機械條碼銘牌的製作方法

2023-06-01 10:28:26

專利名稱：機械條碼銘牌的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械加工領域和自動化識別領域中使用的條形碼技術，尤其涉及一種機械條 碼銘牌。
背景技術：
產品銘牌廣泛應用於生產的方方面面，是絕大多數機電產品、鋼材等不可缺少的重要標 志，包含著產品性能、規格、出廠代號、國家標準、生產曰期等重要信息。實現產品從生產、 入庫、銷售到用戶的全過程信息化物流管理，是信息化發展的必然要求，完成這個過程不僅 需要產品本身具有可識別性(銘牌信息製作)，而且必須對產品進行自動識別(銘牌信息自動錄 入)。目前我國機電產品的生產、入庫、出庫到市場各環節的記錄工作基本靠人工完成，工作 量極大。因此，在採集到銘牌信息以後，實現銘牌信息的自動錄入，對信息化物流管理具有 重要意義。
自動識別技術是以信息技術和自動化技術為基礎，以數據採集、識別、分析、傳輸為主 要內容的綜合技術，是實現信息數據識別、輸入的重要方法和手段。目前條碼技術是應用最 廣泛的自動識別技術，國內採用條碼標識的產品己超過l 0 0萬種。儘管條碼技術已在許多 領域得到了應用，但仍然存在不足，如容易劃傷需要外層加工保護、印刷平面容易不均勻、 易於灰塵汙染、原紙或印標後巻曲以及掃瞄器規格不同等問題，限制其更大範圍的應用。特 別是在有強烈信息化要求的製造業，由於行業本身特殊情況和應用條件限制了條碼技術的應 用，例如鋼鐵行業的惡劣生產製造環境和倉儲環境，傳統的條碼技術已經不再適用。利用光 學字符識別(OCR)技術對銘牌圖像直接進行字符識別，由於銘牌壓印字符是字符模具在 銘牌表面直接壓印成形的，字符區域和背景區域之間沒有色差，字符區域和背景區域有不同 的高度，字符不是通過色差成像，而是通過字符區域同背景區域對光線的反射不同成像。造 成識別率、正確率以及識別速度較低等問題，限制了此類技術的直接運用。

發明內容
本發明的目的就是為了克服現有技術的缺點，解決製造業信息化的問題，提供一種具有 結構簡單，使用方便，使得機械條碼銘牌能很好的應用於機械加工和製造行業等惡劣環境的 機械條碼銘牌。
為實現上述目的，本發明釆用如下技術方案
一種機械條碼銘牌，它包括銘牌體，在銘牌體的兩側為空白區，在空白區之間設有至少 一個一維或二維條碼的二進位數據區，數據區由凹或凸的豎條以及豎條間的空組成，豎條之 間的空的數量可調。
所述一維數據區的機械條碼呈一行排列，機械條碼包括由若干個空隔開的依次排列的起 始符豎條、數據字符豎條、校驗符豎條和終止符豎條；其中，
起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的開始；
數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編碼信息的區域，根據實際需求任 意定義數據符區域中數據的位數；
校驗符豎條位於數據符豎條區域後面的幾位字符豎條，在識別時對數據字符識別的正確 性進行校驗；
終止符豎條為機械條碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束。 所述二維數據區包括兩行或兩行以上機械條碼，每行機械條碼包括由若干個空隔開的依
次排列的起始符豎條、數據字符豎條、校驗符豎條和終止符豎條；其中，
起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的開始； 數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編碼信息的區域，根據實際需求任
意定義數據符區域中數據的位數；校驗符豎條位於數據符豎條區域後面的幾位字符，在識別時對數據字符識別的正確性進 行校驗；
終止符豎條為機械條碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束。 所述二維數據區包括由若干個豎條和若干個豎條間的空組成的矩陣式機械條碼；其中， 第一行和第一列為機械條碼的起始行和起始列；
