第一章條碼概述

交通運(yùn)輸工程學(xué)院TransportationengineeringSchoollwslwusheng@163.com(2014.4)條碼技術(shù)與射頻識(shí)別BarCodeTechnologyandRFID第一章條碼技術(shù)1.1條碼概論1.2條碼印制技術(shù)1.3條碼識(shí)別技術(shù)1.4條碼檢測(cè)技術(shù)1.5一維條碼及其應(yīng)用1.6二維條碼及其應(yīng)用主要內(nèi)容1.1條碼概論1）條碼的歷史條碼技術(shù)誕生于20世紀(jì)40年代,在近20年間得到實(shí)際應(yīng)用和迅速發(fā)展.20世紀(jì)40年代后期，美國(guó)喬·伍德蘭德和貝尼·西爾佛兩位工程師就開(kāi)始研究用條碼表示食品項(xiàng)目以及相應(yīng)的自動(dòng)識(shí)別設(shè)備，并于1949年獲得了美國(guó)專利。該圖案很像微型射箭靶，稱作“公牛眼”條碼。1.1.1條碼的起源與發(fā)展1）條碼的歷史1970年，美國(guó)超級(jí)市場(chǎng)AdHoc委員會(huì)制定了通用商品代碼——

UPC代碼（UniversalProductCode），UPC商品條碼首先在雜貨零售業(yè)中試用，這為以后該碼制的統(tǒng)一和廣泛采用奠定了基礎(chǔ)。1.1.1條碼的起源與發(fā)展1）條碼的歷史美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)（UniformCodeCouncil，UCC）于1973年建立了UPC商品條碼應(yīng)用系統(tǒng)。同年，食品雜貨業(yè)把UPC商品條碼作為該行業(yè)的通用商品標(biāo)識(shí)，為條碼技術(shù)在商業(yè)流通銷售領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用，起到了積極的推動(dòng)作用。1.1.1條碼的起源與發(fā)展1）條碼的歷史歐洲物品編碼系統(tǒng)（EAN）

1977年，歐洲共同體在12位的UPC-A商品條碼的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出與UPC-A商品條碼兼容的EAN系統(tǒng)，并簽署了歐洲物品編碼協(xié)議備忘錄，正式成立了歐洲物品編碼協(xié)會(huì)（EuropeanArticleNumberingAssociation），簡(jiǎn)稱EAN。直到1981年，由于EAN組織已發(fā)展成為一個(gè)國(guó)際性組織，改稱為“國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)”（InternationalArticleNumberingAssociation），簡(jiǎn)稱EANInternational。2002年，改名為GS1。1.1.1條碼的起源與發(fā)展1）條碼的歷史

1.1.1條碼的起源與發(fā)展條碼在我國(guó)的發(fā)展：1988年12月28日，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，成立了中國(guó)物品編碼中心（ANCC）負(fù)責(zé)統(tǒng)一組織、協(xié)調(diào)、管理我國(guó)的條碼工作。1991年4月，中國(guó)物品編碼中心（ANCC）代表我國(guó)加入國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)EAN，為全面開(kāi)展我國(guó)條碼工作創(chuàng)造了先決條件。中國(guó)商品條碼系統(tǒng)成員數(shù)量近年來(lái)迅速增加，截止到2003年12月31日，我國(guó)共有10萬(wàn)多家企業(yè)成為中國(guó)商品條碼系統(tǒng)成員。1.1.1條碼的起源與發(fā)展小型化和微型化是條碼技術(shù)產(chǎn)品今后發(fā)展的重要方向。在條碼閱讀設(shè)備的開(kāi)發(fā)方面，無(wú)線識(shí)讀器是今后的發(fā)展趨勢(shì)，掃描器的重點(diǎn)是圖像式和激光式掃描器等品種。在印刷技術(shù)設(shè)備的研制方面，今后應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展適合于小批量印制的包括現(xiàn)場(chǎng)專用打碼機(jī)在內(nèi)的各種專用印制機(jī)。

