条形码检测中常见技术问题解决方案
周淑娟
【摘 要】条形码是至今最为人知和最成功的自动识别技术。条形码自动识别技术是一种集采集、储存、处理、编码与自动识别为一体的高新技术，建立起了产品的身份证，因其快速、准确、成本低、可靠性高等特点，已成为信息技术最实用的成果，在我国国民经济建设中发挥了举足轻重的作用。论文就平时在条形码检测中发现的问题进行总结并提出了一些对策及其解决方案。
【Abstract】Bar code is the most famous and most successful automatic identification technology up to now. Bar code automatic identification technology is a high technology integrating with gathering， storage， processing， encoding and recognition， established ID for product， because of its rapid， accurate， low cost， high reliability and others characteristics， it has become the most practical results for information technology， plays a pivotal role in the national economy construction in China. This paper summarizes the problems found in the bar code inspection at ordinary times， and puts forward some countermeasures and solutions.
【关键词】条形码检测；自动识别；解决方案
【Keywords】bar code detection； automatic identification； solutions
【中图分类号】TN911.21 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0177-02
1 条形码工作原理
随着零售业和消费市场的飞速发展，越来越多的地方需要用到条形码，促进了中国条形码的发展。早在20世纪70年代，条形码已经在全球零售业得到了小范围应用，而现如今，条形码和自动识别系统以及数据采集技术在全球范围发挥着越来越重要的作用。
要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，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，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条形码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。根据原理的差异，扫描器可以分为光笔、红光CCD、激光、影像四种。电信号输出到条形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（例如：EAN-8码），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 条形码编码原理
2.1 EAN-13码的结构
EAN-13条形码符号代表着13位数字，其结构如图1所示。其中，前两位或三位数字为国际条形码标识组织分配给各会员的会员代码，称之为前缀码，比如我国的代码为690、691和692。前缀码后面四位或五位为商品制造商的代码，该代码由商品制造商登记注册并由国家或地区的编码管理局负责监督审查，再由EAN国际组织分配给各厂商，也被称为厂商代码。其后面的五位为商品代码，一般包含了价格等商品信息，由厂商自行编码，商品项目与其代码必须呈一一对应的关系。最后一位为校验码，用于检验条形码识读的正确性。
实际印刷的商品包装上条形码由九个部分组成，如图2所示。EAN-13码中各区域宽度以模块为单位，总宽度为95个模块，条形码中各个区域的宽度标准如图3所示。
2.2 EAN-13码的字符集
EAN-13中一个条码字符占7个模块宽度，包含2个空和2个条。将单个条码字符转换成二进制， “1”为一个模块宽度的条，“0”为一个模块宽度的空，通过这种方法则可将所有条码字符用二进制表示出来，EAN-13条形码的字符集如表1所示。
