条码识别技术

1.3.1　条码识别技术

条码识别技术主要研究如何将信息用条码来表示，以及如何将条码所表示的数据转换为计算机可识别的数据。

条码是由宽度不同、反射率不同的条和空按照一定的编码规则(码制)编制而成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。常见的条码是由反射率相差很大的黑条(简称条)和白条(简称空)以及图形组成的。

条码按其所能装载的信息容量的不同，可分为一维条码和二维条码，其中一维条码包括EAN条码、UPC条码、128条码、39条码、交插25码、93条码及库德巴条码等;二维条码的典型代表有PDF417码、QR码等。条码可以标识商品的制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息。随着近年来计算机应用的不断普及，条码的应用得到了很大的发展，在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。

1.条码识别系统简介

为了识读条码所代表的信息，需要一套条码识别系统，它由扫描系统、信号整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成(如图1-5)。

图1-5　条码识别系统

由于不同颜色的物体，其反射的可见光不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条码上时，反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上。于是，光电转换器接收到与空和条相对应的强弱不同的反射光信号，并将光信号转换成相应的电信号输出到放大整形电路。空、条的宽度不同，相应的电信号持续时间的长短也不同。但是，由于光电转换器输出的与条码的条和空对应的电信号一般仅为10 mV左右，不能直接使用，因而先要将光电转换器输出的电信号送至放大器放大。放大后的电信号仍然是一个模拟电信号，为了避免由条码中的疵点和污点导致错误信号，在放大电路后需加一整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读。

整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息，它通过识别起始、终止字符来判别出条码符号的码制及扫描方向;通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别出条和空的数目，通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度，这样便得到了被识读的条码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对应的编码规则，便可将条形符号转换成相应的数字、字符信息。通过接口电路，将所得的数字和字符信息送入计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条码识读的全过程。

2.条码识别技术的特点及应用

1)条码识别技术的特点

条码识别技术所涉及的技术领域较广，是多项技术相结合的产物。条码识别技术(以一维条码为例)具有如下特点。

(1)简单。条码符号制作容易，扫描操作简单易行。

(2)信息采集速度快。普通计算机的键盘录入速度是200字符/min，而利用条码扫描录入信息的速度是键盘录入的20倍。

(3)可靠性高。键盘录入数据，误码率为三百分之一;利用光字符识别技术，误码率约为万分之一;而采用条码扫描录入方式，误码率仅为百万分之一。

(4)灵活、实用。条码符号作为一种识别手段可以单独使用，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。同时，在没有自动识别设备时，也可实现手工键盘输入。

(5)自由度大。识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。条码通常只在一维方向上表达信息，而同一条码上所表示的信息完全相同并且连续，这样即使标签有部分缺欠，仍可以从正常部分输入正确的信息。

(6)成本低。条码自动识别系统所涉及到的识别符号成本以及设备成本都非常低，特别是条码符号，即使是一次性使用，也不会带来多少附加成本，尤其是在大批量印刷的情况下。这一特点使得条码技术在某些应用领域有着无可比拟的优势。再者，条码符号识读设备的结构简单、成本低廉、操作容易，适用于众多的领域和工作场合。

2)条码识别技术的应用领域

条码识别技术的特点决定了其在众多的应用领域有着较为广泛的应用。

(1)商业零售领域

零售业是条码应用最为成熟的领域。目前，大多数在超市中出售的商品都申请使用了商品条码，在销售时，用扫描器扫描商品条码，POS系统从数据库中查找到相应的名称、价格等信息，并对客户所购买的商品进行统计，大大加快了收银的速度和准确性。更为重要的是，它使商品零售方式发生了巨大的变革，由传统的封闭柜台式销售变为开架自选销售，大大便利了顾客采购商品。同时，各种销售数据还可作为商场和供应商进货、供货的参考数据。由于销售信息能够及时准确地被统计出来，所以商家在经营过程中可以准确地掌握各种商品的流通信息，大大地减少库存，最大限度地利用资金，从而提高商家的效益和竞争能力。对于商品制造商来说，则可以及时了解产品的销售情况，及时调整生产计划，生产适销对路的商品。

(2)仓储管理与物流跟踪

仓储管理无论在工业、商业，还是物流业都是重要的环节。现代仓储管理所要面对的产品数量、种类和进出仓频率都大为增加，继续原有的人工管理不仅成本昂贵，而且难以维持。尤其是对一些有保质期控制的产品的库存管理，库存期不能超过保质期，必须在保质期内予以销售或进行加工生产，否则就有可能因其变质而遭受损失。在这样大量物品流动的场合，用传统的手工记录方式记录物品的流动状况，不仅费时费力，而且准确度低，往往难以真正做到按进仓批次在保质期内先进先出。况且这些手工记录的数据在统计、查询过程中的应用效率也相当低。应用条码技术可以实现快速、准确地记录每一件物品，采集到的各种数据可实时地由计算机系统进行处理，使得各种统计数据能够准确、及时地反映物品的状态，并提供保质期预警查询，使管理者可以随时掌握各类产品进出仓和库存的情况，及时准确地为决策部门提供有力的参考。

