机械条码铭牌的制作方法

专利名称：机械条码铭牌的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工领域和自动化识别领域中使用的条形码技术，尤其涉及一种机械条 码铭牌。
背景技术：
产品铭牌广泛应用于生产的方方面面，是绝大多数机电产品、钢材等不可缺少的重要标 志，包含着产品性能、规格、出厂代号、国家标准、生产曰期等重要信息。实现产品从生产、 入库、销售到用户的全过程信息化物流管理，是信息化发展的必然要求，完成这个过程不仅 需要产品本身具有可识别性(铭牌信息制作)，而且必须对产品进行自动识别(铭牌信息自动录 入)。目前我国机电产品的生产、入库、出库到市场各环节的记录工作基本靠人工完成，工作 量极大。因此，在采集到铭牌信息以后，实现铭牌信息的自动录入，对信息化物流管理具有 重要意义。
自动识别技术是以信息技术和自动化技术为基础，以数据采集、识别、分析、传输为主 要内容的综合技术，是实现信息数据识别、输入的重要方法和手段。目前条码技术是应用最 广泛的自动识别技术，国内采用条码标识的产品己超过l 0 0万种。尽管条码技术已在许多 领域得到了应用，但仍然存在不足，如容易划伤需要外层加工保护、印刷平面容易不均匀、 易于灰尘污染、原纸或印标后巻曲以及扫瞄器规格不同等问题，限制其更大范围的应用。特 别是在有强烈信息化要求的制造业，由于行业本身特殊情况和应用条件限制了条码技术的应 用，例如钢铁行业的恶劣生产制造环境和仓储环境，传统的条码技术已经不再适用。利用光 学字符识别(OCR)技术对铭牌图像直接进行字符识别，由于铭牌压印字符是字符模具在 铭牌表面直接压印成形的，字符区域和背景区域之间没有色差，字符区域和背景区域有不同 的高度，字符不是通过色差成像，而是通过字符区域同背景区域对光线的反射不同成像。造 成识别率、正确率以及识别速度较低等问题，限制了此类技术的直接运用。

发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的缺点，解决制造业信息化的问题，提供一种具有 结构简单，使用方便，使得机械条码铭牌能很好的应用于机械加工和制造行业等恶劣环境的 机械条码铭牌。
为实现上述目的，本发明釆用如下技术方案
一种机械条码铭牌，它包括铭牌体，在铭牌体的两侧为空白区，在空白区之间设有至少 一个一维或二维条码的二进制数据区，数据区由凹或凸的竖条以及竖条间的空组成，竖条之 间的空的数量可调。
所述一维数据区的机械条码呈一行排列，机械条码包括由若干个空隔开的依次排列的起 始符竖条、数据字符竖条、校验符竖条和终止符竖条；其中，
起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的开始；
数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编码信息的区域，根据实际需求任 意定义数据符区域中数据的位数；
校验符竖条位于数据符竖条区域后面的几位字符竖条，在识别时对数据字符识别的正确 性进行校验；
终止符竖条为机械条码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束。 所述二维数据区包括两行或两行以上机械条码，每行机械条码包括由若干个空隔开的依
次排列的起始符竖条、数据字符竖条、校验符竖条和终止符竖条；其中，
起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的开始； 数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编码信息的区域，根据实际需求任
意定义数据符区域中数据的位数；校验符竖条位于数据符竖条区域后面的几位字符，在识别时对数据字符识别的正确性进 行校验；
终止符竖条为机械条码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束。 所述二维数据区包括由若干个竖条和若干个竖条间的空组成的矩阵式机械条码；其中， 第一行和第一列为机械条码的起始行和起始列；
