Двухмерный (2D) штрих-код - Структура. Все о двухмерных штрихкодах
Самые распространенные стандарты двумерных кодов это DataMatrix, изобретённый в 1989 году, и QR-код («QuickResponse», т.е. «Быстрый отклик»),разработанный в 1994 году Японской компанией Denso Wave Inc. Ключевое отличие QR над Data Matrix - умение работать с кана символами японского языка. Ну и для кучи рассмотрим еще детище Майкрософта - Microsoft Tag.
Двухмерный код может быть нанесен множеством способов - струйной печатью, гравировкой, лазером, электролитическими способами и т.д. В зависимости от метода нанесения, код может оставаться на элементе на протяжении всего его цикла использования. Основная красота идеи заключается в возможность использовании смартфона с установленной программой для распознавания информации, зашифрованной в коде.
Существующие на данный момент приложения для считывания баркодов позволяют передавать ссылки, контакты, SMS/email,GPS-координаты, и собственно, просто текст. Поскольку популярность баркодов растет, а это показывает постоянно растущая активность обсуждений этой темы в интернете, очевидно, что это подтолкнет создателей софта для смартфонов к реализации новых идей по использованию баркодов, что еще больше повысит к ним интерес.
QR-код
QR код - сокращение от"Quick Response", "Быстрый отклик", этим названием японские создатели хотели показать, что QR-код позволяет быстро доносить свое содержание до пользователя. QR коды очень распространены в Японии, там они являются самым популярным видом 2D-кодов. Японские производители и рекламщики активно размещают их на визитках, журналах, газетах, листовках, плакатах, досках объявлений, продуктах питания, сайтах и т. д. В Европе и Америке также подхватили эту моду.
Хотя QR коды изначально использовались для учета деталей в машиностроении, сейчас они используются более широко, как для коммерческих систем учета, так и для быстрой доставки информации пользователям мобильных телефонов. QR коды могут хранить контактную информацию, текст, телефонные номера, адреса e-mail и гипертекстовые ссылки. Пользователи с телефоном, оснащенным камерой могут моментально сосканировать QR-код,при этом либо откроется закодированная в QR гиперссылка, либо закодированный контакт добавится в адресную книгу. Удобство использования QR-кода очевидно - вместо запоминания длинной ссылки или адреса e-mail достаточно навести камеру телефона на QR-код, и ссылка будет добавлена в избранное.
Емкость QR-кода
Казалось бы, QR-код подходит лишь для кодирования коротких строк, например, URL или e-mail. Однако емкость QR-кода не так уж мала. Если использовать только цифры, то в него можно запихнуть 7,089 символов, если использовать цифры и латинские буквы, то влезет 4,296 символов. Русского текста в такой картинке поместится чуть более 2 Кб, а это не так уж и мало, особенно учитывая удобство и скорость доставки информации конечному пользователю.
Коррекция ошибок в QR кодах
QR коды используют алгоритм Рида-Соломона(Reed-Solomon) для коррекции ошибок. Это позволяет без проблем считывать коды, которые каким-то образом повреждены - затерты, перечеркнуты, и т.п. QR коды имеют 4 уровня коррекции ошибок, которые отличаются количеством информации для восстановления и соответственно количеством полезной информации,которую можно восстановить при повреждении кода. Уровни коррекции и соответствующие проценты информации, которые возможно восстановить,следующие: L-7%, M-15%, Q-25%, H-30%. Коррекция обеспечивается некоторой избыточностью и дублированием информации.
DataMatrix код
Штрихкод DataMatrix на 30-60% меньше по площади, чем QR, содержащий идентичные данные. DataMatrix - типичный представитель семейства 2D-баркодов, позволяющий закодировать до 3Кб информации. DataMatrix, как и все другие подобные баркоды, содержит информацию для восстановления, которая позволяет восстановить закодированную информацию при частичном повреждении кода.
Каждый код DataMatrix содержит две сплошные пересекающиеся линии в виде буквы L, для ориентации считывающего устройства (обычно слева и снизу диаграммы), две другие границы кода состоят из перемежающихся черных и белых точек и служат для указания размеров кода считывающему устройству.
Особенности DataMatrix кода:
- Стандартизация (принят международный стандарт ISO/IES16022, готовится российский стандарт)
- Большая информационная емкость (более 2000 букв или 3000 цифр)
- Высокая скорость распознавания и декодирования
- Низкие требования к качеству поверхности, на которуюнаносится метка
- Распознавание не зависит от фона изображения
- У символа допускается две формы - квадрат и прямоугольник,это облегчает вписывание метки в имеющееся на изделии пространство
В промышленности DataMatrix применяют для маркировки различных элементов.
Microsoft Tag
Microsoft Tag представляет собой двухмерный цветной штрихкод (High Capacity Color Barcode). Ключевое отличие здесь в слове ЦВЕТНОЙ. Считается, что этот тип кода гораздо лучше распознается. Даже расфокусированный код (часто камеры мобильных телефонов без автофокуса) можно прочесть.
При этом сам Microsoft Tag хранит минимальное количество информации - собственный номер длиной 13 байт + 1 контрольный бит. Программа распознавания уже отправляет этот номер на сервер, который и выдает хранимую в этом коде информацию. Поэтому и Tag - код от Майкрософта это фактически ссылка на запись в базе данных. Информацию содержат только небольшие кружочки в центрах треугольников и концы синхронизационных линий. Поэтому возможны Microsoft Tag и с рисунками. Поскольку при каждом считывании происходит обращение к серверу системы, то можно проследить сколько пользователей "прочли" код. Это же является и недостатком - для пользования кодом требуется обязательное подключение к интернет. Для воспроизведения кода необходимо цветное печатающее устройство.
Подавляющее большинство современных сканеров распознаёт все стандартные линейные штрихкоды, включая такие коды, как UPC/EAN, Code 39, Code 128, Codabar, 2 of 5 Interleaved (ITF) , которые уже почти как 20 лет приняты в качестве общеевропейских стандартов, и прочие символики, созданные для применения в узких сферах деятельности. Двумерные коды, например, Aztec , DataMatrix , QR и прочие, в частности, линейные и стековые, могут декодировать только матричные фотосканеры.
