條碼基礎知識

吴建敏

一、了解条形码的基本原理
整个条形码系统一定要特殊设计，信息收集的机会和使用条形码技术的问题一定要检查。在确认主要的因素时，不应该将它们分离，而是要视为互相作用和影响的部分。
第一、 条形码
有人无知地设想条形码只不过是不同宽度的条与空的安排，这当然是不对的。条形码的条与空安排的简单性同时也是它的力量所在，条形码的发展后面隐藏着设计者的辛勤劳动。如同所有的使用者接口和自动数据收集系统一样，这些经验不应该显示出来令使用者迷惑，但是必须为设计者所了解。
3 ~9 J2 m2 o* p3 f5 |' `必须强调的是，所有的条形码都是为特殊的环境和应用而设计的。例如，在一个大运输货柜上使用的条形码和在一个小的包裹上或在一个零售商品上使用的条形码在要求上就有很大的不同。
- t  r! [4 n9 C/ K8 L) E3 ^1 @, A5 g第二、条形码的印刷与粘贴
举例来说，EAN码是为高质量的印刷而设计的，用来印刷在商品包装上很理想。如果一个低档的印刷手段被采用，那未选择另外一种条形码也许更合适，如一种较短的条形码和一个具有内部数据库查询功能的计算机相结合。
9 C2 m- ]' I% k2 \0 ?条形码专业公司向市场上推出大量的适应所有的条形码印刷需要的硬件与软件。条形码卷标的种类，规格及价格都是要考虑的因素。将条形码标签贴在需要确认的物品上是另一个重要因素。贴在错误的物品上的标签是一点用处都没有的。
扫描因素，包括物品的种类(大小，重量，等等)，标签的大小和方位、标签和扫描仪之间相关运动，以及扫描的速度都必须考虑周到。给一个物品贴上标签的成本必须清楚。零售商场是一个很好的例子来说明将条形码标签用在商品上使低成本的、实时的资料收集成为可能。
8 u& v* p7 l8 u教育原则
* f  Z6 R) O: Q一定的条形码技术的基础必须要传授， 虽然这些基础原理的深度和广度可以因学生和课程而异。必须强调的是每个部分应放在整个应用中讲解，而不是独立地讨论某个部分。条形码的教育应该基于下列几个方面：
. f& B& S! F: k. A4 L5 h1 e光学扫描
光源从一个表面反射的原理适用于所有条形码体系。理解不同的表面和不同的光源的反射效果关系到应用的成败。(例如，条形码依赖于非常精确地分辨条与空的变化)。
条形码的设计
条形码的选择范围很广，从简单但有效率的中级的25码到EAN13码再到重迭码。应该强调的是要理解条形码的能力和应用范围的基本不同。（例如，许多条形码的符号排列是有限的，但是其它的条形码包含字母排列的功能）。
  Z1 x. w  N( |, K选择条形码应考虑的因素
8 x' I" o1 @9 i" [条形码的印刷和标签的粘贴。
标签的大小和空间(例如象EAN8码这样简捷的条形码会被用在零售包装上以求美观)。
0 B0 y" h+ p! m3 |! f扫描的原理和不同的扫描仪的操作(例如，条形码的识别方式不同，有脉冲识别和图像识别)。
1 [5 g$ Z$ I3 c& c; W: K" w结论
使用条形码给人们提供了很好的成功机会，也有很大的造成错误的可能性。没有简单的结论可以帮助人们成功地运用条形码技术。如果我们要保证这个最有效率的技术的应用不断成长，一是要进行条形码基础原理的教育，二是要进行广泛的实际应用的教育，由专业人员提供建议避免可能出现的错误。
! f* n; V4 o+ d$ P) n' R  L二、条形码术语
# p. }% A' K, C( R/ Q9 w条形码 bar code 由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。
条形码系统 bar code system 由条形码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。
条 bar 条形码中反射率较低的部分。
空 space 条形码中反射率较高的部分。
6 _- M$ A% U1 s, a空白区 clear area 条形码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域。
保护框 bearer bar 围绕条形码且与条反射率相同的边或框。
( Y- |; W6 o7 m* B$ x3 p2 O9 X# ?起始符 start character 位于条形码起始位置的若干条与空。
" A3 {0 R9 d# |% n, [/ C终止符 stop character 位于条形码终止位置的条与空。
  \0 c$ J/ I; ]. t7 {( }中间分隔符 central seperating character 位于条形码中间位置的若干条与空。

