Дослідження штрих-кодів для автоматизованих систем розпізнавання

Спіжовий, Ігор Валерійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7770

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Лукашенко, Валентина Максимівна	-
dc.contributor.author	Спіжовий, Ігор Валерійович	-
dc.date.accessioned	2025-01-11T13:22:21Z	-
dc.date.available	2025-01-11T13:22:21Z	-
dc.date.issued	2025-01	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7770	-
dc.description.abstract	Метою кваліфікаційної роботи магістра є підвищення ефективності автоматизованих систем розпізнавання інформації за рахунок використання найкращих моделей, що забезпечують інформаційну надійність через визначення методик формування значень контролюючих символів. Об’єктом дослідження є процеси існуючих моделей штрих-кодів для автоматизованих систем розпізнавання. Предметом дослідження є штрих-коди для автоматизованих систем розпізнавання. У результаті роботи було виконано наступне: − проаналізовано стан існуючих штрих-кодів і сформульовані завдання; − досліджено цифрові штрих-коди та створено реляційні моделі структур сучасних ШК і методики формування значень контрольних цифр; − проведено дослідження алфавітно-цифрових штрих-кодів; − виконано оцінку ефективності використання штрих-кодів. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:  отримав подальший розвиток підходу до створення розширених класифікацій цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;  розроблена реляційна модель відповідності показників для цифрових штрих-кодів. Практична значимість результатів дослідження полягає в доведенні отриманих наукових результатів до конкретних інженерних рішень:  запропоновано алгоритм розрахунку значень контрольної цифри для цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;  створені схеми відповідності ШК двійковому коду;  запропонована методика розрахунку значення контрольних цифр кодів. Результати дослідження дозволять створити ефективні технології для використання штрих-кодів у різних сферах, що сприятиме підвищенню автоматизації і ефективності бізнес-процесів та забезпечить нові можливості для інновацій.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.title	Дослідження штрих-кодів для автоматизованих систем розпізнавання	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
М_174_2024_Спіжовий.pdf Restricted Access		1.6 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ

Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеню «магістр»

на тему: ДОСЛІДЖЕННЯ ШТРИХ-КОДІВ ДЛЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ
СИСТЕМ РОЗПІЗНАВАННЯ

Виконав: студент 2 курсу, групи МАКІТ-2309
спеціальності 174 «Автоматизація
комп’ютерно-інтегровані технології та
робототехніка»
(освітня програма «Автоматизація та
комп’ютерно-інтегровані системи та
компоненти»)
Спіжовий І. В.
(прізвище та ініціали)

Керівник Лукашенко В.М.
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)

Черкаси 2024 рік
ЗМІСТ
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ ....................................... 3
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ ......................................................... 4
РОЗДІЛ 1. СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ФОРМУВАННЯ
ЗАДАЧ ............................................................................................................. 8
1.1 Загальні відомості штрихових кодів ......................................................... 8
1.2 Сфера застосування моделей штрихових кодів ....................................... 9
1.3 Види основних структур моделей штрих кодів ..................................... 12
1.4 Класифікація існуючих моделей штрих-кодів ....................................... 16
1.5 Властивості структур моделей штрих кодів ........................................... 18
Висновки до розділу 1 ......................................................................................... 19
РОЗДІЛ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЦИФРОВИХ ШТРИХ- КОДІВ ....................... 21
2.1 Аналіз основних характеристик моделей штрихового кодів ................ 21
2.2 Методика формування значення контрольного символу
штрих-коду Codabar ............................................................................................. 23
2.2.1 Основні характеристики моделі штрихового коду MSІ .................... 25
2.2.2 Основні характеристики моделі штрихового коду Delta Dіstance .... 30
2.2.3 Основні характеристики моделі штрихового коду Plessey ................ 33
2.2.4 Основні характеристики моделі штрихового коду BCD ................... 37
2.3 Порівняльний аналіз цифрових моделей штрих-кодів. ......................... 39
2.4 Дослідження двовимірних ШК ................................................................ 42
2.4.1 Аналіз моделі структури ШК QR-code ................................................ 42
2.4.2 Аналіз особливостей моделі структури ШК Data Matrіx ................... 43
2.4.3 Аналіз особливостей моделі структури ШК Aztec code .................... 45
Висновки до розділу 2 ......................................................................................... 46
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ АЛФАВІТНО-ЦИФРОВИХ ШТРИХ-КОДІВ 47
3.1 Аналіз основних характеристик сучасних моделей штрих-кодів ........ 47
3.1.1 Моделі ШК Code 39 та його похідних ................................................. 47
3.1.2 Основні характеристики моделі штрих-коду Code 39 Full ASCІІ .... 51
3.2 Основні характеристики моделі штрихового коду CІP ......................... 53
3.3 Основні характеристики моделі штрихового коду Code 32 ................. 55
3.4 Основні характеристики моделі штрихового коду
Code 39 Full ASCІІ ............................................................................................... 57
3.4.1 Основні характеристики моделі штрихового коду Code 128 ............ 58
3.4.2 Основні характеристики моделі штрихового коду EAN-13 .............. 62
3.5 Порівняльний аналіз алфавітно-цифрових штрихових кодів ............. 63
3.6 Модель класифікаційної схеми алфавітно-цифрових штрих-кодів ...... 65
Висновки до розділу 3 ......................................................................................... 66
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 68
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................... 69
СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ
ФСК – формування символу контролю.
МФСК – методика формування символу контролю.
МАРКЦ – модель алгоритм розрахунку контрольної цифри.
ШК – штрих-код.
BCD – Bіnary Coded Decіmal.
USB – Unіversal Serіal Bus.
ПЗ – програмне забезпечення.
ОС – операційна система.
МК – мікроконтролер.
ОЗП – оперативна пам’ять.
ЦП – центральний процесор.
PC – Personal Computer.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Автоматична ідентифікація об’єктів за допомогою
штрих-кодів є однією з найпоширеніших і ефективних технологій, які
використовуються в різних сферах діяльності, таких як роздрібна торгівля,
логістика, медицина, виробництво та ін. Вони забезпечують швидке та точне
введення даних, сприяють підвищенню продуктивності праці, зменшують
ймовірність помилок, максимально покращують процеси обліку та управління
ресурсами. Ключовим елементом сучасних інформаційних систем є штрих-
коди.
Штриховий код є найважливішою частиною системи управління або
обліку, оскільки він кодує дані й забезпечує їх безпомилкове введення в
обчислювальний пристрій.
Верифікація високій надійності ШК підтверджена на практиці. Так,
під час виконання проекту ЛОГМАРС міністерства оборони США, згідно з
яким ШК використовувались для контролю за матеріалами та у системах
обліку запасів, за допомогою ШК в РС було введено 70 мільйонів ШК-
позначок і при цьому трапились тільки 4 помилки.
У той же час введення такої ж кількості інформації з клавіатури 70
мільйонів ШК-позначок за оцінками експертів призвело б до 22000
помилок.
Згідно з іншими дослідженнями при використанні ШК одна помилка
трапляється на 3 мільйони зчитаних символів.
В роботах Ф. В. Лєбєдєва, А. А. Баркалова, Д. Патерсона, Д. Бейкуната
та ін., відображені основні питання, пов’язані з дослідженням штрих-кодів для
автоматизованих систем розпізнавання. Але недостатньо розкрито
дослідження структур моделей штрих кодів для автоматизованих систем
розпізнавання. Це доводить, що тема роботи є актуальною.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дослідження виконано відповідно до тематики бюджетних науково-
досліджених робіт ЧДТУ: «Методи, моделі при обробці інтелектуальних,
інформаційних технологій для високоефективних обчислювальних та
локальних підсистем управління в проблемно-орієнтованих системах»
(№0106U004501).
Мета дослідження та формування задач – є підвищення ефективності
автоматизованих систем розпізнавання інформації за рахунок використання
найкращих моделей, що забезпечують інформаційну надійність через
визначення методик формування значень контролюючих символів.
Для досягнення поставленої мети розв’язуються наступні завдання:
– проаналізувати стан існуючих штрих-кодів і сформулювати
завдання;
– дослідити цифрові штрих-коди та створити реляційні моделі
структур сучасні ШК і методики формування значень контрольних цифр;
– провести дослідження алфавітно-цифрових штрих-кодів;
– оцінка ефективності використання штрих-кодів.
Результати дослідження дозволять створити ефективні технології для
використання штрих-кодів у різних сферах, що сприятиме підвищенню
автоматизації і ефективності бізнес-процесів та забезпечить нові можливості
для інновацій.
Об’єкт дослідження.
Об’єктом дослідження є процеси існуючих моделей штрих-кодів для
автоматизованих систем розпізнавання.
Предмет дослідження.
Предметом являються штрих-коди для автоматизованих систем
розпізнавання.
Методи дослідження.
Методи дослідження базуються на властивостях теорій:
− побудови штрих-кодів;
− алгоритмів;
− теорії математичної логіки;
− аналізу та синтезу.
Наукова новизна.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому що:
− отримав подальший розвиток підходу до створення розширених
класифікацій цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;
− розроблена реляційна модель відповідності показників для цифрових
штрих-кодів.
Практична значимість результатів дослідження.
Практична значимість результатів дослідження полягає в доведенні
отриманих наукових результатів до конкретних інженерних рішень:
− запропоновано алгоритм розрахунку значень контрольної цифри для
цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;
− створені схеми відповідності ШК двійковому коду;
− запропонована методика розрахунку значення контрольних цифр
кодів.
Апробація.
Основані на положенні випускної роботи доповідались і обговорювались
на науково-технічних конференціях:
1. Студентська науково-практична конференція ЧДТУ: 23-24 квітня
2024 р. м. Черкаси.
2. Студентська науково-практична конференція ЧДТУ: 18-20 квітня
2023 р. м. Черкаси.
Публікації.
1. Спіжовий І. В. Класифікація штрихових кодів та їх основні
особливості / І. В. Спіжовий, В. М. Лукашенко // Збірник тез доповідей
студентської науково-практичної конференції ЧДТУ: 23-24 квітня 2024 р.
[Електронний ресурс] / [упоряд. : Єгорова О. В., Захарова О. В., Тичков В. В.
та ін.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. – Черкаси :
ЧДТУ, 2024. – С. 23.
2. Кравченко О. О. Дослідження взаємозв’язку між основними
параметрами існуючих комутаторів / О. О Кравченко, І. В. Спіжовий,
В. М. Лукашенко // Збірник тез доповідей студентської науковопрактичної
конференції ЧДТУ: 18–20 квітня 2023 р. [Електронний ресурс] / [упоряд.:
Єгорова О. В., Захарова О. В., Кисельов В. Б. та ін.] ; Мво освіти і науки
України, Черкас. держ. технол. унт. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – C. 14.

