ВЕРИФИЦИРУЕМАЯ СИМВОЛЬНАЯ МЕТКА ПРЯМОГО НАНЕСЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G06K9/76 

1. Цель изобретения

Настоящее изобретение относится к области разработки оптических и оптико-электронных средств маркировки, аналогово-цифрового кодирования и декодирования различных объектов и изделий. Более конкретно оно относится к методам и системам нанесения информационных меток непосредственно на маркируемый предмет - символьных меток прямого нанесения (СМПН - «Direct Part Marking» - DPM). Целью изобретения является повышение защищенности информации путем верификации подлинности нанесенной на объект СМПН. При этом основным элементом, обеспечивающим высокую надежность защиты подлинности СМПН, является применение защитных информационных многослойных марок, наносимых поверх СМПН, и применение контрастирующей окраски люминофорами.

2. Технический уровень изобретения

Последние несколько лет в Европе и США в ряде отраслей промышленности, характеризующихся повышенными требованиями к учету, качеству и надежности деталей, узлов и изделий, стали все более широко применяться технологии так называемых символьных меток прямого нанесения (СМПН - "Direct Part Marking" - DPM), содержащих в закодированном виде необходимую информацию об объекте. СПМН является универсальным средством для автоматизированного сбора данных и защиты продукции как в процессе производства, так при эксплуатации. В отличие от обычных символьных меток, печатаемых на бумажном или пластиковом носителе и затем наклеиваемых на контролируемый объект, СМПН наносятся непосредственно на поверхность изделия и могут быть удалены только вместе с материалом этой поверхности, являясь, таким образом, надежным способом прослеживаемости и контроля жизненного цикла продукции вплоть до его утилизации.

Идентификация СМПН на объекте (изделии, продукции и т.п.) включает в себя два этапа - нанесение маркировки в виде штрихкода (одномерного или двухмерного) и ее считывание.

В настоящее время существует несколько методов нанесения СМПН, оборудование для которого предлагается на рынке - это иглоударное нанесение, нанесение с помощью лазера (несколько видов), электрохимическое травление и нанесение краски с помощью каплеструйной печати.

Каплеструйная маркировка основана на нанесении капель чернил очень малого размера в заданные точки поверхности движущегося материала, формируя тем самым необходимый рисунок. Эта технология достаточно высокопроизводительна, но стойкость чернил к неблагоприятным факторам (абразивное воздействие, температура, климатические факторы) не достаточна для длительного и надежного сохранения информации. Помимо каплеструйной маркировки применяется также термотрансферная печать, имеющая те же недостатки.

При каплеструйной маркировке (термотрансферной печати) краска лежит на поверхности объекта. В остальных методах, рассмотренных ниже, маркировка осуществляется путем создания углублений на поверхности объекта.

Лазерная маркировка (гравировка) основана на изменении цвета поверхности изделия под воздействием луча лазера. Этот метод обладает высокой производительностью в сочетании с достаточной стойкостью к неблагоприятным воздействиям (абразивному и температурному). Технология электрохимического травления основана на воздействии химических реагентов на отдельные свободные от защиты участки на поверхности материала. Основное условие для применения этого вида маркировки - электропроводность маркируемого материала (металлы). При своей невысокой производительности эта технология также может обеспечить высокие показатели по стойкости маркировки.

Значительный интерес представляет иглоударная маркировка, основанная на механическом воздействии острой иглы на поверхность материала, при этом образуются углубления в форме конических кратеров, которые формируют заданное изображение. Этот метод позволяет получать маркировку с большой стойкостью к абразивному и химическому воздействию, а также экстремальным температурам и климатическим факторам. Недостатком этого метода маркировки является необходимость применения специальных условий освещения для получения высококонтрастных изображений на поверхности.

При нанесении СМПН в основном используется двумерное кодирование (2D-кодирование), обладающее более высокой информационной емкостью и помехозащищенностью. Главное отличие двухмерного кода заключается в том, что для хранения информации используются оба ортогональных направления на плоскости - вертикальное и горизонтальное. В результате по объему хранимой информации емкость двухмерного кода может в сотни раз превышать емкость одномерного (например, он способен хранить несколько страниц текста). Если при работе с одномерным кодом необходима внешняя компьютерная база данных, то во многих случаях применение двухмерного кода позволяет отказаться от такой базы, поскольку емкость кода достаточна для хранения полной информации об объекте. В этом заключается качественное отличие двух технологий.

