Предисловие

Наиболее узким местом в автоматизированных системах обработки экономической информации является ввод в систему первичной информации, осуществляемый преимущественно вручную и существенно снижающий эффективность работы информационных систем. Во многих странах применяется информационная технология, основанная на использовании штриховых кодов (не только в торговле, но и в промышленном производстве для идентификации заготовок, деталей, изделий, упаковок, обозначения мест хранения, в банковских системах, в клиниках, в почтовых ведомствах, на транспорте и пр.).

За рубежом уже длительное время товары массового спроса снабжаются этикетками и ярлыками, на которые нанесен цифровой или алфавитно-цифровой код, однозначно идентифицирующий товар и его производителя. В местах приемки и продажи товаров имеются технические средства, позволяющие автоматически считывать этот код и вводить полученную информацию в ЭВМ для ее обработки, проводить кассовые расчеты.

В нашей стране сделаны пока еще первые робкие шаги по использованию штриховых кодов. Но обнадеживает тот факт, что эти, пока еще пионерские, работы ведутся в достаточно широком спектре: в торговле; промышленном производстве; на транспорте, в системах государственного снабжения, банковских, почтовых отправлений; книгопечатании; в бытовой и промышленной электронике. Наиболее полно разработано использование штриховых кодов в производстве и торговле товарами народного потребления.

Принципы построения штриховых кодов, технология их нанесения на продукцию, описание специальных технических средств для нанесения и чтения этих кодов, вопросы автоматизации ввода первичной информации в ЭВМ и применения штриховых кодов в различных сферах промышленности, торговли, услуг практически не освещены ни в популярной, ни в специальной отечественной литературе. Отдельные разрозненные статьи и переводы посвящены частным вопросам штрихового кодирования. В популярных книгах, посвященных применению машиночитаемых документов (МЧД), штриховые коды только упоминаются, а в отраслевой обзорной информации "Применение штриховых кодов в торговле даются лишь некоторые, самые общие сведения о МЧД с использованием штриховых кодов.

В предлагаемой широкому кругу читателей книге В. А. Арманда и В. В. Железнова широко и полно отражаются вопросы по строения автоматизированных систем обработки информации на основе применения МЧД с использованием штриховых кодов, со стояние вопросов создания систем с применением МЧД на основ< штриховых кодов и освещаются результаты работ по созданию технических средств штрихового кодирования и использованию штриховых кодов в различных отраслях народного хозяйства.

Авторы книги - одни из первых участников работ в этом направлении в СССР, принимали участие в разработке Общесоюзной научно-технической программы изучения и прогнозирования спроса с широким использованием устройств записи и считывания штриховых кодов, являются основными исполнителями Технических требований на устройства записи, считывания и обработки штриховых кодов, а также проектов ГОСТ: "Машины вычислительные. Код штриховой оптического считывания для машиночитаемых маркировок оптовых упаковок товаров. Основные параметры и размеры"; "Машины вычислительные. Код штриховой оптического считывания для машиночитаемых ярлыков, этикеток и розничных упаковок товаров. Основные параметры и размеры"; "Машины вычислительные. Код штриховой оптического считывания для машиночитаемых маркировок розничных и оптовых упаковок товаров. Правила маркировки".

Наиболее существенные отечественные публикации по тематике штрихового кодирования принадлежат перу авторов этой книги, имеющих практический опыт разработки и эксплуатации, созданной с участием финских специалистов Межотраслевой автоматизированной системы управления товародвижением с использованием штриховых кодов товаров для МПТШО "Большевичка" и магазинов Москвы, первая очередь которой сдана в промышленную эксплуатацию в декабре 1987 г.

Доктор экономических наук,
профессор О. В. Голосов

© В.А.Арманд, В.В. Железнов

Глава 1. Основные принципы штрихового кодирования

1.1. Некоторые сведения о графических шрифтах

Рассмотрим некоторые шрифты, называемые графическими. Они предназначены для кодирования, регистрации и считывания символов в оптическом диапазоне. К ним следует в первую очередь отнести: графические отметки, стилизованные шрифты, шрифты кодирования - штриховые коды.

Графические отметки делаются на специально разработанном бланке в отведенном месте, затем считываются оптическим читающим устройством и вводятся в ЭВМ. Имеется большое количество способов записи информации с помощью графических отметок. Основное достоинство заключается в простоте нанесения считывания информации. Недостатки - это недостаточная гибкость типографски изготовленных бланков, малая информационная емкость шрифта, ручное заполнение документов.

Существует несколько десятков так называемых стилизованных шрифтов, каждый из которых соответствует определенному коду. Читающее устройство разбивает изображение знака на ряд элементов и сравнивает их с эталонами, хранящимися в памяти ЭВМ. Стилизованные шрифты легко читаются человеком и распознаются автоматами. Только фирма IBM предлагает 297 образце шаровых головок для пишущих машинок с 24 видами стилизованных шрифтов. В настоящее время наблюдается тенденция стандартизации стилизованных шрифтов и сокращения их количества.

Среди магнитных стилизованных шрифтов наиболее широко применяются шрифты Е-13В и СМС-7. Шрифт Е-13В (стандарт США) состоит из десяти цифр (рис. 1.1, а) и четырех служебных.

символов (рис. 1.1, 6). Шрифт CMC-7 (Европейский стандарт)-алфавитно-цифровой (на рис. 1.2 показаны только цифры), символы изображаются вертикальными штриховыми полосами одинаковой ширины, но разной высоты.

Магнитные стилизованные шрифты считываются специальными магнитными читающими головками. Перед считыванием знаки нанесенные магнитной краской или чернилами, намагничиваются. По форме сигнала, снимаемого с головки читающего устройства, определяется двоичный код, идентифицирующий тот или иной знак шрифта. Основной недостаток таких шрифтов-это высокие требования к магнитным свойствам носителя информации и сложность производства красящей ленты для нанесения информации на документ.

