[RU]

Изобретение относится к области информационных технологий, а именно к автоматизированным системам защиты и идентификации битовой информации при нанесении ее непосредственно на промышленные изделия. Аппаратно-программный комплекс предназначен для кодирования цифровой информации любого типа, преобразования ее в информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации, которое наносится непосредственно на поверхность изделия, а также для считывания и распознавания записанной информации. Аппаратно-программный комплекс может быть использован как при идентификации различных изделий, так и для защиты от подделки и гарантии подлинности изделий различного назначения, в том числе работающих в экстремальных условиях (в зонах повышенной радиоактивности, высоких температур, электромагнитных полей и т.п.). Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого аппаратно-программного комплекса, который бы позволил наносить информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации и повышенной защищенностью непосредственно на изделие, выполненное из различных материалов и имеющее различную форму, считывать и декодировать нанесенную информацию с изделий, работающих в любых экстремальных условиях, сохранять декодированную информацию в цифровом виде, что значительно повышает функциональные возможности комплекса и надежность идентификации изделий.

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к области информационных технологий, а именно к автоматизированным системам защиты и идентификации битовой информации при нанесении ее непосредственно на промышленные изделия. Аппаратно-программный комплекс предназначен для кодирования цифровой информации любого типа, преобразования ее в информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации, которое наносится непосредственно на поверхность изделия, а также для считывания и распознавания записанной информации. Аппаратно-программный комплекс может быть использован как при идентификации различных изделий, так и для защиты от подделки и гарантии подлинности изделий различного назначения, в том числе работающих в экстремальных условиях (в зонах повышенной радиоактивности, высоких температур, электромагнитных полей и т.п.). Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого аппаратно-программного комплекса, который бы позволил наносить информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации и повышенной защищенностью непосредственно на изделие, выполненное из различных материалов и имеющее различную форму, считывать и декодировать нанесенную информацию с изделий, работающих в любых экстремальных условиях, сохранять декодированную информацию в цифровом виде, что значительно повышает функциональные возможности комплекса и надежность идентификации изделий.

---

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОЛЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА
Предлагаемое техническое решение относится к области информационных технологий, а именно, к автоматизированным системам защиты и идентификации битовой информации при нанесении ее непосредственно на промышленные изделия. Аппаратно-программный комплекс предназначен для кодирования цифровой информации любого типа, преобразования ее в информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации, которая наносится непосредственно на поверхность изделия, а также считывания и распознавания записанной информации.
Предлагаемый аппаратно-программный комплекс может быть использован, как при идентификации различных изделий, так и для защиты от подделки и гарантии подлинности изделий различного назначения, в том числе, работающих в экстремальных условиях (в зонах повышенной радиоактивности, высоких температур, электромагнитных полей и т.п.).
Появление на рынке контрафактной продукции вызвало необходимость разработки технологий и средств, обеспечивающих однозначную идентификацию оригинальной продукции. Проблема учета в производстве и контроле при движении деталей и изделий, в настоящее время становится, как никогда, актуальной. Одним из способов решения проблемы является применение кодирования необходимой информации и нанесения ее непосредственно на поверхность детали или изделия.
Традиционно, для целей учета и контроля изделий из металлов применяется их маркировка, выполняемая одним из следующих методов - ударным, электрохимическим, механическим, окрашиванием. Все эти методы обладают рядом недостатков, связанных с негативным воздействием на материал, возможностью потери информации или подделки ее при изготовлении контрафактной продукции. Кроме того, они не позволяют решить проблему автоматизированного учета, так как исключают возможность оперативной маркировки, непосредственно в процессе изготовления деталей, устойчиво считываемой машинными методами.
Следует отметить, что автоматизированный учет, особенно, актуален для ответственных производств металлургической, машиностроительной, энергетической, автотракторной и других промышленностей.
Помимо учета продукции, у задачи идентификации существует еще одна, не менее важная сторона. К продавцам могут предъявлять необоснованные претензии,
связанные с гарантийным возвратом продукции, фактически приобретенной у других компаний, поставляющих аналогичный товар. Для защиты от подделок продукции прибегают к тому, что вводят элементы защиты, которые затруднительно воспроизвести, в противном случае, наступают негативные последствия в виде уголовной ответственности за подделку торговой марки или защищенных патентами элементов продукции.
