专利名称：一种三维条形码标签及其制作方法
技术领域：
本发明涉及条形码技术，特别涉及一种新型的基于喷墨打印成形技术的三维条形 码标签及其制作方法。
背景技术：
条形码是一种可供光学扫描设备识读的特殊光学符号。按照空间维数，条形码可 分为一维条形码和二维条形码。一维条形码是由一组宽度不同黑白相间的条纹组成的图形符号。这些图形符号按 照一定的规则(即编码方法)排列组合起来.用以表示一列数字，字母及符号信息。典型 的一维条形码有UPC条形码、EAN条形码和128条形码等。一维条形码的信息含量少，因此 必须与数据库联用。二维条形码正是为了解决一维条形码无法解决的问题而产生的条形码。二维条形 码利用垂直方向的尺寸来提高条形码的信息密度。通常情况下，二维条形码的密度是一维 条形码的几十到几百倍，换言之，可以把产品的全部信息存储在一个二维条形码中。因此， 要查看产品信息，只需用光学识读设备扫描二维条形码即可，不需要事先建立数据库，效率 大为提高，真正实现了用条形码对“物品”的描述。二维条形码一般分为两类线性堆叠式二维码和矩阵式二维码。线性堆叠式二维 码是在一维条形码编码原理的基础上，将多个一维码在纵向堆叠而产生的条形码。典型的 线性堆叠式二维码码制包括Code 16K, Code 49、PDF417等。矩阵式二维码是在一个矩形 空间通过黑、白像素在矩阵中的不同分布进行编码的条形码。典型的矩阵式二维码码制包 括Aztec、Maxi Code、QR Code、Data Matrix 等无论一维码和二维码都是局限于用条和空的宽度变化来传载信息。二维码只是增 加了条空的纵向排列，以扩展条形码的信息量，但这种方法的二维码信息容量可提高的空 间有限，不能满足实际应用需要，三维条码的出现解决了条码信息容量的问题，但是现有的 三维条码均以颜色作为第三维，这就对印刷技术和识读设备提出了更高的要求，并且包括 现有三维条码在内的传统条码均采用纸质印刷，抗损能力差，即使有一定的纠错(正确识 读)能力，也只限于在局部损坏时的条形码。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种三维条形码标签及 其制作方法，该标签具有三维立体结构、识读方法简单、信息承载能力高和抗损能力强等优 点；该制作方法基于增材制造理念，采用光敏聚合物材料和三维喷墨打印成形技术制作，工 艺简单，成本低廉，便于工业化实际使用。本发明解决所述标签技术问题的技术方案是，设计一种三维条形码标签，其特征 在于该标签以单元矩阵的形式排列组成，包括定位区、信息编码区、起始区和结束区，且由 喷墨打印方法制成，所述的定位区位于所述单元矩阵相对的两条边界上，由定位单元组成，
3且相邻的定位单元高度不同，并且每两个位于不同边界上的定位单元构成一对行定位对； 所述的信息编码区位于所述单元矩阵的中间区域，由信息存储单元组成，且信息存储单元 由高度不同的柱状体构成，不同高度代表不同的比特数，并且每个信息存储单元均与定位 区的一对行定位单元对连成直线；所述的柱状体共分为八个高度第一高度为000，第二高 度代表001，第三高度代表010，第四高度代表011，第五高度为100，第六高度为101，第七高 度为110，第八高度为111，每个高度代表1-3个比特数，且每个高度的差别均在解码器的分 辨范围内；所述单元矩阵的另外两条相对边界，一条是由起始单元构成的起始区，另一条是 结束单元构成的结束区；起始区的起始单元高度是所述信息存储单元柱状体的基准高度。本发明解决所述制作方法技术问题的技术方案是，设计一种三维条形码标签的制 作方法，包括以下步骤步骤1，按照每种数据类型对应的编码规则，将数据字符转换为二 进制位流；当需要进行数据类型转换时，在新类型字符的编码输出开始前，输出类型转换 码；步骤2，将步骤1得到的二进制位流按照规则拆分成数据段，并生成每段的纠错码字段； 步骤3，将步骤2得到的编码产生的二进制位流数据段和纠错码字段拆分为每9位一段，每 段组成一个码字，形成码字流；最后一段不够9位时用填充位填充；步骤4，编码器依照比特 值对应的信息模块高度，将码字流编译成不同高度的信息存储单元；步骤5，将开始图形、 结束图形、定位图形以及信息存储单元按照符号的要求排列到矩阵中；步骤6，由编码器将 排列好的矩阵生成三维条形码文件；步骤7，将三维条码文件输入到三维条形码打印机中， 完成三维条形码标签的制作。与现有技术相比，本发明基于增材制造理念，采用光敏聚合物材料和三维喷墨打 印成形技术制作，三维条形码标签的信息存储单元的特性为其高度信息，颜色单一，材质单 一，条形码标签的制作由三维喷墨打印机完成，技术成熟，工艺简单，材料可为光敏聚合物， 不仅抗损、抗畸变能力强，而且大大降低条形码识读设备对颜色分辨能力的要求。
