняет другое название кода — «З из 9». 2 из 5 темных штрихов и 1 пробел широкие, а остальные штрихи и пробелы узкие. На основе такого соотношения можно составить 40 комбинаций для штрихового, представления 10 цифровых знаков от 0 до 9, 26 букв латинского алфавита, тире, точки, интервалов,— разрядов и звездочек, являющихся признаком начала и конца кодового слова. Четыре дополнительные знака (S, /, +, %) изображаются пятью узкими штрихами, тремя широкими пробелами и одним узким пробелом. Отношение ширины широкого элемента кода (штриха или пробела) к ширине узкого может быть разным, но обычно составляет 3:1. Код 39 является дискретным, т. е. промежутки между штриховыми символами не несут в себе информации, а являются лишь разделителями. Штриховые символы всех знаков алфавита кода 39 самоконтролирующиеся, что предполагает автоматическое обнаружение дефектов при считывании кода сканером. Код «2 из 5 с чередованием» разработан американской фирмой «Intermec». Он является уплотненным вариантом одного из наиболее простых штриховых кодов, носящего название «2 из 5». Последний был предназначен для автоматизации сортировки грузопотоков в складском хозяйстве, но вследствие недостаточной информационной емкости широкого распространения не получил. Иногда этот код еще называют Interleawed Two of Five (ITF). Название кода «2 из 5 с чередованием» полностью соответствует его структуре, включающей 5 элементов (штрихов и пробелов), два из которых широкие. Информационные знаки, находящиеся на нечетных позициях кода, изображаются штрихами и расположены слева направо, а знаки, занимающие четные позиции, представлены пробелами. Вследствие этого элементы штриховых символов, относящихся к двум смежным информационным знакам кодового слова, чередуются. В отличие от кода «2 из 5», имеющего в качестве значащих элементов лишь штрихи, дополняемые разноширокими пробелами только как разделителями, без какой-либо информационной нагрузки, код «2 из 5 с чередованием» использует штрихи и пробелы как носители информации, что делает его более плотным и информационно насыщенным, а также позволяет кодировать большой объем информации на малых площадях упаковки товара, поскольку, применяя Линии для кодирования одной цифры, он кодирует следующую цифру в промежутках, что сокращает площадь кода наполовину. Его преимущество и в том, что он имеет прямоугольный контур, технологичен в исполнении (легко наносится на гофрированную упаковку). Как правило, данный код используется при кодировании партий товаров. Довольно часто применяется и код 128, позволяющий кодировать номер партии товара, дату его изготовления, срок реализации, гарантийные условия, и пр. В медицинской промышленности широко распространен кодКодбар (Codabar), имеющий высокую надежность и сочетающий в себе цифровой код и алфавитную идентификацию. Его используют, как правило, при кодировании операций по переливанию крови. Кроме перечисленных, в практике используются коды 93, 460, 469, 978, ISSN (для газет), ISBN (для книг) и др. Существует понятие «высота» штрихового кода. Спецификация отдельных символов определяет требуемую или оптимальную высоту кода в отношении соответствующего считывания с хорошим результатом. Код 39 обычно является длинным, а высота его небольшая. Код EAN/U.P.C. является относительно коротким, но высоким, ибо считывается в любом направлении, что является положительным с точки зрения неопытного персонала, использующего фиксированные сканеры для контроля предметов различных размеров. Поперечные (стеллажные) коды состоят из строк, штрихов и пробелов, располагаемых сверху других строк. Матричные коды включают в себя несколько строк, формирующих изображения из черного и белого. Штриховые коды могут располагаться горизонтально (лестнично) или вертикально (частокольная изгородь). Методы печатания кодов и методы их сканирования помогают определить, какой из них использовать. Лестничная форма считывается лучше при округлой поверхности, такой, как банка. Сканирующий луч при этом окажется всегда в одной и той же плоскости. На конвейере нет необходимости использовать растровые сканеры, ибо движение банки дает благоприятную возможность считывания фиксированным лучом. Лестничная форма кода обеспечивает хорошее качество в случае использования некоторых методов печати. Например, если печатание точки не функционирует, принтер будет оставлять линию по всей длине штриха. Плохо пропечатанная точка в случае кода «частокольной изгороди», может оставить весь штриховой код неотпечатанным. Код типа частокольной изгороди оказывается наилучшим в случае, когда совокупность кодов располагается один над другим. Этот код лучше проглядывается на коробках, ибо оказывается расположенным параллельно краю коробки. В некоторых штриховых кодах каждый набор штрихов и кодов