РОЗДІЛ 1.
СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ФОРМУВАННЯ ЗАДАЧ
1.1 Загальні відомості штрихових кодів
Стрімке збільшення обсягу інформації, яку потрібно обробляти,
передавати та зберігати. Ефективний збір, передачу та аналіз даних можна
здійснити за допомогою пристроїв розпізнавання штрих-кодів. Їх
використання дає підприємствам і організаціям можливість вдосконалювати
бізнес-процеси, підвищувати точність управлінських рішень і знижувати
операційні витрати.
Розвиток стандартів штрихового кодування пов’язаний з розвитком
технологій сканування. Сучасні зчитувачі штрих-кодів можуть розпізнавати як
одновимірні (1D), так і двовимірні (2D) коди, що стає все більш популярним.
Існують нові можливості для автоматизації та підвищення ефективності
систем керування даними в результаті інтеграції пристроїв розпізнавання з
мобільними, хмарними платформами та рішеннями Інтернету речей.
Удосконалення пристроїв і методів обробки штрих-кодів стимулюється
розробкою нових стандартів. Здатність працювати в складних умовах
експлуатації є одним з основних напрямків інновацій у цій галузі. Ці
вдосконалення відкрили нові перспективи для застосування штрих-кодів у
більш складних сценаріях.
Глобальна цифрова трансформація суспільства, яка охоплює майже всі
сектори економіки, є причиною важливості цієї теми. Для організації
безперебійних логістичних процесів, електронної комерції, фармацевтичного
обліку, контролю якості та безпеки наявність автоматизованих систем
ідентифікації є обов’язковою. Основу надійних інформаційних ланцюжків
складають штрих-коди. Сучасним викликам і потребам ринку відповідають
дослідження в області штрих-кодів і пристроїв для їх розпізнавання.
Удосконалення технологій автоматизації, підвищення ефективності бізнес-
процесів, створення інноваційних рішень для управління даними є важливими
для забезпечення конкурентоспроможності в умовах глобалізації.
1.2 Сфера застосування моделей штрихових кодів
Штрихове кодування забезпечує високу швидкість, точність та
надійність введення інформації в реальному часі. Порівняно з іншими
технологіями автоматичної ідентифікації штрихове кодування
характеризується низькою вартістю створення ШК-моделей і простотою
технічних засобів для їх зчитування. Тому в розділі розглядається сфера
застосування моделей штрихових кодів, а саме:
У промисловості:
1. В електронній промисловості. ШК використовують під час
виготовлення мікросхем з метою обліку елементів та контролю складальних
робіт.
2. Фірми по ремонту авіадвигунів використовують ШК для
слідкування за кількома сотнями деталей двигуна літака під час
профілактичного та капітального ремонту. Результатом є точність складання,
надійність і висока якість повітряного транспорту.
3. В автомобілебудуванні. У 80-ті роки фірма Дженерал Моторс
зіткнулася з серйозною проблемою у виробництві двигунів, але штрихове
кодування зарадило справі. Проблема полягала в тому, що дочірні фірми
виробляли 438 індивідуальних конфігурацій двигунів, які монтувалися з
кількох сотень різноманітних деталей. Завдання полягало в тому, щоб
створити 438 реальних конфігурацій двигунів з 15,5 млн. можливих
комбінацій. За рахунок нанесення ШК-позначок на компоненти мотора та їx
сканування з наступним введенням в РС під час складання проблему вдалося
вирішити.
За перший рік застосування штрих-кодової технології на підприємствах
Форда було заощаджено декілька мільйонів доларів за рахунок оперативного
збору та контролю даних.
1. У фармацевтичній промисловості ШК використовують для
автоматичного сортування медичних препаратів.
2. ШК широко використовують у пропускних системах на
виробництві. Відомі приклади їх застосування для обліку відвідувачів на
великих підприємствах. Відвідувачів реєструють в РС і дають картку з ШК –
позначкою, яка виготовляється в пункті пропуску за допомогою принтера. У
всіх підрозділах підприємства, де бувають відвідувачі, зчитують ШК і
порівнюють з інформацією в РС. Аналогічний контроль здійснюють при
виході з підприємства. Система забезпечує швидку та надійну ідентифікацію
відвідувачів.
Ефективним є застосування ШК на виробництвах з високим ступенем
рухомості деталей, виробів, комплектуючих. Наносячи ШК на об’єкти руху
й контролюючи їх на всіх етапах виробничого процесу можна не тільки
забезпечити точний облік об’єктів, але й визначити вузькі місця та
нерівномірності у виробництві. Результатом є підвищення рівномірності
виробничого процесу та збалансування навантаження на обладнання.
3. На транспорті. ШК знаходять застосування під час перевезення
вантажів, контейнерів, пасажирських перевезеннях і під час митного та
паспортного контролю. Так, міжнародна повітряно-транспортна асоціація
(ІATA), до складу якої входять понад 150 великих авіакомпаній світу,
використовує штрих-кодову технологію для автоматичної ідентифікації
номерів квитків та пасажирів, зареєстрованих у комп’ютері, а також для
автоматичного сортування багажу та його прив’язки до номера квитка
пасажира з метою своєчасного одержання багажу в пункті призначення.
Під час митного контролю ШК зчитують з митної декларації й
встановлюють відповідність з номером квитка та особою пасажира.
4. У медицині. На пунктах переливання крові за допомогою ШК
провадиться ідентифікація кровопроб та кровопрепаратів, внаслідок чого
значно знизилась кількість випадкових смертних випадків, викликаних
заміною крові іншої групи.
ШК використовують у лікарнях для обліку хворих і даних медогляду.
Хворим під час прийому надівають на зап’ясток ідентифікаційну стрічку з
ШК. При кожному огляді, під час рентгену та аналізу крові ШК
використовують для ідентифікації хворого, визначення необхідної процедури
та занесення інформації в картку хворого, яка також має відповідний ШК.
5. У лікарнях використовують ШК для обліку матеріалів та лікарняних
листків, а також для визначення витрат та складання звітів для хворих.
Виробники й дистриб’ютори медикаментів використовують ШК для
стеження за виробничими процесами, для контролю якості продукції та
постачання.
6. У торгівлі. Нанесення ШК на товари дозволяє автоматизувати
процес постачання та реалізації товарів, а також будувати ефективні системи
управління товарорухом.
7. У сфері послуг та побуті. Штрихове кодування застосовують у
пунктах прокату для обліку предметів і сплати послуг; у бібліотечній справі –
для реєстрації книг та абонентів і видачі – прийому літератури; у готелях - для
контролю відвідувачів, ключів, ведення господарства; для прийому та видачі
замовлень, абонентного обслуговування постійних клієнтів; на лижних
трасах – на входах на лижні фунікулери.
Відоме застосування ШК у побуті, коли окремі пункти програм
телебачення додатково позначають ШК. Зчитуючи ШК за допомогою сканера,
з’єднаного з відеомагнітофоном, здійснюють програмування відео системи
для запису тих чи інших передач.
8. У галузі фінансів та у банківський сфері ШК використовують на
чеках та кредитних картках для прискорення обробки.
9. Клірингові компанії видають значки з ШК кур’єрам, які розносять
цінні папери. Відправники та адресати цінних паперів у такий спосіб
контролюють рух кур’єрів.
10. У поштовій справі. Застосування ШК дозволяє будувати ефективні
сортувальні системи для листів, посилок, бандеролей і в такий спосіб
підвищити швидкість обробки, скоротити частку ручної праці й час доставки
пошти та знизити витрати.
Відома кур’єрська служба “Федерал Експрес” у США застосовує
технологію ШК для управління доставкою посилок. Під час прийому пакетів
(посилок) за допомогою лазерного принтера виготовляються й наклеюються
ШК-етикетки, а інформація про це заноситься в ЕОМ. ШКпозначку сканують
у ході подальших експедиційних операцій з метою правильного спрямування
посилки. Під час прийому пакетів у проміжних пунктах використовують
термінальні комп’ютери для зчитування ШКпозначок. Ці портативні
термінали мають годинники, що фіксують час прийому пакета. Водії
автотранспорту також мають невеликі ручні термінали для зчитування ШК-
позначок. У кінці шляху водії автомашин підключають свої прилади до
комп’ютерної мережі і передають інформацію на центральний комп’ютер.
Щоденно “Федерал Експрес” в такий спосіб обробляє понад 600000 посилок
(пакетів).
11. У військовий галузі ШК використовуються в системах обліку
запасів і постачання, для контролю за витратами матеріалів, боєприпасів і
військового спорядження, а також у закритих зонах для контролю часу і
місцезнаходження персоналу.
Наведені приклади свідчать про широку сферу застосування штрихового
кодування інформації.
1.3 Види основних структур моделей штрих кодів
Візуалізація структур модель штрихових кодів являє собою, як правило,
рисунок прямокутної форми або інші та складається з комбінацій послідовно
розташованих паралельних темних та світлих смужок. Темні смужки
називають штрихами, а світлі – проміжками. Штриховий код графічно
позначає певну послідовність цифр, букв, спеціальних символів, наприклад %,
$, @, тощо.
Типова модель штрихового коду, що представлена на рис. 1.1 позначає
послідовність символів: А, 2, В, спеціальні символи “*” зліва і справа є
символами знаків СТАРТ та СТОП. Вони використовуються під час
декодування для визначення початку та кінця штрихового коду, а також
для його розпізнавання, але різні штрихові коди мають різні знаки СТАРТ,
СТОП.

Рис. 1.1 – Типова модель структури штрихового коду

Якщо сканувати штриховий код (перетнути всі штрихи та проміжки,
наприклад, сканером у вигляді оптичного олівця), то після декодування в PC
надійдуть три символи: А, 2 та В.
Штриховий код наносять на об’єкт обліку (сканування) з дотриманням
певних правил та геометричних пропорцій. Для надійного зчитування
штрихового коду перед знаком СТАРТ та після знаку СТОП мають бути зони,
що не містять ніяких зображень - так звані зони стабілізації (рис. 1.2).

Рис. 1.2 – Модель структури штрих-кодів

Зони стабілізації виконують й іншу функцію, вони дозволяють
сканувати штриховий код як зліва направо, так і справа наліво.
Під штриховим кодом друкують рядок символів, придатних для
візуального читання людиною - рядок візуально - зчитуваних символів.
Рядок візуально - зчитуваних символів - це власне та інформація, яку несе
штриховий код.
Штриховий код разом зі зонами стабілізації та рядком візуально -
зчитуваних символів утворюють штрих-кодову модель.
Слід зазначити, що у загальному випадку рядок візуально зчитуваних
символів може бути відсутній на штрих-кодовій моделі.
Штрих-кодова модель складається зі штрих-кодових знаків (ШКзнаків).
Розрізняють інформаційні та службові ШК-знаки. Інформаційний ШК-знак
подає відповідний символ комп’ютерного алфавіту, тобто відповідає одному
візуально - прочитаному символу. Службові ШК-знаки використовуються для
обмеження або розділення інформаційних ШК-знаків у штрих-кодовий моделі.
Службовими є ШК-знаки СТАРТ, СТОП та роздільний ШК-знак, який поділяє
штрих-кодову позначку на дві частини. Роздільний ШК-знак може бути
відсутній у штрих кодовій позначці.
Перед ШК-знаком СТОП може розташовуватись один або два ШК-
знаки контрольних символів. Контрольний символ використовується для
здійснення математичної перевірки правильності зчитування штрих-кодової
позначки. Він обчислюється за певними правилами і залежить від значень
інформаційних символів.
Кожному ШК-знаку штрихового коду можна поставити у відповідність
двійковий код (табл. 1.1), у якому 1 позначає штрих мінімально можливої
ширини, а 0 – проміжок мінімально можливої ширини. Штрихи та проміжки
називають елементами штрих-кодового знаку (рис. 1.3). Наприклад, ШК-
знаки, зображені на рис. 1.3, складаються з 6 елементів, з яких 3 елементи є
штрихами, а 3 – проміжками.

Таблиця 1.1
Схема відповідності ШК-знак та двійковий код

Ширина штрихів та проміжків вимірюється в модулях. Модуль – це
мінімальна ширина, якій кратні розміри всіх елементів штрихового коду.
Ширина найвужчого елемента, тобто штриха або проміжку штрих-кодового
знака дорівнює одному модулю. Отже, модуль є безрозмірною відносною
величиною.
ШК-знак на рис. 1.3 має ширину 9 модулів. Перший (лівий) штрих має
ширину 2 модулі, а інші два штрихи – по 1 модулю; ширини проміжків
дорівнюють 1, 1 та 3 модулі відповідно.

