5 Barcode5.1 Definition, Bedeutung
Die Begriffe Barcode und Strichcode werden im deutschen Sprachraum etwa gleichhäufig und mit derselben Bedeutung verwendet. Daneben ist auch noch Balkencode in Gebrauch. In diesem Kapitel wird durchgehend der Begriff Barcode verwendet. Barcodes enthalten eine Folge von Zeichen (Ziffern, Buchstaben und Sonderzeichen) in codierter Form. Sie stellen diese Zeichen als optische Muster dar. Man spricht deshalb auch von einer Barcodeschrift. Die Schriftzeichen sind dabei auf Maschinenlesbarkeit optimiert. Sie werden durch eine Aufeinanderfolge von dunklen und hellen Streifen unterschiedlicher Breite codiert. Bei eindimensionaler Codierung enthält die Höhe der Striche keine Information, bei zweidimensionalen Codes werden die Zeichen in mehreren "Zeilen" gestapelt oder direkt auf eine Matrixstruktur abgebildet. Betrachtet man den Vorgang unter dem Gesichtspunkt der Informationsspeicherung, handelt es sich um ein Verfahren zur billigen, nichtflüchtigen und nicht änderbaren Speicherung kleiner Informationsmengen. Die Abspeicherung (Anbringung der Information) ist flexibel und oft ohne Extraaufwand möglich. Die Wiedergewinnung ist schnell, wenig fehleranfällig und relativ preiswert. Am weitesten verbreitet sind Barcodes in folgenden Gebieten:
Zur Geschichte: In den Jahren nach dem 2. Weltkrieg kam die Idee auf, Lochstreifen durch mit schwarzen Punkten oder Strichen bedruckte Streifen zu ersetzen, wurde aber nie serienreif. Etwa um 1960 wurde ein System entwickelt, um Eisenbahnwaggons im Vorbeifahren zu identifizieren. Es dauerte jedoch noch einige Zeit, bis Barcodes serienmäßig eingesetzt wurden. Die Weiterentwicklung der verschiedenen Codes verdeutlicht folgende Zeittafel:
5.2 BegriffsklärungenIn der weiteren Beschreibung werden Begriffe verwendet, die zunächst definiert werden sollen (s. auch Abb. 5-1)Zur Abgrenzung von der Umgebung wird die Barcode- Druckzone von einer Hellzone (oder Ruhezone) umgeben. Die Druckzone enthält das Barcodesymbol und meist noch eine Klarschriftzeile, die aber nicht maschinell ausgewertet wird. Ein Symbol besteht aus mehreren Zeichen, die meist Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen in codierter Form darstellen. Ein Zeichen besteht aus mehreren Elementen. Das dunkle Element (mit der binären Wertigkeit 1) heißt Strich oder Balken, das helle Element (mit der binären Wertigkeit 0) heißt Lücke oder Zwischenraum. Striche und Lücken wechseln sich ab. Das schmälste Element eines Codes heißt Modul , seine Breite Modulbreite X. Alle Elemente haben die nominelle Breite n * X. Bei Zweibreitencodes gibt es Elemente der Breiten X und 2*X. Die Toleranzen sind so definiert, dass für das breitere Element auch 3*X erlaubt ist. Mehrbreitencodes erfordern kleinere Toleranzen, erzielen aber eine höhere Informationsdichte. Am verbreitetsten sind Codes mit vier Breiten (X, 2*X, 3*X, 4*X). Bei diskreten Codes werden die Zeichen durch Trennlücken getrennt, die keine Information tragen. Bei fortlaufenden Codes gehören alle Striche und Lücken zu einem Zeichen. Alle Symbole werden mit einem Startzeichen eingeleitet und mit einem Stopzeichen beendet. Die gebräuchlichsten Codes benutzen codespezifische Start- und Stopzeichen und können deshalb beim Lesevorgang automatisch identifiziert werden. Bidirektionale Codes können, wie der Name sagt, in zwei Richtungen von links nach rechts oder von rechts nach links gelesen werden. Sie haben entweder unterschiedliche Start- und Stopzeichen oder mehrere symmetrische Zeichensätze. Die Informationsdichte ist ein Maß für den relativen Platzbedarf. Stellt ein Barcode ein Zeichen aus seinem Vorrat von n Zeichen mit m Modulen dar, beträgt seine
Die höchste erreichbare Dichte beträgt 1 bit/Modul. Je höher die Informationsdichte, desto kleiner ist der relative Platzbedarf, desto engere Toleranzen müssen jedoch beim Drucken eingehalten werden. Die Barcodedichte ist ein Maß für den absoluten Platzbedarf eines Barcodesymbols und wird angegeben in Zeichen/cm. Für alle Barcodes gilt jedoch in etwa die folgende Einteilung:
Bei zweidimensionalen Codes wird zur Erhöhung der Informationsdichte die Höhe als zweite Dimension ausgenutzt. Die Barcodedichte wird dann in Zeichen/cm2 angegeben. Bei Stapelcodes werden mehrere Barcodesymbole oder Teile eines Symbols zeilenweise übereinander angeordnet. Während hierfür bei geeigneter Auswertesoftware noch herkömmliche Scanner verwendet werden können, benötigen Matrix-Codes als "echte" zweidimensionale Codes zur Erfassung immer eine Kamera. 5.3 ErzeugungDie meisten Barcode-Muster werden durch Drucken erzeugt. Die Auswahl eines geeigneten Druckverfahrens hängt von mehreren Kriterien ab:
An den Datenträger werden unterschiedliche Anforderungen gestellt:
Die optischen Eigenschaften der Datenträger werden hauptsächlich bestimmt durch Reflexions- und Absorptionseigenschaften des Untergrunds. Der Kontrast ("Druckkontrastsignal" DKS oder "Print Contrast Signal" PCS) wird formelmäßig beschrieben als
