条码印制的方法、标签、设备和系统的制作方法

条码印制的方法、标签、设备和系统的制作方法
【专利摘要】条码印制的方法、标签、设备和系统，涉及机械、电子、印刷、软件和编码防伪【技术领域】。将预定规格条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出映射变换所得条码投影图并印制于目标介质，使之在曲面上的正视图等效于条码原形；投影印制二维码标签，展平则变形异于原形，施用曲面则保持识别效果；此法派生新的条码印制设备和系统，通过输入参数确定目标介质类型，对曲面则还设置其方程参数，据曲面方程计算印制条码投影图；随后即时识别检验条码，发现无效则追加打印作废标志，并依检验比对情况，推断报告故障打印针头位置编号。本发明解决了条码曲面印制与识别难题，又能及时发现处置无效条码并快速诊断恢复印制设备，有助于条码应用和相关设备制造。
【专利说明】条码印制的方法、标签、设备和系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械、电子、印刷、软件和编码防伪【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 条码即条形码，包括一维条码和二维条码（即二维码），作为信息的记录和传 播的简捷有效媒介，已经得到广泛应用。尤其是二维码，因其信息容量大又便于手机 拍照识别，而日益迅速普及。"二维条码防伪、查验和服务方法"（中国发明专利申请号 201110315783. 9)，提出将目标物属性信息及其数字签名编成规范递增唯一编号的二维条 码标签，通过识读条码验证签名以鉴真伪。该发明指明了二维码防伪新方法，但在实际应用 中，按照预定规格（如QR码）印制在平面介质（如标签纸）上的条码标签，只能贴在产品 包装的平面（如方形纸盒）上，若帖在包装的曲面（如酒瓶圆柱面）上则很难识别甚至不 可识别。究其原因，就在于曲面的曲率造成了条码图形的变异。显然，条码印制的常规方法 限制了条码的应用范围和效果。另一方面，在条码印制过程中，由于介质污损、打印针头断 针、喷头堵塞、缺墨等诸多原因，都有可能造成条码印制无效（即不可识别）。如何在规模 化与自动化印制条件下，及时发现和处置无效条码，以及快速诊断恢复印制设备，也是一个 不容忽视的疑难问题。许多产品贴一维条码标签，为了避免圆柱面上识别难，特意沿纵向 布置。但二维条码却无可回避，只好不贴在圆柱面上。"打印设备"（中国发明专利申请号 200780001559. 4)，为解决在指定尺寸长度的打印带区域合并打印二维码符号图像和字符 信息的问题，给出的办法是保持二维码符号图像不变，而通过从初始值改变字符信息的打 印属性来调整字符串长度。该发明只针对平面问题而不能解决曲面问题。"压印装置"（中 国发明专利申请号200880014845. 9)，提出先由二维码形成部分在对象物上形成二维码， 再由二维码读取部分读取对象物上的二维码，然后由判定部分判定前后的识别信息是否一 致，从而发现无效二维码并执行重新生成。该发明亦不能解决曲面问题，但提出了检验无效 条码的思路。迄今为止，条码尤其是二维码的印制，所遭遇的曲面难题依旧，仍未见有好的 解决办法。


【发明内容】

[0003] 本发明提出一种条码印制方法，旨在解决条码在曲面上识别难的问题，并且特别 关注二维码。
[0004] 条码施用的目标物（或称对象物），多为柱体和椎体，台体可归类于椎体，球体则 十分罕见。目标物表面上的曲面类型亦多种多样，根据水平截面与目标物曲面的交线类型 分，就有圆、椭圆、双曲线、抛物线等多种。这意味着，可为目标物表面建立数学模型，即曲面 方程。而要建立曲面方程，需要建立适当坐标系，并相应于具体曲面类型，选择设置圆心坐 标、半径或直径、长轴和短轴、实轴和虚轴等参数。
