Целью данной работы является изучение принципа устройства и работы шрих-кодов, их особенностей и разновидностей, а также способа считывания информации, заключенных в данных

Штрих-коды некоторых стран:

00-09 США, Канада	73 - Швеция
20-29 Резервные номера (EAN)	740-745 - Гватемала, Сальвадор, Гондурас, Никарагуа, Коста-Рика, Панама
30-37 Франция	750 - Мексика
380 Болгария	759 - Венесуэла
383 Словения	76 - Швейцария
385 Хорватия	770 - Колумбия
400-440 Германия	773 - Уругвай
460-469 - Россия и б. СССР	775 - Перу
475 - Латвия	779 - Аргентина
471 - Тайвань	786 - Эквадор
489 - Гон-Конг	789 - Бразилия
45, 49 - Япония	80-83 - Италия
50 - Великобритания	84 - Испания
520 - Греция	850 - Куба
529 - Кипр	859 - Чехия и Словакия
535 - Мальта	860 - Югославия
539 - Ирландия	869 - Турция
54 - Бельгия и Люксембург	87 - Нидерланды
560 - Португалия	880 - Южная Корея
569 - Исландия	885 - Таиланд
57 - Дания	888 - Сингапур
590 - Польша	90-91 - Новая Зеландия
599 - Венгрия	955 - Малайзия
600-601 - ЮАР
619 - Тунис
64 - Финляндия
690 - Китай
70 - Норвегия
729 - Израиль

Принцип штрихового кодирования
Принцип штрихового кодирования -- кодирование алфавитно-цифровых символов в виде чередования черных и светлых полос различной ширины (штрихов и пробелов), считывание с помощью сканирующего устройства, которое расшифровывает коды и передает информацию на ЭВМ. ШК -- одно из наиболее распространенных средств автоматической идентификации. Расшифровка кодов осуществляется сканирующими устройствами. Коды Европейской ассоциации товарной нумерации (EAN) состоят из 13 цифр (иногда -- из 8 для малых размеров упаковки).
Первые 2 (3) цифры означают код страны-изготовителя (Великобритания -- 50, Испания -- 84, Германия -- 400-440, Россия -- 460-469, Китай -- 690, Беларусь -- 481).
Следующие пять цифр (3-5 или 3-7) - код предприятия-изготовителя присваивает централизованно национальный орган страны конкретной организации-изготовителю.
Следующие пять (6-7 или 8-12) - код товара, присваивается организацией-изготовителем или продавцом самостоятельно в виде регистрационного номера в пределах своего предприятия. В этих цифрах изготовитель может закодировать необходимые для идентификации данные: наименование, сорт, артикул, цвет, массу, размер и др.
Последняя цифра -- контрольная, предназначенная для считывания штрих-кода сканером по алгоритму EAN. Контрольное число находят путем определенной последовательности арифметических действий.
За единицу ширины штриха принимается модуль -- самый узкий штрих или пробел шириной 0,33 мм. Каждая цифра кодируется семью модулями, которые сгруппированы в два штриха и два пробела. Например, цифра 4 представлена как 1011100. Ширина штрихов и пробелов -- от одного до трех модулей.
Информацию о коде несут также ширина штрихов, пробелов и их сочетание. Номинальный размер символа EAN-13 от первого до последнего штриха -- 31,35 мм. Вокруг кода должно быть пустое пространство, так что номинальная ширина составляет 37,29 мм. В начале и конце ШК помещены удлиненные краевые штрихи, указывающие на начало и конец сканирования.
Функции штрих-кода
Штрих-код в отличие от многих информационных знаков выполняет не только общие функции информационного и идентифицирующего характера, но и ряд дополнительных функций:
· автоматизированная идентификация товаров с помощью машиносчитывающих устройств;
· автоматизированный контроль и учет товарных запасов;
· оперативное управление процессом товародвижения: отгрузкой, транспортировкой и складированием товаров;
· повышение скорости и культуры обслуживания покупателей;
· информационное обеспечение маркетинговых исследований.
Проверка штрих-кода
Контрольная цифра предназначена для определения законности производства того или иного товара.
