二維碼基礎(chǔ)各種條碼篇
二維碼基礎(chǔ)各種條碼篇
一、QR碼的構(gòu)成
QR(Quick Response)碼是由DENSO WAVE株式會(huì)社于1994年發(fā)明的矩陣式二維碼。1997年注冊(cè)為AIM International標(biāo)準(zhǔn),隨后于1998年、1999年、2000年分別注冊(cè)為JEIDA標(biāo)準(zhǔn)、JIS標(biāo)準(zhǔn)、ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)。QR碼®是DENSO WAVE株式會(huì)社的注冊(cè)商標(biāo)。
1.QR碼的規(guī)格
構(gòu)成QR碼的小黑白正方形稱為單元。QR碼用單元組合表示,由尋像圖形、定位圖形、校準(zhǔn)圖形、格式信息、糾錯(cuò)信息碼(Reed-Solomon碼)等構(gòu)成。
QR 碼的概略規(guī)格
符號(hào)大小 | 版本1 :21 單元×21 單元(小) | |
大數(shù)據(jù)容量 | 僅數(shù)字 | 7,089 字符 |
英文數(shù)字(US-ASCII) | 4,296 字符 | |
二進(jìn)制(8 位) | 2,953 字節(jié) | |
漢字、假名(ShiftJIS) | 1,817 字符 |
2.尋像圖形(分割符號(hào))
用于檢測(cè)QR碼位置的圖形。QR碼分配于3個(gè)區(qū)域,微型QR碼分配于一個(gè)區(qū)域。黑單元和白單元如下圖所示呈1:1:3:1 :1的比例,實(shí)現(xiàn)360度高速讀取。
3.校準(zhǔn)圖形
校準(zhǔn)因失真引起的各單元的位置偏移。
4.靜態(tài)區(qū)域
二維碼符號(hào)周圍的空白部分。QR碼需要4個(gè)單元,微型QR碼需要2個(gè)單元。
5.定位圖形
白單元和黑單元交互配置。用于確定符號(hào)中的模塊坐標(biāo)。
6.格式信息
包含符號(hào)中使用的糾錯(cuò)級(jí)別和屏蔽處理圖形的信息。左上1個(gè),左下和右上各1個(gè)、共2個(gè),當(dāng)一側(cè)無法讀取時(shí)備用。
7.糾錯(cuò)符號(hào)(Reed-Solomon碼)
當(dāng)QR碼的一部分因臟污、浸染、損壞而缺損時(shí)用來恢復(fù)數(shù)據(jù)的符號(hào),采用數(shù)據(jù)Solomon方式生成。
糾錯(cuò)能力分為4級(jí),用戶可自行選擇。提高級(jí)別,糾錯(cuò)能力響應(yīng)提高,但信息量也會(huì)增加,符號(hào)尺寸會(huì)變大。
糾錯(cuò)能力 | |
糾錯(cuò)級(jí)別 | 符號(hào)的缺損面積 |
L | 7% |
M | 15% |
Q | 25% |
H | 30% |
8.數(shù)據(jù)代碼和糾錯(cuò)碼的配置
數(shù)據(jù)代碼和糾錯(cuò)碼的配置如下圖所示。
在生成QR碼時(shí)進(jìn)行屏蔽,以避免出現(xiàn)與尋像圖形相同形狀的標(biāo)志。
二、QR碼的種類、大小、數(shù)據(jù)容量
QR碼可分為含校準(zhǔn)圖形的類型1、不含校準(zhǔn)圖形的類型2、含1個(gè)分割符號(hào)的微型QR碼3種,它們的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)容量各不相同。以下分別介紹各種QR碼。
1.類型1
這類QR碼是類型2和微型QR碼的原型。
版本1 ~ 14為AIMI標(biāo)準(zhǔn)。
符號(hào)大小 | 版本1 :21 單元×21 單元(小) | |
大數(shù)據(jù)容量 | 僅數(shù)字 | 1,167 字符 |
英文數(shù)字(US-ASCII) | 707 字符 | |
二進(jìn)制(8 位) | 468 字節(jié) | |
漢字、假名(ShiftJIS) | 299 字符 |
2.類型2
在類型1的基礎(chǔ)上增加用于位置校準(zhǔn)功能的校準(zhǔn)圖形,是一種適用更大容量數(shù)據(jù)的QR碼。符號(hào)大小包括版本1到40,版本40的情況下,如果只含有數(shù)字,則條碼中多可包含7089字符。
符號(hào)大小 | 版本1 :21 單元×21 單元(小) | |
大數(shù)據(jù)容量 | 僅數(shù)字 | 7,089 字符 |
英文數(shù)字(US-ASCII) | 4,296 字符 | |
二進(jìn)制(8 位) | 2,953 字節(jié) | |
漢字、假名(ShiftJIS) | 1,817 字符 |
3.微型QR
微型QR碼大的特點(diǎn)是只有1個(gè)分割符號(hào)。QR碼中,3個(gè)角上均有分割符號(hào),因此需要一定的大小,而微型QR碼中只含有1個(gè)分割符號(hào),因此可印刷到更小的空間上。像這樣可以小尺寸印刷的微型QR碼主要用在電路板等FA用途上。此外,它包括版本M1 ~ M4 4種,小的單元構(gòu)成為11×11。