Если вы заняты в сфере розничной торговли – продукты питания, одежда, книги и другие товары народного потребления, скорее всего, вам хватит и «обычного», лазерного сканера, поскольку вы имеете дело преимущественно с символиками ISSN , что технологически одно и то же) и D коды, даже если сейчас вы используете 1 D и вас всё устраивает. Об этом – чуть попозже.
Так, если вы приобрели сканеры (светодиодные или лазерные) для считывания линейных символик, то для считывания 2 D кодов вам потребуется отдельно приобрести матричные фотосканеры, Естественно, возникает вопрос о том, куда девать «старые», поскольку их функции успешно перекрывают «новые». К тому же фотосканеры, как правило, стоят дороже.
Если на данный момент вам нужно считывать только линейные штрихкоды, а в будущем, возможно (или нет), ещё и двумерные со стековыми, но вас смущают два вышеприведённых аргумента и вы ищите компромиссное решение, предлагаем вместе поразмышлять над этим. Начнём с краткого ликбеза. Итак…
Какие бывают типы штрихкодов?
Штриховые коды бывают двух типов: двумерные (2D) .
Линейные коды (картинка внизу) представляют собой последовательность параллельных чёрных и белых полос различной ширины. Тёмные полосы называются штрихами, а светлые - пробелами. Информацию несёт строго заданная стандартизированная ширина штрихов и пробелов, а также их расположение относительно друг друга.
Поскольку такой код считывается только в горизонтальном направлении, «вытянутость» кода объясняется исключительно удобством считывания с точки зрения прицеливания и распознавания повреждённых символик. Это свойство кода также называют «вертикальной избыточностью».
Вы постоянно сталкиваетесь с такими кодами в повседневной жизни. Наиболее распространёнными линейными кодами являются EAN , UPC , Code 128, Interleaved 2 of 5 и семейство кодов GS 1 DataBar (ex - ESS ). Процесс считывания такого кода простейшим однолучевым лазерным сканером вы можете видеть на картинке правее этого текста.
Двухмерный код содержит информацию как по горизонтали, так и по вертикали. Фактически, любой печатный текст представляет собой аналог двухмерного кода. Поскольку оба направления содержат информацию, теряется возможность использования вертикальной избыточности.
Здесь б
орьба с ошибками обеспечивается достаточно просто -
большиство двухмерных кодов используют специальные контрольные суммы, позволяющие гарантировать достоверность вводимой информации.
Высокая скорость декодирования двумерных штрихкодов обеспечивается при помощи фотосканеров, обладающих фотокамерой и специальным декодирующим ПО.
Первоначально двухмерные коды разрабатывались для приложений, не дающих места, достаточного для размещения обычного штрихкодового идентификатора. Первым применением для таких символов стали фасовки лекарственных препаратов в здравоохранении. Эти фасовки малы по размерам и имеют мало места для размещения штрихкода. Электронная промышленность также проявляет интерес к кодам высокой плотности и двухмерным кодам в связи с уменьшением размеров элементов и изделий.
Позднее возможность кодирования портативной базы данных сделала двухмерные символики привлекательными для приложений, в которых минимизация размера кода не является основным требованием. Например, хранение имени, адреса и прочей информации на карточках. Если карточка содержит только идентификатор, служащий ключом к базе данных, то вероятно, что несколько карточек придется сверять с огромной базой данных, содержащей миллионы имен. Это потребует больших затрат на компьютерную обработку и хранение такой базы. Если вся важная информация будет напечатана одновременно с печатью предложения на карточке, то увеличения затрат не произойдет, а информация будет быстро введена с карточки в компьютер.
Сегодня разработано более 20 различных символик двухмерных штрихкодов. Наиболее популярными являются Aztec , Data Matrix , QR Code и MaxiCode . Все они активно используются в производстве, логистике, складском учёте, фармацевтике и здравоохранении, банковской сфере, коммунальной сфере и т. д.
Считывание штриховых кодов производится с помощью специальных устройств - считывателей штрихкода. Ими могут быть сканеры, терминалы сбора данных и даже мобильные телефоны со специальным установленным ПО (но с низкой производительностью).
Принцип работы считывателей заключается в преобразовании закодированной графической информации, представленной в виде последовательности контрастных полос или квадратов, в алфавитно-цифровую.
Выше справа представлен пример Aztec code с закодированным сообщением. Вы можете считать его с помощью мобильного телефона и сопоставить количество закодированной информации с линейным кодом в этом же разделе. В обоих случаях это фраза “ Hello , world !”. При желании вы можете прочитать стихотворение У. Блейка “ tiger ”, закодированное в QR -коде. Оригинальность исполнения единственно призвана показать возможность самокоррекции и считываемости даже в таком неконтрастном и «замыленном» оформлении.
Почему 2D?
Несмотря на то, что линейные штрихкоды продолжают использоваться в промышленности, торговле, логистике, документообороте и здравоохранении, всё большую популярность приобретают двумерные символики. Это обосновано следующими факторами.
Во-первых, это объём и тип зашифрованной информации. Линейные символики могут вмещать около 30 символов (зависит от конкретного кода), в то время как двумерные способны хранить примерно 1,5 страницы A 4 текста. 2 D символики постепенно становятся стандартом для таких сфер человеческой деятельности, как здравоохранение и промышленное производство (особенно мелких и уникальных деталей, а также микросхем).
Штрихкод может использоваться в качестве идентефикатора (ключа к базе данных) и в качестве носителя информации (самой базы данных).
В первом случае требуется закодировать небольшой объём информации, который представляется в виде линейного кода. Примером такого универсального кода может служить
Code
39, способный шифровать цифры и строчные латинские буквы и его расширенная версия
Code
128, с возможностью кодирования данных формата
ASCII
.
Во втором случае следует использовать двумерный штрихкод. Наиболее распространённым стандартом является код PDF 417 (квази-2 D ), поскольку его использование не требует лицензирования, он является широко распространённым, а, следовательно, и оборудование для его распознавания тоже и вместительным (возможность кодировки примерно 2500 символов).
