Świat kresek i kropek

Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez obecności kodów kreskowych. Mimo że na co dzień praktycznie ich nie dostrzegamy, bez nich załamałby się nie tylko handel w supermarketach, ale również produkcja, serwis i przede wszystkim logistyka towarów.

Obecnie różnego rodzaju kody kreskowe i kropkowe znaleźć można nie tylko na metkach towarów sprzedawanych w sklepach czy pojemnikach i paletach używanych w logistyce, ale również bezpośrednio na różnego typu podzespołach służących do szeroko rozumianej produkcji przemysłowej.
Tego typu kody umieszcza się też na biletach do kina, na przystankach autobusowych, a nawet na zabytkach. Po sfotografowaniu ich np. telefonem komórkowym i wysyłaniu takiego zdjęcia pod wskazany numer telefonu na ich podstawie możemy np. dostać SMS-em informację turystyczną dotycząca danego zabytku czy aktualny rozkład jazdy dla danego przystanku. Kody kreskowe coraz częściej umieszczane są również na książkach, gazetach, czasopismach, dokumentach, fakturach, kopertach, dowodach osobistych i dowodach rejestracyjnych samochodów. Mało tego, kody tego typu z zaszyfrowanymi w nich linkami internetowymi zobaczyć można również pod prezentowanymi na targach i wystawach produktami, dzięki czemu użytkownik może bardzo szybko znaleźć informacje o interesującym go produkcie. Co więcej, obecnie prawie każdy wyprodukowany przedmiot opatrzony jest kodem kreskowym.

Geneza kodów

Kody kreskowe i punktowe powstały w celu zautomatyzowania identyfikacji produktów. Kiedyś pracownik musiał korzystać ze specjalnych naklejek zawierających informacje o produkcie i na ich podstawie decydować, co z danym elementem zrobić - np. na którą półkę go położyć lub wprowadzić ręcznie „cenę na kasę" w sklepie. Czynności te trwały długo i nie były możliwe do zautomatyzowania. Wynalezienie czytników i kodów informujących o produkcie usprawniło procesy zarządzania towarami.
Jednym z najstarszych stosowanych obecnie kodów graficznych jest kod kreskowy (ang. bar code). Informacja w nim zawarta (ciąg ośmiu lub trzynastu cyfr) zakodowana jest poprzez kombinację ciemnych i jasnych pasków. Czytnik elektroniczny korzysta z optycznej techniki skanowania. Cienka wiązka światła pochodząca z lampy i przechodząca przez układ soczewek i odbijając się od ruchomego lustra (obecnie w czytnikach wykorzystuje się lasery półprzewodnikowe, diody LED lub fotografię cyfrową z rozpoznawaniem obrazu) przesuwa się wzdłuż kodu. Podczas przesuwania ta wiązka światła odbijana jest przez jasne elementy kodu (przerwy), a pochłaniana przez ciemne - czyli kreski lub pola. Odbite światło trafia do fotodetektora (zazwyczaj jest to fotodioda lub fototranzystor), który przetwarza je na sygnał elektryczny, a elektronika urządzenia przetwarza je do postaci cyfrowej.
Odbite od przerw w kodzie światło generuje na fotodetektorze silniejszy sygnał elektryczny. Natomiast kreski w wyniku pochłaniania światła tłumią go i odbierane przez fotodiodę sygnały są znacznie słabsze, przez co generowany prąd ma bardzo niskie napięcie. W zależności od szerokości kresek i przerw, różny jest czas trwania poszczególnych słabszych i silniejszych sygnałów elektrycznych, generowanych przez fotodetektor podczas przesuwania wiązki światła po powierzchni odczytywanego kodu. Znając szybkość przemieszczania się wiązki i czas trwania słabszych i silniejszych sygnałów elektrycznych, dekoder „tłumaczy" skanowany przez czytnik kod kreskowy na cyfry, litery lub inne znaki i przesyłane do komputera.

