Tervezte és készítette Géczy László © 2002
A vonalkód keletkezésének és alkalmazásának rövid története 1948-49
N. J. Woodlaud szabadalma
USA
1960
elindul az alkalmazás
USA
1970
áruházi - kiskereskedelmi alkalmazás UPC (Universal Product Code) Plessey-kód könyvtárakban
USA
1972
kettő az ötből átfedéses kód
1974
Code-39 szabványosítása
1977
EAN (European Article Number)
1984
MSZ 20451
EAN
ITF
Európa Magyarország
Vonalkód alkalmazási területei Kereskedelem - készletnyilvántartás - forgalom Áruszállítás
- posta - repülő szállítás - vasúti szállítás - vagonosztályozás
Könyvtárak Raktározás Termelés követés Minőségellenőrzés
Vonalkódok
Vonalkód minták
Jelenleg alkalmazott ismertebb kódok Egy dimenziós kódok
kettő az ötből átfedéses Code 39 Code 128 UPC EAN
Két dimenziós kódok
Code 49 Code 16k PDF417 MikroPDF417 Matrixkódok
Egy dimenziós vonalkódok
Kettő az ötből (Two of five) kód numerikus karakterkészlet 1 0 0 1 1 2 0 3 1 4 0 5 1 6 0 7 0 8 1 9 0 START STOP
súlyozás 2 4 7 paritás 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 keskeny vonal = 0 széles vonal = 1
Az EAN - szám vonalkód - táblázata hasznos jelek A jelkészlet számjegyek
páratlan
0
0001101
1
0011001
2
0010011
3
0111101
4
0100011
5
0110001
6
0101111
7
0111011
8
0110111
9
0001011
Az EAN vonalkód felépítése
sötét modul
vonalkód jele vonal
köz világos modul számkód
vonalkód jele
vonalkód jele
vonal
köz
7 modul 1
7 modul
7 modul
6
7
páratlan paritású jelek
Pörkölt földimogyoró 250g
Élelmiszeripari Művek
Magyarország
és vonalkódja
Ellenőrző szám
Egyedi termék szám
Vállalati azonosító
Nemzeti EAN szervezet
Az EAN-13 kóddal felépített normál cikkszám
5 9 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4
Pörkölt földimogyoró 250g
Magyarország
Ellenőrző szám
Egyedi termék szám
Nemzeti EAN szervezet
Az EAN-8 kóddal felépített normál cikkszám
5 9 9 6 7 8 9 4
és vonalkódja
Két dimenziós vonalkódok
Mivel a hagyományos egy dimenziós kódoknak meg kell felelniük, mint • a minimális vonalszélesség, • a nyugalmi zónák, • a start/stop karakterek, sokszor csak a rendelkezésre álló helynél nagyobb méretben állíthatók elő. A felhasználók részéről egyre több alkalommal felmerült az igény, hogy • egyrészről szeretnének több információt elhelyezni a kódban, • másrészről kisméretű kódban szeretnék elhelyezni a növekvő mértékű információt. Ezen hatásokra alakultak ki a kétdimenziós vonalkódnak elnevezett rendszerek. Felépítésük szerint két csoportba sorolhatók: egy részük úgynevezett halmozott szerkezetű kód, másik részük pedig mátrix-kód.
Halmozott kódok A halmozott kétdimenziós kódok a hagyományos vonalkódok szerkezetére jellemző vonalak és vonalközök változó szélességű sokaságából állnak. Abban különböznek a hagyományos kódoktól, hogy több, vékony szeletre hasított vonalkód kerül egymás tetejére. A legismertebb a Codablock, a Kod16k, a Kod49 és a PDF417. Valamennyi képes nagyobb mennyiségű információ kódolására, ugyanakkor nem alkalmas a kis helyigényből fakadó feladat megoldására, mivel minimális mérete megegyezik az egydimenziós társaiéval, és az olvasás iránya is kötött.
