02. Штрих-коды

Штриховое кодирование

Это метод автоматизированного сбора данных самого различного характера. С его помощью можно быстро и точно собирать и передавать информацию в учетную систему. К тому же он надежен и не столь дорог по сравнению с другими методами сбора статистических данных. Источником информации при этом является штриховой код, представляющий собой чередование штрихов и промежутков разной ширины. Такими штрихами закодирована либо цифровая, либо буквенная информация. Для расшифровки штриховых кодов пользуются специальным приспособлением - сканером. Луч от светового карандаша или от подвижного лазерного устройства, направляется на штрихи и отражаясь от линий, передается в устройство для считывания. Отраженный луч преобразуется в электрические сигналы разной силы (в зависимости от ширины штрихов и промежутков), которые затем и расшифровываются в виде цифр и букв.

 

История изобретения штрихкода

В 1948 году Бернард Сильвер (Bernard Silver) (1924—1962), аспирант Института Технологии Университета Дрекселя (Drexel University) 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 (Norman Joseph Woodland) (род. 1921) и Джордину Джохэнсону (Jordin Johanson). 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 1951 году Вудланд и Сильвер попытались заинтересовать компанию IBM в развитии их системы. Компания, признав реализуемость и привлекательность идеи, отказалась от её реализации. IBM посчитала, что обработка получающейся информации потребует сложного оборудования, и что его разработку она сможет провести при наличии свободного времени в будущем.
В 1952 году Вудланд и Сильвер продали патент компании Филко (Philco — в дальнейшем известна как Helios Electric Company). В том же самом году Филко перепродала патент компании RCA.

Изобретение Сильвера и Вудланда опередило свое время на полтора десятка лет. Лишь в конце 1960-х благодаря появлению компьютеров и лазеров, цену и размер сканеров стало возможным уменьшить до разумных пределов. В1971 году компания RCA, купившая у изобретателей патент, продемонстрировала новшество на конференции по розничной торговле, устроив лотерею с жетонами, на которых концентрическими окружностями были нанесены коды. Впрочем, вскоре перешли к линейным штрих-кодам, которые были нечувствительны к смазыванию краски в направлении подачи бумаги, и в 1972 году уже был разработан единый формат таких кодов – Universal Product Code (UPC). А 26 июня 1974 года в супермаркете Marsh в городе Троя, штат Огайо, спомощью штрих-кода была впервые опознана и продана упаковка жевательной резинки Wrigley’s Juicy Fruit. Но ей так и не довелось быть примененной по прямому назначению – сейчас эта упаковка занимает одно из почетных мест в Смитсоновском музее американской истории.

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 распространненые линейные символики: EAN, UPC, Code39, Code128, Codabar, Interleaved 2 of 5. Линейные символики позоволяют кодировать небольшой объем информации (до 20-30 символов — обычно цифр) с помощью несложных штрихкодов, читаемых недорогими сканерами. Пример кода символики EAN-13:
 

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). Datamatrix, Data Glyph, Aztec, QR-код.

Двухмерные штрихкоды появились в начале 90-х годов 20-го века. В смысле компактности и надёжности хранения информации они являют собой качественный скачок вперёд, по сравнению с т.н. линейными (или одномерными) штрихкодами (например: EAN13, Code 39, Interleaved 2 of 5). Двухмерные в отличии от линейных штрихкодов, способны вмещать в 100 раз больше данных (например, всю эту страницу), и это при том, конечно, что ничего не препятствует использованию их для малых объёмов данных.

Кроме того, двухмерные коды содержат информацию о коррекции ошибок, т.е. данные кодируются таким образом, чтобы их считывание было возможно даже при частичной порче штрихкода (например, если часть его стёрта, оторвана или на него попала грязь). Таким образом, при равном объёме кодируемых данных, двумерный код будет одновременно и компактнее линейного, и устойчивее к повреждениям. Двухмерные матричные коды имеют вид матрицы, составленной из квадратных модулей.

Aztec	Datamatrix

Штриховой код можно наносить при производстве упаковки (типографским способом) или использовать самоклеящиеся этикетки, которые печатаются с использованием специальных принтеров.
Для считывания штрихкодов используются специальные приборы, называемые сканерами штриховых кодов. Сканер засвечивает штрихкод своим осветителем и считывает полученную картинку. После этого он определяет наличие на картинке черных полос штрихкода. Если в сканере нет встроенного декодера (блок расшифровки штрихкода), то сканер передает в приемное устройство серию сигналов, соответствующих ширине черных и белых полос. Расшифровка штрихкода должна выполняться приемным устройством или внешним декодером. Если сканер оснащен внутренним декодером, то этот декодер расшифровывает штрихкод и передает информацию в приемное устройство (компьютер, кассовый аппарат и т.д.) в соответствии с сигналами интерфейса, определяемого моделью сканера.

Разновидности штриховых кодов

В Глоссарии Международной ассоциации производителей оборудования штрихового кодирования (AIM) понятие СИМВОЛИКА ШТРИХОВОГО КОДА имеет следующее определение: "...любая из стандартных систем представления данных в виде темных штрихов и светлых пробелов между ними, каждая из которых имеет свои собственные правила построения символов из принятого набора". Символика определяет набор входящих в нее символов, коды начала и конца, длину штрихового кода и т.д.

Информация в символе штрихового кода определяется шириной штрихов и пробелов (точнее говоря, их соотношением). Высота не содержит информационного смысла и выбирается из соображений легкости считывания - она должна обеспечить пересечение лучом сканера всех штрихов кода. Линейные поперечные размеры штрихов и пробелов кратны целому количеству линейных элементов, называемых "модулями". Для конкретного штрихового кода (символа) значение модуля постоянно, хотя в одной и той же символике могут применяться различные по размеру модули. Например, в символике EAN-13 модуль может варьироваться от 0,264 до 0,66 мм.

Штриховые коды можно условно разделить на два типа: товарные коды и технологические. Товарные коды были созданы специально для однозначной идентификации производимых товаров, учета их при транспортировке и управления складскими и торговыми процессами. К ним относятся код UPC применяемый в США и Канаде, и код EAN-13, созданный в Европе на основе кода UPC и используемый в 87 странах на всех континентах. Этот цифровой код широко распространен в пищевой промышленности. В основном он используется в розничной и оптовой торговле и является комплексным кодом с точки зрения печатания и считывания. Наряду с ним используется код групповой упаковки товаров ITF-14.

Различные стандарты используются для различных целей. Ниже приведен список наиболее популярных стандартов штрих-кода и указана сфера 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-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.

Codabar: 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.

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 длинна 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.