[0005] 为便于理解，以圆柱面（如圆的瓶、罐之类的表面）为例，这是一种典型的目标曲 面。不难想象，预定规格且常规印制的条码标签（平面），若贴到圆柱面上将发生弯曲变形， 直觉上条码从正面看的视图效果，是纵向尺寸未变，横向（垂直于圆柱）长度变短，而且条 码中间线外两侧的点（二维码的）或线（一维码的）也变窄。于是，就有必要考虑对条码 作横向补偿，使其长度增长、点线增宽，从而保持条码原形（即原来形状）的视觉效果（亦 即识别效果）。本发明的办法，是运用数学方法，通过建立数学模型（即曲面方程）精确计 算，将预定规格的条码图形，关联于圆柱的直径或半径参数投影到圆柱面上，然后实际按投 影变换后所得的条码投影图，在目标介质上印制条码，使得所印制的条码在圆柱面上的正 视图（即从正面观察的视图），就等效于条码原形（即原来形状），从而保持条码识别效果 不变。所谓等效，从理论上而言是完全重合，但受计算精度和打印分辨率限制，实际上是高 度近似，当然观察点的景深也要足够。本发明后面给出的实施例1，将对此数学方法列出计 算公式并详细阐述。
[0006] 以上所述方法也适用于其它类型的曲面。一般地，是将预定规格的条码图形投影 到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图，并实际按所述条码投影图印制， 使之在曲面上的正视图等效于条码原形而保持识别效果。此即为本发明方法的主要特征。
[0007] 条码经过所述投影变换后所得的投影图，可以想象，展开成平面看将不同于条码 原形：比如在圆柱面上投影的条码投影图，横向变长，中间线外两侧的点、线变宽。所述条 码投影图，可以在目标物的曲面上直接印制（假设印制设备支持此印制功能的话），而所得 条码在曲面上的正视图，等效于条码原形而保持识别效果。所述条码投影图，也可以在目标 物曲面的展开平面上直接印制，而后该展开平面重构目标物曲面，其上的条码正视图，就能 与变换前的条码原形等效而保持识别效果。同样，所述条码投影图，还可以在目标介质平面 (比如标签纸）上直接印制，再贴到目标物的曲面上，所得条码正视图，也与变换前的条码 原形等效而保持识别效果。
[0008] 本发明方法应用在标签印制上，能派生一种别致的条码标签，是在标签介质上印 制的二维码标识。本发明的这种条码标签，由于投影变换，其条码图形展平看，与常规条码 原形相比是变形了的。本发明条码标签的特征在于，将预定规格的条码图形投影到曲面上， 根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图，并实际按所述条码投影图印制，使之在曲 面上的正视图等效于条码原形而保持识别效果。
[0009] 本发明方法应用在印制设备上实现，能派生一种新的条码印制设备。
[0010] 本发明条码印制设备，其基础部分具备已知的同类条码印制设备的基本功能单 元。其控制单元执行总控制，其输入单元接收条码数据和打印指令，其转换单元将条码数 据映射变换为图形位置数据，其传感单元感知目标介质上的基准位置和介质移动的距离变 化，其打印单元执行打印，其检验单元对打印完成的条码随即识别其信息并与原始信息比 对而得出检验结论，其诊断单元检测诊断设备状态，其反馈单元报告检验结论和设备状态。 本发明的条码印制设备的特征在于，包括：所述输入单元，通过输入参数来明确或隐含地指 定目标介质的类型，对于曲面类型则还设置曲面方程的参数；所述转换单元，将预定规格的 条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图；所述打印单元，实 际按所述转换单元得出的条码投影图印制，而所印制条码投影图展平之后将不同于条码原 形。
[0011] 本发明条码印制设备，还进一步改进得出新特征。其一，当所述检验单元得出检验 结论为否定性结论时，所述打印单元还对无效条码追加打印作废标志；其二，当所述检验单 元得出检验结论为否定性结论时，所述诊断单元还根据检验比对情况，推断故障打印针头 的位置或编号，并通过所述反馈单元作出报告。
[0012] 本发明方法应用在控制印制设备的上位机上，通过应用程序、驱动程序或嵌入式 程序实现，能派生一种新的条码印制系统。