Mit einem Kontrast von 70% erzielt man im allgemeinen eine ausreichende Lesbarkeit. Probleme kann es geben bei glänzenden oder spiegelnden Oberflächen, bei denen die Reflexion stark richtungsabhängig ist. Außerdem sollte der helle Hintergrund genügend undurchsichtig sein. (Dazu ein Fall aus der Praxis: Ein Barcode auf einem transparenten Becher mit Schokoladenpudding kann schon 5..10 Fehllesungen produzieren). Ein weiterer Aspekt sind die Farben. Beim Lesen werden die Muster am häufigsten mit rotem, manchmal mit infrarotem oder seltener mit blauem Licht abgetastet. Am besten geeignet sind daher schwarze Druckfarben auf weißem Hintergrund. Bei Infrarotabtastung ist darauf zu achten, dass die verwendete Druckfarbe genügend infrarot absorbiert. Wird das Muster nur rot abgetastet, kann es auch farblich gestaltet werden: grün oder blau für den Druck, gelb bis rötlich für den Hintergrund. 5.4 Erstellung der DruckvorlageAbb. 5-2 zeigt die Bedienoberfläche eines fiktiven Barcode-Druckprogramms mit drei Bereichen:
5.5 CodeeinteilungEs sind unzählige verschiedene Barcodes im Einsatz. Noch mehr wurden entwickelt und nie verwendet. Die im folgenden vorgestellte Auswahl soll erstens die in Deutschland am weitesten verbreiteten Typen und zweitens möglichst viele verschiedenartige Codes umfassen.5.5.1 Eindimensionale CodesBei diesen älteren und weitverbreiteten Codes wird nur in einer Richtung abgetastet. Die Höhe der Striche enthält keine Information. Die wichtigste Gruppierung aus technischer Sicht richtet sich nach der Anzahl möglicher Elementbreiten:ZweibreitencodesStriche und Lücken können nominell nur zwei verschiedene Breiten annehmen: schmal oder breit. Die billige und fehlersichere Erkennung wird erkauft durch relativ hohen Platzbedarf.Folgende Vertreter dieser Gruppe werden weiter unten näher beschrieben:
MehrbreitencodesDie hier behandelten Codes arbeiten alle mit Elementen der Breiten 1, 2, 3 und 4. Gegenüber den Zweibreitencodes kann man höhere Informationsdichten erzielen, erkauft durch wesentlich engere Toleranzen.Die gebräuchlichsten Vertreter dieser Gruppe sind
5.5.2 Zweidimensionale CodesIn der Entwicklung der Barcodetechnologie gab und gibt es, getrieben durch die Weiterentwicklung und damit Verbilligung der Geräte, einen Trend zu höherer Informationsdichte der Symbole. Für die minimale Strichbreite gibt es jedoch dann eine natürliche untere Grenze, wenn zusätzlich gefordert wird, dass ein menschlicher Beobachter die Symbole ohne Hilfsmittel zumindest beurteilen kann. Zur weiteren Erhöhung der Informationsdichte muss man also andere Maßnahmen ergreifen. Während sich eine Farbcodierung der Striche bisher nicht durchsetzen konnte, gibt es jedoch schon eine ganze Reihe von Codes, die die zweite Dimension ausnutzen.Bei allen Varianten muss der Standard-Dekoder mehr oder weniger erweitert werden. Außerdem muss der gesamte Block abgetastet und zwischengespeichert werden, bevor er an den Rechner übertragen werden kann. Auch hier gibt es zwei Gruppen: StapelcodesWenn ein eindimensionales Symbol mit zunehmendem Informationsgehalt (=Symbollänge) die mögliche oder sinnvolle Scanbreite überschreitet, liegt es nahe, das Symbol aufzuteilen und die einzelnen Teile übereinander anzuordnen. Reduziert man gleichzeitig die Höhe der einzelnen Striche, erhöht man dadurch auch die Informationsdichte. Alle behandelten Varianten sind bezüglich Höhe, Breite und Informationsdichte variabel.Die bekannteren Codes dieser Gruppe werden im folgenden etwas näher beschrieben:
Matrix CodesBei den Matrix-Codes handelt es sich um "echte" zweidimensionale Codierung. Die Informationsdichte liegt wesentlich über der von eindimensionalen und Stapelcodes (bis zu 15-fach). Erkauft wird sie dadurch, dass zum Lesen eine Kamera mit nachgeschalteter Bildverarbeitungssoftware benötigt wird. Dieser erhöhte Aufwand bringt jedoch gleichsam als Abfallprodukt weitere Möglichkeiten: Untergrund und Striche können beliebig gefärbt sein, solange sie einen Mindestkontrast von 40% erzielen. Auch Negativdarstellung kann erkannt werden.Alle betrachteten Varianten verwenden Fehlerkorrekturalgorithmen, die auch bei bis zu 25 % beschädigten Symbolen noch ein sicheres Lesen gewährleisten. Aus dieser Gruppe werden folgende Vertreter näher beschrieben:
5.6 CodebeschreibungIn Barcode-Symbolen gibt es unterschiedliche Elemente:
Die Elemente-Tabelle enthält die Breite der Elemente als Zahl, informationslose Lücken werden als "0" markiert. In den Beispielen der eindimensionalen Codes sind Striche schwarz und Lücken grau bzw. weiß. Bei den zweidimensionalen Codes werden alle "Lücken" weiß dargestellt. Grau bezeichnet in der Prinzipdarstellung Positionen innerhalb des Symbols, die im realen Symbol schwarze oder weiße Module enthalten können. 5.6.1 Code 2 aus 5 industriell ("Industrie-Barcode")Dieser Code ist in keiner Norm beschrieben. Jedes Nutzzeichen besteht aus 2 breiten und 3 schmalen Strichen. Der Code ist daher selbstüberprüfend.Die Lücken tragen keine Information und können daher theoretisch beliebig breit sein. In der Praxis verwendet man jedoch Modulbreite 1 für Lücken und schmale Striche und Modulbreite 2 (bis 3) für breite Striche. Die Anzahl der Nutzzeichen wird nur durch die mögliche Scanbreite begrenzt. Der Code 2 aus 5 industriell hat den größten Platzbedarf aller behandelten Codes, ist aber dafür relativ unempfindlich gegen Drucktoleranzen. Da Start- und Stopzeichen nicht symmetrisch zueinander sind, ist der Code bidirektional lesbar.