2）條碼的發(fā)展趨勢(shì)

1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論（1）條（bar)（2）空(space)（3）空白區(qū)(cleararea)（4）起始符(startcharacter)（5）終止符(stopcharacter)（6）中間分隔符(centralseparatingcharacter)（7）供人識(shí)別的字符(humanreadablecharacter)（8）條碼數(shù)據(jù)符(barcodedatecharacter)（9）條碼(barcode)1）基本術(shù)語(yǔ)2）條碼的基本概念與符號(hào)結(jié)構(gòu)條碼：由一組規(guī)則排列的條、空及其對(duì)應(yīng)字符組成的標(biāo)記，用以表示一定的信息。

1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論代碼碼制

條碼字符集

連續(xù)性與非連續(xù)性

定長(zhǎng)條碼與非定長(zhǎng)條碼

雙向可讀性

自校驗(yàn)特性

條碼密度條碼質(zhì)量1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論3）幾個(gè)基本概念4）條碼的分類一維條碼（1）商品條碼：EAN碼和UPC碼。（2）物流條碼：128碼、ITF碼、39碼、庫(kù)德巴（Codabar）碼等。二維條碼（1）行排式二維條碼（2Dstackedbarcode）（2）矩陣式二維條碼（2Dmatrixbarcode）1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論（1）代碼的編碼方法

（2）條碼符號(hào)的編碼方法（3）編碼容量

（4）條碼的校驗(yàn)與糾錯(cuò)方式

5）條碼的編碼理論概述

1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論（1）代碼的編碼方法

代碼的編碼系統(tǒng)是條碼的基礎(chǔ)，不同的編碼系統(tǒng)規(guī)定了不同用途的代碼的數(shù)據(jù)格式、含義及編碼原則。編制代碼須遵循有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)與需求選擇適合的代碼及數(shù)據(jù)格式，并且遵守相應(yīng)的編碼原則。比如，對(duì)商品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，應(yīng)選用由國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)（EAN）和統(tǒng)一代碼委員會(huì)（UCC）規(guī)定的、用于標(biāo)識(shí)商品的代碼系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括EAN/UCC-13、EAN/UCC-8、UCC-12三種代碼結(jié)構(gòu)，廠商可根據(jù)具體情況選擇合適的代碼結(jié)構(gòu)，并按照惟一性、無(wú)含義性、穩(wěn)定性的原則進(jìn)行編制。1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論（2）條碼符號(hào)編碼方法

（a）寬度調(diào)節(jié)法

25條碼是一種只有條表示信息的非連續(xù)型條碼。條碼字符由規(guī)則排列的５個(gè)條構(gòu)成，其中有兩個(gè)寬單元，其余是窄單元。寬單元一般是窄單元的三倍，寬單元表示二進(jìn)制的“1”，窄單元表示二進(jìn)制的“0”。

按這種方式編碼時(shí)，是以窄元素(條紋或間隔)表示邏輯值“0”，寬元素(條紋或間隔)表示邏輯值“l(fā)”。1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(2)條碼符號(hào)編碼方法（b）模塊組配法商品條碼模塊的標(biāo)準(zhǔn)寬度是0.33mm，它的一個(gè)字符由兩個(gè)條和兩個(gè)空構(gòu)成，每一個(gè)條或空由1-4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度模塊組成。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的條模塊表示二進(jìn)制的“1”，而一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寬度的空模塊表示二進(jìn)制的“0”。1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(3)編碼容量

代碼的編碼容量代碼的編碼容量即每種代碼結(jié)構(gòu)可能編制的代碼數(shù)量的最大值。例如，EAN/UCC-13代碼的結(jié)構(gòu)一，有5位數(shù)字可用于編制商品項(xiàng)目代碼，在每一位數(shù)字的代碼均無(wú)含義的情況下，其編碼容量為100000，所以廠商如果選擇這種代碼結(jié)構(gòu)，最多能標(biāo)識(shí)100000種商品。1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(3)編碼容量