從第二行開始至倒數第二行中，每行均由若千個空隔開的依次排列的起始符豎條、數據 字符豎條、校驗符豎條和終止符豎條，其中，起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎 條，用於識別一條機械條碼的開始；數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編 碼信息的區域，根據實際需求任意定義數據符區域中數據的位數；校驗符豎條位於數據符豎 條區域後面的幾位字符，在識別時對數據字符識別的正確性進行校驗；終止符豎條為機械條 碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束；
最後一行從第二列到最後一列的按照第二行至倒數第二行中每一列的二進位字符進行奇 偶校驗計算出。
所述空為機械條碼中能夠壓印或識別的最小的豎條之間的距離。
所述數據區下方設有供人識讀/輸入字符區，它由凹或凸的阿拉伯數字或字符中的至少一 種組成，並是與二進位機械條碼對應的十六進位讀數。
本發明與普通標牌和車牌的區別在於用途不同機械條碼銘牌為了機器識別用途；而 車牌直接為人閱讀用。目的不同機械條碼銘牌為標識並提供高可靠性的識別率；車牌僅為 標識。字符直接的關係不同機械條碼銘牌字符和字符之間有嚴格的數學算法導出的緊密關 系；車牌字符之間關係鬆散。字符結構不同機械條碼銘牌有數據符、校驗符等等的條碼結 構；車牌不具有。代表信息不同二維機械條碼直接代表產品詳細信息；車牌僅代表有限的 標識信息。字符的產生不同機械條碼銘牌的字符為凹ib字符形成的反光差字符；車牌為色 差字符。
本發明的有益效果為它參照發展成熟的條碼技術，對現有的技術進行分析，結合實際 應用背景，發明出一種全新的銘牌製作技術一一機械條碼銘牌。本發明技術可以在增加極少 的成本下，廣泛的應用在環境條件極為惡劣、可靠性要求高有信息化要求的行業和企業。與 現有的條碼技術相對比，機械條碼銘牌的製作是採用機械加工的方法在銘牌上製作條空。此 種方法目前是獨一無二的。機械條碼銘牌的編解碼藉助編碼技術，有嚴格和可測的識別率、 錯誤率和拒識率等。與現有的銘牌或標牌不同是在載體加工出的符號，是簡單的條和空的形 式， 一維機械條碼銘牌不直接代表產品的信息。
分析了企業銘牌信息化技術的特徵，吸取了條碼技術中的優點，發明出採用機械加工技 術實現的機械條碼銘牌製作技術。採用對產品編碼的方法，給每件產品一個獨立的編碼，並 利用光學字符識別技術進行編碼識別，從而達到對產品的識別和自動錄入。本技術具有方式 簡單、實現簡便、直觀可閱讀、可靠性高以及防偽等的特點。在基本不增加成本下實現快速 準確識別，可靠性高，誤碼率可小於百萬分之一。與其他條碼自動識別技術相比，適應性更 強，應用領域更廣，特別是在倉儲環境惡劣、盤點困難和可靠性要求高的行業有很好的推廣 使用價值。
雖然己經以當前認為是其最實際與較佳的實施展示與描述了本發明，對於熟悉本技術的 人員顯而易見可在本發明的範圍內做出許多修改，這一範圍是符合所附權利要求的最廣泛的 解釋的，從而包括所有等效方法及產品。


圖l為本發明的結構示意圖2為一維條碼的二進位數據區；
圖3為二維條碼的二進位數據區；
圖4為空的結構^意圖5a為豎條間空的數量不同的起始符和終止符的結構示意4圖5b為豎條間空的數量不同的起始符和終止符的結構示意圖； 圖5C為豎條間空的數量不同的起始符和終止符的結構示意圖； 圖5d為豎條間空的數量不同的起始符和終止符的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
1. 機械條碼結構
由兩惻的空白區、起始符豎條、數據字符豎條、校驗符豎條(自校驗)、終止符豎條和供 人識讀字符豎條組成。機械條碼的基本結構如下圖1、圖2所示
空白區又稱為靜區，是沒有任何字符豎條或機械條碼信息的區域，通常為機械條碼載體 的本底或與機械條碼中的空字符相同，位於機械條碼的兩側。對識別儀器起提示作用，即提 示機械條碼識別儀器準備掃描機械條碼符號。
起始符豎條機械條碼中首一位或幾位字符豎條，它由特殊的字符豎條或條空機構用於 識別一條機械條碼的開始。識別儀器首先確認此字符豎條的存在，進而繼續識別後續的信息。
數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編碼信息的區域，可以根據實際 需求任意定義數據符區域中數據的位數。