Beispiel:  5.6.2 Code 2 aus 5 Interleaved (DIN EN 801)Beim Code 2 aus 5 Interleaved ("überlappt") besteht ein Nutzzeichen entweder aus 2 breiten und 3 schmalen Strichen oder aus 2 breiten und 3 schmalen Lücken. Die Zeichen sind paarweise ineinander verschachtelt. Eine Selbstüberprüfung ist möglich. Alle Striche und Lücken enthalten Information. Die Informationsdichte ist daher relativ hoch.Das Barcodesymbol beginnt mit einem Startzeichen, dessen letztes Element eine Lücke ist. Daran schließt sich eine gerade Anzahl von Nutzzeichen an. Der erste Teil eines Doppelzeichens besteht aus 5 Strichen, der zweite Teil aus 5 Lücken. An das letzte Nutzzeichen schließt sich ein Stopzeichen an, das mit einem Strich beginnt. Da Start- und Stopzeichen nicht symmetrisch zueinander sind, ist der Code bidirektional lesbar. Wegen der paarweisen Codierung muss ein Symbol eine gerade Anzahl, bei der (optionalen) Verwendung einer Prüfziffer eine ungerade Anzahl von Nutzziffern enthalten. Code 2 aus 5 Interleaved ist in industriellen Anwendungen noch weit verbreitet, wird aber zunehmend durch Code 39 oder Code 128 verdrängt. Die genauen Spezifikationen enthält die Norm DIN EN 801.
Interpretation mit Zeichenpaaren (geeignet für Druckprogramm)
Beispiel:  5.6.3 Code 2 aus 5 MatrixBei diesem Code besteht jedes Nutzzeichen aus 5 Elementen: 3 Striche und 2 Lücken, von denen 2 breit und 3 schmal sind. Das Verhältnis zwischen breiten und schmalen Elementen liegt im Normalfall zwischen 2.25 : 1 und 3 : 1: Die Lücken zwischen zwei Zeichen tragen keine Information. Da Start- und Stopzeichen nicht symmetrisch zueinander sind, ist der Code bidirektional lesbar.
Beispiel:  5.6.4 Codabar (DIN EN 798)Beim Code Codabar besteht jedes Zeichen aus 7 Elementen (4 Striche und 3 Lücken). Von den 20 darstellbaren Zeichen haben 12 eine Gesamtbreite von 9, die übrigen eine Breite von 10 Modulen. Zeichen mit 9 Modulen enthalten 2 breite und 5 schmale, Zeichen mit 10 Modulen 3 breite und 4 schmale Elemente. Die Lücken zwischen den Zeichen enthalten keine Information.Die genauen Spezifikationen enthält die Norm DIN EN 798. Anwendungsgebiete: Bibliotheken, Fotolabors, Kliniken. Die Informationsdichte ist relativ gering. Im Vergleich zu den 2 aus 5 Codes lassen sich außer den Ziffern noch 6 weitere Sonderzeichen darstellen.
Beispiel:  5.6.5 Code 39 (DIN EN 800)Dieser Code ist ein Zweibreitencode, der 10 Ziffern, 7 Sonderzeichen und 26 (Groß-)Buchstaben darstellen kann.Jedes Zeichen besteht aus 9 Elementen mit einer Gesamtbreite von 12 Modulen (5 Striche und 4 Lücken, 3 breite und 6 schmale Elemente). Die Lücken zwischen den Zeichen enthalten keine Information. Eine Selbstüberprüfung ist möglich. Code 39 ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Die genauen Spezifikationen enthält die Norm DIN EN 800.