Рис. 1.1. Шрифт Е-13В

Оптические стилизованные шрифты получили более широкое распространение, чем магнитные. Они применяются во всех типах МЧД и даже потеснили шрифты Е-13В и СМС-7 в банковских системах. Оптические стилизованные шрифты (особенно типа OCR-A и OCR-B) получили применение в торгово-экономических документах. В США отдается предпочтение шрифту OCR-A, а в Европе - OCR-B. Оба этих шрифта соответствуют международному стандарту ISO 1073, а каждый из них-стандартам ЕСМА-8 и ЕСМА-11 Европейской ассоциации производителей вычислительных машин соответственно. В СССР разработан ГОСТ 16330-70 на шрифты РОС-А и РОС-Б, включающий знаки OCR-A и OCR-B, а также кириллицу.

Оптические стилизованные шрифты наносятся на носитель информации типографским способом или с помощью обычной пишущей машинки. Для более успешного опознавания на фоне помех знак заключен в сетку, состоящую, например, из 45 точек, расположенных в девяти строках и пяти столбцах. Опознание сводится к выявлению отметок в зонах, на которые разбит знак. Зачерненная область правильной формы указывает на присутствие определенного элемента знака.

Стилизованные шрифты считываются правильно при перекосе окна считывающего устройства относительно основания строки до ?8? и наклоне считывателя к плоскости изображения под угломдо ?10?. Их применение требует нанесения вспомогательных линий на бланках или документах специальными красителями.

Рис. 1.2. Цифры шрифта СМС-7

Рис. 1.3. Шрифт в виде точек:
1- весовые коэффициенты шрифта; 2- цифровые значения комбинаций точек

Рис, 1.4, Шрифт в виде разновеликих штрихов

Знаки шрифтов кодирования представляют собой ряд точек различного диаметра, штрихов различной ширины и высоты или совокупности концентрических колец различной ширины, которые располагаются для каждого знака в определенном порядке относительно друг друга.

Шрифт кодирования, изображенный точками, показан на рис. 1.3. Читающее устройство воспринимает кодированную информацию, записанную черными точками диаметром 2,2 мм на пяти линейках. Каждая цифра оценивается взвешивающими факторами 1-2-4-7. (Взвешивающий фактор - это число, определяющее числовое значение знака в каждой позиции кода.) На пятую линейку (К) наносятся точки, дополняющие код для контроля по четности. Код печатается с помощью специальной пишущей машинки и считывается пятиканальным считывающим устройством.

Шрифт кодирования, изображаемый пятью штрихами одинаковой ширины, но разной высоты, приведен на рис. 1.4. Он наносится специальным магнитным красителем и читается магнитным двухканальным устройством. Этот шрифт может считываться и оптическим устройством.

Шрифт кодирования, изображаемый концентрическими кольцами разной ширины (рис. 1.5), обеспечивает возможность его чтения одноканальным устройством при прохождении траектории считывания через центр изображения независимо от направления движения оптического читающего устройства. Правильность считывания контролируется сравнением двух частей изображения закодированной информации.

Это самые простые штриховые коды, в обобщенном виде представляющие собой последовательность штрихов и пробелов, расположенных вдоль воображаемой прямой (рис. 1.6).

Рис. 1.5. Шрифт кольцевой

Рис. 1.6. Обобщенное изображение штрихового кода

Основные термины штрихового кодирования

Штрих (полоса)-темная зона изображения на однотонном светлом фоне, ограниченная прямыми параллельными линиями или концентрическими окружностями. Элементы штрихового кода наносятся на поверхность носителя, имеющего определенные светотехнические характеристики. При этом штрихи, наносимые с помощью красителей или каких-то других средств, хорошо поглощают свет на определенных длинах волн, а фоновая поверхность хорошо его отражает, что и используется при оптическом считывании.

Пробел-пространство между штрихами. В большинстве кодов в ширине пробела заключена определенная информация, лишь в некоторых кодах пробел - вспомогательная часть изображения и выполняет функцию элемента-разделителя.

Высота и ширина штриха (пробела)-размеры изображения, выраженные в единицах измерения (миллиметрах, долях дюйма) или в безразмерных единицах (модулях).

Модуль-основной размер, которому кратны все величины, определяющие параметры элементов изображения штрихового кода.

Знак-совокупность штрихов и пробелов, несущих закодированную информацию о символе отображаемого алфавита.

Знак, ограниченный справа (слева),-знак, изображение которого ограничено штрихом с правой (левой) стороны.

Знак, нечетного (четного) паритета - знак, в изображении которого суммарная ширина штрихов содержит нечетное (четное) число модулей.

Код двуцветный-код, изображение которого содержит информацию на определенных длинах волн в виде темных и светлых штрихов.

Код многоцветный-кол, который изображается штрихами, нанесенными красителями нескольких цветов, а закодированная информация определяется цветом штриха или сочетанием цветов двух соседних штрихов.

Код непрерывный-код, в котором знаки не разделены между собой знаком-разделителем.

Код дискретный-код, в котором знаки разделены между собой пробелами, обычно в нем используются знаки, ограниченные справа и слева.

Код чередующийся-непрерывный код, построенный на основе знаков, ограниченных и справа и слева (рис. 1.7). Применяемые знаки кодируют информацию фиксированным числом штрихов различной ширины или пробелов. Четные позиции символа кодируются штрихами, а нечетные-пробелами. Непрерывность кода достигается за счет применения инвертированного изображения знаков, т. е. заменой штрихов на пробелы, и заполнения разно-широкими пробелами пространства между штрихами в знаках неинвертированного изображения. Это возможно при условии, что длина кодового слова содержит четное число символов.