从第二行开始至倒数第二行中，每行均由若千个空隔开的依次排列的起始符竖条、数据 字符竖条、校验符竖条和终止符竖条，其中，起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖 条，用于识别一条机械条码的开始；数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编 码信息的区域，根据实际需求任意定义数据符区域中数据的位数；校验符竖条位于数据符竖 条区域后面的几位字符，在识别时对数据字符识别的正确性进行校验；终止符竖条为机械条 码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束；
最后一行从第二列到最后一列的按照第二行至倒数第二行中每一列的二进制字符进行奇 偶校验计算出。
所述空为机械条码中能够压印或识别的最小的竖条之间的距离。
所述数据区下方设有供人识读/输入字符区，它由凹或凸的阿拉伯数字或字符中的至少一 种组成，并是与二进制机械条码对应的十六进制读数。
本发明与普通标牌和车牌的区别在于用途不同机械条码铭牌为了机器识别用途；而 车牌直接为人阅读用。目的不同机械条码铭牌为标识并提供高可靠性的识别率；车牌仅为 标识。字符直接的关系不同机械条码铭牌字符和字符之间有严格的数学算法导出的紧密关 系；车牌字符之间关系松散。字符结构不同机械条码铭牌有数据符、校验符等等的条码结 构；车牌不具有。代表信息不同二维机械条码直接代表产品详细信息；车牌仅代表有限的 标识信息。字符的产生不同机械条码铭牌的字符为凹ib字符形成的反光差字符；车牌为色 差字符。
本发明的有益效果为它参照发展成熟的条码技术，对现有的技术进行分析，结合实际 应用背景，发明出一种全新的铭牌制作技术一一机械条码铭牌。本发明技术可以在增加极少 的成本下，广泛的应用在环境条件极为恶劣、可靠性要求高有信息化要求的行业和企业。与 现有的条码技术相对比，机械条码铭牌的制作是采用机械加工的方法在铭牌上制作条空。此 种方法目前是独一无二的。机械条码铭牌的编解码借助编码技术，有严格和可测的识别率、 错误率和拒识率等。与现有的铭牌或标牌不同是在载体加工出的符号，是简单的条和空的形 式， 一维机械条码铭牌不直接代表产品的信息。
分析了企业铭牌信息化技术的特征，吸取了条码技术中的优点，发明出采用机械加工技 术实现的机械条码铭牌制作技术。采用对产品编码的方法，给每件产品一个独立的编码，并 利用光学字符识别技术进行编码识别，从而达到对产品的识别和自动录入。本技术具有方式 简单、实现简便、直观可阅读、可靠性高以及防伪等的特点。在基本不增加成本下实现快速 准确识别，可靠性高，误码率可小于百万分之一。与其他条码自动识别技术相比，适应性更 强，应用领域更广，特别是在仓储环境恶劣、盘点困难和可靠性要求高的行业有很好的推广 使用价值。
虽然己经以当前认为是其最实际与较佳的实施展示与描述了本发明，对于熟悉本技术的 人员显而易见可在本发明的范围内做出许多修改，这一范围是符合所附权利要求的最广泛的 解释的，从而包括所有等效方法及产品。


图l为本发明的结构示意图2为一维条码的二进制数据区；
图3为二维条码的二进制数据区；
图4为空的结构^意图5a为竖条间空的数量不同的起始符和终止符的结构示意4图5b为竖条间空的数量不同的起始符和终止符的结构示意图； 图5C为竖条间空的数量不同的起始符和终止符的结构示意图； 图5d为竖条间空的数量不同的起始符和终止符的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
1. 机械条码结构
由两恻的空白区、起始符竖条、数据字符竖条、校验符竖条(自校验)、终止符竖条和供 人识读字符竖条组成。机械条码的基本结构如下图1、图2所示
空白区又称为静区，是没有任何字符竖条或机械条码信息的区域，通常为机械条码载体 的本底或与机械条码中的空字符相同，位于机械条码的两侧。对识别仪器起提示作用，即提 示机械条码识别仪器准备扫描机械条码符号。
起始符竖条机械条码中首一位或几位字符竖条，它由特殊的字符竖条或条空机构用于 识别一条机械条码的开始。识别仪器首先确认此字符竖条的存在，进而继续识别后续的信息。
数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编码信息的区域，可以根据实际 需求任意定义数据符区域中数据的位数。
