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1、第四章第三部分 物流条码技术,1.条码技术的起源与发展,(1)条码的历史：条形码的诞生阶段（20年代）,条码技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于Westinghouse的实验室里。一位名叫John Kermode性格古怪的发明家“异想天开”地想对邮政单据实现自动分检，那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。Kermode的扫描器利用当时新发明的光电池来收集反射光。“空”反射回来的是强信号，“条”反射回来的是弱信号。,初期阶段（40年代）,人物：乔伍德兰德（Joe Wood Land）49年申请专利 贝尼西尔佛（BenySilver）(公牛眼条码）,地 点：美 国,公牛眼代码
2、，早期条码,1969年美国电子现金收款机的问世，加速了条码技术在商业领域中的应用和推广。,70年代:布莱西公司研制出“布莱西码”,莫那奇马金等人研制出库德巴码。,73年美国统一编码委员会(UCC：Uniform Code Council)成立，并从若干种条码方案中选定了IBM公司提出的DalteDietance为基础的通用产品代码(UPC：Universal Product Code)，为美国产品统一的标识符号建立了UPC条形码系统，并全面实现了该码制标准化,74年:Intermec公司的戴维阿利尔（Davide allair）博士推出39条码,第一个字母、数字式的条码。,76年:美国和加拿大
3、在超级市场上成功地使用了UPC商品条码应用系统。,77年:欧洲共同体在12位的UPC-A商品条码的基础上，开发出与UPC-A商品条码兼容的欧洲物品编码系统(EuropeanArticle Numbering System),简称EAN系统。,81年:由于EAN组织已发展成为一个国际性组织,改称为“国际物品编码协会”(International Article Numbering Association)简称EAN International。,（2）条形码在亚洲 在亚洲，几乎所有国家和地区都成立了货品编码协会(或物品编码中心)，并参加了EAN国际物品编码协会，加入了EAN系统。我国条码技术的研
4、究始于20世纪70年代末80年代初，条码应用系统是80年代末建立的，中国物品编码中心于1988年12月28日正式成立，于1991年4月19日正式加入国际物品编码协会，国际物品编码协会分配给中国的前缀码为“690，691，692。,2.条码的类型,3.条形码的概念 条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。通常对于每一种物品，它的编码是唯一的，对于普通的一维条码来说，还要通过数据库建立条码与商品信息的对应关系，当条码的数据
5、传到计算机上时，由计算机上的应用程序对数据进行操作和处理。因此，普通的一维条码在使用过程中仅作为识别信息，它的意义是通过在计算机系统的数据库中提取相应的信息而实现的。,4.条码符号的组成及相关参数与概念 4.1 条码符号的组成 一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符)、终止符、静区（后），如图,静区，指条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域，它能使阅读器进入准备阅读的状态，当两个条码相距距离较近时，静区则有助于对它们加以区分，静区的宽度通常应不小于6mm（或10倍模块宽度）。起始/终止符，指位于条码开始和结束的若干条与空，标志
6、条码的开始和结束，同时提供了码制识别信息和阅读方向的信息。数据符，位于条码中间的条、空结构，它包含条码所表达的特定信息。校验字符：在条码码制中定义了校验字符。有些码制的校验字符是必须的，有些码制的校验字符是可选的。校验字符是通过对数字符进行一种运算而确定的。,模块，构成条码的基本单位是模块，模块是指条码中最窄的条或空，模块的宽度通常以mm或mil（千分之一英寸）为单位。构成条码的一个条或空称为一个单元，一个单元包含的模块数是由编码方式决定的，有些码制中，如EAN码，所有单元由一个或多个模块组成；而另一些码制，如39码中，所有单元只有两种宽度，即宽单元和窄单元，其中的窄单元即为一个模块。,4.2
