СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ИЗДЕЛИЯ, ЗАЩИЩЕННОГО ОТ ПОДДЕЛКИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДЛИННОСТИ ИЗДЕЛИЯ, ЗАЩИЩЕННОГО ОТ ПОДДЕЛКИ Российский патент 2009 года по МПК D21H21/40 

Изобретение относится к способам определения подлинности изделий из листового материала с защитными элементами, выполненными в виде волокон из аморфного магнитно-мягкого материала, распределенных в массе материала, а также при необходимости контроля наличия магнитно-твердых защитных элементов.

Известен способ проверки подлинности листового материала, включающий перемещение листового материала с агентом подлинности через магнитное поле, регистрацию отклика от каждого из волокон из аморфного магнитно-мягкого материала и оценку степени подлинности листового материала, где при оценке степени подлинности листового материала определяют функцию распределения амплитуд откликов сигналов, а оценку подлинности листового материала производят по форме кривой интегральной и/или дифференциальной функции распределения амплитуд сигналов отклика (патент RU 2219299, опубл. 2003.12.20).

Однако этот способ обладает существенным недостатком из-за того, что волокна из аморфного магнитно-мягкого материала под воздействием незначительных механических напряжений изменяют магнитные свойства, а следовательно, и амплитудно-частотные характеристики сигнала отклика. А так как изделия из листового материала обладают различными по толщине и направлению внутренними механическими напряжениями, зависящими от климатических условий и временного старения, мы получим сильно разнящиеся и нестабильные во времени амплитудно-частотные характеристики сигнала отклика волокон, внедренных в изделие из листового материала, а следовательно, и функция распределения амплитуд сигналов отклика волокон будет нестабильной по изделиям и во времени.

Исходя из вышеизложенного, при оценке подлинности изделия несовпадение значений полученной интегральной и/или дифференциальной функции распределения электромагнитного отклика магнитно-мягких волокон с заданной нельзя однозначно трактовать, что это подделка или воздействие на аморфные магнитно-мягкие волокна механических напряжений, создаваемых листовым материалом.

Следовательно, для работоспособности данного способа возникнет необходимость увеличения технологического допуска на разброс значений интегральной и/или дифференциальной функции распределения амплитуд, полученной от изделия с агентом подлинности относительно заранее заданной настолько, что не составит труда достичь имитации изделия за счет введения в листовой материал сходных имитаторов, изготовленных из более доступных аморфных материалов.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является значительное уменьшение возможности подделки листового материала за счет введения дополнительного канала контроля магнитных параметров аморфных магнитно-мягких волокон, изменение значений которых от воздействия на волокна механических напряжений, создаваемых листовым материалом, должны быть коррелированы с изменением значений сигнала отклика.

При этом достигаемый технический результат заключается в том, что возможно получение дополнительной совокупности сигналов в виде некоторого распределения значений магнитной проводимости волокон, изменение которого при воздействии механических напряжений в листовом материале с определенным для данного агента подлинности коэффициентом пропорциональности отслеживает изменение функции распределения электромагнитного отклика аморфных магнитно-мягких волокон.

Широко известны устройства контроля элементов, изготовленных из аморфных магнитно-мягких сплавов, которые применяются в розничной торговле, как антикражные системы для обнаружения товара на расстоянии с прикрепленными к нему метками.

Метки представляют собой самоклеящийся ярлык с упакованным в него набором элементов из магнитно-мягкого аморфного и магнитно-твердого (служащего для деактивации метки путем намагничивания в магнитном поле до насыщения) сплавов.

Устройства опознания антикражных меток состоят чаще всего из передающей антенны, создающей электромагнитное поле и приемной - с устройством преобразования, а также с логической части, которая обрабатывает принятый сигнал и выносит решение, а также средством управления взаимодействием всех вышеуказанных частей, включая звуковую и световую сигнализации.

Также существуют системы идентификации, состоящие из кодовых бирок, использующих наборы элементов из аморфных магнитно-мягких сплавов и устройства их считывания (см. заявку RU 2002100126, патент RU 2271568).

Но данные системы не нашли применения, и одной из основных причин этого является изменение магнитных свойств аморфных магнитно-мягких материалов под воздействием механических деформаций.

Для проверки листового материала при его перемещении через магнитное поле, регистрации отклика от каждого из волокон из аморфного магнитно-мягкого материала и оценки степени подлинности листового материала, наиболее близким аналогом является устройство: верификатор для магнитной защитной полосы (см. патент RU 2142130). Данное устройство содержит средство для создания переменного магнитного поля возбуждения, средство считывания сигналов ответного магнитного поля, включающее канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна, и средство обработки полученных значений сигналов.