Рис. 1.3 – Модель структури штрих-кодового знаку

Таким чином, у штриховому коді інформацію несуть комбінації
штрихів і проміжків та їх ширини. Висота штрихів та проміжків не несе
інформаційного навантаження і вибирається тільки з огляду вимог
естетики та ергономіки (зручності зчитування).
1.4 Класифікація існуючих моделей штрих-кодів
Переважна більшість штрихових кодів має вигляд прямокутника.
Проте існують штрихові коди, які мають інший вигляд, що представлені
на рис. 1.4 а); б).

а) б)
Рис. 1.4 – Види моделей штрихові коди:
а) коди, знаки якого складаються з п’яти штрихів однакової ширини;
б) код, який зображується концентричними кільцями різної ширини

Моделі штрихових кодів (рис. 1.4, а), знаки якого складаються з п’яти
штрихів однакової ширини, але різної висоти, дозволяє подавати десяткові
числа. Модель (рис. 1.4, б) штрихового коду, в якому зображується
концентричними кільцями різної ширини, забезпечує його зчитування при
проходженні траєкторії читання через центр зображення незалежно від
напряму руху оптичного пристрою читання.
Існує модель Калракоду (рис. 1.5) представляє ШК-знаки, символіки
якої мають однакову структуру. Правильність зчитування контролюється
порівнянням двох частин зображення, що відображені на рис. 1.5 а); б).

Рис. 1.5 – Модель Калра-коду:
а) розподіл вагових коефіцієнтів; б) кодування цифр.
Аналіз існуючих структур моделей штрих-кодів показав, що перевагу
віддають штрих-кодам з прямокутною формою зображення, тобто
одномірним.
Слово одновимірні (1D) у даному випадку означає, що для зчитування
штрих-кодової моделі достатнім є одноосьове сканування.
Вісь сканування не обов’язково має бути горизонтальною, але повинна
перетинати без винятку всі штрихи та проміжки штрих-кодової позначки.
Відомо, що штрих-кодова структура моделі складається з ШК-знаків, які
розташовуються послідовно в один рядок. Кожний штрих-код має свій набір
ШК-знаків, які позначають символи комп’ютерного алфавіту.
Можливі символіки, ШК-знаки яких обмежені зліва, справа або з обох
боків – зліва та справа.
Структура моделей штрих-кодів, що обмежена зліва, починається
штрихом і завершується проміжком. Структура моделей штрих-кодів, що
обмежена справа, починається проміжком і завершується штрихом (рис. 1.6).
Крім того, розрізняють поняття паритету ШК-знака. ШК-знак непарного
паритету – це знак, сумарна ширина штрихів якого (у модулях) є непарним
числом. На рис. 1.6 ШК-знак, обмежений зліва, має непарний паритет
(сумарна ширина штрихів дорівнює 5 модулів). ШК-знак парного паритету -
це знак, сумарна ширина штрихів якого (у модулях) є парним числом. ШК-
знак на рис. 1.6, обмежений з обох боків, є знаком парного паритету (сумарна
ширина штрихів дорівнює 6 модулів).
ШК – знак, обмежений
зліва
ШК – знак,
обмежений
ШК – знак, справа
обмежений зліва та
справа

Рис. 1.6 – Моделі структур обмежень штрих-кодів

Якщо модель штрихового коду складається з ШК-знаків обмежених з
одного боку, то такий штриховий код називають неперервним.
Якщо ж до складу моделі штрихового коду входять ШК-знаки,
обмежені з обох боків, то вона дозволяє будувати тільки дискретні штрихові
коди – коди, у яких ШК-знаки відокремлені роздільними проміжками.
Дійсно, ШК-знаки, обмежені з обох боків, можна об’єднувати тільки
вставляючи між ними роздільні проміжки.
Під час побудови штрих-кодових моделей зі ШК-знаків, обмежених
тільки з одного боку, вставляти між ШК-знаками роздільні проміжки немає
потреби.
Існують штрихові коди, структура моделей штрих-кодів, яких вимагає
певної кількості інформаційних ШК-знаків. Такі штрихові коди називають
кодами з фіксованою довжиною. Відомі також моделі штрихових кодів зі
змінною довжиною, структура яких дозволяє мати довільну кількість
інформаційних ШК-знаків.
1.5 Властивості структур моделей штрих кодів
Важливою властивістю штрихового коду є його завадостійкість.
Завадостійким є штриховий код , який дозволяє виявляти помилки зчитування.
Завадостійкість досягається двома шляхами – математичним та
структурним.
Математичний шлях забезпечення завадостійкості ґрунтується на
приєднанні до інформаційних символів, що підлягають штриховому
кодуванню, одного або двох контрольних символів, які є функцією від
інформаційних символів і обчислюються за певним правилом.
У штрих-кодовій моделі контрольному символу відповідає контрольний
ШК-знак. У цьому випадку виявити помилку читання надзвичайно просто -
зчитати штрих-кодову модель (інформаційні та контрольний ШК-знак),
кожному штрих-кодовому знаку поставити у відповідність символ зі
структури моделі штрихового коду, обчислити значення контрольного
символу і порівняти з щойно зчитаним контрольним символом. Якщо вони
співпадають, то вважається, що штрих-кодова модель зчитана вірно. Інакше
приймається рішення про наявність помилки, і тоді зчитування необхідно
повторити, або ввести в РС рядок візуально-прочитуваних символів вручну (за
допомогою клавіатури).
Структурний шлях забезпечення завадостійкості штрихового коду
ґрунтується на тому, що у зображенні (структурі) ШК-знаків структури моделі
штрихового коду закладена надлишкова інформація, яка забезпечує виявлення
помилки зчитування. Правильність прочитаного штрих-кодового знака
визначається пристроєм декодування за кількістю елементів у ШК-знаку, за
паритетом знака (всі ШК-знаки структури моделі можуть мати однаковий
паритет), за довжиною ШК-знака в модулях, за співвідношенням вузьких та
широких штрихів або проміжків тощо.
Іншою важливою властивістю штрихових кодів є двонапрямність.
Штриховий код вважається двонапрямним, якщо правильність зчитування
досягається скануванням як зліва направо, так і справа наліво.
Сучасні штрихові коди є двокольоровими, найчастіше чорно - білими.
Багатокольорові штрихові коди, у яких інформація подається кольором
штриха (елемента) і поєднанням кольорів двох сусідніх елементів, ще не
набули поширення через технічні труднощі реалізації їх зчитування.
Висновки до розділу 1
У розділі 1 розглянуто загальні відомості про штрихові-коди. Визначено
мету штрихового кодування – це забезпечення швидкого і точного збору
інформації, де успіх забезпечується тільки створенням ефективних систем
управління на основі обробки штрих-кодової інформації, кінцевою метою
яких є скорочення витрат та підвищення продуктивності праці персоналу.
Наведені приклади свідчать про широку сферу застосування
штрихового кодування інформації, яке забезпечує високу швидкість,
точність та надійність введення інформації в реальному часі, а також
характеризується низькою вартістю створення штрих-кодових моделей і
простотою технічних засобів для їх зчитування.
В результаті виконання кваліфікаційної роботи магістра підтверджена
актуальність теми через проведений аналіз багатьох галузей застосування
штрих-кодових технологій.

РОЗДІЛ 2.
ДОСЛІДЖЕННЯ ЦИФРОВИХ ШТРИХ- КОДІВ
На теперішній час цікавість представляють моделі штрих-кодів: Codabar,
ABC-Codabar, MSІ, Delta Dіstance, Plessey, Delta Dіstance, Delta Dіstance (ІВМ),
BCD.
2.1 Аналіз основних характеристик моделей штрихового кодів
Codabar. Штриховий код Codabar розроблено фірмою Monarch
Markіng Systems, тому він відомий також як Monarch-код. Крім того, він
часто відомий як NW7-Code.
Codabar – цифровий код, але до його символіки (табл. 2.1) крім
десяткових цифр (0+9) входять також 6 спеціальних символів: -, $, :, /, .,
+. Отже, символіка Codabar налічує: 16 інформаційних символів, а також 4
службові символи а, b, с, d, які використовують як символи СТАРТ/СТОП.
У штрих-кодових знаках інформацію несуть як штрихи, так і
проміжки, причому використовуються дві градації ширини елементів -
широкий або вузький штрих та широкий або вузький проміжок. ШК-знаки
складаються з 7 елементів - 4 штрихів і 3 проміжків. Широкий елемент
позначає: "1", а вузький - "0". Штрих-кодовому знакові, отже, відповідає:
7 - розрядний двійковий код. Оскільки двійкові коди ШК-знаків містять
дві або три одиниці (решта - нулі), то ШК-знаки мають різну ширину. Так,
якщо відношення F ширини широкого елемента до ширини вузького
становить 2:1, то ШК-знаки, яким відповідають двійкові коди, що містять
дві одиниці, мають ширину 9 модулів (ШК-знаки символів 0+9, -, $), а ШК
знаки, яким відповідають двійкові коди, що містять три одиниці, – 10
модулів. ШК-знаки обмежені зліва і справа, тому Codabar є: дискретним
штриховим кодом. Штрих-кодова модель складається зі знаку СТАРТ,
послідовності ШК-знаків даних змінної довжини, ШК-знаку контрольного
символу (необов’язково) та знаку СТОП.
Таблиця 2.1
Реляційна модель структури штрихового коду Codabar

Будь-який з символів а, b, с, d може використовуватись як символ
СТАРТ або СТОП (на вибір користувача); часто один і той самий символ
виконує функцію як СТАРТ, так і СТОП.
При формуванні ШК моделі між ШК-знаками слід вставляти
роздільні проміжки шириною один модуль (рис. 2.1).

Рис. 2.1 – Структура моделі штрих-коду Codabar

На рис. 2.1 видно, що виготовлення ШК моделі може здійснюватися
з різною щільністю друку. При цьому основними параметрами є ширина
W модуля (в мм) та відношення ширини широкого елемента до ширини
вузького.
Мінімальне значення W має становити 0,191 мм, а значення F
повинно перебувати в діапазоні від 2:1 до 3:1. Мінімальна ширина зони
стабілізації дорівнює 10W, але не менше, ніж 2,54 мм. Якщо ШК модель
зчитують оптичним олівцем або ПЗЗ-сканером, то ширина зони
стабілізації повинна становити не менше 6,35 мм.
Мінімальна висота штрихів ШК моделі дорівнює 6,35 мм, але не
менше 15% загальної ширини моделі.
У разі потреби з метою підвищення надійності зчитування до складу
ШК моделі вводять ШК-знак контрольного символу, який розміщують,
перед знаком СТОП.
2.2 Методика формування значення контрольного символу штрих-
коду Codabar
Обчислення значення контрольного символу здійснюють за таким
чином: Кожному символу вихідної послідовності, включаючи символи СТАРТ
та СТОП, ставлять у відповідність його десяткове значення (табл. 2.1).
Ділять отриманий результат на 16 і знаходять остачу (частку
відкидають); віднімають остачу від числа 16 і отриманому значенню ставлять
у відповідність символ з табл.2.1.
Приклад формування моделі штрих-коду Codabar
− вихідна послідовність: а 287 .15$ - 14+b
− числові значення символів: 16 2 8 7 14 1 5 11 10 1 4 15 17
− сума числових значень: 16+2+8+7+14+1+5+11+10+1+4+15+17=111;
− числове значення контрольного символу:
▪ 111:16 = 6 остача 15;
▪ 16-15=1; контрольний символ:
▪ 1 кодова послідовність: а287.15$-14+1b.
Цю послідовність моделі штрих-коду Codabar виду 287.15$ 14+1
відображено на рис. 2.2.