В следующей статье идет речь о
Организации, занимающиеся управлением штрих-кодами
- www.uc-council.org — UCC – Совет по универсальному штрих-коду. Назначает коды UPC для производителей и издает стандарты UPC кодов.
- www.ean-int.org — EAN International – Назначает коды EAN для производителей (Европейский вариант UCC).
- www.aimusa.org — Automatic Identification Manufacturers Association – публикует стандарты штрих-кодов.
- www.aiag.org — Automotive Industry Action Group – издает стандарты штрих-кодов для использования в автомобильной промышленности.
- www.isbn.org — ISBN – назначает уникальные коды для книг.
- www.issn.org — ISSN – назначает уникальные коды для периодических изданий.
В основном, присвоением штрихкодов занимается международная некоммерческая и неправительственная организация - Ассоциация EAN, созданная в 1977 году.
На данные момент существует более 300 стандартов штрих-кодирования. Различные стандарты используют различные алгоритмы кодирования.
У каждого алгоритма существуют свои особенности такие как минимальная и максимальная длина данных, ограничения на размер штрих-кода и т.д. различные стандарты имеют свои достоинства и недостатки и часто разрабатываются с учетом конкретной области применения. Однако, есть небольшое количество стандартов, которые подходят для большинства приложений.
Для получения уникального штрих-кода для товара необходимо зарегистрировать его в соответствующей группе. Для получения UPC кода, необходимо зарегистрироваться в UCC (www.uc-council.org). Для получения EAN кода, нужно зарегистрироваться в EAN (www.ean-int.org).
Что такое штрих-код
Штрих код – это набор геометрических символов, расположенных по определенному стандарту. Как правило, представляет собой вертикальные прямоугольники различной ширины. Набор таких прямоугольников представляет данные в машинном коде.
Штрих-код чем-то напоминает заводской номер. Числа и/или знаки, закодированные штрих-кодом — это уникальный идентификатор, который, после считывания, может быть использован компьютером для поиска дополнительной информации о продукте. Например, штрих-код на плитке шоколада — идентификатор продукта, который используется системой продаж, для определения цены, текущей скидки, и других коммерческих данных по базе данных.
Где применяется штрих-код
Штриховое кодирование эффективно используется в системах, в которых участие человека минимально или отсутствует совсем. Применение технологий штрихового кодирования максимально возможно устраняет ошибки, которые возникают при вводе данных вручную. Штрих-код имеет множество сфер применения, в их числе – идентификация товаров, инвентаризация, маркировка грузов и т.д.
Чаще всего штрих-коды используются в следующих областях:
Пункты продаж (Point of Sale – POS) – одна из самых распространенных сфер, в которой применяются штрих-коды для учета проданных товаров.
Инвентаризация – штрих-коды активно используются на складах для учета товара. Портативные сканеры используются для контроля за отгрузкой и получением товара. Данные собранные сканером могут периодически или в режиме реального времени выгружаться в компьютер в зависимости от системы, которую Вы используете, позволяя компаниям уменьшать уровни запасов и тем самым снижая стоимость транспортных расходов.
Доставка – штрих-коды используются во всем мире транспортной промышленностью для маркировки начиная от писем и заканчивая большими грузами. Штрих-кодом кодируется отправитель, получатель, курьер и другая информация.
Идентификация – удостоверения личности работника с напечатанным штрих-кодом используются различными компаниями во всем мире.
Системы регистрации времени – штрих-коды используются для регистрации прихода и ухода с работы работников, что позволяет избавиться от бумажных расписаний и таймеров и автоматически рассчитывать зарплату.
Упаковка – штрих-коды используются для идентификации номера партии, серийного номера и информации о доставке. Маркировка может быть использована для автоматической сортировки при отправлении, автоматизации получения и увеличить контроль над транспортировкой товара.
Сбор данных – медицинские бланки требуют долгого и терпеливого их заполнения. При использовании штрих-кодов, информация может быть быстро и легко внесена в компьютерную базу данных. Уменьшая затраты на сбор данных, Вы увеличиваете качество обслуживания.
Точность штрих-кода
Штрих-код чрезвычайно точен. В то время как оператор может допускать ошибку каждые 300 позиций, штрих-коды имеют нормы, допускающие менее одной ошибки на каждый миллион считанных штрих-кодов. К тому же некоторые стандарты кодирования имеют алгоритмы корректирования ошибок, что ведет к уменьшению этой нормы.
Поскольку штрих-код печатается и считывается машинами, их обработка занимает гораздо меньше времени а также с более высокой точностью, чем ввод данных вручную. Сравните:
- Ввод 12-ти позиций вручную займет у оператора около 6 секунд.
- При ручном вводе в среднем возникает одна ошибка на 300 позиций. Ошибки при вводе данных приводят к дополнительным затратам – от стоимости повторного ввода данных до отгрузки не того товара не тому клиенту.
- Автоматическое сканирование штрих-кода 12-ти позиций займет только 300 миллисекунд.
- При работе с контрастным штрих-кодом, нормой является менее одной ошибки в каждом миллионе считанных позиций.
Сколько информации можно закодировать при помощи штрих-кода
Существует множество различных стандартов штрих-кода. Каждый из них имеет свои ограничения. Штрих-коды с фиксированной длиной (например, EAN-13) позволяют закодировать только 13 символов, в то время, как при помощи штрих-кода стандартов Code 39 и Code 128 можно закодировать любое количество информации, которое будет ограничено только размером области для печати штрих-кода. В общем случае, чем больше данных закодировано штрих-кодом, тем длиннее он будет. Сканеры штрих-кода также имеют ограничения размера считываемого штрих-кода, что может также повлиять на размер штрих-кода в конкретных приложениях. На практике, самой популярной длиной для одномерного штрих-кода является 64 символа, а для двумерного штрих-кода – 1600 символов или более.
Наиболее известные штрих-коды
Как уже было сказано выше, существует более 300 стандартов штрих-кодирования, однако большинство из них предназначены для сугубо специфических целей и задач. Ниже список наиболее популярных стандартов штрих-кода с указанием сферы применения каждого стандарта.
