第11章-条形码与RFID技术.ppt

第十一章条形码与RFID技术,一、条形码概述（一）条形码的产生1.国外条码的发展历史条码技术的萌芽期（20世纪40年代至20世纪70年代）条码技术普及期（20世纪70年代至20世纪80年代）条码技术成熟期（20世纪80年代至今）2.我国条码技术应用发展的历程技术启蒙阶段（20世纪70年代未到20世纪90年代初）起步阶段（20世纪末期至21世纪初）快速发展阶段（21世纪初至今）,第一节条形码技术,（二）条形码的分类,二、一维条形码的原理,（一）一维条码的结构条形码是由宽度不同、反射率不同的“条”和“空”，按照一定的编码规则（码制）编制而成，用以表示一组数字或字母符号信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）组成的。“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。这些条和空组成的标记表达物品的名称、单价、规格等各种信息，并能够用特定的设备识读，转换成计算机兼容的二进制或十进制信息。,一般来说，条码的编码方法有两种：模块组合法和宽度调节法。模块组合法：指条码符号中，条与空由标准宽度的模块组合而成。一个标准宽度的条表示二进制的“1”，而一个标准宽度的空表示二进制的“0”。商品条码模块的标准宽度是0.33mm。,（二）一维条形码的编码方案,模块组合法示意图,2空,2条,2空,2条,7个模块,7个模块,1个字符,1个字符,宽度调节法示意图,字符间隔,字符间隔,二进制,宽度调节法：指条码中，条与空的宽窄设置不同，用宽单元表示二进制的“1”，而用窄单元表示二进制的“0”，宽窄单元之比一般控制在23倍。,（三）EAN编码,1.EAN码的类型标准版EAN码（EAN13）,缩简EAN版（EAN8）,2EAN编码符号一个模块的宽度为0.33mm。在EAN13码中，采用了A，B，C三套不同的条、空组合对字符(09)进行编码，每个字符由7个模块构成。表中的“0”和“1”分别表示具有一个模块宽度的“空”和“条”，EAN13码的起始符与终止符相同，均为两个细条101，中间分隔符为01010。,起始字符，编码为101。条码的第二、三数制位，按照下面介绍的左手边字符方式进行编码。厂商码的4个字符，按照下面介绍的左手边字符方式进行编码。分隔字符，编码为01010。产品码的5个字符，按照下面描述的右手边字符方式进行编码。校验位，按照下面介绍的校验位计算方式进行编码。终止字符，编码为101。,3EAN编码的逻辑值EAN字符集编码,EAN奇偶性编码,4.编码举例这个例子将对值“6903685000317”进行EAN-13编码。“690”是前缀码，“3685”是厂商码，“00031”是产品码，“7”是校验码。这是国产中药“六味地黄丸”包装盒上的条码，如图7-8所示。,（1）计算校验位,第1步将此13位数从右到左顺序编号，校验字符为第1号，如表7-5所示；第2步将偶数号位置字符的数值相加，其和再乘以3，结果（938001）363第3步将奇数号位置字符的数值相加，结果（606503）20第4步将2、3步得到的和再相加，结果632083，83模10取余为3，再求10与3的差为7，得到校验值7。,（2）编码步骤1）左警戒条(总是相同的)：101.2）第二数制位9：按照左手边奇数性进行编码（见表7-3，下同），0001011.3）第三数制位0：按照左手边偶数性进行编码，0100111.4）厂商码第1个数位3：按照左手边偶数性进行编码，0100001.5）厂商码第2个数位6：按照左手边偶数性进行编码，0000101.6）厂商码第3个数位8：按照左手边奇数性进行编码，0110111.7）厂商码第4个数位5：按照左手边奇数性进行编码，0110001.8）中间警戒条(总是相同的)：01010.9）产品码第1个数位0：按照右手边字符进行编码，1110010.10）产品码第2个数位0：按照右手边字符进行编码，1110010.11）产品码第3个数位0：按照右手边字符进行编码，1110010.12）产品码第4个数位3：按照右手边字符进行编码，1000010.13）产品码第5个数位1：按照右手边字符进行编码，1100110.14）校验位7：按照右手边字符进行编码，1000100.15）右边警戒条(总是相同的)：101.,5.EAN系统的图书代码,按照国际物品编码协会（EAN）的规范规定，EAN图书代码可以用两种不同的代码结构来表示，一种是利用图书本身的ISBN编号，按EAN和ISBN(InternationalStandardBookNumber)协议规定。另一种是把图书视为一般商品，然后按EAN商品编码方法进行编码。,国际标准书号结构,图书按ISBN进行编码的代码结构,6.EAN系统的期刊代码,按照EAN的规定，期刊可以有两种不同的编码方式。一种方式是将其刊作为普通商品进行编码，编码方法按照标准的EAN-13代码的编码方式进行。这种方法可以起到商品标识的作用，但体现不出期刊的特点。另一种方法是按照国际标准期刊号ISSN（InternationalStandardSerialsNumber）体系进行编码。