Штриховый код

Штриховый код

Штриховой код - это последовательность чёрных и белых полос, представляющая некоторую информацию в удобном для считывания техническими средствами виде.

История изобретения

В 1948 году Бернард Сильвер, аспирант Института Технологии Университета Дрекселя в Филадельфии, услышал, как президент местной продовольственной сети просил одного из деканов разработать систему, автоматически считывающую информацию о продукте при его контроле. Сильвер рассказал об этом друзьям - Норману Джозефу Вудланду и ДжординуДжохэнсону. Втроём они начали исследовать различные системы маркировки. Их первая работающая система использовала ультрафиолетовые чернила, но они были довольно дороги, а кроме того, со временем исчезали.

Убеждённый в том, что система реализуема, Вудланд покинул Филадельфию и перебрался во Флориду в апартаменты своего отца для продолжения работы. Его следующее вдохновение неожиданно дала Азбука Морзе - он сформировал свой первый штриховой код из песка на берегу. Как он сам сказал: «Я только расширил точки и тире вниз и сделал из них узкие и широкие линии». Чтобы прочитать штрихи, он приспособил технологию саундтрек (звуковой дорожки), а именно оптический саундтрек, используемую для записи звука в кинофильмах. 20 октября 1949 года Вудланд и Сильвер подали заявку на изобретение. В результате ими был получен патент США №2 612 994, изданный 7 октября 1952.

В 1952 году Вудланд и Сильвер продали патент компании Филко (Philco - в дальнейшем известна как HeliosElectricCompany). В том же самом году Филко перепродала патент компании RCA.

В Великобритании первой отраслью, широко применившей штриховое кодирование, стала пищевая промышленность. Здесь была опробована система штриховых кодов «pointofsale». Вслед за пищевиками к использованию штриховых кодов активно подключились книгоиздатели, розничная и оптовая торговля, упаковочное и тарное производство.

Это дало заметный положительный эффект. Например, в торговле резко повысилась производительность труда кассиров, снизились расходы на расфасовку и подготовку товаров к продаже, уменьшились затраты на бухгалтерию. По оценкам специалистов, в результате применения этого новшества прибыль предприятий розничной торговли повысилась в пределах 50-200%, а общая экономия одного супермаркета оценивалась в 1% от общей суммы его товарооборота.

В последние годы штриховое кодирование стало наиболее перспективным и быстро развивающимся направлением автоматизации процесса ввода обработки информации. Сейчас штриховой код наноситься на 98-99% продукции, выпускаемой за рубежом. В целом это заметно сказалось на развитии производства. Резко повысился уровень информированности руководителей и специалистов, задействованных в цепочке производитель - потребитель, уменьшились товарные запасы сырья и полуфабрикатов (их наличие колеблется в зависимости от спроса), заметно снизилась трудоемкость учетных операций с одновременным уменьшением численности персонала. Но самое главное - производитель постоянно держит руку на пульсе спроса на свои товары.

С развитием информационной технологии всё встаёт вопрос быстрого и надёжного ввода информации о товаре в ЭВМ для последующего быстрого решения задач, связанных с фиксацией факта его поступления, получения, отгрузки, продажи, передачи на последующие этапы движения.

Скорость ввода штрихового кода по сравнению со скоростью вводы символов возрастает в 1,5 - 2 раза, а достоверность данных повышается на несколько порядков.

Сейчас в зарубежных странах товары массового спроса снабжены штриховыми кодами, которые идентифицируют каждый товар. Штриховой код становится неотъемлемым элементом маркировки товаров. В соответствии с последними требованиями проведения внешнеторговых сделок наличие ШК на упаковке товара является обязательным условием его экспорта. Система кодирования и обработки информации о товаре становится экономически оправданной только в том случае, если она охватывает не менее 85% товаров.

Правительством России принята и поддерживается государственная программа, предусматривающая внедрение системы штрихового кодирования в торговле, банковском деле, на транспорте, в медицине и других сферах народного хозяйства.

Способы кодирования информации

Существуют различные способы кодирования информации, называемые (штрихкодовыми кодировками или символиками). Различают линейные и двухмерные символики штрихкодов.