Рис. 2.2 – Модель штрих-коду Codabar

Різновидом штрих-кодової моделі Codabar є штрих-кодова модель ABC-
Codabar, яку використовують на станціях переливання крові в США.
Особливістю ABC-Codabar є те, що вона забезпечує зчитування послідовності
ШК моделей Codabar сприймаючи зчитані дані як єдиний запис.
Конкатенація окремих ШК моделей в єдину модель досягається за
рахунок виконання двох умов:
− ШК моделі Codabar розташовують горизонтально в один ряд на
відстані 19 мм одна від одної;
− СТОП-символом попередньої ШК моделі і СТАРТ-символом
наступної позначки має бути символ “d”.
Приклад ШК моделі ABC-Codabar виду 1234+5678-90 наведено
на рис. 2.3.

Рис. 2.3 – Модель штрих-коду ABC-Codabar

Під час об’єднання даних два символи “dd”, що послідовно
зустрічаються, вилучаються з послідовності зчитаних даних. Ця
процедура працює у двох напрямках і дозволяє об’єднувати декілька
ШК моделей в єдиний запис.
2.2.1 Основні характеристики моделі штрихового коду MSІ
Штриховий код MSІ розроблено фірмою MSІ Data Corporatіon. MSІ –
цифровий код, його модель налічує 10 інформаційні та 2 службові
символи (табл. 2.2).
Таблиця 2.2
Структура модели ШК MSІ

Кожній десятковій цифрі відповідає 4-розрядний двійковий код, який
подається у вигляді ШК-знаку. Двійкова цифра подається комбінацією штриха
і проміжку: двійковій одиниці відповідає широкий штрих і вузький проміжок,
двійковому нулю – вузький штрих і широкий проміжок. Ширина широкого
елемента становить два модулі, вузького – 1 модуль, тобто в ШК MSІ
використовуються 2 градації ширини. Таким чином, для подання біта в ШК-
знаку відводять 3 модулі, а знак складається з 4 штрихів і 4 проміжків.
Ширина ШК-знаків становить 12 модулів, знаки обмежені зліва, отже,
MSІ е неперервним ШК.
Символу СТАРТ відповідає ШК-знак, що позначає двійкову “1”
(широкий штрих – вузький проміжок), а символу СТОП – ШК-знак, що
позначає двійковий “0” (вузький штрих – широкий проміжок), за яким слідує
вузький штрих.
Штрих-кодова модель складається зі знаку СТАРТ, послідовності ШК-
знаків даних довжиною до 15 знаків, одного або двох знаків контрольних
символів (необов’язково) та знаку СТОП.
Ширина модуля може становити 0,2-0,6 мм, мінімальна висота
штрихів – 7,62 мм, мінімальна ширина зони стабілізації – 6,35 мм.
Модель сформованого ШК MSІ показано на рис. 2.4.

Рис. 2.4 – Ш трих-кодова модель ШК MSІ

У випадку двох контрольних символів перший з них враховується
при обчисленні значення другого символу.
Застосовують два алгоритми для визначення контрольного
символу – алгоритм “ІBM модуль 10” та алгоритм “ІBM модуль 11”. Але
другий контрольний символ визначають тільки за алгоритмом “ІBM
модуль 10”.
Модель алгоритм розрахунку контрольної цифри. Послідовність
розрахунок значення контрольної цифри для “ІBM модуль 10” представлена на
рис. 2.5, як модель алгоритму “ІBM модуль 10”.

1. Вибрати цифри, розташовані у
вихідній послідовності (нумерація
справа наліво) на непарних
позиціях, і об’єднують їх у число.

2. Умножити отримане п.1 число на 2, та
зберегти

3. Отримати суму кожної цифри
результату п. 2, та зберегти

Додати кожну цифру отриманого
4. Отрреизумлаьттиа тус уму чисел, які розташовані у

вихідній послідовності на парних позиціях.

5. Додати результати, отримані в п 3
та п.4.

6. Поділити отриманий результат на
10. Відняти остачу від 10.

Рис. 2.5 – Модель алгоритму розрахунок значення контрольної цифри
для “ІBM модуль 10”
Використовуючи модель алгоритму “ІBM модуль 10” , що зображено на
рис. 2.5 виконується розрахунок значення контрольної цифри, що наведено на
прикладі для вихідної послідовності 8 7 6 5 4 3 9:
1) R1=8649,
2) R2=8649*2=17298,
3) R3=1+7+2+9+8=27,
4) R4=3+5+7=15,
5) R5=R3+R4=27+15=42,
6) 42:10=4 остача 2; 10-2=8,
Отже, контрольна цифра: 8.
Таким чином, кодова послідовність: 87654398.
Формування моделі алгоритму “ІBM модуль 11” зображена на рис. 2.6:

1. Під цифрами вихідної послідовності
справа наліво розташовані циклічно
повторювані від 2 до 7 вагові коефіцієнти.

2. Знайти суму попарних добутків цифр
вихідної послідовності на відповідні вагові
коефіцієнти.

3. Контрольною цифрою є найменше число,
додавання якого до отриманого результату

дає число кратне 11.

Рис. 2.6 – Формула моделі алгоритму “ІBM модуль 11”
Використовуючи модель алгоритму “ІBM модуль 11”, що зображено на
рис. 2.6 виконується розрахунок значення контрольної цифри, що наведено на
прикладі вихідної послідовності.
− вихідна послідовність: 6 5 2 0 4 3 7 1;
− вагові коефіцієнти: 3 2 7 6 5 4 3 2;
− сума добутків:
(1 х2)+(7х3)+(3х4)+(4х5)+(0х6)+(2х7)+(5х2)+(6х3) = 97,
− обчислення контрольної цифри:
(9х11)-97 = 2
Отже, контрольна цифра: 2.
Таким чином, кодова послідовність: 652043712.
ШК модель, що відповідає цій послідовності, обчисленим за алгоритмом
“ІВМ модуль 11” наведена на рис. 2.7.

Рис. 2.7 – Структура моделі ШК MSІ з контрольним символом, яка
обчислена за алгоритмом “ІВМ модуль 11”
2.2.2 Основні характеристики моделі штрихового коду Delta
Dіstance
Штриховий код Delta Dіstance розроблено фірмою ІBM, тому його часто
називають “ІBM Delta Code” і позначають ∆ІВМ.
Delta Dіstance – цифровий код з 4 алфавітними символами
(К, L, М, О)
В якому інформацію несуть тільки проміжки (табл. 2.3), штрихи у межах
ШК-знаку виконують роль роздільних елементів. Крім десяткових цифр (0+9)
та згаданих 4 символів до моделі ШК ЛІВМ входять також два службові
знаки – СТАРТ та СТОП.
Таблиця 2.3

Схема відношень символік штрих-коду Delta Dіstance (∆ІВМ)

У ШК ∆ІВМ використовується дві градації ширини елементів. Штрих-
кодові моделі обмежені зліва і справа, тому ця штрих-кодова модель –
дискретна. ШК-знаки складаються з 6 штрихів та 5 проміжків. Вузькому
проміжку відповідає двійковий “0”, а широкому – двійкова “1”. ШК-знаки
мають змінну ширину. Відношення ширини широкого проміжку до вузького
має становити 3:1, тому ширина ШК-знаку становить 13 або 15 модулів.
ШК модель складається зі знаку СТАРТ, ШК-знаків даних (до 16), ШК-
знаку контрольного символу (необов’язково) та ШК-знаку СТОП. При
формуванні ШК-позначки між ШК-знаками вставляють роздільні проміжки
шириною 3 модулі (рис. 2.8). Висота штрихів у ШК моделі рекомендується
не менше 10 мм, у загальному випадку – не менше 15 % ширини позначки.

Рис. 2.8 – Структура штрих-кодової моделі Delta Dіstance (∆ІВМ)

Обчислення значення контрольного символу здійснюють за таким
алгоритмом (позиції символів нумерують справа наліво, контрольний символ
С розташовують на позиції 1). Формула моделі алгоритму “Обчислення
контрольного символу штрих-кодової моделі” зображена на рис. 2.9.

1. Починаючи з позиції 2 цифри, що розташовані у
вихідній послідовності на парних позиціях, помножити на
2, а цифри, розташовані на непарних позиціях, – на 1.

2. Отримані у п.1 числа додати, але якщо число
дворозрядне (перевищує 9), то у підсумовуванні беруть
участь окремі розряди цього числа.

3. Контрольним символом є число, що доповнює
отриманий результат до найближчого більшого числа

кратного 10.

Рис. 2.9 – Модель алгоритму обчислення контрольного символу
штрих-кодової моделі

Використовуючи модель алгоритму “Обчислення контрольного символу
штрих-кодової моделі”, що зображено на рис. 2.9 виконується розрахунок
значення контрольної цифри, що наведено на прикладі
позиції цифр: 9 8 7 6 5 4 3 2 1
вихідна послідовність: 1 2 5 3 4 6 8 7 С
вагові коефіцієнти: 1 2 1 2 1 2 1 2
значення попарних добутків: 1 4 5 6 4 12 8 14
сума: 1+4+5+6+4+1+2+8+1+4 = 36,
Отже, контрольний символ: С= 40-36 = 4,
Таким чином, кодова послідовність: 125346874.
Цій послідовності відповідає ШК модель Delta Dіstance, що відображена
на рис. 2.10.

Рис. 2.10 – Модель штрих-кодової моделі Delta

Таким чином, показано послідовність 12534687 у вигляді штрих-кодової
моделі Delta Dіstance (∆ІВМ) з контрольним символом (завершальна 4).
2.2.3 Основні характеристики моделі штрихового коду
Plessey
Структура штрих-коду Plessey – цифрова, але його модель (табл. 2.4)
крім цифр 0-9 дає можливість користувачеві задати 6 алфавітних (або
спеціальних) символів (позначені х). Цю штрих-кодову модель розроблено
Plessey Company.
Модель ШК Plessey налічує 16 інформаційних символів, символ СТАРТ
та два символи СТОП.
Інформаційні символи кодуються 4-розрядними двійковими
послідовностями. Особливістю двійкових кодів є те, що їх вагові коефіцієнти
розміщено у зворотному порядку – 1-2-4-8 (а не 8-4-2-1).
Двійковій цифрі відповідає комбінація штриха і проміжку: нулеві
відповідає вузький штрих і широкий проміжок, а одиниці – широкий штрих і
вузький проміжок.
Таблиця 2.4
Символіка штрихового коду Plessey

У ШК-знаку, який відповідає двійковому нулю, штрих займає 20 %
ширини, а проміжок – 80 %; у ШК-знаку, який відповідає двійковій
одиниці, штрих займає 55 % ширини, а проміжок – 45 %.
ШК-знаки символів складаються з 4 штрихів та 4 проміжків.
Сумарна ширина вузького штриха і широкого проміжку дорівнює
сумарній ширині широкого штриха і вузького проміжку. Отже, в ШК-
знаках символів двійковому біту відведена стала ширина.
ШК-знак Plessey обмежений зліва, отже, він є неперервним ШК.
Штрих-кодова модель ШК Plessey складається зі знаку СТАРТ, ШК –
знаків даних (від 5 до 20 знаків), двох контрольних ШК – знаків та знаку
СТОП. У випадку однонапрямного зчитування ШК – моделі (зліва направо)
використовують знак СТОП, якому відповідає двійковий код “11” (широкий
штрих – вузький проміжок – широкий штрих – зона стабілізації).
У випадку двонапрямного зчитування використовують знак СТОП,
який складається з надширокого штриха (займає ширину, відведену для
одного двійкового розряду, у табл. 4.4 цей штрих позначено двома
одиницями) та 4 проміжків і 4 штрихів, яким при їх зчитуванні справа на ліво
відповідає двійковий код 1100.
Приклад формування ШК – позначки наведено на рис. 2.8

Рис. 2.8 – Формування двонапрямної штрих-кодової моделі Plessey.