Данное устройство не лишено недостатков, которым обладают вышеуказанные устройства, а именно, при воздействии на защитные элементы из аморфных магнитно-мягких материалов механических напряжений они не смогут сохранять в допустимых пределах амплитуду сигналов отклика и напряженность магнитного поля насыщения.

Также применение данного устройства к решению задачи проверки листового материала, включающего перемещение листового материала с агентом подлинности в виде волокон из аморфного магнитно-мягкого сплава, случайно распределенных в материале, не представляется возможным, так как магниточувствительный элемент, перекрывая листовой материал, будет одновременно получать отклик от нескольких волокон.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание устройства, позволяющего осуществлять контроль параметров агента подлинности согласно способу, изложенному выше, а именно:

- создание переменного магнитного поля в зоне каждого волокна частотой от 3 до 30 кГц с максимальной напряженностью до 10000 А/м;

- регистрация отклика от каждого волокна из аморфного магнитно-мягкого материала в диапазоне частот от 100 кГц до 1000 кГц;

- одновременно с регистрацией отклика регистрация магнитной проводимости защитных волокон;

- определение координат положения защитных волокон в листовом материале;

- осуществление математических операций по оценке подлинности листового материала в соответствии с методом, изложенным в описании.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения подлинности изделия, защищенного от подделки, включающем перемещение листового материала с магнитными защитными волокнами путем его пропускания через магнитное поле, регистрацию амплитуды сигнала отклика защитных волокон, определение функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и оценку подлинности изделия путем сравнения функции распределения амплитуд отклика сигналов волокон с ранее заданными значениями указанной функции, согласно изобретению дополнительно измеряют магнитную проводимость защитных волокон, определяют функцию распределения магнитной проводимости волокон, а оценку подлинности изделия осуществляют путем корреляции функций распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций.

Пропускание листового материала с магнитными защитными волокнами через магнитное поле, регистрацию амплитуды сигнала отклика защитных волокон и измерение магнитной проводимости защитных волокон осуществляют одновременно.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения подлинности изделия, защищенного от подделки, содержащем средство для создания переменного магнитного поля возбуждения, средство считывания сигналов ответного магнитного поля, включающее канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна, и средство обработки полученных значений сигналов, согласно изобретению средство считывания сигналов дополнительно содержит канал для измерения магнитной проводимости защитных волокон, а средство обработки полученных значений сигналов выполнено в виде процессорного блока для определения корреляции разностей функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций.

Канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна содержит фильтр верхних частот с частотой пропускания, превышающей на порядок частоту возбуждения, активный полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а канал для измерения магнитной проводимости защитных волокон содержит полосовой фильтр с полосой пропускания на частоте возбуждения, детектор, активный полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь.

Средство считывания сигнала снабжено линейкой магнитных головок, длина рабочего зазора которых не превышает длины защитного волокна, а количество магнитных головок определяется шириной контролируемого изделия.

Настоящее изобретение поясняется следующими чертежами:

Фиг.1 - амплитудно-частотные характеристики отклика волокон из аморфного магнитно-мягкого материала, свободного и зажатого волокнами листового материала.

Фиг.2 - распределение магнитно-мягких волокон в листовом материале и ориентация их магнитных моментов относительно внешнего магнитного поля, а также тензор механических напряжений и распределение по толщине листового материала.

Фиг.3 - разность в виде заштрихованной площади, определенной и полученной функций распределения амплитуд откликов от магнитно-мягких волокон при прохождении листового материала через регистрирующее устройство.

Фиг.4 - разность в виде заштрихованной площади, определенной и полученной функций распределения магнитной проводимости волокон при прохождении листового материала через регистрирующее устройство.

Фиг.5 - приведенные функциональные зависимости разностей, ожидаемой и полученной функций распределения от магнитной проводимости и амплитуд сигналов откликов волокон.

Фиг.6. - схема устройства для определения подлинности изделия.

Фиг.7 - набор широкополосных магнитных головок.

Фиг.8 - схема каналов выделения и оцифровки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На фиг.1 представлена амплитудно-частотная характеристика 1 отклика волокон из аморфного магнитно-мягкого материала в свободном состоянии и амплитудно-частотная характеристика 2 отклика волокон из аморфного магнитно-мягкого материала в зажатом бумажными волокнами листового материала состоянии.

На фиг.2 схематично представлено размещение в листе бумаги 3 волокон 4 и ориентация их магнитных моментов 5 относительно вектора напряженности внешнего магнитного поля Н и тензора механических напряжений xyz и распределения напряженности τ по толщине листа, а также линия 6, вдоль которой производится измерение амплитудно-частотной характеристики 2 (см. фиг.1) отклика от воздействия внешнего переменного магнитного поля и магнитной проводимости волокна при движении листа бумаги через устройство для определения подлинности изделия в направлении линии 6.