PDF417 A PDF417 kódrendszerben az alapvető adategység a kódszó. A szimbólumot alkotó valamennyi kódszó fizikai hossza azonos, és mindet 17 egyenlő szélességű modulra lehet bontani.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Minden kódszó felépítésében 4 fekete és 4 fehér építőelem vesz részt. Ezek minimális szélessége 1, a maximális pedig 6 modulnyi. Minden esetben a 4 fekete és 4 fehér vonal teljes modulszélessége 17. Ez (n, k ,m) struktúrájú kód, ahol n a kódszót alkotó modulszám, k a vonalak és szóközök száma, míg m a vonalak és szóközök maximális modulszélességét definiálja. A PDF417 elnevezés (Portable Data File 4-17) a kódrendszer felépítéséből származik.
A PDF417 kód 929 különböző kódszót definiál, amelyek mindegyike vonalakból és szünetekből álló, 17 modulszélességű alakzat, s 0-tól 928-ig vesz fel értékeket. A PDF417 összesen tizenkét különböző üzemmódot támogat, amelyből az első három kötött, a többi pedig szabadon felhasználható. 1. Mód
2. Mód
3. Mód
…………
12. Mód
0. Kódszó
AA
NULL
000
…………
x
1. Kódszo
AB
SOH
001
…………
x
2. Kódszó
AC
STX
002
…………
x
3. Kódszó
AD
ETX
003
…………
x
4. Kódszó
AE
EOT
004
…………
x
………….
………….
………….
………….
………….
…………... 928. Kódszó
A kód leolvasása alkalmával először csak az egyes kódszavak kerülnek felismerésre, dekódolásra, ez az első fázis az alacsony szintű dekódolás. A kódszó jelentésének meghatározása második fázisban történik, ez a magas szintű dekódolás. Ebben a lépésben a kódszó jelentésének meghatározása a pillanatnyi üzemmód alapján történik, ami 929 sorból és 12 oszlopból álló táblázat megfelelő cellájának kikeresését jelenti. A PDF417-ben kilenc biztonsági vagy hibajavítási szint található. A PDF417 felkínálja a felhasználónak, hogy válasszon a biztonsági szintek közül, így lehetővé teszi a hozzáadandó hibajavító kódszavak mennyiségének megválasztását.
MikroPDF417 Ez a kód a normál PDF417 helytakarékos változata, amely az eredeti PDF417tel kompatibilis. A Mikro PDF417 specifikáció néhány megszorítást tartalmaz a kód méretére, a kódolható karakterek számára és a hibajavítási képességre nézve. Az univerzális tulajdonságok korlátozása fejében egy nagyon helytakarékos kódot kapunk, amely őrzi az eredeti kódrendszer legfontosabb tulajdonságait, ugyanakkor a hagyományos méreteknél sokkal kisebb helyet igényel.
MikroPDF417
Mátrixkódok A mátrixkódok meglehetősen kevéssé emlékeztetnek bennünket a hagyományos vonalkódokra. Ahelyett, hogy vonalakat használnának a kódoláshoz, világos és sötét cellákból építkeznek, amelyek elrendezése mátrixszerű alakzatot követ.
Data Matrix Ez az alternatív technológia sokkal előnyösebb, amikor viszonylag nagy távolságban gyorsan mozgó objektumokat kell azonosítani. Például egy csomagelosztó központban a futószalagon mozgó dobozok orientációja, távolsága egy adott tartományban véletlenszerűen változik az olvasófejhez képest. A technika másik előnye, hogy nagyon kis helyen lehet kódolni nagyobb mennyiségű adatot. A hibajavítás a többi kétdimenziós kódhoz hasonlóan úgy történik, hogy a hibajavító kódszavak átszövik a kódot fizikai kiterjedésében.
Mátrixkód alkalmazási példa
Data Matrix Négyzetes elrendezésű, nagy sűrűségű kódrendszer. Változó kapacitású kód, helyzetét a négyzetet alkotó keretvonalak határozzák meg. Többfokozatú hibavédettséggel rendelkezik. Elsődleges felhasználási területe az elektronikai alkatrészek jelölése, azonosítása olyan direkt jelölési technikákkal, mint pl. a lézergravírozás. A kódot olyan alkalmazásban célszerű használni, ahol lényeges szempont a terület gazdaságossága, pl. kisméretű tárgyak jelölésénél, a nagy sebességű rögzített leolvasás és a kompatibilitás direkt jelölőtechnikákkal.