图1为本发明三维条形码标签的平面形状结构示意图；图2为本发明三维条形码标签的定位区形状结构示意图；图3为本发明三维条形码标签的三维结构示意图；图4为本发明三维条形码标签的高度模块结构示意图；图5为本发明三维条形码的编码及文件生成流程示意图；图6为本发明三维条形码标签的打印流程示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及其附图对本发明技术方案做进一步说明。本发明申请的权利要 求保护范围不受具体实施例的限制。本发明设计的三维条形码标签(简称标签，参见图1-4)，其特征在于该标签以单 元矩阵的形式排列组成(参见图1)，包括定位区1、信息编码区2、起始区3和结束区4，且 由喷墨打印方法制成，所述的定位区1位于所述单元矩阵相对的两条边界上，由定位单元 组成，且相邻的定位单元高度不同(参见图2)，并且每两个位于不同边界上的定位单元构 成一对行定位对(例如图2和图3中的定位单元11与定位单元12，定位单元13与定位单元14分别构成两对行定位对)；所述的信息编码区2位于所述单元矩阵的中间区域，由信 息存储单元21组成，且信息存储单元21由高度不同的柱状体构成，不同高度代表不同的比 特数，并且每个信息存储单元21均与定位区1的一对行定位单元对连成直线(参见图3)； 所述的柱状体(即信息存储单元21)共分为八个高度第一高度为000，第二高度代表001， 第三高度代表010，第四高度代表011，第五高度为100，第六高度为101，第七高度为110，第 八高度为111，每个高度分别代表1-3个比特数，且每个高度的差别(高度差)均在解码器 的分辨范围内(参见图4)，一般可在0. 1 0. 6mm范围内选择，优选0. 1 0. 3mm,高度差 过大，制作过程中易产生畸变，而高度差过小，制作过程难度提高；所述单元矩阵的另外两 条相对边界，一条是由起始单元构成的起始区3，另一条是由结束单元构成的结束区4;起 始区3的起始单元高度是所述信息存储单元21柱状体的基准高度。本发明标签识读过程 中，条码扫描设备扫描到起始区3时，起始单元会提示扫描设备准备扫描信息编码区(数据 存储区)2新的一行；标签识读过程中，条码扫描设备扫描到结束区4时，结束单元则会提示 扫描设备该行扫描结束。上述标签中，其特征在于所述柱状体的横截面为正方形，或者说每个信息存储单 元21为横截面是正方形的柱状体。上述标签中，其特征在于每个信息存储单元21表示多位码字。这种设计可提高标 签的信息密度。本发明同时设计了所述三维条码标签的制作方法(简称制作方法，参见图5)，该 制作方法包括以下步骤步骤1，按照每种数据类型对应的编码规则，将数据字符转换为二 进制位流；当需要进行数据类型转换时，在新类型字符的编码输出开始前，输出类型转换 码；步骤2，将步骤1得到的二进制位流按照规则拆分成数据段，并生成每段的纠错码字段； 步骤3，将步骤2得到的编码产生的二进制位流数据段和纠错码字段拆分为每9位一段，每 段组成一个码字，形成码字流；最后一段不够9位时用填充位填充；步骤4，编码器依照比特 值对应的信息模块高度，将码字流编译成不同高度的信息存储单元；步骤5，将开始图形、 结束图形、定位图形以及信息存储单元按照符号的要求排列到矩阵中；步骤6，由编码器将 排列好的矩阵生成三维条形码文件，三维条形码输入到三维条形码打印机中，即可实现三 维条形码标签的制造。本发明要实现三维条形码标签的制造，采用先进的无模数字化制造技术，通过三 维条形码喷墨打印机来实现。三维喷墨打印成形技术是基于增材制造理念，在计算机控制 下，根据条形码标签的CAD模型按照一定的切片算法得到条形码标签的层片信息，控制系 统根据此层片信息把所需要的材料微滴喷射到标签基材对应的平面位置上，这样逐点喷射 完成一层的制造，层层叠加，最后堆积成形所需要的三维条形码标签。三维条形码喷墨打印 的具体工作流程为首先将建立的三维条形码文件(即三维条形码实体模型)进行分层处 理，生成的层片格式文件经过格式转换后形成系列位图文件，将系列位图文件逐层导入到 三维条形码喷墨打印机中，通过逐层打印，最后完成三维条形码标签的制造(参见图6)。上述标签的制作方法中，其特征在于打印机使用的打印墨水可以为光敏聚合物。 打印墨水使用光敏聚合物，打印成形速度快，成形后硬度高，抗损能力强。上述三维条形码标签的印制过程可以看出，本发明具有如下技术特征第一，标签基于增材制造技术，由三维喷墨打印机制作成形，工艺简单；