располагается по отдельности, а между этими наборами размещаются так называемые «межзнаковые интервалы». Эти штриховые коды называют дискретными кодами. Например, код 39 был создан так, чтобы его можно было печатать отдельными (индивидуальными) штампами, такими, как пишущая машинка. В 1970 г. он был основным методом односторонней печати. Код 39 был особенно успешным в случае, когда информация, закладываемая в штриховой код, накладываемый на каждый предмет, была различной, например, при кодировании автомобильных частей для прослеживания их прохождения. Непрерывные коды не имеют межзнаковых промежутков, и все штрихи и пробелы участвуют в формировании данных. Код U.P.C. (универсальный код продукции) был разработан для того, чтобы печатание осуществлялось печатающими прессами при помощи квалифицированных специалистов и обычных специалистов по обработке пленок без изменения информации от одного кода к другому. Код 128 является непрерывным кодом. Современные термические или точечно-матричные принтеры могут на выбранном месте печатать любую конфигурацию, дискретную или непрерывную. Большинство штриховых кодов являются линейчатыми, хотя новейшие конфигурации представляют собой двухразмерные коды. Прочие коды — это просто вертикальные линии, как, например, почтовые коды США. Существует много специальных конфигураций, позволяющих добиться специфических приложений, например, иллюминаторные коды с оптическим увеличением. Линейчатые коды являются наиболее распространенными кодами вследствие простоты их печати и считывания. Хотя большое количество других методов автоматической идентификации весьма полезны, линейчатые штриховые в среднем очень распространены. Они дают возможность хорошо сочетать выгоду и некоторые недостатки. Они легко формируются для выполнения специфических работ. Большое количество методов печати может обеспечить печатание кодов при удовлетворительном уровне качества осуществления сканирования. В большинстве случаев нет необходимости в большом количестве данных, ибо они могут нести информацию в пределах ограниченного пространства. Линейчатые штриховые коды могут считываться почти всеми методами сканирования, как контактными, так и на расстоянии (в зависимости от сканирующего устройства и размера штрихов). Двухразмерные штриховые коды обладают высокими потенциальными возможностями. Важным здесь является размер символов, необходимое количество информации и методы печатания. С точки зрения использования сканирующих устройств двухразмерных кодов, необходимо учитывать пригодность сканера и правильность считывания. На решение существенное влияние могут оказать условия сканирования. Двухразмерные штриховые коды особенно полезны в условиях, где пространство представляет собой проблему, где база данных недоступна или где требуется весьма высокая скорость сортировки. Двухразмерные штриховые коды могут использоваться для малых деталей, таких, как драгоценности или микрочипсы электронных устройств, или для случаев большого объема данных. Когда база данных оказывается недоступной, двухразмерный код весьма полезен и иногда называется портативным файлом данных. Некоторые двухразмерные коды могут нести обширное количество информации, такое, как история болезни пациента, которая при необходимости может считываться. В случае ошибочного определения, ошибочного контроля, реконструкции данных избыточности характеристик двухмерный код усиливает защиту заложенной в него информации. Фирма «Юнайтед Парцел Сервис» разработала «МаксиКод», предназначенный для высокоскоростной сортировки пакетов различных размеров и формы. Он оказался способным превосходно управлять функциями сортировки и стал доминирующим методом автоматической идентификации прохождения упаковок. Некоторые штриховые коды являются полностью цифровыми (только цифровыми), в то время, как другие — буквоцифровые. Обычно цифровые коды занимают мало пространства. Если требуется полный набор данных стандарта ASCII (совокупность знаков и кодов, состоящая из 128 знаков, включая как знаки управления, так и знаки печати), то код становится очень сложным и запутанным. Большинство штриховых кодов имеют «скрытую зону» определения. Это области, расположенные спереди и сзади штрихового кода, не имеющие запечаток. Они необходимы для того, чтобы сканер имел беспомеховую зону самоустановки. Скрытая зона подготавливает сканер для захвата штрихового сигнала. «Контрольные знаки» или «контрольные цифры» усиливают защищенность данных. Они представляют собой знаки, которые показывают, как правильно должен считываться данный символ. Наиболее известной является последняя цифра в звене EAN (европейского эквивалента универсального кода продукции). Согласно математической формуле происходит сложение знаков символа с последующим делением суммы с целью получения результирующего числа. Это число добавляется к звену, и если звено считывается, расчет повторяется снова. Если же результат оказывается отличным от указанного в звене, то это означает ошибку, т.