Код контролируемый-код, в изображение знаков и кодовых слов которого заложена избыточная информация, обеспечивающая обнаружение ошибки считывания. Правильность прочитанного знака определяется читающим устройством по четности или нечетности суммы штрихов или пробелов, длине знака в модулях, соотношению узких и широких штрихов или пробелов в знаке, относительному расстоянию между элементами изображения знака Т и общей длины знака Р (рис. 1.8).

Кодовое слово контролируемого кода содержит одно или более контрольных чисел. В штриховых кодах, получивших распространение в настоящее время, вероятность пропуска ошибки при чтении кодового слова колеблется от 1*10-7 до 1*10-14.

Контрольное число вычисляется по определенному алгоритму. Оно отражает последовательность всех значений знаков кода.

Двунаправленность - свойство изображения штрихового кода, позволяющее его считывание в обоих направлениях: слева направо и справа налево.

Штриховые коды имеют таблицы соответствия, которые однозначно определяют соответствие между знаками кодов и значениями цифр, букв, вспомогательных или служебных символов. Основное множество штриховых кодов относится к цифровым, отображающим только цифры. Некоторые штриховые коды имеют служебные и вспомогательные символы, такие, например, как

Рис. 1.7. Чередующийся код. Штрихами закодирована цифра 3, пробелами цифра 8, значение кода-38

Рис. 1.8. Расстояния между элементами знака T1 (i=1-4)

СТАРТ, СТОП, разделители, знаки "+", "-". Однако в последнее время получают распространение алфавитно-цифровые коды, знаки которых отображают цифры, служебные и вспомогательные символы, различные буквенные алфавиты.

© В.А.Арманд, В.В. Железнов

Глава 1. Основные принципы штрихового кодирования

1.2. Виды штриховых кодов

Рассмотрим штриховые коды, получившие наиболее широкое распространение.

Код "2 из 5" - один из самых простых. Знаки кода, обозначающие цифры от 0 до 9, содержат пять штрихов, два из которых широкие, а три - узкие (рис. 1.9). Соотношение ширины широкого и узкого штриха составляет 2:1 или 3:1. В первом случае в знаке изображения 12, а во втором - 14 модулей. Пробелы между штрихами информации не несут, и, как правило, ширина пробела равна ширине узкого штриха. В двоичном представлении кода "2 из 5" узкий штрих идентичен двоичному 0, а широкий штрих-двоичной 1. Первые четыре штриха в коде "2 из 5" оцениваются взвешивающими факторами 1-2-4-7 в направлении слева направо. Пятый штрих изображения знака дополнительный для контроля по четности. Исключение составляет цифра 0, которая кодируется широкими штрихами в позициях с весовыми коэффициентами 4 и 7. Помимо цифр данный код имеет знаки СТАРТ и СТОП, в изображении которых используются всего три штриха, два из них - широкие.

Рис. 1.9. Шрифт кода "2 и 5"

Существует разновидность кода "2 из 5", в которой используется прямое и инвертированное изображение знака. Пространство между штрихами заполняется разновеликими пробелами, которые также являются носителями информации. Такой код получил название "чередование 2 из 5". Знаки цифр, находящихся на нечетных позициях в кодовом слове, представляются штрихами, а на четных позициях-пробелами. Знак СТАРТ, ограничивающий изображение кодового слова слева, состоит из следующей комбинации: узких штриха, пробела, штриха, штриха, пробела. Знак СТОП в правой части изображения кода состоит из комбинации широкого штриха, узкого пробела и узкого штриха. Число цифр в кодовом слове должно быть четным. Плотность изображения знака составляет: при соотношении между широкими и узкими элементами 3: 1-9 модулей/знак, при соотношении 2: 1-7 модулей/знак.

Код "2 из 5" является дискретным (пробелы не несут информации), поэтому его печатание упрощается, и самопроверяющимся, т. е. одиночные ошибки обнаруживаются автоматически. Недостатком кода "2 из 5" является относительно низкая плотность штрихов и пробелов и отсутствие возможности кодирования алфавитной информации. Этот код за рубежом используется для сортировки и учета товаров и изделий на складах, нумерации авиабилетов и пр.

Код "Кодабар" - это дискретный, семиэлементный штриховой код, содержащий цифры 0...9, знаки "+", "-", ":", "/", ".", знак доллара и четыре знака СТАРТ/СТОП.

Знаки штрихового кода "Кодабар" ограничены слева и справа. Изображение знака состоит из четырех штрихов и трех пробелов (рис. 1.10). В двоичном представлении кода широкий штрих или широкий пробел между штрихами соответствует двоичной 1, а узкий штрих или узкий пробел-двоичному 0. Знаки "Кодабар" представляются семибитным двоичным кодом. Двенадцать основных знаков имеют четный паритет, а остальные-нечетный. В изображении первых два широких элемента (штрих и пробел). В специальных знаках три широких штриха, а в знаках СТАРТ/СТОП - два широких пробела и один широкий штрих.

Соотношение между широкими и узкими элементами изображения знака в коде "Кодабар" составляет 3:1 или 2:1. При этом длина изображения одного знака в первом случае равна 12, а во втором - 10 модулям. Длина изображения специальных символов и знаков СТАРТ/СТОП составляет соответственно 14 и 11 модулей.

Рис. 1.10. Шрифт кода "Кодабар"

Рис. 1.11. Шрифт кода 39

Наименование штрихового кода 39 связано со структурой изображения знаков "З из 9", где три элемента знака (два штриха и один пробел) из девяти являются широкими, а остальные шесть - узкими. В сущности код 39 представляет собой расширение кода "2 из 5" для обозначения букв алфавита и некоторых других символов помимо десяти цифр.

