Barcodescanner

LANGSTADLINGER Florian

Informatik

1AHWIL 2015/16

Inhalt

1 GESCHICHTE________________________________________________________1

2 ALLGEMEIN__________________________________________________________1

3 DATENÜBERTRAGUNG______________________________________________1

4 4D BARCODES – DIE ZUKUNFT_____________________________________1

5 2D BARCODES_______________________________________________________1

6 HERSTELLUNG VON BARCODES____________________________________1

7 BEISPIELE FÜR BARCODES_________________________________________1

7.1 EAN 8 / EAN 13 - Barcode für den Handel.___________________________________________________1

7.2 Code 39 (3 aus 9) - Der alphanumerische Barcode.____________________________________________1

7.3 PZN-Code (Pharma-Zentral-Nummer).______________________________________________________1

7.4 2/5 i (2 aus 5 interleaved) - nummerischer Barcode.___________________________________________1

8 BEISPIELE FÜR LESEGERÄTE_______________________________________1

8.1 Lesestift______________________________________________________________________________18.1.1 Vor-Nachteile von Lesestiften_________________________________________________________1

8.2 Durchzugsleser für Barcode-Karten________________________________________________________18.2.1 Vor-Nachteile Durchzugsleser________________________________________________________1

8.3 CCD-Scanner___________________________________________________________________________18.3.1 Vor-Nachteile CCD-Scanner__________________________________________________________1

8.4 Laserscanner__________________________________________________________________________18.4.1 Vor-Nachteile Laserscanner__________________________________________________________1

8.5 Laserscanner mit linearem Raster__________________________________________________________1

8.6 Omnidirektionale Laserscanner___________________________________________________________1

8.7 Kamera-Scanner (Imager)________________________________________________________________18.7.1 Vor-Nachteile Imager_______________________________________________________________1

8.8 Handy-Scanner_________________________________________________________________________1

Abbildungen II

ABBILDUNG 1 - BARCODES_____________________________________________________________________1ABBILDUNG 2 - 4D BARCODES1_________________________________________________________________1ABBILDUNG 3 - EAN 82________________________________________________________________________1ABBILDUNG 4 - DER ALPHANUMERISCHE BARCODE3________________________________________________1ABBILDUNG 5 - PZN-CODE4____________________________________________________________________1ABBILDUNG 6 - NUMMERISCHER BARCODE5_______________________________________________________1ABBILDUNG 7 - LESESTIFT6_____________________________________________________________________1ABBILDUNG 8 - DURCHZUGSLESER______________________________________________________________1ABBILDUNG 9 - CCD-SCANNER7_________________________________________________________________1ABBILDUNG 10 - LASERSCANNER8_______________________________________________________________1ABBILDUNG 11 - OMNIDIREKTIONALER LASERSCANNER_____________________________________________1ABBILDUNG 12 - HANDY-SCANNER______________________________________________________________1

1 http://www.barcodescanner-info.de/img/4d-barcode.gif 27.12.20152 http://www.barcodescanner-info.de/img/ean8-code.jpg 30.11.20153 http://www.barcodescanner-info.de/img/barcode-39.jpg 27.12.20154 http://www.barcodescanner-info.de/img/pzn.jpg 5 http://www.barcodescanner-info.de/img/2_5interleaved.jpg 24.12.20156 https://de.wikipedia.org/wiki/Barcodeleseger%C3%A4t#/media/File:Barcodelesestift.jpg 30.11.20157 https://de.wikipedia.org/wiki/Barcodeleseger%C3%A4t#/media/File:CCD-Barcode-Scanner.jpg 30.11.20158 http://www.ruoss-kistler.ch/handel/hilfe/barcodescanner_scantechnologien.html 27.11.2015

Geschichte, Allgemein, Datenübertragung 1

1 GeschichteIn den USA wollte man Ende der 40er Jahre versuchen, Fehler der Kassiere und von Kassensystemen durch eine automatische Erfassung von Daten zu verringern und den Vorgang an der Kassa zu beschleunigen. Ein Absolvent der technischen Universität von Philadelphia und sein Freund, ein Dozent für Maschinenbau versuchten dieses Problem zu lösen.