В связи с этим двухмерные коды оказываются незаменимыми, например, в автономных системах идентификации или при необходимости хранения сложных иероглифов таких языков, как японский или китайский. Кроме того, практически все современные технологии двухмерных кодов в отличие от одномерных содержат средства коррекции ошибок, как правило, основанные на алгоритме Рида-Соломона или других аналогичных алгоритмах, и, следовательно, гарантируют большую надежность защиты данных.

2D штрихкоды представляют собой, по существу, портативные информационные файлы большой плотности и емкости и обеспечивают доступ к большим объемам информации без отсылок к внешней базе данных. То есть, технология 2D штрихкодирования позволяет хранить всю или большую ее часть необходимой информации в самом штрихкоде. 2D штрихкоды имеют преимущественно матричную форму и не используют для кодирования информации традиционные штрихи/пробелы. Вместо стандартной технологии определения ширины штриха матричные штрихкоды используют для кодирования информации конструкции типа «да-нет» или «единица-ноль» (т.е. «on/off» - дизайн). Существует множество разновидностей 2D штрихкодов (например, PDF417, MaxiCode, Datamatrix).

Структура кода поддерживает кодирование максимального числа от 1000 до 2000 символов в одном коде при информационной плотности от 100 до 340 символов. Каждый код содержит стартовую и финишную группу штрихов, увеличивающих высоту штрихкода.

Считыватели 2D штрихкодов, в отличие от обыкновенных сканеров штрихкода, сначала улавливают их изображение, затем анализируют полученный образ и лишь затем извлекают из нее и декодируют штрихкод. Устройства, применяющие анализ видеоизображения, необходимы для эффективного считывания матричных кодов, однако могут читать и обычные штрихкоды. Технология анализа видеоизображения открывает возможности для чтения подписей, оптического распознавания символов и т.п.

Фактически по поддерживаемым объемам данных и функциональным возможностям технология двухмерного кодирования занимает промежуточное место между технологиями одномерных штрихкодов и удаленной идентификации.

Первоначально двухмерные коды разрабатывались для приложений, не дающих места, достаточного для размещения обычного штрихкодового идентификатора.

Первым применением для таких символов стали фасовки лекарственных препаратов в здравоохранении. Эти фасовки малы по размерам и имеют мало места для ID символики. Электронная промышленность также проявляет интерес к кодам высокой плотности и двухмерным кодам в связи с уменьшением размеров элементов и изделий.

Одна из проблем считывания и декодирования СМПН связана с существенными технологическими трудностями как в части аппаратных решений, так и программного обеспечения (ПО). Для сканера, применяемого для считывания СМПН, основная проблема состоит в создании освещения метки на произвольной поверхности, необходимого для получения изображения такого качества, которое необходимо для надежного распознавания. В части ПО проблема состоит в повышении декодирующей способности анализа гетерогенных «размытых» изображений. При этом существенное влияние на процесс декодирования оказывает сильная зависимость получаемого электронного изображения от состояния поверхности и внешнего освещения.

Другой проблемой является собственно верификация подлинности нанесенной СМПН на поверхность объекта. Ввиду развития и доступности промышленно производимых устройств нанесения СМПН иглоударным методом, а также средств декодирования информации, требуются специальные средства для защиты от несанкционированной маркироки контрафактной продукции. Это особенно важно на стадии поступления продукции от производителя к потребителю. На этом этапе велика вероятность внедрения в цепочку поставки контрафактной продукции даже при условии использования символьной метки прямого нанесения, которая, в свою очередь, может быть подделана. То есть, необходимо сочетание высокой информационной емкости СМПН с двухмерной кодировкой с ограничением возможности ее несанкионированного нанесения на поверхность объекта. Важно не только маркировать продукцию с записью информации, которая сохраняется неизменной во все время эксплуатации, но также иметь сведения и дополнительные доказательства того, что поступившая от производителя продукция не является контрафактной. При этом сведения о маркировке, нанесенной на продукцию, могут быть записаны на носителе информации, который обеспечивает сохранность этих данных в течение времени поступления продукции от производителя до потребителя и подтверждает подлинность прямой символьной маркировки, а следовательно, и продукции.