Для защиты продукции, существуют несколько распространенных способов: голограммы, упаковка, наклейки со штрих-кодом, технология RFID и т.д. В последнее время, для идентификации и защиты от подделки всей номенклатуры запчастей автомобилей, применяется технология типа DataDot (микронадписи). Однако, большинство технологий предполагает нанесение информации той или иной степени защищенности на промежуточные носители, а не непосредственно на поверхность изделия. Это значительно снижает возможность защиты изделия, т.к. не гарантирует целостности защитных элементов, в отличие от метода нанесения маркировки на поверхность изделия.
Известны различные системы и устройства для нанесения идентификационных меток на изделия и их считывания.
Так, известен способ маркировки товара, или изделия, или конструкции с последующей идентификацией и система проведения идентификации товара или изделия, по патенту РФ на ИЗ №2199781 (МПК: G06K5/00, G07D7/00; опублик.: 27.02.2003). Группа изобретений относится к средствам, предназначенным для маркирования всех видов товаров, изделий или конструкций, выпускаемых в промышленности или получаемых в результате иной хозяйственной деятельности с возможностью проверки легальности их изготовления. Техническим результатом изобретений является обеспечение практической невозможности подделки, или замены, или иного несанкционированного действия в отношении указанных товара. В способе и в системе осуществляют маркирование изделий данными, содержащими кодированную информацию или электронную цифровую подпись, которыми снабжают сам товар, или этикетку на товаре, или иной носитель информации или записывают в устройство памяти, предназначенными для снабжения им указанного товара. Проверку на подлинность осуществляют с помощью устройства идентификации, выполненного с возможностью преобразовывать записанные указанные данные в сообщения, которые проверяют по криптографическим алгоритмам, при этом с результатами проверки может ознакомиться любой заинтересованный пользователь.
В известном патенте предусмотрено нанесение закодированной информации, содержащей электронную цифровую подпись (ЭЦП), на дополнительный носитель
информации, который размещается на изделии. Это не позволяет использовать данное техническое решение для защиты от подделки и гарантии подлинности изделий, работающих в экстремальных условиях (в зонах повышенной радиоактивности, высоких температур, электромагнитных полей и т.п.).
Известны также различные устройства считывания идентификационных меток:
- Ручные контактные (ПЗС) сканеры штрих-кода, которые считывают информацию с маркировки товара при полном контакте с поверхностью штрих-кода или на незначительном удалении от поверхности. Компании-производители: Argox, ChampTek, CipherLab, Zebex.
- Сканер "световое перо" - это специализированный, мобильный сканер штрих-кода, применяемый для считывания штрих-кодов с ровных поверхностей. Компания-производитель - ZB.
- Ручные лазерные сканеры штрих-кода, которые обладают наибольшей дальностью и скоростью считывания со всех типов сканеров, что позволяет считывать информацию на расстоянии нескольких десятков сантиметров от объекта. Известны однолучевые или многолучевые (многоплоскостные) ручные лазерные сканеры штрих-кода. Компании-производители: Metrologic, Symbol, HHP, Zebex, PSC, Cipher.
-Необслуживаемые (автоматические) устройства считывания идентификационных меток, которые предназначены для чтения как линейных, так и некоторых двухмерных символик штрих-кодов в автоматическом режиме. Компании-производители: Metrologic, Symbol, Cipher, HHP, Zebex.
- Терминалы сбора данных - это многофункциональный сканер штрих-кода, имеющий внутреннюю память и процессор, который способен накапливать и обрабатывать данные, считанные со штрих-кодов. Компании-производители: Symbol, Zebex, CipherLab и Casio.
Известно устройство для визуализации оптически невидимого изображения метки, по патенту РФ на ПМ №48399 (МПК F25B21/02, опублик.: 10.10.2005). Устройство включает средство охлаждения исследуемого объекта (ИО), на зеркальной поверхности (ЗП) которого сформировано оптически невидимое изображение метки путем модифицирования участка ЗП с изменением поверхностной энергии модифицируемого участка с возможностью визуализации оптически невидимого изображения метки посредством создания в зоне ЗП метастабильной среды из водяного пара окружающей воздушной среды в процессе охлаждения ИО. Визуально, воспринимаемое изображение метки получают в виде различия структур, образованных частицами стабильной фазы метастабильной среды на участках ЗП ИО с различной поверхностной энергией. Средство
охлаждения имеет установочное место для размещения ИО, и выполнено в виде реализующего эффект Пельтье элемента Пельтье. Устройство может быть снабжено оптическими средствами визуального наблюдения визуализированного изображения метки.