Линейными (обычными) в отличие от двухмерных называются штрихкоды, читаемые в одном направлении (по горизонтали). Наиболее распространённые линейные символики: EAN, UPC, Code39, Code128, Codabar, Interleaved 2 of 5. Линейные символики позволяют кодировать небольшой объем информации (до 20-30 символов - обычно цифр) с помощью несложных штрихкодов, читаемых недорогими сканерами.

Рисунок 1 - Пример кода символики EAN-13

В некоторых странах, например в Японии, можно встретить штрихкод в несколько необычном виде, но суть значения кода от этого не меняется:

Рисунок 2 - Примеры линейныхштрихкодов

Двухмерными называются символики, разработанные для кодирования большого объема информации (до нескольких страниц текста). Двухмерный код считывается при помощи специального сканера двухмерных кодов и позволяет быстро и безошибочно вводить большой объем информации. Расшифровка такого кода проводится в двух измерениях (по горизонтали и по вертикали).

Рисунок 3 - Примеры двухмерного кода

В настоящее время применяются следующие виды двумерныхштрихкодов:

- AztecCode

В каждом символе штрих-кода AztecCode 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 два основных формата символа AztecCode: «Compact» (Компактный) символ с мишенью из двух квадратов и «Full-Range» (Полный) символ с мишенью из трех квадратов.

Рисунок 4 - Примеры штрих-кода AztecCode

Особенности штрихкодаAztecCode

- Наличие особой системы разметки, мишени, также называемой Bullseye, позволяет считывать информацию даже с искажённого изображения. Например, повёрнутого или растянутого.

В коде применяется кодирование Рида-Соломона, позволяющее успешно считывать код при частичном повреждении его поверхности. Стандартный уровень избыточности при кодировании 23%, при этом его можно изменять от 5% до 95%.

Радиальное расположение слоёв информации позволяет увеличивать объём хранящейся информации, просто расширяя область кодирования.

Использование штрихкодаAztecCode

1. Железные дороги:

ШтрихкодыAzteccode используются железнодорожными операторами DeutscheBahn, Trenitalia, NederlandseSpoorwegen и SwissFederalRailways для билетов продаваемых онлайн и распечатываемых клиентами.

ШтрихкодыAzteccode используются железнодорожными операторами HeathrowExpress and NationalExpressEastCoast, в качестве электронных билетов, доставляемых на мобильные телефоны и показываемые с их экранов, а также для самостоятельного распечатывания.

Штрихкоды сканируются ручным сканером при проверке билетов контролёром.

. Авиалинии

AztecCode был выбран международной ассоциацией воздушного транспорта для электронных билетов (стандарт BCBP IATA)

Некоторые авиакомпании (в частности, российская S7 Airlines) отправляют штрихкодыAzteccode на мобильные телефоны пассажиров в качестве электронных (или безбумажных) билетов.

Авиакомпания AirNewZealand будет использовать Azteccode для билетов внутри страны, но внедрение этой системы ещё в процессе.

. Правительственные документы

Польские регистрационные документы на автомобили содержат в себе штрихкодAzteccode для автоматизированного распознавания данных. Проводится работа со страховыми компаниями для того, чтобы они автоматически заполняли соответствующие поля заключаемого контракта, распознавая штрихкод с цифровой фотографии документа.

- Код 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.

Рисунок 5 - Примерштрих-кода DataMatrix

Считыватели кода DataMatrix и сами коды DataMatrix это разработка компании RVSI / AcuityCiMatrix (ныне, часть концерна Siemens AG). Код применяется для маркировки в электронике, автомобилестроении, пищевой промышленности, авиакосмической и оборонной промышленности, энергетическом машиностроении. Также данные коды применяются в рекламной и развлекательной сферах. С помощью DataMatrix можно закодировать как текст, так и другие типы данных - веб-ссылки, адреса электронной почты, телефонные номера и SMS.

Особенности штрихкодаDataMatrix

Возможность нанесения постоянной гравировки (лазером, механическим способом и т.п.) на металлические поверхности позволяет маркировать кодом изделия и устройства, подвергающиеся воздействиям критических температур, давлений или химических веществ, например, лопатки турбин.