Как рассчитывать контрольную цифру:
1. Сложить цифры, стоящие на четных местах ШК 6+0+7+2+1+0=16
2. Полученную сумму умножить на три 16*3=48
3. Сложить цифры, стоящие на нечетных местах (кроме самой контрольной цифры) 4+0+3+6+1+2=16
4. Сложить числа, полученные в пунктах 2 и 3 48+16=64
5. Отбросить десятки 64-60=4
6. Из числа 10 вычесть полученное в пункте 5 10-4=6
Считывание штрих-кода
Для считывания штрих-кода применяют:
· стационарные и портативные лазерные сканеры, позволяющие считывать штрих-код на различных расстояниях от товара -- от 60 см до 5-6 м;
· кассовые сканеры, оснащенные системами считывания ШК: оптические контактные считыватели в виде ручек, карандашей, лазерных пистолетов и т.д.
Наиболее простыми и доступными устройствами для считывания штрих-кода являются считывающие карандаши, но их можно использовать тогда, когда оператор может провести карандашом по этикетке. В небольших магазинах их можно применять, а на крупных складах или в супермаркетах это нецелесообразно.Кассовый сканер D-500 предназначен для применения в кассовых аппаратах супермаркетов. Быстрое считывание кода на расстоянии при произвольной ориентации этикетки достигается многолучевым сканированием, что обеспечивает высокую производительность обслуживания покупателей. Встроенный декодер настраивается на все известные системы кодирования товаров. Из-за высокой стоимости применение этого устройства экономически целесообразно только в крупных магазинах с большим потоком покупателей и товарооборотом.Сканирующее устройство передает информацию о реализации конкретного товара на ЭВМ, где хранится информация о запасах его в торговом зале и на складе. Если запас меньше допустимых нормативов, то через средства электронной связи передается сигнал о необходимости пополнения товара на складе. Сканеры, установленные на складе, осуществляют автоматизированную идентификацию необходимого товара, и с помощью специальных устройств товар транспортируется в торговый зал.Штрих-код позволяет распознавать информационную фальсификацию, сопровождающую обычно другие виды подделок.
Штрих-код наносится на транспортную или потребительскую упаковку многих импортных и отечественных товаров типографским способом или с помощью этикетки или ярлыка, которые приклеиваются. Штриховой код должен наноситься на заднюю стенку упаковки в правом нижнем углу на расстоянии не менее 20 мм от краев. Допускается нанесение на боковую стенку упаковки, на этикетку в правом нижнем углу. На мягких упаковках выбирают место, где штрихи будут параллельны дну упаковки. Штрих-код не должен размешаться там, где уже есть другие элементы маркировки (текст, рисунки, перфорация).
Двумерные штрих-коды
Названия стековая символика (stacked symbology) или многорядный код (multi-row code) более точно отражают сущность серии кодов, в которых данные кодируются в виде нескольких строчек обычноых одномерных штрихкодов. Название матричный код(Matrix code) применяется для обозначения двухмерных кодов, основанных на расположении черных элементов внутри матрицы. Каждый черный элемент имеет одинаковый размер и позиция элемента кодирует данные.
Обычный штрихкод 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 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.
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 демографической информации на карточках прямой коммерческой рассылки (direct mail business reply cards). Положительный отклик такой рассылки часто составляет менее двух процентов от общего объема распространенных карточек. Если возвращенная 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, существенного увеличения затрат не произойдет, а информация будет быстро введена с карточки в компьютер. Похожая экономия может быть достигнута при необходимости ввода данных в "полевых условиях". Работнику гораздо удобнее считать двухмерный штрихкод с помощью портативного устройства, чем дозваниваться до компьютера, расположенного в офисе.
Сегодня разработано более 20 различных символик двухмерных штрихкодов. Наиболее популярны коды PDF417, Datamatrix, Aztec. Примеры других символик приведены ниже без подробных комментариев.
PDF 417
Стековая символика PDF417 была введена в 1991 году фирмой Symbol Technologies. 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
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.
QR-код
QR-код ( quick response -- быстрый отклик) -- матричный код (двумерный штрихкод), разработанный и представленный японской компанией «Denso-Wave» в 1994 году.
Огромная популярность штрихкодов в Японии привела к тому, что объём информации, зашифрованной в нём, вскоре перестал устраивать индустрию. Японцы начали экспериментировать с новыми современными способами кодирования небольших объёмов информации в графической картинке.