Недостатками известного технического решения являются: сложность реализации; невозможность использования для изделий, выполненных из различных материалов; невозможность использования для защиты от подделки и гарантии подлинности изделий, работающих в экстремальных условиях (в зонах повышенной радиоактивности, высоких температур, электромагнитных полей и т.п.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению, является способ маркировки и идентификации объекта и система проведения идентификации объекта с указанной маркировкой, по патенту РФ на ИЗ №2281552 (МПК G06K5/00, опублик.: 10.08.2006), который выбран за прототип. Способ относится к средствам, предназначенным для маркировки объектов и осуществления эффективных мер противодействия несанкционированному воспроизводству. Техническим результатом является обеспечение невозможности подделки или замены промаркированных объектов. В способах и системах осуществляют маркирование объектов данными, содержащими кодированную информацию или ЭЦП, путем снабжения объекта устройством памяти или носителем информации с указанными данными, или наносят на объект указанные данные. Проверку на подлинность осуществляют с помощью устройства идентификации, выполненного с возможностью преобразования данных в сообщения, которые проверяются по криптографическим алгоритмам.
Недостатками прототипа являются:
- ключ или идентификационный код наносится на изделие под защитный слой, который может быть поврежден в процессе эксплуатации, что в дальнейшем дезориентирует проверку подлинности;
- ЭЦП наносится в промежуточный носитель, которым является чип или устройство памяти, которые подвержены действию электромагнитного поля, вплоть до уничтожения, действию вирусных атак, а также взлому посредством программирования;
- при процедуре учета и контроля предлагается дополнительная печать штрих-кодов на промежуточных носителях;
- контроль подлинности производят, разрушая маскирующую оболочку, или через сеть связи с базой данных. В первом случае, нельзя повторно проверить подлинность (если требуется проверка оборудования после эксплуатации), во втором случае, возможен перехват данных по линии связи, заражение вирусами, изменение базы данных;
-
- не все объекты можно снабдить устройством памяти или носителем информации (в зависимости от условий эксплуатации и назначения изделия);
устройство памяти или носитель информации в виде штрих-кода, дополнительное графическое изображение данных идентификатора размещают на объекте, бирке, или этикетке и т.д., что позволяет легко заменить, удалить или повредить идентифицирующие компоненты, и сделать невозможным проверку подлинности, или считать информацию о изделии и/или производителе.
- при отсутствии у пользователя возможности связи посредством телефонии или интернета делает невозможным проверку подлинности объекта.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка такого аппаратно-программного комплекса, который бы позволил наносить информационное поле с ультравысокой плотностью записи информации и повышенной защищенностью, непосредственно на изделие, выполненное из различных материалов, и, имеющее различную форму, считывать и декодировать нанесенную информацию с изделий, работающих в любых экстремальных условиях, сохранять декодированную информацию в цифровом виде, что значительно повышает функциональные возможности комплекса и надежность идентификации изделий.
Для достижения поставленной задачи, предлагается аппаратно-программный комплекс для нанесения и считывания информационных полей, предназначенных для идентификации объекта, включающий устройство нанесения информационного поля, устройство управления, блок базы данных и устройство считывания идентификационного поля, выполнить следующим образом:
- устройство нанесения выполнить с возможностью нанесения информационного поля непосредственно на поверхность изделий, изготовленных из различных материалов и имеющих различную форму,
- в устройство управления дополнительно включить программный блок, состоящий из модуля шифрования информации, который содержит информационное поле, с ключом на основе генератора случайных чисел, модуля формирования управляющего скрипта для устройства нанесения, модуля считывания и получения изображения, модуля дешифрования и вывода информации для устройства считывания, который выполнен с возможностью корректировки декодированной информации в режиме реального времени;
- в блок базы данных дополнительно ввести модуль базы данных устройств нанесения информационных полей, модуль базы данных свойств материалов изделий и
-
модуль базы данных технологических режимов обработки изделий с целью нанесения информационного поля,
- при этом устройство считывания выполнить с возможностью визуализации процесса считывания и получения масштабируемого отображения информационного поля.
