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条形码基本知识1/66第一章条形码概述第1.1节条形码的发展历史条码最早出现在40年代，但得到实际应用和发展还是在70年代左右。现在世界上的各个国家和地区都已普遍使用条码技术，而且它正在快速的向世界各地推广，其应用领域越来越广泛，并逐步渗透到许多技术领域。早在40年代，美国乔·伍德兰德(JoeWoodLand)和伯尼·西尔沃(BernySilver)两位工程师就开始研究用代码表示食品项目及相应的自动识别设备，于1949年获得了美国专利。这种代码的图案如下图:该图案很像微型射箭靶，被叫做“公牛眼”代码。靶式的同心圆是由圆条和空绘成圆环形。在原理上，“公牛眼”代码与后来的条码很相近，遗憾的是当时的工艺和商品经济还没有能力印制出这种码。然而，10年后乔·伍德兰德作为IBM公司的工程师成为北美统一代码UPC码的奠基人。以吉拉德·费伊塞尔(GirardFessel)为代表的几名发明家，于1959年提请了一项专利，描述了数字0-9中每个数字可由七段平行条组成。但是这种码使机器难以识读，使人读起来也不方便。不过这一构想的确促进了后来条形码的产生于发展。不久，E·F·布宁克(E·F·Brinker)申请了另一项专利，该专利是将条码标识在有轨电车上。60年代期西尔沃尼亚（Sylvania)发明的一个系统，被北美铁路系统采纳。这两项可以说是条形码技术最早期的应用。1970年美国超级市场AdHoc委员会制定出通用商品代码UPC码，许多团体也提出了各种条码符号方案。UPC码首先在杂货零售业中试用，这为以后条形码的统一和广泛采用奠定了基础。次年布莱西公司研制出布莱西码及相应的自动识别系统，用以库存验算。这是条形码技术第一次在仓库管理系统中的实际应用。1972年蒙那奇·马金（MonarchMarking)等人研制出库德巴（Codebar)码，到此美国的条形码技术进入新的发展阶段。1973年美国统一编码协会（简称UCC）建立了UPC条码系统，实现了该码制标准化。同年，食品杂货业把UPC码作为该行业的通用标准码制，为条码技术在商业流通销售领域里的广泛应用，起到了积极的推动作用。1974年Intermec公司的戴维·阿利尔（Davide·Allair)博士研制出39码，很快被美国国防部所采纳，作为军用条码码制。39码是第一个字母、数字式想结合的条码，后来广泛应用于工业领域。1976年在美国和加拿大超级市场上，UPC码的成功应用给人们以很大的鼓舞，尤其是欧洲人对此产生了极大兴趣。次年，欧洲共同体在UPC-A码基础上制定出欧洲物品编码EAN-13和EAN-8码，签署了“欧洲物品编码”协议备忘录，并正式成立了欧洲物品编码协会（简称EAN）。到了1981年由于EAN已经发展成为一个国际性组织，故改名为“国际物品编码协会”，简称IAN。但由于历史原因和习惯，至今仍称为EAN。（后改为EAN-international）日本从1974年开始着手建立POS系统，研究标准化以及信息输入方式、印制技术等。并在EAN基础上，于1978年制定出日本物品编码JAN。同年加入了国际物品编码协会，开始进行厂家登记注册，并全面转入条码技术及其系列产品的开发工作，10年之后成为EAN最大的用户。从80年代初，人们围绕提高条码符号的信息密度，开展了多项研究。128码和93码就是其中的研究成果。128码于1981年被推荐使用，而93码于1982年使用。这两种码的优点是条码符号密度比39码高出近30%。随着条码技术的发展，条形码码制种类不断增加，因而标准化问题显得很突出。为此先后制定了军用标准1189；交插25码、39码和库德巴码ANSI标准MH10.8M等等。同时一些行业也开始建立行业标准，以适应发展需要。条形码基本知识2/66此后，戴维·阿利尔又研制出49码，这是一种非传统的条码符号，它比以往的条形码符号具有更高的密度（即二维条码的雏形）。