在EAN-13条码字符中，根据单个条码字符中条所占模块宽度的奇偶性，将条码字符分为奇排列和偶排列，字符集中的A子集为奇排列，B、C子集为偶排列。数字0～9分别依据A、B、C三个子集转换为条码符号，C子集用于右侧数據符和校验码的二进制转换，A、B子集用于左侧数据符的二进制转换，具体采用A和B中哪个子集由条形码的前置码决定。前置码，EAN-13码左边的第一个数字，不用条码符号表示，仅仅为了设定左侧数据符的编码规则而设置。这样又形成一套跟前置码相关的编码规则，如表2所示。一个完整的EAN-13条码真正表示的只有12个数字，其中6个左侧数字和5个右侧数字以及一位检验码。在编码时，根据提供的条形码代码，对照EAN-13码的字符集和前置码所对应左侧数据符的编码规则选取，将代码转换为二进制数，在“0”所对应的位置打印一个模块宽度的空，在“1”所对应的位置打印条。
3 条形码检测不合格的关键技术指标原因分析及解决方案
问题1：较低的符号反差（sc）或者pcs。
产生原因：①最低反射率（Rmin）的值过高、条形码的“条”颜色过浅；②校正检测仪的光源、最高反射率（Rmax）的值过低；③条形码介质的颜色过深。
解决方案：①加深条的颜色，例如：使用颜色更深的油墨的用量，提高打印温度（热感应式打印机）等。注：提高打印温度或者油墨的用量可能会影响到条形码的尺寸偏差或调制度。②更换色带或者油墨使条的颜色加深。③检查条形码检测仪的光源是否是660nm或880nm。④选择颜色更深更浅的底纸。例如：如果条形码是打印在牛皮纸上，则有可能使条形码的符号反差降低。
问题2：较低的边缘反差（Ecmin）
产生原因：①条形码的边缘模糊；②条的颜色过浅；③底纸的颜色太深；④检测仪的孔径过大。
解决方案：①清洗打印头；②确认选用了合适的底纸能够产生清晰的图像；③减小印刷时的压力；④使用颜色更深的油墨；⑤使用颜色更浅的底纸；⑥降低条形码的密度（增加X值）；⑦检查条形码检测仪的孔径（参考阅读器孔径的选择表）。
问题3：较低的调制比
产生原因：当条形码的密度较高时（小于10mil时），窄的“空”变得更窄、检测仪的孔径太大。
解决方案：①微调窄“空”的宽度使其略高于“条”的宽度；②选择合适的孔径（参考阅读器孔径的选择表格）。
问题4：较高的缺陷度
产生原因：①色带与标签纸不匹配（热转印式打印机）；②打印头变脏；③检测仪的孔径较小
解决方案：①使用匹配的色带与标签纸；②清洗打印机；③参考阅读器孔径的选择表选择合适的孔径
问题5：尺寸偏差严重或者不合格
产生原因：①条的尺寸增益超过了允许值；②条的尺寸收缩超过了允许值。
解决方案：①增加或减少油墨印刷时的压力；②检查胶片与油墨的附着性能；③增加或降低打印头的温度
条形码检测技术是推动条形码进一步发展的关键技术，希望在以后的检测工作中不断地总结，使其得到进一步发展，得到更加广泛的应用。
【摘 要】条形码是至今最为人知和最成功的自动识别技术。条形码自动识别技术是一种集采集、储存、处理、编码与自动识别为一体的高新技术，建立起了产品的身份证，因其快速、准确、成本低、可靠性高等特点，已成为信息技术最实用的成果，在我国国民经济建设中发挥了举足轻重的作用。论文就平时在条形码检测中发现的问题进行总结并提出了一些对策及其解决方案。
【Abstract】Bar code is the most famous and most successful automatic identification technology up to now. Bar code automatic identification technology is a high technology integrating with gathering， storage， processing， encoding and recognition， established ID for product， because of its rapid， accurate， low cost， high reliability and others characteristics， it has become the most practical results for information technology， plays a pivotal role in the national economy construction in China. This paper summarizes the problems found in the bar code inspection at ordinary times， and puts forward some countermeasures and solutions.
