用于识别对象的包封表面上的鉴别标记的方法和装置.pdf

一种用于通过封套借助于视觉和/或电子识别手段来识别包装箔或物品的表面上的鉴别标记的方法，通过超声波或X射线技术来执行该识别方法。特别地，所述鉴别标记包括具有在微米范围内的最精细结构的至少一个压印鉴别标记，并且鉴别标记被压印在其中的包装箔的表面或物品区域的表面被金属化或由金属制成。在此类方法中，不需要打开或破坏包装进行检查，并且不可在可见光中从外面辨别所述鉴别标记。

1.  一种用于通过封套借助于视觉和/或电子识别手段来识别包装箔或物品的表面上的鉴别标记的方法，通过超声波或X射线技术来执行该识别方法，其特征在于，所述鉴别标记包括具有在微米范围内的最精细结构的至少一个被压印的鉴别标记，并且鉴别标记被压印在其中的包装箔的表面或物品区域的表面被金属化或由金属制成。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，包装箔包含诸如香烟的烟制品、诸如巧克力或黄油的食品、来自制药工业的胶囊或药丸、或PC板，并且包装箔被装入纸板、纸张或塑料材料的包装中。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物品是时钟，并且通过其表盘或通过其底盖来识别压印在其上面的鉴别标记。

4.  如权利要求1～3中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述超声源在5～500MHz范围内并在反射模式下工作。

5.  如权利要求4所述的方法，其特征在于，采用所谓的脉冲回波法，借助于适当的声传感器来扫描要检验的表面或压痕，并通过对反射信号的振幅、相位和延迟的评估来重构检查区域的三维图像。

6.  如权利要求1～4中的任何一项所述的方法，其特征在于，使用X射线装置在透射模式下执行所述识别方法，所述X射线装置的辐射可以被聚焦到亚毫米范围内的斑点上。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述X射线装置基于输送亚微米范围内的辐射斑点的碳纳米管工作。

8.  如权利要求1～7中的任何一项所述的方法，其特征在于，应用数字信号处理和图像处理方法以便分别分离感兴趣的图像区域并提取相关信息。

9.  如权利要求1～8中的任何一项所述的方法，其特征在于，在线压印鉴别标记的阵列作为图案，并通过图像处理方法进行评估。

10.  如权利要求1～9中的任何一项所述的方法，其特征在于，应用附加的相关法以便更好地提取特定隐藏图案。

11.  如权利要求1～10中的任何一项所述的方法，其特征在于，修改被驱动的压印辊的齿，使得鉴别标记压印在包装箔的相应位置上。

12.  如权利要求1～10中的任何一项所述的方法，其特征在于，不修改被驱动的压印辊的齿，并使用由于辊的制造和/或纸张质量而引起的压印图案的差异作为鉴别标记并进行识别。

13.  如权利要求1～10中的任何一项所述的方法，其特征在于，通过齿的布置上的差异、即预期位置上的单独齿或成组齿具有不同形状来产生鉴别标记，更特别地，所述齿为在具有矩形水平投影的齿的中间具有圆或圆形水平投影的齿，或在其之间具有不同距离的齿。

14.  如权利要求1～10中的任何一项所述的方法，其特征在于，通过例如受控销的除压印辊之外的工具，以包装箔表面上的压痕、变形或孔的形式来产生鉴别标记。

15.  一种用于执行如权利要求1～5、8～14中的任何一项所述的方法的装置，其特征在于，其包括超声波传感器。

16.  如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述超声波传感器在5～500MHz的范围内工作。

17.  如权利要求6～14中的任何一项所述的装置，其特征在于，其包括X射线装置，该X射线装置的辐射可以被聚焦到亚毫米范围内的斑点上。

18.  如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述X射线装置基于输送亚微米范围内的辐射斑点的碳纳米管工作。