Code 128 : штрих-код переменной длины. Обычно кодируются буквенно-цифровые данные. Данный стандарт подходит для общего применения, например, для маркировки DVD-дисков, удостоверений личности и многих других целей.
EAN.UCC-128 : штрих-код переменной длины. Обычно кодируются буквенно-цифровые данные. Этот международный стандарт разрабатывался для обмена данными между различными компаниями. Стандарт UCC.EAN-128 помимо данных, кодирует идентификатор (AIs), который позволяет определить тип закодированных данных и формат кодирования. UCC.EAN-128 кодирует данные, используя алгоритмы стандарта Code 128.
Code 39 : штрих-код переменной длины. Обычно кодируются буквенно-цифровые данные. Данный стандарт широко используется уже много лет и является самым популярным в мире для общих задач. Однако, Code 39 уже начинает уступать лидерство более новым форматам? таким как Code 128.
UPC (Universal Product Code – универсальный код продукта) – 12-значный штрих-код, который уникально идентифицирует продукт. Данный штрих-код состоит из трех частей: код компании, код продукта, контрольная цифра. Совет по электронной коммерции Канады является ответственным за назначение и контроль за кодами компаний. Код компании уникально идентифицирует компанию и каждый код должен использоваться только той компанией, которой он назначен. Код продукта назначается и контролируется самой компанией, которой принадлежит свой уникальный код, для идентификации товара и услуги. Контрольная цифра, которая представляет собой однозначное число, используется сканерами штрих-кода для контроля того, что штрих-код был верно считан и расшифрован.
UPC-A : 12-значный штрих-код фиксированной длины для кодирования числовых данных. Используется в американских розничных магазинах для идентификации товаров. Уникальные штриховые коды UPC-A разработаны UC-советом. Если Вы собираетесь продавать свои товары в американских розничных магазинах, то скорее всего вам придется позаботиться о наличии штрих-кода UPC-A на вашей продукции.
UPC-E : 6-значный штрих-код фиксированной длины для кодирования числовых данных. UPC-E – сокращенный вариант штрих-кода UPC-A. Данный стандарт используется для идентификации мелких розничных товаров, размеры которых не позволяют разместить на них полный штрих-код UPC-A.
EAN-13 (JAN-13) : 13-значный штрих-код фиксированной длины для кодирования числовых данных. Используется в розничных магазинах во всем мире (за исключением США) для идентификации товаров. Уникальные штрих-коды EAN-13 разработаны EAN и являются расширенным вариантом UPC-A. Различие между ними заключается в том, что EAN-13 содержит также код страны.
EAN-8 (JAN-8 ): 8-значный штрих-код фиксированной длины для кодирования числовых данных. EAN-8 — сокращенный вариант штрих-кода EAN-13. Используется для маркировки мелких товаров, размеры которых не позволяют разместить полный штрих-код EAN-13.
Standart 2 of 5 : штрих-код переменной длины для кодирования числовых данных. Данный стандарт используется с 60-х годов для маркировки авиабилетов и других целей. Также известен как Industrial 2 of 5.
Interleaved 2 of 5 : штрих-код переменной длины для кодирования числовых данных. Обновленная версия Standart 2 of 5 и во многих случаях, заменившая его. Широко распространен на складах и в сфере дистрибуции.
MSI Plessy обычно используется для контроля за наличием товара на розничных складах.
Codaba r: штрих-код переменной длины для кодирования числовых данных. В основном используется библиотеками, банками крови и плазмы, а также курьерской службой FedEx.
PostNet : штрих-код фиксированной длины для кодирования числовых данных. Используется американской почтовой службой для сортировки почты. С помощью PostNet кодируются 5- или 9-значные почтовые индексы, а также 11-значные коды доставки.
DataMatrix : двумерный штрих-код переменной длины для кодирования буквенно-числовых данных. При помощи данного стандарта можно закодировать намного больше данных, чем с помощью одномерных штрих-кодов на небольшой площади. Алгоритм DataMatrix также позволяет обнаруживать и исправлять ошибки. Широко используется для маркировки электронных компонентов и ярлыков багажа, в аптеках, маркировки удостоверений личности.
PDF417 : двумерный штрих-код переменной длины для кодирования буквенно-числовых данных. PDF417 очень похож на DataMatrix и предоставляет немного больше возможностей, требуя, соответственно, больше места. Используется для общего применения, включая ярлыки на багаже, маркировку различных частей и на удостоверениях личности.
ISBN (International Standard Book Number) – это международный стандарт кодирования книг. Представляет собой число из 10 знаков для идентификации книг, брошюр, образовательных пакетов и книг для слепых. ISBN однозначно идентифицирует опубликованный материал. Данный штрих-код представляет собой разновидность EAN-13, в котором первые три знака всегда «978». Издательства обязаны для маркировки своих книг использовать штрих-коды ISBN, а периодические издания маркируются кодами ISSN.
Несмотря на то, что существует более 300 стандартов, самыми популярными являются UPC-A и Code 39. UPC-A/UPC-E используется практически на всех товарах, продаваемых в розничных сетях США, а Code 39 используется для автоматизации при идентификации. Им можно закодировать числа и буквы, он может быть напечатан любой длины и его можно прочесть любым сканером штрих-кода. Он широко используется в управлении и на производстве.
Если продукт предназначен для розничной торговли, то следует использовать стандарт UPC-A для США и EAN-13 для Европы и большинства стран. В Японии используется JAN-13, который фактически является аналогом EAN-13.
Если Вы собираетесь использовать штриховое кодирование для своих внутренних целей или в других общих случаях и независимы от внешних факторов, то выбирайте стандарт, который больше всего подходит для Ваших задач. Например, если Вам необходимо закодировать алфавитно-цифровую информацию, выбирайте штрих-код, который позволяет кодировать такие данные. Code 128 и Code 39 неплохо подходят для общих задач.
Если Вам нужно закодировать большое количество информации (например, имя и адрес для служебного удостоверения), Вам помогут двухмерные штрих-коды типа DataMatrix или PDF417. Они намного мощнее одномерных штрих-кодов, но и сканеры для такого штрих-кода будут заметно дороже чем сканеры одномерных штрих-кодов.