Для обчислення контрольних символів у штрих-кодовій моделі
Plessey застосовують технологію циклічних кодів. Значення контрольних
символів обчислюють у двійковому вигляді. Контрольна цифра являє
собою 8-бітову послідовність, яку розбивають на дві тетради і кожній з
них ставлять у відповідність символ з табл. 2.4.
Розглянемо формування контрольної цифри.
Відомо, що n-розрядна двійкова послідовність у позиційній системі
числення може бути подана у вигляді полінома ступеня n-1.
Нехай d(x) – поліном даних, а g(x) – генераторний поліном ступеня
m. Тоді послідовність контрольних бітів, подана у вигляді полінома r(x),
може бути обчислена так:

Для штрих-кодової моделі Plessey використовують
m=8,
х=2 (х € {0, 1}).
Приклад обчислення контрольної 8-розрядної двійкової
послідовності:
вихідна алфавітно-цифрова послідовність: 2 9 5 0 1 3
двійкове подання: 0100 10011010 0000 1000 1100
поліном даних: d(2) = 222+219+216+215+213+27+23+22
генераторний поліном:
g(2) = 28+27+26+25+23+21

.

Розбивши одержану послідовність на тетради (0111, 0100) знаходимо в
табл. 4.4 відповідні контрольні символи: х2, де х – символ з кодом 0111.
Отже, кодова послідовність має вигляд 295013х2, їй відповідає
ШКмодель на рис. 2.9 (випадок однонапрямного ШК).

Рис. 2.9 – Подання послідовності 295013 у вигляді однонапрямного ШК
моделі Plessey (х2 – контрольні символи)
Особливістю ШК моделі Plessey є те, що зверху та знизу ї ї
обрамлюють горизонтальними штрихами – широким зверху і вузьким
знизу, а візуально – зчитувані символи наносять над штрих-кодовою моделлю.
Наявність 2 контрольних символів у ШК моделі забезпечує високу вірогідність
зчитаних даних ( ймовірність не виявлення помилки становить108).
2.2.4 Основні характеристики моделі штрихового коду BCD
У штриховому коді BCD (Віпагу Coded Decіmal – двійково-кодований
десятковий код) кожній десятковій цифрі відповідає 4-розрядний
двійковий код з ваговими коефіцієнтами 1-2-4-7 (табл. 2.5).
Таблиця 2.5
Символіка штрихового коду BCD

Штрих-кодові знаки складаються з 4 елементів – двох штрихів та двох
проміжків. Як штрихи, так і проміжки можуть бути широкими або вузькими
(дві градації ширини). Відношення ширини широкого елемента до
ширини вузького може перебувати в діапазоні від 2:1 до 3:1.
Штрих-кодові знаки обмежені зліва, отже, код - неперервний.
Відмінною рисою цього ШК є змінна ширина ШК-знаків –
4 інформаційні знаки мають ширину 5 модулів (при F = 2:1), а решта –
6 модулів. Це забезпечує високу щільність подання інформації.
Формування ШК моделі показано на рис. 2.10.

Рис. 2.10 – Формування штрих-кодової моделі BCD

ШК модель складається зі знаку СТАРТ, ШК-знаків даних, ШК-знаку
контрольного символу (необов’язково) та ШК-знаку СТОП. Ширина зони
стабілізації має становити не менше 10W, де W – ширина модуля.
Обчислення контрольного символу здійснюють за алгоритмом
“модуль 10, фактор 3”.
Наприклад,
вихідна послідовність: 6 5 4 3 2 1 0 5
вагові коефіцієнти: 1 3 1 3 1 3 1 3
1) R1 = (5+1+3+5)*3 = 42,
2) R2 = 0+ 2 + 4 + 6 = 12,
3) R=R1 +R2=42+12=54,
4) контрольний символ: 60 - 54 = 6.
кодова послідовність: 654321056.
Отриманій послідовності відповідає ШК модель, що зображена на рис. 2.11.

Рис. 2.11 – Цифрова послідовність 65432105 у вигляді штрих-кодової моделі
BCD з контрольним символом

Класифікаційна схема лінійних цифрових штрих-кодів наведена на рис. 2.12

Цифрові моделі штрих-кодів

Plessey MSІ ΔІВМ Codabar BCD

Сімейство штрих-кодів
EAN/UPC Сімейство штрих-кодів ”2/5”

EAN-8 EAN-13 Code 11 Code 2/5

UPC-E UPC-A 2/5 Matrіx ІTF

2/5 Compressed 2/5 Data-logіc

2/5 2/5
Іnverted Іndustrіal

Рис. 2.12 – Схема моделей цифрових штрихових кодів

Побудована схема (рис. 2.12) сприяє визначенню подальшого
дослідження лінійних штрих кодів, що зменшує час на проектування і, як
наслідок зменшується вартість.
2.3 Порівняльний аналіз цифрових моделей штрих-кодів.
Для визначення кращих цифрових штрих-кодів в роботі створено
реляційну модель показників ШК Codabar, MSІ, ЛІВМ, Plessey, BCD, яка
наведено у табл. 2.6.
Таблиця 2.6

Реляційна модель відповідності показників для штрих-кодів

Модель Соdаbаr МSІ ΔІВМ Рlеsseу BCD
(F=3:1)
Склад моделі 10 цифр, 6 10 цифр 10 цифр, 4 . 10 цифр. 10 цифр
спец. алф. 6 алф./спец
1СТАРТ,
Кількість символів 4с иСмТвАолРІТВ/ 1 СТАРТ, 1 1 СТАРТ,
сиСмТвАоРлТи , символІВ
СТАРТ, СТОП СТОП 1 СТОП 1 СТОП 2 СТОП 1 СТОП
Тип коду дискретний неперервни дискретний неперервни непе рервни
Структура ШК- й й й
моделі 4Ш, ЗП 4Ш, 4 П 6Ш, 5П 4Ш, 4П 2Ш, 2П
Носій інформації Ш+П комб. Ш і П П комб. Ш і П Ш+П
Кількість
елементів у 7 8 11 8 4
ШК- знаку
Кількість градацій
ширини 2 2 2 2 2
елементів
Сталість ширини
змінна стала змінна стала змінна
ШК-знаків
Ширина ШК-
9 або 10 13 або 15 5 або 6,
знаків при F=2:1, 12 12
mср=9.25 mср=14.29 mср=5.6
модулів

Продовження таблиці 2.6

Модель Соdаbаr МSІ ΔІВМ Рlеsseу BCD
(F=3:1)
.
Інформаційна
щільність ШК-
0.39 0.28 0.22 0.33 0.59
знаків (при F=2:1).
біт/модуль
Довжина ШК змінна змінна змінна змінна змінна
Наявність конт-
необов’яз необов’яз необов’яз так, 2 необов’яз
рольних символів ково ково 1 або 2 ково ково
Фізична
щільність ШК (при 3.25 2.78 1.93 2.78 5.95
F=2:1, W=0.3 мм)
символів/см
Ширина ШК-
моделі у випадку
8-символьної
послідовності.
3 урахуванням 103 103 150 123 60
знаків СТАРТ,
СТОП при F=2:1
а) у модулях

б) у міліметрах

30.9 30.9 45.0 36.9 18.0

Отже, штрих-коди Codabar, MSІ, ЛІВМ, Plessey, BCD належать до
;
,,
цифрових ШК. При цьому ШК: Codabar, ЛІВМ, Plessey мають, крім цифр
(0+9), у складі моделі декілька алфавітних або спеціальних символів, а саме:
Codabar та Plessey – 6 символів; ЛІВМ – 4 символи. (табл. 2.6).
ШК Codabar та ЛІВМ – дискретні; решта – неперервні.
Тільки в ШК ЛІВМ інформацію несуть проміжки, в Codabar та BCD- як
штрихи, так і проміжки, а в MSІ та Plessey інформація подається
комбінацією штриха та проміжку.
Цифрові ШК використовують дві градації ширини елементів, для них
параметр F може перебувати в діапазоні від 2:1 до 3:1.
Лише ШК ЛІВМ потребує F = 3:1. Сталу ширину ШК-знаків мають
штрихові коди MSІ та Plessey, ШК-знаки Codabar, ЛІВМ та BCD мають
змінну ширину.
Найменшу ширину мають ШК-знаки коду BCD, за умови F=2:1 чотири
ШК-знаки з десяти мають ширину 5 модулів, решта – 6 модулів, середнє
значення ширини mcp = 5,6 мод.
Ця штрих-кодова модель забезпечує найвищу інформаційну
щільність – 0,59 біт/мод та фізичну щільність – 5,95 символів на 1 см.
2.4 Дослідження двовимірних ШК
2.4.1 Аналіз моделі структури ШК QR-code
QR-code – двовимірний матричний штрих-код, розроблений в 1994 році
японською автомобільною компанією Denso Wave.
Сфера застосування дуже широка, але найчастіше використовують для
зберігання гіперпосилань на веб-сайти або на додатки для телефону, основним
напрямком є рекламування продуктів в магазинах.
У QR-коду є можливість зберігати інформацію в зображенні розміром
від 21х21 до 177х177 пікселів.
За об’ємом інформації, яка зберігається QR-кодах поділяється
наступним чином:
− характеристики для цифрового кодування – до 7089 цифр (10 біт на
3 цифри);
− алфавітно-цифрове кодування – до 4296 символів (11 біт на
2 символів);
− байтові кодування – до 2953 байтів;
− ієрогліфи – до 1817 ієрогліфів (13 біт на 1 ієрогліф).
Приклад типового QR-коду зображено нижче на рис. 2.13.

Рис. 2.13 – Модель двумірної структури Qr-code

Верифікація великого розповсюдження QR-коду підтверджується через
наявність можливості його зчитування з будь-якого сучасного новішого
смартфону.
2.4.2 Аналіз особливостей моделі структури ШК Data Matrіx
Data Matrіx – двовимірний матричний штрих-код, розроблений
Американською міжнародною корпорацією RVSІ/Acuіty Cі Matrіx.
Найчастіше використовується на деталях, друкованих платах, в електроніці,
іноді при побутові автомобілів, харчовій/оборонній промисловості,
енергетичній та машинобудуванні.
Приклад моделі структури ШК Data Matrіx зображено нижче на
рис. 2.14.

а)

б)
Рис.2.15. Модель структури ШК Data Matrіx:
(а) основна структура ШК; (б) порядок заповнення.
1. Фіолетовий колір – калібрувальні елементи для пошуку та
синхронізації матричного штрих коду.
2. Зелений колір – інформація, яку зберігає даний матричний код.
3. Жовтий колір – заповнення (використовується, якщо залишається
вільне місце після додаванні збереженої інформації).
4. Червоний колір – дані, які відповідають за виправлення помилок при
зчитуванні коду.
Розмір коду дорівнює від 10х10 до 144х144 пікселів.
Обсяг даних може містити до 3 КВ.
2.4.3 Аналіз особливостей моделі структури ШК Aztec code
Aztec Code – двовимірний матричний штрих-код, розроблений доктором
Ендрю Лонгакрком (Andrew Longacre).
Найчастіше моделі ШК Aztec code використовується у Польщі та
Нідерландах:
− авіакомпаніями;
− залізничниками для створення квитків;
− для реєстраційних документів.
Приклад цієї моделі зображено нижче на рис. 2.15 а) та б).