【关键词】条形码检测；自动识别；解决方案
【Keywords】bar code detection； automatic identification； solutions
【中图分类号】TN911.21 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0177-02
1 条形码工作原理
随着零售业和消费市场的飞速发展，越来越多的地方需要用到条形码，促进了中国条形码的发展。早在20世纪70年代，条形码已经在全球零售业得到了小范围应用，而现如今，条形码和自动识别系统以及数据采集技术在全球范围发挥着越来越重要的作用。
要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，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，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条形码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。根据原理的差异，扫描器可以分为光笔、红光CCD、激光、影像四种。电信号输出到条形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（例如：EAN-8码），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 条形码编码原理
2.1 EAN-13码的结构
EAN-13条形码符号代表着13位数字，其结构如图1所示。其中，前两位或三位数字为国际条形码标识组织分配给各会员的会员代码，称之为前缀码，比如我国的代码为690、691和692。前缀码后面四位或五位为商品制造商的代码，该代码由商品制造商登记注册并由国家或地区的编码管理局负责监督审查，再由EAN国际组织分配给各厂商，也被称为厂商代码。其后面的五位为商品代码，一般包含了价格等商品信息，由厂商自行编码，商品项目与其代码必须呈一一对应的关系。最后一位为校验码，用于检验条形码识读的正确性。
实际印刷的商品包装上条形码由九个部分组成，如图2所示。EAN-13码中各区域宽度以模块为单位，总宽度为95个模块，条形码中各个区域的宽度标准如图3所示。
2.2 EAN-13码的字符集
EAN-13中一个条码字符占7个模块宽度，包含2个空和2个条。将单个条码字符转换成二进制， “1”为一个模块宽度的条，“0”为一个模块宽度的空，通过这种方法则可将所有条码字符用二进制表示出来，EAN-13条形码的字符集如表1所示。
在EAN-13条码字符中，根据单个条码字符中条所占模块宽度的奇偶性，将条码字符分为奇排列和偶排列，字符集中的A子集为奇排列，B、C子集为偶排列。数字0～9分别依据A、B、C三个子集转换为条码符号，C子集用于右侧数據符和校验码的二进制转换，A、B子集用于左侧数据符的二进制转换，具体采用A和B中哪个子集由条形码的前置码决定。前置码，EAN-13码左边的第一个数字，不用条码符号表示，仅仅为了设定左侧数据符的编码规则而设置。这样又形成一套跟前置码相关的编码规则，如表2所示。一个完整的EAN-13条码真正表示的只有12个数字，其中6个左侧数字和5个右侧数字以及一位检验码。在编码时，根据提供的条形码代码，对照EAN-13码的字符集和前置码所对应左侧数据符的编码规则选取，将代码转换为二进制数，在“0”所对应的位置打印一个模块宽度的空，在“1”所对应的位置打印条。
3 条形码检测不合格的关键技术指标原因分析及解决方案
问题1：较低的符号反差（sc）或者pcs。
产生原因：①最低反射率（Rmin）的值过高、条形码的“条”颜色过浅；②校正检测仪的光源、最高反射率（Rmax）的值过低；③条形码介质的颜色过深。
解决方案：①加深条的颜色，例如：使用颜色更深的油墨的用量，提高打印温度（热感应式打印机）等。注：提高打印温度或者油墨的用量可能会影响到条形码的尺寸偏差或调制度。②更换色带或者油墨使条的颜色加深。③检查条形码检测仪的光源是否是660nm或880nm。④选择颜色更深更浅的底纸。例如：如果条形码是打印在牛皮纸上，则有可能使条形码的符号反差降低。
问题2：较低的边缘反差（Ecmin）
产生原因：①条形码的边缘模糊；②条的颜色过浅；③底纸的颜色太深；④检测仪的孔径过大。
解决方案：①清洗打印头；②确认选用了合适的底纸能够产生清晰的图像；③减小印刷时的压力；④使用颜色更深的油墨；⑤使用颜色更浅的底纸；⑥降低条形码的密度（增加X值）；⑦检查条形码检测仪的孔径（参考阅读器孔径的选择表）。
问题3：较低的调制比
产生原因：当条形码的密度较高时（小于10mil时），窄的“空”变得更窄、检测仪的孔径太大。
解决方案：①微调窄“空”的宽度使其略高于“条”的宽度；②选择合适的孔径（参考阅读器孔径的选择表格）。
问题4：较高的缺陷度
产生原因：①色带与标签纸不匹配（热转印式打印机）；②打印头变脏；③检测仪的孔径较小
解决方案：①使用匹配的色带与标签纸；②清洗打印机；③参考阅读器孔径的选择表选择合适的孔径
问题5：尺寸偏差严重或者不合格
产生原因：①条的尺寸增益超过了允许值；②条的尺寸收缩超过了允许值。
解决方案：①增加或减少油墨印刷时的压力；②检查胶片与油墨的附着性能；③增加或降低打印头的温度
条形码检测技术是推动条形码进一步发展的关键技术，希望在以后的检测工作中不断地总结，使其得到进一步发展，得到更加广泛的应用。