Unter vielen verschiedenen Projekten war auch einen Strichcode. Nach einigen Versuchen die als Grundlage für den Codeaufbau dienten, wurden Ideen und Entwürfe 1952 erstmals patentiert. Anschließend wurde das Patent auf die Barcode-Technologie einige Male verkauft aber nicht wesentlich weiterentwickelt.9

2 AllgemeinEin Barcodeleser ist ein Datenerfassungsgerät, das verschiedene Barcodes lesen und weitergeben kann. Die Erkennung dieser Strichcodes erfolgt dabei rein optisch mit Rot- oder Infrarotlicht. Jeder Barcodeleser besteht aus der eigentlichen Leseeinheit und der nachgeschalteten Dekodiereinheit. Während dies bei den Lesestiften meistens zwei Geräte sind (es gibt auch Lesestifte mit integriertem Dekoder), ist bei fast allen anderen Gerätetypen die Dekodiereinheit in der Leseeinheit integriert. Fast alle Typen sind mittlerweile als stationäre, als kabelgebundene Handscanner oder als mobile Erfassungsgeräte (z. B. Inventurterminals mit integriertem Barcodescanner) auf dem Markt erhältlich.

3 DatenübertragungDie dekodierten Daten können anschließend über verschiedene Schnittstellen an das übergeordnete System weitergegeben werden.

Eine häufige Verwendung ist das Einschleifen in die Tastaturanschlussleitung des Computers meist mittels Zwischenstecker (Tastatur/Wedge-Emulation). Das hat den Vorteil, dass keinerlei Software-Anpassungen notwendig sind, da der Computer gar nicht erkennt, ob es sich um eine manuelle oder um eine

Oder die Übertragung findet über eine andere externe Schnittstelle des Computers, eine serielle Schnittstelle wie RS232 oder RS485, einen USB-Port o. ä. statt. Per USB angebundene Leser melden sich dabei in der Regel wie eine Tastatur als HID-Gerät an und können ohne Installation zusätzlicher Treiber genutzt werden.

9 http://www.barcodescanner-info.de/barcode/barcode-geschichte.html 27.12.2015

Abbildung 1 - Barcodes

Beispiele für Barcodes 2

Oder die Leser sind ein integrierter Bestandteil eines Datenerfassungsgerätes, das beispielsweise in einem Funknetzwerk (WLAN) die Daten weitergibt.

Als weitere drahtlose Datenübertragung wird neben proprietären Funktechniken häufig auch Bluetooth verwendet.10

4 4D Barcodes – die Zukunft Ein Professor der Bauhaus-Universität stellte einen 4D Barcode vor und nannten ihn unsynchronisierte 4D Barcode. Das Team erweiterte die Barcodes auf Farbe. Es können deutlich mehr Informationen übertragen werden. Die Scanner werden in Zukunft auf Internetseiten und an Bankomaten sein. 11

5 2D Barcodes2D Barcodes bedeuten hohe Datendichte auf kleinstem Raum. Ein 2D-Barcode kodiert Daten und Informationen auch senkrecht zur Hauptausrichtung. Zu unterscheiden sind echte Arraycodes (QR Code, Aztec & Datamatrix) von Stapelcodes (PDF417 und Codablock). Stapelcodes enthalten die kodierten Daten in auf mehrere Zeilen verteilten Barcode.