7、 条码的几个参数和相关概念 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
8、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）/RL100%（RL：空的反射率 RD：条的反射率）条高:构成条码字符的条的二维尺寸中的纵向尺寸。条宽:构成条码字符的条的二维尺寸中的横向尺寸空宽:构成条码字符的空的二维尺寸中的横向尺寸,条宽比:条码中最宽条与最窄条的宽度比条码长度:从条码起始符前缘到终止符后缘的长度长高比:条码长度与条高的比条码密度:单位长度的条码所表示的字符个数双向条码：条码的两段都可以作为扫描起点的条形码。中间分隔符：在条码符号中，位于两个相邻的条码符号之间且不代表任何信息的空。连续性条码：在条码字符
9、中，两个相邻的条码字符之间没有中间分隔符的条码。非连续性条码：在条码字符中，两个相邻的条码字符之间存在中间分隔符的条码。,条形码字符集:条形码字符集是指条形码制中所给定的数据字符的范围。在各种条形码制中所给定的数据字符范围。在各种条形码码制中，字符集主要有两种，一种是数字式字符集，它包含数字09及一些特殊字符；另一种是字母、数字式字符集，它包含数字09、字母Az及一些特殊字符。污点:空及静区中出现的与条的反射率相近的点。疵点:条中出现的与空的反射率相近的点。,5.条码识别系统的构成与工作原理,原理为：一般都要经过以下几个环节。首先，要求建立一个光学系统，该光学系统能够产生一个光点，该光点能够在
10、自动或手工控制下在条形码信息上沿某一轨迹作直线运动，同时，要求该光点直径与待扫描条码中最窄条符的宽度基本相同。第二点，要求一个接收系统能够采集到光点运动时打在条码条符上反射回来的反射光，通过对接收到反射光的强弱及延续时间的测定，就可以分辨出扫描到的是着色条符还是白色条符以及条符的宽窄。第三点，要求一个电子电路将接收到的光信号不失真地转换成电脉冲。最后，要求建立某种算法，并利用这一算法对已经获取的电脉冲信号进行译解，从而得到所需信息。,5.1条形码扫描仪 在实际应用中，扫描器的种类很多，但按扫描方式分类，扫描器可分成两类，即固定光束式和移动光束式。所谓固定光束式，又称接触式扫描仪，就是指扫描器的
11、光束是相对固定的，靠手动和接触条形码符号才能读取条形码符号信息。下图 是固定光束式光笔扫描器结构示意图。,电荷耦合扫描仪以CCD作为扫描器探头，简称CCD（Charge Coupled Device）扫描器。,激光扫描仪,原理为：手持式激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描期或终端上的译码软件进行译码。,优点：激光扫描仪可以很杰出的用于非接触扫描，通常情况下，在阅读距离超过30cm时激光阅读器是唯一的选择；激光
12、阅读条码密度范围广，并可以阅读不规则的条码表面或透过玻璃或透明胶纸阅读，因为是非接触阅读，因此不会损坏条码标签；因为有较先进的阅读及解码系统，首读识别成功率高、识别速度相对光笔及CCD更快，而且对印刷质量不好或模糊的条码识别效果好；误码率极低（仅约为三百万分之一）；激光阅读器的防震防摔性能好，如：Symbol LS4000系列的扫描仪，可1.5米水泥地防摔。,激光扫描仪,缺点：激光扫描仪的唯一的缺点是它的价格相对较高，但如果从购买费用与使用费用的总和计算，与CCD阅读器并没有太大的区别。,激光扫描仪,5.2 放大整形电路,由光电转换器输出的与条形码的条和空相应的电信号一般仅10多mV，不能直接
13、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，为了避免有条形码中的疵点和污点导致的错误信号，在放大电路后需要加一整形电路，把模拟电信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读条形码。,5.3译码器、接口电路、计算机系统,译码器的作用是将整形电路所得的脉冲数字信号译成数字、字符信息。它通常由微处理器和相应的硬件组成，它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向，通过测量脉冲数字电信号中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，这样便得到了被辨读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制。根据码