EAN-13 i EAN-8
Historycznie pierwszym standardem kodu kreskowego jest wprowadzony w 1973 roku w USA i w Kanadzie UPC (ang. UniversalProduct Code). W Europie od 1976 roku obowiązuje standard kodów EAN (ang. European Article Number), czyli Europejski Kod Towarowy opracowany na podstawie kodu UPC. W 1989 r. przyjęta została wspólna symbolika kodów dla obu systemów oraz wspólne identyfikatory zastosowań, dzięki czemu ujednolicono systemy oznakowania towarów, podzespołów czy producentów dla Europy, Stanów Zjednoczonych i Kanady. Obecnie od 2005 roku działa globalna organizacja standaryzująca GS1 zajmująca się standaryzacją oznaczeń dla automatycznej identyfikacji produktów, a wypracowane przez nią standardy kodów kreskowych obowiązują we wszystkich krajach świata i noszą nazwę System GS1 BarCodes. Co ważne, symbolika kodu EAN została zaimplementowana w globalnym systemie GS1. Jest więc zgodna ze światowymi standardami.
Kod EAN, ten, który najczęściej można spotkać na metkach czy towarach, jest samosprawdzalnym kodem numerycznym zawierającym obowiązkową cyfrę kontrolną. Jego wydruk wymaga stosunkowo wysokiej precyzji, dlatego nie może być drukowany na kiepskim papierze, np. kartonie. Dlatego w większości przypadków stosuje się specjalne drukarki, a sam kod drukuje się na naklejkach przylepianych do oznaczanego przedmiotu. Kod EAN ma stałą długość ośmiu (EAN-8) lub trzynastu znaków (EAN-13). EAN-13 zawiera 12 cyfr z danymi i jedną cyfrę kontrolną, zaś EAN-8 ma 7 cyfr danych i jedną kontrolną.

Kody 1D i 2D
Przydatność kodów EAN-13 i EAN-8 do zarządzania logistyką produkcji, serwisem czy do oznaczania podzespołów na produkcji jest niewielka, ponieważ zawierają one zbyt mało informacji i w zasadzie wykorzystuje się je obecnie wyłącznie do znakowania gotowych wyrobów, które trafiają do sprzedaży detalicznej. W praktyce przemysłowej spotkać się za to można z dwoma innymi jednowymiarowymi kodami kreskowymi - Code 39 i Code 128.
Pierwszy z nich stosowany jest do oznaczania części w motoryzacji, w branży IT czy AGD. Drugi z nich, Code 128, został stworzony w celu zakodowania 128 znaków ASCII. Kod kreskowy 128 charakteryzuje się też dużą gęstością zapisu danych, a jego długość jest uzależniona tylko od długości zakodowanej w nim informacji. W obu wypadkach kody „szyfrowane" są w podobny sposób jak EAN-13, dzięki czemu przy ich odczycie korzystać można z tych samych czytników.
Kody EAN-8/13, Code 39 czy Code 128 należą do tzw. grupy kodów jednowymiarowych liniowych. Zawierają informacje tylko w jednym kierunku. Ich naturalnym rozwinięciem są kody dwuwymiarowe. Tutaj dane zakodowane są w kierunku poziomym i pionowym, dzięki czemu uzyskujemy znacznie gęstsze upakowanie informacji.
Powstanie dwuwymiarowych kodów kreskowych możliwe było dzięki opracowaniu nowej techniki skanerów. Zamiast jednowymiarowych skanerów omiatających kod promieniem światła z diody lub lasera zastosowano w nich kamery CCD i mikroprocesory dekodujące otrzymany obraz. Tego typu skanery 2D nazywa się skanerami wizyjnymi lub imagerami. Co więcej, w roli skanera doskonale spisują się kamery cyfrowe wbudowane w telefony komórkowe - wystarczy tylko odpowiednie oprogramowanie. To właśnie dzięki takim odpowiednim aplikacjom możliwe jest wspomniane na wstępie oznaczanie kodami np. produktów na targach.

