条码及RFID标签基础知识课件

大家好大家好条码及标签基础知识3一维条码014条码的发展及其相关组织1970年美国 UPC码1973年标准化UPC码1976年欧洲 EAN码1988年我国加入EAN5中国商品条码编码我国于1988年申请加入EAN 被分配获得690692前缀生产制造商码 我国商品条码的编码工作由官方指定的“中国物品编码中心”统一组织进行6在实际应用中，条码一般可以分成一维条码、二维条码两种下面对一维条码简单介绍 一维条码又被称为线形条码；是由一个接一个的“条”和“空”排列组成的条码信息；靠条和空的不同宽度和位置来传递7条码信息量的大小是由条码的宽度和印刷的精度来决定的，条码越宽，包容的条和空越多，信息量越大条码印刷的精度越高，单位长度内可以容纳的条和空越多，传递的信息量也就越大这种条码技术只能在一个方向上通过“条”与“空”的排列组合来存储信息，所以叫它“一维条码”8 一维条码技术的基础术语1)条：条码中反射率较低的部分，一般印刷的颜色较深2)空：条码中反射率较高的部分，一般印刷的颜色较浅3)空白区：条码左右两端外侧与空的反射率相同的限定区域4)起始符、终止符：位于条码起始位置的若干条与空5)中间分隔符：位于条码中间位置的若干条与空6)条码数据符：表示特定信息的条码符号7)校验符：表示校验码的条码若干条与空8)供人识别字符：位于条码符的下方，与相应的条码相对应的、用于供人识别的字符9左侧空白区起始符 中间分隔符右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 条空供识别字符 10条码编码技术定长型/长度可变型数字型/字母、数字型11UPC码世界上最早投入应用的商品条码 在北美地区得以广泛应用定长、连续、数字型条码 UPC-A码和UPC-E码 12EAN码EAN码是国际物品编码协会（INTERNATIONAL ARTICLE NUMBERING ASSOCIATION）在全球推广应用的商品条码连续定长的纯数字型条码EAN码有两种版本，标准版和缩短版标准版由13位数字组成，称为EAN-13码或长码缩短版由 8位数字组成，称为EAN-8码或短码 13 EAN-13码 EAN-13码是按照“模块组合法”进行编码的。它的符号结构由八部分组成。左侧空白区起始符 中间分隔符右侧数据符 终止符 右侧空白区 左侧数据符 校验符 14 EAN-13码代码分组含义1539码（Code 3 of 9）长度可变的离散型自校验字母、数字式码制“*”表示启始和终止 条码宽度仅有两种，宽单元和窄单元。每个条码字符由九个单元组成，三个宽单元，其余为窄单元，因此称为三九码 16 条码印制技术符号载体v 普通纸v 铜版纸v PVC材料v PET材料v 金属制品印制涂料17常见条形码符号常见的条形码符号往往是由黑色条黑色条和白色空白色空组成 但不是唯一的搭配，条和空两种颜色如何搭配，主要根据不同颜色对光的吸收率和反射率的差异而搭配起来的 18 相关条码设备条码打印设备条码扫描设备条码采集设备消耗品19胶版印刷 条码打印设备点阵打印机激光打印机热敏打印机热转印打印机20 条码扫描设备光笔扫描器CCD 扫描器激光扫描器21 条码扫描设备光笔扫描器CCD 扫描器激光扫描器2.622 条码扫描设备光笔扫描器CCD 扫描器激光扫描器卡式扫描器23一维条码二维码01目录0224 二维条码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制，一维条码通常是对物品的标识，而二维条码是对物品的描述。所谓对物品的标识，就是给某物品分配一个代码，代码以条码的形式标识在物品上，用来标识该物品以便自动扫描设备的识读，代码或一维条码本身不表示该产品的描述性信息。我国已制定了两个二维条码的国家标准：GB/T 17172-1997四一七条码，GB/T 18284-2000快速响应矩阵码。25 项目条码类型信息密度与信息容量错误校验及纠错正能力垂直方向是否携带信息用途对数据库和通讯网络的依赖识读设备一维条码信息密度低，信息容量较小可通过校验字符进行错误校验，没有错纠能力不携带信息对物品的标识多数应用场合依赖数据库及通讯网络可用线扫描器识读，如光笔、线阵CCDCCD、激光枪等二维条码信息密度高，信息容量大具有错误校验和纠错能力，可根据需求设置不同的纠错级别携带信息对物品的描述可不依赖数据库及通讯网络而单独应用对于行排式二维条码可用线扫描器的多次扫描识读；对于矩阵式二维条码仅能用图像扫描器识读26二维条码与磁卡、IC卡、光卡的比较比较点二维条码磁卡ICIC卡光卡抗磁力强弱中等强抗静电强中等中等强抗损性强可折叠可局部穿孔可局部切割弱不可折叠不可穿孔不可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割弱不可折叠不可穿孔不可切割27二维条码通常分为以下二种类型：（1）行排式二维条码（2D STACKED BAR CODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有PDF417、CODE49、CODE 16K等。