符號(hào)大小 | 版本1 :21 單元×21 單元(小) | |
大數(shù)據(jù)容量 | 僅數(shù)字 | 7,089 字符 |
英文數(shù)字(US-ASCII) | 4,296 字符 | |
二進(jìn)制(8 位) | 2,953 字節(jié) | |
漢字、假名(ShiftJIS) | 1,817 字符 |
4.大小的算法
QR碼的大小可按以下步驟確定。
1)版本的確定
確定數(shù)據(jù)容量、字符種類、糾錯(cuò)級(jí)別,選擇候補(bǔ)。
2)單元的確定
根據(jù)打印機(jī)的分辨率、掃描儀的性能確定印刷單元的大小。
3)大小的確定
用1、2中確定的版本單元數(shù)乘以單元尺寸,即可根據(jù)以下公式求出QR碼的大小及應(yīng)確保的空間。
假設(shè)單元大小為x[mm],版本為y,則QR 碼大小的一邊以下列算式表示。
x(21+4y)[mm]
應(yīng)確保的空間的一邊以下列算式表示。(含靜態(tài)區(qū)域)
x(29+4y)[mm]
例如,單元大小為0.25[mm],版本為10 時(shí),QR 碼大小的一邊為0.25[mm]×(21+4×10) = 15.25[mm]
應(yīng)確保的空間的一邊為0.25[mm]×(29+4×10) = 17.25[mm]。
5.各版本的大輸入字符數(shù)
1)類型2
2)微型QR
三、DataMatrix的構(gòu)成
DataMatrix是美國(guó)IDMatrix公司于1987年發(fā)明的二維碼。
1996年注冊(cè)為AIM International標(biāo)準(zhǔn),2000年注冊(cè)為ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)。
DataMatrix包括ECC000、ECC050、ECC080、ECC100、ECC140五個(gè)初的老版本,以及在1995年將糾錯(cuò)方式改為Reed-Solomon、增加失真校準(zhǔn)功能的新版本ECC200。
DataMatrix 的概略規(guī)格
符號(hào)大小 | ECC000 ~ ECC140 | |
大數(shù)據(jù)容量 | 僅數(shù)字 | 3,116 字符 |
英文數(shù)字(US-ASCII) | 2,335 字符 |
1.ECC000、ECC050、ECC080、ECC100、ECC140
單元尺寸為9×9到49×49的符號(hào),單元數(shù)一定是奇數(shù)。
糾錯(cuò)中采用卷積方式,當(dāng)數(shù)據(jù)容量較大時(shí),即使很少的失真也會(huì)使讀取精度大幅降低,因此基本上不使用。
2.ECC200
針對(duì)上述DataMatrix初版本中失真的問題,這個(gè)版本提高了糾錯(cuò)功能,單元尺寸為10×10到144×144,單元數(shù)一定是偶數(shù)。
糾錯(cuò)中采用Reed-Solomon方式,即使條碼的一部分損壞也能進(jìn)行恢復(fù),不易受失真影響,還可保持較小的條碼大小。
使用DataMatrix時(shí),ECC200也已經(jīng)是化的標(biāo)準(zhǔn),因此可標(biāo)準(zhǔn)使用。
四、DataMatrix(ECC200)的構(gòu)成
1.校準(zhǔn)圖形和定位圖形
DataMatrix構(gòu)成中包括L形的校準(zhǔn)圖形和虛線形的定位圖形,其中包含實(shí)際的數(shù)據(jù)。利用L形校準(zhǔn)圖形,可判斷條碼的方向,而定位圖形可方便地識(shí)別其中的數(shù)據(jù)單元。 因此,利用校準(zhǔn)圖形和定位圖形,通過圖像處理進(jìn)行位置檢測(cè),可360°q方位讀取。
此外,數(shù)據(jù)單元超過24×24單元時(shí),如下所示,可通過分割符號(hào),為使1塊中的單元保持在24×24以內(nèi),這樣可大大避免失真的影響。
2.靜態(tài)區(qū)域
二維碼符號(hào)周圍的空白部分。
至少應(yīng)確保1單元以上。
3.糾錯(cuò)符號(hào)(Reed-Solomon碼)
DataMatrix中附加有Reed-Solomon碼作為糾錯(cuò)符號(hào),可在部分?jǐn)?shù)據(jù)損壞的情況下恢復(fù)數(shù)據(jù)。
4.數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)符號(hào)的配置
數(shù)據(jù)和糾錯(cuò)符號(hào)按以下順序配置。
例如,制作OMRON這個(gè)數(shù)據(jù)的DataMatrix時(shí),先將用Reed-Solomon法計(jì)算的糾錯(cuò)符號(hào)與數(shù)據(jù)連接,然后生成DataMatrix。
五、DataMatrix的大小和數(shù)據(jù)容量
符號(hào)大小(單元數(shù))和信息量(ECC200時(shí))的關(guān)系如下所示。