Дополнительные отличия предлагаемого аппаратно-программного комплекса:
- в качестве материалов изделий, на которые наносят информационное поле, могут быть металлы, полимеры, пластмассы, металлические стекла, органические стекла, дерево, керамика, композиционные материалы, бумага, ткани;
форма изделий, на которые наносят информационное поле, может быть плоской, цилиндрической, круглой, полой и др.;
- для нанесения информационных полей на изделия из металлов, пластмасс, полимеров, металлических стекол, органических стекол, дерева, керамики, композиционных материалов используют, например, устройства на базе твердотельного, волоконного, газового, химического и других видов импульсных лазеров;
- для нанесения информационных полей на изделия из бумаги, органических стекол, полимеров используют, например, принтер;
- для нанесения информационных полей на изделия из металлов, металлических стекол, полимеров, пластмасс используют, например, устройства на базе механического точечного воздействия на материал4
- в качестве устройства считывания используют, например, оптические устройства с возможностью захвата и увеличения изображения с различных поверхностей, с возможностью подключения к управляющему блоку или автономные, а более конкретно, мобильный цифровой оптический микроскоп;
- информационное поле может включать логотип предприятия, или другое изображение, в том числе, цветное, стандартный штрих-код, или наноформатированный матричный бар-код (нанобар-код) и др.
Предлагаемый аппаратно-программный комплекс обладает следующими преимуществами, а именно, позволяет:
формировать уникальные наноформатные информационные поля с ультравысокой плотностью записи;
- наносить наноформатные информационные поля с ультравысокой плотностью записи непосредственно на изделие, с использованием лазерных и других технологий;
считывать и декодировать наноформатные информационные поля с ультравысокой плотностью записи;
- сохранять декодированную информацию в цифровом виде;
- идентифицировать детали и изделия различного назначения;
- проводить инвентаризацию, оценку имущества и другие операции;
- предоставлять дополнительную защиту подлинности изделий.
- осуществлять экспертизу разрушившихся деталей на основании использования записанных в информационном поле паспортно-технических данных.
Наноформатные информационные поля с ультравысокой плотностью записи информации с повышенной защищенностью обладают следующими специфическими отличиями:
- поверхность, на которую будет наноситься метка, не требует предварительной подготовки;
- возможность записи большого количества информации;
- возможность сохранения информации в течение всего периода эксплуатации детали (изделия), что позволяет идентифицировать деталь в критических ситуациях;
- возможность работы деталей в экстремальных условиях (при повышенных температурах, больших давлениях, агрессивных средах, в зонах радиационных и электромагнитных полей и т.п.);
- отсутствие чувствительности к электромагнитным импульсам, радиопомехам;
- считывание штрих-кода стандартным оборудованием;
- работа в сложных климатических условиях и вредных средах;
- возможность высокой защиты информации;
- абсолютная степень защиты от проникновения вирусов;
- повышенная сложность подделки информации для выпуска контрафактной продукции.
Предлагаемое информационное поле (в зависимости от требований) содержит: цветное изображение логотипа предприятия-изготовителя и (или) стандартный штрих-код, как одномерный, так и двухмерный и (или) наноформатированный матричный бар-код (нанобар-код), сформированные непосредственно на поверхности детали (изделия).
В результате лазерного воздействия, на поверхности металла образуются оксидные структуры, толщиной менее 100 нм. В зависимости от технологического режима лазерной обработки и химического состава материала, эти структуры обладают различными цветовыми оттенками, что позволяет формировать на поверхности металла цветные изображения, в частности, логотип предприятия, без использования дополнительных красителей. Количество цветовых оттенков зависит от химического состава материала: одни материалы позволяют получать до 100 и более цветовых
оттенков (например, нержавеющая сталь), другие - только отдельные оттенки черного цвета (например, алюминий). Таким образом, комплекс позволяет с высокой точностью воспроизводить логотип предприятия, как многоцветный, так и в виде голограммы. Время формирования цветного изображения зависит от его размеров и количества цветовых оттенков в изображении.
Использование лазерных технологий позволяет наносить штрих-код, непосредственно на деталь (изделие), соблюдая стандартные сочетания цветов фона и самого штрих-кода, для уверенного считывания стандартными сканерами.
Система кодирования текстовой информации, используемая при формировании информационных полей, предусматривает возможность изменения кода более 10706 раз. Распознать или подделать такую информацию, не имея индивидуальной кодовой таблицы, практически невозможно.