Каждый знак кода 39 представлен пятью штрихами и четырьмя пробелами (рис. 1.11). По сравнению с кодом "2 из 5" число вариантов изображения знака увеличивается в четыре раза и позволяет отобразить 40 различных знаков. Предусмотрены четыре дополнительных знака (доллара, "/", "+", "%"). Код 39 является дискретным, контролируемым. Длина изображения знака при соотношении широких и узких элементов 3:1-15, а при соотношении 2:1-12 модулей.

Достоинством этого кода является его очень высокая надежность, которая может быть увеличена добавлением в символ контрольного знака. Согласно некоторым исследованиям, проведенным за рубежом, ошибки считывания составляют не более одной на 3 млн. считанных символов. Этот код широко используется в больницах, библиотеках, государственных учреждениях, на производстве.

Штриховой код 93 занимает особое место среди систем штрихового кодирования. Он обеспечивает высокую плотность изображения символов и имеет тот же набор информационных знаков, что и код 39. В коде 93 отображаются 48 символов: знаки СТАРТ/СТОП, четыре контрольных знака и 43 знака из кода 39. После знака СТАРТ/СТОП в конце кодового слова добавляется штрих, чтобы обозначить завершающий пробел.

Код 93 является непрерывным и неконтролируемым кодом. Каждый его знак состоит из трех штрихов и трех промежутков. Ширина штрихов и промежутков может равняться 1, 2, 3 и 4 модулям. Имеет наивысшую плотность из всех алфавитно-цифровых кодов (9 модулей на каждый знак изображения).

Наименование штрихового кода 128 связано с возможностью кодирования 128 различных знаков. Код 128 принадлежит к той же группе, что и рассматриваемые далее коды EAN и UPC. Здесь штрих соответствует двоичной 1, а пробел-двоичному 0. В коде 128 первый элемент изображаемого знака представляется штрихом, а последний - пробелом.

Код 128 является непрерывным и неконтролируемым кодом. Знаки кода состоят из трех штрихов и трех пробелов, причем длина каждого знака равна 11 модулям. Штрихи и пробелы могут иметь длину, равную 1, 2, 3 и 4 модулям. Предусматривается кодирование 107 различных знаков (21 знак в резерве). Каждый знак кода 128 может иметь от одного до трех значений. Выбор одного из трех типов знаков СТАРТ/СТОП означает обращение при кодировании к одной из трех таблиц (А, В, С) соответствия знаков и их значений. Вариант таблицы С, например, устанавливает соответствие знаков кода 100 парам (от 00 до 99). Это позволяет удвоить плотность кода при нанесении цифровых данных.

Рис. 1.12. Структура кода EAN

Штриховые коды UPC и EAN (рис. 1.12) получили наиболее широкое распространение для кодирования товаров в производстве и торговле. Первый из них представляет стандарт кодирования, принятый в США, второй - в Европе. Однако в ходе внедрения систем кодирования в практику идентификации товаров коду EAN отдается предпочтение, в том числе в США, Японии и других странах неевропейского континента.

Сходство кодов UPC и EAN заключается в том, что в них используется для кодирования один и тот же набор знаков: цифры от 0 до 9 и пять вспомогательных символов. Изображение знака содержит два штриха и два пробела. Длина знака, отображающего цифру, равна 7 модулям. Вспомогательные знаки имеют три типоразмера 3, 5 и 6 модулей. Для изображения цифр имеется четыре таблицы соответствия (А-D), поскольку в кодах используются знаки, ограниченные слева (рис. 1.13,а); знаки, ограниченные справа (рис. 1.13,6); знаки с четными и нечетными паритетами. В кодах UPC и EAN набор знаков используется по-разному, исходя из особенностей представления закодированной информации. Коды относятся к непрерывным, контролируемым.

Рис. 1.13. Наборы знаков кодов EAN и UPC

Особенностью этих кодов является то, что в них применяются кодовые слова фиксированной длины. Стандартом ФРГ определены структуры с длиной кодового слова, равной 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 13 и 14 знакам. Кодовые слова, содержащие 4, 5, 6 и 7 знаков, изображаются соответствующим количеством ограниченных справа символов нечетного паритета и двумя знаками, ограничивающими кодовое слово с каждой стороны. Кодовые слова с длиной, равной 8, 10, 12, 13 и 14 символам, состоят из двух частей с одинаковым числом знаков в каждой. Для левой части кодового слова используются ограниченные справа информационные знаки нечетного паритета, а для правой - ограниченные слева информационные знаки четного паритета. Такие кодовые слова имеют ограничивающие знаки с каждой стороны и разделительные знаки после 4, 5, 6 и 7-го цифровых знаков. 30-символьное кодовое слово также состоит из двух частей с одинаковым числом знаков в каждой. В левой части слова - 6 ограниченных справа информационных знаков четного и нечетного паритетов, в правой части - 6 ограниченных слева информационных знаков четного паритета. Изображение кодового слова начинается и заканчивается знаками - ограничителями и разделено на две части знаком-разделителем (рис. 1.12). Обычно снизу штрихового кода печатается его цифровое значение для визуального контроля. Значение 13-й позиции кодового слова определяется последовательностью сочетаний знаков четного и нечетного паритетов, расположенных в левой части. Наибольшее распространение в торговле за рубежом получили 13-и 8-разрядные коды EAN.

Наибольший опыт использования штриховых кодов за рубежом и в определенной мере в СССР накоплен в производстве и торговле товарами народного потребления, где, как указывалось, наибольшее применение имеет код EAN, в ассоциацию которого входят уже более 30 стран, включая СССР.