6 Herstellung von BarcodesStrichcodes werden für größere Mengen von Etiketten, Verpackungen etc. mit allen üblichen Druckverfahren gedruckt. In der Praxis werden hochauflösende, kartuschenbasierte Tintenstrahldrucker in der Industrie z. B. zur direkten Beschriftung von Faltschachteln eingesetzt. Das Trägermaterial bestimmt die Qualität vom Barcode. So kann es bei z.B. Wellpappe zu massiven Problemen führen wenn sie direkt mit Tinte oder Laser bedruckt werden. Bei gutem Trägermaterial könne sehr gute und preiswerte Codes gedruckt werden. Barcodes in der Druckvorstufe sollten immer nur mit dafür geeigneten speziellen Programmen erzeugt werden. Die Auflösung bestimmt dabei die Skalierungsschritte des Barcodes. Das Ergebnis muss die Anforderungen der Norm ISO/IEC 15421 einhalten.12

10 https://de.wikipedia.org/wiki/Barcodeleseger%C3%A4t 14.12.201511 http://www.barcodescanner-info.de/barcode/4d-barcode.html 12.1.201512 http://www.barcodescanner-info.de/barcode/2d-barcode-datendichte.html 14.12.2015

Abbildung 2 - 4D Barcodes

Beispiele für Barcodes 3

7 Beispiele für Barcodes

7.1 EAN 8 / EAN 13 - Barcode für den Handel.

Er ist ein sehr bekannter Barcode der im Supermarkt verwendet wird. Er erkennt eindeutig die Ware und ermöglicht den automatischen Abrechnungsvorgang mit Hilfe der Kassen-Barcodescanner.

7.2 Code 39 (3 aus 9) - Der alphanumerische

Barcode.

Dieser universelle Strichcode zeichnet sich durch die Besonderheit aus, dass Zahlen, Buchstaben und Sonderzeichen als Inhalt verwendet werden können. Erkennbar ist ein Code 39 an seinen erforderlichen * als Start + Stoppzeichen. Zwischen den Sternchen befindet sich der eigentliche

Barcodeinhalt. Der Code 39 ist in 2 Varianten verfügbar.

7.3 PZN-Code (Pharma-Zentral-Nummer).

Dieser ist kein eigenständiger Strichcode, sondern es wird hierfür der Code 39 Standard verwendet. Die PZN-Nr. wird in der Pharmaindustrie verwendete und setzt sich wie folgt zusammen: Angeführt von dem Großbuchstaben PZN, diese werden vom Barcodescanner nicht mitkodiert, folgt ein Strich und eine 7-stellige Nummer.

7.4 2/5 i (2 aus 5 interleaved) - nummerischer Barcode.

Der 2/5 Barcode findet überall in der Industrie, z.B. auf Typenschildern und in der Logistik als Produktkennzeichnung seine Anwendungen. Da Striche + Lücken als

Informationsträger dienen, ist der 2/5i sehr platzsparend aufgebaut.

Codierung: Nur Zahlen (0-9), da die Anzahl der zu kodierenden Zahlen inklusive einer Prüfziffer gerade sein muss. Andernfalls wird die Differenz mit Nullen aufgefüllt.13

13 http://www.barcodescanner-info.de/barcode/barcode-typen.html 27.12.2015

Abbildung 3 - EAN 8

Abbildung 4 - Der alphanumerische Barcode

Abbildung 5 - PZN-Code

Abbildung 6 - nummerischer Barcode

Beispiele für Lesegeräte 4

8 Beispiele für Lesegeräte

8.1 Lesestift

Im Lesestift sind Leuchtdiode und ein lichtempfindlicher Sensor, dieser wird von der Hand unmittelbar über den Barcode bewegt. Das Licht der Leuchtdiode wird von Strichen und Lücken des Barcodes unterschiedlich stark reflektiert. Ein Dekoder fängt diese unterschiedlichen Hell-Dunkel Signale auf , entziffert den Barcode und überträgt es zum nächsten Gerät: z.B. Kassa. Um ein fehlerfreies Ergebnis zu erlangen, sollte man den Lesestift möglichst gleichmäßig über den Scanner bewegen. Seit den 1990er Jahre werden die Lesestifte wegen ihrer Nachteile (z.B. schlechte Leseergebnisse bei beschädigten Codes oder solche bei geringen Druck- oder Oberflächenqualität) kaum mehr eingesetzt obwohl die Technik gleich geblieben ist.