Высокая плотность записи в кодированном виде позволяет создавать на поверхности детали информационные поля, содержащие любую текстовую информацию: химический состав и механические свойства материала детали, детальное описание технологического процесса ее изготовления и т.д. На площади 1,5x10 мм можно записать 1962 текстовых символа (чуть больше машинописного листа), а на площади 20x25 мм -пять страниц машинописного текста.
Продолжительность вывода одной страницы машинописного текста - менее 30 с.
Информационное поле формируется под воздействием лазерного излучения, непосредственно на поверхности детали или изделия, в виде нанокластеров основного материала изделия. Это дает возможность использовать информационное поле для деталей, работающих при повышенных температурах и давлениях, в зонах высокой радиации и электромагнитных полей, и других экстремальных условиях, которые для других меток являются губительными.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами.
фиг. 1, на которой приведена блок - схема предлагаемого аппаратно-программного комплекса, где:
1- устройство нанесения;
2- устройство считывания;
3- устройство управления; 4 - программный блок;
5- модуль шифрования информации;
6- модуль формирования управляющего скрипта;
7- модуль считывания и получения изображения;
8 - модуль дешифрования и вывода информации для устройства 2 считывания;
9 - блок базы данных;
10 - модуль базы данных устройств нанесения;
11 - модуль базы данных свойств материалов изделий;
12 - модуль базы данных технологических режимов обработки;
фиг.2 (а и б), на которой приведен алгоритм работы аппаратно-программного комплекса;
фиг.З, на которой приведен вариант исполнения устройства 1 нанесения на основе импульсного твердотельного лазера (принципиальная электрическая схема лазерного маркировочного комплекса), где:
13 - элементы системы накачки;
14 - излучатель;
15 - зеркала резонатора;
16 - активная среда;
17 - система измерения выходных параметров лазерного луча;
18 - юстировочный лазер;
19 - оптический затвор;
20 - оптические трансформаторы (объективы);
21 - поворотные зеркала;
22 - системы формирования и транспортировки излучения;
23 - фокусирующая система;
24 - обрабатываемая деталь;
25 - система стабилизации положения фокальной плоскости и зазора;
26 - устройство вращения плоскости поляризации;
27 - координатное устройство;
28 - устройство модуляции излучения;
29 - датчики параметров лазера;
30 - автоматизированная система управления (АСУ) параметрами установки и технологического процесса;
фиг. 4, на которой приведена блок-схема АСУ с параметрами и технологическими процессами устройства нанесения на основе импульсного твердотельного лазера, где:
31 - подсистема датчиков параметров лазера (температуры, давления, состава рабочей смеси и др.);
32 - подсистема датчиков параметров излучения (расходимости, мощности, стабильности оси диаграммы направленности и др.);
31
33 - устройство блокировки излучения;
34 - устройство включения активного излучения;
35 - устройство управление током - позволяет изменять параметры излучения без использования компьютера;
36- устройство охлаждения (УО);
37 - компьютер;
38 - заслонка;
39 - кнопка "Пуск";
40 - кнопка "Стоп";
41 - датчик отсутствия излучения;
42 - датчик нормальной работы установки;
43 - датчик активного излучения.
Кнопка 39 "Пуск" - кнопка запуска установки, которая не работает без активации заслонки 38, кнопка 40 "Стоп" - кнопка аварийного прекращения работы установки, датчик 41 отсутствия излучения выполнен в виде красной лампы, датчик 42 нормальной работы установки выполнен в виде зеленой лампы; датчик 43 активного излучения представляет собой лампу "Излучение", заслонка 38 - блокиратор излучения, поворотный ключ, блок, снимающий с работы устройство.
Аппаратно-программный комплекс для нанесения и считывания информационных полей, предназначенных для идентификации и защиты объекта, разработан на принципах модульности и содержит следующие устройства, блоки и модули:
Устройство 1 нанесения, устройство 2 считывания, устройство 3 управления, которое содержит программный блок 4, включающий модуль 5 шифрования информации, модуль 6 формирования управляющего скрипта, модуль 7 считывания и получения изображения, модуль 8 дешифрования и вывода информации для устройства 2 считывания, блок 9 базы данных, который содержит модуль 10 базы данных устройств нанесения, модуль 11 базы данных свойств материалов изделий и модуль 12 базы данных технологических режимов обработки. В качестве блока 3 управления используется персональный компьютер.
