條碼印製的方法、標籤、設備和系統的製作方法
2023-07-21 17:10:56 5
條碼印製的方法、標籤、設備和系統的製作方法
【專利摘要】條碼印製的方法、標籤、設備和系統，涉及機械、電子、印刷、軟體和編碼防偽【技術領域】。將預定規格條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出映射變換所得條碼投影圖並印製於目標介質，使之在曲面上的正視圖等效於條碼原形；投影印製二維碼標籤，展平則變形異於原形，施用曲面則保持識別效果；此法派生新的條碼印製設備和系統，通過輸入參數確定目標介質類型，對曲面則還設置其方程參數，據曲面方程計算印製條碼投影圖；隨後即時識別檢驗條碼，發現無效則追加列印作廢標誌，並依檢驗比對情況，推斷報告故障列印針頭位置編號。本發明解決了條碼曲面印製與識別難題，又能及時發現處置無效條碼並快速診斷恢復印製設備，有助於條碼應用和相關設備製造。
【專利說明】條碼印製的方法、標籤、設備和系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械、電子、印刷、軟體和編碼防偽【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 條碼即條形碼，包括一維條碼和二維條碼（即二維碼），作為信息的記錄和傳 播的簡捷有效媒介，已經得到廣泛應用。尤其是二維碼，因其信息容量大又便於手機 拍照識別，而日益迅速普及。"二維條碼防偽、查驗和服務方法"（中國發明專利申請號 201110315783. 9)，提出將目標物屬性信息及其數字籤名編成規範遞增唯一編號的二維條 碼標籤，通過識讀條碼驗證籤名以鑑真偽。該發明指明了二維碼防偽新方法，但在實際應用 中，按照預定規格（如QR碼）印製在平面介質（如標籤紙）上的條碼標籤，只能貼在產品 包裝的平面（如方形紙盒）上，若帖在包裝的曲面（如酒瓶圓柱面）上則很難識別甚至不 可識別。究其原因，就在於曲面的曲率造成了條碼圖形的變異。顯然，條碼印製的常規方法 限制了條碼的應用範圍和效果。另一方面，在條碼印製過程中，由於介質汙損、列印針頭斷 針、噴頭堵塞、缺墨等諸多原因，都有可能造成條碼印製無效（即不可識別）。如何在規模 化與自動化印製條件下，及時發現和處置無效條碼，以及快速診斷恢復印製設備，也是一個 不容忽視的疑難問題。許多產品貼一維條碼標籤，為了避免圓柱面上識別難，特意沿縱向 布置。但二維條碼卻無可迴避，只好不貼在圓柱面上。"列印設備"（中國發明專利申請號 200780001559. 4)，為解決在指定尺寸長度的列印帶區域合併列印二維碼符號圖像和字符 信息的問題，給出的辦法是保持二維碼符號圖像不變，而通過從初始值改變字符信息的打 印屬性來調整字符串長度。該發明只針對平面問題而不能解決曲面問題。"壓印裝置"（中 國發明專利申請號200880014845. 9)，提出先由二維碼形成部分在對象物上形成二維碼， 再由二維碼讀取部分讀取對象物上的二維碼，然後由判定部分判定前後的識別信息是否一 致，從而發現無效二維碼並執行重新生成。該發明亦不能解決曲面問題，但提出了檢驗無效 條碼的思路。迄今為止，條碼尤其是二維碼的印製，所遭遇的曲面難題依舊，仍未見有好的 解決辦法。
【發明內容】
[0003] 本發明提出一種條碼印製方法，旨在解決條碼在曲面上識別難的問題，並且特別 關注二維碼。
[0004] 條碼施用的目標物（或稱對象物），多為柱體和椎體，臺體可歸類於椎體，球體則 十分罕見。目標物表面上的曲面類型亦多種多樣，根據水平截面與目標物曲面的交線類型 分，就有圓、橢圓、雙曲線、拋物線等多種。這意味著，可為目標物表面建立數學模型，即曲面 方程。而要建立曲面方程，需要建立適當坐標系，並相應於具體曲面類型，選擇設置圓心坐 標、半徑或直徑、長軸和短軸、實軸和虛軸等參數。