Если выбрать волокна из магнитно-мягкого материала с заданной функцией распределения по их геометрическим и/или магнитным параметрам и диспергировать их с хаотичным равномерным распределением в бумажную массу и при этом определить функции распределения амплитуд отклика и магнитной проводимости волокон из магнитно-мягкого материала в листовом материале на определенной частоте вдоль определенного направления, то в силу равновероятной ориентации каждого из волокон относительно внешнего магнитного поля мы получим в идеальном случае функции распределения амплитуд отклика волокон зависимости 7, представленной на фиг.3, и магнитной проводимости зависимости 9, представленной на фиг.4, но в реальном листовом материале из-за воздействия тензора механических напряжений мы получим зависимости 8 и 10 соответственно, представленные на фиг.3 и 4.

Оценку подлинности листового материала можно произвести, например, вычитанием нормированных разностных функций 11, 12, представленных на фиг.5, где равенство нулю указывает на полную корреляцию функций, а соответственно, и подлинность листового материала.

Устройство для определения подлинности изделий, защищенных от подделки выполнено следующим образом.

Набор широкополосных магнитных головок 13 с рабочим зазором от 0.1 до 1 мм, объединенных в линейку, представляющую собой магниточувствительный элемент 14 (см. фиг.7), перекрывающий листовой материал 3 с агентом подлинности в виде защитных волокон 4 из аморфного магнитно-мягкого материала в поперечном направлении по отношению к движению материала. Длина рабочих зазоров магнитных головок и их количество в линейке определяются исходя из длины защитного волокна и ширины зоны контроля листового материала, оптимальной является длина зазора, равная длине волокна.

Блок, состоящий из генераторов переменного тока 15, количественно равных набору магнитных головок 13, где каждая головка питается от отдельного генератора переменного тока, что позволяет выделять в широком спектре частот сигнальные напряжения на выводах магнитной головки, будь то наведенная ЭДС от импульса отклика волокна или изменение амплитуды сигнала запитки от генератора тока под воздействием магнитной проводимости волокна, находящегося в рабочей зоне магнитной головки.

Каналы выделения и оцифровки амплитуды импульса отклика защитных волокон идентичны и сгруппированы в единый блок 16, каждый канал снимает сигнал из отдельной магнитной головки 13 (см. фиг.8), фильтром высокой частоты 17 подавляет сигнал генератора переменного тока, активным полосовым фильтром 18 выделяет и усиливает заданный спектр импульса отклика защитного волокна, далее с помощью аналого-цифрового преобразователя 19 оцифровывают и значение в цифровом виде передают на микроконтроллер 20 блока контроля импульсов отклика защитных волокон (см. фиг.8), обслуживающий данный блок.

Каналы выделения и оцифровки изменения амплитуды сигнала от магнитной проводимости защитных волокон идентичны и сгруппированы в единый блок 21, каждый канал снимает сигнал из отдельной магнитной головки 13 (см. фиг.8), полосовым фильтром 22 выделяет сигнал запитки магнитной головки от генератора переменного тока, далее выпрямляет с помощью детектора 23, выделяет и усиливает с помощью активного полосового фильтра 24 полезный сигнал, далее с помощью аналого-цифрового преобразователя 25 оцифровывает и значение в цифровом виде передает на микроконтроллер 26 блока контроля магнитной проводимости защитных волокон (см. фиг.8), обслуживающий данный блок.

Микроконтроллеры 20, 26 принимают в цифровом виде значения сигналов от соответствующих блоков, производят цифровую фильтрацию и с помощью датчика перемещения 27 привязку обнаруженных волокон к системе координат относительно листового материала.

Центральный процессор устройства 28 принимает информацию от блочных контроллеров в виде оцифрованных значений сигналов с координатной привязкой к листовому материалу и осуществляет идентификацию листового материала с агентом подлинности.

При необходимости дополнительно регистрировать наличие и распределение магнитно-твердых защитных веществ, внедренных в листовой материал, устройство дополнено элементом предварительного намагничивания 29 (см. фиг.6), каналом выделения и оцифровки сигнала, наведенного остаточной индукцией магнитно-твердых веществ 30 и соответственно микроконтроллером блока контроля наличия и распределения магнитно-твердых веществ 31.