В отличие от старого штрихкода, который сканируют тонким лучом, QR-код определяется сенсором или камерой смартфона как двумерное изображение. Три квадрата в углах изображения и меньшие синхронизирующие квадратики по всему коду позволяют нормализовать размер изображения и его ориентацию, а также угол, под которым сенсор расположен к поверхности изображения. Точки переводятся в двоичные числа с проверкой по контрольной сумме.
Основное достоинство QR-кода -- это лёгкое распознавание сканирующим оборудованием, что дает возможность использования в торговле, производстве, логистике.
Максимальное количество символов, которые помещаются в один QR-код:
· цифры -- 7089;
· цифры и буквы (латиница) -- 4296;
· двоичный код -- 2953 байт (следовательно, около 2953 букв кириллицы в кодировке windows-1251 или около 1450 букв кириллицы в utf-8);
· иероглифы -- 1817.
Хотя обозначение «QR code» является зарегистрированным товарным знаком «DENSO Corporation», использование кодов не облагается никакими лицензионными отчислениями, а сами они описаны и опубликованы в качестве стандартов ISO.
Спецификация QR-кода не описывает формат данных. Наиболее популярные программы просмотра QR-кодов поддерживают такие форматы данных: URL, Закладка в браузер, Email (с темой письма), SMS на номер (c темой), MeCard, vCard, географические координаты.
Также некоторые программы могут распознавать файлы GIF, JPG, PNG или MID меньше 4 КБ и зашифрованный текст, но эти форматы не получили популярности.
QR-коды больше всего распространены в Японии. Уже в начале 2000 года QR-коды получили столь широкое распространение в Японии, что их можно было встретить на большом количестве плакатов, упаковок и товаров, там подобные коды наносятся практически на все товары, продающиеся в магазинах, их размещают в рекламных буклетах и справочниках. С помощью QR-кода даже организовывают различные конкурсыи ролевые игры.
Ведущие японские операторы мобильной связи совместно выпускают под своим брендом мобильные телефоны со встроенной поддержкой распознавания QR-кода.
В настоящее время QR-код также широко распространён в странах Азии, постепенно развивается в Европе и Северной Америке. Наибольшее признание он получил среди пользователей мобильной связи -- установив программу-распознаватель, абонент может моментально заносить в свой телефон текстовую информацию, добавлять контакты в адресную книгу, переходить по web-ссылкам, отправлять SMS-сообщения и т. д.
Как показало исследование, проведенное компанией comScore в 2011 году, 20 млн жителей США использовали мобильные телефоны для сканирования QR-кодов[4].
В Японии и Австрии QR-коды также используются на кладбищах и содержат информацию об усопшем.
В Китайском городе Хэфэй пожилым старикам были розданы бейджи с QR-кодами, благодаря которым прохожие могут помочь потерявшимся старикам вернуться домой.[7]
QR-коды активно используются музеями, а также и в туризме. Например, во Львове (Украина), объединение бизнесменов «Туристическое движение Львова» разместило QR-коды более чем на 80 туристических объектах. Это позволяет индивидуальному туристу легко ориентироваться в городе, даже не зная украинского языка, так как QR-коды установлены на нескольких языках.
Также в Белгороде (Россия), в конце 2013 года был реализован областной проект по оснащению памятников культуры города QR-кодами. Таким образом запуск информационного ресурса «QR Белгород» позволил сделать информацию об историческом и культурном наследии региона более доступной для гостей и жителей области.
Самый маленький QR-код (версия 1) имеет размер 21Ч21 пиксель (без учёта полей), самый большой (версия 40) -- 177Ч177 пикселей.
Существует четыре основных кодировки QR-кодов:
· Цифровая: 10 бит на три цифры, до 7089 цифр.
· Алфавитно-цифровая: поддерживаются 10 цифр, буквы от A до Z и несколько спецсимволов. 11 бит на два символа, до 4296 символов
· Байтовая: данные в любой подходящей кодировке (по умолчанию ISO 8859-1), до 2953 байт.
· Кандзи: 13 бит на иероглиф, до 1817 иероглифов.
Также существуют «псевдокодировки»: задание способа кодировки в данных, разбиение длинного сообщения на несколько кодов и т. д.