8.1.1 Vor-Nachteile von Lesestiften Vorteile:

Im Vergleich günstiger Preis (ca. 10–80 Euro) Sehr stabil (Stift zumeist in Metallgehäuse, keine beweglichen Teile oder

empfindliche Optiken) sehr kleine Einheit, da der Dekoder14 meist separat untergebracht ist

Nachteile:

Beschädigung durch mehrfaches Lesen desselben Barcodes (vor allem bei Barcodes, die mit Thermodruckern erstellt wurden)

Langsames Erfassen (Vergleich Scanner) Schwierigkeit bei Erfassung längerer Barcodes (voller Breite) oft separater Dekoder nötig erfassen neuer, zweidimensionaler Barcodes nicht möglich

8.2 Durchzugsleser für Barcode-Karten

Im Vergleich zum Lesestift, steht der Scanner still und eine mit einem Barcode bedruckte Karte wird durch die Leseeinheit gezogen. Dabei ist ebenfalls ein eigener Dekoder notwendig, der auch in der Leseeinheit eingebaut sein kann. Auch diese Leser sind billig. Nachteilig ist, dass man nur Barcodes lesen kann, die auf Karten mit speziellen Dimensionen aufgedruckt

14 Ein Dekoder ist ein Umsetzer, wandelt digitale oder analoge Signale um

Abbildung 7 - Lesestift

Beispiele für Lesegeräte 5

sind. Werden oft als billige Zutrittskontrollen oder Zeiterfassungssysteme verwendet. Der Barcode kann durch eine Spezielle Kunststofffolie, die nur Infrarot durchlässt, geschützt werden, so kann sie sich vor kopieren schützen. Der Code ist mit dem Auge oder beim Kopierer nicht sichtbar.

8.2.1 Vor-Nachteile DurchzugsleserVorteile:

Einfache Bedienung (Karte wird durch einen Schlitz gezogen), daher gut für Self-Service

Handlich und klein preisgünstig Dekoder meist im Gehäuse integriert

Nachteile:

Eignung nur für bestimmte Karten Erfassen neuer, zweidimensionaler Barcodes nicht möglich

8.3 CCD-Scanner

Beim CCD-Scanner wird ein sehr flacher Zeilenausschnitt des Barcode in seiner gesamten Breite auf einmal erfasst. Hierzu wird der Code durch Leuchtdioden beleuchtet. Der Barcode reflektiert je nach Helligkeit oder Dunkelheit auf eine CCD-oder Fotodiodenzeile. Ein Dekoder entziffert hieraus die Striche und Lücken des Barcodes und somit die darin enthaltene Information.

8.3.1 Vor-Nachteile CCD-ScannerVorteile:

Erfassen des Barcodes sehr rasch Erhöhung der Lesesicherheit durch mehrmalige Dekodierung des Codes in

einem Lesevorgang keine beweglichen mechanischen Bauteile gute Auflösung

Abbildung 9 - CCD-Scanner

Beispiele für Lesegeräte 6

Nachteile:

Es ist zwar kein Berührungsleser, aber der mögliche Leseabstand ist relativ gering

Erfassen neuer, zweidimensionaler Barcodes (2D-Codes) nicht möglich

8.4 Laserscanner

Ein oder mehrere Laserstrahlen werden auf den Barcode gerichtet und über einen Schwingspiegel, ein Spiegelrad oder andere optischen Systeme linienförmig in hoher Geschwindigkeit über den Barcode geführt. Das vom Barcode durch die hellen und dunklen Striche stärker oder schwächer reflektierte Licht wird dann von einer Optik erfasst und mittels Photodiode in elektrische Signale umgewandelt und ausgewertet

8.4.1 Vor-Nachteile LaserscannerVorteile:

Hoher Leseabstand möglich Lesen auch unter schwierigen Lichtbedingungen möglich Einfache Anwendung auch für ungeschulte Leute Schnelles lesen möglich