[0013] 本发明的条码印制系统，其基础部分具备已知的同类条码印制系统的基本功能单 元。其上位机控制驱动印制设备在目标介质上印制条码图形，其输入单元接收任务数据，其 转换单元将条码数据映射变换为图形位置数据，其打印单元向印制设备发出条码数据和打 印指令，其检验单元从印制设备接收检验结论，其诊断单元检测诊断设备状态，其反馈单元 报告检验结论和设备状态。本发明的条码印制系统的特征在于，包括：所述输入单元，通过 输入参数来明确或隐含地指定目标介质的类型，对于曲面类型则还设置曲面方程的参数； 所述转换单元，将预定规格的条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得 条码投影图；所述打印单元，将所述转换单元得出的条码投影图数据发送给印制设备印制， 而所印制条码投影图展平之后将不同于条码原形。
[0014] 本发明的条码印制系统，还进一步改进得出新特征。其一，当所述检验单元收到检 验结论为否定性结论时，所述打印单元还对无效条码追加打印作废标志；其二，当所述检验 单元收到检验结论为否定性结论时，所述诊断单元还根据检验结论情况，推断故障打印针 头的位置或编号，并通过所述反馈单元作出报告。
[0015] 本发明的积极效果，是发明了在曲面上印制条码的新方法，采用严谨的数学工具， 建立曲面方程投影变换条码原形，计算并印制条码投影图，从根本上解决了在曲面上印制 与识别条码的难题；在此基础上，发明了适用的条码印制设备和系统，还通过对无效条码追 加打印作废标志，和即时诊断故障打印针头位置编号，能够及时发现与处置无效条码，以及 快速诊断与恢复印制设备。这对于普及条码应用和改进相关设备制造，都会有显著帮助。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1是本发明条码印制方法的整体示意图，分上、下两部分：上为主视图，下为俯 视图。在圆柱体（1)上，二维码正视图（2)，实际是二维码原形（5)与二维码投影图（6)的 重合显示。在二维码的下边沿，选择A、B、C、D、E四个点，其中，A、E分别是左右边界点，B是 中间点，C、D是右半边的任意两点。横截面（3)过A、B、C、D、E五点，与圆柱体（1)和二维 码原形（5)的截面，投影到俯视图上，圆柱体（1)即显示为圆，也代表圆柱面（4)，二维码原 形（5)则显示为直线。以圆心为原点建立平面直角坐标系Χ0Υ，设圆半径为R，则圆与X轴 交点坐标分别为（_R，〇)和（R，〇)。二维码原形（5)上的A、B、C、D、E五点，分别投影到圆上 的A1、B1、C1、D1、E1五点，直线段AE即投影为圆上的劣弧（即两点间较短的弧）A1E1。从 面上看，二维码投影图（6)是由二维码原形（5)投影到圆柱面（4)所得。显然，拉直看，劣 弧A1E1比直线段AE长；展平看，二维码投影图￠)比二维码原形（5)宽，相对于规格化二 维码图形则是变形的二维码图形。但从正面视图（主视图）看，二维码投影图（6)与二维 码原形（5)完全重合，即等效，因而具有同等的视觉识别效果。
[0017] 图2是本发明条码印制方法的细节示意图。同样，上为主视图，下为俯视图。在 圆柱体（1)上，二维码（2)被虚化，只突出一个任意的信息点￠)并放大表示。横截面（3) 过信息点（6)，与圆柱体（1)的截面，投影到俯视图上，圆柱体（1)即显示为圆，也代表圆柱 面（4)。以圆心为原点建立平面直角坐标系XOY，设圆半径为R，则圆与X轴交点坐标分别 为（_R，0)和（R，0)。二维码（2)上的信息点（6)，投影到圆上为劣弧C1D1。显然，拉直看， 劣弧C1D1比信息点（6)宽；展平看，二维码投影图上的信息点都比二维码（2)原形上对应 的信息点宽，是变形的信息点图形。但从正面视图（主视图）看，二维码的每个信息点的投 影图，都与二维码（2)原形上的对应信息点完全重合，即等效，因而具有同等的视觉识别效 果。
