Uplatnění čárových kódů v knihovně

Transkript

1 Masarykova univerzita Fakulta informatiky bakalářská práce Uplatnění čárových kódů v knihovně Zdeněk Kučera 2005

2 Prohlášení Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Všechny zdroje, prameny a literaturu, které jsem při vypracování používal nebo z nich čerpal, v práci řádně cituji s uvedením úplného odkazu na příslušný zdroj. 2

3 Poděkování Chtěl bych poděkovat vedoucímu bakalářské práce panu Mgr. Jiřímu Poláčkovi, za vstřícnou pomoc a jeho podnětné připomínky. 3

4 Klíčová slova (česky) generování, tisk, štítky, čárový kód, CODE 39, klient/server aplikace, knihovna, pdf, png Klíčová slova (anglicky) generating, printing, labels, barcode, CODE 39, client/server application, library, pdf, png 4

5 Shrnutí Obsahem této bakalářské práce je problematika generování a tisku čárových kódů na samolepící štítky či formuláře pro potřeby knihovníků na Ekonomicko-správní fakultě Masarykovy univerzity v Brně. Dále zahrnuje zkoumání různých druhů kódů a techniku jejich zpracování (z elektronické podoby na tištěnou a naopak). Výsledkem je analýza stávajícího systému knihovny, podání návrhů na její vylepšení a vytvoření webové aplikace klient/server, která bude generovat čárové kódy dle zadaných parametrů. 5

6 Prohlášení... 2 Poděkování... 3 Klíčová slova (česky)... 4 Klíčová slova (anglicky)... 4 Shrnutí ÚVOD ČÁROVÝ KÓD Lineární čárové kódy CODE CODE Vícerozměrné čárové kódy PDF DataMatrix MaxiCode Přehled nejpoužívanějších typů kódů POUŽITÍ VHODNÉHO KÓDU Aktuální systém v knihovně Výběr vhodného typu čárového kódu Efektivita knihovního systému JAK FUNGUJE PROGRAM Základní vytýčení postupu Formáty vstupních a výstupních dat Vstupní data Výstupní data Popis částí aplikace Úvodní stránka Generování Návod Info POSTUPY GENEROVÁNÍ SOUBORU Kontrola vstupních parametrů Zpracování vstupu Vstup zadán intervalem Vstup zadán výčtem prvků Vstup zadán externím souborem

7 5.3 Generovaní obrázku PNG Generovaní dokumentu PDF ZÁVĚR Přílohy Příloha A (Manuál pro aplikaci BARCODE Creator) Příloha B (Výstupní soubor PDF) Literatura

8 1 Úvod Knihovna každým rokem zaeviduje velké množství knih, které je potřeba vést pod unikátním číslem v databázi. Všechny publikace (ve fyzické podobě) jsou proto označeny tzv. přírůstkovým číslem. Při výpůjčce nebo jiné manipulaci s nimi je potřeba, aby se zadalo jejich číslo. Manuální přepisovaní do systému je velmi neefektivní. Lidský faktor může zapříčinit špatný vstup či při velkém objemu knih (inventarizace knihovny) je zpracování velmi časově náročné. Proto je zde zaveden systém čárových kódů, díku němuž je každá kniha označena štítkem (obsahuje její unikátní číslo), který je jednoduše zpracovatelný do elektronické podoby. Tím odpadá ruční přepis, minimalizuje se chybovost a zvýší se rychlost zpracovávání publikací. Cílem této práce (aplikace klient/server) je vytvoření generátoru čárových kódů s možností tisku na libovolné samolepící štítky či jiné formuláře pro označování knih v knihovně. 8

9 2 Čárový kód 2.1 Lineární čárové kódy U lineárních čárových kódů je každý znak reprezentován několika různě širokými čarami, které jsou naskládány ze sebe (někdy jsou navzájem proloženy). Čtečka pro snímání používá foto-senzor, jenž převádí skenovanou symboliku čar a mezer na elektronický signál. Zařízení poměří relativní šířky mezi jednotlivými elementy, přeloží je zpět do elektronické podoby a odešle je například do počítače nebo přenosného terminálu. Čtečka zasílá přečtená data ve formátu jaký používá klávesnice, a proto bývají tato dvě zařízení propojené dohromady k jednomu portu (PS2). Každý kód začíná a končí speciálním znakem tzv. start/stop, který pomáhá určit, kde je jeho začátek a konec, nebo zda je snímán odpředu či odzadu (skenování štítku vzhůru nohama). Některé typy mohou obsahovat kontrolní číslici nacházející se před koncovým stop znakem. Číslice se vypočítává ze symbolů, jež obsahuje samotný kód. Čtečka po skenování provede vlastní interní kalkulaci a porovná, zda se kontrolní číslice ze štítku shoduje s jejím výsledkem. Pokud hodnoty nesouhlasí, opakuje celý proces snímaní a výpočtu znovu. V současnosti se používá velké množství čárových kódů a ty mají ve většině případů vlastní specifický formát. Výjimku tvoří odvozené kódy, které mají zmenšený rozsah znaků nebo jinak upravené normy. Normy a standardy nám do jisté míry určují, co použít v daném oboru za typ kódového systému. Například kód UPC se používá v maloobchodních řetězcích pro označování zboží (USA), tak jako EAN (Evropa). CODE 39 a CODE 128 se užívají v interních aplikacích a systémech. CODE 39 obsahuje velká písmena, číslice a šest speciálních symbolů naproti tomu CODE 128 obsahuje celou znakovou sadu ASCII CODE 39 CODE 39 je široce používaný v mnoha průmyslových odvětvích, různých institucích (používá ho i Ministerstvo obrany USA) a je normalizován americkým národním normalizačním institutem (ANSI). Můžeme se s ním také setkat pod označením USD-3 nebo 3of9. Obr. 1 ukázka CODE 39 Kód obsahuje číslice, znaky v intervalu A až Z (pouze velká písmena), symboly plus, minus, mezera, dolar, lomítko, procento a speciální znak pro určení začátku a konce hvěz- 9