校驗符豎條位於數據符區域和終止符區域的幾位字符豎條，通過對數據字符豎條進行 一定的算術運算而確定，在識別時對數據字符豎條識別的正確性進行校驗。
終止符豎條機械條碼的最後一位或幾位字符豎條，它由特殊的字符豎條或條空構成， 用於識別一條機械條碼的結束。識別儀器識別確認此字符的存在，以便確認機械條碼掃描完 畢，避免不完整信息輸入。
數據符豎條、數據符豎條、校驗符豎條和終止符豎條共同組成機械條碼的數據區。
供人識讀/輸入字符位於機械條碼的下方區域內，可用於機械條碼無法識別時，人工輸 入的方法對機械條碼加以識別。此項不是機械條碼必須出現的內容，可以不出現在機械條碼 中。
在機械條碼列印的區域上下也存在一定的空白區域，為了保證壓印的機械定位等需要和 識別區分，
2. 機械條碼的符號結構
機械條碼的符號組成可以根據實際情況設計兩種或多種符號。機械條碼符號是採用機械 加工的方法壓印在銘牌上的凹凸符號豎條，不同於普通條形碼的印刷符號。符號的定義必須 以便於識別裝置識別為前提，例如採用豎槓或者阿拉伯數字1符號，製作簡單、列印速度快， 識別正確率高等特點。
3. 機械條碼的編碼
任何一種條碼，都是按照預先規定的編碼規則和有關標準，由條和空組合而成的。將為 管理對象編制的由數字、字母、數字字母組成的代碼序列稱為編碼。機械條碼是一種按照一 定的編碼規則組合排列的信息代碼。
機械條碼的編碼方法是指機械條碼中條、空的編碼規則以及二進位的標識的邏輯設置。 一維機械條碼的編碼方法主要有兩種模塊組配編碼法和寬度調節編碼法。模塊組配編碼法 是指條碼符號中，條和空是由標準寬度的模塊組合而成。機械條碼的信息由不同的條和空模 塊組合方式不同來實現。寬度調節編碼法是由寬窄設置不同的條空模塊而組成條碼的方法。
可根據實際的需要改變機械條碼的長度和編碼方法。
3. 1機械條碼壓印符號區域大小
圖4中，所謂的空為機械條碼最小距離機械條碼中能夠壓印或識別的最小的符號之間 的距離，簡稱最小距離或最小分辨距離。機械條碼安全距離在機械條碼中定義為2倍機械 條碼最小距離，簡稱安全距離。保證區域之間的相互獨立性，防止由於機械定位誤差、識別 算法要求引起的錯誤。機械條碼單個數據字符列印的區域的寬度定義為最小距離的4倍，安
全距離的2倍。機械條碼起始符/終止符列印區域定義為最小距離的8倍，安全距離的4倍。3. 2機械條碼起始符/終止符編碼規則
機械條碼起始符/終止符編碼規則定義起始符和終止符的條空組合方式和符號的選擇。例
如
起始符定義為單個數據字符區域長度的2倍(定義為8倍的最小分辨距離或4倍安全距 離)，此區域內壓印三個條字符，固定前後二個條字符的位置為區域的左右二個極限位置，中
間字符位置可以有四種壓印位置選擇Z=a: b = l: 4: 2: 3; 3: 2; 4:1 。其中
a為中間字符到極限左字符的距離，圖5a中表示為中間黑色豎條到左邊黑色豎條的距離，b 為中間字符到極限右字符的距離，圖中表示為中間黑色豎條到右邊黑色豎條的距離。
圖5a-圖5d為機械條碼起始符/終止符不同壓印距離比示意圖，其中，圖5a為機械條碼 起始符/終止符編碼規則Z=0. 25;圖5b為機械條碼起始符/終止符編碼規則Z=0. 67;圖5c 為機械條碼起始符/終止符編碼規則Z=1.5;圖5d為機械條碼起始符/終止符編碼規則Z=4。
機械條碼的起始符/終止符的選擇可以按照同比例組合和不同比例組合進行組合，這樣起 始符/終止符的可選擇組合達10組。例如可以選擇Z=l. 5的起始符和Z-l. 5的終止符， 也可以選擇Z=0. 5的起始符和Z=l. 5的終止符
3.3機械條碼數據符編碼規則
機械條碼數據符編碼可根據實際的需求可選擇位數。但受到實際條件制約，如最小分辨 距離、壓印載體長度、識別正確率等因素影響。編碼規則可以按照順序遞增法和最大碼距法 進行編制。順序遞增法即為按照阿拉伯數字順序從大到小進行編制，最大碼距法為保證相鄰 二個機械條碼最大的碼間距離進行編制的方法。
3.4機械條碼校驗符編碼規則
為保證條碼識別正確性，而引入的對數據位表示數值進行鑑定的冗餘位。校驗位的區域 寬度和字符形狀選擇與數據位相同的寬度和形狀，保證壓印速度和定位準確度，其特徵是信 息欄位和校驗欄位的長度可以任意選定。
校驗符位數選擇根據識別的要求達到99. 99%，初步選擇CRC—4，生產多項式為XVX+1， 參照標淮ITU G.704標準。