Для эффективного решения этих проблем предлагается новая верифицируемая СМПН (ВСМПН), состоящая из части поверхности объекта с закодированной информацией в форме углублений, расположенных на поверхности, которые заполнены контрастирующим флуоресцентным красителем, и/или несколькими флуоресцентными красителями, и/или их смесями, и сверху которых нанесена конструктивно (адгезионно) связанная с ними марка, имеющая ряд защитных признаков с записанной оптической информацией, в виде полимерной пленки, в том числе многослойной, с перфорированными отверстиями. Такая конструкция обеспечивает при считывании информации СМПН не только высокий контраст, который не зависит от шероховатости, цвета и освещенности поверхности обекта, но и позволяет проводить верификацию самой СМПН.

Известно техническое решение, предложенное в [US 7028901], где для улучшения считывания символьной метки прямого нанесения, полученной при иглоударной маркировке, предложено проводить считывание под разными углами падения излучения на маркированную поверхность. Однако оно не решает полностью проблему повышения контрастности и зависимости изображения от оптических свойств поверхности, особенно в случае наличия оптических неоднородностей, близких по размерам к информационным элементам СМПН. Кроме того, конструкция метки не предусматривает верификацию ее подлинности.

Аналогичное решение предложено в [US 7131587], где для улучшения считывания метки предложено проводить облучение ее под разными углами падения излучения на считываемую поверхность, но дополнительно предложено использовать для этого различные длины волн излучения. Однако оно не решает полностью проблему повышения контрастности и зависимости качества изображения от оптических свойств поверхности, особенно в случае наличия оптических неоднородностей, близких по размерам к информационным элементам СМПН. Кроме того, конструкция метки не предусматривает ее верификацию.

Известно техническое решение, в котором для контрастирования символьных меток, сформированных иглоударным методом, предложено их заполнение углублений краской (AF Shramm, D.Roxby, Begining the 21 st century with advanced automatic parts identification, http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940027938_1994027938.pdf). Однако считываемость этих меток зависит от качества поверхности. Кроме того, как конструкция метки, так и конструкция считывающего устройства не предусматривает верификацию метки.

Сходное техническое решение также описано в презентации Sabreen Group, Inc [D.Roxby, J. Hornkohl

http://www.sabreen.com/laser_marking_harsh_environments.htm] и упомянуто в патенте US 6533181 B1 (D.Roxby, S.Mann, issued Mar.18, 2003).

Аналогичное техническое решение предложенно в (http://www.robins.af.mil/shared/media/document/AFD-091005-065.pdf), где для повышения контраста предложено заполнять углубления символьной метки краской. Однако как в предыдущем случае считываемость этих меток зависит от качества поверхности. Кроме того, как конструкция метки, так и конструкция считывающего устройства не предусматривает верификацию метки.

Близкое решение содержится в презентации General Electric Inc. ["AIM DPM Verification of Dot Peen Data Matrix Symbols on small curved surfaces", by Ron Page

http://www.ndia.org/Divisions/AdHocWorkingGroups/UIDIndustryLeadershipAdvisoryGroup/Documents/GE_AVN_DPM_Verification.pdf], где предлагается для улучшения качества изображения заполнять лунки иглоударной метки черной или белой краской. Однако данный способ не уменьшает влияние внешней засветки и не значительно увеличивает контраст. Кроме того, как конструкция метки, так и конструкция считывающего устройства не предусматривает верификацию метки.

Известно также техническое решение, предложенное в заявке US 2005/0180804, которое описывает систему для прямой маркировки и верификации марки с использованием сканнера штрихкода и компьютерного анализа. Однако описанные марки имеют низкий контраст, который зависит от качества поверхности, что затрудняет считывание информации.

3. Раскрытие изобретения

Вышеописанные и другие проблемы решаются методами и устройствами в соответствии с примерами, описанными ниже в настоящем изобретении.