Основным принципом кодирования EAN является наличие однозначного идентификационного кода, полученного согласно правилам кодирования EAN для каждого продукта (товара). Все физические параметры кода должны удовлетворять специальным стандартам EAN, с учетом которых создаются и используются соответствующие технические средства записи, считывания и обработки информации штриховых кодов.

В заключении этого раздела следует отметить, что здесь описаны далеко не все штриховые коды, что они постоянно совершенствуются и развиваются. Например, в Японии разработан Калра-код (Calra Code). Эта система Томиоки основана на изображении каждого цифрового символа в виде прямоугольника из четырех квадрантов (рис. 1.14) с разными весовыми коэффициентами (1-2-4-8). Этот код позволяет представлять цифровые наборы аналогично, например, десятичной системе, и таким образом кодировать 1*10ⁿ значений, где n-число кодируемых прямоугольников.

Рис. 1.14. Калра-код: а - распределение весовых коэффициентов; б - кодирование цифр от 0 до 9

В настоящее время имеются и многоцветные штриховые коды (рис. 1.15). Так, фирма NCR предложила трехцветный двоичный штриховой код, где взаимное расположение штрихов различного цвета определяет двоичные значения цифр. При обратном направлении считывания получается инвентированное значение код;

Естественно, считывающее устройство должно распознавать и декодировать эти три цвета и переход от штрихов одного цвета к другому.

Рис. 1.15. Цветной код NCR: а - алгоритм декодирования; б - представление числа 351 кодой NCR

Имеются и такие многоцветные коды, где количество различных воспринимаемых цветов определяет и количество символов какого-либо алфавита.

© В.А.Арманд, В.В. Железнов

Глава 2. Технические средства штрихового кодирования

2.1. Считывание штриховых кодов

Оптические читающие устройства штриховых кодов, получившие распространение в практике построения автоматизированных систем обработки данных, имеют разнообразные конструкторские решения. Подавляющее большинство читающих устройств содержит встроенные источники подсвечивания, которые повышают вероятность считывания с первого раза. В каналах подсвечивания применяются светодиоды повышенной яркости или малогабаритные лазерные устройства. Сканирование изображения штрихового кода выполняется электромеханическими или электронными средствами, а сами устройства чтения могут быть ручными и стационарными.

Рис. 2.1. Ручное читающее устройство: 1 - электронный блок обработки сигналов считывания; 2 - фотоприемник; 3 - объектив; 4 - источники света (подсвечивания); 5 - штриховой код машиночитаемого документа

Рис. 2.2. Ручное считывающее устройство на основе ПЗС: 1 - ПЗС; 2 - объектив; 3 - зеркало; 4 - светодиоды; 5 - штриховой код машиночитаемого документа

Малогабаритные ручные читающие устройства, имеющие форму карандаша (рис. 2.1), удобны для работы оператора, осуществляющего сбор информации. В таких устройствах оптические каналы подсвечивания и чтения, как правило, совмещены. Изображение сканируется перемещением устройства вдоль записи. Отраженный от поверхности носителя штриховых кодов поток света поступает на фоточувствительный элемент, которым преобразуется в электрический сигнал, удобный для декодирования.

В ручных читающих устройствах, построенных на базе приборов с зарядовой связью (ПЗС), рис. 2.2, при считывании штрихового кода входная часть оптического канала накладывается на изображение с последующим электронным сканированием. Декодированное значение штрихового кода по интерфейсному каналу передается в вычислительную систему для дальнейшей обработки.

Ручные лазерные сканирующие устройства в большинстве своем имеют форму пистолета. Подсвечивание и считывание ведутся по раздельным оптическим каналам. Считывающее устройство показано на рис. 2.3. Луч лазера с помощью электромеханической развертки перемещается по изображению штрихового кода. Световой поток, отражаясь от поверхности, несущей код, попадает в оптический канал считывания, где осуществляется дальнейшая обработка. Сканирование может вестись в двух плоскостях.

Рис. 2.3. Схема считывания штрихового кода: 1 - электромеханическая развертка; 2 - штриховой код машиночитаемого документа; 3 - зеркала; 4 - лазер; 5 - фотоприемник; 6 - электронный блок обработки сигналов считывания

К стационарным устройствам считывания относятся: щелевой считыватель стол-сканер, стационарный лазерный сканер для складских помещений. Щелевой считыватель предназначен для считывания закодированной информации с пластиковых карт, перемещающихся по щели считывания мимо источника подсвечивания и фотоприемника, за счет чего происходит сканирование штрихового кода. Используются для идентификации личности в медицинских учреждениях, в пропускных системах.

Наиболее сложное устройство — стол-сканер. Он предназначен для сканирования изображения с пяти сторон анализируемого предмета. Фирмы-производители иногда называют его голографическим, хотя здесь заложен совершенно иной принцип обработки изображений, а именно круговая электромеханическая развертка лазерного луча подсвета относительно стола с одновременны угловым сканированием в плоскостях, перпендикулярных основанию стола. Стол-сканер позволяет считывать изображение штрихового кода без предварительной ориентации предметов относительно считывающего устройства. Он нашел основное применение в узлах расчета магазинов.

Стационарный лазерный сканер имеет ограниченные угол "зpения" и глубину считывания. Может считывать коды с двух плоскостей. Стационарные лазерные сканеры предназначены для оснащения высокоавтоматизированных складов. Устанавливаются вдоль транспортерных лент, считывают, расшифровывают штриховые коды товара и передают в систему управления складом для их адресации, хранения и отгрузки.

© В.А.Арманд, В.В. Железнов

Глава 2. Технические средства штрихового кодирования

2.3. Печать штриховых кодов

Работа устройств считывания штриховых кодов основана на контрастной чувствительности. Для устойчивой работы считывающих устройств должны выполняться следующие требования.

