Was ist Barcode / Strichcode?

Die Barcode-Technologie hilft Unternehmen seit mehr als 30 Jahren bei der Verringerung von Dateneingabefehlern, bei der Beschleunigung von Betriebsvorgängen und bei der Reduzierung von Kosten. Tatsache ist, dass Barcodesysteme funktionieren. Sicherlich sind manche besser konfiguriert oder einfacher zu handhaben als andere, doch hat sich auch in den ungewöhnlichsten Anwendungsbereichen gezeigt, dass sich die Investition in kürzester Zeit bezahlt macht. Die vorliegende Schrift möchte diese äusserst effektive Technologie potentiellen neuen Benutzern nahe bringen. Es werden darin in verständlicher, "untechnischer" Sprache die Komponenten von Barcodeetiketten sowie Scanmöglichkeiten erläutert. Ausserdem steht eine Termiologieliste mit den in der Branche gebräuchlichen Fachbegriffen zur Verfügung.

Ein Barcode ist ein Maschinen lesbarer Code aus einer Reihe von Strichen und Zwischenräumen, die in einem bestimmten Verhältnis gedruckt sind. Barcodesymbologien sind im Grunde Alphabetsätze, in denen durch verschiedene Strichbreiten und unterschiedliche Zwischenräume Zeichen gebildet und schliesslich eine Mitteilung erzeugt wird. Durch die vielfältigen Möglichkeiten bei der Anordnung der Striche und Zwischenräume sind unzählige Symbologien möglich. Zu den gängigen linearen Symbologien zählen UPC/EAN, Interleaved 2/5 (I/5), Codabar, Code 39 und Code 128.
Die einzelnen Symbologien sind zwar in gewisser Weise einmalig, doch sind die Zusammensetzungen zu vollständigen Mitteilungen (Barcodes) unabhängig von der verwendeten Symbologie erstaunlich ähnlich. Beispielsweise basieren alle Barcodes auf einem bestimmten "X"-Mass. Mit "X"-Mass wird der schmalste Strich oder Zwischenraum im Barcode bezeichnet. Symbologiestandards bezeichnen gewöhnlich einen Mindestwert "X" in mil (Tausendstel Zoll, 0,0254 mm), damit in offenen Systemen die Kompatibilität zwischen Lese- und Druckgerät gewährleistet ist.

Das "X"-Mass bestimmt die Dichte eines Barcodes. Dichte bezieht sich auf die Informationsmenge, die in einem bestimmten Bereich (meist auf einer Strecke von 1 Zoll) des Barcodes erfasst werden kann. Es scheint zunächst nicht ganz nachvollziehbar, doch sind die Zahlen für Barcodes mit hoher Dichte klein (z. B. 5 mil) aber für Barcodes mit geringer Dichte gross (z. B. 55 mil). Der Grund hierfür liegt darin, dass sich die einzelnen Zeichen aus einer bestimmten Kombination von Strichen und Zwischenräumen zusammensetzen, die jeweils ein Vielfaches des Wertes "X" sind. Wenn es sich bei "X" um einen kleinen Wert handelt, ist der für die einzelnen Zeichen erforderliche Platz geringer als wenn "X" ein grosser Wert ist. Deshalb kann der Barcode bei einem kleinen "X"-Wert mehr Informationen auf einer Strecke von 1 Zoll aufnehmen und verfügt somit über eine höhere Dichte. Ebenso wird durch Erhöhen der Breite des schmalsten Elements ("X") der für die einzelnen Zeichen erforderliche Platzbedarf grösser und somit die Anzahl der Zeichen pro Zoll geringer. Da Barcodes mit geringer Dichte meist vergleichsweise gross sind, werden sie häufig für Anwendungsbereiche wie Lagerverwaltung eingesetzt, wo Barcodes aus grossen Abständen (ca. 1 bis10 m) eingelesen werden müssen.

Alle Barcodes verfügen über ein Beginn- und ein Endezeichen und können dadurch sowohl von links nach rechts als auch von rechts nach links gelesen werden. An den Beginn und an das Ende jedes Barcodes werden eindeutige Zeichen, die Beginn- und Endezeichen, gesetzt. Diese liefern dem Scanner Informationen zur Zeit, zur Bestimmung der Symbologie und zur Leserichtung. Dabei gilt, dass das Zeichen links des Barcodes das Beginnzeichen und das Zeichen rechts des Barcodes das Endezeichen ist.

Unmittelbar vor dem Beginnzeichen und hinter dem Endezeichen befindet sich jeweils ein Bereich ohne Markierung, die Quiet Zone. Da in diesem Bereich keine gedruckten Zeichen vorhanden sind, wird kein Scansignal ausgegeben (daher die Bezeichnung "Quiet", engl. für "ruhig"). Die Quiet Zone unterstützt den Scanner beim Ermitteln des ersten einzulesenden Zeichens. Generell muss die Quiet Zone das Zehnfache des "X"-Masses oder ¼ Zoll ausmachen, je nachdem, welcher dieser Werte der grössere ist.
Werden alle diese Komponenten zusammengenommen, ergibt sich daraus ein Barcode wie im Folgenden abgebildet. Sie sehen die führende Quiet Zone, gefolgt von einem Beginnzeichen, Daten, einem Endezeichen und der abschliessenden Quiet Zone.

 

Barcodescanner

Die Aufgabe eines Barcodescanners liegt darin, das durch den Barcode dargestellte Bild einzulesen. Grundsätzlich erkennt und misst der Scanner vorhandenes bzw. nicht vorhandenes Licht in den Strichen und Zwischenräumen des Codes. Er konvertiert diese Informationen in ein elektrisches Signal, das in erkennbare oder Computer-geeignete Daten umgewandelt wird.

Gängige Technologien im Bereich Handlesegeräte sind Kontaktstifte, Laser, CCDs und seit kurzem auch Geräte zur linearen Bilderfassung. Sie alle haben dieselbe Aufgabe, nämlich Barcodes zu lesen, jedoch hat jede Scannerart ihre Vor- und Nachteile und keine der genannten Arten ist für alle Zwecke ideal geeignet. In den folgenden Ausführungen werden die Funktionsweise der einzelnen Technologien sowie deren Vor- und Nachteile erläutert.

 

Kontaktstifte

Hand-Kontaktscanner (Kontaktstifte) zählen zur ältesten und kostengünstigsten Methode zum Scannen von Barcodes.

Funktionsweise von Kontaktstiften
Der Bediener bringt den Scanner manuell in Kontakt mit dem Barcodeetikett. Durch die Scannerlinse wird ein kleines Punktlicht auf den Code projiziert. Wenn das Scanpunktlicht über den Barcode geführt wird, erzeugen die Reflexionen der einzelnen weissen Zwischenräume und die Lichtabsorptionen der schwarzen Striche Spannungsschwankungen, die verstärkt und zum Dekodieren umgewandelt werden (siehe "Dekodierung und Anschluss" ).

Die Kontaktstifte sind für viele Barcodeanwendungsbereiche die Technologie der Wahl. Besonderheiten: Durch den direkten Kontakt mit dem Code kann problemlos gesteuert werden, welcher Barcode gelesen wird. Dadurch können Barcodes in praktisch jeder Länge eingelesen werden. Die relativen Kosten sind im Vergleich zu anderen Scantechnologien gering. Da der Kontaktstift über keine beweglichen Teile verfügt, kann es keine der anderen Technologien mit ihm aufnehmen, was Robustheit, Kompaktheit und Gewicht angeht.

Aber auch Kontaktstifte haben ihre Grenzen. Bestimmte Anwendungsbereiche sind nicht für Kontaktscannen geeignet. Die Barcodes müssen von guter Qualität sein, eine bestimmte Dichte aufweisen (je nach Stift unterschiedlich) und auf einer harten, ebenen Oberfläche aufgebracht sein, damit zufriedenstellende Scanergebnisse erzielt werden können. Die Bediener benötigen eine gewisse Übungszeit, damit sie sich eine entsprechende Scantechnik aneignen können, da sich Faktoren wie Scangeschwindigkeit, Stiftwinkel und Druck bei falscher Ausführung nachteilig auf die Scanleistung auswirken können. Da es sich um ein Kontaktgerät handelt, können Beschädigungen des Barcodeetiketts auftreten, wenn nicht das geeignete Papier oder kein schützender Überzug verwendet wird.

Laserscanner

Handlaserscanner sind die teuersten Scangeräte. Sie bieten jedoch die grösste Feldtiefe, was sie für Vielzahl von Anwendungsbereichen ausserhalb des Kontaktscanbereichs zur Technologie der Wahl werden lässt.

Funktionsweise von Lasern
Handlaserscanner erzeugen mit einer Laserdiode eine Scanlinie, indem sie einen Energiestrahl aus einem sich drehenden Prisma oder einem schwingenden Spiegel projizieren. Der Strahl wird aus dem Scannerfenster auf den Barcode reflektiert. Von dort wird von den Strichen und Zwischenräumen Lichtenergie zum Laser zurück reflektiert, auf einem Spiegel gesammelt, fokussiert und von einer Fotozelle gelesen. Das resultierende Signal kann anschliessend mit einer Dekodierung software innerhalb des Scanners oder am Terminal oder Host gelesen werden.

Die Lasertechnologie ist eine ausgezeichnete Wahl für Scananwendungsbereiche ausserhalb des Kontaktscanbereichs und ein Muss für Anwendungsbereiche mit Leseabständen von 0,3 m und mehr. Laserscanner sind sowohl als Handscanner als auch als stationäre Scanner verfügbar, sie sind einfach in der Anwendung, lesen zahlreiche verschiedene Codedichten und können Barcodes auf unebenen Oberflächen und durch Glas lesen. Da Laserscanner die Etiketten nicht berühren, werden Etiketten auch bei wiederholtem Scannen nicht abgenutzt.
Zwei Nachteile, die Laserscanner mit sich bringen, sind Widerstandsfähigkeit und Kosten. In Laserscannern werden sowohl bewegliche Teile als auch Spiegel eingesetzt. Sie sind daher weniger robust als CCDs und Kontaktstifte. Tatsache ist, dass Handlaserscanner auch dem vorsichtigsten Bediener aus der Hand fallen können. Auch wenn keine internen Teile beschädigt sind, kann eine Fehlausrichtung des Lasers die Leistung bedeutend herabsetzen oder den Scanner ganz unbrauchbar machen. Und schliesslich ist Lasertechnologie die teuerste Wahl, sowohl hinsichtlich der Anschaffungskosten als auch der laufenden Kosten während der Lebensdauer des Geräts.

CCD Scanner
CCD-Geräte sind äusserst widerstandsfähige Scanner für geringe Leseabstände und Kontaktscanbereiche. Sie sind kostengünstiger als Laserscanner und verfügen über keine beweglichen Teile, die abgenutzt oder beschädigt werden könnten. Moderne CCD Scanner (auch linear Imager genannt) erreichen heute ähnliche Lesedistanzen wie Laserscanner.

Funktionsweise von CCD Scannern
CCD-Scanner arbeiten mit einem oder mehreren LEDs, die den Barcodebereich mit Licht bestrahlen. Ein Abbild des Codes wird an eine Reihe von Fotozellen übertragen. Die Charakteristiken des Barcodes werden bestimmt, indem von jeder einzelnen Fotozelle ein elektronisches Muster erstellt wird, das jeden Strich und Zwischenraum durch die Anzahl von benachbarten Zellen, die Schwarz oder Weiss ermitteln, interpretiert. Anders ausgedrückt, anstelle jeden Strich und jeden Zwischenraum in Folge zu lesen, nimmt der CCD ein Bild eines sehr schmalen Teils des gesamten Barcodes auf, das er dann in ein dekodierbares Signal umwandelt.

CCDs bieten gegenüber vergleichbaren Technologien zahlreiche Vorteile. CCDs sind kostengünstiger als Laser, sie lesen aber dennoch verschiedene Codedichten, sind einfach zu verwenden und erfordern nur wenig Übung. Sie sind leichter und robuster als Laserscanner und im Gegensatz zu Kontaktstiften können sie auch für Scananwendungsbereiche ausserhalb des Kontaktscanbereichs eingesetzt werden. Die neuen Modelle bieten eine Feldtiefe, die ideal für die meisten Anwendungsbereiche im Einzelhandel, im Bankwesen und in der Produktion geeignet ist.

Einschränkend wirken bei der CCD-Technologie die Feldtiefe und die Scanbreite. CCDs sind für die zuvor genannten Anwendungsbereiche eine ausgezeichnete Wahl, sie sind jedoch für Anwendungsbereiche mit grossen Leseabständen wie Lagerverwaltung nicht geeignet. CCDs sollten auch nicht für Anwendungsbereiche mit zahlreichen unterschiedlichen Etikettenlängen und -formaten gewählt werden. Lange Mitteilungen oder Codes mit sehr geringer Dichte können leicht die Breite des Scankopfes übersteigen und somit das Lesen des Barcodes unmöglich machen.

Geräte zur linearen Bilderfassung
Geräte zur linearen Bilderfassung (Lineare Imager) arbeiten mit CCD-Technologie und einem erweiterten optischen Design. Dadurch erzeugen sie einen helleren, schärferen Zielstrahl, verfügen über eine höhere Feldtiefe und eine schnellere Verarbeitung als andere Scantechnologien. Sie sind ausserordentlich robust und stellen deshalb eine kostengünstige Alternative zu Laserscannern dar.

Funktionsweise von Geräten zur linearen Bilderfassung
Lineare Imager sind technisch mit CCD-Scannern vergleichbar. Mit LEDs wird der Barcodebereich mit Licht bestrahlt. Ein Abbild des Codes wird an eine Reihe von Fotozellen übertragen. Die Charakteristiken des Barcodes werden bestimmt, indem von jeder einzelnen Fotozelle ein elektronisches Muster erstellt wird, das jeden Strich und Zwischenraum durch die Anzahl von benachbarten Zellen, die Schwarz oder Weiss ermitteln, interpretiert. Was den linearen Imager so einzigartig macht, ist die Geschwindigkeit, mit der der Scanner das Muster des Barcodes erstellt. CCD-Scanner erzeugen gewöhnlich 35 - 50 Scans pro Sekunde, während ein linearer Imager 270 Scans pro Sekunde produziert. Dadurch wird die Dekodierung beschleunigt und die Scanleistung bei Codes mit schlechter Qualität ist bedeutend besser.

Lineare Imager bieten gegenüber vergleichbaren Technologien zahlreiche Vorteile. Sie sind kostengünstiger als Laserscanner, bieten jedoch dennoch eine mit einem Laserscanner vergleichbare Feldtiefe, sie sind leichter und robuster und arbeiten im Allgemeinen schneller. Der hellere Zielstrahl macht den linearen Imager zum Scanner der Wahl, wenn Codes in hellem Sonnenlicht gelesen werden müssen.
Einschränkend wirkt bei linearen Imagern lediglich die Feldtiefe. Es sind zwar neue Modelle für besonders grosse Leseabstände verfügbar, doch auch diese sind auf ca. 35 cm bei 100% UPC-Codes beschränkt und eignen sich deshalb nicht für Anwendungsbereiche mit grossen Leseentfernungen wie Bestandskontrollen in Lagerhäusern oder in der Logistik.

Der gemeinsame Nenner - Dekodierung und Anschluss
Die einzelnen Technologien setzen unterschiedliche Methoden zum Lesen von Barcodes ein, jedoch erzeugen alle ein digitales Signal, das in erkennbare, Computer-geeignete Daten umgewandelt werden muss. Die Umwandlung erfolgt mit einer Dekodierungssoftware, die im Scanner selbst oder in einem separaten Gerät zwischen dem Scanner und dem Terminal oder Host installiert ist. Anhand eines Algorithmus ermittelt und interpretiert der Dekoder die durch Barcode verschlüsselten Informationen und überträgt diese Daten an den Hostcomputer.

Für die Übertragung der Daten ist eine Verbindung oder eine Schnittstelle zum Hostcomputer erforderlich. Jede Schnittstelle verfügt über zwei verschiedene Ebenen: eine physische Verbindung (Hardware) und ein logisches Kommunikationsprotokoll. Gängige Schnittstellen für Barcodescanner setzen sich aus Tastatur-Wedge, seriellem Wedge und direkter Verbindung zusammen.

Mit dem Begriff "Wedge" wird jedes Gerät bezeichnet, das zwischen Tastatur und Terminal eingereiht ist und digitale Signale in Tastaturcodes übersetzt. Bei einer Tastatur-Wedge-Anwendung werden die sich aus dem Scannen eines Barcodesymbols ergebenden Daten vom PC oder Terminal wie über die Tastatur eingegebene Daten behandelt, wobei die Tastatur selbst voll funktionsfähig bleibt. Da das Terminal oder der PC nicht zwischen Barcodedaten und tatsächlich über die Tastatur eingegebenen Daten unterscheiden kann, können bei einer Tastatur-Wedge-Schnittstelle die Barcodeleseergebnisse ohne Wechseln der Anwendungssoftware schnell an einen Computer übertragen werden.

Bei einem seriellen Wedge (ASCII-Wedge) handelt es sich um einen RS-232-Scanner, der zwischen einem ASCII-Terminal und einem Hostcontroller angeschlossen ist. Diese Verbindung wird genutzt, wenn die Übertragung per Tastatur-Wedge zu langsam ist oder wenn die Schnittstelle nicht vom entsprechenden Produkt unterstützt wird.

Direkte Verbindung beschreibt zwei Sachverhalte. Zum einen bezieht sich die direkte Verbindung auf die dekodierte Ausgabe oder die Fähigkeit des Scanners einen Barcode zu lesen und die Daten direkt, ohne externen Dekoder an den Hostcomputer auszugeben. Die direkte Verbindung kann sich auch auf einen Scanner mit dekodierter Ausgabe beziehen, der an einen PC oder Hostcomputer ohne Tastatur angeschlossen ist.

Fachbegriffe

Dualschnittstelle: Der Scanner kann direkt mit einem von zwei Hostgeräten eine Verbindung herstellen und sich automatisch für die Kommunikation mit dem jeweiligen Host konfigurieren. Ein CCD-Handscanner ist beispielsweise tagsüber an ein IBM POS-Terminal angeschlossen und nachts an ein mobiles Datenterminal zur Bestandsverwaltung. Durch eine integrierte Dualschnittstelle kann ein Scanner problemlos zwischen Anwendungen wechseln.

Flash Memory: Ein Speicherchip, in dem Daten auch ohne Stromversorgung gespeichert bleiben. Diesen Begriff prägte Toshiba im Hinblick auf die Eigenschaft des Chips, wie der Blitz (engl. Flash) abgerufen werden zu können. Hand Held Products verwendet Flash Memory anstelle von PROMs (Programmable Read Only Memory - Programmierbare schreibgeschützte Speicher), da ein Flash Memory problemlos aktualisiert werden kann. Mit der Flash-Funktion können Abbilder, PC-Menüs und vollständige Aktualisierungen von Firmware erstellt werden.

HHLC (Hand Held Laser Compatible): Laserscanner mit undekodierter Ausgabe kommunizieren auf eine einheitliche Art mit einem externen Dekodiergerät. Dieses Protokoll wird auch als Laseremulation bezeichnet und wird von Geräten wie CCD-Scannern oder Laserscannern mit dekodierter Ausgabe für die Kommunikation mit externen Dekodern genutzt.

RS-232 (Recommended Standard 232): TIA/EIA-Standard für die serielle Datenübertragung zwischen Computern und Peripheriegeräten wie Barcodescannern, Modems und Mäusen. Für RS-232 wird ein 25-Pin DB-25- oder 9-Pin DB-9-Anschluss verwendet. RS-232 wird im Allgemeinen für 15,24 m oder weniger Abstand vom Host verwendet. Diese Entfernung kann auch erhöht werden, wenn ein Kabel von guter Qualität verwendet wird.

Snappiness: Mit diesem Begriff wird die Geschwindigkeit des Scanners bezeichnet. Je nach angewendeter Testmethode kann die Scannergeschwindigkeit in Lesevorgängen pro Minute, in Zeit von der Auslösung bis zum Signal oder in Zeit von der Auslösung bis zur Ausgabezeit gemessen werden. Die Scannergeschwindigkeit kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, wie beispielsweise die Benutzerfreundlichkeit (Zielen), die Dekodierungssoftware, Qualität der Barcodes und die Geschwindigkeit der Schnittstelle.

Kontaktstiftemulation: Wenn ein Barcode mit einem Kontaktstift gescannt wird, wird ein digitales Bild des Barcodes an einen externen Dekoder gesendet. Wenn ein Scanner mit dekodierter Ausgabe an einen externen Dekoder angeschlossen wird (wie beispielsweise an ein mobiles Datenterminal), wird der Kontaktstiftemulationsmodus eingesetzt. Der Scanner mit dekodierter Ausgabe dekodiert den Barcode und gibt die Daten als digitales Bild wie bei einem von einem Kontaktstift gescannten Barcode aus.

Quelle: Handheld Products