10 dičku, který je umístěn povinně na začátku a konci každého čárového kódu (seznam znaků a jejich reprezentace viz. tabulka 1). CODE 39 může být různé délky, avšak použití více jak 25 znaků není doporučeno s ohledem na velikost čtecího zařízení. Všechny symboly se skládají z devíti částí (pěti čar a čtyř mezer) a jsou buď široké nebo tenké (v poměru tři ku šesti). Znaky jsou od sebe oddělené meziznakovou mezerou, která je široká jako jeden tenký element. Šířka silné čáry je širší o 1,8 až o 3,8násobek tenké čáry. U šířky tenké čáry menší jak půl milimetru by se mělo používat násobku 2,5 pro silnou a obecně je doporučeno používat násobek 3. Každý kód by měl mít před svým začátek a za svým koncem bílou zónu, která má mít šířku alespoň deseti prázdných slabých elementů použitých v kódu. CODE 39 zpravidla nemusí obsahovat kontrolní číslici (symbol), ale je možné ji použít (v praxi se tato varianta moc nepoužívá) a vložit jí na konec před koncový znak hvězdičky. Je to jeden z mála kódů, který je široce používaný a nevyžaduje mít v sobě zahrnutu kontrolní číslici. To z něj dělá velice atraktivní kód v oblastech, kde je velmi obtížné nebo nemožné provést výpočty vždy, když je tvořen. Pokud sloučíme například v grafickém editoru dva štítky do sebe, tak nemáme žádnou jednoduchou možnost, jak vypočítat kontrolní číslici, proto se zde využívá toho, že není potřeba žádný kontrolní součet. Můžeme slučovat čárové kódy a na jejich začátek a konec pouze přidáme symbol hvězdičky a pak můžeme náš kód, který je konzistentní, vytisknout. Znak Hodnota Kód Znak Hodnota Kód Znak Hodnota Kód 0 0 F 15 U G 16 V H 17 W I 18 X J 19 Y K 20 Z L M N 23 SP O 24 * A 10 P 25 $ 39 B 11 Q 26 / 40 C 12 R D 13 S 28 % 42 E 14 T 29 Tab. 1 kódovací schéma znaků v CODE 39 Návod na výpočet kontrolní číslice (znaku): každý znak má svou hodnotu (mimo znaku hvězdička, protože je to speciální symbol, který se do výpočtu nezapočítává) sečteme hodnoty všech znaků sumu vydělíme 43, zbytek po dělení nám udává hodnotu kontrolního znaku a ten se vloží před koncový stop znak do kódu 10

11 Příklad výpočtu kontrolní číslice (znaku): vstupní data: *1234ABCD$/* součet hodnot: =135 zbytek po dělení: 135/43=3 zbytek 6 (hodnota zbytku odpovídá znaku 6) výstupní data: *1234ABCD$/6* CODE 128 CODE 128 umožňuje uživateli zakódovat všechny znaky z ASCII, proto se často označuje jako nadkód kódu CODE 39, a je spravován organizací AIM (Automatic Identification Manufactures). Obr. 2 ukázka CODE 128 Jeho základní kódové schéma se dělí do tří podskupin (A, B, C). Počáteční část kódu určuje, která podmnožina se bude používat a samotná podmnožina zahrnuje řídící znaky, pro určení podmnožiny uprostřed čárového kódu. Podmnožina A obsahuje znaky ASCII: číslice, velká písmena a řídící znaky. Podmnožina B obsahuje znaky ASCII: číslice a písmena (velká i malá). Podmnožina C obsahuje pouze číslice, které kóduje po dvojicích do jednoho elementu jestliže to nějak nezmění jeho hustotu. Příklad číselného kódu, který obsahuje dvanáct číslic (obr. 3) porovnáme s obr. 2 (obsahuje také dvanáct znaků), tak vidíme, že vznikla 50% úspora prostoru po zakódování stejného množství znaků, což je velká výhoda. Obr. 3 ukázka CODE 128, který obsahuje pouze číslice Šířka znaku v kódu je jedenáctkrát širší než nejtenčí čára a při používání minimální šířky 0,010 palce by byl jeden znak široký 0,11 palce (1 palec = 2,54 centimetru). Celková velikost zakódované hodnoty s minimální velikostí znaku, která by se skládala z dvaceti 11

12 znaků, kontrolní číslice, počátečního a koncového symbolu (je třináctkrát širší než nejtenčí čára) by měla šířku 2,55 palce. Používání množiny C s celočíselnými hodnotami poskytuje kompresní poměr 2:1 a tím by se zmenšila velikost výše uvedeného příkladu na 1,45 palce. Znak se skládá ze tří čar a tří mezer z nichž každý může mít šířku jednoho až tří elementů (jeden element má šířku jedné jedenáctiny z délky jednoho znaku) a vždy používají sudý počet čar a lichý počet mezer. To poskytuje kontrolu konzistentnosti jednotlivých znaků kódu během samotného načítání a navíc každý kód musí obsahovat kontrolní číslici, která je výsledkem operace MODULO 103 na součtu hodnot symbolů. Výpočet kontrolní číslice je trochu složitý. Každý znak z kódu má hodnotu 0 až 102 a v podmnožině A, B je jeho hodnota rovna hodnotě znaku ASCII mínus 32. Například mezera (v ASCII 32) má hodnotu nula, vykřičník (v ASCII 33) má hodnotu jedna atd. Podmnožina A dovoluje tisknout také řídící znaky (ASCII 0 31) a přičítá se k jejich ASCII hodnotě hodnota 64. Například hodnota NUL (v ASCII 0) má výslednou hodnotu 64, SOH (ASCII 1) má výslednou hodnotu 65 atd. Podmnožina C kóduje číslice v párech, ale pro potřeby výpočtu kontrolní číslice se tyto dvě párové číslice musí zřetězit za sebe (čísla 1 a 2 po zřetězení 12) a tím se dostane potřebná hodnota pro samotný výpočet. Návod na výpočet kontrolní číslice: vložení počáteční hodnoty do sumy (103, 104, 105 pro podmnožiny A, B nebo C). nastavení počítadla znaků na jedničku. výpočet probíhá zleva a přičítá se k sumě hodnota znaku vynásobená počítadlem. Po každém kroku se počítadlo zvyšuje o jedničku. vydělíme výsledek hodnotou 103 a zbytek po dělení nám dává kontrolní číslici. převedeme ji na příslušný znak, kterému odpovídá výsledná hodnota v ASCII tabulce. Způsoby převodu kontrolní číslice na ASCII znak se může měnit v souvislosti, jaká znaková sada se používá. Zvláštní případ může nastat, když je výsledná hodnota rovna 0 nebo je větší než 95. jestliže je kontrolní číslice v podmnožině A v intervalu 0 až 65, přičte se k ní hodnota 32 (kód mezery), a tím se získá potřebný tisknutelný znak. Pokud je kontrolní číslice větší jak 64 dostáváme přímo hodnotu výsledného znaku. v podmnožině B se přičte ASCII hodnota mezery (32) ke kontrolnímu číslu a ten převedeme na znak odpovídající hodnotě znaku v ASCII. v podmnožině C se přímo převádí výsledek na znak, jehož hodnota (v ASCII) odpovídá výsledku. 12