吴建敏

条形码字符 bar code character 表示一个字符的若干条与空。
条形码数据符 bar code data character 表示特定信息的条形码字符。
( O( o+ V2 R+ X: t条形码校验符bar code check character 表示校验码的条形码字符。
$ Y1 D2 l+ S2 c2 |; }  i条形码填充符 filler character 不表示特定信息的条形码字符。
条高 bar height 构成条形码字符的条的二维尺寸的纵向尺寸。
0 a7 y$ A5 z% S" K3 {0 a条宽 bar width 构成条形码字符的条的二维尺寸的横向尺寸。
7 K5 Y& r8 o0 K# n. ~" I+ d空宽 space width 构成条形码字符的空的二维尺寸的横向尺寸。
; W$ b7 `7 O0 f; t8 b  G- C条宽比 bar width ratio 条形码中最宽条与最窄条的宽度比。
+ l/ {- C: J% H$ l, a空宽比 space width ratio 条形码中最宽空与最窄空的宽度比。
条形码长度 bar code length 从条形码起始符前缘到终止后缘的长度。
, `$ f  P5 x" p5 e) N长高比 length to height ratio 条形码长度与条高的比。
条形码密度 bar code density 单位长度的条形码所表示的字符个数。
. N2 b4 u7 |" O: P模块 module 组成条形码的基本单位。
3 }; ?: x1 w+ n# y7 }) W条形码字符间隔 bar code intrcharacte gap 相邻条形码字符间不表示特定信息且与空的反射率相同的区域。
; C; G6 V) M5 _- K5 M* x  z2 W单元 element 构成条形码字符的条、空。
连续型条形码 continuos bar code 没有条形码字符间隔的条形码。
非连续型条形码 discrete bar code 有条形码字符间隔的条形码。
双向条形码 bidirectional bar code 左右两端均可作为扫描起点的条形码。
附加条形码 add-on 表示附加信息的条形码。
自校验条形码 self-cheching bar code 条形码字符本身具有校验功能的条形码。
定长条形码 fixed length of bar code 条形码字符个数固定的条形码。
非定长条形码 unfixed length of bar code 条形码字符个数不固定的条形码。
条形码字符集 bar code character set 其类型条形码所能表示的字符集合。
5 j# Z) f7 Q0 X7 t. z& Q$ F# v三、条形码的发展历史
条形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，那时侯对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条形码标记，条形码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的条形码标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的组件组成的条形码识读设备：一个扫描仪(能够发射光并接收反射光)；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。
Kermode的扫描仪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。与当今高速度的电子元气件应用不同的是，Kermode利用磁性线圈来测定“条”和“空”。就象一个小孩将电线与电池连接再绕在一颗钉子上来夹纸。Kermode用一个带铁芯的线圈在接收到“空”的信号的时候吸引一个开关，在接收到“条”的信号的时候，释放开关并接通电路。因此，最早的条形码阅读器噪音很大。开关由一系列的继电器控制，“开”和“关”由打印在信封上“条”的数量决定。通过这种方法，条形码符号直接对信件进行分检。
此后不久， Kermode的合作者Douglas Young，在Kermode码的基础上作了些改进。 Kermode码所包含的信息量相当的低，并且很难编出十个以上的不同代码。而Young码使用更少的条，但是利用条之间空的尺寸变化，就象今天的UPC条形码符号使用四个不同的条空尺寸。新的条形码符号可在同样大小的空间对一百个不同的地区进行编码，而Kermode码只能对十个不同的地区进行编码。
0 k9 v2 h3 m5 `+ P直到1949年的专利文献中才第一次有了Norm Woodland和Bernard Silver发明的全方位条形码符号的记载，在这之前的专利文献中始终没有条形码技术的记录，也没有投入实际应用的先例。Norm Woodland和Bemard Silver的想法是利用Kermode和YOung的垂直的“条”和“空”，并使之弯曲成环状，非常象射箭的靶子。这样扫描仪通过扫描图形的中心，能够对条形码符号译码，不管条形码符号方向的朝向。
在利用这项专利技术对其进行不断改进的过程中，一位科幻小说作家Isaac-Azimov在他的“裸露的太阳”一书中讲述了使用信息编码的新方法实现自动识别的事例。那时人们觉得此书中的条形码符号看上去像是一个方格子的棋盘，但是今天的条形码专业人士马上会意识到这是一个二维矩阵条形码符号。虽然此条形码符号没有方向、定位和定时，但很显然它表示的是高信息密度的数字编码。