Рисунок 6 - Маркировка на твердых поверхностях

Возможность считывания метки даже при частичном её повреждении (до 30 процентов площади).

Рисунок 7 - Универсальные промышленные считыватели

MaxiCode разработка компании UnitedParcelServiceв 1992 году. Созданный для нужд сортировки товара, этот штрих-код легко сканируется и, что немаловажно, может наноситься на криволинейные поверхности. Он легко распознается по шестиугольным элементам, составляющим его основу.

Рисунок 8 - Пример штрих-кода MaxiCode

Символ MaxiCodeвыглядит как 1 квадратный дюйм, с яблочком в центре, окруженной гексагональной структуры точек. Он может хранить около 93 символов информации. MaxiCode могут быть соединены вместе, чтобы передать больше данных.

- PDF417

PDF417 - двумерный штрих код, поддерживающий кодирование до 2 710 знаков. PDF417 был разработан и введен в 1991 г. SymbolTechnologies. PDF происходит от сокращения англ. PortableDataFile (русск. Переносимый Файл Данных). В настоящее время PDF417 широко применяется в идентификации личности, учете товаров и других областях.

Рисунок 9 - Пример штрих-кода PDF417

Формат PDF417 открыт для общего использования.PDF417 может содержать до 90 строк.

Каждая строка состоит из:

стартового и стопового шаблона. Они характеризуют штрихкод как PDF417.

набора ключевых слов (КС):

до 30 КС данных, содержащих как непосредственно данные, так и информацию для восстановления поврежденных КС.

Каждое КС состоит из 4 штрихов и 4 пробелов, ширина КС в 17 раз больше минимального штриха или пробела - отсюда числовой суффикс в обозначении формата PDF417. Поддерживает 3 типа данных: текст (ASCII), байты и числа.

- QR код

QR код - это 2D штрих код (двухмерный штрих код) разработанный и представленный японской компанией Denso-Wave (Дэнсо) в 1994 году. Аббревиатура QR расшифровывается как «QuickResponse», «Быстрый отклик».

Рисунок 9 - Пример QR-кода

Основное достоинство QR-кода - это легкое распознавание сканирующим оборудованием (в том числе и фотокамерой мобильного телефона). Что дает возможность использования в торговле, производстве, логистике. В качестве применения qr-кодов можно назвать: размещение их изображений в интернете, нанесение на визитные карточки, футболки, рекламные вывески и многое другое. Сегодня QR-коды больше всего распространены в Японии.

Рисунок 10 - Пример QR - кода

В отличие от традиционных линейных символик штрихового кода, которые позволяют представлять в символе штрихового кода короткую последовательность данных, являющуюся, как правило, ключом к записи во внешней базе данных, многострочные символики позволяют кодировать информацию в полном объеме. Кроме того, многострочные символики включают в себя специальные механизмы по сжатию данных (защите их от повреждения, связыванию информации), представленных в нескольких символах, в один большой файл; представлению различных наборов знаков в одном сообщении.

Так же существует так называемые радиометки. Хотя радиометки RFID уже не имеют прямого отношения к штриховому кодированию, но являются логическим продолжением системы идентификации. Иногда на радиометки наносится и штриховой код.

Печать 2D штрих-кодов

Большинство выпускаемых сегодня принтеров способны печатать как в режиме прямой термопечати (DirectTransfer), так и в режиме термотрансферной печати (ThermalTransfer). При прямой термопечати изображение наносится на специальныетермоэтикетки. Следует иметь однако в виду, что этот вид печати не отличается стойкостью. Изображение может сильно потерять в качестве уже через неделю под воздействием прямых солнечных лучей, и даже еще скорее, если вблизи будут находиться лампы дневного света. Термотрансферная печать осуществляется на обычные бумажные или любые другие этикетки, для этого используются сменные картриджи со специальной термопленкой. Как правило, этикетки, полученные при помощи термотрансфернойпечати, отличаются хорошим качеством и существенно менее восприимчивы к воздействию влаги и солнечных лучей. Практически все современные принтеры, позволяющие печатать обычные штрих-коды, способны печатать также и двухмерные штрих-коды.