[0005] 為便於理解，以圓柱面（如圓的瓶、罐之類的表面）為例，這是一種典型的目標曲 面。不難想像，預定規格且常規印製的條碼標籤（平面），若貼到圓柱面上將發生彎曲變形， 直覺上條碼從正面看的視圖效果，是縱向尺寸未變，橫向（垂直於圓柱）長度變短，而且條 碼中間線外兩側的點（二維碼的）或線（一維碼的）也變窄。於是，就有必要考慮對條碼 作橫向補償，使其長度增長、點線增寬，從而保持條碼原形（即原來形狀）的視覺效果（亦 即識別效果）。本發明的辦法，是運用數學方法，通過建立數學模型（即曲面方程）精確計 算，將預定規格的條碼圖形，關聯於圓柱的直徑或半徑參數投影到圓柱面上，然後實際按投 影變換後所得的條碼投影圖，在目標介質上印製條碼，使得所印製的條碼在圓柱面上的正 視圖（即從正面觀察的視圖），就等效於條碼原形（即原來形狀），從而保持條碼識別效果 不變。所謂等效，從理論上而言是完全重合，但受計算精度和列印解析度限制，實際上是高 度近似，當然觀察點的景深也要足夠。本發明後面給出的實施例1，將對此數學方法列出計 算公式並詳細闡述。
[0006] 以上所述方法也適用於其它類型的曲面。一般地，是將預定規格的條碼圖形投影 到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖，並實際按所述條碼投影圖印製， 使之在曲面上的正視圖等效於條碼原形而保持識別效果。此即為本發明方法的主要特徵。
[0007] 條碼經過所述投影變換後所得的投影圖，可以想像，展開成平面看將不同於條碼 原形：比如在圓柱面上投影的條碼投影圖，橫向變長，中間線外兩側的點、線變寬。所述條 碼投影圖，可以在目標物的曲面上直接印製（假設印製設備支持此印製功能的話），而所得 條碼在曲面上的正視圖，等效於條碼原形而保持識別效果。所述條碼投影圖，也可以在目標 物曲面的展開平面上直接印製，而後該展開平面重構目標物曲面，其上的條碼正視圖，就能 與變換前的條碼原形等效而保持識別效果。同樣，所述條碼投影圖，還可以在目標介質平面 (比如標籤紙）上直接印製，再貼到目標物的曲面上，所得條碼正視圖，也與變換前的條碼 原形等效而保持識別效果。
[0008] 本發明方法應用在標籤印製上，能派生一種別致的條碼標籤，是在標籤介質上印 制的二維碼標識。本發明的這種條碼標籤，由於投影變換，其條碼圖形展平看，與常規條碼 原形相比是變形了的。本發明條碼標籤的特徵在於，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上， 根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖，並實際按所述條碼投影圖印製，使之在曲 面上的正視圖等效於條碼原形而保持識別效果。
[0009] 本發明方法應用在印製設備上實現，能派生一種新的條碼印製設備。
[0010] 本發明條碼印製設備，其基礎部分具備已知的同類條碼印製設備的基本功能單 元。其控制單元執行總控制，其輸入單元接收條碼數據和列印指令，其轉換單元將條碼數 據映射變換為圖形位置數據，其傳感單元感知目標介質上的基準位置和介質移動的距離變 化，其列印單元執行列印，其檢驗單元對列印完成的條碼隨即識別其信息並與原始信息比 對而得出檢驗結論，其診斷單元檢測診斷設備狀態，其反饋單元報告檢驗結論和設備狀態。 本發明的條碼印製設備的特徵在於，包括：所述輸入單元，通過輸入參數來明確或隱含地指 定目標介質的類型，對於曲面類型則還設置曲面方程的參數；所述轉換單元，將預定規格的 條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖；所述列印單元，實 際按所述轉換單元得出的條碼投影圖印製，而所印製條碼投影圖展平之後將不同於條碼原 形。
[0011] 本發明條碼印製設備，還進一步改進得出新特徵。其一，當所述檢驗單元得出檢驗 結論為否定性結論時，所述列印單元還對無效條碼追加列印作廢標誌；其二，當所述檢驗單 元得出檢驗結論為否定性結論時，所述診斷單元還根據檢驗比對情況，推斷故障列印針頭 的位置或編號，並通過所述反饋單元作出報告。
[0012] 本發明方法應用在控制印製設備的上位機上，通過應用程式、驅動程序或嵌入式 程序實現，能派生一種新的條碼印製系統。