校驗符採用多項式編碼， 一個二進位位串可以用一個係數為0和1的單變量多項式來表 示。設有一個K位的機械條碼數據位，對應於多項^M(x)，那麼它的校驗符的計算方法是 用一個事先約定的r次的生成多項式G(x)作除數，把在信息位串尾添上r個0所構成的新位 串對應的多項式作為被除數，兩者作模2除法，最後得到的r位餘數是校驗符，將這f位校 驗符加在原來的信息位串的尾部後便構成了一個k十r位的機械條碼。
在校驗時，用同樣的生成多項式G(x)直接去除，若除盡，說明機械條碼識別正確，把接 收到的k+r位的二進位序列去掉尾部r位，即得所需的k位數據位信息；若不能除盡，則說 明一定有識別錯誤需要進行相應的糾錯處理。
3.5機械條碼供人識讀/輸入字符編碼規則
機械條碼供人識讀/輸入字符是防止機械條碼損壞等因素導致無法識別時候，手工輸入的 字符，最大程度保證機械條碼識讀的正常完成。其編碼規則與機械條碼相關，根據機械條碼 位數的不同可選擇採用十六進位與二進位對應方式。例如機械條碼為1011110010010011， 那供人識讀的字符就可表示為BC93。 應用實例
假設機械條碼的信息位或者數據符為1011001，生成多項式為g(X)=X4+X3+l,那麼此 數據符對應的校驗符為1010。
供人識讀/輸入的字符則為B34。如圖2所示。
4. 二維機械條碼銘牌
二維機械條碼銘牌根據機械條碼實現原理分為層排式二維條碼銘牌和矩陣式二維機械條 碼銘牌。層排式二維機械條碼是在一維機械條碼基礎之上，通過層排高度截短後的一維機械條碼，按照需要堆積成兩行或多行來實現信息的表示。在編碼設計、校驗原理、識讀方式等 方面繼承了一維機械條碼的特點，是一種多層符號。
矩陣式二維機械條碼，是在一個矩形空間內，用採用行列相互關聯的編碼方式，可包含 與其他單元組成規則不同的識別字符，是建立在計算機圖像處理技術、組合編碼原理等基礎 上的一種機械條碼。
矩陣式二維機械條碼編碼方法第一行和第一列為二維機械條碼的起始行和起始列，起 始行和起始列選擇不同的可調的距離進行區分。從第二行第二列一直到最後一行的最後一列 為數據符區。數據符區除最後一行以外，每一行都按照一維機械條碼的編碼規則生成機械條 碼。最後一行第二列到最後一列的編碼規則，按照數據符區每一列二進位字符進行奇偶校驗 計算出。例如圖3中，第一行和第一列為二維機械條碼的起始行和起始列，起始行和起始列
選擇等間距編碼方法。生成的第二行機械條碼為10110011010;第三行為01010011001;第四 行10110101101;第五行11100011000。那麼第六行的第二個字符的確定就為，第二行的二進 制的1、第三行的二進位0、第四行的二進位1和第五行的二進位1進行奇偶校驗得到的二進 制o,同理得到最後一行的相應列。
實現方式
機械條碼銘牌的製作
機械條碼是目前唯一一種採用機械加工技術實現的條碼技術，可以手工在需要標識的地
方直接加工製作出，也可以採用機械加工的方法製作。推薦採用數控銘牌印表機(型號YP
或YQ系列)，上述數控銘牌印表機結構簡單可靠、自動化程度高、列印速度快、控制界面友 好；字符在銘牌上列印位置控制確定、定位準確、字符排列整齊且利於後續識別。
由機械條碼編碼系統生成的機械條碼，將生成的機械條碼與銘牌內容相關聯並記錄到相 應的資料庫中a將生成的機械條碼採用機械加工的方法製作在銘牌的合適位置或者銘牌背面。 例如採用數控銘牌印表機(型號YP或YQ系列)可以直接在銘牌內容壓印的過程中，同時 將此組機械條碼也壓印在相應的位置。至此機械條碼銘牌製作完成。
一般來說由數控銘牌印表機壓印的字符存在定位誤差以及隨機誤差，字符之間的距離不 一致等問題。同機械條碼識讀網絡技術相結合，可以達到機械條碼的防偽功能，有效的保護 企業和用戶的利益。
與現有的條碼技術相對比，機械條碼銘牌的製作是採用機械加工的方法在銘牌上製作條 空。此種方法目前是獨一無二的。機械條碼銘牌的編解碼藉助編碼技術，有嚴格和可測的識 別率、錯誤率和拒識率等。與現有的銘牌或標牌不同是在載體加工出的符號，是簡單的條和 空的形式，本身不直接代表產品的信息。
分析了企業銘牌信息化技術的特徵，吸取了條碼技術中的優點，發明出採用機械加工技 術實現的機械條碼銘牌製作技術。採用對產品編碼的方法，給每件產品一個獨立的編碼，並 利用光學字符識別技術進行編碼識別，從而達到對產品的識別和自動錄入。本技術具有方式 簡單、實現簡便、直觀可閱讀、可靠性高以及防偽等的特點。在基本不增加成本下實現快速 準確識別，可靠性高，誤碼率可小於百萬分之一。與其他條碼自動識別技術相比，適應性更 強，應用領域更廣，特別是在倉儲環境惡劣、盤點困難和可靠性要求高的行業有很好的推廣 使用價值。