Типы сканеров

Сканер штрих-кода - это устройство, которое считывает штрих-код, нанесённый на упаковку товара, и передаёт эту информацию вкомпьютер, кассовые аппараты, POS-терминалы.

По устройству считывающего элемента сканеры штрих-кода подразделяются на:

светодиодные, излучающим элементом является светодиод, считывающим - ПЗС-матрица. Эти сканеры самые дешевые и очень надежные, но имеют небольшую дальность считывания, штрихкод надо подносить почти вплотную.

Рисунок 11 - Светодиодный сканер

лазерные, считывают с гораздо большего расстояния и с более высокой скоростью. Но механизм развёртки лазерного луча с помощью системы зеркал имеет подвижные детали, а потому чувствителен к падениям. Некоторые производители стараются возместить этот недостаток противоударным корпусом.

Рисунок 12 - Лазерный сканер

имидж-сканеры, самая передовые модели считывателей, появились на рынке относительно недавно. Быстрые, надежные, с хорошей дальностью считывания не только линейных или композитных, но и двухмерных штрихкодов. Имидж-сканеры гораздо устойчивее к внешним воздействиям, чем лазерные - внутри имидж-сканера нет подвижных частей, таких как механизм разворачивания лазерного луча, поэтому от возможного удара внутри ничего сдвинуться не может.

Рисунок 13 - Имидж-сканер

С первого момента появления на рынке, имидж-сканеры вызвали большой интерес у пользователей, однако, из-за первоначально высокой цены, эти устройства были востребованы только для решения сложных задач, с которыми не справлялись лазерные сканеры. Например - считывание штриховых кодов напечатанных на матричном принтере, считывание штрихкода через вакуумную упаковку продукта и т.д. Одномерный штрих-код может быть считан в любом положении, при этом нет необходимости ориентировать сканирующий луч строго перпендикулярно штрихам. Отдельные имидж-сканеры также обладают возможностью делать черно-белые фотографии для различных приложений, например для подтверждения доставки, обзора и проверки товаров и т.д.

По типу исполнения:

- ручные, которые оператор подносит к считываемому штрих-коду;

Рисунок 14 - Ручной лазерный сканер

стационарные, которые закреплены на одном месте, и в этом случае уже к ним надо подносить промаркированный штрих-кодом объект. Стационарные сканеры штрихкода могут просто стоять или встраиваться в кассовый бокс.

Рисунок 15 - Стационарный лазерный сканер

- конвейерные, используются в промышленности.

Рисунок 16 - Конвейерный сканер

Одной из важной характеристик сканера является его разрешение, от него зависят размеры считываемых штрихкодов. Некоторые модели сканеров обладают улучшенными возможностями для считывания поврежденных штрихкодов.

Устройства для чтения двухмерных штрих-кодов

Считыватели 2D штрих-кодов, в отличие от обыкновенных сканеров штрих-кода, сначала улавливают их изображение, затем анализируют полученную картинку, и лишь затем извлекают из нее и декодируют штрих-код. Устройства, применяющие анализ видеоизображения, необходимы для эффективного считывания матричных кодов, однако могут читать и обычные штрих-коды. Технология анализа видеоизображения открывает возможности для чтения подписей, оптического распознавания символов и т.п.

Рисунок 17 - Считыватели 2D штрих-кодов

Регулирование и стандартизация

Присвоением штрих-кодов занимается международная некоммерческая и неправительственная организация - Ассоциация EAN, созданная в 1977 году.

Ассоциация автоматической идентификации ЮНИСКАН / GS1 Russia как член GS1 является единственной организацией товарной нумерации - представителем GS1 на территории Российской Федерации. GS1 предоставила ЮНИСКАН / GS1 Russia право использования товарного знака «GS1» в Российской Федерации.

Ассоциация ЮНИСКАН / GS1 Russia - добровольная некоммерческая организация, существующая исключительно на членские взносы её участников. Присвоение номеров GS1 для членов Ассоциации осуществляется бесплатно. Способ получения цифрового кода на продукцию происходит следующим образом:

Вы вступаете в ассоциацию.

Присылаете перечень продукции на присвоение штриховых кодов.