吴建敏

直到1970年Iterface Mechanisms公司开发出“二维码”之后，才有了价格适于销售的二维矩阵条形码的打印和识读设备。那时二维矩阵条形码用于报社排版过程的自动化。二维矩阵条形码印在纸带上，由今天的一维CCD扫描仪扫描识读。CCD发出的光照在纸带上，每个光电池对准纸带的不同区域。每个光电池根据纸带上印刷条形码与否输出不同的图案，组合产生一个高密度信息图案。用这种方法可在相同大小的空间打印上一个单一的字符，作为早期Kermode码之中的一个单一的条。定时信息也包括在内，所以整个过程是合理的。当第一个系统进入市场后，包括打印和识读设备在内的全套设备大约要5000美元。
3 h4 k" j. [% y+ l# ~此后不久，随着LED(发光二极管)、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号(象征学)和其应用的大爆炸，人们称之为“条形码工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的条形码技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久条形码就会象灯泡和半导体收音机一样普及，将会使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。
四、了解认识条形码
. P1 S! Z: p0 X2 Q- ~) p$ J3 ?条形码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。条形码系统是由条形码符号设计、制作及扫描阅读组成的自动识别系统。
6 F( S; L% M! U3 G& R6 R条形码编码方式（码制）介绍：
条形码种类很多，常见的大概有二十多种码制，其中包括：
* Z4 Y6 ^& C/ Y! B! ZCode39码（标准39码）、Codabar码（库德巴码）、Code25码（标准25码）、ITF25码（交叉25码）、Matrix25码（矩阵25码）、UPC-A码、UPC-E码、EAN-13码（EAN-13国际商品条形码）、EAN-8码（EAN-8国际商品条形码）、中国邮政码（矩阵25码的一种变体）、Code-B码、MSI码、、Code11码、Code93码、ISBN码、ISSN码、Code128码（Code128码，包括EAN128码）、Code39EMS（EMS专用的39码）等一维条形码和PDF417等二维条形码。
3 @" J, i- c8 o4 Q7 |目前，国际广泛使用的条形码种类有EAN、UPC码（商品条形码，用于在世界范围内唯一标识一种商品。我们在超市中最常见的就是这种条形码）、Code39码（可表示数字和字母，在管理领域应用最广）、ITF25码（在物流管理中应用较多）、Codebar码（多用于医疗、图书领域）、Code93码、Code128码等。其中，EAN码是当今世界上广为使用的商品条形码，已成为电子数据交换（EDI）的基础；UPC码主要为美国和加拿大使用；在各类条形码应用系统中，Code39码因其可采用数字与字母共同组成的方式而在各行业内部管理上被广泛使用；在血库、图书馆和照像馆的业务中，Codebar码也被广泛使用。
/ s) Y. ]2 J+ o( e除以上列举的一维条形码外，二维条形码也已经在迅速发展，并在许多领域找到了应用。
常用条形码简介：
* L9 {9 u2 q# \+ p0 ?# ~  REAN码：
EAN码是国际物品编码协会制定的一种商品用条形码，通用于全世界。EAN码符号有标准版（EAN-13）和缩短版（EAN-8）两种，我国的通用商品条形码与其等效。我们日常购买的商品包装上所印的条形码一般就是EAN码。
3 Y$ z$ h' a, i. ]7 j6 G- L% M. b7 rUPC码：
UPC码是美国统一代码委员会制定的一种商品用条形码，主要用于美国和加拿大地区，我们在美国进口的商品上可以看到。
- g, a% w: e: @" y6 q8 T39码：
39码是一种可表示数字、字母等信息的条形码，主要用于工业、图书及票证的自动化管理，目前使用极为广泛。
0 I* ?0 z  k/ t8 \  l% Z库德巴（Codebar）码：
) o% K7 C2 a+ A( l. E库德巴码也可表示数字和字母信息，主要用于医疗卫生、图书情报、物资等领域的自动识别。
二维条形码：
一维条形码所携带的信息量有限，如商品上的条形码仅能容纳13位（EAN-13码）阿拉伯数字，更多的信息只能依赖商品数据库的支持，离开了预先建立的数据库，这种条形码就没有意义了，因此在一定程度上也限制了条形码的应用范围。基于这个原因，在90年代发明了二维条形码。二维条形码除了具有一维条形码的优点外，同时还有信息量大、可靠性高，保密、防伪性强等优点。
% O! R0 e1 q9 u& n9 w3 K9 C目前二维条形码主要有PDF417码、Code49码、Code 16K码、Data Matrix码、MaxiCode码等，主要分为堆积或层排式和棋盘或矩阵式两大类。
. b& x! g% u- a4 e二维条形码作为一种新的信息存储和传递技术，从诞生之时就受到了国际社会的广泛关注。经过几年的努力，现已应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等多个领域。
二维条形码依靠其庞大的信息携带量，能够把过去使用一维条形码时存储于后台数据库中的信息包含在条形码中，可以直接通过阅读条形码得到相应的信息，并且二维条形码还有错误修正技术及防伪功能，增加了数据的安全性。