接着特德·威廉斯（TedWilliams）推出16K码，这是一种适用于激光扫描的码制。到1990年底为止，共有40多种条形码码制，相应的自动识别设备和印刷技术也得到了长足的发展。从80年代中期开始，我国一些高等院校、科研部门及一些出口企业，把条形码技术的研究和推广应用逐步提到议事日程。一些行业如图书、邮电、物资管理部门和外贸部门已开始使用条形码技术。1988年12月28日，经国务院批准，国家技术监督局成立了“中国物品编码中心”。该中心的任务是研究、推广条码技术；同意组织、开发、协调、管理我国的条码工作。下图为常用的两种条码识读设备:在经济全球化、信息网络化、生活国际化、文化国土化的资讯社会到来之时，起源于40年代、研究于60年代、应用于70年代、普及于80年代的条码与条码技术，及各种应用系统，引起世界流通领域里的大变革正风靡世界。条码作为一种可印制的计算机语言、未来学家称之为“计算机文化”。90年代的国际流通领域将条码誉为商品进入国际计算机市场的“身份证”，使全世界对它刮目相看。印刷在商品外包装上的条码，象一条条经济信息纽带将世界各地的生产制造商、出口商、批发商、零售商和顾客有机地联系在一起。这一条条纽带，一经与EDI系统相联，便形成多项、多元的信息网，各种商品的相关信息犹如投入了一个无形的永不停息的自动导向传送机构，流向世界各地，活跃在世界商品流通领域。第1.2节一维条码简述条码是将线条与空白按照一定的编码规则组合起来的符号，用以代表一定的字母、数字等资料。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，此信号经光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码后还原为相应的文数字，再传入电脑。条码辨识技术已相当成熟，其读取的错误率约为百万分之一，首读率大于98%，是一种可靠性高、输入快速、准确性高、成本低、应用面广的资料自动收集技术。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字)是由几个线条(Bar)及几个空白(Space)组成，以及字母的排列。一般较流行的一维条码有39码、EAN码、UPC码、128码，以及专门用于书刊管理的ISBN、ISSN等。各种一维条码的发明年代归纳于表1.1，标准制定年代则归纳于表1.2。表1.1一维条码发明年代表年条码名称发明人或公司特殊意义1949Bull’sEyeCode(公牛眼码)N.JoeWoodland,BernardSilver第一个条码1973UPCIBM首次大规模应用的条码1972CodabarMonarchMarkingSystem197439码DavidC.Allias(Intermec)第一个商业性文数字条码1976EANEAN协会条形码基本知识3/661981Code1281983Code93表1.2一维条码标准制定年代表年条码纳入标准1982Code39MilitaryStandard11891983Code39,Interleaved2of5,CodabarANSIMH10.8M1984UPCANSIMH10.8M1984Code39AIAG标准1984Code39HIBC标准从UPC以后，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(OneDimensionalBarcode,1D)和二维码(TwoDimensionalCode,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，详细内容将在下一章介绍。目前全世界一维条码的种类达225种左右，本书仅介绍最通用的标准，如UPC、EAN、39码、128码等。此外，书籍和期刊也有国际统一的编码，特称为ISBN(国际标准书号)和ISSN(国际标准丛刊号)。第1.3节一维条码系统的运作一般运作流程如图所示:根据上述流程，条码系统主要由下列元素构成：1.