校验符竖条位于数据符区域和终止符区域的几位字符竖条，通过对数据字符竖条进行 一定的算术运算而确定，在识别时对数据字符竖条识别的正确性进行校验。
终止符竖条机械条码的最后一位或几位字符竖条，它由特殊的字符竖条或条空构成， 用于识别一条机械条码的结束。识别仪器识别确认此字符的存在，以便确认机械条码扫描完 毕，避免不完整信息输入。
数据符竖条、数据符竖条、校验符竖条和终止符竖条共同组成机械条码的数据区。
供人识读/输入字符位于机械条码的下方区域内，可用于机械条码无法识别时，人工输 入的方法对机械条码加以识别。此项不是机械条码必须出现的内容，可以不出现在机械条码 中。
在机械条码打印的区域上下也存在一定的空白区域，为了保证压印的机械定位等需要和 识别区分，
2. 机械条码的符号结构
机械条码的符号组成可以根据实际情况设计两种或多种符号。机械条码符号是采用机械 加工的方法压印在铭牌上的凹凸符号竖条，不同于普通条形码的印刷符号。符号的定义必须 以便于识别装置识别为前提，例如采用竖杠或者阿拉伯数字1符号，制作简单、打印速度快， 识别正确率高等特点。
3. 机械条码的编码
任何一种条码，都是按照预先规定的编码规则和有关标准，由条和空组合而成的。将为 管理对象编制的由数字、字母、数字字母组成的代码序列称为编码。机械条码是一种按照一 定的编码规则组合排列的信息代码。
机械条码的编码方法是指机械条码中条、空的编码规则以及二进制的标识的逻辑设置。 一维机械条码的编码方法主要有两种模块组配编码法和宽度调节编码法。模块组配编码法 是指条码符号中，条和空是由标准宽度的模块组合而成。机械条码的信息由不同的条和空模 块组合方式不同来实现。宽度调节编码法是由宽窄设置不同的条空模块而组成条码的方法。
可根据实际的需要改变机械条码的长度和编码方法。
3. 1机械条码压印符号区域大小
图4中，所谓的空为机械条码最小距离机械条码中能够压印或识别的最小的符号之间 的距离，简称最小距离或最小分辨距离。机械条码安全距离在机械条码中定义为2倍机械 条码最小距离，简称安全距离。保证区域之间的相互独立性，防止由于机械定位误差、识别 算法要求引起的错误。机械条码单个数据字符打印的区域的宽度定义为最小距离的4倍，安
全距离的2倍。机械条码起始符/终止符打印区域定义为最小距离的8倍，安全距离的4倍。3. 2机械条码起始符/终止符编码规则
机械条码起始符/终止符编码规则定义起始符和终止符的条空组合方式和符号的选择。例
如
起始符定义为单个数据字符区域长度的2倍(定义为8倍的最小分辨距离或4倍安全距 离)，此区域内压印三个条字符，固定前后二个条字符的位置为区域的左右二个极限位置，中
间字符位置可以有四种压印位置选择Z=a: b = l: 4: 2: 3; 3: 2; 4:1 。其中
a为中间字符到极限左字符的距离，图5a中表示为中间黑色竖条到左边黑色竖条的距离，b 为中间字符到极限右字符的距离，图中表示为中间黑色竖条到右边黑色竖条的距离。
图5a-图5d为机械条码起始符/终止符不同压印距离比示意图，其中，图5a为机械条码 起始符/终止符编码规则Z=0. 25;图5b为机械条码起始符/终止符编码规则Z=0. 67;图5c 为机械条码起始符/终止符编码规则Z=1.5;图5d为机械条码起始符/终止符编码规则Z=4。
机械条码的起始符/终止符的选择可以按照同比例组合和不同比例组合进行组合，这样起 始符/终止符的可选择组合达10组。例如可以选择Z=l. 5的起始符和Z-l. 5的终止符， 也可以选择Z=0. 5的起始符和Z=l. 5的终止符
3.3机械条码数据符编码规则
机械条码数据符编码可根据实际的需求可选择位数。但受到实际条件制约，如最小分辨 距离、压印载体长度、识别正确率等因素影响。编码规则可以按照顺序递增法和最大码距法 进行编制。顺序递增法即为按照阿拉伯数字顺序从大到小进行编制，最大码距法为保证相邻 二个机械条码最大的码间距离进行编制的方法。
3.4机械条码校验符编码规则
为保证条码识别正确性，而引入的对数据位表示数值进行鉴定的冗余位。校验位的区域 宽度和字符形状选择与数据位相同的宽度和形状，保证压印速度和定位准确度，其特征是信 息字段和校验字段的长度可以任意选定。
校验符位数选择根据识别的要求达到99. 99%，初步选择CRC—4，生产多项式为XVX+1， 参照标淮ITU G.704标准。