В аппаратно-программном комплексе, задачи автоматизации работ решаются методом выполнения ряда автоматизированных функций:
- автоматизация обработки любой цифровой информации и кодирование ее с учетом материала, параметров лазерной установки, параметров входных данных;
- автоматизация работ по формированию управляющего скрипта лазерной установки;
-
- автоматизация работ по обработке полученного устройством считывания изображения;
- автоматизации работ по декодированию графических элементов;
- автоматизации работ по формированию информационных полей.
Работа предлагаемого аппаратно-программного комплекса осуществляется следующим образом.
Пользователь выбирает информацию, предназначенную для кодирования и шифрования. Если информация является текстом, выполняется загрузка в программу кодировки и ее обработка. Если информация является исполняемым, аудио-, видеофайлом, изображением, выполняется преобразование в битовый режим. Цифровая информация в виде текста, изображения, исполняемого, аудио-, видео- файла и т.д. обрабатывается в программе кодировки (модуль 5 шифрования информации) по алгоритму, представленному на фиг. 2 (а), выполняется формирование индивидуального ключа, с использованием генератора случайных величин. Генератор случайный величин защищает закодированную информацию, фактически, исключая возможность подбора индивидуального ключа. В автоматическом режиме, в программе кодировки производится составление алгоритма обработки нанобар-кода (модуль 6 формирования управляющего скрипта 6 для устройства 1 нанесения) лазерным комплексом или другим устройством нанесения информации на основе входных данных:
- класс и технологические особенности лазера или другого устройства нанесения (модуль 10),
- свойства материала, на который будет наноситься штрих-код нового поколения (модуль 11),
- технологические режимы обработки материала (модуль 12).
По сгенерированному скрипту, устройство 1 нанесения, управляемое устройством 3 управления, выполняет наноформатирование поверхностного или подповерхностного слоя изделия, в результате чего формируется идентификационная метка (информационное поле), непосредственно на изделии. Скрипт генерируется на основе данных блока 9 базы данных, а именно:
- выбор устройства 1 нанесения определяет синтаксис управляющего скрипта (модуль 10);
- выбор материала, на котором выполняется наноформатирование, определяет его свойства (модуль 11) и на их основе, технологические режимы воздействия устройства 1 нанесения на материал (модуль 12).
-
При идентификации, получают изображение, при помощи устройства 2 считывания, которое загружается в программу специального комплекса для обработки цифрового изображения (модуль 7 считывания и получения изображения). Дешифрование, декодирование и сохранение битовой информации производится с учетом параметров считывания и декодирования (модуль 8 дешифрования и вывода информации для устройства 2 считывания).
Декодирование производится с визуализацией процесса, таким образом, реализована обратная связь, позволяющая корректировать декодирование информации в режиме реального времени.
Декодированная информация сохраняется в отдельный файл, затем преобразуется в исходные текст, изображение, исполняемый, аудио-, видео- файл и т.д. Причем, программа позволяет сохранять декодированную информацию в виде текста непосредственно в отдельный текстовый документ.
Принцип работы устройства 2 считывания основан на получении аналогового изображения, с преобразованием в цифровой сигнал для последующей обработки.
Изображение информационного поля загружается в модуль 8. Для каждого бита информации, в автоматическом режиме, создается ячейка пространственной масштабируемой координатной сетки. Устанавливаются доверительные цветовые интервалы белого и черного цветов, для определения нужных и побочных элементов идентификационных меток. На последнем этапе, при определении большого количества информации, при необходимости, в ручном режиме определяются нерасшифрованные фрагменты, символы и биты информации. Для таких нерасшифрованных элементов предусмотрены дополнительные настройки в программе, которые позволяют уточнить параметры дешифрования и декодирования. Такой режим называется полуавтоматический, так как он не избавляет пользователя полностью от своего присутствия при расшифровке информации.
Устройство 1 нанесения может быть выполнено, например, на базе промышленного лазерного маркировочного комплекса, с небольшими изменениями и дополнениями.
Принципиальная электрическая схема лазерного маркировочного комплекса представлена на фиг.З. Он состоит из излучателя 14, системы 22 формирования и транспортировки излучения, координатного устройства 27 и АСУ 30.
Излучатель 14 генерирует лазерное излучение с необходимыми для резки оптическими, энергетическими и пространственно-временными параметрами. В его
состав входят: элементы системы накачки 13, активная среда 16, зеркала резонатора 15 и, при необходимости, устройство модуляции излучения 28.
В качестве излучателя 14, обычно используются волоконные и твердотельные лазеры, способные работать в импульсном режиме.