（2）矩阵式二维条码（2D MATRIX BAR CODE）又称：棋盘式二维条码。具有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code、Data Matrix、Maxi Code、Code One等。28QR 码 29二维条码的识读设备依识读原理的不同可分为：（1）线性CCD和线性图像式识读器（Linear Imager），可识读一维条码和行排式二维条码（如PDF417）。（2）带光栅的激光识读器，可识读一维条码和行排式二维条码。（3）图像式识读器（Image Reader），可识读一维条码和二维条码。30 1QR Code条码 QR Code是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维条码，它除具有二维条码所具有的信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图象多种信息、保密防伪性强等优点外，还具有以下特点：（1）超高速识读 QR Code码的超高速识读特性，使它适宜应用于工业自动化生产线管理等领域。（2）全方位识读 QR Code具有全方位（360）识读特点。（3）能够有效地表示中国汉字、日本汉字31码码制制QR QR CodeCodeData Data MartixMartixPDF PDF 417417符号符号结构结构研制研制公司公司Denso Denso Corp.Corp.(日本日本)I.DI.D.Matrix Inc.Matrix Inc.(美国美国)Symbol Technolgies Symbol Technolgies IncInc(美国美国)码码制分类制分类矩阵式矩阵式行行排式排式识识读速度读速度*3030个个/每秒每秒2 23 3个个/秒秒3 3个个/秒秒识识读方向读方向全方位全方位（360360）1010识识读方法读方法深色深色/浅色模块判别浅色模块判别条条空宽度尺寸判别空宽度尺寸判别汉字汉字表示表示13bit13bit16bit16bit16bit16bit32 二维条码是一种崭新的数据存储和通讯技术，由于其信息容量大，识读不需要网络及数据库支持，因此使用方便、快捷、低成本。同时二维条码具有可读而不可改写，能够实现一对一验证的可防伪性。因此，可将二维条码技术广泛应用于证卡的管理。将持证人的姓名、单位、证件号码、血型、照片、指纹等重要信息进行编码，并且通过多种加密方式对数据进行加密，有效地解决了证件的自动录入及防伪问题。此外，证件的机器识读能力和防伪能力是新一代证件的标志。33RFID标签0102一维条码03二维码34在行业应用方面，主要是零售业、制造业、政府、医药、物流等行业广泛应用RFID技术35行李包裹自动识别非接触电子钥匙集装箱自动分类管理废品分类管理仓库物品管理和分类生产线自动化及在线检测非接触度表轮胎实时检测现代化机场管理现代化医院管理与监测物流实时管理资产管理登记商场货物图书馆书籍管理停车场不停车收费和管理POS机36RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别系统的组成:电子标签（Tag）阅读器 （Reader）天线 (Antenna)中间件(Middleware)37 优势：RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性的应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；读取方便快捷识别速度快,能够批量识别；数据容量大使用寿命长，应用范围广环境和放射性环境标签数据可动态更改更好的安全性动态实时通信38RFID基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。被动式Rfid系统的基本工作流程是读写器发出射频信号,产生磁场标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，产生感应电流凭借所获得的能量激活电子标签内的芯片,发送出存储在芯片中的产品信息，或者主动发送某一频率的信号,数据传送至天线天线反射信号,回传信息至读写器解读器读取信息并解码送至中央信息系统进行有关数据处理。39依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为：有源电子标签(Active tag)无源电子标签(Passive tag)半无源电子标签(Semipassive tag)。依据频率可分为低频电子标签(LF):125KHZ/134.2KHZ高频电子标签(HF):13.56MHZ超高频电子标签(UHF):433MHZ/840-960MHZ微波:2.4G/5.8GHZ依据标签封装形式可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。按耦合方式分 电感耦合方式和反向散射耦合方式40电感电感耦合耦合：压压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应感应,一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：有：125kHz125kHz、225kHz225kHz和和131356MHz56MHz。