[0018] 图3是本发明条码印制设备的功能构成示意图。其中，实线箭头代表信息流向，虚 线箭头表示控制或操作。在条码印制设备（1)框架内，控制单元（11)是核心，对其它功能单 元执行总控制；传感单元（12)探测获取目标介质（2)的相对移动信号，感知目标介质（2) 上的基准位置和介质移动的距离变化，将距离数据提交控制单元（11);输入单元（13)从外 部接收指令（即打印指令）和数据（即条码数据和参数），将打印指令提交控制单元（11)， 并将条码数据传给转换单元（14)，而且，通过输入参数来明确或隐含地指定目标介质的类 型，对于曲面类型则还设置曲面方程的参数；转换单元（14)将条码数据映射变换为图形位 置数据，尤其是，将预定规格的条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得 条码投影图，然后将条码投影图的图形位置数据，交给打印单元（15);打印单元（15)执行 打印，将条码图形（实际是条码投影图）位置数据，在目标介质（2)上打印成印迹点阵，使 得条码在曲面上的正视图等效于条码原形而保持识别效果；检验单元（16)从目标介质（2) 上，随即摄取打印完成的条码图象数据，识别其信息并与原始信息比对而得出检验结论，然 后将检验结论分别传给诊断单元（17)和反馈单元（18);当检验结论为否定性结论时，检验 单元（16)还报告控制单元（11)，由其控制打印单元（15)对无效条码追加打印作废标志； 诊断单元（17)检测诊断设备状态，传给反馈单元（18)，还从检验单元（16)获知检验结论； 当检验结论为否定性结论时，诊断单元（17)还根据检验比对情况，推断故障打印针头的位 置或编号，并传给反馈单元（18);反馈单元（18)则向外报告检验结论和设备状态。
[0019] 图4是本发明条码印制系统的功能构成示意图。其中，实线箭头代表信息流向。在 条码印制系统（1)框架内，包含上位机（11)和印制设备（12)。在上位机（11)框架内，输入 单元（111)从外部接收指令（即打印指令）和数据（即条码数据和参数），将条码数据传 给转换单元（112)，而且，通过输入参数来明确或隐含地指定目标介质的类型，对于曲面类 型则还设置曲面方程的参数；转换单元（112)将条码数据映射变换为图形位置数据，尤其 是，将预定规格的条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图， 然后将条码投影图的图形位置数据，交给打印单元（113);打印单元（113)将指令数据（即 打印指令和条码数据），发送给印制设备（12)去打印；检验单元（114)从印制设备（12)获 取检验结论，然后将检验结论分别传给诊断单元（115)和反馈单元（116);当检验结论为否 定性结论时，打印单元（113)还向印制设备（12)发出指令，对无效条码追加打印作废标志； 诊断单元（115)从印制设备（12)获取设备状态，传给反馈单元（116)，还从检验单元（114) 获知检验结论；当检验结论为否定性结论时，诊断单元（115)还根据检验结论情况，推断故 障打印针头的位置或编号，并传给反馈单元（116);反馈单元（116)则向外报告检验结论和 设备状态。印制设备（12)接收上位机（11)的指令数据执行打印，将条码图形（实际是条 码投影图）位置数据，在目标介质（2)上打印成印迹点阵，使得条码在曲面上的正视图等效 于条码原形而保持识别效果。印制设备（12)还探测获取目标介质（2)的相对移动信号， 感知目标介质（2)上的基准位置和介质移动的距离变化；印制设备（12)又从目标介质（2) 上，即时摄取打印完成的条码图象数据，识别其信息并与原始信息比对，或者直接将所获取 条码图象与原始条码图象比对，从而得出检验结论，然后将检验结论传给上位机（11)的检 验单元（114)。印制设备（12)还将自检的设备状态，传给上位机（11)的诊断单元（115)。

【具体实施方式】
[0020] 本发明的实施例1，以圆柱面为典型曲面，来阐明本发明条码印制方法。实质上是 建立数学模型，根据曲面方程推导给出投影计算公式，参看图1和图2。
[0021] 如图1所示，在俯视图上建立平面直角坐标系Χ0Υ。设圆半径为R，条码原形宽度 为| AE I = L(L彡2R)，线段涵到X轴的距离为R，则A、C、D、E的坐标分别为A(-L/2, -R)、 C(Xl，-R)、D (x2，-R)、E (L/2, -R)，过A、C、D、E做X轴的垂线（即投影），如图分别与圆相交 与点六1、(：1、0131，设坐标分别为六1(-172, 7。）、(：1〇^，71)、01〇^，72)31(172,73)，圆方程 是；x 2+y2 = R2,贝 1J