13 2.2 Vícerozměrné čárové kódy Jedná se především o čtvercové nebo pravoúhlé obrazce, které kódují data ve dvou směrech a jsou rozděleny do dvou hlavních kategorií: kupené kódy několik jednorozměrných kódů, které jsou na sebe nakupeny ve vrstvách a mohou být skenovány jak speciálními čtečkami pro dvojrozměrné kódy, tak také klasickými pro jednorozměrné kódy. maticové kódy tvořeny jako matice obrazců, jsou mnohem více kompaktnější než kupené kódy a dají se snímat pouze za použití speciálních čteček pro 2D kódy. Hlavní výhoda dvojrozměrných kódů je jejich schopnost zakódovat velké množství dat na relativně malém prostoru. Znakové limity pro klasické lineární kódy se pohybují od dvaceti do dvaceti pěti znaků. Oproti tomu vícerozměrné dokáží zakódovat od 100 až zhruba do znaků. Takovýto typ kódu používá například firma UPS, která používá MaxiCode (její vlastní 2D kód) pro automatické zpracovávání zásilek a jejich třídění. Další dva nejrozšířenější a nejvíce využívané kódy jsou PDF-417 a DataMatrix PDF-417 PDF-417 dvoudimenzionální čárový kód, který dovoluje zakódovat až tisknutelných nebo dvojznakových znaků do symbolů pravoúhlých tvarů. Samotný tvar symbolu může být přizpůsoben určité velikosti a v závislosti s tím se mění počet dat, které je možno uložit celkově. Tato vlastnost umožňuje rozdělit velké množství informací do několika PDF-417 kódů, které tvoří logické celky, což zapříčiní to, že neexistuje žádné omezení na množství dat pro uložení ve skupině symbolů PDF-417. Obr. 4 ukázka PDF-417 Kód se pro svou velkou kapacitu používá v oborech, kde není možné zjistit informace o výrobku jinak než z daného kódu, který je u výrobku přiložen. Používá se pro štítky označující nebezpečný materiál, pro uložení technických specifikací a kalibračních nastavení elektronických přístrojů, zakódování otisků prstů a fotek na identifikačních kartách. Maximální velikost uložených dat je závislá na velikosti nejmenšího elementu, který musí být kvalitně vytištěn a stejně tak spolehlivě načten čtečkou. Doporučená velikost nejmenšího prvku je 0,0075 palce šířky a 0,010 výšky. Maximální hustota dat v binárním režimu je 686 bajtů na čtvereční palec (106,2 bajtů na centimetr čtvereční) a v tisknutém ASCII kódu je hustota znaků na čtvereční palec (177,2 znaků na čtvereční centimetr). 13

14 Pro snímání čárového kódu je zapotřebí čtečky pro 2D-kód, standardní CCD nebo laserový snímač se speciálním dekódovacím softwarem. V praxi se nejvíce používá zařízení s CDD a laserem. Na tuto práci nelze použít snímací tužku. PDF-417 je tisknut na štítky v termálních tiskárnách kvůli požadavku vysoké kvality rozlišení tisknutých obrazců na štítcích DataMatrix DataMatrix dvojdimenzionální kód, který může obsahovat od jednoho až do dvou tisíc znaků. Jedná se o čtvercové obrazce s rozměrem hran od 0,001 palce až po velikost 14 palců na stranu. Kód není náročný na kvalitu tištěného štítku, tak jako PDF-417, a proto se dá tisknout i na méně kvalitních tiskárnách (jehličkové tiskárny), avšak v praxi se nejvíce používají termotiskárny. Například při použití dvacetičtyřjehličkové tiskárny se dá do jednoho palce čtverečního uložit až pět set číslic. Přiložený obrázek (obr. 5) obsahuje dvacet zakódovaných ASCII znaků. Obr. 5 ukázka DataMatrix Užívá se hlavně pro kódování názvů produktů a sériových čísel na elektronických výkonnostních štítcích, označování chirurgických nástrojů v Japonsku a pro označování položek během výroby (čočka u fotoaparátu, deska s elektronickými obvody atd.). DataMatrix kód potřebuje pro snímání 2D snímače, nemůže být skenován normálními čtečkami jednorozměrného kódu ani s použitím speciálního softwaru. Ke snímání kódu se používají čtečky s technologii CCD a laseru. 14

15 2.2.3 MaxiCode MaxiCode je dvojdimenzionální kód pevné velikosti, který může obsahovat až devadesát tři datových znaků. Skládá se ze středového býčího oka a několika řad šestiúhelníkových částí. Celková velikost je 1,11 1,054 palce a každý prvek měří 0,035 0,041 palce. Obr. 6 ukázka MaxiCode Byl vytvořen firmou UPS (United Parcel Service) a je konstruován pro rychlé a automatizované skenování balíků na vysokorychlostním dopravníku (speciální kamery mohou přečíst až 500 kódů za minutu). Tento kód používá pro snímání čtečky 2D kódu a nemůže být snímán jednodimenzionální čtečkou čárového kódu (ani s použitím speciálního software). 15