Система 22 формирования и транспортировки излучения предназначена для передачи лазерного пучка от излучателя 14 к обрабатываемой зоне.
В состав системы 22 входят: юстировочный лазер 18; оптический затвор 19; оптические трансформаторы (объективы) 20; поворотные зеркала 21; устройство вращения плоскости поляризации 26; фокусирующая система 23; система 25 стабилизации положения фокальной плоскости и зазора.
АСУ 30 предназначена для управления параметрами лазера, передачи команд на исполнительные модули координатного устройства 27.
Указанные узлы установлены в конструкцию устройства 1 нанесения, по известным схемам сборки.
Дополнительно, в конструкцию аппаратно-программного комплекса вносят следующие блоки:
17 - система измерения выходных параметров лазерного луча;
25 - система стабилизации положения фокальной плоскости и зазора;
29 - датчики параметров лазера.
Также, модернизирована АСУ 30, представленная на фиг. 4. В нее дополнительно введены:
- дополнительная подсистема 31 датчиков параметров лазера (температуры, давления, состава рабочей смеси и др.) с обратной связью;
- дополнительная подсистема 32 датчиков параметров излучения (расходимости, мощности, стабильности оси диаграммы направленности и др.), с обратной связью.
Обратная связь позволит отслеживать параметры излучения в режиме реального времени, контролировать процесс формирования информационного поля, и, тем самым увеличивать прецизионность его нанесения.
Для расширения номенклатуры обрабатываемых изделий, предназначенных для нанесения информационного поля и повышения его прецизионности, передачу излучения, в системе лазерного маркировочного комплекса предлагается выполнять по следующим схемам.
При обработке, изделие может перемещаться поступательно в плоскости, перпендикулярной оси сфокусированного луча, или вращаться относительно его оси.
Чтобы повернуть лазерный пучок на необходимый угол, между излучателем 14 и объективом размещается зеркало или система зеркал, либо призм.
Возможно перемещение излучателя с объективом, относительно неподвижного изделия, либо одновременное перемещение излучателя 14 и заготовки.
Для исключения перемещений излучателя и обрабатываемой заготовки, лазерное излучение передается в зону обработки, с помощью системы зеркал или призм и объектива, вращающихся вокруг оси луча, или вокруг обрабатываемого изделия.
Поступательное перемещение зеркал и объектива может быть заменено вращательным движением зеркал и объектива, вокруг оси излучателя, и отступательным перемещением зеркала и объектива в направлении, перпендикулярном оси излучателя 14.
Двухкоординатное перемещение лазерного пучка, при небольшой зоне обработки, можно выполнить за счет вращения зеркал вокруг взаимно перпендикулярных осей.
Для поворота и фокусировки лазерного излучения возможно использование только одного сферического зеркала.
Передача лазерного пучка в зону обработки, также может осуществляться с помощью зеркала, закрепленного в карданном подвесе, и, поворачивающегося относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Повороты зеркала позволяют обрабатывать изделие по заданному контуру.
При обработке внутренней полости цилиндрической заготовки, применяется одновременное перемещение зеркала и объектива, вдоль оси лазерного пучка и их вращение вокруг этой оси.
Для обработки легких длинномерных труб или материалов, поставляемых в рулонах (например, металлической фольги), используется одновременное перемещение зеркала, объектива и заготовки, которая может либо вращаться вокруг оси, перпендикулярной оси лазерного луча, либо поступательно перемещаться, перпендикулярно оси луча.
Установка также комплектуется оптической системой, следящей за взаимным положением объектива и заготовки.
Устройство 2 считывания может быть построено на основе принципов действия цифрового микроскопа и цифровых устройств по захвату и обработки фото и видеоизображения, и может состоять из двух модулей:
- оптический модуль - отвечает за увеличение изображения объектов, невидимых невооружённым глазом;
- цифровой модуль - отвечает за захват аналогового изображения, преобразование изображения в цифровой вид. Состоит, например, из: КМОП - матрицы; аналого-цифрового преобразователя (АЦП); усилителя сигнала; процессора; модуля памяти.
Изображение, попадая в ячейки матрицы, КМОП, попадает на полевые транзисторы, которые при засветке изменяют свое состояние, препятствуя прохождению электрического тока через выводы ячейки или, наоборот, усиливая сигнал. Электронная схема фотоаппарата считывает изменения состояния ячеек матрицы, и на их основе строит изображение.