Целью настоящего изобретения является создание верифицируемой символьной метки прямого нанесения (ВСМПН) и способов ее изготовления путем нанесения и фиксации на поверхности символьной метки защитной марки с оптической информацией, представляющей собой перфорированную пленку, в том числе многослойную, таким образом, что углубления информационных элементов символьной метки на поверхности и перфорированные отверстия защитной марки совпадают друг с другом и заполнены флуоресцентной краской.

Предметом изобретения является верифицируемая символьная метка прямого нанесения (СМПН), состоящая из информационных элементов, сформированных на поверхности маркируемой детали в форме конических углублений при иглоударной маркировке поверхности с защитной маркой в виде предварительно зафиксированной на поверхности перфорированной полимерной пленки с записанной оптической информацией, отличающаяся тем, что информационные элементы символьной метки и перфорированные отверстия защитной марки формируются одновременно при иглоударной маркировке, совпадают друг с другом и заполняются флуоресцентной краской, поглощающей излучение на длинах волн ближнего УФ, видимого и ближнего ИК-диапазонов.

Конструкция верифицируемой СМПН обеспечивает соединение ее элементов таким образом, что при несанкционированной попытке отделения марки от поверхности будет происходить полное или частичное разрушение флуоресцентного заполнения отверстий и углублений или их смещение относительно друг друга, в особенности при попытке нанесения другой защитной марки, что сделает невозможным корректное считывание и декодирование всей оптической информации.

Для заполнения углублений на поверхности объекта и перфорированных отверстий в пленке с оптической информацией предлагается использовать флуоресцентные краски, поглощающие излучение на длинах волн ближнего УФ, видимого и ближнего ИК-диапазонов, которые отличаются тем, что поглощают излучение преимущественно либо до коротковолнового края пропускания фильтра устройства считывания в диапазоне 250-600 нм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания приемного канала устройства считывания преимущественно 600-700 нм, либо поглощающими излучение на длинах волн, больших длинноволнового края пропускания фильтра устройства считывания, преимущественно в диапазоне 700 нм-10 мкм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания входного фильтра устройства считывания преимущественно 600-700 нм.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется на рисунках 1-8.

На Рис.1 представлен общий вид верифицируемой символьной метки прямого нанесения с протекторной пленкой.

На Рис.1а представлен общий вид верифицируемой символьной метки прямого нанесения с протекторным лаковым слоем.

На Рис.2 представлена верифицируемая символьная метка прямого нанесения с аналоговой и цифровой информацией на защитной марке.

На Рис.2а представлен вид сверху верифицируемой символьной метки прямого нанесения на пленке с аналоговой и цифровой оптической информацией.

На Рис.3 представлена верифицируемая символьная метка прямого нанесения с многослойной пленкой с оптической информацией, записанной на каждом слое, и углублениями и перфорированными отверстиями, заполненными флуоресцентной краской.

На Рис.4 представлена символьная метка прямого нанесения с заполнением перфорированных отверстий в пленке и углублений на поверхности двумя флуоресцентнми красителями.

На Рис.5 представлена символьная метка прямого нанесения с многослойной пленкой с оптической информацией, записанной на каждом слое, и с заполнением перфорированных отверстий в пленке и углублений на поверхности двумя флуоресцентнми красителями.

На рис.6 представлен вид сверху верифицируемой символьной метки прямого нанесения с заполнением отверстий и углублений тремя флуоресцентными красителями.

На Рис.7 представлен способ заполнения перфорированных отверстий в пленке с записанной оптической информацией и углублений на поверхности тремя флуоресцентными красителями.

На Рис.8 представлена верифицируемая символьная метка прямого нанесения с заполнением перфорированных отверстий и углублений флуоресцентным красителем со световозвращающими шариками.