寬度調(diào)節(jié)法編碼容量?jī)H有兩種寬度單元的條碼符號(hào)，即編碼容量為：C(n，k)，這里C(n，k)=n(n-1)...(n-k+1)／k!其中，n是每一條碼字符中所包含的單元總數(shù)，k是寬單元或窄單元的數(shù)量。

例如：39條碼，它的每個(gè)條碼字符有9個(gè)單元組成，其中3個(gè)是寬單元，其余是窄單元，那么，其編碼容量為：

C(9，3)=9×8×7／(3×2×1)=84。

1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(3)編碼容量模塊組配的條碼符號(hào)編碼容量若每個(gè)條碼字符包含的模塊是恒定的，其編碼容量為C(n-1，2k-1)，其中n為每一條碼字符中包含模塊的總數(shù)，k是每一條碼字符中條或空的數(shù)量，k應(yīng)滿足1≤k≤n／2。例如93碼，它的每個(gè)條碼字符中包含9個(gè)模塊，每個(gè)條碼字符中的條的數(shù)量為3個(gè)，其編碼容量為：C(9-1，2×3-1)=8×7×6×5×4／(5×4×3×2×1)=561.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(4)條碼的校驗(yàn)與糾錯(cuò)方式

一維碼的校驗(yàn)方法：一維碼在糾錯(cuò)上主要采用校驗(yàn)碼的方法。即從代碼位置序號(hào)第二位開(kāi)始，所有的偶（奇）數(shù)的數(shù)字代碼求和的方法來(lái)校驗(yàn)條碼的正確性。校驗(yàn)的目的是保證條空比的正確性。1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論(4)條碼的校驗(yàn)與糾錯(cuò)方式二維碼的糾錯(cuò)功能：二維碼在保障識(shí)讀正確方面采用了更為復(fù)雜、技術(shù)含量更高的方法。例如PDF417碼，在糾錯(cuò)方法上采用索羅門(mén)算法，見(jiàn)圖。不同二維條碼可能采用不同的糾錯(cuò)算法。糾錯(cuò)是為了當(dāng)二維條碼存在一定局部破損情況下還能采用替代運(yùn)算還原出正確的碼詞信息。

1.1.2條碼編碼符號(hào)結(jié)構(gòu)與編碼理論1）25條碼

2）交插25條碼3）39條碼4）庫(kù)德巴條碼

1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼介紹1）25條碼25條碼是一種只有條表示信息的非連續(xù)型條碼。每一個(gè)條碼字符由規(guī)則排列的5個(gè)條組成，其中有兩個(gè)條為寬單元，其余的條和空，字符間隔是窄單元，故稱之為“25條碼”。1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼25條碼的字符集為數(shù)字字符0-9。25條碼由左側(cè)空白區(qū)、起始符、數(shù)據(jù)符、終止符及右側(cè)空白區(qū)構(gòu)成?？詹槐硎拘畔?，寬條的條單元表示二進(jìn)制的“1”，窄條的條單元表示二進(jìn)制的“0”，起始符用二進(jìn)制“110”表示（二個(gè)寬條和一個(gè)窄條），終止符用二進(jìn)制“101”表示（中間是窄條，兩邊是寬條）。1）25條碼1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼22）交插25條碼

交插25條碼（interleaved2of5barcode）是在25條碼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由美國(guó)的Intermec公司于1972年發(fā)明的。交插25條碼起初廣泛應(yīng)用與倉(cāng)儲(chǔ)及重工業(yè)領(lǐng)域：1987年開(kāi)始用于運(yùn)輸包裝領(lǐng)域。1987年日本引入了交插25條碼，用于儲(chǔ)運(yùn)單元的識(shí)別與管理。1997年我國(guó)也研究制定了交插25條碼標(biāo)準(zhǔn)（GB/T16829-1997）

主要應(yīng)用于運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)線、圖書(shū)情報(bào)等領(lǐng)域的自動(dòng)識(shí)別管理。