Beispiel:  5.6.6 Code 128 (DIN EN 799)Beim Code 128 lässt sich trotz relativ geringem Platzbedarf der komplette ASCII-Zeichensatz darstellen. Die Informationsdichte ist ziemlich hoch.Es werden drei Zeichensätze (auch kombiniert) verwendet. Die Anzahl der Zeichen ist beliebig. Bei Überschreitung der maximalen Scanbreite wird ein Verkettungszeichen eingefügt. Jedes Zeichen (außer Stopzeichen) besteht aus insgesamt 11 Modulen (3 Striche und 3 Lücken). Jeder Strich hat eine geradzahlige, jede Lücke eine ungeradzahlige Modulbreite. Code 128 ist in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Die genauen Spezifikationen enthält die Norm DIN EN 799. Die Zeichen "Start A", "Start B" und "Start C" dienen am Symbolanfang zum Einschalten des betreffenden Zeichensatzes. Die Sonderzeichen "Code A", "Code B" und "Code C" können in Inneren zur Zeichensatzumstellung verwendet werden. Der aktuelle Zeichensatz gilt dann bis zum nächsten Umschaltzeichen. Das Sonderzeichen SHIFT schaltet nur das folgende Zeichen von Zeichensatz A in B um oder umgekehrt. FNC1 ist für den Code EAN128 reserviert (s. Abschnitt 5.11.3: EAN 128) und folgt auf das Startzeichen. FNC2 ("Verkettung") trennt lange Symbole in mehrere Teile und erlaubt dadurch Mehrfachlesung. Der Decoder muss dabei einen Teil des Symbols zwischenspeichern. Alle verwendeten Steuer- und Sonderzeichen werden beim Decodieren unterdrückt und nicht zum Rechner übertragen. FNC3 bewirkt eine Initialisierung des Lesegerätes. FNC4 zeigt an, dass das nächste Zeichen aus dem erweiterten ASCII-Zeichensatz (128 ... 255) stammt.
Beispiel:  5.6.7 Codefamilie SCDie Codefamilie SC ist genormt in DIN 66236. Sie wird dort als Schrift SC für maschinelle Zeichenerkennung bezeichnet. SC steht dabei für StrichCode.Alle Mitglieder dieser Familie besitzen folgende Gemeinsamkeiten (Die speziellen Eigenschaften der bekanntesten Ausprägungen UPC-A, UPC-E, EAN8 und EAN13 werden später dargestellt.):
5.6.8 CODE UPC ADie DIN 66236 ist so abgefasst, dass sie im Teil 3 den aus USA stammenden und dort weit verbreiteten Code UPC A mit abdeckt. In dieser Norm werden Strichcodesymbole mit 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12 oder 14 Stellen beschrieben. Die folgende Beschreibung lehnt sich an die Formulierung der Norm an:
Beispiel:  5.6.9 CODE UPC EDer Code UPC E benutzt ebenfalls die in DIN 66236 beschriebenen Zeichensätze, und zwar die rechtsbündigen Zeichensätze A und B. Jedes Symbol besteht aus 2 Randzeichen und 6 Nutzzeichen. Es handelt sich also streng genommen um ein 6-stelliges Symbol. In der Klarschriftzeile tauchen jedoch zwei weitere Ziffern auf und ergänzen das Symbol auf 8 Stellen. Die Ziffer ganz links ist ein (für mich rätselhaftes) "Systemkennzeichen". Die Ziffer rechts außen wird als Prüfziffer verwendet und durch den Wechsel der Zeichensätze für die Nutzziffern verschlüsselt. Die Nummerierung der Stellen beginnt von rechts mit der Prüfziffer als Stelle 1, die Nutzziffern werden mit Stelle 2 ... 7 bezeichnet. Die Verschlüsselung der Prüfziffer verwendet folgende Zuordnungstabelle:
Beispiel:  5.6.10 CODE EAN8 (DIN 66236, Teil 4)Der Code EAN8 ist ein Vertreter der SC-Familie. Sein Aufbau ist in DIN 66236 Teil 4 ("Lesesymbole mit 8 und 13 Stellen zur Darstellung der Europäischen Artikelnummer") folgendermaßen beschrieben:Lesesymbole mit 8 Stellen bestehen aus 8 Nutzzeichen: Im linken Teil aus 4 rechtsbündigen Nutzzeichen ungerader Parität (Zeichensatz A), im rechten Teil aus 4 linksbündigen Nutzzeichen gerader Parität (Zeichensatz C), beidseitig aus je einem Randzeichen, in der Mitte aus einem Trennzeichen sowie aus einer 8-stelligen Klarschriftzeile in Schrift B nach DIN 66009 unterhalb des Lesesymbols. Die Nummerierung der Nutzzeichen beginnt von rechts (Stelle 1 mit Prüfziffer Z1).