Раскрытие изобретения

Верифицируемая символьная метка прямого нанесения (ВСМПН) представляет собой поверхность объекта, на которой зафиксирована (приклеена) защитная марка в виде пленки с записанной оптической информацией, маркированная иглоударным методом таким образом, что на поверхности образуются конические углубления, а в пленке одновременно перфорируются совпадающие с ними сквозные отверстия. Углубления и отверстия заполняются флуоресцентной краской. Схематически конструкция ВСМПН представлена на рис.1. На поверхности объекта 101 расположена защитная марка 102, представляющая собой пленку с записанной оптической информацией. Пленка зафиксирована (приклеена) на поверхности объекта с использованием адгезионного слоя, который находится между соприкасающимися поверхностями объекта и пленки. На рис.1 адгезионный слой не показан. При иглоударной маркировке на поверхности объекта сформированы конические углубления 105 и сквозные перфорированные отверстия в пленке 104, которые заполнены флуоресцентной краской быстрого отвердения с определенным спектром поглощения и испускания. Краска может полностью или только частично заполнять перфорированные отверстия. Предпочтительно использование флуоресцентных красок, поглощающих возбуждающее излучение на длинах волн ближнего УФ, видимого и ближнего ИК-диапазонов, преимущественно поглощающих излучение либо до коротковолнового края пропускания фильтра устройства считывания в диапазоне 250-600 нм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания приемного канала устройства считывания преимущественно 600-700 нм, либо поглощающими излучение на длинах волн больших длинноволнового края пропускания фильтра устройства считывания преимущественно в диапазоне 700 нм-10 мкм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания входного фильтра устройства считывания преимущественно 600-700 нм. В качестве основы флуоресцентных красок предпочтительно использование быстросохнущих лаковых растворов полимеров или фотоотверждаемых полимерных (олигомерных) композиционных материалов. Важным фактором также является высокая адгезия после отвердения краски к поверхности объекта и марке (пленке) с оптической информацией.

Для прочной предварительной фиксации защитной марки (пленки) 102 с записанной информацией на поверхности объекта 101 используется прозрачный адгезионный слой, предварительно нанесенный на одну из поверхностей пленки. Для улучшения адгезии марки (пленки) поверхность объекта может проходить специальную очистку, шлифовку и подготовку, например, обработкой плазмой, и/или нанесением праймеров (промоторов адгезии) и другими физико-химическими методами.

Сверху на поверхность пленки с оптической информацией нанесен (приклеен) прозрачный для считывающего и считываемого излучения протекторный слой 103 в виде полимерной пленки или лакового покрытия (рис.1а), защищающий ВСМПН от внешних воздействий.

Оптическая информация, записанная на защитную марку 102, может быть как аналоговой, так и цифровой. Аналоговая информация может быть записана в виде объемной или рельефной голограммы или дифракционно-решеточных структур. Аналоговая информация может быть также представлена флуоресцентными (люминесцентными) изображениями. Также может быть использована скрытое (латентное) оптическое анизотропное изображение, сформированное в слое и считываемое в поляризованном свете, например, как описано в US 6124970, US 6740472, RU 87658 U1.

Способ изготовления ВСМПН заключается в следующем. На подготовленную (очищенную, обезжиренную, шлифованную, при необходимости с нанесенным праймером (промотором адгезии)) поверхность объекта приклеивается защитная марка (пленка) с записанной оптической информацией. После этого в области приклеенной марки производится иглоударная маркировка, которая пробивает пленку с образованием перфорированных сквозных отверстий и одновременно с образованием конических углублений на поверхности объекта. Таким способом достигается точное совпадение отверстий на защитной марке и углублений на поверхности. Так как марка с записанной информацией может быть изготовлена определенным фиксированным тиражом и, например, с индивидуальным номером, на другом производстве с ограниченным доступом и отдельно от места маркировки, то это создает защиту от возможности неконтролируемого нанесения символьной метки при контрафактном изготовлении продукции. После иглоударной маркировки производится заполнение информационных элементов, состоящих из углублений на поверхности и отверстий в пленке флуоресцентной краской. Перед иглоударной маркировкой на поверхность защитной марки (пленки) с оптической информацией может наноситься вспомогательная пленка (в том случае если она не была предварительна нанесена перед операцией приклейки), которая играет роль временного шаблона, удаляемого с поверхности после операции нанесения краски. Затем производится заполнение углублений и отверстий быстроотверждаемой флуоресцентной краской. Для этого могут использоваться различные методы нанесения краски на шаблон с использованием кисти, маркера, губки, валика и т.п., аэрозольным распылением, порошковым напылением и другими известными методами. Заполнение углублений и отверстий может также осуществляться непосредственно во время иглоударной маркировки в том случае, если маркиратор снабжен механизмом вспрыска краски; в этом случае отпадает необходимость использования временного шаблона. После заполнения информационных элементов флуоресцентной краской и ее отверждения удаляется временный шаблон и сверху на пленку с оптической информацией может наклеиваться протекторная пленка или наносится лаковый слой, которые защищают ВСМПН, от внешних воздействий.