16 2.3 Přehled nejpoužívanějších typů kódů Čárový kód Typ Množina znaků Velikost Kontrolní číslice EAN-13 Lineární Číslice 12 datových číslic a 1 kontrolní číslice; 2 nebo 5 doplňkových Požadována číslic volitelně UPC-A Lineární Číslice 11 datových číslic a 1 kontrolní číslice; 2 nebo 5 doplňkových číslic volitelně Požadována Interleaved 2 of 5 Lineární Číslice Proměnlivá Volitelně 0-9, Symboly: - Codabar :. $ / + Lineární Start/Stop Znaky: Proměnlivá Není A, B, C, D, E, *, N, nebo T MSI / Plessey Lineární Číslice Proměnlivá Požadována Code 39 Lineární A-Z, 0-9 Znaky: mezera - Proměnlivá Volitelně. $ / + % Code 93 Lineární A-Z, 0-9 Znaky: mezera - Proměnlivá Volitelně. $ / + % Extended Code 39 Lineární ASCII znaky a kontrolní znaky Proměnlivá Volitelně Code 128 Lineární ASCII znaky a kontrolní znaky Proměnlivá Požadována UCC/EAN-128 Lineární ASCII znaky a kontrolní znaky Proměnlivá Požadována LOGMARS Lineární A-Z, 0-9 Znaky: mezera - Proměnlivá Volitelně. $ / + % PDF D ASCII znaky Až do 1850 ASCII Korekce chyb nebo 2725 číslic DataMatrix 2-D ASCII znaky Proměnlivá, až do 2335 ASCII Korekce chyb Maxicode 2-D ASCII znaky 93 ASCII znaků Korekce chyb QR Code 2-D ASCII znaky Až do 1520 ASCII Korekce chyb nebo 2509 číslic 16

17 3 Použití vhodného kódu 3.1 Aktuální systém v knihovně Na celé Masarykově univerzitě je nainstalován jednotný knihovní systém Aleph a jsou v něm vedeny veškeré publikace, které si mohou klienti vypůjčit, uspořádané v katalozích pod jednotlivými správními celky (fakultami) fyzicky disponující s danými tiskovinami. Každá fakulta spravuje svůj vlastní knižní katalog, jenž je k dispozici pro všechny klienty v celém systému. Při zaevidování knihy do seznamu se jí přiřadí unikátní přírůstkové číslo, které ji bude reprezentovat a díky němu budeme moci s danou knihou v systému manipulovat. Přiřazeným číslem se musí označit i samotná publikace, protože veškerý pohyb s ní musí být zaznamenán kvůli konzistentnosti a aktuálnosti do databáze. Pro rychlé a bezchybné zadávání čísel se zavedly štítky, obsahující čárový kód nesoucí dané číslo knihy, které je čtečkou převáděno do elektronické podoby (funguje jak zádaní vstupu na klávesnici). Výpůjčka je pro studenta či zaměstnance MU velice jednoduchá. Každý z nich má své identifikační číslo, které je obsaženo na průkazu ISIC respektive ITIC ve formě čárového kódu (CODE 39) a má deset znaků. Pokud o výpůjčku požádá osoba nemající uvedenou kartu (není v žádném poměru s MU), tak se jí vystaví průkazka obsahující přidělené unikátní identifikační číslo. Díky plně digitalizovanému systému je vše maximálně přehledné a efektivní, jak pro klienty, tak i pro samotné zaměstnance. 17

18 3.2 Výběr vhodného typu čárového kódu Při výběru vhodného typu čárového kódu si musíme uvědomit, co od něj požadujeme za vlastnosti a jak by se naše nároky mohli měnit do budoucna, protože je velice náročné inovovat celý kódový systém. Naším hlavním požadavkem je, aby kód pracoval s číslicemi, jelikož jsou použity jako identifikátory jednotlivých publikací. V některých případech není možné si libovolně vybrat kód, který by nám zdánlivě vyhovoval, ale musíme zjistit, zda neexistují normy a předpisy určující, jaký typ kódu používat. Pro interní a vnitropodnikové systémy se zavádí ve velké míře hlavně kódy CODE 39 a CODE 128. Jsou vhodné k inventarizaci a pro číslování věcí v seznamech, kde nás zajímá číslo, pod kterým danou položku nalezneme. Dalším důležitým aspektem při výběru je prostředí, do kterého budeme implementovat systém čárového kódu. Subjekty se kterými spolupracujeme, mohou mít zaveden vlastní systém kódování, a proto pokud to není nevyhnutelné, přizpůsobíme systém jim a provedeme například jeho rozšíření o nějaké prvky bez narušení kompatibility s ostatními partnery. Samotné zavedení nového kódování se dělá, pokud současný stav nevyhovuje nebo v brzké době přestane vyhovovat našim potřebám. V předchozích třech odstavcích jsou základní pravidla, kterých bychom se měli držet při správném výběru. Pro náš případ potřebujeme kód umožňující kódovat číslice bez vysokých nároků na kvalitu tisku. Aplikace (systém) na kterou bude vázáno používání čárového kódu, je interní aplikací univerzity a bude se používat pro označování seznamů knih. Systém už je zaveden a používá CODE 39, který se používá i na identifikačních kartách. Jeho schopnosti a nároky na technologickou úroveň z něj i nadále dělají vhodný kód pro používání v daném systému, proto není nutné zavést nový typ kódu. Pokud by se měl systém, jak čárového kódu, tak i evidence knih celý přebudovat nebo přímo zavést nový, mohlo by se využít novějších kódových technik, které kódují velké objemy dat. Štítek by mohl nést informace o vlastním stavu knihy (poškození), kdy byla kniha zaevidována, informace o obsahu knihy, fakulta pod kterou daná kniha patří a další informace. To by znamenalo velký pokrok v samotných katalozích, protože by se o knize nemuselo uchovávat velké množství informací a mohl by se celý systém zredukovat na minimum. Při použití kódu PDF-417, který disponuje kapacitou 1850 znaků ASCII, což představuje jednu normostranu textu, nám dává až nevídané možnosti, co si kniha muže nést za informace v podobě štítku. Štítek by mohl obsahovat kompletní databázový záznam o dané knize a tím ji udělat snadno zaevidovatelnou například do nově budované databáze. Nové technologie sebou přináší velké výhody, které při jejich vhodném využití mají obrovský přínos. Proto pokud by se předělával celý systém minimálně úvaha o jejich zavedení je na místě. 18

