产品设计|汽车零部件常用条形码的相关知识分享

文摘   2024-06-08 07:20   江苏  
观点 / Champion   


在我们的日常生活和工作中,经常会看到条形码和二维码,它们被广泛应用于产品的追溯。


条形码不仅可以能够在有限的表面传递更多的信息,还能提高效率;与键盘输入相比,条形码输入识别的速度是其五倍,并且误码率低于百万分之一;同时,条形码可以促进电子商务和移动支付,并且是国际通用的商业语言,能够在不同国家和地区将商品信息快速准确地识别和传递。


通常作为产品的设计研发人员,也需要对产品的追溯方式(条形码标签或激光雕刻)和式样在部件的图纸上进行定义。我们一般会将产品的部件号、制造日期(JULIAN DAY儒略日)、序列号等信息记录到标签码中。


那么,就让我们来对汽车零部件的常用条形码的相关知识进行些了解。

01. 条形码发展历史


我们先来简单回顾下条形码的发展历史:

条形码的发展历史可以追溯到20世纪40年代,但其实际应用和发展主要集中在70年代左右。

一维条形码:

  • 条形码技术最早产生于20世纪20年代,诞生于威斯汀豪斯(Westinghouse)的实验室里。一位名叫约翰·科芒德(John Kermode)的发明家想对邮政单据实现自动分检,他的想法是在信封上做条码标记,条码中的信息是收信人的地址

  • 1949年,伯纳德·西尔弗(Bernard Silver)和N.J.伍德兰德(N.J. Woodland)注册了第一个机器识读的条码—牛眼码,这种条码其实是一种同心圆环形码。


  • 1951年,David Sheppard博士研制出第一台实用光字符(OCR)阅读器,此后20年间,50多家公司和100多种OCR阅读器进入市场。

  • 1960年,提出了铁路货车上用的条码识别标记方案。


  • 1970年,美国成立了统一商业代码联盟(UCC),并开始使用长短形条形码表示信函的邮政编码

  • 1974年,Intermec公司的戴维·阿利尔(Davide Allair)博士推出了39码条形码,这是第一个字母、数字式的条形码,后来广泛应用于工业领域

今天,全世界每天要扫描50多亿次条形码,用于跟踪图书馆中的书籍、医院的病人、便利超市的商品等物品,条形码在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。


二维条形码:

我们如今使用的二维码,则是在一维条码的基础上发展而来。一维条码的容量有限,它的宽度记载着数据,长度却没有,一条一维条码只能容纳20个英文数字,极大地限制了信息的存储量。为了记载更复杂的数据,如图片链接、网络链接等,人们在一维码的基础上纵向拓展出另一个维度,发明了二维码。

二维码(QR码)的发展历史可以追溯到20世纪90年代初,最早由日本的Denso Wave公司原昌宏(Masahiro Hara)发明。Denso Wave是丰田汽车公司的子公司,最初开发二维码是为了在制造过程中追踪车辆和零部件


二维码的名称来源于英文“Quick Response”(快速响应),其设计目的是让扫描仪能够快速读取信息。这种编码方式通过横纵两个方向分布的黑白相间的图形来存储信息,具有高密度编码和大容量的特点


1994年,Denso Wave公司公开了QR码,这一技术很快在全球范围内得到了广泛应用。由于其免费开放授权,QR码在应用端迅速流行,并逐渐成为二维码的代名词


随着移动互联网的发展,二维码在商业和个人生活中的应用越来越广泛,成为了便捷的信息传递工具。例如,在支付、门禁、营销等领域都有广泛的应用


此外,二维码技术也在不断进步,结合云计算等新技术,进一步拓展了其应用场景和功能


二维码会被用完吗?


其实这和二维码大容量的信息存储时分不开的,二维码一共提供40种不同版本存储密度的结构,对应指示图的“版本信息”,版本1为21×21模块(模块为二维码中的最小单元),每增加一个版本,长宽各增加4个模块,最大的版本40为177×177模块。


以存储密度最大的版本40为例,总共有177×177个模块,这些模块为黑白两色组成,也就是说,只有2种可能。那么,版本40的可能组合为:2^(177*177)≈10^20000。


这个巨大的数量,全球七十多亿人每秒换一个二维码,用从宇宙大爆炸到今天138亿年的时间,也仅仅能消耗一小部分。而二维码是可以扩展的,实际上可以使用的组合还会比现在多。所以,虽然理论上二维码是可以用完的,但是,凭人类当前的使用速度,是不用担心用完的情况的。

