Die nächsten Dimensionen

Modernste Elektronik und mehrdimensionale Codes lösen inzwischen in etlichen Anwendungen die ¿Zebrastreifen¿ ¿ wie Barcodes zuweilen genannt werden ¿ ab. Eine Vielzahl von Parametern bestimmen letztendlich die Wahl. Das beginnt selbstverständlich bei den Kosten, wobei die Datensicherheit nicht zu vernachlässigen ist. Zusammen mit der Datenübertragung per Funk ergeben sich äußerst flexible Systeme zum sicheren Beherrschen der Logistik-Abläufe. Bei der Menge an unterschiedlichen Systemen, die sich auf dem Markt tummeln, können die folgenden Seiten nur einige ¿ wenn auch wichtige ¿ Aspekte berücksichtigen.

Zunächst eine kleine Erklärung über den ein- und zweidimensionalen Barcode. Selbstverständlich bedeckt der so genannte eindimensionale Barcode eine Fläche, er ist also zweidimensional. Da er aber nur in einer Dimension (Richtung) Informationen enthält und gelesen wird, nennen ihn die Identifikationsspezialisten eindimensional. Logischer Weise enthält der zweidimensionale Barcode also Informationen in der gesamten Fläche und wird zweidimensional gelesen.

Ein bisschen Geschichte

Der Handel in den USA stand Pate, als 1929 die ersten Barcodesymbole eingeführt wurde. Erst 1949 gab es allerdings ein erstes Patent auf einen Barcode. Dem folgte 1967 in Cincinnati die erste barcodeunterstütze Geldkasse in einem Supermarkt und 1974 die erste kommerzielle Barcodeanlage in Ohio. 1980 fand der Code 39 Eingang in den industriellen Bereich beim maschinenlesbaren Kennzeichnen und Erfassen aller militärischen Teile ¿ ebenfalls in den USA. Zur gleichen Zeit begannen auch die Versuche und Anwendungen mit zweidimensionalen Barcodes. Neben der Forderung, größere Datenmengen unterzubringen, setzte auch die Miniaturisierung der elektronischen Bauteile physikalische Grenzen beim Kennzeichnen.

Da ¿ wie so oft bei neuen Entwicklungen ¿ viele Unternehmen mit eigenen ¿proprietären¿ Lösungen versuchten, die Anwender an sich zu binden, entstand (wie bei den eindimensionalen) eine ganze Fülle unterschiedlicher zweidimensionaler Barcodes. Lediglich die Macht großer Anwender führte und führt auch hier allmählich zu einer Auslese und Normung. Dieser Prozess ist leider noch immer im Fluss.

Auf den Punkt gebracht

Die größere Datendichte der Zweidimensionalen liegt auf der Hand. Zwei verschiedene Verfahren kennzeichnen die Szene. Die so genannten gestapelten Barcodes ¿Stacked Barcodes¿ bestehen im Prinzip aus einer Verkettung vieler kleiner eindimensionaler Barcodes untereinander, die seitlich von gemeinsamen Start- und Stoppzeichen eingerahmt sind. Von dieser Codeart gibt es inzwischen immerhin acht Schwarz-weiß- Codes und einen Farbigen. 2D-Laserscanner und 2D-CCD-Scanner (CCD steht für charge coupled device) erfassen derartige Codes zeilenweise, während echte zweidimensionale Scanner, die mit Kamera-Technik arbeiten, diese Barcodes als gesamt Symbol erkennen. Ohne Ihnen jetzt die einzelnen Unterschiede erklären zu wollen, nenne ich folgende Auswahl als Beispiele: PDF 417, Supercode, Code 49, Codablock, Code 16K und Code ISBT-128.

Die zweidimensionalen Matrixcodes bestehen aus ¿polygonisch¿, meist viereckig angeordneten Gruppen von Datenzellen, die an einem typischen Orientierungssymbol erkannt werden. In dieser Kategorie sind immerhin 15 verschiedene Codes mehr oder weniger gebräuchlich. Auch hier wieder eine Auswahl ohne weitere Definition und Wertigkeit: Aztec Code, Code One, Snowflake, Dot Code A, CP Code, Maxi Code und Data Strip. Unter den meist rechteckigen Elementen fallen die Codes Array Tag mit sechs- oder achteckiger Form der Daten, Data Glyphs mit jeweils um 45 Grad geneigten Dreipunkte-Mustern und der 3-DI AccuCode mit einer kleinen runden Außenform aus der Rolle. Data Glyphs wurde von Xerox nur für Eigenanwendungen entwickelt und der AccuCode dient ausschließlich zum Kennzeichnen chirurgischer Instrumente.

Fehlerkorrektur

Nicht nur die umstrittene Teflon-Bratpfanne hat die irdische Welt mit den Segnungen der Raumfahrt befruchtet. Die so genannte Reed-Salomon-Fehlerkorrektur wurde beispielsweise von den Mathematikern Reed und Salomon bei Hughes Aerospace entwickelt, um die stark verrauschten und verzerrten Signale von Raumsonden zu entziffern. Auf der Basis dieses ¿Correction of burst errors¿ genannten Verfahrens werden inzwischen in zweidimensionale Barcodes Error Correction Codes (ECC) integriert. Mit deren Hilfe wiederum lassen sich derartige Codes ¿ je nach Typ ¿ selbst dann fehlerfrei lesen, wenn sie bis zu 30 Prozent zerstört sind. Der mögliche Vorteil des eindimensionalen Barcodes in puncto Datensicherheit konnte auf diese Weise also ausgeglichen werden.

Vom erforderlichen Sicherheitslevel (ECC) sowie der gewünschten Auflösung hängt auch der physikalische Platzbedarf der zweidimensionalen Barcodes ab. Dies wiederum erweist sich als wichtiges Argument für den Einsatz in der Elektronik, speziell zum Kennzeichnen der äußerlich völlig gleichen Bauelemente, deren Abmessungen stetig schrumpfen. Längst passen weder alfanumerische Kennzeichnungen noch eindimensionale Barcodes auf diese Teile. Kein Wunder, dass sich die Mikroelektronik als starke Triebkraft für die Entwicklung und den Einsatz der gehaltvollen Codes darstellt.
Immerhin liegt die Auflösung ¿ je nach Typ ¿ zwischen 13 und 20 mil. Ein mil entspricht 1/1000 Zoll also 0,0254 Millimetern. Die maximalen Datenkapazitäten liegen zwischen 93/138 ASCII-Zeichen/Ziffern beim Maxi Code und 4296/7098 beim QR Code. Die meisten dieser Codes können darüber hinaus japanische Schriftzeichen Kana/Kanji, Fotos und Grafiken speichern.

Drucken und Lesen

Zum Kennzeichnen beziehungsweise Drucken eigenen sich alle bekannten Techniken. Schließlich kann bereits ein Drucker mit 200 dpi (Punkte pro Zoll) 5,0 mil (0,125 Millimeter) auflösen. Als besonders effizient und Platz sparend erweisen sich das direkte Kennzeichnen mit Tintenstrahldruckern (Inkjet) und und das ¿Gravieren¿ mit dem Laser. Einerseits stehen dem höhere Investitionen gegenüber die andererseits insbesondere bei Massenanwendungen durch geringere Kosten pro Druck wieder eingespielt werden.

Wie schon erwähnt, erlauben 2D-Laserscanner und 2D-CCD-Scanner lediglich das Einlesen der ¿gestapelten Barcodes¿ (Stacked Codes). Der Laserscanner bietet eine relativ große Einlesegeschwindigkeit, eignet sich gut zum Lesen aus größerem Abstand (bis 30 Zentimeter), benötigt allerdings einen recht großen Kontrast zum sicheren Erkennen. Ähnliches gilt für CCD-Scanner, die sich aber nicht ganz so gut für größere Leseabstände eignen.
Zum Lesen von Matrix-Barcodes eignen sich ausschließlich Leser in Kameratechnik. Das sind bisher vornehmlich CCD-Kameras, die sehr schnell lesen, mit geringem Kontrast auskommen, bei größeren Leseabständen bisher aber weniger geeignet erscheinen. Mit diesen Geräten lässt sich gegebenenfalls schon mal das Konterfei des Kunden oder eine beschädigte Sendung ablichten und speichern, wenn die passende Software installiert ist. Alle Leser stehen heutzutage in unterschiedlichen Ausführungen sowohl für den mobilen Einsatz als auch als stationäre Geräte im Programm vieler Hersteller und Anbieter.

Zweimal gefunkt

Der Funk übernimmt inzwischen gleich zwei verschiedene Funktionen in der Identifikationstechnik. Zum einen befreien leistungsfähige Funkverbindungen die Scanner und zum Teil bereits mobile Drucker von den lästigen Strippen. Der ständige direkte Kontakt mit dem Lagerrechner oder dem Firmennetzwerk sorgt für stets aktuelle Daten. Die wiederum bieten die Gewähr, die gesamte Logistik reibungslos zu gestalten. Nach einer ganzen Reihe firmeneigener Systeme setzen sich als Standard hierbei zunehmend Radio Local Area Networks (LAN) nach dem IEEE-Standard 802.11 durch. Diese Norm versucht die sehr komplexen Verhältnisse in der so genannten Spreizbandtechnik zu standardisieren. Viele Details lehnen sich an die kabelbasierten LAN wie Ethernet an. Da hier aber immer noch eine große Anzahl an Systemparametern frei gewählt werden können, scheint nicht alles mit dem Normzeichen auch kompatibel zu sein und störungsfrei miteinander zusammenzuarbeiten. Diese Interoperabilität sollten Sie also in jedem Fall abfragen und gegebenenfalls prüfen (lassen). Nützliche Internet-Adressen hierzu:

· WLIF ¿ Wireless LAN Interoperability Forum: http://www.wlif.com

· IEEE ¿ The Institute of Electrical and

· Electronics Engineers: http://www.ieee.com

Die zweite Funktion des Funks in der Ident-Technik stellen die Transponder oder Funk-Etiketten. Hierbei handelt es grundsätzlich um elektronische Datenträger, die entweder mit einem festen nur lesbaren Inhalt (ROM=read only memory) versehen sind oder beliebig mit Daten beschrieben werden können. Die Datenübertragung erfolgt per Funk. Diese Transponder waren zunächst recht teure und voluminöse Baugruppen, die meistens mit einer eigenen Batterie arbeiteten.

Von den Fortschritten in der Mikroelektronik profitiert selbstverständlich auch diese Spezies in erheblichem Maße. Schließlich haben die Unternehmen gelernt, kleine, flache und dennoch leistungsfähige Chips in großer Stückzahl zu niedrigen Preisen für Massenanwendungen herzustellen. Die Telefon- und andere Chip-Karten lassen grüßen. Statt der direkten Kontakte übermitteln bei den Transpondern ausreichend dimensionierte Antennen in Form von ¿gedruckten¿ Spulen die Informationen per Funk und versorgen die Chips auf diesem Wege auch mit der erforderlichen Energie.

Inzwischen gibt es so flache und flexible Transponder, dass sie sich recht einfach mit normalen, selbstklebenden Barcode-Etiketten kombinieren lassen. Das erlaubt einen ¿sanften¿ Übergang vom Barcode zu den berührungslos les- und beschreibbaren Transpondern. Die Vorteile dieser Art von Datenträgern liegen auf der Hand. Während alle anderen Codeträger zumindest einen optischen Kontakt zum Lesen erfordern und nicht beschrieben werden können, lassen sich Transponder ohne Sichtkontakt lesen und beschreiben.

Sie sehen, über die hilfreichen Striche hinaus entwickeln sich in der automatischen Identtechnik interessante Neuerungen, die völlig neue Möglichkeiten eröffnen. Ob es allerdings wirklich dazu kommt, dass die Transpondertechnik das Ident-Medium der Zukunft für die Logistik wird, wie es ein Anbieter darstellt, wage ich zu bezweifeln. Sicher bleibt der Wettbewerb der unterschiedlichen Systeme noch lange erhalten. Die neuen verbesserten Möglichkeiten erlauben es aber, für höhere Anforderungen das jeweils geeignete, optimale System auszuwählen. Partner für diese Aufgabe finden Sie im Anschluss und in den folgenden Berichten.

Bernhard Siegmund / Dezember 1999

Links: http://www.dalektron.de, http://www.symbol.com, http://www.ics-ident.de