[0013] 本發明的條碼印製系統，其基礎部分具備已知的同類條碼印製系統的基本功能單 元。其上位機控制驅動印製設備在目標介質上印製條碼圖形，其輸入單元接收任務數據，其 轉換單元將條碼數據映射變換為圖形位置數據，其列印單元向印製設備發出條碼數據和打 印指令，其檢驗單元從印製設備接收檢驗結論，其診斷單元檢測診斷設備狀態，其反饋單元 報告檢驗結論和設備狀態。本發明的條碼印製系統的特徵在於，包括：所述輸入單元，通過 輸入參數來明確或隱含地指定目標介質的類型，對於曲面類型則還設置曲面方程的參數； 所述轉換單元，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得 條碼投影圖；所述列印單元，將所述轉換單元得出的條碼投影圖數據發送給印製設備印製， 而所印製條碼投影圖展平之後將不同於條碼原形。
[0014] 本發明的條碼印製系統，還進一步改進得出新特徵。其一，當所述檢驗單元收到檢 驗結論為否定性結論時，所述列印單元還對無效條碼追加列印作廢標誌；其二，當所述檢驗 單元收到檢驗結論為否定性結論時，所述診斷單元還根據檢驗結論情況，推斷故障列印針 頭的位置或編號，並通過所述反饋單元作出報告。
[0015] 本發明的積極效果，是發明了在曲面上印製條碼的新方法，採用嚴謹的數學工具， 建立曲面方程投影變換條碼原形，計算並印製條碼投影圖，從根本上解決了在曲面上印製 與識別條碼的難題；在此基礎上，發明了適用的條碼印製設備和系統，還通過對無效條碼追 加列印作廢標誌，和即時診斷故障列印針頭位置編號，能夠及時發現與處置無效條碼，以及 快速診斷與恢復印製設備。這對於普及條碼應用和改進相關設備製造，都會有顯著幫助。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明條碼印製方法的整體示意圖，分上、下兩部分：上為主視圖，下為俯 視圖。在圓柱體（1)上，二維碼正視圖（2)，實際是二維碼原形（5)與二維碼投影圖（6)的 重合顯示。在二維碼的下邊沿，選擇A、B、C、D、E四個點，其中，A、E分別是左右邊界點，B是 中間點，C、D是右半邊的任意兩點。橫截面（3)過A、B、C、D、E五點，與圓柱體（1)和二維 碼原形（5)的截面，投影到俯視圖上，圓柱體（1)即顯示為圓，也代表圓柱面（4)，二維碼原 形（5)則顯示為直線。以圓心為原點建立平面直角坐標系Χ0Υ，設圓半徑為R，則圓與X軸 交點坐標分別為（_R，〇)和（R，〇)。二維碼原形（5)上的A、B、C、D、E五點，分別投影到圓上 的A1、B1、C1、D1、E1五點，直線段AE即投影為圓上的劣弧（即兩點間較短的弧）A1E1。從 面上看，二維碼投影圖（6)是由二維碼原形（5)投影到圓柱面（4)所得。顯然，拉直看，劣 弧A1E1比直線段AE長；展平看，二維碼投影圖￠)比二維碼原形（5)寬，相對於規格化二 維碼圖形則是變形的二維碼圖形。但從正面視圖（主視圖）看，二維碼投影圖（6)與二維 碼原形（5)完全重合，即等效，因而具有同等的視覺識別效果。
[0017] 圖2是本發明條碼印製方法的細節示意圖。同樣，上為主視圖，下為俯視圖。在 圓柱體（1)上，二維碼（2)被虛化，只突出一個任意的信息點￠)並放大表示。橫截面（3) 過信息點（6)，與圓柱體（1)的截面，投影到俯視圖上，圓柱體（1)即顯示為圓，也代表圓柱 面（4)。以圓心為原點建立平面直角坐標系XOY，設圓半徑為R，則圓與X軸交點坐標分別 為（_R，0)和（R，0)。二維碼（2)上的信息點（6)，投影到圓上為劣弧C1D1。顯然，拉直看， 劣弧C1D1比信息點（6)寬；展平看，二維碼投影圖上的信息點都比二維碼（2)原形上對應 的信息點寬，是變形的信息點圖形。但從正面視圖（主視圖）看，二維碼的每個信息點的投 影圖，都與二維碼（2)原形上的對應信息點完全重合，即等效，因而具有同等的視覺識別效 果。