Halmozott RSS A halmozott RSS egy viszonylag egyszerű felépítésű 2D-kód, az egy-dimenziós RSS két sorba tördelt változata. Elsődleges alkalmazási területe az UCC/EAN által szabványosított, a kereskedelmi ellátási lánc feladataira kifejlesztett kódrendszer. A halmozott RSS kód a pénztárgépek körüli irányfüggetlen olvasásra optimalizált, és a kompozit kódok egy-dimenziós összetevőjeként szerepelhet.
Halmozott RSS
A kompozit vagy összetett kód A kompozit kód egy olyan új típusú kódrendszer, amelyben egy hagyományos és egy kétdimenziós kód kombinációja található. A 2D-komponens önmagában nem értelmezhető, az adattartalom az alatta elhelyezkedő 1D-vonalkóddal együtt érvényes. A 2D-rész mintegy kiegészíti az alapinformációt rögzítő 1Dkód tartalmát. Az alábbi ábrán egy úgynevezett CC-A kompozit kódvariációt látunk a felépítés szemléltetése céljából. A CC-A, CC-B és CC-C változatok főleg a 2D-rész kódtípusában és a kódolható információ mennyiségében különböznek egymástól.
CC-A
Melyik kétdimenziós kódot válasszuk? Napjainkban a 2D-kódok megtalálhatók a jogosítványokon, személyi igazolványokon, katonai azonosító kártyákon, csomagolásokon, félvezetőkön, szállítmányozási papírokon, gyógyászati termékeken, termelési ellenőrzőlapokon és számos más felhasználásban. Minden egyes alkalmazási terület más-más sajátosságokat mutat a vonalkód nyomtatását, olvasását és rendszer integrációját illetően. Sem a hagyományos 1D-, sem pedig a 2D-technológiában nem létezik mindenki számára megfelelő, általános megoldás. Egy optimális 2D-rendszer kiválasztása a feladat alapos kiértékelésével kezdődik, hogy meghatározhassuk az alkalmazás-specifikus igényeket, ezért érdemes áttekinteni azokat a szempontokat, amelyek tekintetbe vétele minden 2D-alkalmazás feltérképezéséhez szükséges.
Az általánosan felmerülő főbb kérdések a megfelelő 2D-rendszer kiválasztására: - Milyen és mennyi információt szeretnék elhelyezni a 2D-vonalkódban? - Milyen hordozó segítségével lehet ezt az információt a leghatékonyabban továbbítani (papír, címke, közvetlen alkatrészjelölés stb.)? - Milyen helykorlátokkal kell számolni a vonalkód nyomtatásánál? Új rendszer kialakításáról van szó, vagy a már meglévő rendszer továbbfejlesztéséről? - A felhasználó által felügyelt zárt rendszerről van szó, vagy pedig egy nyílt rendszerről, ahol a szállítókkal és az ügyfelekkel folyamatos a kommunikáció, és bárki előállíthat vagy olvashat 2D típusú információt? - Mi a 2D-vonalkód olvasásának kívánatos módja (rögzített, kézi stb.)? - Milyen visszamenőleges vonalkódos rendszerekkel?