Beispiel:  5.6.11 CODE EAN13 (DIN 66236, Teil 4)Der Code EAN13 ist der verbreitetste Vertreter der SC-Familie. Sein Aufbau wird in DIN 66236 Teil 4 ("Schrift SC, Lesesymbole mit 8 und 13 Stellen zur Darstellung der Europäischen Artikel-Nummer") folgendermaßen beschrieben:Lesesymbole mit 13 Stellen bestehen aus 12 Nutzzeichen und einer durch Paritätswechsel dargestellten 13. Stelle: Im linken Teil aus 6 rechtsbündigen Nutzzeichen wechselnder Parität (Zeichensätze A und B), im rechten Teil aus 6 linksbündigen Nutzzeichen gleicher Parität (Zeichensatz C), beidseitig aus je einem Randzeichen, in der Mitte aus einem Trennzeichen, sowie aus einer 13-stelligen Klarschriftzeile in Schrift B nach DIN 66009 unterhalb des Lesesymbols. Die Ziffer der Stelle 13 wird nach folgender Zuordnungstabelle unter Benutzung der Zeichensätze A und B in der linken Hälfte des Symbols codiert:
Für EAN 13 sind insgesamt 10 genormte Symbolgrößen festgelegt. Sie werden mit SC0 .. SC9 bezeichnet. SC2 ist die Standardgröße mit Abmessungen von 37.29 * 26.26 mm. Ordnet man SC2 einen Vergrößerungsfaktor von 1.0 zu, kann man die Größen von 0.82 (für SC0) bis 1.97 (für SC9) variieren. Beispiel:  5.6.12 Code 49Beim Code 49 besteht ein Symbol aus 2 bis 8 gestapelten Zeilen, die von gemeinsamen Start- (1 0) und Stopzeichen (0 1 1 1) eingefasst sind. Jede Zeile besteht aus 4 Datenwörtern mit je 16 Modulen.Die einzelnen Zeichen haben eine spezielle Codierung, benutzen also keinen der bekannten eindimensionalen Codes. Der Aufbau der Datenwörter erlaubt auch eine implizite Erkennung der Zeilennummer. Jede Zeile wird mit einem einzelnen Prüfzeichen abgeschlossen. In der maximalen Größe lassen sich 49 Zeichen aus dem 7 bit-ASCII-Zeichensatz oder 81 Ziffern verschlüsseln. Es handelt sich um einen kompakten Code, der flexibel an die Datenmenge angepasst werden kann. Herkömmliche Lesegeräte können verwendet werden, wenn der Dekoder softwaremäßig entsprechend ergänzt wird. Ein Nachteil ist, dass der gesamte Dateninhalt zwischengespeichert und dekodiert werden muss, bevor er zum Host übertragen werden kann. Eigenschaften
Aufbau
Beispiel:  5.6.13 Codablock ADieser Code ist die Stapelvariante zum eindimensionalen Code 39. Er wird dann eingesetzt, wenn die Datenmenge für eine einzeilige Darstellung zu groß wird. Ein Symbol kann bis zu 22 Zeilen stapeln, die jeweils durch einen Zeilenindikator eingeleitet werden und jeweils 1 bis 61 Daten enthalten können. Am Ende der maximal 1342 Daten sind zwei Prüfzeichen enthalten, die nach Modulo 43 errechnet werden.Die gemeinsamen Start- und Stopzeichen erstrecken sich über alle Zeilen und sind ebenfalls dem Code 39 entnommen. Eigenschaften
Aufbau
Beispiel:  5.6.14 Codablock FDer Aufbau ist ähnlich wie bei Codablock A. Codablock F verwendet jedoch die Codierung des eindimensionalen Code 128 und kann bis zu 44 Zeilen stapeln.Eigenschaften
Aufbau
Beispiel:  5.6.15 Code 16KCode 16K basiert auf einer Kombination von Code 128 und UPC, hat aber getrennte Start- und Stopzeichen für jede der bis zu 16 Zeilen pro Symbol. Jede Zeile enthält 5 ASCII Zeichen.Bis zu 107 Symbole können aneinandergereiht werden. In diesem Fall ist eine Zeile pro Symbol für Verwaltung reserviert, was eine maximale Datenmenge von 107 * 15 * 5 = 8025 ASCII Zeichen oder 16050 Ziffern (daher der Name "16K") ergibt. Zur Codierung der einzelnen Zeichen wird Code 128 mit inverser Zuordnung verwendet: Aus Lücken werden Striche und umgekehrt. Eigenschaften
Aufbau
Beispiel:  5.6.16 PDF 417PDF 417 wird noch zu den Stapelcodes gerechnet, obwohl das Erscheinungsbild schon stark einer Matrixdarstellung ähnelt. Der Code besitzt eine eigene Struktur, bei der "Codewörter" verwendet werden, baut also nicht auf einem bekannten eindimensionalen Code auf.Jedes Codewort besteht aus 17 Modulen, die auf 4 Striche und 4 Zwischenräume aufgeteilt sind. In maximal 90 Zeilen können maximal 1108 Byte enthalten sein. Es sind unterschiedliche Fehlerkorrekturstufen definiert, die Symbole lassen sich also an Sicherheitsanforderungen und Druckqualität anpassen. Die komplexe Codestruktur und die komfortable Fehlerkorrektur erfordern allerdings, dass das ganze Symol gelesen, zwischengespeichert und verarbeitet werden muss, bevor der Nutzinhalt an ein übergeordnetes System übertragen werden kann. Eigenschaften
Aufbau
Beispiel:  5.6.17 Data MatrixDieser Code besitzt eine variable, rechteckige Anordnung von quadratischen Punkten in Form einer Matrix. Bei quadratischer Anordnung sind Größen von 10 x 10 bis zu 144 x 144 Punkten möglich, bei rechteckiger Anordnung gibt es genau zwei Formate: 8 x 18 und 16 x 48.Zur Erkennung der Orientierung und der Größe sind zwei Maßnahmen vorgesehen: Links und unten wird das Feld durch durchgehende schwarze Balken, rechts und oben durch abwechselnde schwarze und weiße Punkte begrenzt. Die Informationsdichte beträgt 13 Zeichen / 100 mm2. Die Fehlerkorrekturstufe ist variabel und damit auch die Symbolgröße. Eigenschaften