Маркировка товаров для розницы
Для американских розничных сетей используются штрих-коды UPC-A или UPC-E. Для других стран, как правило, используются EAN-13 или EAN-8.
После изменения в законодательстве, с 2005 года компании-импортеры в США могут использовать на своей продукции штрих-код EAN-13. Теперь Совет по универсальному штрих-коду (UCC) требует от ритайлеров, чтобы они принимали как UPC-A, так и EAN-13. Это избавляет производителей от необходимости размещать сразу два штрих-кода на своей продукции.
Двумерный штрих-код
Двумерный штрих-код хранит данные по горизонтали и по вертикали и часто кажется, что несколько штрих-кодов наложили один на другой. Существует более 20 стандартов двумерного штрих-кода, но самыми популярными являются DPF417 и DataMatrix. В основе двумерных штрих-кодов лежат передовые алгоритмы, которые позволяют закодировать больше информации на меньшей площади, а также предоставляют средства для поиска и корректировки ошибок при повреждении поверхности со штрих-кодом.
Применение одномерных и двумерных штрих-кодов
Одномерные штрих-коды кодируют данные только по горизонтали, в то время, как двумерные – по горизонтали и по вертикали. Поэтому двумерные штрих-коды более компактны и с их помощью можно закодировать больше информации на одинаковой площади. Двумерные штрих-коды также являются более устойчивыми к ошибкам при повреждении кода.
Несмотря на то, что двумерные штрих-коды более мощны, вполне возможно, что для решения Ваших задач не потребуется та функциональность, которую предоставляют двумерные штрих-коды. Одномерный штрих-код – зачастую более выгодная по цене альтернатива. Одномерный штрих-код проще напечатать и сканеры для такого кода стоят дешевле.
Что такое RFID
RFID (Radio frequency identification – радиочастотная идентификация) – технология, которая для идентификации использует радиоволны. Самый общий случай использования этой технологии – хранение уникального номера, который идентифицирует человека или объект, и, возможно, другой информации на микрочипе, который подсоединен к антенне. Микрочип и антенну вместе называют радиомаяком или RFID-этикеткой. С помощью антенны идентификационная информация передается считывателю, который преобразовывает принятые радиоволны в цифровую информацию, которая затем может быть передана компьютеру.
Заменит ли RFID штрих-коды
Нет. Два самых больших недостатка технологии радиочастотной идентификации – ее стоимость и безопасность информации. Экономия за счет роста производства все еще не достигнута для RFID, что делает данную технологию невыгодной для изготовителей. Применение RFID в некоторых приложениях, таких как точки продаж (Point of Sale – POS), будет обосновано только тогда, когда радиомаяки будут достаточно дешевы, чтобы клеить их к таким простым товарам, как, например, жевательная резинка. Другой не менее важной проблемой является безопасность. RFID-ярлык, прикрепленный к кроссовкам может быть использован для слежки. Также представьте, что кто-то может подойти к Вашему дому со сканером, который позволит считать информацию со всех ярлыков и, таким образом узнать, какие напитки Вы пьете и в каких магазинах одеваетесь.
Что такое GTIN
GTIN – это глобальная торговая система нумерации продукции, использующая EAN-UCC. Использует 14-значные числа. Данный код может быть создан при помощи четырех различных систем нумерации, которые используются в зависимости от поставленных задач:
- UCC-12 , которая используется преимущественно в Северной Америке и дополняется двумя ведущими нулями;
- EAN/UCC-13 , которая используется в основном в Европе и Азии и дополняется одним ведущим нулем;
- EAN/UCC-14 , известная также как SCC-14, используется в транспортных компаниях.
- EAN/UCC-8 , используется в Европе и Азии и дополняется шестью ведущими нулями.
Числа дополняются нулями для того, чтобы получить 14-значный код и представляют собой код страны, код компании или производителя, код товара и контрольную цифру.
Контрольная цифра
Контрольная цифра
– это однозначное число, включенное в штрих-код, значение которого используется для математических расчетов, чтобы гарантировать точность штрих-кода.
Для открытия увеличенного изображения в новом окне, кликните на картинке
Хотите узнать, что Вам не подсунули подделку? Проверьте соответствие потребительских свойств, зашифрованных в коде, с тем, что Вам предлагают.
В состав штрих-кода входят:
Код страны-производителя товара (2-3 цифры);
код изготовителя (следующие 4 или 5 в зависимости от длины кода страны);
наименование товара, его потребительские свойства, размеры, масса, цвет (еще пять цифр).
- 1-я цифра: наименование товара
- 2-я цифра: потребительские свойства
- 3-я цифра: размеры, масса
- 4-я цифра: ингредиенты
- 5-я цифра: цвет
Последняя цифра – контрольная, используемая для проверки правильности считывания штрихов сканером.
Знак «>», иногда стоящий справа, означает, что товар выпущен по лицензии.
Проверка подлинности штрих-кода
1) сложите все цифры, стоящие на четных местах;
2) полученную сумму умножьте на 3. Результат – назовем его Х – запомните;
3) сложите все цифры, стоящие на нечетных местах (без контрольной цифры);
4) прибавьте к этой сумме полученное ранее число X;
5) от полученной суммы – назовем её YZ – оставьте только Z;
6) выполните простое арифметическое действие: 10 – Z.
Теперь выберите полученное число из предлагаемого ниже списка. Если оно совпадает с контрольной цифрой в штрих-коде – значит, перед вами не подделка.
Для открытия увеличенного изображения в новом окне, кликните на картинке
Рассмотрим ситуацию на примере штрих-кода кофе «Якобс»:
4000508082504 (контрольная цифра – 4)
0+0+0+0+2+0=2
2*3=6
4+0+5+8+8+5=30
30+6=36
От 36 оставляем 6.
10–6=4
Результат соответствует контрольной цифре.
Общая оценка материала: 4.9
АНАЛОГИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (ПО МЕТКАМ):
Графен прозрачный, магнитный и фильтрующий воду
Алексей Максимов
Мы все уже почти привыкли к стационарным или компактным ручным терминалам, с помощью которых продавцы магазинов самообслуживания ловко считывают нанесенные на товары полосчатые штрих-коды. Как правило, эта процедура ускоряет оформление покупки и облегчает компьютерный учет движения товаров.