14、制所对应的编码规则，便可将条形码符号转换称相应的数字、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，便完成了条形码辨读的整个过程。,5.4编码（代码）与条码的区别,交叉二五码,交叉二五码，即ITF(Interleaved Two of Five Code),他是黑条和白空都参加编码的一种码制，它的相邻字符符号分别由交叉排列的五个黑条和五个白空按下表 所示的规则表示“0至9”十个阿拉伯数字。,交叉二五码,5.5条码的编码规则与码制,编码规则唯一性：同种规格同种产品对应同一个产品代码，同种产品不同规格应对应不同的产品代码。根据产品的不同性质，如：重量、包装、规格、气味、颜色、形状等等，赋
15、予不同的商品代码。永久性：产品代码一经分配，就不再更改，并且是终身的。当此种产品不再生产时，其对应的产品代码只能搁置起来，不得重复起用再分配给其它的商品。无含义：为了保证代码有足够的容量以适应产品频繁的更新换代的需要，最好采用无含义的顺序码。,5.6条码的编码规则与码制,码制码制即指条码条和空的排列规则，常用的一维码的码制包括：EAN码、39码、交叉25码、UPC码、128码、93码，及Codabar（库德巴码）等。但国际上通用的标准只有三个，我国也相应地制订了国家标准。,EAN条码,EAN-13条码符号标准版的结构,前缀码 制造厂商代码 商品代码 交验码,商品条码标准版商品条码（13位）缩短
16、版商品条码（8位）标准版商品条码的结构 结构种类 厂商识别代码 商品识别代码 校验码 结构一 X13-X7 X6-X2 X1 结构二 X13-X6 X5-X2 X1 结构三 X13-X5 X4-X2 X1,在EAN码中一个模块（单位元素）的宽度为0.33mm。根据实际情况的要求不同，EAN码符号的单位元素宽度可适当地放大或缩小，其放大系数(标定单位元素宽度与标准单位元素宽度之比)可在0820范围内。,EAN条码,EAN码校验位的计算方法从代码位置序号2开始，所有偶数位的数字代码求和为a。将上步中的a乘以3为a。从代码位置序号3开始，所有奇数位的数字代码求和为b。将a和b相加为c。取c的个位数d
17、。用10减去d即为校验位数值。,5.7条形码的优点,A输入速度快：键盘输入，一个每分钟打90个字的打字员1.6秒可输入12个字符或字符串，而使用条码，做同样的工作只需0.3秒，速度提高了5倍。并且能实现“即时数据输入”。B可靠性高：键盘输入数据出错率为三百分之一，利用光学字符识别技术出错率为万分之一，而采用条码技术误码率低于百万分之一。C采集信息量大：利用传统的一维条码一次可采集几十位字符的信息，二维条码更可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。,5.7条形码的优点,D灵活实用：条码标识既可以作为一种识别手段单独使用，也可以和有关识别设备组成一个系统实现自动化识别，还可以和其他控制设
18、备联接起来实现自动化管理。同时，在没有自动识别设备时，也可实现手工键盘输入。E.经济便宜。与其它自动化识别技术相比较，推广应用条码技术，所需费用较低。F.自由度大。识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。条码通常只在一维方向上表达信息，而同一条码上所表示的信息完全相同并且连续，这样即使是标签有部分缺欠，仍可以从正常部分输入正确的信息。G.设备简单。条码符号识别设备的结构简单，操作容易，无需专门训练。H.易于制作。条码标签易于制作，对印刷技术设备和材料无特殊要求。,5.8 条形码按维数分类(一)普通的一维条码普通的一维条码自本问世以来，很快得到了普及并广泛应用。但是由于一维条码的信息