kompatibilitás
szükséges
a
már
meglévő
Kódrendszer
Alkalmazás
PDF417 és Mikro PDF
MaxiCode
Data Matrix
2D RSS
Hajózási és egyéb okmányok., Ellátási láncban rakodási számla., rakománykiegészítő jegyzék, papír-EDl, közbiztonság, Nagy sebességű tárgyi-eszköz-jelölés, személyi csomagszortírozás Alkatrészjelölés információk jelölése, és -azonosítás azonosító kártyák, jogosítványok, változó súly eszközkalibráció, ellátási láncban kompozit kódok
Adatmennyiség (tipikus)
50-2500 karakter
100 karakter
< 60 karakter
< 25..100 karakter
Olvasás (elsődleges módszerek)
Kézi olvasók, kézi terminálok. Rögzített szkennerek, lézer, CCD és kamera
Nagy sebességű CCD kamerák
Rögzített CCD kamerák
Kézi olvasó, lézer, CCD és kamera Címke
Bevezetése 2000-től
Nyomtatás (elsődleges módszerek)
Címkék, okmányok, kártyák
Címkék
Direkt gravírozás, tinta, lézer
Referencia (ügyfelek/ vásárlók)
RPS, Thomson, Ericsson, Volvo, Arizona DOT, Florida DOT, Coming, Boehringer Mannheim PX, TNT
UPS
Motorola, Intel, HP
A vonalkód olvasó berendezések
A vonalkód ceruza használata
A vonalkód olvasó ceruza érzékelőjének felépítése
A vonalkód olvasó ceruza elektronikus felépítése
Optikai érzékelő
Erősítők
táp. fesz. szabályozó
A vonalkód olvasás fizikai folyamata
Visszaverődés ideális felületről
Lehetséges-e a jelzett olvasó helyzetekben a visszaverődő fény érzékelése? A vonalkódok nem idálisan sík visszaverő felületen vannak
Visszaverődés nem tükör felületről Milyen eltérés várható a visszaverődő fény irányában? Először helyettesítsük a valóságos felületet az átlagossal! Beesési merőleges
Átlagos visszaverő felület Felület kinagyított részlete
Nyílván való, hogy a visszaverődés nem az ábra szerinti lesz
Visszaverődés nem tükör felületről Milyen eltérés várható a visszaverődő fény irányában?
Felület kinagyított részlete
Visszaverődés nem tükör felületről Milyen eltérés várható a visszaverődő fény irányában? Visszaverődés egy másik pontról
Felület kinagyított részlete
Teljes vonalkód olvasásra szolgáló eszköz Fokuszáló optika
Irány módosító tükör
Vörös fényű led
Vonalkód felület
CCD érzékekő
Visszaverődés érzékelésének határai 1.
45o
45o
Visszaverődés érzékelésének határai 2.
60o
12 5
-75o
A pásztázás távolsági korlátai
A pásztázás távolsági korlátai
A pásztázás távolsági korlátai
A pásztázás távolsági korlátai
Az egyszerű pásztázás technikai megoldása Mozgató tekercs
CCD érzékelő
Lézer forrás
Optika
Vibráló tükör
Az egyszerű pásztázás főbb mechanikai és optikai elemei Lézer forrás Vibráló tükör
Mozgató tekercs Vezérlő elektronika
Optika
Pásztázó lézer olvasó alkalmazása
Többszörösen pásztázó lézeres vonalkód olvasó
1. Sokszögű forgó-tükör 2. Forgató motor 3. Toroid lencse 4. Sugár ablak
5. Csatoló elektronika 6. Kezelő gombok 7. Készülék burkolat 8. Lézersugár veszélyesség jelzése
A pásztázó lézer sugarat létrehozó szerkezeti elemek
1. Sokszögű forgó-tükör 2. Forgató motor 3. Toroid lencse 4. Sugár forrás
Lézer sugarat ismétlővé, pásztázóvá alakító sokszögű, forgó tükör
Egy irányú ismétlő pásztázás
Pultba építhető eszköz többirányú pásztázással tükör felületek
forgótükör CCD érzékelő
optika
Pultba építhető eszköz elektronikája és CCD érzékelője
CCD érzékelő
Több irányú pásztázás
Előállított vonalkód minősége
Nyomtatott vonalkód előállítási lehetőségei Nyomathordozó
Csomagolószer Előre nyomtatás
Nyomdai eljárások
Utólagos jelölés
Címke Állandó vonalkód
Állandó és változó adattartalom
Nyomdai eljárások
Leütés nélküli nyomtatás
Nyomdai eljárások Leütés nélküli nyomtatás Minőség nehezen biztosítható
Nyomat előállítás fajták alkalmazási területei Nyomdai eljárások
flexo nyomás ofszet nyomás magas nyomás mély nyomás szita nyomás tampon nyomás
Leütés nélküli nyomtatás
lézer nyomtatás tintacseppes nyomtatás
csak állandó információt tartalmazó vonalkódhoz nem igényel különleges hordozó minőséget tömegszerűség termelékeny olcsó változó vonalkódhoz nem igényel különleges hordozó minőséget változó vonalkódhoz
transzfer hőnyomtatás
nem igényel különleges hordozó minőséget viszonylag lassú
Nyomtatott vonalkód minőségi feltételei A vonalkód kontrasztossága
A vonalkód sötét eleme (vonal) és a világos közök között megfelelő kontrasztosságnak kell lennie. A kontraszt meghatározásához szükséges fényvisszaverési értéket mindig az alkalmazni kívánt (ill. szabványosított) olvasó berendezés hullámhosszán kell értelmezni. Az olvasó hullámhosszán a legtöbb vonalkód típushoz legalább 0,75 relatív kontrasztosságot követelnek meg.