Роль штрих-кода трудно переоценить. Ведь этикетка со штрихами содержит в себе базовую информацию - ссылку на позицию в компьютерной базе данных, хранящей всю информацию о продукте (наименование, производитель, цена и т. д.). Портативные терминалы для считывания этих кодов достаточно широко представлены на российском рынке (см., например, PC Week/ RE, № 10/98, с. 29), так что у торговых предприятий действительно есть выбор.
Образцы двухмерных штрих-кодов
Но технология не стоит на месте, на смену одномерным штрих-кодам и устройствам для их нанесения и считывания идут двухмерные штрих-коды и соответствующее оборудование. На выставке CeBIT’98 мое внимание привлек новый компактный универсальный сканер QHT-1000 японской корпорации Denso, входящей в концерн Toyota Tsusho. Это устройство позволяет считывать и декодировать как одномерный штрих-код (UPC, EAN, ITF, NW7, Code 39 и Code 128), так и двухмерный код спецификации Quick Response Code (QR Code), разработанной фирмой Denso. Но прежде чем рассказать о возможностях этого сканера, попробую кратко объяснить, что такое двухмерный штрих-код.
Чуть-чуть истории
История двухмерных штрих-кодов развивалась по двум направлениям. Первое - создание матричных кодов - родилось в начале 80-х с появления двух разработок: Vericode американской фирмы Veritec и CP Code японской компании ID Tech. В конце 80-х представили свои матричные коды Data Matrix и Maxi Code компании International Data Matrix и United Parcel Services (UPS) соответственно. В 1990 г. канадская фирма Array Tech Systems предложила оригинальный вариант матричного кода Array Tag, в котором данные представлялись фигурами гексагональной и октагональной формы. Чуть позже - в 1991 г. - появился матричный код Code One американской фирмы Laserlight Systems. Свой QR Code компания Denso предложила в 1994 г., но следом за ней - в 1995 г. - появилась разработка Aztech Code американской фирмы Wellch Allyn.
Второе направление - создание квазидвухмерных составных штрих-кодов - началось в 1985 г. с появления Code 49 американской компании Intermec, в котором можно расположить до 8 рядов штрихов на том же пространстве, что занимает линейный код. В конце 80-х вышло еще несколько разработок: Codablock немецкой фирмы Identicode System, Code 16K компании Laserlight Systems и PDF417 (PDF, Portable Data File) фирмы Symbol Technologies (США). И, наконец, в 1996 г. американская компания Zebra представила претендующий на универсальность составной код Ultracode.
Из всех этих кодов особого внимания заслуживает PDF417. Он используется в армии США и других американских государственных службах. Например, его наносят на личные карточки персонала для идентификации личности. Насколько мне известно, несколько лет назад российское Министерство обороны занялось тестированием этого кода на предмет возможности его применения для идентификации личности и в военной логистике. К сожалению, данными о результатах этого проекта я не располагаю.
Другой важной особенностью кода PDF417 является впервые встроенный в него метод коррекции ошибок Рида - Соломона. Этот метод изначально разрабатывался математиками Ридом и Соломоном из компании Hughes Aerospace для космических зондов типа “Вояджер” и предназначался для повышения устойчивости приема и распознавания слабого и зашумленного радиосигнала. В случае двухмерного штрих-кода метод обеспечивает чтение и декодирование изображения, даже если его значительная часть испорчена (например, оторвана или зачеркнута)
Особенности двухмерных штрих-кодов
В случае обычного (одномерного) штрих-кода записанная с помощью сочетания штрихов и пробелов разной ширины информация считывается линейно, в направлении, ортогональном штрихам (длина штриха при этом информационной нагрузки не несет). Отсюда следует ограничение на объем информации - обычно он не превышает нескольких десятков символов. Главное отличие двухмерного кода заключается в том, что в нем для хранения информации используются оба ортогональных направления на плоскости - вертикальное и горизонтальное. В результате по объему хранимой информации емкость двухмерного кода может в сотни раз превышать емкость одномерного. Если при работе с одномерным кодом необходима компьютерная база данных, то во многих случаях применение двухмерного кода позволяет отказаться от такой базы, поскольку емкость кода достаточна для хранения полной информации об объекте. В этом заключается качественное отличие двух технологий.
Сканер Denso QHT-1000
Замечу, что двухмерные коды оказываются незаменимыми, например, в автономных системах идентификации или при необходимости хранения сложных иероглифов таких языков, как японский или китайский. Практически все современные технологии двухмерных кодов, в отличие от одномерных, содержат средства коррекции ошибок и, следовательно, гарантируют большую надежность защиты данных.
Однако нельзя забывать о стоимости. Устройства для создания, нанесения, сканирования и декодирования двухмерного штрих-кода гораздо сложнее и, следовательно, дороже, чем широко распространенное оборудование для линейных кодов. Фактически по поддерживаемым объемам данных и функциональным возможностям технология двухмерного кодирования занимает промежуточное место между технологиями одномерных штрих-кодов и удаленной идентификации.
Как мы уже говорили, двухмерные коды делятся на составные и матричные. Составной код представляет собой последовательность линейных кодов, разместить которую на той же площади, что и одномерный код, удается путем уменьшения длины штрихов. Заложенная в этом коде простота форм (прямоугольники штрихов и пробелов) позволяет считывать его с помощью относительно несложных лазерных сканеров или линейных ридеров. Матричный код представляет собой частично заполненную черным красителем сетку из (в большинстве случаев) квадратных модулей - ячеек данных. Такой код считывается уже не линейным, а специальным площадным ридером.
QR Code - ставка на скорость
При разработке двухмерного матричного штрих-кода фирмы Denso особое внимание было уделено скорости считывания/декодирования. Представители компании утверждают, что им удалось достичь на порядок более высокого быстродействия - 30 этикеток в секунду (каждая емкостью 100 символов) против максимум 3 этикеток в секунду (такой же емкости) в кодировке Data Matrix или PDF417. Секрет заключается в применении комбинированного метода: считывание происходит сразу по всем направлениям, а ускорить процедуру декодирования помогают специальные детекторы положения (вложенные квадраты, расположенные в трех углах этикетки). Благодаря этим значкам сканер легко и быстро разбирается как в размере кода, так и в ориентации этикетки на плоскости.