02. 条形码的基本原理和结构组成

条形码(barcode)技术是一种将信息编码为黑白条纹的图形标识符,并通过光电扫描仪等设备进行自动识别的技术。条形码技术利用不同宽度的黑白条纹来表示数字或字母信息,通过特定的编码规则将数据转化为条纹的排列和宽度。条形码的识读基于光学原理,利用扫描仪发出的光线在条形码上反射回来的信息进行解码。
条形码的编码规则:
一维条形码目前使用频率最高的几种码制有EAN(European Article Number)码、UPC(UniversalProduct Code)码、39码、交叉(ITF)25码和EAN128码。
目前二维条形码主要有PDF417码、Code49码、Code 16K码、Data Matrix码、Maxiocle码等,主要分为堆积或层排式、棋盘或矩阵式两大类。
其中Data Matrix编码也是汽车零部件行业普遍应用的。

不同类型条形码的应用领域:

EAN-13和UPC:主要应用于零售行业,用于商品的唯一识别和库存管理。

Code 128:广泛用于物流和仓储领域,能够表示更多的字符集。

QR码:在移动支付、广告、票务等领域得到广泛应用,其二维码的扫描速度较快,容纳的信息量更大。

DataMatrix:主要用于工业领域,其小巧的尺寸使其适用于小物体上的标识。

条形码的识别和读取:

条形码的识读设备通常包括扫描仪和解码器。扫描仪负责读取条形码中的信息,并将其转换为电信号。解码器则将这些电信号还原为原始的数字或字母信息。根据不同的码制和编码规则,解码器能够准确地识别出不同条形码所代表的信息。

CCD扫描器

CCD扫描器主要采用固定光束(通常是发光二极管的泛光源)照明整个条形码,将条形码符号反射到光敏元件阵列上,经光电转换,辨识出条形码符号。新型的CCD扫描器不仅可以识别一维条形码和行排式二维条形码,还可以识别矩阵式二维条形码。

激光扫描器

激光扫描器是以激光为光源的扫描器。由于扫描光照强,可以远距离扫描且扫描精度较高,被广泛应用。激光扫描器可以分为手持式扫描器和卧式扫描器。

光笔扫描器

光笔是最先出现的一种手持接触式条形码识读器,也是最为经济的一种条形码识读器。使用时,操作者需将光笔接触到条形码表面,当光笔发出的光点从左到右划过条形码时,在“空”部分光线被反射,“条”的部分光线将被吸收。经过光电转换,电信号通过放大、整形后用于译码器。光笔扫描器的优点是成本低、耗电低、耐用,适合数据采集,可读较长的条形码符号;其缺点是光笔对条形码有一定的破坏性。

条形码的区域划分:

03. 条形码质量等级

根据条码检测所得的曲线参数(最小边缘比度、解码性、条空对比度、解码能力、缺陷度)的评定等级中最低的那一级就是该曲线的等级。各参数的等级及扫描反射率曲线的等级用字母A、B、C、D和F表示,分别对应国家标准中的4、3、2、1和0,国家标准要求符号等级不低于1.5/10/670,其中:1.5为整个符号质量等级;10为测量孔径参考号;670为以纳米为单位的量高反应波长。

A级条码对应符号质量等级:4.0-3.5;
B级条码对应符号质量等级:3.4-2.5;

C级条码对应符号质量等级:2.4-1.5;

D级条码对应符号质量等级:1.4-0.5;

F级:不能识读。

条码符号的等级表明了其印刷质量及适用场合:

A级条码通常能被很好地识读,适用于各种场合。

B级条码在识读过程中的表现不如A级,符号可能需要重复扫描。

C级条码通常要使用能重复扫描并具有特殊的多条扫描线的设备才能获得好的识读效果。

D级条码可能无法被某些识读设备识读。

F级条码是不合格品,不能使用。
一般工业类产品,需要条形码识别质量等级达到B级及以上。
04. 条形码常用标准

ISO/IEC 16022 信息技术.自动标识和数据收集技术.数据矩阵条形码符号规范;

ISO/IEC 15415 信息技术.自动识别和数据捕获技术.条形码打印质量试验规范.二维符号

ISO/IEC 16388 信息技术.自动识别和数据捕捉技术.代码39条形码符号规范

ISO/IEC 15416 信息技术. 自动识别和数据采集技术. 条码印制质量的检验. 线性符号

ISO/IEC TR 29158 信息技术 - 自动识别和数据采集技术 - 直接零件标记(DPM)质量指南

ECC 200 DATA MATRIX



各二维码的数据容量

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