条码编码方式依不同需求选择适当的条码编码标准，如使用最普遍的EAN、UPC，或地域性的CAN、JAN等，一般以最容易与交易夥伴流通的编码方式最佳。2.条码机(BarcodePrinter)顾名思义是专门用来列印条码标签的印表机，这些印表机大部份是应用在工作环境较恶劣的工厂中，而且必需能负荷长时间的工作时数，所以在设计时，特别相当重视耐用性及稳定性，以致于其价格也比一般印表机来得贵。有些公司也提供各式特殊设计的纸张，可供一般的雷射印表机及点阵印表机印制条码。大多数条码印表机是属于「热感式印表机」或是「热转式印表机」两种，其差别在于：热感式条码机(ThermalPrinter)热感式条码机的原理是将印字头加热，再运用热度与停留时间来促使感应纸显示出不同深浅的颜色。其优点是条码品质佳、且价格较低廉，且一般热感式条码机的体积可以制造到很小，不过其缺点是因为必条形码基本知识4/66须采用感光纸，感光纸不耐光线照射，易造成纸上条码褪色，影响辨识率。热转式条码机(ThermalTransferPrinter)热转式条码机的列印原理，是将碳粉带加热后转印至纸上，故像雷射印表机般可采普通纸，条码也较不容易因为光线照射而褪色，列印的品质比热感式更好，不过价格较高，且体积较大。此外，一般常用的印表机也可列印条码，其中以雷射印表机的品质最好。目前市面上彩色印表机也相当普遍，而条码在列印时颜色的选择也是十分重要的，一般是以黑色当作条色，如果无法使用黑色时，可利用青色、蓝色或绿色系列取代。而底色最好以白色为主，如果无法使用白色时，可利用红色或黄色系列代之。各式印表机之比较机种品质价格优点缺点静电式优良昂贵列印品质十分完美成本花费太高雷射式优良偏高操作容易品质完美列印成本较高热感式优良偏高列印品质佳摩擦年度不高点矩阵普通便宜操作容易价格便宜列印品质不稳喷墨式普通便宜节省标签纸张成本需特别阅读机3.条码扫瞄器(BarcodeReader，或称Scanner)用以扫瞄条码，读取条码所代表字元、数值及符号的周边设备称为条码扫瞄器。其原理是藉由电源激发「发光二极体」而射出一束红外线「扫瞄」条码，由于空白会比线条反映回来更多的光度，藉由这些明暗关系，让光感应接收器的反射光有着不同的类比信号，然后再经由解码器译成资料。条码扫瞄器的类型大致可分为下列几种：笔式扫瞄器(Wand，俗称光笔)是一种外型像笔的扫瞄器，使用时以机就物，即移动光笔去扫瞄物体上的条码。光笔的价格大众化，但扫瞄的长度稍受限制，大约在32个字元左右，较适合一般小商店及个人使用。固定式扫瞄器(Fix-mountScanner)为一种体积较大，价格较高的扫瞄系统，使用时以物就机，即机器固定，以物品的移动来扫瞄解码，适用于输送带或一般大型超市。CCD扫瞄器CCD(ChangeCoupledDevice,光耦合装置)扫瞄器采用发光二极体的泛光源照明整个条码，再透过平面镜与光栅将条码符号映射到由光电二极体组成的探测器阵列上，经探测器完成光电转换，再由电路系统对探测器阵列中的每一光电二极体依次采集信号，辨识出条码符号，完成扫瞄。CCD扫瞄器的优点是操作方便，不直接接触条码也可辨读，性能较可靠，寿命较长，且价格较雷射扫瞄器便宜。雷射扫瞄器(LaserScanner)藉由雷射光束的扫瞄来读取条码的资料，由于它和光笔式扫瞄器一样，可自由移动到物体处扫瞄，因此条码的长度在容许的范围下并不会受到限制，不过光笔一定要接触到条码的表面才能辨读，雷射扫瞄器的扫瞄距离较光笔、CCD来得远，故在扫瞄时则可悬空划过条码。条形码基本知识5/664.编码器及解码器编码器(Encoder)及解码器(Decoder)是介于资料与条码间的转换工具，编码器(BarcodeEncoder)可将资料编成条码。而解码器(Decoder)要原理是由传入的类比讯号分析出黑、白线条的宽度，然后根据编码原则，将条码资料解读出来，再经过电子元件的转换后，转成电脑所能接受的数位讯号。5.应用程式介面(API)负责处理应用程式与条码化的介面，以供应用程式处理条码，达