,ISSN期刊编码,S1S2代码构成,旬刊,以01,0236来代表一年中不同的旬次,半月刊,以01,0311或02,0412来代表一年中不同的月次,双月刊,以01,0311或者02,0412来代表一年中不同的月份,季刊,（一）以01,0212来代表发行的月份（二）第一位数表示西历的尾数，第二位数以1,2,3,4来表示季节，例：2010年春季为“01”,三、二维条形码1.二维条形码的产生一维条形码的码局限性数据容量较小，最长30个字符左右。只能包容字母和数字。条形码尺寸相对较大。条形码遭到破损后就不能阅读。不能对商品唯一标识。不能脱离数据库。,为了满足人们的这种需求，美国Symbol公司经过几年的努力，于1991年正式推出名为PDF417的二维条码，简称为PDF417条码(PortableDataFile417)，即“便携式数据文件”，如图7-11所示。二维条码主要用于以下几个方面：电子商务中的单证；证件（如护照、身份证、驾驶执照等）；物流中心、仓储中心等的物品盘点；商业机密、政治情报、军事机密、私人信函等。,2020/5/4,32,20世纪80年代中期出现二维条形码，其特点如下：保留了一维条形码生成费用低、识读快、制作简单、实用性强等优点能够在横向和纵向两个方向同时表达信息，大大提高了单个条形码的信息容量（可达数百个汉字）不需要数据库支持、不能仿制（防伪性）它纠错能力强的特性,50%的条码符号被污损，也可短时间恢复常用的二维条形码有PDF417码、Code49码、DataMatrix码、QR码,2.二维条形码,PDF417美国Symbol公司经过几年的努力，于1991年正式推出名为PDF417的二维条码，简称为PDF417(PortableDataFile)条码，即“便携式数据文件”。,PDF417条码,2020/5/4,34,Maxicode二维条码外观与中心放大图,Maxicode二维条码的符号排列方式,激光条码扫描仪,PDF417条码,二维条码同其他几种自动识别技术的比较,（IC,IntegratedCircuit),3.二维条形码的分类堆叠式,矩阵式,图,7,-,1,3,矩阵式二维码,a,.,QR,码,b,.,DataMatrix,四、QR码的数据编码QR码（QuickResponse）是日本DensoWave公司于1994年发明的，QR码的标准JISX0510在1999年1月发布，ISO国际标准ISO/IEC18004，在2000年6月获得批准。根据DensoWave公司的网站资料，QR码是属于开放式的标准，QR码的规格公开，而由DensoWave公司持有的专利权益，则不会被执行。,矽感码,2006、5、30信息产业部发布文件，推存矽感码为电子行业标准。1）紧密矩阵码（CM）2）网格矩阵码（GM）,五、矽感码和汉信码,汉信码,2005、12由中国物品编码中心承担的国家“十五”重大科技专项二维条码新码制开发与关键技术标准研究结题。2007年8月23日，国家质检总局和国家标准化管理委员会发布汉信码（GB/21049-2007）国家标准。,汉信码基本技术指标及其特点,1、信息容量大汉信码可以用来表示数字、英文字母、汉字、图像、声音、多媒体等一切可以二进制化的信息，并且在信息容量方面远远领先于其他码制。,2、具有高度的汉字表示能力和汉字压缩效率汉信码支持GB18030中规定的160万个汉字信息字符，并且采用12比特的压缩比率，每个符号可表示122174个汉字字符。,3、编码范围广汉信码可以将照片、指纹、掌纹、签字、声音、文字等凡可数字化的信息进行编码。4、支持加密技术汉信码是第一种在码制中预留加密接口的条码，它可以与各种加密算法和密码协议进行集成，因此具有极强的保密防伪性能。5、抗污损和畸变能力强汉信码具有很强的抗污损和畸变能力，可以被附着在常用的平面或桶装物品上，并且可以在缺失两个定位标的情况下进行识读。,6、修正错误能力强汉信码采用世界先进的数学纠错理论，使得汉信码的纠错能力可以达到30%。7、容易制作且成本低利用现有的点阵、激光、喷墨、热敏/热转印、制卡机等打印技术，即可在纸张、卡片、PVC、甚至金属表面上印出汉信码。由此所增加的费用仅是油墨的成本，可以真正称得上是一种“零成本”技术。8、条码符号的形状可变汉信码支持84个版本，可以由用户自主进行选择，最小码仅有指甲大小。9、外形美观,六、条形码识读1、识别原理根据原理的差异，条形码扫描器可以分为光笔、红光CCD、激光、影像四种，扫描条码时，电信号输出到条码扫描器的放大电路，增强信号之后，再送到整形电路将模拟信号转换成数字信号。白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。主要作用就是防止静区宽度不足。然后译码器通过测量脉冲数字电信号0，1的数目来判别条和空的数目，通过测量0，1信号持续的时间来判别条和空的宽度。此时所得到的数据仍然是杂乱无章的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则，将条形符号换成相应的数字、字符信息。最后，由计算机系统进行数据处理与管理，物品的详细信息便被识别了。,2、识读设备（1）手持式扫描器手持式扫描器具有小型、宜于使用的特点。阅读时只须将读取头（光源）接近或轻触条码即可进行自动读取。