Так как при иглоударной маркировке производится только точечное локальное разрушение аналоговой оптической информации, записанной на защитной марке, то интегральное представление визуализируемого изображения с характерными деталями сохраняется, что является верифицируемым признаком подлинности символьной метки прямого нанесения. На защитной марке вне области иглоударной маркировки может располагаться дополнительная цифровая информация, что условно показано на рис.2. На поверхность объекта 201 приклеена защитная марка 203. Методом иглоударной маркировки сформированы конические углубления и перфорированные отверстия, которые заполнены флуоресцентным красителем 202. Защитная марка имеет оптическую аналоговую информацию, записанную в области II, и оптическую цифровую машиночитаемую информацию, записанную в области I. Сверху на слой с оптической информацией нанесен протекторный слой или пленка 204.

Вид сверху ВСМПН с пленкой с записанной аналоговой и цифровой информацией представлен условно на Рис.2а.

Защитная марка, фиксируемая на поверхности объекта, может быть изготовлена с использованием многослойной пленки, на каждом слое которой может быть записана оптическая информация различными методами, включающими методы голографии, методы записи флуоресцентных и поляризационных изображений и символов, в том числе машиночитаемых. На рис.3 схематично показана конструкция ВСМПН с использованием многослойной защитной марки. На поверхности объекта 301 зафиксирована защитная марка, состоящая из двух различных слоев 302 и 303 с записанной оптической информацией. На поверхности 301 при иглоударной маркировке сформированы конические углубления 306, а в защитной марке перфорированные сквозные отверстия 305, заполненные флуоресцентной краской. Сверху пленки с записанной оптической информацией расположена протекторная пленка 304. Слой 303 должен быть прозрачным для считывания оптической информации, расположенной на слое 302. На слой 302, непосредственно прилегающий к поверхности объекта, может быть нанесен светоотражающий слой, например, алюминия или материала с высоким показателем преломления, и сформирована рельефная голограмма или дифракционно-решеточная структура. В слое 303 может быть сформировано флуоресцентное (люминесцентное) или оптически-анизоторопное изображение. Понятно, что защитная марка, зафиксированная на поверхности 301, с записанной оптической информацией может иметь число слоев больше двух, каждый из которых может нести свою часть информации.

В качестве дополнительных защитных мер, затрудняющих несанкционированное отделение пленки с оптической информацией от поверхности, могут использоваться просечки пленки или соединение слоев многослойной пленки с использованием адгезивов, обеспечивающих неравномерность разделения слоев при отрыве, как это предложено в патенте US 6849149.

Для верификации СМПН может быть использована более чем одна флуоресцентная краска для заполнения конических углублений на поверхности и перфорированных отверстий в пленке с оптической информацией. В этом случае краски подбираются таким образом, чтобы спектры флуоресценции не перекрывались или перекрывались только частично. Вид и кинетика изменения интегральной формы спектра красок мождет быть «спектральной подписью» и храниться в отдельной внешней базе данных производителя, подтверждающих подлинность ВМПСН.

На рис.4 показана ВСМПН, в конструкции которой использованы две краски с различными спектрально-люминесцентными характеристиками. На поверхности объекта 401 расположена пленка 402 с записанной оптической информацией. Методом иглоударной маркировки в поверхности объекта 401 сформированы конические углубления 406 и одновременно в пленке 402 с записанной оптической информацией перфорированы сквозные отверстия 405, которые заполнены двумя различными флуоресцентными красками (I и II). Сверху на пленку 402 нанесена протекторная пленка 403.

На рис.5 условно показана конструкция ВСПМН, в которой на поверхность объекта 501 нанесена многослойная пленка с оптической информацией, записанной на каждом из слоев 502-504. Методом иглоударной маркировки на поверхности 501 сформированы конические углубления и одновременно в многослойной пленке перфорированы сквозные отверстия, заполненные тремя красками с различными спектрально-люминесцентными характеристиками.