Aufbau und Beispiel:  5.6.18 Maxi CodeAuf einer konstanten Fläche von 1 Quadratzoll (25.4 x 25.4 mm) können 144 Zeichen (93 ASCII-Zeichen oder 138 Ziffern) dargestellt werden. Um ein zentrales Suchmuster aus drei konzentrischen Kreisen sind 866 Sechsecke wabenförmig in 33 Reihen angeordnet, die den Dateninhalt tragen. Um das Suchmuster sind 6 Orientierungswaben im 60°-Abstand angeordnet. Die Informationsdichte beträgt 13 Zeichen / 100 mm².Eigenschaften
Aufbau und Beispiel:  5.6.19 Aztech CodeDieser Code wurde entworfen, um den vollen 8 bit-ASCII Zeichensatz auf minimaler Fläche bei möglichst geringem Aufwand für Druck und Dekodierung darzustellen.Symbolgröße, Datenmenge und Fehlerkorrektur sind variabel. Eigenschaften
Aufbau und Beispiel:  5.6.20 Code OneCode One ist einer der ältesten Matrix-Codes und wurde schon 1991 entwickelt. Es sind acht rechteckige Versionen definiert, die mit A ... H bezeichnet werden. Dabei reicht die Modulanordnung von 18 * 16 bis 134 * 148. Jede Version kann eine festgelegte Menge an Daten aufnehmen, der Typ der Daten ist aber sehr variabel, von Ziffern über 8-bit ASCII-Zeichen bis hin zu reinen Binärdaten. Die Fehlerkorrekturrate ist für jede Version festgelegt.Eigenschaften
Beispiel:  5.7 ErfassungSichtet man Kataloge für Barcode-Lesegeräte, wird man vom Variantenreichtum und den technischen Daten der Gerätetypen nahezu erschlagen. In der Praxis werden jedoch kaum einzelne Lesegeräte von einem Endanwender gekauft, sondern meistens als OEM-Produkte in ein System integriert, das für einen speziellen Anwendungsfall ausgelegt ist. Systemplaner und Gerätehersteller suchen dann gemeinsam nach einem passenden Typ.Nun aber trotzdem der Versuch, einige Schneisen in den Dschungel zu schlagen. Die Tabelle der wichtigsten Grundtypen wurde nach folgenden Hauptkriterien zusammengestellt:
5.8 DecodierungFür die Weiterverarbeitung der seriellen Impulsfolge und die Umwandlung in ASCII-Zeichen stehen inzwischen mehrere integrierte Bausteine zur Verfügung. Diese können je nach Platzangebot und Komplexität im Gehäuse des Lesegerätes, in einer speziellen Auswerteeinheit oder auf einer Karte des weiterverarbeitenden Rechners untergebracht sein. Beim Anschluss z. B. eines Lesestifts an eine Tastatur kann auch diese den Decoder enthalten. Die meisten Decoder-ICs können mehrere der gebräuchlichsten Codes verarbeiten. Manche können sie automatisch erkennen, manche müssen voreingestellt werden. Unterscheiden sich Startzeichen von links gelesen und Stopzeichen von rechts gelesen, kann das Muster in beiden Leserichtungen erkannt werden, unabhängig davon, ob es normal oder kopfstehend orientiert ist. Auch wenn die Erstlesung nicht zur Erkennung führt, bietet der Rückweg eine weitere Chance. Es gibt Lesestifte, die autonom arbeiten ("Memory-wand"). Sie haben Decoder, Speicher und Stromversorgungs-Akku im Stiftgehäuse eingebaut und können mehrere tausend Symbole lesen, bevor sie diese über eine optische Schnittstelle an den Auswerterechner übertragen.5.9 FehlersicherungDurch folgende Effekte können die dargestellten Informationen beim Einlesen verfälscht werden:
5.10 Übertragung, SchnittstellenZum Anschluss an den weiterverarbeitenden Rechner werden verschiedene Schnittstellen benutzt:Serielle Schnittstellen nach RS 232, RS 422 und RS 485 (s. Kap. 10) benötigen ein spezielles Treiberprogramm zur Weiterleitung der seriellen Daten ins Anwendungsprogramm. Das gleiche gilt für optische Übertragung, unabhängig ob eine herstellerspezifische oder die inzwischen genormte IrDA-Schnittstelle verwendet wird. Werden die Zeichen im Format und über die Schnittstelle der Tastatur übertragen, sehen sie für den Rechner wie Tastatureingaben aus und benötigen keinen weiteren Treiber. Die Lesegeräte können dabei statt einer Tastatur, zusammen mit der Tastatur über eine Tastaturweiche oder direkt an der Tastatur angeschlossen sein, wobei ihre Signale wie Tastenbetätigungen an den Rechner weitergegeben werden. Daneben sind noch eine ganze Reihe herstellerspezifischer Schnittstellen in Gebrauch, die für geringen Aufwand, kurze Übertragungszeiten oder hohe Zuverlässigkeit entwickelt wurden. 