е. что штриховой код был считан неверно и данные отвергаются. Защищающие коды, такие, как код 39, являются кодами, которые либо успешно считываются, либо не считываются вовсе. Поэтому типичной является малая вероятность ошибочного считывания или вероятность допущения существенных ошибок. При использовании защищающих кодов нет необходимости в контрольных цифрах. Несчитывание происходит в том случае, если сканирующая система не способна произвести декодирование того, что она воспринимает ввиду отсутствия этой информации в запоминающем устройстве. Ошибочное считывание происходит в том случае, когда одна буква или число интерпретируется другой буквой или числом. Другим понятием, требующим обсуждения, является понятие «скорость исправления ошибки». Это свойственно ситуации, когда считывается один знак, а должен был считываться другой. Изучение появления такого рода ошибок показало соотношение 1 к 3 000 000 случаев. Эти ошибки обычно свойственны человеческому зрению при написании и считывании. Цифра 4 подобна цифре 9, цифра 5 — букве S, а цифра 1 (единица) подобна букве S (малой L) или S. Некоторые из этих проблем случаются при написании текста, а некоторые — при его считывании. Эти проблемы не свойственны штриховым кодам. «Интерпретация считываемости человеком» или «информативность» есть информация, закодированная в штриховом коде, но представленная в приблизительной форме, воспринимаемой человеком. Эта информация может располагаться выше кода, вдоль него или под ним. При этом специальные знаки могут быть, а могут и не присутствовать. Многие стандарты кодов и стандарты их применения определяют правило считываемое информации человеком. Некоторые коды могут преобразовываться в случае, если возникают проблемы, связанные с ущербом или другими случаями неудовлетворительного считывания. Это особенно свойственно двухразмерным кодам. Для обнаружения таких проблем существуют методы обнаружения ошибок. Коррекция ошибок с применением кода коррекции ошибок позволяет локализовать проблему и обеспечить гарантию, что все данные будут правильно считаны. «Суффиксы» есть дополнительные штриховые коды, располагаемые после основного кода. Например, на журналы наносится код EAN (европейский эквивалент унифицированного кода продукции), но может быть и другой код, состоящий из цифр от 2 до 5. Суффиксы часто присутствуют в таких кодах, как код 128 или код «Интерливд 2-5». Эти дополнительные коды могут обеспечить весьма ценную информацию, необходимую для решения многих проблем. Например, такому производству, как автомобильное или электронное, свойственно изменение вида используемых деталей, но при этом неизменным остается число элементов. Суффиксный код может позволить произвести изменение технического наименования деталей, для которых существующий код остается работоспособным для поставляющей системы. Суффиксный код обеспечивает смену месяца выпуска журнала, где смена номера самого предмета от месяца к месяцу не производится. Суффиксный код задается производителем, например на купонах, обозначая либо дату, либо информацию о цене выкупа. «Автоматическое распознавание» означает, что сканирующее устройство способно считывать и декодировать более одного символа. До момента появления в 1990-х годах компьютеров с большим объемом памяти не было достаточных мощностей для того, чтобы в системах хранить программы с большим количеством символов. Кроме того, обработка их была слишком медленной. В настоящее время большинство компьютеров способно считывать и интерпретировать различного рода коды. «Автоматическое распознавание» и трафаретные таблицы являются выгодными там, где организация функционирует в области мультипроизводства при использовании собственных символов. Это существенно с точки зрения усиления жизнеспособности используемых многознаковых кодов. Гибридно-эталонные системы, использующие трафаретные таблицы в пределах компьютера, могут позволить использование номерных и кодовых систем различных организаций. Большинство новых систем способны опознавать определенное множество кодов. В США кода EAN (европейского эквивалента универсального кода продукции) практически не существует, но большинство новых систем способны их сканировать (считывать). В процессе создания новых систем в первую очередь следует учитывать перечень индустриальных стандартов и методы символогии. Когда определенная организация является промышленной и совершенствует методы идентификации или она работает с несколькими производствами, то бок о бок должны рассматриваться различные методы кодирования.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|