Nachteile: Erfassen neuer, zweidimensionaler Barcodes nicht möglich Durch mechanisch bewegliche Komponenten erhöhte Störanfälligkeit

8.5 Laserscanner mit linearem Raster

Das lineare Raster wird durch leichtes Versetzen des von links nach rechts schwingenden Lichtpunktes in vertikaler Richtung erreicht. Es geschieht durch ein automatisches System und mit hoher Geschwindigkeit. Es entsteht ein Feld aus mehreren parallelen Linien. Durch diese Technik erhöht sich sowohl die Größe des Scanbereiches (genaues Zielen wird weniger wichtig) als auch die Toleranz gegen kleinere Schäden im Barcode.

Abbildung 10 - Laserscanner

Beispiele für Lesegeräte 7

8.6 Omnidirektionale Laserscanner

Die Rasterlinien werden durch einen rotierenden Spiegel erzeugt, die das Lesefeld in zueinander versetzten Winkeln überstreichen. Da der Scanner fünf verschiedene, im Kreis angeordnete Scanrichtungen hat, muss der Barcode nicht ausgerichtet werden. Man kann den Barcode unter einem beliebigen Winkel zum Scanner halten und durch den Raster, der aus überschneidenden kreisförmigen Linien besteht, wird der Code gelesen.

8.7 Kamera-Scanner (Imager)

Die neuste Barcodelesegeräte werden als „Imager“ bezeichnet. Erfassung des Barcodes mit Hilfe einer kleinen Kamera. Das Bild wird durch digitale Bildverarbeitung aufbereitet und der Barcode digital erfasst. Auch 2D-Bild-Scanner und CCD-Scanner verwenden ähnliche Technologien zur Erfassung und Dekodierung des Bildes, wobei in einem 2D-Bild-Scanner nicht nur eine, sondern mehrere (viele) Zeilen des präsentierten Bildes gleichzeitig erfasst werden. Somit ist eine Erfassung in einem Schritt möglich und es ist möglich die Information auf einer zweidimensionalen Fläche anzuordnen . Imager haben eine integrierte Kamera zur Erfassung von Dokumenten oder Ausweisen , und bieten damit z.B. an der Kasse eine deutlich erweiterte Anwendung. Es ist auch möglich Kamera-Handys als Lesegerät für 2D-Codes zu verwenden. 2D-Codes haben viele Informationen auf kleinen Flächen. Kamera-Scanner werden oft als monochrome Fotosensoren verwendet da sie sonst zu teuer währen.

8.7.1 Vor-Nachteile ImagerVorteile:

Omnidirektionale Erfassung des Codes ohne beweglichen Spiegeloptiken, daher deutlich robuster und platzsparender Dekodierung von Codes mit sehr hoher Informationsdichte

Nachteile: relativ teure Technik relativ geringe 1D Auflösung (verglichen mit 1D CCD Scanner)

Abbildung 11 - Omnidirektionaler Laserscanner

Beispiele für Lesegeräte 8

8.8 Handy-Scanner

Eine weitere neue Generation sind sogenannte Handy-Scanner. Es existieren eine Reihe von Anwendungen für Mobiltelefone, die es ermöglichen, 1- oder 2-dimensionale Codes und Barcodes mit der Digitalkamera des mobilen Telefons zu erfassen und dem Anwender weitere Informationen hierzu anzuzeigen. Neben der Handy-Kamera ist auf dem Mobiltelefon eine Bildverarbeitungsapplikation notwendig, die für die Auswertung der Kamerabilder

zuständig ist. Ein Beispiel ist die App Barcoo, welche unter anderem anhand der Barcodes von Lebensmittel-Produkten die zugehörigen Nährwertangaben in Ampelform (Lebensmittelampel) darstellt.15

15 https://de.wikipedia.org/wiki/Barcodeleseger%C3%A4t 21.12.2015

Abbildung 12 - Handy-Scanner