19 3.3 Efektivita knihovního systému Celý systém knihovního katalogu je na vysoké úrovni. Díky tomu, že je jednotný na celé univerzitě, umožňuje uživateli mnohem větší prostor pro nalezení potřebné knihy v knižním katalogu. Seznamy obsahují veškeré tiskoviny, které jsou určeny k zapůjčení. Samotné vyhledávání je velmi propracované a dovoluje vyhledávat podle různých parametrů, které zvětšují úspěšnost nalezení námi požadované publikace. Z pohledu označování knih čárovým kódem a práce s ním je nepochybně velkým přínosem pro konzistentnost celého systému, tak i pro zaměstnance, kteří ho obsluhují. Minimalizuje se riziko zadání špatného čísla do katalogového systému a chybovost se pohybuje okolo jednoho znaku zhruba za třicet šest bilionu znaků, což je úplně zanedbatelné riziko, také samotná manipulace s jednotlivými knihami se zrychlí. Nejvíce se tento přínos projeví pří inventarizaci celé knihovny, kdy je potřeba zpracovat několik tisíc knih a různých tiskovin v co nejkratším časovém horizontu. Jediné slabé místo, které je potřeba zefektivnit, je generování čárových kódů. V současné době není v knihovně dostatečně silný nástroj pro tvorbu čárových kódů takový, aby plně vyhovoval potřebám a požadavkům knihovníků. Celkově je systém propracovaný a má vysokou úroveň. Je maximálně efektivní a šetří zdroje, které mohou být použity na další rozvoj knihovny. Díky sjednocení knihovních systémů celé univerzity je možné, aby studenti nebyli vázáni pouze na svou fakultní knihovnu, ale mohou využít i prohledávání ostatních katalogů jiných fakult a institucí. Tento systém nemá žádné větší problémy a v současnosti plně umožňuje uspokojit potřeby daných uživatelů bez jakýchkoliv problémů. 19

20 4 Jak funguje program 4.1 Základní vytýčení postupu Celý program pro generování a tisk čárového kódu jsem se rozhodl vytvořit jako webovou aplikaci, aby jí mohl využívat široký okruh uživatelů bez nutnosti ji mít nainstalovanou lokálně. Pro samotnou realizaci používám značkovací jazyk HTML 1.0, kaskádové styly CSS 1.0 a pro tvorbu samotného generovacího mechanismu server-side skriptovací jazyk PHP 4.x.x. Pokusím se navrhnout takovou formu programu, aby mu plně porozuměli i méně zkušení uživatelé a jeho užívání bylo na co nejvíce intuitivní úrovni. Uživatelské rozhraní bude tvořit webová stránka obsahující formulář, kde se budou zadávat vstupní parametry potřebné pro samotné vygenerování výstupního proudu. Data se odešlou do php skriptu, který otestuje korektnost vstupních parametrů a následně buď navrátí chybový výstup na monitor nebo pdf dokument s vytvořenými štítky připravenými pro další manipulaci. Vše se pokusím realizovat s co nejmenší nároky na výpočetní kapacitu, jednoduchou modifikovatelnost a maximální efektivitu. Web bude rozdělen do čtyř částí (úvod, generování, návod, info), které budou různě tématicky rozděleny a budou v nich informace potřebné pro práci s touto aplikací. Program je pojat dávkově, tj. uživatel vyplní povinné položky a pak za něj systém vykoná veškerou práci automaticky. 20

21 4.2 Formáty vstupních a výstupních dat Vstupní data Do programu je možné vložit data třemi různými způsoby, avšak vždy lze použít právě jeden vstup. Typ kódovaní není až tak důležitý (musí to být latinkou), protože samotný rozsah symbolů generovatelných v CODE 39 se neskládá z nějaký specifických národních symbolů, ale pouze ze standardních ASCII znaků ležících v intervalu (ASCII hodnoty). Prvním typem vstupu je interval, kde se zadá počáteční a koncová číselná hodnota a program pak sám vše zpracuje a vyhodnotí (inkrementuje se vždy o jedničku). Další způsob je výčtem prvků, jež jsou odděleny a ukončeny středníkem (např.: ; ;). Poslední variantou, jak zadávat data je ze souboru, který je nahrán na server uživatelem a má strukturu jedné znakové posloupnosti na řádku Výstupní data Výstupem programu je dokument typu pdf, který je vytvořen dynamicky php skriptem a jeho formát odpovídá formuláři se štítky nastaveným na začátku společně s textovým a grafickým obsahem. Celý soubor je pak nabídnut k dalšímu zpracování formou pop-up okna k otevření přímo ve webovém prohlížeči či ke stažení tohoto souboru do počítače a další manipulaci s ním (typicky vytištění). 21

22 4.3 Popis částí aplikace Úvodní stránka Po načtení úvodní stránky prohlížečem se uživateli zobrazí informace o změnách, aktualizacích a typech usnadňující práci s programem a webem. Obr. 7 úvodní webová stránka Hlavní okno je optimalizováno pro standardní rozlišení obrazových bodů a pomocí něj se dá projít celou strukturou webu. V jeho střední části je vložené okno zobrazující jednotlivé stránky mino sekci generovaní, která je oddělená a otevírá se v samostatném okně z důvodu lepší přehlednost při nastavování parametrů. 22

