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(Joe Wood Land)和伯尼·西尔沃(Berny Silver)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(Girard Fessel)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·B rinker)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Ad Hoc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，如上图右下 、左图所示。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。197 2年蒙那奇·马金（Monarch Marking)等人研制出库德巴（Code bar)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Inte rmec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。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（Ted Williams）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:
FIG 1-1.平台式激光扫描器 FIG 1-2.手持式CCD扫描器
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E DI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。
附： 条码技术发展过程中的主要事件。
1949年 美国的N.J.Woodland申请了环形条码专利。
1960年 提出铁路货车上用的条码识别标记方案。
1963年 在1963年10月号《控制工程》杂志上发表了描述各种条码技术的文章。
1967年 美国辛辛那提的一家超市首先使用条码扫描器。
1969年 比利时邮政业采用用荧光条码表示信函投递点的邮政编码。
1970年 美国成立UCC；美国邮政局采用长短形条码表示信函的邮政编码。
1971年 欧洲的一些图书馆采用Plessey码。
1972年 美国提出库德巴码、交叉25码和UPC码。
1974年 美国提出39码。
1977年 欧洲采用EAN码。
1980年 美国军事部门采纳39码作为其物品编码。
1981年 国际物品编码协会成立；实现自动识别的条码译码技术；128码被推荐使用。
1982年 手持式激光条码扫描器实用化；美国军用标准military标准1189被采纳；93码开始使用。
1983年 美国制定了ANSI标准MH10.8M，包括交叉25码、39码和Codebar码。
1984年 美国制定医疗保健业用的条码标准。
1987年 美国的David Allairs博士提出49码。
1988年 可见激光二极管研制成功；美国的Ted Willians提出适合激光系统识读的新颖码制16K码。
1986年 我国邮政确定采用条码信函分捡体制。
1988年底 我国成立“中国物品编码中心”。
1991.4 “中国物品编码中心”代表中国加入“国际物品编码协会”。
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，此信号经光电转换後变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码後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，首读率大於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，以及专门用於书刊管理的ISBN、ISSN等。
各种一维条码的发明年代归纳於表 1. 1，标准制定年代则归纳於表 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 |
| 1949 |
Bull’s Eye Code(公牛眼码) |
N. Joe Woodland, Bernard Silver |
第一个条码 |
| 1973 |
UPC |
IBM |
首次大规模应用的条码 |
| 1972 |
Codabar |
Monarch Marking System |
|
| 1974 |
39码 |
David C. Allias (Intermec) |
第一个商业性文数字条码 |
| 1976 |
EAN |
EAN协会 |
|
| 1981 |
Code 128 |
|
|
| 1983 |
Code 93 |
|
|
表1.2 一维条码标准制定年代表
| 年 |
条码 |
纳入标准 |
| 1982 |
Code39 |
Military Standard 1189 |
| 1983 |
Code39, Interleaved 2 of 5, Codabar |
ANSI MH10.8M |
| 1984 |
UPC |
ANSI MH10.8M |
| 1984 |
Code39 |
AIAG标准 |
| 1984 |
Code39 |
HIBC标准 |
从UPC以後，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 (One Dimensional Barcode, 1D) 和二维码(Two Dimensional Code, 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1.1所示。
图 1.1 条码系统处理流程
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。
- 条码机 (Barcode Printer)
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，以致於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於「热感式印表机」或是「热转式印表机」两种，其差别在於：
· 热感式条码机 (Thermal Printer)
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 (Thermal Transfer Printer)
热转式条码机的列印原理，是将碳粉带加热後转印至纸上，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。
表 2. 3 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 |