用于识别对象的包封表面上的鉴别标记的方法和装置
技术领域
本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的用于通过封套(envelope)识别压印在包装箔的表面或物品的表面上的鉴别标记的方法和装置，并且主要还涉及香烟包装、各种香烟的鉴别。
背景技术
在本领域中，根据US 2005/206500 A1已知一种通过不透可见光的封套而识别其表面的要识别的对象。一方面，后者涉及相对较大的对象和标记，另一方面，仅仅提及但未指定所采用的能够穿过封套的辐射。更特别地，提出了X射线、不同类型的RF辐射、RMI技术或声波成像法。
DE 36 13 549 A1公开了一种用于借助于声波来读取条码信息的方法，该方法利用条码被设计为使得空间具有不同的透射性这一事实。
根据本发明的申请人的EP-B-1 236 192，已知除其它安全元件之外还借助于所应用的至少一个鉴别标记来识别物品，该鉴别标记通过产生特殊压印图案的压印装置而被压印。在该专利说明书的介绍部分中，引用了提及鉴别标记和元件的制造的不同文献，因此这里将不再枚举。
如EP-B-1 236 192的说明书及权利要求5和6所述，要通过香烟包装且更具体地通过香烟包装中的相应窗口来识别所述鉴别标记。然而，在此参考文献中未给出通过包装来识别特征的具体方法的指示。
根据EP-A-1 216 819，通过第二层中的窗口来读取压印在第一层上的标记，所述层是香烟包装箔。
还可以在用于食品(诸如巧克力或黄油)或用于其它物品(例如，来自制药工业的诸如胶囊或药丸)，或用于诸如PC板的对象的包装箔上提供类似鉴别标记，所述食品、其它物品或对象将通过纸板(cardboard)等的包装进行识别。
另一问题领域是时钟(timepiece)的鉴别，特别是腕表或怀表的鉴别。为了能够识别鉴别标记，必须将后者在外部应用于外壳或者必须打开时钟，这一般需要专业人员。因此，通过表盘或通过底盖(bottom)进行识别将是非常有利的。
发明内容
最近，例如，根据US 7 229 681本申请人已开发出用于压印越来越小并因此而越来越具有抗欺诈性的鉴别标记的方法和装置，并且基于此，本发明的目的是提供一种方法和装置，其允许以充分的精确度和可靠性通过包装在烟制品、食品、药剂或PC组件周围的包装箔的表面上或通过例如表盘或底盖等封套在时钟的表面上在微米范围内识别诸如鉴别标记和/或元件的非常小的安全元件。通过如权利要求1所述的方法和如权利要求15所述的装置来达到此目的。
具体实施方式
下面将参照示例性实施例来更详细地描述本发明。对于上述物品，有代表性的是，这些示例分别涉及香烟包装或香烟的鉴别。术语“鉴别标记”一方面表示在时钟的一部分上通过介绍部分中提及的压印方法和装置或根据传统方法压印在包装箔上的安全或鉴别特征，另一方面表示构成要检验的对象的性质的整体特性，诸如，例如相同或不同包装箔上的压印图案。
术语“封套”表示不透可见光的纸板或纸张包装，且对于时钟而言表示由可透过所应用的声波或射线的材料制成的表盘和表底盖。
在介绍部分中所引用的EP-B-1 236 192中，定义了不同的商业情况(commercial level)，并且只要可应用于本发明，就将其结合到本说明中作为示例性实施例的一部分。
根据US 2007/0289701 A1，可进一步开发了根据EP-B-1 236 192的方法，其中在线压印鉴别标记的阵列作为由适当装置读取的图案，并通过图像处理方法对其进行评估。关于压印图案，可以应用所有已知的压印类型。除压印装置之外，用于执行所述方法的装置包括读取单元和评估单元。特别地，该方法在不损害所要求的安全性的情况下降低关于压印或读取质量的要求。
根据现有技术，如介绍部分中所述，通过封套识别相对较大的对象或者直接读取并识别所述物品，这意味着必须打开包装来接近箔或物品以便能够读取鉴别标记。通过包装中的窗口识别物品的提议使得制造更加昂贵，这是因为必须另外制造窗口，而且特征的局部应用还受到窗口位置的限制。这在所述物品是时钟时也类似地适用。
为了通过不透光封套识别越来越小的结构，鉴于在介绍部分中所引用的现有技术，对于本领域的技术人员来说显而易见的是：要应用的辐射或声波必须能够辨析此类结构。然而，单独的这项知识不足以达到预期的目的。相反，这要求实现在物品的特定表面与适当的声波或辐射之间必须存在交互作用。
本质上存在两种出于检测目的而使用声波的方式，即在透射模式下或在反射模式下。鉴于声波或射线必须首先穿过封套而随后产生有用信号这一事实，已经认识到：通过反射获得的检测信号在反射表面被金属化或具有金属性(例如金属化包装箔或铝箔)时提供优点。