23 4.3.2 Generování Jedná se o hlavní část programu, kde uživatel zadává potřebná nastavení pro vygenerování výstupního dokumentu do formuláře. Obr. 8 formulář pro generování Formulář je rozdělen do dvou částí, přičemž první z nich slouží k nastavení velikosti kódu, typu štítku a od jaké pozice se má tisknout na list. Druhý rámec obsahuje výběr, který vstupní proud se použije. Dalšími parametry jsou, zda má být na štítku vytištěna jeho číselná hodnota nebo jestli na štítku má být doplňkový text pro rozšíření informace. Tato stránka je dynamicky generovaná a jsou tu použity php-skripty pro načítání hodnot do polí select (formuláře, velikost kódu), protože u těchto položek je velký předpoklad, že by uživatel potřeboval modifikovat parametry (volby) podle svých specifických požadavků. Externí soubor velikost.txt je textový, obsahuje pouze číslice (právě jedna velikost je na jednom řádku) a tyto hodnoty reprezentují velikosti udávané v milimetrech pro volbu na formuláři velikost kódu. Obr. 9 struktura souboru pro velikost Dalším vkládaným externím souborem jsou stitky.txt do položky formuláře, který obsahuje veškeré potřebné parametry formulářů se samolepícími štítky pro generování. Zvláště tyto data je velmi výhodné mít externě a ne přímo staticky stránce, protože dává 23

24 běžnému uživateli možnost si naformátovat vlastní štítkový papír podle svých konkrétních požadavků. Jeden formulář je uložen na právě jednom řádku a informace jsou od sebe odděleny středníkem. Složení každého řádku má následující posloupnost: název měl by být unikátní, při více shodných názvech se automaticky vybere formulář, který je takto nazván jako první a zobrazí se v poli select. šířka samolepícího štítku (mm) výška samolepícího štítku (mm) horní okraj formuláře (mm) levý okraj formuláře (mm) počet etiket, které obsahuje daný list papíru Obr. 10 struktura souboru štítky Návod Tato část je celá věnovaná postupům a návodům, jak konfigurovat a pracovat s celým programem. Je zde uveden celý postup zadávání údajů pro generování, úprava konfiguračních souborů a návody na další modifikace celého programu. Návod na používání aplikace se nachází také v příloze A Info Informační stránka, kde se nacházejí údaje o samotném zadání této práce, její realizace a možnost stáhnout si tento produkt. Program má licenci GNU a její licenční ujednání je možné najít na webové stránce 24

25 5 Postupy generování souboru 5.1 Kontrola vstupních parametrů Program má mnoho vstupních parametrů, které ovlivňují výrazným způsobem jeho výstup, a proto je nutné většinu z nich, co nejsou přímo definované a pevné, kontrolovat. Tyto parametry jsou z formuláře předávány do skriptu pomocí asociativního pole $HTTP_POST_VARS, kde se nalézají veškeré názvy proměnných a jejich data potřebná pro další práci skriptu. Formulář musí v našem případě mít nastavenou metodu post <form method="post" enctype="multipart/form-data" action=""> Nejdůležitější je dobře kontrolovat vstupní data (hodnoty) pro generování, protože je to nejvíce rizikové místo, kde se může vyskytnout chyba (správně načtený soubor, dobře zadaný interval respektive výčet prvků). Každý znak se testuje zda je obsažen ve znakové sadě CODE 39, samotná délka kódované hodnoty a její výška. Vzhledem k tomu, že si uživatel může nadefinovat vlastní štítkový papír nebo vlastní velikost kódu, mohlo by dojít k přesahu kódu při generovaní a dva štítky vedle sebe se mohou třeba vzájemně prolínat a tím je znemožněno další zpracování obou štítků. Při kontrole, zda je šířka kódu v mezích štítku, se musí počítat s poměrem velikosti jednotlivých generovaných znaků, start/stop znaků hvězdičky a s počtem bílých míst mezi jednotlivými znaky. Při kontrole správnosti výšky kódu musíme uvažovat to, že na štítku může být uvedena jeho číselná hodnota a doplňkový text. Počet znaků je také limitován maximální délkou, která čítá dvacet pět, protože některá čtecí zařízení nejsou schopna kód větší velikosti snímat. Dále se musí kontrolovat, zda jsou vyplněny další doplňující údaje, které uživatel navolil a mají se nacházet na štítku. Pokud program detekuje nekorektní vstup, tak jej ohlásí ve formě chybového okna a vrátí se zpět na stránku s formulářem, kde je možnost chybné data opravit. 25

26 5.2 Zpracování vstupu Vstup zadán intervalem Jestliže je vybraná volba interval, nejprve se otestuje zda není vyplněn špatně nějaký parametr v textovém poli (nevyplněné pole, zadané hodnoty nejsou celočíselné, ). Pokud je vše v pořádku, převede se daný interval na posloupnost slov oddělených od sebe středníkem a tento řetězec se předá cyklu, který postupně tyto slova předává do funkce na generování obrázků a z nich se později v hlavním programu vygeneruje příslušný pdf soubor. Je-li špatný vstup oznámí to aplikace uživateli a umožní mu chybná data opravit Vstup zadán výčtem prvků Pří vstupu, kdy se zadává výčtem prvků základní detekční mechanismus kontroluje, zda není příslušné textové pole prázdné a pokud není předá se celý řetězec dále ke zpracování jako v případě zadáním hodnot intervalem. Je-li špatný vstup oznámí to program uživateli a umožní mu jej opravit Vstup zadán externím souborem Data vkládaná vstupním souborem mají strukturu jednoho slova na řádku a jsou upravovány do příslušného formátu. Testují se tu podobné chyby jako u výčtu prvků, ale je tu navíc kontrola správného načtení dat ze vstupního souboru (prázdný nebo se ho nepodařilo nahrát na server). Soubor je uložen pod přiděleným jménem od serveru v dočasném adresáři (nastavení v konfiguračním souboru php.ini ) dokud celý skript neskončí a po jeho ukončení se automaticky smaže. 26