[0018] 圖3是本發明條碼印製設備的功能構成示意圖。其中，實線箭頭代表信息流向，虛 線箭頭表示控制或操作。在條碼印製設備（1)框架內，控制單元（11)是核心，對其它功能單 元執行總控制；傳感單元（12)探測獲取目標介質（2)的相對移動信號，感知目標介質（2) 上的基準位置和介質移動的距離變化，將距離數據提交控制單元（11);輸入單元（13)從外 部接收指令（即列印指令）和數據（即條碼數據和參數），將列印指令提交控制單元（11)， 並將條碼數據傳給轉換單元（14)，而且，通過輸入參數來明確或隱含地指定目標介質的類 型，對於曲面類型則還設置曲面方程的參數；轉換單元（14)將條碼數據映射變換為圖形位 置數據，尤其是，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得 條碼投影圖，然後將條碼投影圖的圖形位置數據，交給列印單元（15);列印單元（15)執行 列印，將條碼圖形（實際是條碼投影圖）位置數據，在目標介質（2)上列印成印跡點陣，使 得條碼在曲面上的正視圖等效於條碼原形而保持識別效果；檢驗單元（16)從目標介質（2) 上，隨即攝取列印完成的條碼圖象數據，識別其信息並與原始信息比對而得出檢驗結論，然 後將檢驗結論分別傳給診斷單元（17)和反饋單元（18);當檢驗結論為否定性結論時，檢驗 單元（16)還報告控制單元（11)，由其控制列印單元（15)對無效條碼追加列印作廢標誌； 診斷單元（17)檢測診斷設備狀態，傳給反饋單元（18)，還從檢驗單元（16)獲知檢驗結論； 當檢驗結論為否定性結論時，診斷單元（17)還根據檢驗比對情況，推斷故障列印針頭的位 置或編號，並傳給反饋單元（18);反饋單元（18)則向外報告檢驗結論和設備狀態。
[0019] 圖4是本發明條碼印製系統的功能構成示意圖。其中，實線箭頭代表信息流向。在 條碼印製系統（1)框架內，包含上位機（11)和印製設備（12)。在上位機（11)框架內，輸入 單元（111)從外部接收指令（即列印指令）和數據（即條碼數據和參數），將條碼數據傳 給轉換單元（112)，而且，通過輸入參數來明確或隱含地指定目標介質的類型，對於曲面類 型則還設置曲面方程的參數；轉換單元（112)將條碼數據映射變換為圖形位置數據，尤其 是，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖， 然後將條碼投影圖的圖形位置數據，交給列印單元（113);列印單元（113)將指令數據（即 列印指令和條碼數據），發送給印製設備（12)去列印；檢驗單元（114)從印製設備（12)獲 取檢驗結論，然後將檢驗結論分別傳給診斷單元（115)和反饋單元（116);當檢驗結論為否 定性結論時，列印單元（113)還向印製設備（12)發出指令，對無效條碼追加列印作廢標誌； 診斷單元（115)從印製設備（12)獲取設備狀態，傳給反饋單元（116)，還從檢驗單元（114) 獲知檢驗結論；當檢驗結論為否定性結論時，診斷單元（115)還根據檢驗結論情況，推斷故 障列印針頭的位置或編號，並傳給反饋單元（116);反饋單元（116)則向外報告檢驗結論和 設備狀態。印製設備（12)接收上位機（11)的指令數據執行列印，將條碼圖形（實際是條 碼投影圖）位置數據，在目標介質（2)上列印成印跡點陣，使得條碼在曲面上的正視圖等效 於條碼原形而保持識別效果。印製設備（12)還探測獲取目標介質（2)的相對移動信號， 感知目標介質（2)上的基準位置和介質移動的距離變化；印製設備（12)又從目標介質（2) 上，即時攝取列印完成的條碼圖象數據，識別其信息並與原始信息比對，或者直接將所獲取 條碼圖象與原始條碼圖象比對，從而得出檢驗結論，然後將檢驗結論傳給上位機（11)的檢 驗單元（114)。印製設備（12)還將自檢的設備狀態，傳給上位機（11)的診斷單元（115)。
【具體實施方式】
[0020] 本發明的實施例1，以圓柱面為典型曲面，來闡明本發明條碼印製方法。實質上是 建立數學模型，根據曲面方程推導給出投影計算公式，參看圖1和圖2。
[0021] 如圖1所示，在俯視圖上建立平面直角坐標系Χ0Υ。設圓半徑為R，條碼原形寬度 為| AE I = L(L彡2R)，線段涵到X軸的距離為R，則A、C、D、E的坐標分別為A(-L/2, -R)、 C(Xl，-R)、D (x2，-R)、E (L/2, -R)，過A、C、D、E做X軸的垂線（即投影），如圖分別與圓相交 與點六1、(：1、0131，設坐標分別為六1(-172, 7。）、(：1〇^，71)、01〇^，72)31(172,73)，圓方程 是；x 2+y2 = R2,貝 1J