【权利要求】
1. 一种条码印制方法，是在目标介质上印制条码图形，其特征在于，将预定规格的条码 图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图，并实际按所述条码投 影图印制，使之在曲面上的正视图等效于条码原形而保持识别效果。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条码投影图印制，是在目标物曲面上 印制，或者是在目标物曲面的展开平面上印制。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条码投影图印制，是在目标介质平面 上印制。
4. 一种条码标签，是在标签介质上印制的二维码标识，其特征在于，将预定规格的条码 图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换所得条码投影图，并实际按所述条码投 影图印制，使之在曲面上的正视图等效于条码原形而保持识别效果。
5. -种条码印制设备，其控制单元执行总控制，其输入单元接收条码数据和打印指令， 其转换单元将条码数据映射变换为图形位置数据，其传感单元感知目标介质上的基准位置 和介质移动的距离变化，其打印单元执行打印，其检验单元对打印完成的条码随即识别其 信息并与原始信息比对，或者直接比对打印前后的条码图形从而得出检验结论，其诊断单 元检测诊断设备状态，其反馈单元报告检验结论和设备状态，其特征在于，包括 所述输入单元，通过输入参数来明确或隐含地指定目标介质的类型，对于曲面类型则 还设置曲面方程的参数； 所述转换单元，将预定规格的条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换 所得条码投影图； 所述打印单元，实际按所述转换单元得出的条码投影图印制，而所印制条码投影图展 平之后将不同于条码原形。
6. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述检验单元得出检验结论为否定性结 论时，所述打印单元还对无效条码追加打印作废标志。
7. 根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述检验单元得出检验结论为否定性结 论时，所述诊断单元还根据检验比对情况，推断故障打印针头的位置或编号，并通过所述反 馈单元作出报告。
8. -种条码印制系统，其上位机控制驱动印制设备在目标介质上印制条码图形，其输 入单元接收任务数据，其转换单元将条码数据映射变换为图形位置数据，其打印单元向印 制设备发出条码数据和打印指令，其检验单元从印制设备接收检验结论，其诊断单元检测 诊断设备状态，其反馈单元报告检验结论和设备状态，其特征在于，包括 所述输入单元，通过输入参数来明确或隐含地指定目标介质的类型，对于曲面类型则 还设置曲面方程的参数； 所述转换单元，将预定规格的条码图形投影到曲面上，根据曲面方程计算出投影变换 所得条码投影图； 所述打印单元，将所述转换单元得出的条码投影图数据发送给印制设备印制，而所印 制条码投影图展平之后将不同于条码原形。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检验单元收到检验结论为否定性结 论时，所述打印单元还对无效条码追加打印作废标志。
10. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检验单元收到检验结论为否定性结 论时，所述诊断单元还根据检验结论情况，推断故障打印针头的位置或编号，并通过所述反 馈单元作出报告。
【文档编号】G09F3/02GK104057719SQ201310171480
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月23日 优先权日:2013年3月23日
【发明者】杨霄, 杨筑平, 周跃平 申请人:杨筑平