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第二，标签的制作材料为光敏聚合物，固化时间短，抗畸变能力强；第三，每个条形码单元可代表多位码字，存储信息密度大。本发明未述及之处适用于现有技术。下面给出本发明的具体实施例实施例1本实施例条形码标签的制作材料为光敏聚合物，设计条形码的信息存储单元21 每个高度单元分为八个高度(参见图4)，第一高度为000，第二高度代表001，第三高度代表 010，第四高度代表011，第五高度为100，第六高度为101，第七高度为110，第八高度为111， 每个高度的差别为0. 1mm，每个高度分别代表3个比特数。将条形码标签的三维实体模型进行分层处理，生成的层片格式文件经过格式转换 后形成系列位图文件，将系列位图文件逐层导入到三维条形码喷墨打印机中，经过逐层打 印，即制成本发明所述的三维条形码标签。实施例2信息存储单元21每个高度单元代表2个比特数，其它与实施例1相同。本实施例 与实施例1相比，标签的信息密度相对较低，表达相同信息的条形码标签面积较大，宜用于 信息存储量要求不高的场合。实施例3信息存储单元21每个高度单元分为八个高度，但每个高度差别为1. 0mm，其它与 实施例1相同。本实施例的每个单元的高度差较大，印制过程中易畸变，不宜用于标签制作 精度要求高的场合。
权利要求
一种三维条形码标签，其特征在于该标签以单元矩阵的形式排列组成，包括定位区、信息编码区、起始区和结束区，且由喷墨打印方法制成，所述的定位区位于所述单元矩阵相对的两条边界上，由定位单元组成，且相邻的定位单元高度不同，并且每两个位于不同边界上的定位单元构成一对行定位对；所述的信息编码区位于所述单元矩阵的中间区域，由信息存储单元组成，且信息存储单元由高度不同的柱状体构成，不同高度代表不同的比特数，并且每个信息存储单元均与定位区的一对行定位单元对连成直线；所述的柱状体共分为八个高度第一高度为000，第二高度代表001，第三高度代表010，第四高度代表011，第五高度为100，第六高度为101，第七高度为110，第八高度为111，每个高度代表1 3个比特数，且每个高度的差别均在解码器的分辨范围内；所述单元矩阵的另外两条相对边界，一条是由起始单元构成的起始区，另一条是结束单元构成的结束区；起始区的起始单元高度是所述信息存储单元柱状体的基准高度。
2.根据权利要求1所述的三维条形码标签，其特征在于所述柱状体的横截面为正方形。
3.根据权利要求1所述的三维条形码标签，其特征在于每个信息存储单元表示多位码字。
4.根据权利要求1所述的三维条形码标签，其特征在于每个高度的差别为0.1-0. 6mm.
5.一种权利要求1所述三维条形码标签的制作方法，包括以下步骤步骤1，按照每种 数据类型对应的编码规则，将数据字符转换为二进制位流；当需要进行数据类型转换时，在 新类型字符的编码输出开始前，输出类型转换码；步骤2，将步骤1得到的二进制位流按照 规则拆分成数据段，并生成每段的纠错码字段；步骤3，将步骤2得到的编码产生的二进制 位流数据段和纠错码字段拆分为每9位一段，每段组成一个码字，形成码字流；最后一段不 够9位时用填充位填充；步骤4，编码器依照比特值对应的信息模块高度，将码字流编译成 不同高度的信息存储单元；步骤5，将开始图形、结束图形、定位图形以及信息存储单元按 照符号的要求排列到矩阵中；步骤6，由编码器将排列好的矩阵生成三维条形码文件；步骤 7，将三维条形码文件输入到三维条形码打印机中完成三维条形码标签的制造。
6.根据权利要求5所述的三维条形码标签的制作方法，其特征在于打印机使用的打印 墨水为光敏聚合物。
全文摘要
本发明涉及一种三维条形码标签及其制作方法，该标签以单元矩阵组成，包括定位区、信息编码区、起始区和结束区，定位区位于单元矩阵相对的两条边界上，由定位单元组成，且相邻定位单元高度不同；信息编码区位于单元矩阵的中间区域，由高度不同柱状体构成的信息存储单元组成；单元矩阵的另外两条相对边界，一条是起始区，另一条是的结束区。该标签制作方法包括1.将数据字符转换为二进制位流；2.把二进制位流拆分成数据段和纠错码字段；3.将数据段和纠错码字段拆分组成一个码字的码字流；4.将码字流编译成不同高度的信息存储单元；5.将信息按照符号要求排列到矩阵中；6.由编码器生成三维条形码文件；7.通过三维条形码打印机完成三维条码标签的制作。
文档编号G06K19/06GK101916387SQ201010250088
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者徐安平, 曲云霞, 朱东彬, 郭彬 申请人:河北工业大学