1. Контрастность на заданных длинах волн должна быть строго определенной. Обычно контрастность принимается равной К = 0,35-0,921, а в коде EAN для маркировки товаров К = 0,499-0,921, для маркировки единиц оптовой поставки К = 0,75. В общем случае К = (RL-RD)/RL, где RL и Ко-коэффициенты отражения светлого фона и темных штрихов соответственно. Краситель для нанесения кода может быть любого цвета, обеспечивающего заданную контрастность на заданных длинах волн.
2. Оптические свойства промежуточной среды учитываются, если считывание ведется на расстоянии нескольких метров или через прозрачную пленку.

При маркировке товаров массового производства штриховой код, идентифицирующий товар, наносится на ярлык или упаковку типографским способом. Это почти не отражается на стоимости упаковки, так как дополнительные затраты на создание изображения кода невелики, они составляют от 20 до 100 руб. на тираж.

Для производства упаковок или этикеток малым тиражом или для единичного производства используются различные печатающие устройства (ПУ), работающие под управлением ЭВМ. Все типы ПУ, применяемых в вычислительной технике, можно подразделить на ударные и безударные. К ударным ПУ, которые применяются для нанесения штриховых кодов, относятся устройства с матричной головкой и передним относительно носителя информации расположением печатающего механизма. К безударным ПУ относятся: лазерные, ксерографические, электростатические, электрочувствительные, термические и струйные печатающие устройства.

В матричных ударных ПУ печать осуществляется за счет удара игл в различном их сочетании. Каждая игла, приводимая в движение, ударяет своим концом по красящей ленте, которая оставляет точечный след на носителе информации. Знак формируется из отдельных точек. Высокое качество печати на таких устройствах достигается при плотности 94-142 точки/см и использовании микоровой красящей ленты одноразового пользования.

В электрочувствительных ПУ символы формируются путем прожига тонкого металлического покрытия бумажного носителя В местах прожига показывается черная подложка, которая и дает изображение символа.

Принцип термической печати существует довольно давно. Oн появился задолго до появления ЭВМ. В настоящее время этот принцип широко используется при создании ПУ для микровычислительных систем. При их конструировании используются печатающие головки на интегральных схемах. Термическая бумага представляет собой обычный бумажный (картонный) лист, покрытый термочувствительной пленкой толщиной несколько микрон. При воздействии тепла термочувствительная пленка расплавляется и красящее вещество и реагент, находившиеся в твердом состоянии вступают в реакцию. В результате реакции получается изображение голубого или черного цвета.

В последнее время все больше распространяются струйные ПУ. Они работают следующим образом: отдельная микроскопическая капля чернил проходит через управляемое электрическое поле, которое отклоняет ее по вертикали, сама головка в это время движется по горизонтали.

Технология печати ксерографических и лазерных ПУ очень сходна и заключается в формировании изображения графической информации на промежуточной фоточувствительной поверхности. Она окрашивается чернильным порошком, который электростатическим путем переносится на бумагу. В ксерографических ПУ используется обычная лампа или линейка управляемых светодиодов повышенной яркости, а в лазерных — гелиево-неоновый лазер, работающий в непрерывном режиме.

В электростатических ПУ используется специальная бумага с диэлектрическим покрытием. В процессе работы на бумаге формируется изображение в виде заряженных точек. Бумага проходит через емкость с красящим порошком, где частицы красящего порошка осаждаются на бумаге в заряженных точках.

© В.А.Арманд, В.В. Железнов

Глава 2. Технические средства штрихового кодирования

2.4. Описание устройств

Устройство изготовления машиночитаемых ярлыков и этикеток предназначено для маркировки товаров машиночитаемыми штриховыми кодами с минимальными затратами труда на складах оптовых и розничных торговых предприятий (универмагов, универсамов, специализированных магазинов), а также промышленных предприятиях, выпускающих продукцию небольшими партиями. Оно выполняет:

• автоматическое формирование штрихового кода по типу EAN стандартных международных типоразмеров для этикеток на товары, упаковки, полки, тару и т. д.;
• автоматическое формирование алфавитно-цифровых знаков различных размеров в соответствии с утвержденными ГОСТ. Количество алфавитно-цифровых знаков и строк определено для каждого конкретного устройства:
• автоматическую печать установленного количества заданных этикеток;
• обеспечение работы в автономном режиме и под управлением ЭВМ;
• ввод исходных данных с клавиатуры устройства или автоматически по линиям связи с ЭВМ;
• контроль формирования и печати машино- и визуально-читаемой информации с выдачей сообщений об ошибках;
• корректировку ошибочной информации;
• оформление и обрезку этикеток необходимых размеров.

Устройство изготовления фильм-шаблонов (мастер-фильмов) для печати штриховых кодов предназначено для получения кодов на специально обработанной пленке, используемой в типографской технологии. Устройство выполняет:

• автоматическое формирование штрихового кода по типу EAN стандартных типоразмеров с учетом факторов расширения из-за печатного прироста;
• обеспечение работы в автономном режиме и под управлением ЭВМ;
• работу в режимах и с исходными данными, введенными с клавиатуры устройства или автоматически по линиям связи с ЭВМ;
• изготовление мастер-фильма с порядковым номером, типоразмерами, редукцией, площадью эмульсии (позитив и негатив).