27 5.3 Generovaní obrázku PNG Jako formát obrázku, který bude obsahovat čárový kód a jeho číselnou hodnotu jsem se rozhodl pro formát PNG (Portable Network Graphic), protože jej podporuje většina verzí překladačů PHP. Vygenerovaný obrázek se ukládá na serveru do složky obrazky, kde zůstává uložen až do konce běhu skriptu, který jej při svém ukončování smaže. Pro vytvoření obrázku používám vlastní knihovnu a v ní tři metody, přičemž jedna je hlavní a vyvolává si zbylé dvě dle potřeby. Hlavní funkce má tvar function generuj($slovo, $vyska, $hodnota); a jejími parametry jsou: $slovo řetězec převáděný na čárový kód $vyska výška čárového kódu v milimetrech $hodnota parametr pro zobrazení číselné hodnoty na štítku Tato procedura vytváří samotné obrázky, které následně ukládá do externích souborů, a jsou později použity pro vytvoření výstupního dokumentu. Samotné slovo pro generování se nejprve ošetří, zda má minimální délku a pokud ne, tak se její délka doplní ve funkci, jejíž jediný parametr je slovo a to po úpravě navrací zpět do hlavní funkce. function doplnvelikost($slovo); Funkce přidá na začátek potřebný počet nul, aby splňovalo minimální délku deseti znaků. Po případné úpravě slova se program dostane do cyklu, jenž generuje přímo obrázek. V tomto cyklu je vložen ještě jeden cyklus, který zpracovává vždy jeden znak ze slova převeden na speciální posloupnost. Pro načtení speciální posloupnosti se volá druhá podpůrná funkce function znaky($znak); kde jsou definovány všechny podporované symboly. Znaky jsou reprezentovány jedničkami a nulami, které značí jeho šířku (1 = silný element, 0 = slabý element). Kódové schéma znaku se skládá standardně z devíti částí a já jsem k nim přidal ještě jednu nulu značící meziznakovou mezeru. Tím jsem si zjednodušil algoritmus, protože nemusím dodatečně přidávat tento prostor, ale je rovnou automaticky generovaný se znakem. Odpadl i problém určování, kterou barvou se má tisknout, protože se pravidelně střídá černá barva s bílou. Standardní znak má pět černých a čtyři bíle elementy a díky této úpravě se poměr vyrovnal. Problém šířky a výšky jednotlivých čar jsem vyřešil kreslením pravoúhlých obrazců (obdélníků) postupně se posouvajících ve vodorovné ose a podmínkou rozhodující, který typ elementu (široký/úzký) se bude vykreslovat. Po vykreslení všech znaků se kontroluje, zda byla vybrána možnost zobrazit pod štítkem číselnou hodnotu. Pokud ano, vypočítá se vystředění dané hodnoty a pomocí funkce na vkládání textu se vloží na dané místo s typem písma Arial, protože kvalita standardního fontu pro obrázky je méně kvalitní. Po tomto funkce uloží vygenerovaný soubor pod hodnotou generovaného slova a předá řízení zpět do hlavní části programu. 27

28 start čti x x= 0.x ano x <10 i = 0 ne generuj; i++ ano i!= x ne čti y Vystřeď a vypiš text ano y = on ne ulož soubor. stop Diagram č. 1 funkce generování obrázku 28

29 5.4 Generovaní dokumentu PDF Pro generování souboru používám knihovnu fpdf.php (informace na která má licenci GNU a je z hlediska potřeb programu mnohem vhodnější než standardní příkazy PHP. Hlavní dva důvody, proč jsem se tak rozhodnul, je snadná modifikovatelnost pro konkrétní použití a to, že je nezávislá na verzi PHP kvůli kompatibilitě příkazů pro tvoření. Vygenerované obrázky a doplňkový text jsou pomocí cyklu absolutně pozicovány na jednotlivých stránkách dokumentu jednotlivými příkazi. Příkaz pro vložení obrázku má v sobě přímo parametry pro udávání pozice na stránce $pdf->image($img,x, y, x1, y1, "PNG"); Struktura příkazu: $img ukazatel na obrázek x pozice levého horního rohu v ose x y pozice levého horního rohu v ose y x1 pozice pravého dolního rohu v ose x y1 pozice pravého dolního rohu v ose y "PNG" formát obrázku Pro zobrazení doplňkového textu, který se může nacházet na štítku nad nebo pod kódem, musím pracovat s dvěmi metodami, protože samotná funkce pro vkládání textu v sobě neobsahuje souřadnice. $pdf->setxy(0,0); Funkce nastavení aktuální pozice pro vstupní procedury, které nemají vlastní parametry pozicování na stránce. $pdf->cell(x, y, $text, z,"ltbr", "C"); Metoda pro zobrazení textu, která dovoluje ho různě formátovat a ohraničovat. Bylo možné použít příbuznou funkci MultiCell, ale pro potřeby programu to bylo zbytečné. Struktura příkazu: x velikost textového pole y výška textového pole $text vkládáný textový řetězec z ohraničení 1 = ano, 0 = ne "LTBR" strany, kde se má zobrazit ohraničení (L = levá, T = horní, B = spodní, R = pravá) "C" zarovnání obrázku (C = center) V programu jsou použity i další funkce, ale nejsou podstatné jako tyto. Samotný vygenerovaný dokument (formát A4) danou třídou se předá uživateli ve formě standardní nabídky pro stažení či otevření daného souboru v internetovém prohlížeči. 29

30 6 Závěr V současné době používají knihovníci pro generování program KBARCODE, který je uživatelsky nepřívětivý, pracný na ovládání a limitujícím faktorem je i to, že pracuje pouze pod operačním systémem Linux v grafickém prostředí KDE. Aplikace také plně nepokrývá požadavky zaměstnanců na optimalizovaný tisk štítků s čárovým kódem. Proto jsem vytvořil webovou aplikaci jenž umožňuje generovat a tisknout pod jakýmkoliv operačním systémem dle konkrétních potřeb uživatelů. Při tvorbě jsem narazil na několik problémů, které se zdály být zanedbatelné až triviální, ale ve skutečnosti tyto vlastnosti měly velký vliv na celkové nároky jak na straně uživatele, tak i serveru. Největší dilema pro mě byla samotná tvorba čárového kódu, protože jsem stál před volbou zda obrázky přímo generovat nebo mít nachystané jednotlivé znaky a skládat je za sebe. Rozhodl jsem se pro variantu generovaní z několika důvodů (kvalita a efektivita zpracování obrázků, jednodušší rozšiřitelnost, ). Myslím, že jsem zvolil tu nejoptimálnější cestu pro řešení tohoto úkolu, protože hlavní důraz jsem kladl na jednoduchost a maximální efektivitu, aby jak samotná instalace, fungovaní, využívání a případná další modifikace programu byla co nejjednodušší. 30