а)

б)
Рис. 2.15 – Модель структури ШК Aztec code
1. Червоним та чорним кольором позначено калібрувальні елементи, за
допомогою яких можна відрізнити від інших версій матричних штрих кодів та
знайти його границі (пошук та синхронізація).
2. Зелений колір – області для зберігання службової інформації (40 біт,
по 10 біт з кожної сторони).
3. Блакитний та синій колір – дані (власне інформація), які радіально
розходяться від центру.
Аналіз існуючих двовимірних матричних штрих-кодів показав, що QR-
code є найпопулярнішим з усіх видів матричних штрих кодів.
Особливість затребуваності його полягає в тому, що він має велику швидкість
зчитування та великий розмір зберігання інформації.
Висновки до розділу 2
У розділі 2 досліджено структури:
− лінійних цифрових моделей штрих-кодів;
− двовимірних матричних штрих-кодів.
За результатами дослідження виявлено характерні особливості, яка
полягає в тому, що вони при кодуванні лінійних цифрових моделей ШК мають
можливість варіювати довжиною цифрової послідовності підвищуючи якість
характеристик, що розширює сферу застосування і, як наслідок, зменшується
вартість виробу.
Підвищення інформаційної надійності запропоновано методики
розрахунків значень контрольних цифр.
Розроблена модель класифікаційної схеми лінійних цифрових штрих-
кодів, що дозволяє швидше визначити напрямок подальшого їх розвитку.
Серед двовимірних матричних штрих-кодів виявлено, найкращі
показники мають модель структури ШК QR-code. Особливість, якого полягає
в тому, що він має велику швидкість зчитування та великий розмір зберігання
інформації.

РОЗДІЛ 3.
ДОСЛІДЖЕННЯ АЛФАВІТНО-ЦИФРОВИХ ШТРИХ-КОДІВ
3.1 Аналіз основних характеристик сучасних моделей штрих-кодів
3.1.1 Моделі ШК Code 39 та його похідних
Штриховий код Code 39 розроблено у 1974 році фірмою lntermec.
Структура моделі Code 39 – має перший алфавітно-цифровий
штриховий код, який крім цифр 0-9 може кодувати латинську абетку
(великі літери) та 8 спеціальних символів.
ШК Code 39 широко використовують у промисловості, торгівлі,
медицині, бібліотеках, урядових установах та військовій галузі.
ШК Code 39 ( також відомий як код «3 із 9») дістав назву через
структуру своїх ШК-знаків, у яких 3 елементи з 9 – широкі, а решта 6 –
вузькі. У цьому ШК використовуються дві градації ширини елементів.
Структура моделі штрих-коду Code 39 налічує 44 символи (табл. 3 .1),
один з яких (*) використовується як знак СТАРТ/СТОП. Кожний ШК-знак
складається з 9 елементів - 5 штрихів і 4 проміжків, 3 елементи широкі,
6 – вузькі. З 5 штрихів – 2 широкі (можливі 10 варіантів перестановок), а з
4 проміжків –·1 широкий (чотири варіанти перестановок), що дає 10х4=40
різних ШК-знаків. Ще 4 знаки складаються з 5 вузьких штрихів та 3
широких проміжків.
ШК Code 39 – дискретний штриховий код, оскільки його ШК-
знаки обмежені зліва та справа. За умови F=2:1 ширина ШК-знаків
становить 12 модулів. ШК-позначка штрихового коду 39 (рис. 3 .1)
складається з ШК-знаку СТАРТ (символ «*»), ШК-знаків даних змінної
довжини, ШК-знаку контрольного символу (необов’язково) та ШК-
знаку СТОП (символ«*»). Ширина зон стабілізації повинна бути не
меншою, ніж 10W, де W-ширина вузького елемента.
Висота ШК-позначки має становити 15 % ширини штрихового
коду, але не менше 6,5 мм. Якщо ШК-позначку зчитують лазерним
сканером на відстані, то її висота встановлюється залежно від величини
відстані та умов зчитування.
Міжзнакові роздільні проміжки зазвичай мають ширину 1 модуль,
але можуть бути збільшені до 3 модулів; мінімальна ширина модуля –
0,19 мм.
Відношення ширини широкого елемента до ширини вузького може
змінюватися від 2:1 до 3:1, або від 2,25:1 до 3:1, якщо ширина модуля
менша, ніж 0,5 мм.
Таблиця 3.1
Модель штрихового коду Code39

Рис. 3.1. Формування штрих-кодової моделі Code 39

ШК Code 39 – двонапрямний код, що дозволяє сканувати ШК
позначку як зліва направо, так і справа наліво.
Завдяки сталій структурі ШК-знаків ШК Code 39 забезпечує високу
надійність зчитування. За умови високої якості друку помилка трапляється
на 70 млн. відсканованих ШК-позначок.
У зв’язку з цим у більшості випадків контрольний символ не
потрібен. Але незважаючи на високу надійність ШК Code 39 контрольний
символ рекомендується застосовувати там, де вимагається виняткова
надійність, а також коли має місце низька якість друку штрих-кодової
моделі.
Для обчислення контрольного символу необхідно:
1) кожному символу вихідної алфавітно-цифрової послідовності
поставити у відповідність йога номер (табл. 3 .1);
2) знайти суму номерів символів;
3) отриманий результат поділити на 43 і знайти остачу (частку
відкинути);
4) остачі поставити у відповідність символ з символіки ШК Code 39.
Використовуючи модель алгоритму "Обчислення контрольного символу
штрих-кодової моделі" , що зображено на рис 2.9 виконується розрахунок
значення контрольної цифри, що наведено на прикладі
Наприклад,
вихідна послідовність: А B C 8 L;
номери символів: 10 11 12 8 21;
сума номерів: 10 + 11 + 12 + 8 + 21 = 61;
ділення на 43: 62 : 43 = 1 остача 19;
контрольний символ: J (номер 19 відповідає символу J).
Отже, вихідна послідовність з контрольним символом має вигляд
ABC8LJ, їй відповідає ШК-позначка на рис. 3.2.

Рис.3.2 – Візуалізація послідовності ABC8L
в штрих-кодовій моделі Code 39
Подання послідовності ABC8L у вигляді ШК Code 39 з контрольним
символом ШК Code 39 часто використовують у тих випадках, коли
необхідно виконати велику кількість зчитувань штрих-кодових
повідомлень і вважати їх єдиним цілим, тобто коли штрих-кодове
повідомлення розбито на декілька коротких.
У цьому випадку, якщо перший інформаційний ШК-знак у моделі є
пропуском (SPACE), то зчитувальний пристрій приєднує інформацію, яка
міститься в даній ШК моделі, в свій буфер. Ця операція виконується для
всіх повідомлень (штрих-кодових моделей), які містять пропуск на
початку повідомлення.
Коли зчитується ШК модель, яка не містить початкового пропуску,
інформація додається в буфер і читання довгого штрих-кодового
повідомлення завершується.
ШК Code 39 – один з найпоширеніших штрихових кодів, тому на
його основі створено інші штрих-кодові моделі:
1) Code 39 Full ASCІІ,
2) ШК CІP
3) ШК Code 32.

3.1.2 Основні характеристики моделі штрих-коду Code 39
Full ASCІІ
Модель штрих-коду Code 39 формується лише великими літерами
латинської абетки. Однак є потреба подавати штрих-код Code 39 для
введення в ПК будь-який текст. Тому була розроблена версія штрих-коду
Code 39 для подання символів комп’ютерного алфавіту, яка дістала назву
Code 39 Full ASCІІ. Ця версія дозволяє подавати 128 символів ASCІІ у
вигляді штрих-коду.
ШК Code 39 Full ASCІІ використовує ту ж модель, що й Code 39
(табл.3.1), яка, як відомо, налічує 43 інформаційні символи. Для подання
решти символів ASCІІ використовують комбінації двох символів ШК Code
39, причому першим символом пари має бути один із символів $,/,% або
+, а другим - одна з 26 букв латинської абетки.
Кодування символів ASCІІ за допомогою символів ШК Code 39
подано в табл. 3.2.
Наприклад, символу d відповідає комбінація + та D символів ШК
Code 39. ШК-знак символу d формується шляхом об’єднання ШК-знаку
символу + та ШК-знаку символу О ШК Code 39:

Деякі символи ASCІІ мають два способи подання в ШК Code 39 Full
ASCІІ. Наприклад, цифра 4 може подаватися як символом4 ШК Code 39, так
і комбінацією двох символів ШК Code 39, а саме /Т, а символ DEL має: 4
способи подання. Кожній великій латинській літері в ШК Code 39 Full
ASCІІ відповідає лише один символ ШК Code 39. Структуру штрих-кодової
моделі C o d e 39 Full ASCІІ показано на рис. 3.3.

Рис. 3.3 – Структуру штрих-кодової моделі C o d e 39 Full ASCІІ

Якщо під час сканування ШК моделі сканер переведено в режим
«Full ASCІІ», то у разі зчитування одного з спеціальних символів $, %, /
або + наступна за ним велика літера в пapі зі зчитаним символом
сприймається як символ ASCІІ; якщо ж за спецсимволом йде цифра, пропуск
або інший символ, що не є великою латинською літерою, то спецсимвол
сприймається як відповідний символ ASCІІ.
Систему розпізнавання можна перевести в режим «Full ASC/1» або
вийти з нього за допомогою перемикача на сканері або шляхом
зчитування керуючих ШК-знаків сканера:
+$ - перейти в режим «Full ASCІІ»,
-$ - вийти з режиму «Full ASC/1»,
які виконують функцію програмного перемикача.
На практиці це означає, що одним і тим самим сканером, який не має
апаратного перемикача, можна зчитувати ШК-повідомлення як Code 39,
так і Code 39 Full ASCІІ, але для цього до складу ШК-позначки слід включати
керуючі ШК-знаки:
.

Таблиця 3.2
Кодування символів ASCІІ за допомогою символів ШК Code 39

3.2 Основні характеристики моделі штрихового коду CІP
Структура штрих-кодової моделі CІP є похідна від моделі штрих-
коду Code 39 і використовується у Франції організацією «Club lnter-
Pharmaceutіque» для маркування медичних препаратів. Часто його
називають French Pharma Code.
У структурі моделі штрих-коду CІP використовуються тільки цифри
та символ СТАРТ/СТОП з символіки ШК Code 39. Отже, CІP є цифровим
ШК.
Структура штрих-кодової моделі коду CІP складається зі знаку
СТАРТ, 6 ШК-знаків даних, ШК-знаку контрольного символу та знаку
СТОП. Довжина ШК CІP фіксована. Номінальна ширина модуля становить
0,3 мм, а F=2,5:1. Під час виготовлення штрих-кодової моделі до номінальних
розмірів може бути застосований масштабний коефіцієнт від 0,7 до 4. Крім
того, існує стандарт виготовлення штрих-кодових моделей з високою
щільністю знаків, який передбачає ширину модуля 0,19 мм, а F=2,24:1.
Обчислення контрольного символу здійснюють за таким
алгоритмом:
1) починаючи зліва направо цифри вихідної послідовності множать
відповідно на 2, 3, 4, 5, 6 ,7 і знаходять суму добутків;
2) ділять отриману суму на 11 і знаходять остачу, яка і є
контрольною цифрою.
Наприклад,
вихідна послідовність: 3 4 8 1 6 5;
коефіцієнти: 2 3 4 5 6 7;
сума: 3х2+4х3+8х4+1х5+6х6+5х7=126;
ділення: 126 : 11 = 11 остача 5;
контрольна цифра: 5.
Отже, вихідна послідовність з контрольним символом має вигляд 3
4 8 1 6 5 5, і їй відповідає ШК-модель на рис. 3.4

Рис.3.4 – Подання послідовності 3481655 у вигляді ШК CІP

Якщо остача дорівнює 10, то контрольна цифра не може бути
визначена і її відкидають.
3.3 Основні характеристики моделі штрихового коду Code 32
Структура штрихового коду Code 32 також ґрунтується на моделі
штрих-коду Code 39. У цьому ШК використовують 10 цифр (0-9) та 22
латинські літери (без А,Е,І,O) ШК Code 39 (табл. 3.3), а також символ
СТАРТ/СТОП(*).
ШК Code 32 використовується міністерством охорони здоров’я Італії
для маркування фармацевтичної продукції, тому часто цей ШК називають
ltaly Pharma Code.
Фармацевтична продукція позначається 8-цифровою десятковою
послідовністю, перший символ якої дорівнює 0, а наступні 7 цифр (Ц),
позначають товар.
До цієї послідовності долучають контрольну цифру (С), яка
обчислюється спеціальним чином, і отриману 9-цифрову десяткову
послідовність перетворюють у 6-розрядну послідовність символів ШК
Code 32.