（2）台式扫描器台式扫描器的用途很广，大都固定安装在某一位置上，用来识读在某一范围内出现或通过的条码符号。,（3）卡槽式扫描器卡槽式条码扫描器是一种用于人员考勤管理的条码扫描器，手持带有条码符号的卡片在卡槽划过时即可实现读取。（4）便携式数据采集器便携式数据采集器是为适应一些现场数据采集（如扫描笨重物体的条码符号）而设计的，适合于脱机使用的场合。,2020/5/4,53,七、条码在物流供应链管理中的应用,条码识别设备高效便捷的性能可以保证供应链管理的信息化，从而保证数据的准确性。在物流供应链管理方面中，条码技术像一条纽带，把产品生命周期中各阶段发生的信息联接在一起，可跟踪产品从生产到销售的全过程，使企业获得高效率，在激烈的市场竞争中处于有利地位。其作用应用主要可以体现到包括以下方面领域：,产品仓储和配送管理流水线的生产管理进货管理售后服务的管理供应链管理,一、RFID的发展历程,第二节射频识别技术（RFID）,2020/5/4,55,二、RFID系统构成,无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification-RFID).是射频技术(RF)中比较成熟的一种非接触的自动识别技术，20世纪80年代中期开始投入商业应用.组成：电子标签(Tag):储存商品信息，可重复使用.阅读器(Reader):读取商品信息天线(Antenna):在标签和读写器之间传递射频信号,2020/5/4,56,形状、大小各异的FRID标签：包含400微米见方的微电脑，存储电子代码（EPC)，微型的射频天线,被密封的FRID标签,（1）主动式标签在实际应用中，必须给标签供电它才能工作，虽然它的电能消耗是非常低的（一般是百万分之一毫瓦级）。按照标签获取电能的方式不同，可以把标签分成主动式标签与被动式标签。（2）被动式标签被动式标签内部不带电池，要靠外界提供能量才能正常工作。被动式标签典型的产生电能的装置是天线与线圈，当标签进入系统的工作区域，天线接收到特定的电磁波，线圈就会产生感应电流，再经过整流电路给标签供电。,2020/5/4,58,读写器基本功能构造示意,2020/5/4,59,三、RFID系统的工作原理及特点工作原理标签进入磁场后，解读器发出射频信号，标签凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者标签主动发送某一频率的信号(有源标签，或主动标签)。解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID在本质上是物品标识的手段，它被认为将最终取代现今应用非常广泛的传统条码，成为物品标识的最有效方式,2020/5/4,60,RFID的工作原理图,2020/5/4,61,工作流程,1.给产品加射频识别标签,2.给包装箱加识别标签,3.解读器对标签识读,4.传递信息给应用软件,Internet,2020/5/4,62,特点RFID在本质上是物品标识的手段，它被认为将最终取代现今应用非常广泛的传统条码，成为物品标识的最有效方式。读取方便快捷。无需光源，可以透过外包装进行。有效识别距离大，在自带电池的主动标签时，有效识别距离达到30米以上；识别速度快。标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，并能够同时处理多个标签，实现批量识别；数据容量大；标签数据可动态更改；更好的安全性；动态实时通信。标签以每秒50100次的频率与解读器进行通信，所只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。,射频识别技术与条形码技术的异同,四、射频技术标准,目前全球主要有EPCglobal、ISO/IEC、UID、AIM、IP-X五大标准组织，分别代表了国际上不同组织或国家的利益，其中EPCglobal势力最为强大。中国作为世界制造业中心、最大的消费国之一，无疑会成为RFID技术应用的大国。,在RFID中国国家标准迟迟未能出台的情况下，五大RFID国际标准组织纷纷来中国兜售自己的标准。中国也曾试图建立起自己的编码标准全国产品与服务统一代码(NPC)，但因政府部门间的利益纷争而夭折。直至2005年11月和12月，中国RFID产业联盟和电子标签标准工作组先后正式成立。截止到2009年5月31日，电子标签标准工作组共有96个成员，几乎涵盖整条产业链，还包括很多研究机构，现在已经立项的标准共25项，正在申请的标准有9项。,中国RFID标准炒了很久，其标准包含两部分，一是频谱划分，一是物品编码标准。中国RFID大事记2004年10月，国家科技部陆续启动了第一批863计划课题研究2005年10月，信息产业部批准成立了电子标签标准工作组；2006年6月9日，中国射频识别（RFID）技术政策白皮书正式发布；目前正在起草蓝皮书，2006年10月25号，国家射频识别产业化（上海）基地正式成立2007年4月20日，信息产业部公布了中国的UHF频段，840-845、920-925。截止到2009年5月31日，电子标签标准工作组共有96个成员，几乎涵盖整条产业链，还包括很多研究机构，现在已经立项的标准共25项，正在申