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Knowledge - 2D Topic

Datamatrix 二维条码

Data Matrix 二维条码的发展

 

  Data Matrix 二维条码原名Datacode,由美国国际资料公司(International Data Matrix, 简称ID Matrix)於1989年发明。Data-Matrix二维条码是一种矩阵式二维条码,其发展的构想是希望在较小的条码标签上存入more的资料量。Data Matrix二维条码的最小尺寸是目前所有条码中最小的,尤其特别适用於小零件的标识,以及直接印刷在实体上。

  Data Matrix 二维条码又可分为ECC000-140与ECC200两种类型,ECC000-140具有多种不同等级的错误纠正功能,而ECC200则透过Reed-Solomon演算法产生多项式计算出错误纠正码,其尺寸可以依需求印成不同大小,但采用的错误纠正码应与尺寸配合,由於其演算法较为容易,且尺寸较有弹性,故一般以ECC200较为普遍,本节也仅介绍ECC200规格的Data Matrix二维条码码,以下所说的Data- Matrix二维条码事实上都是指ECC200而言。

 


图 Data Matrix二维条码的外观

 

  如图所示,Data Matrix二维条码的外观是一个由许多小方格所组成的正方形或长方形符号,其资讯的储存是以浅色与深色方格的排列组合,以二位元码(Binary-code)方式来编码,故电脑可直接读取其资料内容,而不需要如传统一维条码的符号对映表(Character Look-up Table)。深色代表 “1”,浅色代表 “0”,再利用成串(String)的浅色与深色方格来描述特殊的字元资讯,这些字串再列成一个完成的矩阵式码,形成DataMatrix二维条码码,再以不同的印表机印在不同材质表面上。由於Data Matrix二维条码只需要读取资料的20%即可精确辨读,因此很适合应用在条码容易受损的场所,例如印在暴露於高热、化学清洁剂、机械剥蚀等特殊环境的零件上。

  Data Matrix二维条码的尺寸可任意调整,最大可到14平方英寸,最小可到0.0002平方英寸,这个尺寸也是目前一维与二维条码中最小的,因此特别适合印在电路板的零组件上。另一方面,大多数的条码的大小与编入的资料量有绝对的关系,但是Data Matrix二维条码的尺寸与其编入的资料量却是相互独立的,因此它的尺寸比较有弹性。 此外,DataMatrix二维条码最大储存量为2,000bytes,自动纠正错误的能力较低,只适用特别的CCD扫瞄器来解读。

 

Data Matrix二维条码的结构

 

(一) 特性

Data Matrix二维条码码具有以下特性:

·可编码字元集包括全部的ASCII字元及扩充ASCII字元,共256个字元。

·条码大小(不包括空白区):10×10 ~ 144×144

·资料容量:235个文数字资料,1556个8位元资料,3116个数字资料。

·错误纠正:透过Reed-Solomon演算法产生多项式计算获得错误纠正码。不同尺寸宜采用不同数量的错误纠正码。

(二 )基本结构

  每个Data Matrix二维条码符号由规则排列的方形模组构成的资料区组成,资料区的四周由定位图形(Finder Pattern)所包围,定位图形的四周则由空白区包围,资料区再以排位图形(Alignment Patterns)加以分隔。

 

·定位图形
定位图形是资料区域的一个周界,为一个模组宽度。其中两条邻边为暗实线,主要用於限定物理尺寸;定位和符号失真。另两条邻边由交替的深色和浅色模组组成,主要用於限定符号的单元结构,但也能帮助确定物理尺寸及失真。

 

·符号尺寸
ECC000-140符号有奇数行与奇数列。符号外观为一方形矩阵,尺寸从9×9至49×49,不包括空白区。这些符号可透过右上角深色方格识别出来。

  ECC200符号有偶数行与偶数列。有些符号是正方形,尺寸从10×10至144×144,不包括空白区。有些是长方形,尺寸从8×18至16×48,不包括空白区。所有的ECC200符号都可以透过右上角浅色方格识别出来。

 

·资料表示方法

Data Matrix二维条码按以下步骤来表示资料:

  资料编码
先分析要表示的资料,选取合适的编码方案,按所选定的方案将资料流转为字码流,并加入必要的填字,如果使用者未规定矩阵寸,则应选取能满足要存放资料的最小尺寸。DataMatrix二维条码共有6种编码方案,即6种字码集,见下表10.1。

 

表10.1Data Matrix二维条码的编码方案与相对应之字元集

编码方案 字元集
ASCII

十进位数字

ASCII值0~127

扩展ASCII值128~255

C40
基本大写文数字型
Text 基本小写文数字型
EDIFACT 32~94
Base256 0~255
X12 ANSI X12 EDI数据集

 

错误检测和纠正字码(ECC)的产生
对少於255个字码的Data Matrix二维条码,错误纠正字码可由资料字码计算得出。对於多於255个字码的符号,应将资料字码分成多个模组,然後再产生每一个模组的错误纠正字码。错误纠正字码能够纠正两种类误字码,包括E错误(已知位置上的错误字码),以及T错误(未知位置上的错误字码)。换句话说,E错误是不能被扫瞄或不能被解码的符号字元,T错误则是被错误解码的符号字元。

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