最近，已经开发了具有小于0.1mm的高分辨率的超声波装置，从而还允许辨析并由此识别这里所考虑且上文已提及的鉴别标记和元件。在标题为″Optel Ultrasonic Technology/Fingerprint recognition″的可通过因特网访问且可以下载的出版物中公开了此类超声波照相机。
来自Technical University of Dresden的标题为“ultrasonicmicroscopy”的2004年的另一出版物描述了一种具有传感器的装置，所述传感器具有上至230MHz的标称频率，从而实现上至10μm的横向分辨率。根据这些方法之一，即所谓的脉冲回波技术，借助于适当的传感器来扫描要检验的表面或压痕(indentation)，并通过对后向反射信号的振幅、相位、和延迟的评估来重构检查区域的三维图像。
为此，还可以应用数字信号处理和图像处理方法。后者可以分别用来分离感兴趣的图像区域并提取相关信息。关于这一点，为了更好地提取某些隐藏图案，可以应用附加的相关法。
根据本发明的申请人的EP-A1-1 437 213，可以修改压印辊的齿，从而制造宏观和微观结构，所述宏观和微观结构在压印程序中被传送到包装箔的金属化表面。此类技术允许压印介绍部分中已提及的具有宏观或微观结构的鉴别标记和元件。
然后，这些鉴别标记必须可由超声波装置通过包装在反射模式下读取。为此，将使用能够在期望的频率范围内读取结构(即，鉴别标记或元件)的适当声传感器。更具体地说，可以使用具有包括在5～500MHz范围内的标称频率的声传感器，从而使得能够实现大带宽的辨析能力，这根据鉴别标记的结构和尺寸是必要的。此外，应将超声波束聚焦并定向，使得其可以在没有过大损耗的情况下通过包装而到达特征，并且可以检测其后向反射射线。
此外，还可以通过齿的布置上的差异、例如通过预期位置上的不同形状的单独齿或成组齿来制造鉴别标记，所述齿例如在具有矩形水平投影的齿的中间处具有圆或圆形水平投影或在齿之间具有不同距离。
此外，还可以通过借助于除压印辊之外的工具(例如受控销等)在包装报的表面上产生压痕、变形或孔来制造鉴别标记。
在时钟的情况下，将鉴别标记应用于被表盘或底盖覆盖且因此而肉眼看不见的表组件。在这种情况下，由适当的超声波或X射线装置通过表盘或通过底盖实现识别，所述表盘或所述底盖的材料必须可透这些声波或射线。
当在分辨率限制下工作时可能出现问题，但是可例如借助于适当的数学算法执行误差修正以便可靠地识别特征。关于这一点，根据CH-01086/06的上述方法有利于应用误差修正。
借助于适当的数学误差修正进行的评估使得能够分析压印图案，该压印图案对于不同的压印辊是不同的并因此构成压印系统的识别特性。在压印处理中，压印辊的表面轮廓被传送到纸张。
被不同的压印辊压印的纸张在微观尺度(microscopic scale)方面不同，这因为在没有压印辊的齿的特定处理的情况下，不同压印辊的表面轮廓相互不同。充当鉴别标记的这些小差异将被测量并量化。
被压印的纸的轮廓不仅随所使用的压印辊而变，而且随纸张性质和在压印过程中调整的工艺参数而变。通过测量，在实验上已显示压印辊的表面轮廓和压印纸的表面轮廓相互不同。因此，通常，对压印纸的测量结果可能不直接与用于压印的压印辊相关，而是与所压印的参考纸张相关。此参考测量结果被周期性地更新以便补偿工艺相关变化。因此，目的是借助于鉴别标记、即借助于纸张上的图案与压印辊的图案之间的偏差或相关性来确定是否由特定的压印辊来压印纸张。
理论研究已得到这样的假设，即，通过对超声波技术(更具体而言脉冲回波法)的改进，还可以通过包装借助于超声波技术来检测这些小差异。
然而，如果这些差异非常小，尤其是在用其齿未经修改的压印辊进行压印之后识别差异的情况下，可能不再可用超声波技术通过包装来对其进行检测，因此必须应用另一种检测方法。
如果采用X射线，则不能应用在介绍部分中引用的现有技术的参考文献中所使用的X射线装置，因为它们不足以辨析精细结构。
近年来，在X射线层析成像法和微CT(计算机层析成像术)方面的发展已经使得能够基于碳纳米管(CNT)来创造香烟包装尺寸的X射线装置。此类装置能够产生自动聚焦的亚微米范围内的测量斑。
测试已显示此类X射线微装置能够在透射模式下通过香烟包装检测鉴别标记。因此需要将这些鉴别标记应用于金属箔或由铝制成的箔。如果鉴别标记位于诸如折痕等结构中，则可以加强效果。
与之类似，在时钟组件上，通过表盘或底盖识别鉴别标记，即压印标记。
借助于适当的半导体检测器实现射线检测，所述半导体检测器连接到与用于对被检查特征的超声检测的设计相类似的设计中的处理单元。