Получаете дополнительную информацию и корректировку Вашего перечня от эксперта.

Эксперт назначает дату готовности Вашего заказа.

В назначенный день Вы можете получить цифровой код товара через интернет и факс.

Примеры штрих кодов некоторых стран:

-09 США и Канада

-37 Франция

-440 Германия

-469 Россия

, 49 Япония

Великобритания

Рисунок 18 - Преобразование штрих-кода

Использование штрих-кодов

Исторически сложилось так, что в торговле наиболее часто используется код EAN / UPC. Первоначально была разработана американская система UPC, содержащая в себе для кодировки товара 12 цифр, и она обрела такую популярность, что на неё обратили внимание и Европейские страны. К сожалению весь диапазон цифр был занят для кодирования товаров США и Канады, а товары и фирмы монопольно регистрировались в США.

Перед разработчиками европейской кодировки EAN-13 встала серьёзная задача расширить диапазон кодов и сделать независимую от США систему регистрации, обеспечив максимальную совместимость с кодировкой UPC, в результате решения которой был найден способ кодирования 13-ой цифры, первой по счёту (она обычно указывается арабской цифрой слева от штрих кода) с помощью 12 цифровых шаблонов, так же как и в UPC. При этом в кодировке EAN-13 удалось сохранить совместимость, а UPC стал подмножеством кодировки EAN-13 с первой цифрой 0.

Код EAN-13 с точки зрения кодировки товара условно можно разделить на 5 зон:

Префикс национальной организации GS1 (3 цифры);

Регистрационный номер производителя товара (4-6 цифр);

Код товара (3-5 цифр);

Контрольное число (1 цифра);

Дополнительное поле (необязательное штрих кодовое поле, иногда там ставится знак «>», «индикатор свободной зоны»).

Префикс национальной организации. В цифровом обозначении штрихкода первые три цифры (460, см. рисунок) - префикс GS1. Означают код регионального представительства ассоциации GS1 (регистратора), в которой зарегистрировался производитель продукции, и совсем не означает страну происхождения (изготовителя или продавца) продукта. Ассоциация не запрещает регистрацию предприятия у регистратора другой страны. Хотя большинство предприятий регистрируется в представительстве ассоциации своей страны, это совсем не означает, что продукция произведена именно в этой стране.

Регистрационный номер производителя товара. Вторая логическая группа цифр - это код предприятия производителя или продавца товара. Обычно он занимает 4-6 цифр, то есть для каждого регионального префикса может быть зарегистрировано от десяти тысяч до миллиона предприятий. Длина этого поля зависит от политики регионального предприятия.

Световодный 3D штрихкод

Трехмерный в 3D формате с системной топологической конфигурацией штрихкод, в основе которого использовано комбинационное размещение технических решений световодов U-образной и / или V-образной формы в зигзагообразной последовательности и / или в произвольной последовательности в многослойных ЖК-матрицах в микросхемном исполнении в виде логистического бренда.

Основные предназначения

- Идентификация авторского штрихкода, авторского бренда или бренда фирмы;

Развитие брендинговых технологий и повышение эффективности hi-tech бизнеса;

Привлечение инвестиций в hi-tech технологии с использованием новейших инновационных технологий;

Развитие штрихкодовыхбрендинговых технологий в соответствии со стандартами GS1.

Может быть выполнен в виде покрытия, наносимого на идентифицируемый объект, или в физической среде объекта. Разработан в 1995-1999 годах, технические решения опубликованы в патентах РФ №2090021, №2158020.

Объекты для нанесения световодногоштрихкода

- Авторский штрихкод, авторских бренд - обложки книг, авторизированные банковские карты, оптические диски с авторскими произведениями и т.д.

Бренд фирмы - конструктивные элементы и узлы автомобилей, hard компьютеров и TV, игровые консоли, бытовая техника, кредитные банковские карты, упаковка фирменных лекарственных препаратов и т.д.

Простейший штрихкод

Может быть нанесен на коврик для «мышки» в дискретной последовательности и считываться «оптической мышкой», выполняющей роль сканера. При этом достигается возможность прямого интерфейсного входа в реальную и / или виртуальную базу данных в логистических целях, а также в целях надежной идентификации объекта топологическим брендингом.