Például: az EAN kód olvasáshoz pl. 633mm-hullámhosszú vörös fényt szabványosították. Vannak azonban olyan specifikációk is (pl. EAN) amelyek a relatív kontrasztosság legkisebb értéket függővé teszik a világos háttér reflexiós tényezőjétől. Világos háttér esetén megelégszenek 0,5 körüli értékkel míg sötét "világos" esetén akár 0,9 körüli értéket is megkövetelnek. A relatív kontrasztosságot egyébként egy hányadossal szokták kifejezni, ahol R1 a világos, R2 pedig a sötét felület reflexiós tényezője:
K=
R1 − R2 R1
A vonalkód geometriai méretei A vonalkód ideális geometriai méreteitől való eltérés vonalkód típustól, dekódolási algoritmustól függő mértékű hatással járhat. A geometriai méretektől való eltérés a legkisebb hatással a csak két vonalvastagságot alkalmazó diszkrét kódoknál van. Érzékenyek azonban erre a több vonalvastagságot alkalmazó folyamatos kódok (pl. EAN, Kód 128) is.
Ha az eltérés a nyomtatásnál egyébként szokásos vonalvastagodásból adódik, úgy a dekódolás algoritmusával ezt a hibát eliminálni lehet.
A "Delta Distance" módszer Az ún. "Delta Distance" dekódolási módszernél kezdő vonal éltől kezdő vonalig ill. vonalvégtől vonalvégig mérünk, kiküszöbölve ezzel a vonalvastagodás hatását.
ideális vonalkód
nyomtatási vonalvastagodás hatása
A dekódoló algoritmus megválasztására a szimbológiai szabványok kötelező előírást nem tartalmaznak. Ezt a berendezésgyártókra bízzák. Ebből következik, hogy a dekódoló algoritmus meghatározza az ún. első olvasási arány ill. a szubsztitúciós hibák gyakoriságát. Szigorú algoritmussal csökken az első olvasási arány, de ritkák a szubsztitúciós hibák, míg fordítva: a minden kódot olvasó algoritmusok sokat tévesztenek. A nyomtatási minőség is befolyásolja mind a szubsztitúciós hibák számát mind az első olvasási arányt: -Jó nyomtatási minőség mellett pl. a Kód 29 esetén (24 számjegy) 70 millió olvasásra esik egy helyettesítési hiba. -Ez az érték rossz minőség esetén (mátrixnyomtató) már 3 millióra csökken.
A helyettesítési hiba nyomtatási kialakulása
"6„-os karakter nyomtatási hibával
"6„-os karakter két nyomtatási hibával, mint "4" értelmezhető
A helyettesítési (szubsztitúciós) hiba ellenőrző számok alkalmazásával kiszűrhető. A vonalkód szimbólum specifikációk csak a rendszer, kódelőállító és olvasó berendezéseivel összefüggésben értékelhetők.
A vonalkód nyomtatók
Különböző színű vonalkód minták, különböző hátterekkel
Textil alapú vonalkódos cimkék
Csomagoláshoz illeszkedő vonalkód