Rodzaje kodów 2D
Prostym rozwinięciem kodów kreskowych było stworzenie kreskowych kodów piętrowych (kilka „cieńszych", poukładanych jeden nad drugim kodów kreskowych) takich jak PDF 417 (ang. Portable Data File). Ten dwuwymiarowy, piętrowy alfanumeryczny kod kreskowy opracowany został w 1990 roku przez Symbol Technologies. Ten kod kreskowy zapewnia dużą gęstość zapisu danych. Co ciekawe, w kodzie PDF 417 oprócz tekstu i liczb można zakodować dane biometryczne, np. zdjęcie czy odcisk palca. Z tego względu wykorzystywany jest na dokumentach takich jak paszporty, prawo jazdy czy dowód osobisty. PDF 417 zawiera różne poziomy korekcji błędów, pozwalające regulować ilość zapisanych danych oraz procent uszkodzonego kodu możliwego do poprawnego odczytu.
Jednym z pierwszych alfanumerycznych kodów matrycowych 2D był kod Aztec Code. Jego nazwa pochodzi od środkowego elementu, przypominającego aztecką piramidę schodkową. Opracowany on został w 1995 roku przez firmę Welch Allyn. W 1997 roku został opublikowany przez organizację AIM na licencji public domain. W kodzie uwzględniony jest mechanizm korekcji błędów. Kod występuje w dwóch wariantach - kompaktowym ,gdzie w jednym kodzie można zapisać 13 cyfr dziesiętnych lub 12 symboli alfanumerycznych, lub w pełnym o większych wymiarach, gdzie maksymalnie można zapisać 3832 cyfr dziesiętnych lub 3067 symboli alfanumerycznych. Obecnie jest znacznie mniej popularny i sukcesywnie wypierany w zastosowaniach przemysłowych przez Data Matrix
Kolejny popularny obecnie kod 2D to QR Code (ang. Quick Response Code) wynaleziony przez japońską firmę Denso-Wave w 1994 roku. Umożliwia on kodowanie japońskich znaków Kanji/Kana, stąd jest bardzo popularny w kraju Kwitnącej Wiśni. Dodatkowo pozwala on również na zakodowanie znaków należących do alfabetu arabskiego, greckiego, hebrajskiego lub cyrylicy oraz symboli określonych przez użytkownika. Co ciekawe, budowa QR Code pozwala na jego odczyt na szybko przemieszczających się względem skanera przedmiotach, np. umieszczonych na przenośnikach. Stąd jest bardzo popularny w zastosowaniach z transportem przesyłek.
Najpopularniejszym obecnie kodem 2D jest Data Matrix. Wykorzystuje się go do bezpośredniego znakowania elementów na produkcji, znakowania podzespołów i części zamiennych. Data Matrix to dwuwymiarowy kod punktowy, zaprojektowany specjalnie do umieszczenia w nim jak największej ilości informacji na jak najmniejszej możliwej powierzchni. Tworzą go czarno-białe pola ułożone w prostokąt lub kwadrat. Został on opracowany przez firmę International Data Matrix w pierwszej połowie lat 90. i jest licencjonowany na zasadzie public domain, co oznacza, że za jego wykorzystywanie nie trzeba wnosić żadnych opłat.
Do etykiety z kodem Data Matrix dodawana jest informacja nadmiarowa, dzięki czemu możliwy jest odczyt danych nawet po częściowym uszkodzeniu naklejki z kodem. Co ważne, nawet do 30% znaków może ulec zniszczeniu i kod Data Matrix jest w dalszym ciągu czytelny. Rozmiar kodu Data Matrix wynosi od 8×8 do 144×144 punktów, a wielkość ta uzależniona jest od ilości zakodowanych w nim informacji. Ten rodzaj kodu 2D jest tak mały, że możliwe jest zakodowanie w nimi nawet kilkudziesięciu znaków alfanumerycznych na powierzchni zaledwie kilku milimetrów kwadratowych. Stąd jego ogromna popularność w przemyśle i w elektronice, gdzie oznaczenia można umieszczać na bardzo małej powierzchni bezpośrednio na obudowach układów scalonych lub drobnych elementach mechanicznych.

Czytniki
Kody byłyby jednak bezużyteczne, gdyby nie przeznaczone do ich odczytu automatyczne czytniki. Obecnie do odczytu kodów kreskowych stosuje się specjalne skanery kodów lub przenośne kolektory danych. Wśród nich wyróżnić można najczęściej spotykane skanery stacjonarne, które podłącza się do komputera za pomocą kabla. W sprzedaży dostępne są też skanery bezprzewodowe współpracujące bezpośrednio z komputerem za pośrednictwem fal radiowych, a w magazynach i na produkcji spotkać można najczęściej skanery przenośne (są to zazwyczaj urządzenia PDA), które zbierają dane, a po podłączeniu do komputera transferują je. Są to tak zwane kolektory danych.

MM Magazyn Przemysłowy 4/2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę