První 2D kód vyvinuli již před více než 20 lety vynálezci Takayuki Nagaya a Masahiro Hara pro japonskou automobilovou společnost Denso, která je začala využívat ke značení komponentů ve výrobě. Pro vysokou rychlost snímání nazvali tento první dvojrozměrný kód zkratkou QR, což znamená Quick Response - rychlá odezva.

To hlavní, čím se ale dvojrozměrný kód liší od jednorozměrného, není ani tak rychlost snímání, jako spíše množství dat, která do něj lze uložit. Zatímco vyspělý jednorozměrný kód Code 128 může nést 128 alfanumerických znaků, největší QR kód obsahuje až 4296 znaků. V době, kdy QR kód vznikl, byl rozdíl ještě markantnější, protože jednorozměrné kódy tehdy obsahovaly maximálně 20 znaků.

"Největší předností 2D kódů je schopnost nést mnohem více informací na mnohem menší ploše. V jednom kódu tak můžeme mít typové i výrobní číslo produktu, počet kusů v balení, datum výroby či exspirace, číslo šarže a tak dále. Jednou z jejich nesporných výhod je také kvalitnější čtení. V logistice je nejrozšířenějším 2D kódem DataMatrix," vysvětluje Luboš Doležal ze společnosti Kodys.

Kódy s největší kapacitou

Dvourozměrných kódů dnes existuje již celá řada typů. Vedle QR kódu, který se z logistické pomůcky stal spíše marketingovou hříčkou, to je například PDF 417, Aztec Code, Maxi Code anebo zmíněný DataMatrix. Každý z těchto kódů má různé vlastnosti a byl vyvinut pro různé účely. PDF 417 vzniká složením lineárních kódů, má malou kapacitu a jeho výhodou je, že se může číst lineární čtečkou kódů. Znát jej můžete například z palubních lístků aerolinek.

Aztec Code je jedním z nejmenších 2D kódů, a navíc nepotřebuje okolo sebe volné místo, takzvanou tichou zónu, aby jej bylo možné správně načíst. Je velice efektivní v poměru kódovaných dat na potištěnou plochu, nedokáže ale pracovat s japonskými znaky kana a kanji. Je sice patentovaný, ale je uvolněn pro všeobecné použití. Vypadá jako QR kód pouze s jedním kotvicím bodem uprostřed a může nést až 3067 znaků.

Kotvicí bod uprostřed má také Maxi Code, kód navržený pro americkou balíkovou službu UPS. Ten na rozdíl od ostatních ke kódování namísto čtverců používá šestiúhelníky a má fixní velikost okolo jednoho čtverečního palce. Jednotlivé kódy je ale možné řetězit a vytvořit tak až osminásobné, které nesou větší množství dat.

Nejlepší vlastnosti v mnoha směrech vykazuje kód označovaný jako DataMatrix. Tento typ může být extrémně malý a na ploše tří milimetrů čtverečních může být zakódováno 50 znaků. Ve standardní velikosti je pak v kódu uloženo až 2355 znaků. Jeho hlavní výhodou je, že umožňuje čtení dat i v případě vysoké úrovně poškození kódu, což je zřejmě i důvod, proč je nejvíce využívaný v oblasti logistiky a průmyslové výroby.

2D kódy pro řízení robotů

Dvourozměrné kódy se dnes začínají využívat všude, kde je potřeba zápisu většího množství informací. Přesto stále v logistice převládá praxe, kdy je na logistické etiketě navíc i několik jednorozměrných kódů. "Zatím jde v mnoha případech o přechodné řešení, které využívá stejnou informaci zapsanou 1D i 2D kódem. Jde o to, aby se dala používat i starší technika, snímače 1D kódů. Tyto jsou ovšem postupně nahrazovány snímači 2D kódů a dvojí značení je pouze přechodným stavem," vysvětluje Soňa Zvelebilová, obchodní ředitelka společnosti Codeware.

Dvourozměrné kódy je pak možné použít nejen pro značení logistických jednotek, dílů či skladových pozic, ale i pro modernější robotická nasazení. Například je využívá Amazon v osmé generaci svých logistických center pro navigaci automatických robotů Kiva. Celý sklad je v podstatě šachovnicí, kde je každé pole označené kódem.

Pro efektivní nasazení jak v logistice, tak ve výrobě je pro různé typy 2D kódů zásadní jejich snímatelnost. "Velkým problémem při čtení 1D kódů je a vždy byl zejména kontrast. U 2D kódů tomu tak není. Proto se používají pro označení krabic a jiného barevného obalového materiálu. Jsou také méně náchylné na chybovost tisku a nabízejí větší toleranci při čtení kódu," dodává Soňa Zvelebilová.

Z pohledu čitelnosti je opět nejlepší variantou kód DataMatrix, který je možné číst už při 20procentním kontrastu tisku. Z tohoto důvodu je také nejvhodnější pro technologii přímého značení DPM (Direct Part Marking) ve výrobě. Využívá se tak například pro značení lékařských nástrojů, anebo dokonce i jednotlivých léků, kde velikost jednoho bodu kódu může být pouhých 300 mikrometrů. QR kódy pro DPM využívá například zmíněná společnost Denso, ale jde o ojedinělé nasazení, neboť tento kód je právě při nízké kvalitě provedení obtížněji snímatelný.

Čtěte, i když chybí půlka kódu

Všechny dvourozměrné kódy mohou mít v sobě zanesenou určitou úroveň korekce chyb, která umožní načtení kódu v případě, že je etiketa nějakým způsobem poškozena, zašpiněna či poškrábána. Standardní QR kód má v nejnižší úrovni korekce chyb možnost opravit sedmiprocentní poškození kódu, v nejvyšší je to pak až 30 procent.

"Jednou z nesporných výhod 2D kódů je kvalitnější čtení. Není nutno, aby byl nasnímán celý kód pro to, aby se přenesla požadovaná informace. Například DataMatrix může být vytvořen tak, že i při značném poškození zůstává kód čitelný," uvádí Luboš Doležal.

DataMatrix ve standardu ECC-200 s Reed-Solomonovým kódem pro korekci chyb je možné přečíst, i když při skenování chybí až polovina kódu. To je výhodné nejen v případě, že je kód poškozený, ale například i v situaci, kdy je kód zčásti zakrytý či se od něj odráží světlo, což obvykle ztěžuje skenování. DataMatrix tak nabízí větší spolehlivost čtení, což přináší vyšší rychlost a kvalitu procesů.

Budoucnost 2D kódů

Masahiro Hara, jeden z vynálezců QR kódu, po obdržení ceny popularity od Evropského patentového úřadu v roce 2014 prohlásil, že využívání QR kódu bude v příštích deseti letech klesat kvůli rychlému rozvoji technologie zpracování obrazu a identifikace předmětů bez nutnosti značení.

To možná bude platit v retailu, ale logistika efektivní značení jen tak neopustí. "2D kód se rozšiřuje velice rychlým tempem, které je brzděno pouze zastaralo technikou snímání ve firmách, kvůli níž není možné 2D kód plně nasadit," upozorňuje Soňa Zvelebilová a dodává, že cena 2D čteček je dnes již téměř srovnatelná s čtečkami 1D kódů.

Přestože by v budoucnosti mohla všechny kódy nahradit technologie RFID, která nachází stále častější uplatnění, prozatím naráží na vyšší pořizovací náklady a nutnost projektových řešení. Nákladově efektivní a rychlá technologie značení pomocí 2D kódů tak co do množství zapsaných dat a vysoké spolehlivosti zatím nemá konkurenci.

Související