31 Přílohy Příloha A (Manuál pro aplikaci BARCODE Creator) Obsluha hlavního formuláře hlavní formulář pro generování čárových kódů se skládá ze dvou hlavních bloků a dvou tlačítek (generovat, vymazat). Volby prvního bloku: o výška kódu je udávána v milimetrech a znamená výšku jednotlivých čar, tyto velikosti se dají modifikovat v konfiguračním souboru viz modifikace programu. Velikost je automaticky předdefinována na velikost deseti milimetrů. o formulář jedná se o výběr papíru obsahující štítky, na který se bude tisknout. Je standardně nastaven pro potřeby knihovníků. o tisknout na formulář od pozice jedná se o možnost tisknout na již rozpracovaný štítkový papír od pozice, na které předtím generování skončilo. Pro použití musí být zatrhnuté políčko před tímto textem a zadána číselná hodnota v intervalu jedna až počet štítku na papíru. Program kontroluje správnost zadaného čísla a zda se pozice na štítku vůbec nachází. Pokud bude zadáno špatně, program na tuto skutečnost upozorní. Volby druhého bloku: o interval zadávají se zde číselné vstupní hodnoty, které jsou dále předány ke zpracování generujícímu skriptu. Formát těchto dat je podobný jako například při tisku dokumentů, kdy se zadávají stránky od do. Program pak již vše vytvoří automaticky. Pokud je zadán nesprávný interval nebo nejsou textová pole vyplněna, program na vše upozorní a umožní opravit chybu bez ztráty nastavení ostatních parametrů (to platí u všech detekcí chyb). o výčet prvků do textového pole se zadávají hodnoty, které se mají vygenerovat. Jsou zadávány za sebe bez mezer a jako oddělovač je použit středník, ten musí být i za posledním kódem ( ;23423AA41234;). o ze souboru data jsou nahrána z uživatelova počítače na server. Formát dat je jedna číselná hodnota na řádku a vše musí být ukončeno jedním prázdným řádkem. Program testuje, zda se podařilo nahrát soubor na server a jestli není prázdný. Pokud by nastala chyba naskočí chybové okno a po potvrzení se vrátí program zpět do formuláře. o text na štítku umožňuje vložit na štítek doplňkový text, který může nést nějakou doplňkovou informaci (kniha je poškozena, čísla chybějících stránek). Pro použití musí být zaškrtnuté políčko před textem a vyplněno příslušné textové pole. Pokud by byl text příliš dlouhý nebo nebyl zadán vůbec, tak program na tuto skutečnost upozorní. Dále je možno nastavit, jestli se má text vytisknout nad či pod kódem, je to hlavně kvůli přehlednosti, když se například netiskne hodnota kódu, tak se může doplňkový text zaměnit za hodnotu kódu. 31

32 o tisknout na štítek hodnotu kódu umožňuje štítek doplnit o informaci, jakou hodnotu má kód, zobrazí se bezprostředně pod kódem. Tlačítka o generovat po stisku toho tlačítka dojde k předání hodnot do skriptu, který otestuje vstupní hodnoty a pokud je vše v pořádku vytvoří požadovaný výstup. Naopak jeli nějaká hodnota zadána chybně vypíše příslušné chybové hlášení a vrátí program na formulář pro generování, aby se mohla chyba odstranit. o vymazat vymaže veškerá data z formuláře a nastaví volby na výchozí nastavení, jako když se na stránku přistupuje poprvé. Modifikace programu o Přidání formuláře jelikož existuje obrovské množství formulářů a každý si může vytvořit i vlastní, je soubor s parametry štítkových papírů oddělen od hlavního do externího souboru stitky.txt (nachází se v adresáři generovani). V tomto souboru se může nastavit libovolný štítkový formulář, ale má to svá pravidla, která se musí dodržet (příklad souboru viz Obr. 10): název měl by být unikátní, při více shodných se automaticky vybere formulář jež se nachází nejdříve pod tímto jménem. Tento název se zobrazuje v poli příslušného select (formuláře). šířka samolepícího štítku (mm) výška samolepícího štítku (mm) začátek prvního štítku od vrchu formuláře (mm) začátek prvního štítku od levá strany formuláře (mm) počet etiket, které obsahuje daný list papíru o Přidání velikosti kódu jedná se o soubor s názvem velikost.txt který je taktéž uložen v adresáři generování. Jeho obsah tvoří pouze číslice, které jsou vždy na jednom řádku a reprezentují danou velikost (mm). Ukázku takového souboru můžeme vidět na obrázku č

33 Příloha B (Výstupní soubor PDF) Příklad výstupního souboru s parametry výška kódu 10 mm rozměr štítku mm, bez levého okraje s odsazením od vrchního okraje 5 mm a celkovým počtem 27 štítků na stránce bylo tištěno od pozice pět vstup byl pomocí intervalu od do s doplňkovým textem na štítku a jeho číselnou hodnotou Obr. 11 soubor s vygenerovanými štítky 33

34 Literatura 1 Barcode specification [online]. (Hull Terrace, USA): The Barcode Software Center, 2002/2003. Dostupné na internetu: < 2 FPDF manual and FPDF library [online], fpdf.org, Dostupné na internetu: < 3 Technické informace [online]. (Brno, ČR): Středisko vědeckých informací, Ekonomicko-správní fakulta Masarykovy univerzity, Dostupné na internetu: < 4 Knihovní řád [online]. (Brno, ČR): Masarykova univerzita, Dostupné na internetu: < 5 PHP manual [online]. The PHP Group, Dostupné na internetu: < 6 xhtml 1.0 specification [online]. W3C organization, 2000 revised Dostupné na internetu: < 7 CSS 1 specification [online]. W3C organization, 1996 revised Dostupné na internetu: < 34