识别作用距离小于。识别作用距离小于1m1m，典型作用距离，典型作用距离为为101020cm20cm。电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律,一般适合一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz433MHz，915MHz915MHz，2 245GHz45GHz，5 58GHz8GHz。识别作用距离大于。识别作用距离大于1m1m，典型作用距离为，典型作用距离为3 3l0m.l0m.41无源标签有源标签42电子标签内部结构电子标签内部结构:芯片芯片+天线天线 电子标签是射频识别系统的数据载体，无源电子标签由标签天线和标签专用芯片组成影响标签性能的因素标准性能验测技术不同频段技术标签晶片性能标签天线设计特性标签封装材质标签制造品质标签贴附物体材质标签贴附物体之内容物43频率低频高频超高频微波125.124KHz13.56MHz433.92MHz860960MHz2.45GHz识别距离60cm60cm50100m3.55m(P)100m(A)1m(P)50m(A)一般特性-比较高价-几乎没有环境变化引起的性能下降-比低频低廉-适合短识别距离和需要多重标签识别的应用领域-长识别距离-实时跟踪、对集装箱内部湿度、冲击等环境敏感-先进的IC技术使最低廉的生产成为可能-多重标签识别距离和性能最突出-特性与900频带类似-受环境的影响最多运行方式无源型无源型有源型有源型/无源型有源型/无源型识别速度低速高速环境影响迟钝敏感标签大小大型小型44电子标签的通信标准是其芯片设计的依据。目前国际上与RFID相关的通信标准主要有如下几种：ISO/IEC14443标准（13.56MHz）ISO/IEC15693标准（13.56MHz）ISO/IEC18000标准（涉及125KHz、13.56MHz、433MHz、860-960MHz和2.45GHz等频段）EPC标准（包括Class0、Class1和Gen2等三种协议，涉及HF和UHF两种频段）Class-0,Gen-1:仅能读取(Read-Only)Class-1,Gen-1:写一次,读多次(Write-Once,Read-Many)Class-1,Gen-2:写多次,读多次(Write-Many,Read-Many)Class-2:可写多次,并有其他功能如加密或(Re-writable with extra functionality:encryption)4546EPC（产品电子编码）采用96位码（二进制）的编码体系可以为2.68亿个公司赋码，为680亿个独立产品编码47频段划分低频长波段（LF）KHz高频短波（HF）MHz超高频分米波（UHF）MHz特高频微波（SHF）GHz典型频率12513.56430/9002.45以上天线原理磁场耦合电磁场耦合电磁波发射方向特性接近全方位接近全方位定向=50度定向=3.0M以上不同频段天线特性48RFID读写器RFID阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。49RFID读写器RFID读写器对标签的操作识别(Identify):读取UID读取(Read):读取用户数据写入(Write):写入用户数据RFID读写器关键技术简析（1）标签的能量供应（2）标签到阅读器的数据传输（3）数据传输的完整性与安全性（4）多目标识别技术（反碰撞算法）50RFID读写器天线对于近距离13.56MHzRFID应用(10cm)，比如门禁系统，天线一般和读写器集成在一起，对于远距离13.56MHz(10cm1m)或者UHF频段(3m)的RFID系统，天线和读写器采取分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起。读写器由于结构、安装和使用环境等变化多样，并且读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展，天线设计面临新的挑战。51 EPC中间件实现RFID读写器和后端应用系统之间的信息交互，捕获实时的信息和事件，或上行给后端系统，或下行给读写器。EPC中间件采用标准的协议和接口，是连接读写器和信息系统的纽带。如：Savant软件就是处在解读器和Internet之间的中间件。解读器把从传感器和电子标签上的信息读取出来，送到Savant，Savant具有数据平滑，数据校验以及数据暂存等功能。数据经过Savant处理后，传送到Internet。1.分布式结构2.数据校对3.解读器协调4.数据传送5.数据存储6.任务管理。52RFID（电子标签）产业链芯片设计、生产、测试、划片、触点加工天线设计、生产芯片封装：倒装芯片(flip chip)或线绑定(wire bond)印刷、成卡、标签生产识读设备研发与生产中间件、应用软件、物联网应用单位标准组织、国家RFID管理部门