Для исправления ошибок применяется код Рида-Соломона с 8-битным кодовым словом. Есть четыре уровня избыточности: 7, 15, 25 и 30 %. Благодаря исправлению ошибок, удаётся нанести на QR-код рисунок и всё равно оставить его читаемым.
Чтобы в коде не было элементов, способных запутать сканер, область данных складывается по модулю 2 со специальной маской. Корректно работающий кодер должен перепробовать все варианты масок, посчитать штрафные очки для каждой по особым правилам и выбрать самую удачную.
Отдельно существует микроQR-код, ёмкостью до 35 цифр.
Устройства для считывания штрих-кодов
Скамнер штрихкомда -- это устройство, которое считывает штрихкод, нанесённый на упаковку товара, и передаёт эту информацию в компьютер, кассовые аппараты, POS-терминалы. Штрихкод, несущий в себе информацию для идентификации товара, наносится на упаковку товара при производстве изготовителем либо печатается при помощи специализированного принтера -- принтера этикеток и считывается сканером. Сканеры штрихкода широко используются в сфере торговли и услуг для быстрой идентификации товара, при отпуске, складировании, библиотечном деле при выдаче книг и т. д.
По устройству считывающего элемента сканеры штрихкода 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.
· 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.
· имидж-сканеры[1], самые 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 развёртки считывающего луча, поэтому от возможного удара внутри ничего сдвинуться не может.
· С 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 штрихкодов, напечатанных на матричном принтере, считывание штрихкода через вакуумную упаковку продукта и т. д. Одномерный штрихкод 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 штрихкоду;
· стационарные, которые закреплены на одном месте, и в этом случае уже к ним надо подносить промаркированный штрихкодом объект. Стационарные сканеры штрихкода могут просто стоять или встраиваться в кассовый бокс.
· конвейерные, используются в промышленности.
Одной из важной характеристик сканера является его разрешение, от него зависят размеры считываемых штрихкодов. Некоторые модели сканеров обладают улучшенными возможностями для считывания поврежденных штрихкодов.
Сканер может иметь различные интерфейсы для подключения к компьютеру: стандартные RS-232, PS/2, USB; может использоваться проприетарный разъём и интерфейс производителя. По отношению к компьютеру сканеры с интерфейсами PS/2 и USB, как правило, выглядят как обычная клавиатура. В силу этого с ними не должно возникать проблем при работе в Unix-подобных операционных системах. Модели, обладающие расширенной функциональностью, можно настраивать, изменяя их поведение. Сканеры с подобной функциональностью обычно называются программируемыми.
По способу подключения к компьютеру различают такие основные виды сканеров:
RS-232
Если сканер штрихкода подключается в последовательный порт, то данные передаются от сканера в порт в виде последовательности ASCII-символов. Особенности RS-сканеров:
· Требуется дополнительный внешний источник питания
· Можно подключить к кассовому аппарату, ПК или POS-системе.
· Нужно специальное программное обеспечение (драйвер сканера штрихкода) при подключении сканера к ПК или POS-системе.
Разрыв клавиатуры
Если сканер штрихкода подключается в клавиатурный порт, то после считывания штрихкода данные передаются, эмулируя нажатие клавиш на клавиатуре. Особенности KB-сканеров:
· Для ручных сканеров штрихкода не требуется внешний источник питания.
· Можно подключить только к ПК или POS-системе.
· Не нужно специальное ПО для подключения сканера к ПК или POS-системе.
· Сканер штрихкода сложнее использовать с точки зрения написания программ, так как необходимо различать получение данных от клавиатуры и от сканера.
USB
Если сканер штрихкода подключается в порт USB, то данные от сканера передаются в порт USB в виде последовательности ASCII-символов, либо эмулируется RS-232 (в зависимости от сканера и его настроек).
· Универсальность. Возможность выбора режима: «разрыв клавиатуры», «эмуляция RS-232».
· Возможность «горячего» подключения (то есть не выключая ПК).
· Возможность подключения к шине USB до 127 устройств.
· Не требуется дополнительный внешний источник питания (Кроме некоторых видов).
Заключение
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 штрих-кода на упаковке даёт возможность организовать эффективный контроль за происхождением товаров в любой из точек, начиная упаковочной линией, кончая складом магазина. Применение штрих-кода позволяет значительно улучшить следующие процессы: