【文章內(nèi)容簡介】 二維碼在水平和垂直方向的二維空間上儲存信息。它可以直接顯示英文、中文、數(shù)字、符號、圖形，存儲數(shù)據(jù)量大，可存放 1K 字符，可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無需另接數(shù)據(jù)庫，保密性高（可加密），安全級別最高時，損污 50%仍可以讀取完整信息。 圖 二維碼 （ 2）根據(jù)條形碼的使用目的， 條形碼 可以分為商品條形碼和物流條形碼。 商品條形碼是以直接向消費者銷售的商品為對象、以單個商品為單位使用的條形碼，屬于 EAN、 UPC 系列。它們都印在一個長約 4cm、寬約 的矩形方塊內(nèi)，其中有粗細不等、黑白相間的豎條。 物流條形碼是物流過程中的以商品為對象，以集合包裝商品為單位使用的條形碼，標準物流條形碼由 14 位 數(shù)字組成，除了第一位數(shù)字之外，其余 13 位數(shù)字代表的意思與商品條形碼相同。它主要應用于出入庫管理，運輸保管，分揀管理等。 條形碼的優(yōu)越性 條形碼是迄今為止最 為 經(jīng)濟、實用的一種自動識別技術(shù)。條形碼技術(shù)具有以下幾個方面的優(yōu)點： （ 1） 可靠性強。鍵盤輸入數(shù)據(jù)出錯率為三百分之一，利用光學字符識別技術(shù)出錯率為萬分之一，而采用條形碼技術(shù)誤碼率低于百萬分之一。 （ 2） 效率高。條形碼的讀取速度很快，相當于每秒 40 個字符。與鍵盤輸入相比，條形碼輸入的速度是鍵盤輸入的 5 倍，并且能實現(xiàn) 即時數(shù)據(jù)輸入 。 （ 3） 成本低。與其它自動 化識別技術(shù)相比較，條形碼技術(shù)僅僅需要一小張貼紙和相對構(gòu)造簡單的光學掃描儀，成本相當?shù)土? （ 4） 易于制作。條形碼的編寫很簡單，制作也僅僅需要印刷，被稱作為“可印刷的計算機語言”。 條形碼識別設備的構(gòu)造簡單，使用方便。 合肥工業(yè)大學 2020 屆 機械與汽車工程學院 畢業(yè)論文 11 （ 5） 靈活實用。條形碼符號可以手工鍵盤輸入，也可以和有關(guān)設備組成識別系統(tǒng)實現(xiàn)自動化識別，還可和其他控制設備聯(lián)系起來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化管理。 （ 6） 采集信息量大：利用傳統(tǒng)的一維條形碼一次可采集幾十位字符的信息，二維條形碼更可以攜帶數(shù)千個字符的信息，并有一定的自動糾錯能力。 條形碼的缺陷 條形碼本身還具有很多缺點，列表如下： 表 條形碼的缺陷 讀取數(shù)量 讀取時只能一次一個 遠距離讀取 讀碼時需要光線 信息量 小 讀 /寫能力 不可更新 讀取方便性 表面定位讀取 高速讀取 移動中讀取有所限制 堅固性 臟污或損壞時，不能讀取 保密性 差 正確性 認為漏讀的可能 智能化 無 抗干擾能力 差 壽命 短 直接零件標記 (DPM) 直接零件標記 (DPM) 是指直接在產(chǎn)品上打出標記，而不使用標簽這樣的基材。通過 DPM，可以在制造過程中來識別產(chǎn)品，并在 交付之后繼續(xù)對它們進行跟蹤。DPM 技術(shù)在耐久性、標記速度以及材料無關(guān)性方面受到普遍歡迎。 零件直接標識（ DPM）技術(shù)的主要好處是能夠直接在零件表面形成牢固的甚至與零件同壽命的圖形和文字，目前常用的技術(shù)手段是激光光刻、機械點刻和噴碼技術(shù)。 為了通過自動識別技術(shù)實現(xiàn)可靠的質(zhì)量回溯和產(chǎn)品跟蹤管理，這種標記方法執(zhí)行起來十分經(jīng)濟，效果持久，因此導致了對此技術(shù)的迅速上升的需求。零件直接標RFID 在現(xiàn)代制造企業(yè)中的應用 12 識（ DPM）技術(shù)被越來越廣泛地應用在電子與半導體制造、汽車制造、航空航天制造、軍隊槍械和資產(chǎn)管理、制藥和醫(yī)療保健等行業(yè)，并且形成了一些行 業(yè)標準。 圖 DPM 該技術(shù)通過某種二維代碼，獲得一種可滿足這種趨勢要求以及用戶需要的編碼方法，即矩陣式二維條碼。二維代碼因包含易于執(zhí)行的點狀基本元素而與眾不同。過程中所采用的機械變形（例如對于金屬工件）使得二維代碼甚至在重復加工步驟之后也能由二維代碼閱讀器確切識別。 DPM 的編碼規(guī)則 DPM 的編碼規(guī)則分成兩種： 一個是符合標準地編制和使用數(shù)據(jù)矩陣碼 ECC200，另一個是在極惡劣的邊界條件下對零件和物體進行編碼。前者作為開放式方案可在全世界 采 用；后者則更多地作為機構(gòu)內(nèi)部方案，例如當某 種機械組件采用圓形或甚至橢圓單元，在沒有顏色對比的情況下采用直接標識時，則需要由雙邊商定。在這種情況下，閱讀器和印刷技術(shù)共同按用途進行協(xié)調(diào)，那么這種編碼就不能用任意的機器在任意的地方進行閱讀，這時也需要公開使用全世界有效的在相應標準中規(guī)定的某些規(guī)則。 矩陣式二維條碼 矩陣式二維條碼產(chǎn)生于 1990 年，編碼容量大和密度高是其主要特點。例如，對于純數(shù)字，它的最大編碼容量為 3116 位，對于字母和數(shù)字，最大編碼容量為 2335位。在同等的精度和數(shù)據(jù)內(nèi)容下， 矩陣式二維條碼 實現(xiàn)編碼 所 占用的面積 幾乎是最小的。 矩陣式二維條碼 的尺寸與其編入的資料量卻是相互獨立的，因此它的尺寸比較有彈性。由于采用強大的糾錯算法， 矩陣式二維條碼 的識別安全性或可靠性極高。此外，它對于圖象的光學反差要求較低，這也是采用直接標識技術(shù)時通常會首先考慮使用 矩陣式二維條碼 碼制的一個主要原因。 矩陣式二維條碼 的外觀是一個由許多小方格所組成的正方形或長方形符號，其合肥工業(yè)大學 2020 屆 機械與汽車工程學院 畢業(yè)論文 13 資訊的儲存是以淺色與深色方格的排列組合，以二位元碼 (Binarycode)方式來編碼，故電腦可直接讀取其資料內(nèi)容，而不需要如傳統(tǒng)一維條碼的符號對映表 (Character Lookup Table)。深色代表 “ 1”，淺色代表 “ 0”，再利用成串 (String)的淺色與深色方格來描述特殊的字元資訊，這些字串再列成一個完成的矩陣式碼，形成 矩陣式二維條碼 碼，再以不同的印表機印在不同材質(zhì)表面上。 矩陣式二維條碼 碼的優(yōu)點： （ 1） 可在 20%以下的對比度中工作； （ 2） 在 360186。圓周內(nèi)都可以被讀； （ 3） 部分損壞或腐蝕后仍可讀取，只需要讀取資料的 20%即可精確辨讀； （ 4） 專門設計用于惡劣的加工環(huán)境； DPM 的缺陷 雖然比之 條形碼， DPM 有了很大的進步，但其本身還具有很多缺點，列表如下： 表 DPM 的缺陷 讀取數(shù)量 讀取時只能一次一個 遠距離讀取 讀碼時需要光線，但光學反差要求較低 讀 /寫能力 不可更新 讀取方便性 表面定位讀取 保密性 差 正確性 有人為漏讀的可能 智能化 無 抗干擾能力 差 射頻識別技術(shù)（ RFID） 針對條形碼和直接零件識別的缺陷， RFID 的出現(xiàn)，引發(fā)了一場供應鏈管理的革命。 RFID 以其獨到的性能優(yōu)勢，受到全球以及社會各界前所未有的關(guān)注。它給人類的工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)經(jīng)營、日常生活帶來了巨大的改變，已經(jīng)在物流、交通、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。 RFID 的發(fā)展歷程 RFID 技術(shù)實現(xiàn)的基礎是利用電磁能量，電磁能量是自然界存在的一種能量形RFID 在現(xiàn)代制造企業(yè)中的應用 14 式。在 1922 年，誕生了雷達 (Radar)。作為一種識別敵方空間飛行物 (飛機 )的有效兵器，雷達在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要的作用，同時雷達技術(shù)也得了極大的發(fā)展。至今，雷達技術(shù)還在不斷發(fā)展，人們正在研制各種用途的高性能雷達。 RFID 直接繼承了雷達的概念，并由此發(fā)展出一種生機勃勃的 AIDC（ Auto Identification and Data Collection） 新技術(shù) —— RFID 技術(shù)。 1948 年哈里 .斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別 RFID 的理論基礎。 在 20 世紀中，無線電技術(shù)的理論與應用研究是科學技術(shù)發(fā)展最重要的成就之一。RFID 技術(shù)的發(fā)展可按 10 年期劃分如下： 1941～ 1950 年 ， 雷達的改進和應用催生了 RFID 技術(shù)， 1948 年奠定了 RFID 技術(shù)的理論基礎。 1951— 1960 年 ， 早期 RFID 技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。 1961— 1970 年 ， RFID 技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應用嘗試。 1971— 1980 年 ， RFID 技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種 RFID 技術(shù)測試得 到加速。出現(xiàn)了一些最早的 RFID 應用。 1981～ 1990 年 ， RFID 技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應用階段，各種規(guī)模應用開始出現(xiàn)。 1991～ 2020 年 ， RFID 技術(shù)標準化問題日趨得到重視， RFID 產(chǎn)品得到廣泛采用，RFID 產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。 2020— 現(xiàn)在， 標準化問題日趨為人們所重視， RFID 產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應用行業(yè)擴大。 RFID 技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離 識別、適應高速移動物體的 RFID 正在成為現(xiàn)實。 RFID 的原理 Radio Frequency Identification（ RFID）技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別的技術(shù)。RFID 系統(tǒng)通常由電子標簽 (射頻標簽 )、閱讀器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成。 電子標簽一般是帶有線圈、天線、存儲器與控制系統(tǒng)的低電集成電路，標簽能夠自動或在外力的作用下 ,把存儲的信息主動發(fā)射出去。讀寫器是可非接觸的讀取和寫入標簽信息的設備，它通過網(wǎng)絡和其他計算機 系統(tǒng)進行通信，通過發(fā)射和感應電磁波來獲取電子標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)。電子標簽內(nèi)的信息不僅能夠自動遠距離被識別，還合肥工業(yè)大學 2020 屆 機械與汽車工程學院 畢業(yè)論文 15 能夠從上位機獲取指令由閱讀器寫入信息。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)信息的存儲和管理，并對標簽進行讀寫控制。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)既可以是小型的數(shù)據(jù)庫，也可是集成了 RFID 系統(tǒng)的大型 ERP 軟件。 圖 RFID 系統(tǒng)原理 射頻標簽信息的寫入方式大致可以分為以下三種類型 ： （ 1）射頻標簽在出廠時，即已將完整的標簽信息寫入標簽。這種情況下，應用過程中 ，射頻標簽一般具有只讀功能。只讀標簽信息的寫入，在更多的情況下是在射頻標簽芯片的生產(chǎn)過程中即標簽信息寫入芯片，使得每一個射頻標簽擁有一個唯一的標識 UID。 在 應用中，需再建立標簽唯一 UID 與待識別物品的標識信息之間的對應關(guān)系（如車牌號）。只讀標簽信息的寫入也有在應用之前，由專用的初始化設備將完整的標簽信息寫入。 （ 2）射頻標簽信息的寫入采用有線接觸方式實現(xiàn)，一般稱這種標簽信息寫入裝置為編程器。這種接觸式的射頻標簽信息寫入方式通常具有多次改寫的能力。例如，目前在用的鐵路貨車電子標簽信息的寫入即為這種方式。標簽在 完成信息注入后，通常需將寫入口密閉起來，以滿足應用中對其防潮、防水、防污等要求。 （ 3）射頻標簽在出廠后，允許用戶通過專用設備以無接觸的方式向射頻標簽中寫入數(shù)據(jù)信息。這種專用寫入功能通常與射頻標簽讀取功能結(jié)合在一起形成射頻標簽讀寫器。具有無線寫入功能的射頻標簽通常也具有其唯一的不可改寫的 UID。這RFID 在現(xiàn)代制造企業(yè)中的應用 16 種功能的射頻標簽趨向于一種通用射頻標簽，應用中，可根據(jù)實際需要僅對其 UID進行識讀或僅對指定的射頻標簽內(nèi)存單元（一次讀寫的最小單位）進行讀寫。 RFID 技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展狀況 RFID 技術(shù)在國外的發(fā)展較早 也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的 RFID 系統(tǒng)。 從全球范圍來看，美國已經(jīng)在 RFID 標準的建立、相關(guān)軟硬件的開發(fā)、應用領(lǐng)域走在世界的前沿。在產(chǎn)業(yè)方面， TI 公司、 Intel 公司、 IBM 等廠商都在該領(lǐng)域有所建樹，美國的交通、車輛管理、身份識別、倉儲物流都已應用的了 RFID。 RFID 技術(shù)和 ERP 及供應鏈管理系統(tǒng) 更 在美軍得到了 應用。在物流方面，美國有眾多的零售企業(yè)支持了 RFID 應用。 歐洲 RFID 標準追隨美國主導的 EPCglobal 標準，在封閉系統(tǒng)設計及應用方面，歐 美基本同步。日本也提出了 UID 標準，但主要應用的還是本國廠商的支持，并未成為國際標準。 RFID 在韓國的重要性得到了加強，政府給與了高度重視。目前， RFID適用于以下行業(yè)： 1) 倉儲、物流和供應管理 2) 生產(chǎn)制造和裝配 3) 重要物資流向控制和定點跟蹤物流管理 4) 重要機關(guān)人員進出身份識別 5) 會議簽到管理 6) 碼頭集裝箱管理 7) 倉庫重要物資進出監(jiān)管和統(tǒng)計管理 8) 文檔追蹤 /圖書館管理 我國在 RFID 技術(shù)的研究方面也發(fā)展很快，市場培育已初步開花結(jié)果。比較典型的是在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設中，推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的遠距離自動識 別系統(tǒng)。經(jīng)過多年的現(xiàn)場運行考驗，鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程于 1999 年全面投入建設。經(jīng)過兩年左右的建設與試運行，目前鐵路車號自動識別系統(tǒng)工程已發(fā)揮出了系統(tǒng)設計功能，圓了鐵路人的夢想，并且其輻射與滲透到其他應用方面的作用日漸明顯。 在近距離 RFID 應用方面，許多城市已經(jīng)實現(xiàn)了公交射頻卡作為預付費電子車票的 應用，預付費電子飯卡等。我國政府還計劃將所有的日常使用的卡片證件功能集合肥工業(yè)大學 2020 屆 機械與汽車工程學院 畢業(yè)論文 17 成到一張卡片上。 在 RFID 技術(shù)研究