5.11 Auswertung, AnwendungenDie Barcodetechnik ist weitverbreitet. Es ist daher unmöglich, alle Einsatzfälle erschöpfend zu behandeln. Deshalb hier nur einige exemplarische Beispiele:5.11.1 Allgemeine AnwendungsfelderPersonenidentifikationIn vielen Bereichen können zur Zugangskontrolle statt Magnetkarten auch Barcode-bedruckte Karten eingesetzt werden. Sie bieten dann Vorteile, wenn mit Störungen durch magnetische Felder gerechnet werden muss. Ihr größter Vorteil ist auch gleichzeitig ihr größter Nachteil: So einfach und billig Barcodekarten hergestellt werden können, so einfach können sie natürlich auch gefälscht werden.AusleiheIn allen Bereichen, in denen Gegenstände ausgeliehen werden, und wo eine mit mäßigem Aufwand herstellbare Fälschung nicht befürchtet werden muss, kann es sinnvoll sein, diese Gegenstände und eventuell auch Berechtigungsausweise für den Kreis der Ausleiher mit Barcodes zu versehen. Ausleihe, Rückgabe und Inventur lassen sich dadurch wesentlich rationeller durchführen. In Betracht kommen Bibliotheken, Videotheken, Material- und Werkzeugausgabe in Firmen, Verleih von Sportgeräten usw.IndustrieBauteile müssen vor der Montage eindeutig identifiziert werden. Durch den Einsatz der Barcodetechnik lässt sich dieser Vorgang automatisieren und mit weniger Fehlern durchführen. In einzelnen Bereichen ist die Automatisierung inzwischen so weit fortgeschritten, dass von der Anlieferung der Einzelteile bis zur Verpackung der Endprodukte Menschen nur noch eingreifen, um Abweichungen festzustellen und Störungen zu beheben.Lagerhaltung und LogistikSpeditionen, die große Mengen unterschiedlicher Waren verschiedener Hersteller lagern, müssen Bestellungen ihrer Kunden schnell und fehlerfrei bearbeiten können. Bei der Kommissionierung der Waren (Paletten aus Hochregallagern oder Tablettenschächtelchen aus Schubladen) kann durch Barcodetechnik die Zeit verkürzt und die Fehlerrate verringert werden. Weniger gängige Artikel, die der Buchhändler oder Apotheker nicht vorrätig hat, können so auf Bestellung in kürzester Zeit beschafft werden.MedizinIm gesamten Bereich der Medizin- und Labortechnik wird der Barcode CODABAR verwendet. Zunächst werden Medikamente und Laborproben damit identifiziert. Bei fortschreitendem Computereinsatz in der Arztpraxis ist der Tag nicht mehr fern, an dem der Apotheker das Rezeptformular in ein Lesegerät legt, damit kurz darauf das garantiert richtige Medikament auf den Ladentisch purzelt. Natürlich zeigt der Computer auch noch die krankenkassen-, patienten- und medikamentenabhängige Zuzahlung an. Die fachmännische Diskussion über die "25. Gesundheitsreform" bleibt jedoch nach wie vor den betroffenen Menschen vorbehalten.Warenverkehr, TransportIm gesamten Stückgutverkehr, also etwa bei Speditionen und Paketzustelldiensten, ist die Barcodetechnik nicht mehr wegzudenken. Leider hatten viele Leute fast gleichzeitig die Idee, Barcodes auf diesem Gebiet einzusetzen. Deshalb sind auch viele unterschiedliche Systeme und Codes im Einsatz. Einer Vereinheitlichung stehen die getätigten Investitionen und die Kosten für die Umstellung entgegen. Ein System müsste also beträchtliche Vorteile bieten, um auf breiter Basis eingesetzt zu werden.Ein Kandidat mit guten Chancen, sich durchzusetzen, ist der sogenannte EAN-Code 128. Es handelt sich dabei nicht um eine neue Codetabelle (vielmehr wird der altbekannte Code 128 verwendet), sondern um eine komplette Anwendung. Ähnlich wie beim Code EAN 13 für die Warenkennzeichnung im Supermarkt werden hier Nummern zentral verwaltet und vergeben. Neu ist hier, dass mehr als eine Eigenschaft oder Kategorie eines Objekts verschlüsselt werden kann. In einem Header, dessen festgelegte Bedeutung einer zentralen Liste entnommen werden kann, und der natürlich mitcodiert wird, wird bestimmt, welche Eigenschaft durch die folgenden Codezeichen beschrieben wird: also z.B. Warentyp, Hersteller, Bestimmungsort, Mindesthaltbarkeit, Gewicht usw. Vom "normalen" Code 128 unterscheidet sich EAN 128 durch die Verwendung des Zeichens FNC1, das unmittelbar auf das Startzeichen folgt und für die internationalen Organisationen EAN und UPCC reserviert ist. 5.11.2 OrganisationenZu einer Anwendung gehört immer auch die Bedeutung der decodierten Zeichen. Eine reine Ziffernfolge 313970115 ist eigentlich ebenfalls eine Codierung, der man nicht ansieht, ob sie für das Produkt 70115 (kariesfördernde Zahnpasta) des Herstellers 3139 (Konzern xy) oder für Lieferschein-Nummer 313 vom 15.01.97 steht.Jede Anwendung braucht deshalb eine übergeordnete Organisation, die die Bedeutung der "decodierten" Information und die Reaktion auf den Lesevorgang festlegt. Bei reinen Insellösungen kann dies z.B. der Bibliothekar sein, der durch Verschlüsselung von Buchnummern und Benutzernummern den Ausleihe- und Rückgabevorgang beschleunigen möchte. Sollen Barcodes allerdings firmenübergreifend verwendet werden, muss es eine zentrale Organisation geben, die die Koordination, wie z.B. die Vergabe von Nummern übernimmt und soweit nötig, Normungsaufgaben wahrnimmt. Die beiden größten existierenden Organisationen sind:
5.11.3 Spezielle Codes für einzelne Anwendungsbereiche5.11.3.1 EAN 128 (Barcode im Logistikbereich)Dieser Code ist eigentlich kein Code im eigentlichen Sinn, sondern eine spezielle Anwendung des Code 128. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Zeichen nach dem Startzeichen FNC1 erscheint.Die Nutzung dieser Zeichenkombination ist für EAN und UCC vorbehalten. Die Codefolge darf bis zu 48 Zeichen (bzw. 165 mm) lang sein. Sie kann mehrere Dateninhalte enthalten, jeweils bestehend aus einem 2 - 4 stelligen Datenbezeichner und einem Nutzinhalt. Der Datenbezeichner enthält implizit, ob der Nutzinhalt konstante oder variable Länge besitzt. Bei variabler Länge muss ein Dateninhalt vom nächsten durch ein FNC1-Trennzeichen getrennt werden. Die folgende Tabelle zeigt einige Beispiele für definierte Dateninhalte:
5.11.3.2 EAN 13 (Barcodes im Supermarkt )Werden alle Waren mit Barcodes versehen, lassen sich beträchtliche Rationalisierungseffekte erzielen. Inzwischen wird bei den meisten Produkten ein EAN 13-Barcode schon vom Hersteller aufgebracht. Die Preisauszeichnung kann am Regal angebracht sein statt auf dem Produkt. Bei Preisänderungen kann sie dann schneller aktualisiert werden. Beim Kassiervorgang wird eine beträchtliche Beschleunigung erzielt, wenn die Kassen entsprechend mit Lesegeräten ausgestattet sind. Handliche, bedruckbare Gegenstände (Dosen, Päckchen) werden über den POS-Scanner geführt, unhandliche (Holzbalken) mit dem Handleser identifiziert und nicht bedruck- und beklebbare (Salat) über den Handleser aus einer Liste entnommen. Als Nebeneffekt fallen eine verbesserte Bestandsverwaltung und eine Warenflussstatistik ab. Auch die Inventur lässt sich durch den Einsatz mobiler Lesegeräte wesentlich vereinfachen.Die Kassenbons lassen sich ohne wesentlichen Mehraufwand mit der Warenbezeichnung ausdrucken. Die Auffrischung der in der Kasse gespeicherten Preisliste kann zentral über Datenfernübertragung erfolgen, auch für mehrere Filialen gleichzeitig. EAN-Codesymbole unterliegen der "Internationalen Artikel-Nummerierung" (früher Europäische Artikelnummerierung EAN). Die Stellen 12 und 13 werden von der EAN-Zentrale in Brüssel festgelegt, die Stellen 7-11 von einer nationalen Organisation verwaltet und zugeteilt (in Deutschland CCG in Köln). Die Stellen 2-6 vergibt jeder Hersteller für seine Produkte. Die folgende Tabelle zeigt den einheitlichen semantischen Aufbau eines EAN-Symbols:
Die folgende Tabelle listet einige Länderkennzeichen auf.
In USA ist EAN kaum im Einsatz. Die Codierung der 13. Stelle ist jedoch so gewählt, dass der Code UPC A eine Untermenge von EAN 13 mit Z13=0 darstellt. Lediglich die Klarschriftzeile ist anders aufgebaut. 5.11.3.3 EAN 13 + EAN 5 + EAN 2 (Barcodes für Druckwerke)Auch für Druckwerke wie Bücher und Zeitschriften kommt der Code EAN 13 zum Einsatz. Die schon vorher international genormte ISBN kann eindeutig in EAN 13 umcodiert werden, indem ihr die drei Ziffern 978 vorangestellt werden. Die Prüfziffer des ISBN wird allerdings entfernt und durch eine EAN-Prüfziffer ersetzt.Ergänzungen sind als sogenannte Add-On-Zusatzcodes genormt:
5.11.3.4 MaxiCode für UPS PaketdienstDer zweidimensionale "MaxiCode" wurde speziell zur Kennzeichnung von Paketen entwickelt, die von der Firma UPS ("United Parcel Service") befördert werden.Der Code bietet sieben verschiedene Betriebsarten, die als Mode 0 bis Mode 6 bezeichnet und mit 4 bit codiert werden: In allen Betriebsarten ist der Inhalt in 2 Nachrichten ("Messages") und 3 Segmente (zur effizienteren Fehlerkorrektur) aufgeteilt.
5.11.3.5 Identcode und Leitcode (Deutsche Post)Code 2 aus 5 interleaved wird von der Deutschen Post zur Kennzeichnung von Sendungen eingesetzt. Er besteht meistens aus zwei Teilen:Der 12-stellige Identcode enthält Informationen über den Absender (Abgangsfrachtpostzentrum, Kundenkennung und Einlieferungsnummer). Der Identcode erlaubt eine Verfolgung der Sendung von der Annahme bis zur Auslieferung. Die Kundennummer wird von der Post AG zentral vergeben und besteht je nach Anliefervolumen des Kunden aus bis zu fünf Ziffern. Der 14-stellige Leitcode enthält Informationen über das Ziel: Postleitzahl, Straßenkennzahl, Hausnummer und Produktcode. Von anderen Anwendungen dieses Codes unterscheiden sich Identcode und Leitcode durch die unterschiedliche Herleitung der Prüfziffer. Statt Gewichtung 1 und 3 werden die Gewichte 4 und 9 für die einzelnen Stellen verwendet. (Beim 2 aus 5 interleaved werden ja bekanntlich alle ungeraden Stellen mit Strichen, alle geraden Stellen mit Lücken dargestellt.) In der optionalen Klarschriftzeile werden die einzelnen Bestandteile durch Punkte voneinander getrennt, die Prüfziffer wird mit Abstand angefügt. Bei gemeinsamer Verwendung muss der Identcode zuerst kommen, also über oder links vom Leitcode. Identcode
Leitcode
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Dateneingabe |