Элемент намагничивания магнитно-твердых веществ состоит из генератора тока 32 (см. фиг.8) и записывающей магнитной головки 33 с шириной рабочего зазора от 0,1 до 1 мм и длиной, равной ширине участка контроля. Данный элемент рассчитывается исходя из того, что напряженность магнитного поля в рабочем зазоре должна составлять не менее 400 кА/м, а частота достигает 3 кГц, в зависимости от скорости перемещения листового материала.

При прохождении листового материала над магниточувствительным элементом защитный элемент, включающий предварительно намагниченный магнитно-твердый материал, при прохождении над зазором магнитной головки 13, остаточной индукцией будет наводить ЭДС, которая выделяется полосовым фильтром 34, настроенным на частоту предварительной записи, далее происходит детектирование с помощью детектора 35, выделение и усиление огибающей на активном полосовом фильтре 36 и оцифровка с помощью аналого-цифрового преобразователя 37.

Изобретение предназначено для контроля подлинности изделий из листового материала с агентами подлинности, выполненными в виде волокон из аморфного магнитно-мягкого материала, распределенных в массе материала, а также при необходимости для осуществления контроля наличия магнитно-твердых защитных элементов, и может использоваться в счетно-сортировальных машинах для банкнот.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать заключение, что при прохождении листового материала с защитными признаками на основе магнитно-мягких и магнитно-твердых веществ сначала над намагничивающим элементом, а затем над магниточувствительным, предлагаемый способ определения подлинности изделия и устройство для его реализации позволит определить наличие, распределение и качественные характеристики защитных признаков.

Кроме контроля подлинности листовых материалов данное устройство также определяет координаты положения защитных элементов с привязкой к листовому материалу.

Изобретение относится к способам определения подлинности изделий из листового материала с защитными элементами, выполненными в виде волокон из магнитного материала. Способ определения подлинности изделия, защищенного от подделки, включает перемещение листового материала с магнитными защитными волокнами путем его пропускания через магнитное поле, регистрацию амплитуды сигнала отклика защитных волокон, определение функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и оценку подлинности изделия путем сравнения функции распределения амплитуд отклика сигналов волокон с ранее заданными значениями указанной функции. Дополнительно измеряют магнитную проводимость защитных волокон, определяют функцию распределения магнитной проводимости волокон. Оценку подлинности изделия осуществляют путем корреляции функций распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций. Устройство для определения подлинности изделия, защищенного от подделки, содержит средство для создания переменного магнитного поля возбуждения, средство считывания сигналов ответного магнитного поля, включающее канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна и средство обработки полученных значений сигналов. Средство считывания сигналов дополнительно содержит канал для измерения магнитной проводимости защитных волокон. Средство обработки полученных значений сигналов выполнено в виде процессорного блока для определения корреляции разностей функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций. Изобретение позволяет контролировать подлинность листовых материалов и определять координаты положения защитных элементов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ определения подлинности изделия, защищенного от подделки, включающий перемещение листового материала с магнитными защитными волокнами путем его пропускания через магнитное поле, регистрацию амплитуды сигнала отклика защитных волокон, определение функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и оценку подлинности изделия путем сравнения функции распределения амплитуд отклика сигналов волокон с ранее заданными значениями указанной функции, отличающийся тем, что дополнительно измеряют магнитную проводимость защитных волокон, определяют функцию распределения магнитной проводимости волокон, а оценку подлинности изделия осуществляют путем корреляции функций распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций.2. Способ определения подлинности изделия по п.1, отличающийся тем, что пропускание листового материала с магнитными защитными волокнами через магнитное поле, регистрацию амплитуды сигнала отклика защитных волокон и измерение магнитной проводимости защитных волокон осуществляют одновременно.3. Устройство для определения подлинности изделия, защищенного от подделки, содержащее средство для создания переменного магнитного поля возбуждения, средство считывания сигналов ответного магнитного поля, включающее канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна, и средство обработки полученных значений сигналов, отличающееся тем, что средство считывания сигналов дополнительно содержит канал для измерения магнитной проводимости защитных волокон, а средство обработки полученных значений сигналов выполнено в виде процессорного блока для определения корреляции разностей функции распределения амплитуд отклика сигналов защитных волокон и функции распределения магнитной проводимости защитных волокон с заранее заданными значениями указанных функций.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что канал для регистрации амплитуды сигнала отклика защитного волокна содержит фильтр верхних частот с частотой пропускания, превышающей на порядок частоту возбуждения, активный полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь, а канал для измерения магнитной проводимости защитных о волокон содержит полосовой фильтр с полосой пропускания на частоте возбуждения, детектор, активный полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь.5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство считывания сигнала снабжено линейкой магнитных головок, длина рабочего зазора которых не превышает длины защитного волокна, а количество магнитных головок определяется шириной контролируемого изделия.