吴建敏

二维条形码可把照片、指纹编制于其中，可有效地解决证件的可机读和防伪问题。因此，可广泛应用于护照、身份证、行车证、军人证、健康证、保险卡等。
美国亚利桑纳州等十多个州的驾驶证、美国军人证、军人医疗证等在几年前就已采用了PDF417技术。将证件上的个人信息及照片编在二维条形码中，不但可以实现身份证的自动识读，而且可以有效的防止伪冒证件事件发生。菲律宾、埃及、巴林等许多国家也已在身份证或驾驶证上采用了二维条形码，我国香港特区护照上也采用了二维条形码技术。
4 ?( g/ B2 ?% Y' E0 b+ T另外在海关报关单、长途货运单、税务报表、保险登记表上也都有使用二维条形码技术来解决数据输入及防止伪造、删改表格的例子。
在我国部分地区注册会计师证和汽车销售及售后服务等方面，二维条形码也得到了初步的应用。
' |6 x  ^, R/ ]' _* [1 ^4 L: h* O. T, Y五、条形码应用概论
条形码技术在应用系统中的作用是什么，如何选择适合的条形码参数，如何选择条形码设备，这是每一个条形码使用者都面临的问题。
& `8 N( B9 E" S! W* W' G- f2 X. Q下面说明条形码应用中的一些基本概念，可能有且于您更好的应用条形码技术。这些内容只是我们多年来应用条形码技术的一些体会，不一定完全正确，只代表我们的观点。如果您还有其它问题，欢迎与我公司直接联系，我们将非常乐意为您解答！！
条形码技术是一种自动识别技术，其目的就是能使用机器自动输入信息，与手工输入相比，速度更快，正确率也高。
条形码有很多种类型（码制），但目前国内一般常用的只有EAN/UPC码、39码、128码和ITF25码。Codabar码在个别的医院和图书馆还有使用的，中国邮政码只在邮政系统中有用，Code 93码也有使用的。
  k+ b- R5 t8 c6 {  f6 ]9 [0 }EAN/UPC码就是我们在商品上见到的条形码，供超市扫描收款用。使用这类条形码要到国家相关部门进行申请。
' `) J$ H2 V2 s2 k0 x; X1 S39码因编码规则简单，且能表示数字和字母，应用特别广泛。39码只有两种条宽度，且前面五个条与最后五个条相同，三窄两宽，根据这点可认出39码。一般来讲，应用条形码可首选39码，除非是的特别要求（如商品上用EAN码）或条形码内容较多。39码的密度较低，也就是说在同样的精度和宽度范围内，39码所能表示的信息量较其它码会少一些。
如果需要在较小的宽度内表示更多的信息，可选用128码，128码可表示128个字符，密度高，目前越来越多的被采用。ITF25码只能表示数字，在只有数字的场合也可采用。
选择码制时建议使用39和128码。设计卷标时应当注意条形码内数据量和卷标尺寸的关系，如果设计的条形码中内容很多，而标签的尺寸又较小，可能无法将条形码打印在标签上。一个较好的方法是使用LabelShop软件检验一下条形码的尺寸，需要注意的是，在做这项工作时要考虑您将采用的打印机的精度，条形码在不同精度的打印机上输出效果可能不同。
条形码识读可采用联机的阅读器或手持型数据采集器，后者相当于掌上计算机与条形码扫描仪的集合体。
条形码应用从技术上讲很简单，条形码只是起到一个自动输入数据的作用，其它部分与条形码本身并没有很多的联系。