【權利要求】
1. 一種條碼印製方法，是在目標介質上印製條碼圖形，其特徵在於，將預定規格的條碼 圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖，並實際按所述條碼投 影圖印製，使之在曲面上的正視圖等效於條碼原形而保持識別效果。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述條碼投影圖印製，是在目標物曲面上 印製，或者是在目標物曲面的展開平面上印製。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述條碼投影圖印製，是在目標介質平面 上印製。
4. 一種條碼標籤，是在標籤介質上印製的二維碼標識，其特徵在於，將預定規格的條碼 圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換所得條碼投影圖，並實際按所述條碼投 影圖印製，使之在曲面上的正視圖等效於條碼原形而保持識別效果。
5. -種條碼印製設備，其控制單元執行總控制，其輸入單元接收條碼數據和列印指令， 其轉換單元將條碼數據映射變換為圖形位置數據，其傳感單元感知目標介質上的基準位置 和介質移動的距離變化，其列印單元執行列印，其檢驗單元對列印完成的條碼隨即識別其 信息並與原始信息比對，或者直接比對列印前後的條碼圖形從而得出檢驗結論，其診斷單 元檢測診斷設備狀態，其反饋單元報告檢驗結論和設備狀態，其特徵在於，包括 所述輸入單元，通過輸入參數來明確或隱含地指定目標介質的類型，對於曲面類型則 還設置曲面方程的參數； 所述轉換單元，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換 所得條碼投影圖； 所述列印單元，實際按所述轉換單元得出的條碼投影圖印製，而所印製條碼投影圖展 平之後將不同於條碼原形。
6. 根據權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述檢驗單元得出檢驗結論為否定性結 論時，所述列印單元還對無效條碼追加列印作廢標誌。
7. 根據權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述檢驗單元得出檢驗結論為否定性結 論時，所述診斷單元還根據檢驗比對情況，推斷故障列印針頭的位置或編號，並通過所述反 饋單元作出報告。
8. -種條碼印製系統，其上位機控制驅動印製設備在目標介質上印製條碼圖形，其輸 入單元接收任務數據，其轉換單元將條碼數據映射變換為圖形位置數據，其列印單元向印 制設備發出條碼數據和列印指令，其檢驗單元從印製設備接收檢驗結論，其診斷單元檢測 診斷設備狀態，其反饋單元報告檢驗結論和設備狀態，其特徵在於，包括 所述輸入單元，通過輸入參數來明確或隱含地指定目標介質的類型，對於曲面類型則 還設置曲面方程的參數； 所述轉換單元，將預定規格的條碼圖形投影到曲面上，根據曲面方程計算出投影變換 所得條碼投影圖； 所述列印單元，將所述轉換單元得出的條碼投影圖數據發送給印製設備印製，而所印 制條碼投影圖展平之後將不同於條碼原形。
9. 根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述檢驗單元收到檢驗結論為否定性結 論時，所述列印單元還對無效條碼追加列印作廢標誌。
10. 根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述檢驗單元收到檢驗結論為否定性結 論時，所述診斷單元還根據檢驗結論情況，推斷故障列印針頭的位置或編號，並通過所述反 饋單元作出報告。
【文檔編號】G09F3/02GK104057719SQ201310171480
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月23日 優先權日:2013年3月23日
【發明者】楊霄, 楊築平, 周躍平 申請人:楊築平