Устройство контроля штриховых кодов предназначено для проведения комплексных измерений параметров штрихового кода (геометрии символа и контрастности цветов), считывания контрольного числа, а также анализа возможности считывания. Используется для контроля качества печати штриховых кодов на маркировочной основе и мастер-фильмов. Устройство выполняет:

• декодирование символов различных типоразмеров с определением контрольного числа, контрольные измерения геометрических параметров символов, полос и промежутков для каждого знака, светотехнических характеристик символов (плотности, абсолютного отражения, контрастности) в соответствии с предписанием международного стандарта EAN;
• вывод результатов контрольных измерений на печать в форме протокола, содержащего тип кода и его расшифровку, контрольное число, светотехнические характеристики изображения кода, аддитивные отклонения полос (штрихов) и промежутков для каждого знака, определение возможности считывания кода (в процентах) ;
• контроль позитивных и негативных мастер-фильмов;
• работу в автономном режиме и под управлением ЭВМ;
• работу в режимах и с исходными данными, введенными с клавиатуры или автоматически по линиям связи с ЭВМ.

Большие тиражи ярлыков или упаковок со штриховыми кодами целесообразнее выпускать типографским способом с помощью фильм-шаблонов.

Для оперативной печати меньшего количества штриховых кодов могут использоваться типовые печатающие устройства современных ЭВМ и, прежде всего, матричные, которые управляются ЭВМ или микропроцессором.

В последнее время стали широко использоваться термические ПУ. К преимуществам таких ПУ относятся отсутствие размазывания краски (более четкий рисунок кода) и закруглений краев штрихов, возможность автономной (без ЭВМ) работы. К недостаткам - относительно высокая стоимость.

Товары могут маркироваться машиночитаемыми кодами разными способами-в зависимости от их вида, размера, формы упаковки и т. д.

Наиболее широко применяются способы печати штрих-кодового обозначения:

• непосредственно на упаковке одновременно с печатью названия товара, рекламы и т. д.;
• на ярлыках, прикрепляемых к товару;
• на самоклеющихся этикетках.

Для печатания штрихового кода можно использовать офсетную, высокую, глубокую, трафаретную, мозаичную, флексо- и термографическую печать.

Способ печати следует выбирать, исходя из особенностей материала (плотности, шероховатости, отражательной способности и т. д.). Кроме того, необходимо учитывать репродукционные возможности печатной техники, обеспечивающие печать штриховых кодов определенных размеров.

При выборе размера штрихового кода следует учитывать:

• способ маркировки;
• размеры и характер упаковки;
• метод печати;
• маркируемый материал;
• печатные краски.

Чтобы обеспечить контрастность, нужную для устойчивой работы считывающих устройств, для печати штрихового кода используются темные краски (черная, коричневая, зеленая, синяя) на светлом фоне (белом, желтом, оранжевом). При этом нужно выбирать краски тех цветов, которые уже имеются на упаковке. Составлять полосы кода из различных красок недопустимо.

Размещая машиночитаемый штриховой код на упаковке, этикетке, ярлыке, нужно исходить из целесообразности, удобства пользования, нанесения, влияния на внешний вид упаковки, ярлыка размеров и массы упаковки. Место расположения кода должно быть таким, чтобы кассиру меньше приходилось поворачивать товар в поисках кода, так как это существенно влияет на его производительность. Принимая во внимание перечисленные выше факторы, штриховой код следует помещать на задней стороне упаковки либо в левом нижнем углу передней стороны групповой упаковки. В исключительных случаях код помещают на боковую сторону, основание или верх упаковки. Во всех случаях код нельзя помещай в области швов и перегибов. При этом необходимо сохранять светлую зону, выходящую за пределы кода: вправо на 7 модулей; влево на 11 модулей; сверху на 1 модуль; снизу светлая зона заканчивается строкой цифровых значений.

Важным правилом для маркировки товаров машиночитаемым кодом является нанесение кода один раз в одном месте во избежание путаницы и повторного считывания. Упаковочный материал для нанесения машиночитаемого кода должен быть достаточно жестким, обеспечивающим сохранность кода и надежность считывания.

Лазерный ручной сканер для штриховых кодов осуществляет дистанционное автоматическое считывание штрихового кода, нанесенного на ярлыки, этикетки и упаковки товаров (при инвентаризации, отправке, приеме товаров и т. д.). Он обеспечивает надежное высокоскоростное преобразование штрихового кода в электрический сигнал с последующей передачей в микропроцессорные системы, содержащие: дешифратор, микроЭВМ, персональные ЭВМ, кассовые и портативные терминалы, устройства контроля штриховых кодов и т. д. Лазерный ручной сканер обычно выполнен в виде пистолета и может быть подключен к внешним устройствам через разъемы.

Щелевой считыватель карт предназначен для автоматического считывания штриховых кодов, напечатанных на твердой основе (картоне, пластмассе), например с кредитной карты покупателя, служащей для безналичной оплаты покупок. Он обеспечивает преобразование штрихового кода в электрические сигналы с последующей передачей их в микропроцессорные системы, содержащие дешифратор (микроЭВМ, персональная ЭВМ). Щелевой считыватель карт обычно выполнен в виде компактного блока и может быть подключен к внешним устройствам через разъемы.

Считывающий карандаш для штриховых кодов предназначен для контактного автоматического считывания при проведении устройством по поверхности штрихового кода, нанесенного на ярлыки, документы, бланки, этикетки и упаковки товаров. Он обеспечивает преобразование штрихового кода в электрический сигнал с последующей передачей в микропроцессорные системы, содержащие дешифратор (микроЭВМ, персональные ЭВМ, кассовые и портативные терминалы, устройства контроля штриховых кодов и т. д.). Считывающий карандаш подключается к внешним устройствам через разъемы.

Лазерный стол-сканер предназначен для дистанционного автоматического считывания штриховых кодов с упаковок расфасованных товаров в расчетных узлах предприятий торговли. Он должен обеспечивать надежное высокоскоростное преобразование штрихового кода типа EAN/UPC в электрический сигнал с последующей передачей в кассовый терминал. Лазерный стол-сканер встраивается в рабочее место кассира и подключается к кассовому терминалу.