校验符采用多项式编码， 一个二进制位串可以用一个系数为0和1的单变量多项式来表 示。设有一个K位的机械条码数据位，对应于多项^M(x)，那么它的校验符的计算方法是 用一个事先约定的r次的生成多项式G(x)作除数，把在信息位串尾添上r个0所构成的新位 串对应的多项式作为被除数，两者作模2除法，最后得到的r位余数是校验符，将这f位校 验符加在原来的信息位串的尾部后便构成了一个k十r位的机械条码。
在校验时，用同样的生成多项式G(x)直接去除，若除尽，说明机械条码识别正确，把接 收到的k+r位的二进制序列去掉尾部r位，即得所需的k位数据位信息；若不能除尽，则说 明一定有识别错误需要进行相应的纠错处理。
3.5机械条码供人识读/输入字符编码规则
机械条码供人识读/输入字符是防止机械条码损坏等因素导致无法识别时候，手工输入的 字符，最大程度保证机械条码识读的正常完成。其编码规则与机械条码相关，根据机械条码 位数的不同可选择采用十六进制与二进制对应方式。例如机械条码为1011110010010011， 那供人识读的字符就可表示为BC93。 应用实例
假设机械条码的信息位或者数据符为1011001，生成多项式为g(X)=X4+X3+l,那么此 数据符对应的校验符为1010。
供人识读/输入的字符则为B34。如图2所示。
4. 二维机械条码铭牌
二维机械条码铭牌根据机械条码实现原理分为层排式二维条码铭牌和矩阵式二维机械条 码铭牌。层排式二维机械条码是在一维机械条码基础之上，通过层排高度截短后的一维机械条码，按照需要堆积成两行或多行来实现信息的表示。在编码设计、校验原理、识读方式等 方面继承了一维机械条码的特点，是一种多层符号。
矩阵式二维机械条码，是在一个矩形空间内，用采用行列相互关联的编码方式，可包含 与其他单元组成规则不同的识别字符，是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础 上的一种机械条码。
矩阵式二维机械条码编码方法第一行和第一列为二维机械条码的起始行和起始列，起 始行和起始列选择不同的可调的距离进行区分。从第二行第二列一直到最后一行的最后一列 为数据符区。数据符区除最后一行以外，每一行都按照一维机械条码的编码规则生成机械条 码。最后一行第二列到最后一列的编码规则，按照数据符区每一列二进制字符进行奇偶校验 计算出。例如图3中，第一行和第一列为二维机械条码的起始行和起始列，起始行和起始列
选择等间距编码方法。生成的第二行机械条码为10110011010;第三行为01010011001;第四 行10110101101;第五行11100011000。那么第六行的第二个字符的确定就为，第二行的二进 制的1、第三行的二进制0、第四行的二进制1和第五行的二进制1进行奇偶校验得到的二进 制o,同理得到最后一行的相应列。
实现方式
机械条码铭牌的制作
机械条码是目前唯一一种采用机械加工技术实现的条码技术，可以手工在需要标识的地
方直接加工制作出，也可以采用机械加工的方法制作。推荐采用数控铭牌打印机(型号YP
或YQ系列)，上述数控铭牌打印机结构简单可靠、自动化程度高、打印速度快、控制界面友 好；字符在铭牌上打印位置控制确定、定位准确、字符排列整齐且利于后续识别。
由机械条码编码系统生成的机械条码，将生成的机械条码与铭牌内容相关联并记录到相 应的数据库中a将生成的机械条码采用机械加工的方法制作在铭牌的合适位置或者铭牌背面。 例如采用数控铭牌打印机(型号YP或YQ系列)可以直接在铭牌内容压印的过程中，同时 将此组机械条码也压印在相应的位置。至此机械条码铭牌制作完成。
一般来说由数控铭牌打印机压印的字符存在定位误差以及随机误差，字符之间的距离不 一致等问题。同机械条码识读网络技术相结合，可以达到机械条码的防伪功能，有效的保护 企业和用户的利益。
与现有的条码技术相对比，机械条码铭牌的制作是采用机械加工的方法在铭牌上制作条 空。此种方法目前是独一无二的。机械条码铭牌的编解码借助编码技术，有严格和可测的识 别率、错误率和拒识率等。与现有的铭牌或标牌不同是在载体加工出的符号，是简单的条和 空的形式，本身不直接代表产品的信息。