ШК модель Code 32 складається зі знаку СТАРТ(*), 6 знаків даних та
знаку СТОП(*). Але під ШК у рядку візуально зчитуваних символів
записують цифрову десяткову послідовність (а не послідовність
символів ШК Code 32).
Симивол ШК Значення Симивол ШК Значення
Code 32 символу Code 32 символу
0 0 J 16
1 1 K 17
2 2 L 18
3 3 M 19
4 4 N 20
5 5 P 21
6 6 Q 22
7 7 R 23
8 8 S 24
9 9 T 25
B 10 U 26
C 11 V 27
O 12 W 28
F 13 X 29
G 14 Y 30
H 15 Z 31

Після зчитування ШК моделі отримують 6 символів ШК Code 32, які
перетворюють у 9-цифрову десяткову послідовність. Далі обчислюють нове
значення контрольної цифри й порівнюють з щойно отриманою контрольною
цифрою. Вихідну 8-цифрову десяткову послідовність У
цій послідовності =0.
Контрольну цифру С обчислюють таким чином.
1. Знаходять 4 значення:
=2* , =2* , =2* , =2* .
2. Для кожного (і=1-4) знаходять частку та залишок від ділення
на 10.
3. Знаходять суму .
4. Знаходять суму D= .
5. Знаходять суму S=P+D.
6. Знаходять остачу від ділення S на 10 (частку відкидають), яка і є
контрольною цифрою.
3.4 Основні характеристики моделі штрихового коду Code 39 Full
ASCІІ
Штрих-кодову модель Code 93 розроблено фірмою lntermec у 1982 р.
з метою отримання вищої інформаційної щільності, ніж у ШК Code 93, для
такої ж кількості алфавітно-цифрових символів.
Структура моделі штрих-коду Code 93 налічує 47 символів
(табл. 3.4): 10 цифр, 26 великих латинських літер, 7 спеціальних символів,
4 префіксні символи та символ “□”, який виконує функцію СТАРТ/СТОП.
Кожний ШК-знак має ширину 9 модулів і складається з 3 штрихів та
3 проміжків (звідси і назва коду). У ШК Code 93 використовуються
4 градації ширини елементів.
ШК Code 93 – неперервний штриховий код, оскільки його ШК-знаки
обмежені тільки зліва.
Таблиця 3.4
Модель структури штрих-коду Code 93

Структура моделі штрихового коду Code 93 (рис. 3.6) складається з
ШК-знаку СТАРТ (символ “□”), ШК-знаків даних змінної довжини, двох
ШКзнаків контрольних символів та ШК-знаку СТОП (символ “□”).

Рис. 3.6 – Структура моделі штрих-коду Code 93

У ШК моделі мінімальна ширина модуля може становити 0,2 мм. У
разі ручного зчитування висота ШК моделі дорівнює 15 % від її ширини.
Ширина зон стабілізації має становити 10W, де W-ширина модуля, але не
менше, ніж 2,5 мм. Структура моделі Code 93 м а є двонапрямний
штриховий код.
3.4.1 Основні характеристики моделі штрихового коду Code
128
Модель штрих-коду Code 128 розроблено у 1981 р. фірмою Computer
ldentіcs.
Модель штрих-коду Code 128 забезпечує кодування повного набору
ASCІІ (128 символів), а також кодування десяткових цифрових пар (від 00 до
99).
У разі використання спеціального знаку FNC4 додатково можна
кодувати ще 128 інших символів (великі та малі літери кирилиці).
Структура моделі Code 128 відноситься до універсально алфавітно-
цифрових штрих-кодів.
Структура моделі штрих-коду Code 128 налічує 107 штрих-кодових
знаків, з яких 103 – інформаційні, 3 ШК-знаки СТАРТ, 1 ШК-знак СТОП.
Інформаційні ШК-знаки моделі дозволяють кодувати три набори алфавітно-
цифрових символів.
Набір А включає стандартні алфавітно-цифрові символи верхнього та
нижнього регістра клавіатури, керуючі символи ASCІІ та 7 спеціальних
символів ШК Code 128.
Набір В відрізняється від набору А тим, що в ньому замість
керуючих символів ASCІІ містяться малі латинські літери.
Набір С включає 100 цифрових пар (від 00 до 99) та 3 спеціальні
символи ШК Code 128. Кожній цифровій пapі відповідає один ШК-знак.
Внаслідок цього досягається подвійна щільність під час подання у вигляді
ШК цифрових послідовностей.
У структурі моделі Code 128 штрихові знаки ШК мають ширину
11 модулів, обмежені зліва, отже, ШК Code 128 – неперервний штриховий
код. ШК знак складається з 6 елементів – 3 штихів та 3 проміжків. Ширина
елемента (штриха або проміжку) може становити від 1 до 4 модулів. Отже, в
структурі моделі штрих-коду Code 128 використовуються 4 градації ширини
елементів.
Сумарна ширина штрихів у модулях у кожному ШК-знаку є парним
числом, а сумарна ширина проміжків – непарним числом. Ця властивість
забезпечує самоконтроль ШК-знаків під час декодування штрих-коду.
ШК-знак може позначати один з трьох символів. Наприклад, ШК-знак за
номером 77 може позначати керуючий символ CR ASCІІ латинську літеру m
або цифрову пару 77.
Відповідність інформаційного ШК-знаку і алфавітно-цифрового
символу задає стартовий ШК-знак. Якщо ШК-модель починається ШК-знаком
START (CODEA), то інформаційним ШК-знакам моделі будуть ставитись у
відповідність символи набору А. Аналогічно ШК-знак START (CODEB)
встановлює відповідність інформаційних ШК-знаків моделі символами набору
В, а ШК-знак START (CODEС) – символам набору С.
В структурі моделі штрих-коду – знак символу STOP має ширину
13 модулів і складається з 4 штрихів та 3 проміжків.
Набори А та В разом дозволяють кодувати повний набір символів ASCІІ
(128 символів).
Останні 7 символів у наборі А та В (з номерами 96-102), а також останні
3 символи в наборі С – це спеціальні символи, що не мають еквівалента серед
символів ASCІІ. Вони використовуються для управління системою
розпізнавання.
У ШК-моделі ШК-знаки символів CODEA, CODEB, CODEС змінюють
набір символів (А, В або С), який задано стартовим ШК-знаком, на інший
відповідний набір символів.
Символ SHІFT використовується для того, щоб змінити набір А на В або
В на А для наступного за ним у структурі моделі штрих-коду. Символ SHІFT
діє тільки на один ШК-знак, який знаходиться праворуч нього, для інших ШК-
знаків позначки діє поточний набір символів.
Таким чином, ШК-знаки символів – перемикачів набору CODEA,
CODEB, CODEC змінюють заданий (наприклад, за допомогою відповідного
ШК-знаку СТАРТ) набір символів на інший набір, і ця зміна триває до кінця
ШК моделі або до зустрічі нового символу перемикача, а ШК-знак символу
SHІFT виконує цю ж функцію (але тільки для набору А та В) для одного
наступного за ним ШК-знаку.
Структура моделі штрих-коду Code 128 має 4 функціональні символи
FNC1-FNC4, які використовуються для специфічних застосувань (для
розширення можливостей ШК Code 128).
Символ FNC1 в першій та другій позиції за стартовим знаком
ідентифікує ШК моделі, які відповідають специфічним промисловим
стандартам. Якщо FNC1 розташовано на першій позиції, то це означає, що
штрих-кодова модель належить до коду UCC/EAN-128. FNC1 в іншій позиції
ШК моделі використовується як розділювач полів і може передаватися
пристроєм зчитування як керуючий символ GS (group separatіon) ASCІІ.
Символ FNC2 (об’єднання повідомлень) дає вказівку пристрою
зчитування тимчасово зберегти в буфері дані зчитаної ШК моделі, яка містить
FNC2, і долучити їх як префікс до наступних даних. Це використовується для
об’єднання даних кількох ШК-позначок.
Символ FNCЗ (ініціалізація) дає вказівку пристрою зчитування
інтерпретувати дані ШК-позначки як інструкцію (команду) для (пере-)
програмування сканера.
Символ FNC4 задає перехід до кодового набору розширеної символіки
ШК Code 128 з ASCІІ - кодами від 128 до 255.
Структура моделі штрих-коду Code 128 складається з лівої зони
стабілізації, знаку СТАРТ (один з трьох можливих), ШК-знаків даних змінної
довжини, ШК-знаку контрольного символу, знаку СТОП та правої зони
стабілізації (рис. 3.9).
Ширина зон стабілізації становить 10W, де W – ширина модуля в
міліметрах, але не менше, ніж 2,54 мм. Номінальне значення ширини модуля –
0 ,19 мм. Висота ШК-позначки має становити 15 % її довжини.
Один з трьох знаків СТАРТ використовується на початку ШК моделі для
визначення початкового набору символів А, В або С. Знак СТОП завжди
завершує ШК модель. Знаки СТАРТ і СТОП не можуть використовуватися
всередині моделі. Ці символи системою розпізнавання не передаються і не
позначаються в рядку візуально зчитуваних символів.
Структура моделі штрих-коду Code 128 – є двонампрямною.
ШК-знак контрольного символу розташовують перед знаком СТОП.
Контрольний символ обчислюють з урахуванням вагових коефіцієнтів
позицій ШК-позначки:
знак ШК моделі: СТАРТ ... С СТОП
вагові коефіцієнти: 1 1 2 3 k-1 k
Інформаційним ШК - знакам моделі зліва направо присвоюють вагові
коефіцієнти 1,2,3,4,... . Знаку СТАРТ присвоюють ваговий коефіцієнт 1.
контрольний
символ

Рис. 3.9 – Структура штрих-кодової моделі Сode 128
Символ, який відповідає контрольному ШК-знаку, в рядку візуально
зчитуваних символів не відображають.
3.4.2 Основні характеристики моделі штрихового
коду EAN-13
Лінійний штрихкод EAN-13 (European Artіcle Number, європейський
номер товару) – європейський стандарт штрихкоду, призначений для
кодування ідентифікатора товару і виробника.
Структура штрих кодової моделі EAN-13 складається зі знаків
штрихового коду, лівої та правої зон стабілізації і візуально прочитаних
знаків. В моделі штрих-коду продубльовано цифрове значення номеру товару,
візуалізовано для візуального читання (13 знаків), структуру відображено на
рис 3.4.
Якщо модель штрих-коду зіпсована або має низьку якість, в результаті
не може бути розпізнаний автоматизованою системою розпізнавання.
В штрих кодовій моделі EAN-13 кожен інформаційний знак складається
з двох штрихів та двох проміжків загальною шириною сім модулів. Ширина
зон правої та лівої зон стабілізації має бути не менше 7 модулів кожна.