Кассовый терминальный комплекс с устройством оптического считывания штриховых кодов товара предназначен для автоматизации кассовых расчетов, а также сбора, регистрации, накопления и предварительной обработки информации в расчетных узлах торговых предприятий в целях обеспечения учета и контроля торговых операций, проведения оперативного анализа товарооборота и выдачи необходимых статистических данных о торговом процессе в виде отчетов. Комплекс может быть использован на объектах различной мощности и структуры, а именно: в крупных и средних универмагах, универсамах, специализированных магазинах, торгующих по форме самообслуживания и без самообслуживания. В функции кассового терминального комплекса входят:

• расчет, оформление и регистрация продаж;
• автоматизированный ввод в вычислительную систему кода товара с ярлыка, этикетки, упаковки (сканирование данных);
• автоматический вызов цены по коду товара;
• ручной ввод в вычислительную систему кода товара или товарной группы (в том числе с запрограммированных клавиш) и цены с клавиатуры;
• идентификация кассира (продавца), секции, отдела;
• осуществление расчетных операций по различным формам платежа: наличному, по чекам, кредитным картам, счету (безналичному);
• отображение информации ввода-вывода (в том числе наименования товара);
• выполнение кассовых расчетов (определение сумм покупок и сдачи, итоговых сумм выручки по кассам);
• оформление, учет и регистрация возвратов, возможность исправлений произведенных операций (сторнирование);
• регистрация данных на чековой и контрольной лентах, печать кассовых отчетов и регистрация информации на магнитном носителе;
• ведение торговой статистики-учет продаж, нагрузки кассиров, числа сторнирований, допущенных ошибок, обслуженных покупателей, произведенных покупок;
• учет и контроль денежных средств;
• выдача оперативных отчетов о торговом процессе:
  • o по контролю работы кассиров (по каждой кассе и с подведением общих итогов),
  • финансового (по каждой кассе и с подведением общих итогов),
  • по использованию ресурсов (нагрузка касс-распределение продаж),
  • о товарообороте в количественном и суммовом выражении в разрезе ассортиментных позиций и групп товаров по кассам, секциям, отделам и в целом по магазину.

Устройство сбора и обработки информации (портативный терминал сбора данных с устройством оптического считывания штриховых кодов) предназначено для автоматизации непосредственного сбора, предварительной обработки, накопления, хранения и передачи данных о товаре на обработку в ЭВМ. Устройство применяется на складах оптовых и розничных торговых предприятий, в секциях реализации товаров магазина, а также торговых отделах, осуществляющих формирование заказов на поставку товаров. С его помощью в АСУ предприятиями торговли должны решаться задачи учета поступления и отпуска товаров, учета состояния складских запасов, инвентаризации и формирования заказов и др. Функции устройства следующие:

• ввод исходных данных и режимов работы с помощью переключателей и клавиш пульта управления;
• сброс ошибочно набранной информации;
• ввод в оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) информации, представленной в штриховых кодах, с помощью устройства считывания (светового пера);
• контроль правильности считывания штриховых кодов и выдача сигналов ошибки;
• первичная обработка информации (формирование и корректировка массивов по идентичным признакам);
• индикация вводимой или вызываемой из памяти информации (просмотр памяти);
• передача информации в ЭВМ или вывод на внешние устройства в стандартном коде;
• считывание нескольких видов штриховых кодов по желанию потребителя (с различной разрешающей способностью, структурой, длиной, информационной емкостью).

Электронный весовой терминал типа "масса-цена-стоимость" (ЭВТ-МЦС) предназначен для взвешивания фасованных товаров, снабжения их печатными самоклеющимися машиночитаемыми этикетками, а также сбора, накопления, хранения и передачи данных на обработку в ЭВМ или кассовый терминал. Местом применения ЭВТ-МЦС являются склады, секции и расчетные узлы магазинов самообслуживания. С его помощью в АСУ продовольственными магазинами самообслуживания должны решаться задачи учета и контроля отпуска товаров в торговый зал, а также учета реализации товаров.

ЭВТ-МЦС выполняет следующие функции:

• взвешивание товаров массой от 0,04 до 10 кг с погрешностью не более ?2 г;
• отображение информации ввода-вывода;
• автоматическое формирование и печать машиночитаемых самоклеющихся этикеток с нанесением штрихового кода товара (по типу символа EAN), цены за единицу массы, стоимости отвеса, массы отвеса (с указанием единицы измерения), стоимости упаковки, даты;
• накопление данных и передача их в ЭВМ либо в ОЗУ в виде отчета за час, сутки;
• автоматический вызов цен не менее 40 наименований товаров из ОЗУ устройства с помощью специально выделенных клавиш;
• ручной ввод цены и кода товара с базовой клавиатуры;
• оформление и обрезка этикеток регулируемых размеров.

МикроЭВМ или персональная ЭВМ предназначена для использования в локальных устройствах записи, считывания, контроля и обработки штриховых кодов товара, а также в АСУ оптовой и розничной торговлей. Функции микроЭВМ следующие:

• ввод-вывод, обработка, накопление, хранение данных;
• обеспечение работы в режимах: автономном (off line) и телеобработки данных (on line);
• оперативная выдача информации по запросам.

Такая ЭВМ строится по блочно-модульному принципу. В микроЭВМ предусмотрен режим диагностики для определения неисправности отдельных устройств и блоков. Кроме того, существует возможность расширения конфигурации микроЭВМ за счет подключения новых устройств (типа считывателей машиночитаемых штриховых кодов), а также отдельных периферийных устройств (внешней памяти, печати).

Кроме того, микроЭВМ должна включать набор пакетов прикладных программ для решения типовых задач, в том числе, связанных с использованием штриховых кодов товаров, и другой технико-экономической информации.

© В.А.Арманд, В.В. Железнов