右側(cè)示例的條碼時(shí),符號(hào)大小為12×12。
*1.關(guān)于大信息量
即使同樣是二維碼,根據(jù)其符號(hào)大小,大可保存的信息量有所變化。換言之,如果所需信息量變大,符號(hào)大小也需要相應(yīng)變大。此外,條碼所含的信息中使用哪種字符種類也會(huì)影響大信息量,QR碼和DataMatrix中的順序是“僅數(shù)據(jù)”>“數(shù)據(jù)+英文”>“漢字”,符號(hào)大小相同時(shí),大字符數(shù)會(huì)逐漸增加。此外,還會(huì)根據(jù)字符種類的排列方式和組合順序而變化。
六、GS1 DataMatrix
GS1 DataMatrix是GS1(Global Standard 1) 的標(biāo)準(zhǔn)化二維符號(hào), 主要是為了將ECC200用于流通。GS1 DataMatrix的特點(diǎn)是在很小的面積上可以記載很多的信息,近年來,除了工業(yè)用途之外也廣受關(guān)注。目前已決定在醫(yī)療、醫(yī)用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)采用GS1DataMatrix,用于醫(yī)藥品(歐洲)、手術(shù)刀和剪刀等手術(shù)用具(日本)。此外,GS1DataMatrix的構(gòu)成與GS1-128相同。
GS1 DataMatrix的數(shù)據(jù)構(gòu)成
GS1 DataMatrix的編碼數(shù)據(jù)(DataMatrix中記載的所有信息)由起始字符、應(yīng)用識(shí)別符、數(shù)據(jù)、分割字符構(gòu)成,可在單個(gè)編碼數(shù)據(jù)中輸入多個(gè)數(shù)據(jù)。
1.起始字符
GS1 DataMatrix中,編碼數(shù)據(jù)的開頭配置為FNC1(Function 1符號(hào))。
2.應(yīng)用識(shí)別符(AI)
應(yīng)用識(shí)別符與數(shù)據(jù)成套,定義該數(shù)據(jù)為何種信息。由2~4位數(shù)字構(gòu)成,數(shù)字、英文數(shù)字等數(shù)據(jù)屬性和位數(shù)由GS定義。
3.分割字符
GS1 DataMatrix中可使用生產(chǎn)年月日等固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)和序列號(hào)等可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。使用可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)時(shí),在數(shù)據(jù)末尾需要插入FNC1作為分割字符。但是,如果編碼數(shù)據(jù)末尾含可變長(zhǎng)度的數(shù)據(jù),則不需要插入分割字符。
GS1 DataMatrix示例
4.條碼示例
5.構(gòu)成數(shù)據(jù)
6.編碼數(shù)據(jù)構(gòu)成
7.供人識(shí)讀的表述
(01)03453120000011(17)080508(10)ABCD1234(410)9501101020917
七、其他條碼
MAXI條碼
1.種類、形狀
2.特點(diǎn)
適用于高速分割的數(shù)據(jù)構(gòu)成
3.標(biāo)準(zhǔn)
ISO/IEC16023
4.糾錯(cuò)率/(錯(cuò)誤)恢復(fù)率
一次消息25%
二次消息
標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別SEC(15%)
擴(kuò)展級(jí)別EEC(21%)
5.種類、形狀
6.特點(diǎn)
可用大容量數(shù)據(jù)用的激光掃描儀讀取
7.標(biāo)準(zhǔn)
ISO/IEC15438
8.糾錯(cuò)率/(錯(cuò)誤)恢復(fù)率
有7個(gè)修正級(jí)別
八、使用行業(yè)
電子部件、汽車行業(yè)(溯源管理)
1.提高質(zhì)量
為了將品種和檢查結(jié)果結(jié)合起來管理,在發(fā)生不良時(shí)迅速追蹤,常使用可在小空間上印刷的二維碼。
即使是高密度的電路板和小型部件,使用二維碼,即可直接打標(biāo)后進(jìn)行序列管理。
電子部件、汽車行業(yè)(各部件的生產(chǎn)信息管理)
2.提高生產(chǎn)性
在托盤上的芯片等“每個(gè)部件”的生產(chǎn)信息管理中運(yùn)用二維碼。在較短的節(jié)拍時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)每個(gè)部件的信息管理。
醫(yī)療、藥品行業(yè)(各部件的生產(chǎn)信息管理)
在藥品的識(shí)別管理中運(yùn)用二維碼。
為了將用藥失誤防范于未然,正在推進(jìn)用二維碼管理每個(gè)藥品的行動(dòng)。