分析了企业铭牌信息化技术的特征，吸取了条码技术中的优点，发明出采用机械加工技 术实现的机械条码铭牌制作技术。采用对产品编码的方法，给每件产品一个独立的编码，并 利用光学字符识别技术进行编码识别，从而达到对产品的识别和自动录入。本技术具有方式 简单、实现简便、直观可阅读、可靠性高以及防伪等的特点。在基本不增加成本下实现快速 准确识别，可靠性高，误码率可小于百万分之一。与其他条码自动识别技术相比，适应性更 强，应用领域更广，特别是在仓储环境恶劣、盘点困难和可靠性要求高的行业有很好的推广 使用价值。
虽然已经以当前认为是其最实际与较佳的实施展示与描述了本发明，对于熟悉本技术的 人员显而易见可在本发明的范围内做出许多修改，这一范围是符合所附权利要求的最广泛的 解释的，从而包括所有等效方法及产品。
权利要求
1.一种机械条码铭牌，其特征是，它包括铭牌体，在铭牌体的两侧为空白区，在空白区之间设有至少一个一维或二维条码的二进制数据区，数据区由凹或凸的竖条以及竖条间的空组成，竖条之间的空的数量可调。
2. 如权利要求1所述的机械条码铭牌，其特征是，所述一维数据区的机械条码呈一行排 列，机械条码包括由若干个空隔开的依次排列的起始符竖条、数据字符竖条、校验符竖条和 终止符竖条；其中，起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的开始； 数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编码信息的区域，根据实际需求任意定义数据符区域中数据的位数；校验符竖条位于数据符竖条区域后面的几位字符竖条，在识别时对数据字符识别的正确性进行校验；终止符竖条为机械条码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束。
3. 如权利要求1所述的机械条码铭牌，其特征是，所述二维数据区包括两行或两行以上 机械条码，每行机械条码包括由若千个空隔开的依次排列的起始符竖条、数据字符竖条、校 验符竖条和终止符竖条；其中，起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的开始； 数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编码信息的区域，根据实际需求任意定义数据符区域中数据的位数；校验符竖条位于数据符竖条区域后面的几位字符，在识别时对数据字符识别的正确性进行校验；终止符竖条为机械条码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束。
4. 如权利要求1所述的机械条码铭牌，其特征是，所述二维数据区包括由若干个竖条和 若午个竖条间的空组成的矩阵式机械条码；其中，第一行和第一列为机械条码的起始行和起始列；从第二行开始至倒数第二行中，每行均由若千个空隔开的依次排列的起始符竖条、数据 字符竖条、校验符竖条和终止符竖条，其中，起始符竖条为机械条码中首一位或几位字符竖 条，用于识别一条机械条码的开始；数据符竖条位于起始符竖条的后面，是机械条码存储编 码信息的区域，根据实际需求任意定义数据符区域中数据的位数；校验符竖条位于数据符竖 条区域后面的几位字符，在识别时对数据字符识别的正确性进行校验；终止符竖条为机械条 码的最后一位或几位字符竖条，用于识别一条机械条码的结束；最后一行从第二列到最后一列的按照第二行至倒数第二行中每一列的二进制字符进行奇 偶校验计算出。
5. 如权利要求1或2或3或4所述的机械条码铭牌，其特征是，所述空为机械条码中能 够压印或识别的最小的竖条之间的距离。
6. 如权利要求1所述的机械条码铭牌，其特征是，其特征是，所述数据区下方设有供人 识读/输入字符区，它由凹或凸的阿拉伯数字或字符中的至少一种组成，并是与二进制机械条 码对应的十六进制读数。
全文摘要
本发明公开了一种机械条码铭牌。它解决了目前解决制造业信息化的问题，结构简单，使用方便，使得机械条码铭牌能很好的应用于机械加工和制造行业等恶劣环境。其结构为它包括铭牌体，在铭牌体的两侧为空白区，在空白区之间设有至少一个一维或二维条码的二进制数据区，数据区由凹或凸竖条以及竖条间的空组成，竖条之间的空的数量可调。
文档编号G06K19/06GK101540004SQ20091001409
公开日2009年9月23日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者宋怀波, 张建川, 赛华松, 路长厚, 邱化冬 申请人:山东大学