КМОП-матрицы выполнены в виде большой гибридной микросхемы, на кристалле которой смонтированы сервисные схемы фотоаппарата, АЦП, электронный затвор (схема мгновенного считывания состояния матрицы), схемы баланса белого и сжатия изображений. Для увеличения точности работы матрицы (улучшения соотношения сигнал/шум) и повышения светочувствительности, каждая ячейка снабжается собирающими микролинзами, фокусирующими световой поток. Сфокусированное объективом изображение, расщепляется специальной призмой на три идентичных световых потока, каждый из которых засвечивает свою матрицу через светофильтр одного из базовых цветов - красного, зеленого и голубого (RGB - Red, Green, Blue). Изображение строится уже после преобразования аналогового электрического сигнала, снимаемого с ячеек сенсора камеры в цифровой код АЦП. В получении цветовой информации участвуют все экспонированные элементы ячейки. При ее обработке применяются сложные методы интерполяции. В частности, учитывается цветовая составляющая соседних элементов (пикселей). В результате обработки изображения встроенным процессором, получается реалистичная картинка, максимально соответствующая действительному изображению.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Аппаратно-программный комплекс для нанесения и считывания информационных полей, предназначенных для идентификации и защиты объекта, включающий устройство нанесения информационных полей, устройство управления, блок базы данных и устройство считывания информационных полей, отличающийся тем, что устройство нанесения выполнено с возможностью нанесения информационных полей непосредственно на поверхность изделий, изготовленных из различных материалов и имеющих различную форму, устройство управления дополнительно содержит программный блок, включающий модуль шифрования информации, которую содержит информационное поле, с ключом на основе генератора случайных чисел, модуль формирования управляющего скрипта для устройства нанесения, модуль считывания и получения изображения, модуль дешифрования и вывода информации для устройства считывания, который выполнен с возможностью корректировки декодированной информации в режиме реального времени, блок базы данных дополнительно содержит модуль базы данных устройств нанесения информационных полей, модуль базы данных свойств материалов изделий и модуль базы данных технологических режимов обработки изделий с целью нанесения информационного поля, при этом устройство считывания выполнено с возможностью визуализации процесса считывания и получения масштабируемого отображения информационного поля.
2. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материалов изделий, на которые наносят информационное поле, могут быть металлы, полимеры, пластмассы, металлические стекла, органические стекла, дерево, керамика, композиционные материалы, бумага, ткани.
3. Аппаратно-программный комплекс по п.2, отличающийся тем, что форма
изделий, на которые наносят информационное поле, может быть плоской,
цилиндрической, круглой, полой и др.
4. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что для нанесения информационных полей на изделия из металлов, пластмасс, полимеров, металлических стекол, органических стекол, дерева, керамики, композиционных материалов используют, например, устройства на базе твердотельного, волоконного, газового, химического и других видов импульсных лазеров.
5. Аппаратно-программный комплекс по п. 1,отличающийся тем, что для нанесения информационных полей на изделия из бумаги, органических стекол, полимеров используют, например, принтер.
6. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что для нанесения информационных полей на изделия из металлов, металлических стекол, полимеров, пластмасс используют, например, устройства на базе механического точечного воздействия на материал.
7. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства считывания используют, например, оптические устройства с возможностью захвата и увеличения изображения с различных поверхностей с возможностью подключения к управляющему блоку или автономные.
8. Аппаратно-программный комплекс по п.7, отличающийся тем, что в качестве устройства считывания используют, например, мобильный цифровой оптический микроскоп.
9. Аппаратно-программный комплекс по п. 1, отличающийся тем, что информационное поле может включать логотип предприятия или другое изображение, в том числе, цветное, стандартный штрих-код, или наноформатированный матричный бар-код (нанобар-код) и др.
Преобразование в бтгговый режим
Загрузка в программу кодтфовки
ФорХшрйванйе иЯДивидуаЛьного кодировочного ключа
Составлен иеал горитм а оораоотк и нанобар-кода
Класс лазера, свойства материала, режим обработки
Нанесение накобар-кода
Получение цифрового изображения
Применение специального комплекса для обработки цифрового изображения
Параметры считывания и декодирования
нет
Сохранение текстовой информации
Сохранение битовой информации
Преобразование в изображение, аудио, видео файлы
Коней алгор(ггма
Фиг.З
Фиг.1
Фиг. 2а
Фиг.2б
Фиг.2б
Фиг.2б
Фиг.2б