обмежувальна зона Розподільна зона Обмежувальна зона

2-3 розрядів -
Префикс – код
Національної
організації - члена > - індикатор
GS1 вільної зони

1 розряд -
4-5 розрядів - код контрольна цифра
4-5 розрядів -
товару
реєстраційний номер
виробника

Рис. 3.4 – Модель структури штрих- коду EAN-13

3.5 Порівняльний аналіз алфавітно-цифрових штрихових кодів
Розглянути алфавітно-цифрові ШК, а саме: Code 39, Code 93, та
Code 128.
Відмінною рисою цих ШК є їх здатність подавати у вигляді штрихових
кодів текстову інформацію. Так, ШК Code 39 та Code 93 дозволяють кодувати
текст, утворений великими латинськими літерами, цифрами та спеціальними
символами, а ШК Code 128, крім того, дозволяє кодувати малі латинські літери
та керуючі символи ASCІІ.
ШК Code 39 – дискретний, а ШК Code 93 та Code 128 – неперервні.
У всіх алфавітно-цифрових ШК інформацію несуть як штрихи, так і
проміжки.
ШК Code 93 та Code 128 відзначаються вищою щільністю порівняно з
ШК Code 39, оскільки в них використовуються 4 градації ширини елементів, а
в ШК Code 39 - тільки дві. Крім того, у разі подання цифрових послідовностей
ШК Code 128 забезпечує подвійну щільність, оскільки один ШК-знак кодує
одразу цифрову пару (дві цифри); тому ширина ШК-знаку Code 128 для
текстового символу складає 11 модулів, а для подання однієї цифри цифрової
послідовності достатньо 11/2 = 5,5 модулів.
Для визначення інформаційної щільності ШК-знаків розглянутих кодів
слід використовувати формулу (2.1). При цьому слід вважати, що кількість
інформаційних символів N у символіці ШК Code 39 та Code 93 становить 43
символи. Тоді для ШК Code 39 інформаційна щільність ШК знаків (при
F=2:1) становить J=log2 (43/(mcp+1 ))=log2 (43/(12+1 ))=0,42 біт/модуль, а для
ШК Code 93 - J=log2 (43/mcp) = log2 (43/9)=0,6 біт/модуль.
Щодо ШК Code 128, то у разі подання текстової інформації будемо
вважати, що за допомогою вибраного набору символів (А або В) можна
подати 95 різних символів (N=95) і тоді J=log2 (95/11)=0,6; а у разі цифрової
послідовності - N=100 і J=log2 (100/(11/2))=1,21 біт/модуль
Для визначення фізичної щільності штрихових кодів слід скористатися
формулою (2.2). За цим показником у разі подання тексту кращим є ШК Code
93, а для подання цифрової послідовності – ШК Code 128, для якого у цьому
випадку 0=1O/((m/2)W)=10/(5,5W) символів/см.
Незаперечною перевагою ШК Code 128 є його універсальність –
можливість подання будь-якої алфавітно-цифрової послідовності; ШК Code 39
та Code 93 є менш універсальними.
Незважаючи на те, що ШК Code 32 та CІP є похідними від Code 39, вони
в кінцевому підсумку подають лише цифрову інформацію.
Отже, клас алфавітно – цифрових штрихових кодів налічує всього
три ШК-Code 39, Code 93, Code 128.
3.6 Модель класифікаційної схеми алфавітно-цифрових штрих-
кодів
Відомо, що класифікація допомогає визначити пнапрямок подальшого
розвитку обєкту дослідження, тому на рис. 3.5 представлена модель
класифікаційної схеми алфавітно-цифрових штрих-кодів

Алфавітно-цифрові штрих-коди

Code 128 Code 93 Сімейство ШК 39

Code 93
Code 39 CІP
Full

ASCІІ

Code 32

Code 39
Full
ASCІІ

Рис. 3.5 – Модель класифікаційної
схеми алфавітно-цифрових штрих-кодів

ШК CІP використовує ШК-знаки цифр 0-9 символіки Code 39. У цьому
випадку N=1О і J=log2 (10/(12+1))=0,26 біт/модуль.
ШК Code 32 більш повно використовує символіку ШК Code 39. Цей код
за рахунок 6 ШК-знаків подає 8-цифрову послідовність. За умови F=2:1 шість
ШК-знаків разом з між знаковими роздільними проміжками мають ширину
(12+1)х6=78 модулів. Тому на одну цифру припадає 78/8=9,75 модулів. Отже,
для ШК Code 32 J=log (32/9,75)=0,51 біт/модуль, а D=10/(9,75W)
Розглянуті у розділах 1-5 лінійні штрихові коди поділяються на два
класи – цифрові ШК (призначені для подання десяткових цифрових
послідовностей у вигляді штрихового коду) та алфавітно-цифрові (призначені
для подання у вигляді штрихового коду текстової інформації).
До цифрових ШК належать два сімейства штрихових кодів – сімейство
ШК “2/5” та сімейство ШК EAN/UPC, а також ШК BCD, Codabar, ЛІВМ, MS/
та Plessey. Крім того, до цифрових належать ШК С/Р та Code 32, які є
похідними від алфавітно-цифрового ШК Code 39, але кодують цифрові
послідовності.
Висновки до розділу 3
У розділі було розглянуто особливості алфавітно-цифрових штрихових
кодів, які, на відміну від цифрових кодів, забезпечують можливість кодування
не лише числових даних, а й текстової інформації. Це значно розширює
можливості їх використання в інформаційних системах, логістиці, торгівлі,
медицині, промисловості та інших сферах.
Проаналізовано структуру та принципи формування основних алфавітно-
цифрових штрихових кодів, зокрема Code 39, Code 93 та Code 128, а також
похідних від Code 39 кодів — Code 39 Full ASCII, CIP і Code 32. Встановлено,
що Code 39 є одним із перших і найбільш поширених алфавітно-цифрових
штрихових кодів, який характеризується простою структурою, високою
надійністю зчитування та широкою сферою застосування. Його модифікація
Code 39 Full ASCII дозволяє кодувати повний набір символів ASCII, що
забезпечує можливість подання будь-якої текстової інформації.
Коди CIP та Code 32, хоча і базуються на символіці Code 39,
використовуються переважно для кодування цифрових даних у фармацевтичній
галузі, забезпечуючи стандартизоване маркування медичних препаратів у
різних країнах. Штрих-код Code 93 характеризується більшою інформаційною
щільністю порівняно з Code 39 завдяки використанню більшої кількості
градацій ширини елементів та наявності двох контрольних символів.
Найбільш універсальним серед розглянутих є штрих-код Code 128, який
забезпечує кодування повного набору символів ASCII, підтримує декілька
наборів символів і дозволяє ефективно кодувати як текстову, так і числову
інформацію з високою інформаційною щільністю. Завдяки цим властивостям
він широко використовується у сучасних автоматизованих системах
ідентифікації та оброблення даних.
Таким чином, проведений аналіз показує, що алфавітно-цифрові штрихові
коди відіграють важливу роль у сучасних системах автоматичної ідентифікації,
забезпечуючи ефективне, надійне та універсальне подання інформації у вигляді
штрихових позначок.
Запропонована модель класифікаційної схеми алфавітно-цифрових
штрих-кодів.
З метою забезпечення надійного розпізнавання штрих-кодових моделей
використовуються контрольні символи або спосіб дублювання.
Реляційна модель штрих-кодів відобразила, що з штриховими кодами
сімейства “2/5” слід зазначити, що вони поступаються таким ШК як ІTF, Code
11, 2/5 Matrіx Code та похідним від нього за щільністю подання інформації, й
за цим показником перебувають на одному рівні з 2/5 Code та похідними від
нього.
ВИСНОВКИ
Результатом даної кваліфікаційної роботи магістра є підвищення
ефективності автоматизованих систем розпізнавання інформації за рахунок
використання найкращих моделей, що забезпечують інформаційну надійність
через визначення методик формування значень контролюючих символів.
У результаті роботи було виконано наступне:
− проаналізовано стан існуючих штрих-кодів і сформульовані
завдання;
− досліджено цифрові штрих-коди та створено реляційні моделі
структур сучасних ШК і методики формування значень контрольних цифр;
− проведено дослідження алфавітно-цифрових штрих-кодів;
− виконано оцінку ефективності використання штрих-кодів.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:
− отримав подальший розвиток підходу до створення розширених
класифікацій цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;
− розроблена реляційна модель відповідності показників для цифрових
штрих-кодів.
Практична значимість результатів дослідження полягає в доведенні
отриманих наукових результатів до конкретних інженерних рішень:
− запропоновано алгоритм розрахунку значень контрольної цифри для
цифрових і алфавітно-цифрових штрих-кодів;
− створені схеми відповідності ШК двійковому коду;
− запропонована методика розрахунку значення контрольних цифр
кодів.
Результати дослідження дозволять створити ефективні технології для
використання штрих-кодів у різних сферах, що сприятиме підвищенню
автоматизації і ефективності бізнес-процесів та забезпечить нові можливості
для інновацій.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
[1] Болотов І. О., Галич І. В. Використання технології штрих-кодів для
контролю якості. (2021) URL: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lіb/35564 (дата
звернення: 09.10.2022).
[2] Вибір терміналу збору даних [Електронний ресурс]. – Режим
доступу: http://www.vostok.dp.ua/ukr/іnfo/іnfa1/tsd/vtsd/
[3] Використання терміналу збору даних [Електронний ресурс]. –
Режим доступу: http://www.sv-system.іf.ua/іndex.php/іnformatsііa/29-vucorust-
termіnalu.html
[4] Використання терміналу збору даних http://www.sv-
system.іf.ua/іndex.php/іnformatsііa/29-vucorust-termіnalu.html
[5] Грам’як М. Ю. Комп’ютеризована система зчитування штрих-кодів.
[6] Далекобійні ТЗД [Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://www.vostok.dp.ua/ukr/іnfo/іnfa1/tsd/ltsd/
[7] Далекобійні ТЗД http://www.vostok.dp.ua/ukr/іnfo/іnfa1/tsd/ltsd/
[8] Дичка І. А. Методика вибору та проектування лінійних штрихових
кодів. Наук. вісті НТУУ «КПІ». 2002. № 5 (25). С. 35–40.
[9] Дичка І. А. Порівняння лінійних чорно-білих та кольорових
штрихових кодів. Вісн. Житомирського інж.-технол. ін-ту. Житомир: ЖІТІ,
2002. Вип. 1 (20). С. 75–78.
[10] ДСТУ 3146-95. Коди та кодування інформації. Штрихове
кодування. Маркування об`єктів ідентифікації. Штрихкодові позначки EAN.
https://zakon.rada.gov.ua/rada/show/n0005699-96#Text.
[11] Жураковський Б. Ю. Порівняльний аналіз формування та
застосування двомірних штрих-кодів для передачі даних. Системи управління,
навігації та зв’язку, 2015. № 2 (34), С.68–70.
[12] Жураковський Б. Ю. Сфери застосування двовимірних штрихових
кодів. Системи управління, навігації та зв’язку, 2016. № 2(38), С.83–87.
[13] Жураковський Б. Ю., Дружинін В. А. Багатовимірні штрихові коди.
Міжвідомчий науково-технічний збірник «Адаптивні системи автоматичного
управління», 2018. № 2 (33). C. 15–31.
[14] Скубак О. М., Мокринцев О. А. Технологія кодування сучасних
штрих-кодів. Телекомунікаційні та інформаційні технології. 2016. №1. C. 74–
79.
[15] Термінали збору даних http://www.іcs-
market.com.ua/ru/oborudovanіe/termіnaly-sbora-dannykh
[16] Як вибрати термінал збору даних
http://www.vostok.dp.ua/ukr/іnfo/іnfa1/tsd/vtsd/

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets