Als 2D-Code werden elektronisch lesbare Schriften bezeichnet, die aus verschieden breiten Strichen oder Punkten und dazwischen liegenden Lücken mit möglichst hohem Kontrast bestehen. Im Gegensatz zu den eindimensionalen Strichcodes, den sogenannten Barcodes sind die Daten nicht nur in einer Richtung (eindimensional) codiert, sondern in Form einer Fläche über zwei Dimensionen, wovon sich die Bezeichnung ableitet. Der Vorteil ist eine deutlich höhere Anzahl an Nutzinformationen. Der Begriff Code steht in diesem Zusammenhang nicht für eine Art von Verschlüsselung, sondern für Abbildungen von Daten in Symbolen.
Die Daten in einem 2D-Barcode werden mit optischen Lesegeräten, wie Kamera-Scannern, maschinell gelesen und elektronisch weiterverarbeitet. Verbreitete Anwendungen von 2D-Codes liegen unter anderem im Bereich der Logistik zur Warenkennzeichnung und zum Mobile-Tagging. Aufgrund der höheren Speicherdichte werden sie auch zur optischen Datenspeicherung verwendet.
2D-Barcodes finden in der Industrie und im Handel einen immer größeren Nutzerkreis, da sie auch in vielen Fällen deutlich kleiner darstellbar sind und somit auch auf kleineren Trägern wie Etiketten abbildbar sind.
Durch den größeren Informationsinhalt in den 2D-Barcodes können vor allem in der Automobilhersteller und Zulieferindustrie deutlich kleinere Etiketten verwendet werden und somit auch Kosten eingespart werden.
Jedoch wird in der Industrie nicht jeder zweidimensionale Barcode verwendet sondern es finden nur einige wenige Einzug in die Industrie.
Hier einige 2D-Barcodes, die in der Industrie verwendet werden.
PDF417
PDF417 steht für „Portable Data File“ und er wurde 1991 bei Symbol Technologies entwickelt. Maximal 2000 Zeichen können in einem PDF417 gespeichert werden. Es gibt einstellbare Fehlerkorrekturstufen (0−9). In Bezug auf Dateninhalt im Verhältnis zur Größe schneidet der PDF417 im Vergleich zu DataMatrix sehr schlecht ab. Sinnvoll ist der Einsatz im Zusammenhang mit Laserscannern, die keine Matrixsymbologien erfassen können. Sobald Kamerasysteme als Scanner verwendet werden, sind echte Matrix-Codes besser
Matrix-Codes
Matrix-Codes konnten bisher nur mit CCD-Kamerascannern gelesen werden. Die Ausrichtung im CCD-Bild spielt praktisch keine Rolle, so dass die Lesung omnidirektional möglich ist. Inzwischen haben einige Scannerhersteller Laserscanner entwickelt, die eine automatische x/y-Abtastung vornehmen und aus den gewonnenen Daten ein Bild erzeugen. Damit lassen sich Matrix-Codes auch mit Laserscannern erfassen. Diese haben etwas günstigere optische Eigenschaften als Kameras.
DataMatrix Code
Der DataMatrix-Code ist einer der bekanntesten und in Deutschland am meisten verbreiteten 2D-Codes. Er wurde in den späten 1980er Jahren in den USA durch die Acuity Corp. entwickelt. Heute ist dieser Code der bekannteste Typ der 2D-Codes und gewinnt derzeit stark an Bedeutung. Er wird für dauerhafte Direktbeschriftungen mittels Laser in der Produktion (z. B. Leiterplatten), mit Nadelprägung im Automobilbau, bei Analysegeräten und Instrumenten (Chemie, Medizin), Teilekennzeichnungen in Luft-, Raumfahrtindustrie, Medizintechnik aber auch zunehmend als gedrucktes Codebild für Etiketten, Tickets, und die elektronische Briefmarke verwendet.
Beim DataMatrix-Code sind die Informationen sehr kompakt in einer quadratischen oder rechteckigen Fläche als Muster von Punkten kodiert. Beim Lesen eines DataMatrix-Codes werden nicht mehr zwei verschiedene Balkenbreiten in der Folge eindeutig bestimmt, wie beim eindimensionalen Strichcode, sondern die Anordnung der gleich großen Punkte innerhalb der Berandung (Suchmuster) und im Raster der Matrix. Die Punkte sind schwarze oder weiße Kästchen, die aneinander anschließen, oder runde Punkte mit Lücken dazwischen. Allein diese einheitliche Symbolgröße und der feste Symbolabstand machen das Lesen des Bildes und das Dekodieren der Information deutlich sicherer und den Code in der Ausdehnung erheblich kompakter. Da der DataMatrix-Code außerdem ein Verfahren der Fehlerkorrektur bietet, verdrängt er den Strichcode, der meist nur die Erkennung eines einzelnen Fehlers unterstützt, in vielen Anwendungen.
Die privat organisierte Ausgabeorganisation GS1 nutzt den DataMatrix-Code mit den GS1-Datenstrukturen. GS1 nennt das Ergebnis GS1 DataMatrix. Damit wird die Anwendung des DataMatrix-Codes im Kontext der GS1-Organisation kurz zusammengefasst benannt. Allerdings ist der GS1 DataMatrix keine eigenständige Codeart. Die primäre Anwendungsgruppe dafür ist der Einzelhandel aber inzwischen gibt es Anwendungen in der Pharma- und anderen Industrien.
QR-Code
Der Quick Response-Code „schnelle Antwort“ ist ein zweidimensionaler Code, der von der japanischen Firma Denso im Jahr 1994 entwickelt wurde. Aufgrund einer automatischen Fehlerkorrektur ist dieses Verfahren sehr robust und daher weit verbreitet. Viele Mobiltelefone mit eingebauter Kamera können den Code lesen. Der QR-Code wurde zur Markierung von Baugruppen und Komponenten für die Logistik in der Automobilproduktion des Toyota-Konzerns entwickelt.
Der QR-Code besteht aus einer quadratischen Matrix aus schwarzen und weißen Quadraten, die die kodierten Daten binär darstellen. Er ist quadratisch und anhand seiner Suchhilfen, ineinander geschachtelten hellen und dunklen Quadraten in drei Ecken, leicht zu erkennen.Eine spezielle Markierung gibt hier die Orientierung vor. Die Daten im QR-Code sind durch einen fehlerkorrigierenden Code geschützt. Dadurch wird der Verlust von bis zu 30 % des Codes toleriert, d. h., er kann auch dann noch dekodiert werden.
Lesegeräte
Im Unterschied zum 1D-Code wird beim 2D-Code idealerweise eine digitale Kamera verwendet. Das Codebild muss lediglich im Kamerafenster liegen, die Orientierung gegenüber dem Bildfeld ist gleichgültig. Dadurch kann der DataMatrix-Code ohne Bewegung von Gerät oder Optik automatisch abgebildet werden. Das Lesen der Codes erfolgt üblicherweise bei ruhendem Objekt oder bei gleichförmiger Bewegung, wobei ein einzelnes Bild erfasst und ausgewertet wird. Höhere Geschwindigkeiten während der Aufnahme werden durch die Nutzung von Zeilenkameras ermöglicht.
Die Kamera erfasst die Information zweidimensional und eine Software wertet das Bild aus. Daher müssen 2D-Codes mit einer Lichtquelle flächig beleuchtet werden. Das vom 2D-Code reflektierte Licht wird dann in einer „Bildebene“, scharf abgebildet.
Viele Mobiltelefone mit Kamera sind mit einem Code-Scanner ausgestattet. Damit kann beispielsweise eine in einem DataMatrix-Code codierte Telefonnummer oder eine Webseitenadresse einfach eingelesen werden.
Druckanforderungen
Die Anforderungen an die Druckqualität von Matrixcodes sind in der Industrie definiert. Unter anderem sind damit Anforderungen an Kontraste und Matrixverzerrungen definiert.
Zu beachten ist, dass der DataMatrix-Code für Direktbeschriftung (Laser, Nadelpräger usw.) nicht spezifiziert ist.
Da dies aber in der Industrie eine typische Anwendung des DataMatrix-Codes ist, wurde eine Druckqualitätsanforderung entwickelt, die diese Lücke schließt. Ein Teilaspekt dabei ist der Einsatz des DataMatrix-Codes.
Insbesondere genadelte Codes (Dot Peening) sind eine robuste Kennzeichnung, die über die Lebensdauer der gekennzeichneten Produkte lesbar bleibt.
Die Anforderungen zum bedrucken des Datamatrix-Codes mit Thermo-Transfer-Druckern sind vor allem von der Größe des Codes abhängig. Da die Codes zum Teil sehr klein sind, sollte man darauf achten bei der Auflösung des Druckkopfs Geräte zu haben, die mindestens 300 dpi haben. Das gleiche gilt für das Thermo-Direkt Verfahren.