1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼交插25條碼是一種條、空均表示信息的連續(xù)型、非定長(zhǎng)、具有自校驗(yàn)功能的雙向條碼。它的字符集為數(shù)字字符0-9。下圖是表示“3185”的交插25條碼的結(jié)構(gòu)。1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼2）交插25條碼

每一個(gè)條碼數(shù)據(jù)符由5個(gè)單元組成，其中兩個(gè)是寬單元（用二進(jìn)制“1”表示）。組成條碼符號(hào)的條碼數(shù)據(jù)符個(gè)數(shù)為偶數(shù)。條碼符號(hào)從左到右，表示奇位數(shù)字符的條碼數(shù)據(jù)符由條組成，表示偶位數(shù)字符的條碼數(shù)據(jù)符由空組成。起始符包括兩個(gè)窄條和兩個(gè)窄空，終止符包括兩個(gè)條（一個(gè)寬條，一個(gè)窄條）和一個(gè)窄空組成。1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼2）交插25條碼

起始符包括兩個(gè)窄條和兩個(gè)窄空，終止符包括兩個(gè)條（一個(gè)寬條、一個(gè)窄條）和一個(gè)窄空組成。它的字符集為數(shù)字字符0-9，字符的二進(jìn)制表示見(jiàn)下表。字符二進(jìn)制表示字符二進(jìn)制表示0001105101001100016011002010017000113110008100104001019010101.1.3幾種常見(jiàn)的條碼2）交插25條碼

條碼數(shù)據(jù)符所表示的字符個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，應(yīng)在字符串左端添“0”，如圖所示。條碼符號(hào)從左到右，表示奇數(shù)位字符的條碼數(shù)據(jù)符由條組成，表示偶數(shù)位字符的條碼數(shù)據(jù)符由空組成。1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼2）交插25條碼

3）39條碼

39條碼（Code39）是1975年由美國(guó)的Intermec公司研制的一種條碼，它能夠?qū)?shù)字、英文字母及其他字符等44個(gè)字符進(jìn)行編碼。首先在美國(guó)國(guó)防部得到應(yīng)用。目前廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)、材料管理、經(jīng)濟(jì)管理、醫(yī)療衛(wèi)生和郵政、儲(chǔ)運(yùn)單元等領(lǐng)域。我國(guó)于1991年研究制定了39條碼標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12908-2002），推薦在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)線、圖書(shū)情報(bào)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域應(yīng)用39條碼。

1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼

39條碼的每一個(gè)條碼字符由九個(gè)單元組成（5個(gè)條單元和4個(gè)空單元），其中3個(gè)單元是寬單元（用二進(jìn)制“1”表示），其余是窄單元（用二進(jìn)制“0”表示），故稱之為“39條碼”。

39條碼是一種條、空均表示信息的非連續(xù)型、非定長(zhǎng)、具有自校驗(yàn)功能的雙向條碼。

表示“B2C3”的39條碼1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼3）39條碼

39條碼可編碼的字符集包括：

A-Z和0-9的所有數(shù)字字母；

特殊字符：空格$%+-·/；

起始符/終止符。

每個(gè)條碼字符共9個(gè)單元，其中有3個(gè)寬單元和6個(gè)窄單元，共包括5個(gè)條和4個(gè)空；非數(shù)據(jù)字符等于兩個(gè)符號(hào)字符。

1.1.3幾種常見(jiàn)的條碼3）39條碼

4）庫(kù)德巴條碼

庫(kù)德巴條碼是1972年研制出來(lái)的，它廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生和圖書(shū)館行業(yè)，也用于郵政快件上。美國(guó)輸血協(xié)會(huì)還將庫(kù)德巴條碼規(guī)定為血袋標(biāo)識(shí)的代碼，以確保操作準(zhǔn)確，保護(hù)人類生命安全。

我國(guó)于1991年研究制定了庫(kù)德巴條碼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T12909-19