Микросхемное исполнение

В более сложных вариантах бренд может быть описан трехмерной топологической комбинацией световодныхштрихкодов в микросхемном исполнении в виде оптоэлектронного узла.

Кодирование световодногоштрихкода

Осуществляется путем размещения на объектах световодов, выполненных в виде «отражателей-возвращателей» световых потоков в системной топологической комбинации, описанной в патенте РФ №2174218, или крестообразно, или Т-образно, или Х-образно, или V-образно, или Л-образно, или С-образно, или Н-образно, или L-образно, или П-образно, или Z-образно, или вдоль зигзагообразной кривой, или вдоль прямой линии, или параллельно друг другу, или по спирали, или по произвольной траектории и т.д.

Надежность, нанесенных на объект штрихкодов, может быть повышена за счет высокоточной технологии управления световыми потоками по техническим решениям оптических кросс-коммутаторов.

В отличие от двухмерных многослойных штрихкодов (AztecCode, DataMatrix, MaxiCode), позволяющих выполнять кодирование достаточно большого объема информации (32 слоя - 1914 байт), световодныйштрихкод позволяет сформировать технологию кодирования перемещения световых потоков в строго определенной последовательности. Управляя световыми потоками в трехмерной среде можно менять кодировку штрихкода во времени.

Особенности и совместимость

- Существует возможность комбинированного считывания цифровой, штриховой и оптической информации;

Световодныйштрихкод может выполнять роль своеобразного «плагина», дополняющего существующие двухмерные штрихкодовые технологии в логистических целях, и может подключаться по мере необходимости для расширения их возможностей;

Существующая логистическая структура двухмерного логистического штрихкода (префикс национальный, регистрационный номер, код товара, контрольное число) может быть дополнена брендом в виде топологического «плагина» в 3D формате.

Особенности защиты банковских карт от незаконного «скимминга»

Защита банковских карт от незаконного «скимминга» может быть обеспечена авторизацией бренда световоднымштрихкодом и высокоточным считыванием информации со световодногоштрихкода, выполняющего роль PIN-кода, с помощью сканера.

Технологии конструирования сканера для банковских карт защищены патентом РФ.

Комбинированное считывание информации в оптической и цифровой форме может обеспечить защиту от незаконного «скимминга» с вероятностью близкой к 100%.

Значимость

- Существует возможность комбинированного считывания цифровой, штриховой и оптической информации;

Предлагаемые технические решения световодныхштрихкодов позволяют защитить авторский бренд и бренд фирмы с помощью процедуры защиты исключительных прав на топологию интегральных микросхем (гл. 74, часть IV ГК РФ);

Световодныйштрихкод в качестве бренда в дополненной реальности позволит создать новые эффективные технологии вхождения высокотехнологичных фирм и компаний в hi-tech бизнес;

Световодныештрихкоды существенным образом снижают возможность фальсификации товара, выполненного в виде авторских и фирменных произведений.

Заключение

штрих информация код технический

В условиях конкурентной среды значительная часть информации должна быть оперативной, а также недоступной для ее использования специально нерегламентированными пользователями. Такую возможность нам дает штриховое кодирование. Так что же такое штрих код? Штриховой код - это графическое изображение цифр в виде штрихов и пробелов. Он в значительной степени облегчившее учет и контроль материальных средств, получило широкое распространение во многих странах. Самым популярным на сегодня является 13-разрядный европейский код EAN-13

Наличие ШК на упаковке даёт возможность организовать эффективный контроль за происхождением товаров в любой из точек, начиная упаковочной линией, кончая складом магазина. Применение ШК позволяет значительно улучшить следующие процессы:

Производителям - сортировку, подсчёт, контроль над запасами, подборку и отгрузку товаров;

Оптовикам - получение товаров, контроль над запасами, отгрузку, расчёт;

Транспортным службам - получение товаров, отбор и отгрузку;

Розничной торговле - получение товаров, отгрузку со складом и контроль над запасами.

В последнее время штриховое кодирование стало играть большую роль не только в специфических сферах, но и в нашей повседневной жизни.