(3)质量跟踪管理

ISO 9000质量保证体系强调质量管理的可追溯性，也就是说，对于出现质量问题的产品，应当可以追溯出它的生产时间、操作者等信息。在过去，这些信息很难记录下来，即使有一些工厂采用加工单的形式进行记录，但随着时间的推移，加工单也越来越多，有的工厂甚至要用几间房子来存放这些单据。从这么多的单据中查找一张单据的难度可想而知。但如果在生产过程的主要环节对生产者及产品的数据通过扫描条码进行记录，并利用计算机系统进行处理和存储，如产品质量出现问题，可利用电脑系统很快地查到该产品生产时的数据，为工厂查找事故原因、改进工作质量提供依据。

(4)数据自动录入(以二维条码为例)

大量格式化单据的录入问题是一件很繁琐的事，不仅浪费大量的人力，而且正确率也难以保障。二维条码技术可以把上千个字母或几百个汉字放入名片大小的一个二维条码中，并可用专用的扫描器在几秒钟内正确地输入这些内容。目前，电脑和打印机作为一种必备的办公用品已相当普及，可以开发一些软件，将格式化报表的内容同时打印在一个二维条码中，在需要输入这些报表内容的地方扫描二维条码，报表的内容就自动录入完成了。同时还可对数据进行加密，确保报表数据的真实性。国外有的彩票上就用PDF417二维条码来鉴别彩票的真伪。设想一下，如果在证件上使用了二维条码，对其中放入证件上的全部信息进行加密处理，那么在需要记录您身份的地方，只要扫描一下您证件上的条码，您的信息就被正确录入了。同时，这也为证件伪造者出了难题，他们不再可能伪造一个证件，因为他们不知道您的证件上的加密算法，无法制作出正确的条码。

(5)生产线自动控制系统

在现代工业生产中，只有对各种生产数据、人员信息、质量信息进行实时采集，管理体制信息系统才能根据采集的数据及时间向物料管理、生产调度、质量保证、计划财务等系统发出指令，从而对人员、设备、物料等资源进行有效的动态配置，同时生成各种统计、核算信息，为决策者提供有效的依据，因此，准确、快速、及时的数据采集已经成为提高企业信息管理系统水平的一个关键环节，也是全面实施ERP(enterprise resource planning)技术的一个重要内容。

现代大生产日益计算机化和信息化，自动化水平不断提高，生产线自动控制系统要正常运转，条码技术的应用不可或缺。因为现代产品的性能日益先进，结构日益复杂，零部件数量和种类众多，传统的人工操作既不经济，也不可能。例如，一辆汽车要由成千上万个零部件装配而成，不同的型号、款式，其所需要的零部件的品种和数量也不同。而且不同型号、款式的汽车往往要在同一条生产线上装配，如果使用条码技术对每一个零部件进行在线控制，就能避免差错，提高效率，确保生产顺利进行。使用条码技术成本低廉，只需先对进入生产线的物品赋码，在生产过程中通过安装于生产线的条码识读设备获取物流信息，从而随时跟踪生产线上每一个物流的情况，形成自动化程度高的电子车间。

为此，在大型生产制造企业中实施ERP技术，并利用条码特别是二维条码技术，将进一步提高信息系统的管理水平，并达到以下目的:提高人工对象识别及数据输入的准确性和快速性，提高工作效率;通过对单一对象的惟一条码识别，能够真正实现成本核算;操作简便、快捷，可使征税管理流程规范化和标准化。

(6)自动分拣系统

现代社会物品种类繁多，物流量庞大，分拣任务繁重，如邮电业、批发业和物流配送业，人工操作越来越不能适应分拣任务的增加。运用条码技术对邮件、包裹、批发和配送的物品等进行编码，通过条码自动识别技术建立自动分拣系统，就可大大提高工作效率，降低成本。如邮政运输局是我国最早配备自动分拣系统的单位之一，该系统的流程是:在投递窗口将各类包裹的信息输入计算机，条码打印机按照计算机的指令自动打印条码标签，贴在包裹上，然后通过输送线汇集到自动分拣机上，自动分拣机通过全方位的条码扫描器，识读、鉴别包裹，并将它们分拣到相应的出口，这样可以大大提高工作效率，降低成本，减少差错。在配送方式和仓库出货时，采用分货、拣选方式，需要快速处理大量的货物，利用条码技术便可自动进行分货拣选，并实现有关的管理。其过程如下:中心接到若干个配送订货要求，将若干订货汇总，每一品种汇总成批后，按批发出所在条码的拣货标签，拣货人员到库中将标签贴到每件商品上，自动分拣。分货机始端的扫描器对处于运动状态分货机上的货物进行扫描，一方面是确认所拣出的货物是否正确，另一方面是识读条码上的用户标记，使商品在确定的分支分流到达各用户的配送货位，完成分货拣选作业。

(7)图书管理

条码可用于图书馆的图书流通环节中。图书和借书证上都贴上了条码，借书时，只要扫描一下借书证上的条码和借出的图书上的条码，相关的信息就被自动记录入数据库中。而还书时，只要扫描图书上的条码，系统就会根据原先记录的信息进行核对，正确地将该书还入库中。与传统的方式相比，大大地提高了工作效率。

(8)其他应用

条码识别最常见的应用领域是在日常生活中，如条码用于医院系统内，可提高工作效率，最大限度地减少差错，增加效益。另外，还被广泛应用在护照、签证、身份证、驾驶证、暂住证、行车证、军人证、健康证、保险卡等各类证卡上，用于实现数据的自动采集，提高证件的防伪能力;用于执照的年检、报表、票据的管理、包裹、货物的运输等。