- 条码扫瞄器(Barcode Reader ，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，由於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，然後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-mount Scanner)
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，适用於输送带或一般大型超市。
· CCD扫瞄器
CCD(Change Coupled Device, 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 (Laser Scanner)
藉由雷射光束的扫瞄来读取条码的资料，由於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。
4. 编码器及解码器
编码器(Encoder)及解码器(Decoder)是介於资料与条码间的转换工具，编码器(Barcode Encoder)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，然後根据编码原则，将条码资料解读出来，再经过电子元件的转换後，转成电脑所能接受的数位讯号。
- 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，达到商业自动化的目的。
第1.4节 一维条码规格的内容
简单来说，条码是用来方便人们输入资料的一种方法，这种方法是将要输入电脑内的所有字元，以宽度不一的线条(Bar)及空白(Space)组合来表示每一字元相对应的码(Code)。其中空白亦可视为一种白色线条，不同的一维条码规格有不同的线条组合方式。
在一个条码的起头及结束的地方，都会放入起始码及结束码，用以辨识条码的起始及结束，不过不同条码规格的起始码及结束码的图样并不完全相同。具体而言，每一种条码规格明定了下列七个要项：
1. 字元组合(Character Set)
每一种条码规格所能表示的字元组合，有不同的范围及数目，有些条码规格只能表示数字，如UPC码、EAN码；有些则能表示大写英文字及数字，甚至能表示出全部ASCII字元表上的128字元，如39码、128码。
2. 符号种类(Symbology Type)
依据条码被解读时的特性可将条码规格分成两大类：
3. 分散式
每一个字元可以独自地解码，列印时每个字元与旁边的字元间，是由字间距分开的，而且每个字元固定是以线条做为结束。然而，并不一定是每一个字间距的宽度大小都必须相同，可以容许某些程度的误差，只要彼此差距不大即可，如此，对条码印表机(Barcode Printer)的机械规格要求可以比较宽松。例如39码与128码。
4. 连续式
字元之间没有字间距，每个字元都是线条开始，空白结束。且在每一个字的结尾後，马上就紧跟下一个字元的起头。由於无字间距的存在，所以在同样的空间内，可列印出较多的字元数，但相对地，因为连续式条码的密度比较高，其对条码机的列印精密度的要求也较高。例如UPC和EAN码。
5. 粗细线条的数目
条码的编码方式，是藉由许多粗细不一的线条及空白的组合方式来表示不同的字元码。大多数的条码规格都是只有粗和细两种线条，但也有些条码规格使用到二种以上不同粗细的线条。
l 固定或可变长度
指在条码中包含的资料长度是固定或可变的，有些条码规格因限於本身结构的关系，只能使用固定长度的资料，如UPC码、EAN码。
l 细线条的宽度
指条码中细线条及空白的宽度，通常是某个条码中所有细的线条及空白的平均值，而且它使用的单位通常是mil (千分之一英寸，即0.001 inch)。
l 密度
指在一固定长度内可表示字元数目，例如条码规格A的密度高於条码规格B的密度，则表示当两者密度值相同时，在同一长度内，条码A可容纳得下较多的字元。
l 自我检查
指某个条码规格是否有自我检测错误的能力，会不会因一个列印上的小缺陷，而可能使得一个字元被误判成为另外一个字元。有「自我检查」能力的条码规格，大多没有硬性规定要使用「检查码」，例如39码。没有「自我检查」能力的条码规格，在使用上大多有「检查码」的设定，如EAN码、UPC码等。
第1.5节 一维条码技术
条码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的广泛应用于商业、邮政、图书管理、仓储、工业生产过程控制、交通等领域的一种自动识别技术，具有输入速度快、准确度高、成本低、可靠性强等优点，在当今的自动识别技术中占有重要的地位。
条码的概念
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。
条码的码制
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。
不同的码制有它们各自的应用领域：
EAN 码：是国际通用的符号体系，是一种长度固定、无含意的条码，所表达的信息全部为数字，主要应用于商品标识
39码和128码：为目前国内企业内部自定义码制，可以根据需要确定条码的长度和信息，它编码的信息可以是数字，也可以包含字母，主要应用于工业生产线领域、图书管理等
93码：是一种类似于39码的条码，它的密度较高，能够替代39码
25码：只要应用于包装、运输以及国际航空系统的机票顺序编号等
Codabar码：应用于血库、图书馆、包裹等的跟踪管理
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。
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。
条码的几个参数
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）/RL×100%
（RL：条的反射率 RD：空的反射率）
第1.6节 一维条码符号的结构
通常一个完整的条码是由两侧静空区、起始码、资料码、检查码、终止码组成，以一维条码而言，其排列方式通常如下所示：
空白区 起始码 资料码 检查码 终止码 空白区
1. 静空区
位於条码两侧无任何符号及资讯的白色区域，主要用来提示扫瞄器准备扫瞄。
2. 起始码
指条码符号的第一位字码，用来标识一个条码符号的开始，扫瞄器确认此字码存在後开始处理扫瞄脉冲。
3. 资料码
位於起始码後面的字码，用来标识一个条码符号的具体数值，允许双向扫瞄。
4. 检查码
用来判定此次阅读是否有效的字码，通常是一种算术运算的结果，扫瞄器读入条码进行解码时，先对读入各字码进行运算，如运算结果与检查码相同，则判定此次阅读有效。
第1.7节 条码基本术语
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