Спецификация QR Code находится в состоянии развития, но судить об основных характеристиках кода можно, например, по варианту QR Code Model 2. Этот вариант допускает следующую максимальную емкость кода (в зависимости от типа данных): 7089 цифр, 4296 буквенно-цифровых символов, 2953 двоичных символов (8-битных) или 1817 символов японского языка в кодировке Kanji-Kana. Допускается кодирование смеси данных разных типов. Данные в QR Code представляются совокупностью черных и белых точек, каждая из которых трактуется как единица данных, или модуль. Размер кода варьируется от 21х21 до 177х177 модулей (шаг увеличения кратен 4). Нетрудно оценить, какая площадь требуется для этикетки той или иной емкости. Например, если применяется код 105х105 модулей, а размер каждого модуля равен 0,25 кв. мм, то площадь области кода составит 105х0,25 кв. мм = 26,25 кв. мм. Сюда надо добавить необходимые поля (шириной не менее четырех модулей). В итоге получаем, что искомая площадь этикетки составит (105+8)х0,25 кв. мм = 28,25 кв. мм.
Применяемый в QR Code метод коррекции ошибок Рида - Соломона предполагает добавление в записываемые данные специального кода с логикой кодирования. В зависимости от требуемого уровня надежности используются четыре уровня коррекции (естественно, за более высокую надежность приходится платить увеличением объема суммарного кода). Эти уровни, обозначаемые L, M, Q и H, гарантируют восстановление данных, если площадь поврежденной поверхности этикетки не превышает 7, 15, 25 и 30% соответственно.
Здесь приведены далеко не все особенности QR Code, но в данной статье мы не ставим целью дать его исчерпывающее описание, заинтересовавшиеся этой темой могут найти более подробную информацию в специальной литературе или на Web-узле компании Denso (www.denso.co.jp).
Универсальный сканер QHT-1000
Создать код и не создать аппаратное обеспечение для работы с ним было бы равнозначно гибели интересной идеи. Поэтому компания Denso предлагает различные средства нанесения и считывания QR Code. Если для печати можно применять широкий круг этикеточных принтеров, то сканеры требуются специализированные, использующие алгоритмы быстрого чтения и декодирования именно этого кода. До недавних пор Denso производила ручной сканер QS-10H, точечный сканер QS-10P и камеру-декодер QD-10. Новинка в этом ряду - ручной сканер QHT-1000, распознающий как QR Code, так и основные линейные коды.
Это компактное устройство массой 320 г оснащено 2 или 4 Мб памяти, подсвечиваемым ЖК-экраном с разрешением 128х64 пиксела, инфракрасным IrDA-совместимым и последовательным интерфейсами, обеспечивающими беспроводной и проводной обмен данными с ПК. В QHT-1000 применяется 16-разрядный КМОП-микропроцессор и 32-разрядный RISC-процессор, а также CCD-сканер с разрешением 0,25 мм. Размер области сканирования составляет 38х28 мм.
Разработать приложения для QHT-1000 можно с помощью фирменного инструментария BHT-Basic 3.0. Для этого устройства создана утилита инфракрасного обмена Ir-Transfer Utility, выполняемая на хост-компьютере, а также ПО Easy Pack Q, предназначенное для сбора данных, представленных в виде QR Code и линейных штрих-кодов.
Заключение
Технологии двухмерных кодов уже несколько лет применяют большие интернациональные компании и правительственные учреждения многих стран, используя их главные преимущества, - высокую емкость, автономность, компактность, защищенность и открытость стандартов. Все возможные области применения, пожалуй, и не перечислишь. В первую очередь это логистика, промышленное производство, техническое обслуживание, медицина и различные системы безопасности, в которых необходимо идентифицировать личность или контролировать права доступа. Технология QR Code, например, внедрена на автозаводах концерна Toyota, материнской компании фирмы Denso.
Давайте для начала определимся, как это может выглядеть.
Все чаще на товарах, мы наблюдаем появление набольших квадратиков с различным заполнением черными точками.
Это новая разновидность штрихового кода для зашифровки необходимой информации.
Разрабатывалась данная модификация японской фирмой Denso-Wave.
Цель 2 D кода или QR-кода -
как у любого штрих кода - упростить работу с товаром.
Представляете, если бы при приеме товара, кладовщик в ручную вводил всю информацию - дату производства, страну производителя, получателя, состав и тд. Прием одной единицы товара занимал бы большую часть его рабочего времени.
А так это занимает 0,5 секунды - специальным сканером штрих он считывает код, и получает всю информацию в соей базе.
Почему именно 2D код?
Обычный штрих код имеет "вертикальную избыточность", означающую, что одна и та же информация повторяется по вертикали. Это действительно одномерный штрихкод. высота штрихов может быть уменьшена без потери информации. Однако, вертикальная избыточность позволяет штрихкоду, имеющему дефекты печати (например пятна или просветы) сохранять читаемость.
Двухмерный 2d код содержит информацию как по горизонтали, так и по вертикали. Фактически, все алфавиты представляют собой аналог двухмерного кода. Поскольку оба направления содержат информацию, теряется возможность использования вертикальной избыточности. Для предотвращения потери читаемости и обеспечения быстроты считывания должна использоваться другая технология. Борьба с ошибками обеспечивается достаточно просто - большиство двухмерных кодов используют специальные контрольные суммы, позволяющие гарантировать достоверность вводимой информации.
А при введении 2 d QR кодов стало возможно зашифровывать еще больше информации, занимая при этом минимум места.
Первоначально двухмерные коды разрабатывались для приложений, не дающих места, достаточного для размещения обычного штрихкодового идентификатора. Первым применением для таких символов стали фасовки лекарственных препаратов в здравоохранении. Эти фасовки малы по размерам и имеют мало места для размещения штрихкода. Электронная промышленность также проявляет интерес к кодам высокой плотности и двухмерным кодам в связи с уменьшением размеров элементов и изделий.