19、容量很小，如商品上的条码仅能容纳13位的阿拉伯数字，更多的描述商品的信息只能依赖数据库的支持，离开了预先建立的数据库，这种条码就变成了无源之水，无本之木，因而条码的应用范围受到了一定的限制。,(二)二维条码 除具有普通条码的优点外，二维条码还具有信息容量大、可靠性高、保密防伪性强、易于制作、成本低等优点。,5.8 一维条形码与二维条形码区别的区别,5.9 二维条码的分类,1.线性堆叠式二维码 是在一维条码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的。典型的码制如：Code 16K、Code 49、PDF417等。2.矩阵式二维码 是在一个矩形空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码。典
20、型的码制如：Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix等。3.邮政码 通过不同长度的条进行编码，主要用于邮件编码，如：Postnet、BPO 4-State。在许多种类的二维条码中，常用的码制有：Data Matrix,Maxi Code,Aztec,QR Code,Vericode,PDF417,Ultracode,Code 49,Code 16K 等,其中：PDF417 由美国Symbol（讯宝）公司研制，是中国现行唯一通过国家标准认证的二维条码。,美国Symbol公司于1991年正式推出名为PDF417的二维条码，简称为PDF417条码，即“便携式数据文件”。
21、PDF417条码是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带并可用机器自动识读的理想手段。PDF417条码具有如下特点：,(三)多维条形码 进人20世纪80年代以来，人们围绕如何提高条形码符号的信息密度，进行了研究工作。多维条形码和集装箱条形码成为研究、发展与应用的方向。,6.二维条码应用,1物流管理中的条码应用 1.1 生产过程管理中的条码应用 1.2 库存管理中的条码应用 1.3 配送管理中的条码应用 2证卡管理中的条码应用 21 证卡管理信息系统结构 22条码生成 23证卡核查 24证卡户外巡查 3.在图书上采用条码的意义,6.1 生产过
22、程管理中的条码应用,首先由生产管理部门下达生产任务单，任务单跟随相应的产品进行流动。然后每一生产环节开始时，用生产线终端的识读器扫描任务单上的条码，更改数据库中的产品状态。产品下线包装时，打印并粘贴产品的信息条码。,6.2 库存管理中的条码应用,(1)入库管理。,6.2 库存管理中的条码应用,(2)出库管理。,6.2 库存管理中的条码应用,(3)仓库内部管理。,6.3 配送管理中的条码应用,配送前将配送货品资料和客户订单资料下载到移动终端中，到达配送客户后，打开移动终端，调出客户相应的订单，然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签，确认配送完一个客户的货物后，移动终端可以自动校验配送情况，并做
23、出相应的提示。,6.4 证卡管理中的条码应用,二维条码是一种崭新的数据存储和通讯技术，由于其信息容量大，识读不需要网络及数据库支持，因此使用方便、快捷、低成本。同时二维条码具有可读而不可改写，能够实现一对一验证的可防伪性。因此，可将二维条码技术广泛应用于证卡的管理。将持证人的姓名、单位、证件号码、血型、照片、指纹等重要信息进行编码，并且通过多种加密方式对数据进行加密，有效地解决了证件的自动录入及防伪问题。此外，证件的机器识读能力和防伪能力是新一代证件的标志。,6.4.1 证卡管理信息系统结构,二维条码证卡管理信息系统结构图,6.4.2 条码生成,证卡管理信息系统中条码生成子系统,证卡核查,证卡管理信息系统中证卡核查子系统,6.4.3 证卡户外巡查,证卡管理中户外巡查,6.5 在图书上采用条码的意义,条码在图书销售以及图书、情报、档案借阅系统管理上显示了极大的威力。美国全国35万家图书馆，包括最大的美国国会图书馆都已应用了条码技术。近年来，为了实现图书销售自动扫描结算，实现现代化的管理手段，有必要给每一本书分配一个统一的代码，为图书的流通和管理提供通用的语言。为此，条码的国际组织国际物品编码协会（EAN）与国际标准书号中心（ISBN）达成了一致的协议，把图书作为特殊的商品，将EAN前缀码978、979作为国际标准书号（ISBN）系统的专用前缀码，并将ISBN书号条码化。,