雖然已經以當前認為是其最實際與較佳的實施展示與描述了本發明，對於熟悉本技術的 人員顯而易見可在本發明的範圍內做出許多修改，這一範圍是符合所附權利要求的最廣泛的 解釋的，從而包括所有等效方法及產品。
權利要求
1.一種機械條碼銘牌，其特徵是，它包括銘牌體，在銘牌體的兩側為空白區，在空白區之間設有至少一個一維或二維條碼的二進位數據區，數據區由凹或凸的豎條以及豎條間的空組成，豎條之間的空的數量可調。
2. 如權利要求1所述的機械條碼銘牌，其特徵是，所述一維數據區的機械條碼呈一行排 列，機械條碼包括由若干個空隔開的依次排列的起始符豎條、數據字符豎條、校驗符豎條和 終止符豎條；其中，起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的開始； 數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編碼信息的區域，根據實際需求任意定義數據符區域中數據的位數；校驗符豎條位於數據符豎條區域後面的幾位字符豎條，在識別時對數據字符識別的正確性進行校驗；終止符豎條為機械條碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束。
3. 如權利要求1所述的機械條碼銘牌，其特徵是，所述二維數據區包括兩行或兩行以上 機械條碼，每行機械條碼包括由若千個空隔開的依次排列的起始符豎條、數據字符豎條、校 驗符豎條和終止符豎條；其中，起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的開始； 數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編碼信息的區域，根據實際需求任意定義數據符區域中數據的位數；校驗符豎條位於數據符豎條區域後面的幾位字符，在識別時對數據字符識別的正確性進行校驗；終止符豎條為機械條碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束。
4. 如權利要求1所述的機械條碼銘牌，其特徵是，所述二維數據區包括由若干個豎條和 若午個豎條間的空組成的矩陣式機械條碼；其中，第一行和第一列為機械條碼的起始行和起始列；從第二行開始至倒數第二行中，每行均由若千個空隔開的依次排列的起始符豎條、數據 字符豎條、校驗符豎條和終止符豎條，其中，起始符豎條為機械條碼中首一位或幾位字符豎 條，用於識別一條機械條碼的開始；數據符豎條位於起始符豎條的後面，是機械條碼存儲編 碼信息的區域，根據實際需求任意定義數據符區域中數據的位數；校驗符豎條位於數據符豎 條區域後面的幾位字符，在識別時對數據字符識別的正確性進行校驗；終止符豎條為機械條 碼的最後一位或幾位字符豎條，用於識別一條機械條碼的結束；最後一行從第二列到最後一列的按照第二行至倒數第二行中每一列的二進位字符進行奇 偶校驗計算出。
5. 如權利要求1或2或3或4所述的機械條碼銘牌，其特徵是，所述空為機械條碼中能 夠壓印或識別的最小的豎條之間的距離。
6. 如權利要求1所述的機械條碼銘牌，其特徵是，其特徵是，所述數據區下方設有供人 識讀/輸入字符區，它由凹或凸的阿拉伯數字或字符中的至少一種組成，並是與二進位機械條 碼對應的十六進位讀數。
全文摘要
本發明公開了一種機械條碼銘牌。它解決了目前解決製造業信息化的問題，結構簡單，使用方便，使得機械條碼銘牌能很好的應用於機械加工和製造行業等惡劣環境。其結構為它包括銘牌體，在銘牌體的兩側為空白區，在空白區之間設有至少一個一維或二維條碼的二進位數據區，數據區由凹或凸豎條以及豎條間的空組成，豎條之間的空的數量可調。
文檔編號G06K19/06GK101540004SQ20091001409
公開日2009年9月23日 申請日期2009年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者宋懷波, 張建川, 賽華松, 路長厚, 邱化冬 申請人:山東大學