PDF 417
Стековая символика PDF417 была введена в 1991 году. PDF происходит от сокращения Portable Data File (Портативный Файл Данных), штрихкодовый символ состоит из 17 модулей, каждый из которых содержит 4 штриха и пробела (отсюда номер 417). Штрихкод открыт для общего пользования.
Структура кода поддерживает кодирование максимального числа от 1000 до 2000 символов в одном коде при информационной плотности от 100 до 340 символов. Каждый код содержит стартовую и стоповую группы штрихов, увеличивающие высоту штрихкода.
Код PDF417 считывается при помощи специального лазерного или CCD-сканера. Для печати кода следует использовать принтеры с хорошим разрешением (термо-трансферные или лазерные).
Aztec Code
Aztec Code введен Энди Лонгэйсром (Andy Longacre) из фирмы Welch Allyn Inc. в 1995 году и открыт для общего использования. Aztec Code разработан для легкой печати и легкой расшифровки. Штрихкод представляет собой квадратную матрицу с концентрическими квадратами в центре, которые служат для определения позиции кода относительно сканера и мерной линейкой по краю кода. Наименьший штрихкод Aztec имеет площадь 15x15 модулей, наибольший - 151x151. Минимальный код Aztec кодирует 13 цифр или 12 букв, а максимальный - 3832 цифры или 3067 букв или 1914 байт данных. Символика не требует свободной зоны вокруг штрихкода. Существуют 32 градации размера кода с возможностью пользовательской установки защиты от ошибок по методу Рида-Соломона (Reed-Solomon) от 5% до 95% от области кода. Рекомендуемый уровень - 23% емкости кода плюс 3 кодовых слова.
Кодируются все 8-битовые значения. Величины 0 - 127 представляются в виде набора символов ASCII, значения 128-255 представляются как ISO 8859-1, Latin Alphabet No.1. Кроме данных можно закодировать два служебных символа: FNC1 для совместимости с некоторыми существующими приложениями и ECI (escape-последовательность) для стандартизованной кодировки сообщений.
Data Matrix QR кодов
Код Data Matrix от фирмы CiMatrix представляет собой двухмерный код, разработанный для размещения большого объема информации на ограниченной площади поверхности. Штрихкод Data Matrix может хранить от одного до 500 символов. Код может масштабироваться от 1-mil плотности до 14-дюймовой площади. Это означает, что код Data Matrix имеет теоретическую максимальную плотность 500 миллионов символов на дюйм! На практике плотность, конечно, ограничивается разрешающей способностью печатающих устройств и сканеров.
Код имеет несколько других интересных особенностей. Поскольку информация кодируется абсолютной позицией элемента внутри кода, т.е. позицией относительно границ кода, код не так чувствителен к дефектам печати, как традиционный штрихкод. Схема кодирования имеет высокий уровень избыточности, данные рассосредоточены внутри штрихкодового символа. Это позволяет сохранять читаемость кода при его частичном повреждении или потере части кода. Каждый код имеет измерительные линейки, которые Вы глядят как сплошная линия по одному краю символа и равномерно расположенные квадратные точки одинакового размера по другому краю. Эти линейки используются для определения ориентации и плотности кода.
Существуют два основных набора символов. Они используют свернутое кодирование для коррекции ошибок, которое использовалось в первых версиях кода Datamatrix, эти версии описаны как ECC-000 .. ECC-140. Второй набор описан как ECC-200 и использует метод Рида-Соломона (Reed-Solomon) коррекции ошибок. Символы ECC-000 .. 140 всегда имеют нечетное количество модулей по каждой стороне квадрата. Символы ECC-200 всегда содержат четное число элементов по каждой из сторон. Максимальная емкость символа ECC-200 составляет 3116 цифр или 2335 букв в символе, состоящем из 144 модулей.
Наиболее популярными применениями для Datamatrix является маркировка небольших предметов, таких как электронные элементы и печатные платы электронных приборов. Эти приложения используют способность Datamatrix разместить примерно 50 символов в коде размером 3 мм и тот факт, что код может быть прочитан при 20-процентной контрастности печати.
Код читается ПЗС-камерой или ПЗС-сканером. Символы площадью от 1/8 дюйма до 7 дюйма может быть прочитан с расстояния от контакта до 36 дймов. Обычная скорость чтения составляет 5 кодов в секунду.
Сравнительные сравнительный характеристики 2d кода с другими вариантами шифрования информации.
|
Характеристики технологии |
RFID |
Штрих-код |
Data Matrix |
|
Необходимость в прямой видимости метки |
Чтение даже скрытых меток |
Чтение без прямой видимости невозможно |
|
|
Объём памяти |
От 10 до 10 000 байт |
До 100 байт |
До 2048 байт |
|
Возможность перезаписи данных и многократного использования метки |
Есть |
Нет |
Нет |
|
Дальность регистрации |
До 100 м |
До 12 м (зависит от размера штрих-кода) |
Нет данных |
|
Одновременная идентификация нескольких объектов |
До 200 меток в секунду |
Невозможна |
Зависит от считывателя |
|
Устойчивость к воздействиям окружающей среды: механическому, температурному химическому, влаге |
Повышенная прочность и сопротивляемость |
Зависит от материала, на который наносится |
|
|
Срок жизни метки |
Более 10 лет |
До 20 лет и более (зависит от материала, на который наносится) |
|
|
Возможность создания подделки |
Невозможна |
Подделать легко |
Подделать возможно |
|
Работа при повреждении метки |
Невозможна |
Затруднена |
Возможна |
|
Идентификация движущихся объектов |
Да |
Затруднена |
Возможна |
|
Стойкость к помехам в виде электромагнитных полей |
Очень слабая |
Есть |
Есть |
|
Идентификация металлических объектов |
Возможна |
Возможна |
Возможна |
|
Использование как стационарных, так и ручных терминалов для идентификации |
Да |
Да |
Да |
|
Возможность введения в тело человека или животного |
Да |
Затруднена |
Затруднена |
|
Габаритные характеристики |
Средние и малые |
Малые |
Малые и сверхмалые |
|
Стоимость |
Сравнение 2d кодов.