Расположение элементов, состоящих из конических углублений на поверхности и перфорированных отверстий в пленке, заполненных красками, может быть различно, что условно показано на рис.6. Локальная окраска ВСМПН 604 сформирована тремя красителями 601, 602 и 603. Порядок расположения на поверхности также является верифицируемым признаком символьной метки прямого нанесения. Таким образом, «спектральная подпись», т.е. характерные полосы спектра флуоресценции и кинетика изменения спектра флуоресценции во времени, а также двухмерные координаты расположения того или иного спектра на поверхности являются уникальным верифицируемым признаком ВСМПН, которые могут храниться во внешней базе данных и использоваться при проверке подлинности нанесенной метки.

Способ изготовления ВСМПН с заполнением информационных элементов тремя красками условно показан на рис.7. На ВСМПН, нанесенную на поверхность объекта 701 с приклеенной пленкой с записанной оптической информацией 702 и маркированной иглоударным методом (позиции 703-705), накладывается шаблон 706 (операция 1). Шаблон 706 закрывает информационные элементы 704 и 705, после чего производится заполнение элементов 703 первой краской и удаление шаблона 706 (операция 2). Затем накладываетя шаблон 707, закрывающий элементы 703 и 705, производится заполнение элементов 704 другой краской (операция 3) и удаление шаблона 707 (операция 4). После этого накладывается шаблон 708, закрывающий элементы 703 и 704, производится заполнение третьей краской элементов 705 (операция 5) и удаление шаблона 708 (операция 6). После этого на поверхность наносится протекторная пленка. В результате получается ВСМПН с информационными элементами, заполненными тремя красками с разными спектрально-люминесцентными характеристиками.

Дополнительным элементом, который может быть введен в конструкцию ВСМПН, являются световозвращающие шарики, которые размещаются внутри полостей, формируемых при иглоударной маркировке поверхности объекта с нанесенной пленкой с оптической информацией. Световозвращающие шарики, изготовленные из оптически прозрачного материала, преимущественно стекла, с высоким показателем преломления, помимо функции верификатора предназначены также для увеличения считываемого флуоресцентного сигнала. На рис.8 показана конструкция ВСМПН. На поверхности объекта 801 зафиксирована (приклеена) пленка 803, в том числе многослойная, с записанной оптической информацией. Методом иглоударной маркировки на поверхности 801 сформированы конические углубления 802, а в пленке 803 перфорированные (сквозные) отверстия 804. Конические углубления и перфорированные отверстия образуют полости, которые заполнены флуоресцентной краской (или красками), содержащей световозвращающие шарики 805. Диаметр шариков Dш меньше диаметра отверстий Dотв и предпочтительно лежит в пределах Dотв/2<Dш<Dотв. В последнем случае при заполнение краской в отверстие попадает не более одного шарика, который частично располагается в коническом углублении на поверхности, а частично в отверстии, сформированном в пленке. Световозвращающие шарики предпочтительно непосредственно вводятся в состав флуоресцентной краски, которой заполняют конические углубления и перфорированные отверстия. Сверху пленки 803 наносится протекторное покрытие 806. При попытке отделения пленки 803 от поверхности 801 происходит частичное или полное отделение шариков от поверхности объекта, что приводит к невозможности корректного считывания информации. Таким образом, световозвращающие шарики являются дополнительным защитным элементом СМПН.

Изобретение относится к области разработки оптических и оптико-электронных средств маркировки, аналогово-цифрового кодирования и декодирования различных объектов и изделий. В частности, оно относится к методам и системам нанесения информационных меток непосредственно на маркируемый предмет - символьных меток прямого нанесения (СМПН). Техническим результатом является обеспечение высокой информационной емкости СМПН с двумерной кодировкой одновременно с ограничением возможности ее несанкционированного нанесения на поверхность объекта, обеспечение высокого контраста при считывании информации СМПН, который не зависит от шероховатости, цвета и освещенности поверхности объекта, а также возможности верификации СМПН. Символьная метка прямого нанесения состоит из информационных элементов, сформированных при иглоударной маркировке на поверхности маркируемой детали в форме конических углублений и заполненных краской, причем на этой поверхности сверху расположена адгезионно зафиксированная пленка с записанной оптической информацией с перфорированными отверстиями, совпадающими с углублениями, а краска, используемая для заполнения, является флуоресцентной. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Символьная метка прямого нанесения, состоящая из информационных элементов, сформированных при иглоударной маркировке на поверхности маркируемой детали в форме конических углублений и заполненных краской, отличающаяся тем, что на этой поверхности сверху расположена адгезионно зафиксированная пленка с записанной оптической информацией с перфорированными отверстиями, совпадающими с углублениями, а краска, используемая для заполнения, является флуоресцентной.

2. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что перфорированные отверстия в пленке заполнены той же флуоресцентной краской, что и углубления на поверхности.

3. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что поверх пленки с записанной оптической информацией нанесено протекторное пленочное или лаковое покрытие, прозрачное для считывающего и считываемого излучения.

4. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что записанная оптическая информация на пленке, расположенной на поверхности, является аналоговой и/или цифровой.

5. Символьная метка прямого нанесения по п.4, отличающаяся тем, что записанная на пленке цифровая информация пространственно располагается вне области поверхности с информационными элементами, сформированными при иглоударной маркировке.

6. Символьная метка прямого нанесения по п.4, отличающаяся тем, что записанная на пленке аналоговая оптическая информация представляет собой объемную или рельефную голограмму.

7. Символьная метка прямого нанесения по п.4, отличающаяся тем, что записанная на пленке аналоговая оптическая информация представляет собой дифракционно-решеточную структуру.

8. Символьная метка прямого нанесения по п.4, отличающаяся тем, что записанная на пленке аналоговая оптическая информация выполнена с использованием флуоресцентных красителей.

9. Символьная метка прямого нанесения по п.8, отличающаяся тем, что спектры испускания флуоресцентного красителя, использованного для записи оптической информации на пленке, и флуоресцентной краски, использованной для заполнения углублений на поверхности и перфорированных отверстий в пленке, не перекрываются.

10. Символьная метка прямого нанесения по п.4, отличающаяся тем, что записанная на пленке аналоговая оптическая информация является оптически-анизотропной.

11. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что пленка с записанной оптической информацией является многослойной.

12. Символьная метка прямого нанесения по п.11, отличающаяся тем, что на слоях пленки оптическая информация может быть записана в виде объемной или рельефной голограммы, и/или дифракционно-решеточной структуры, и/или с помощью флуоресцентных красителей, и/или поляризованных оптически-анизотропных элементов.

13. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что используются флуоресцентные краски, поглощающие излучение на длинах волн ближнего УФ, видимого и ближнего ИК диапазонов преимущественно либо до коротковолнового края пропускания фильтра устройства считывания в диапазоне 250-600 нм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания приемного канала устройства считывания преимущественно 600-700 нм, либо поглощающими излучение на длинах волн больших длинноволнового края пропускания фильтра устройства считывания, преимущественно в диапазоне 700 нм - 10 мкм, и излучающими в диапазоне длин волн полосы пропускания входного фильтра устройства считывания, преимущественно 600-700 нм.

14. Символьная метка прямого нанесения по п.1, отличающаяся тем, что для заполнения углублений и перфорированных отверстий в пленке с записанной оптической информацией используются, по меньшей мере, две флуоресцентные краски с различными спектрально-люминесцентными характеристиками и заполняющие соответственно и различные наборы углублений и отверстий.

15. Символьная метка прямого нанесения по п.14, отличающаяся тем, что флуоресцентные краски поглощают считывающее излучение с одной и той же длиной волны и излучают при разных длинах волн.

16. Символьная метка прямого нанесения по п.14, отличающаяся тем, что флуоресцентные краски поглощают считывающее излучение при разных длинах волн, а спектры флуоресценции расположены в одной спектральной области.

17. Символьная метка прямого нанесения по п.14, отличающаяся тем, что спектрально-люминесцентные характеристики краски и пространственное двухмерное распределение заполненных ею углублений на поверхности и перфорированных отверстий пленки с записанной оптической информацией являются верифицируемым идентификатором подлинности символьной метки.

18. Символьная метка прямого нанесения по п.17, отличающаяся тем, что краски содержат световозвращающие шарики диаметром меньшим, чем диаметр перфорированных отверстий в пленке с записанной оптической информации.

19. Символьная метка прямого нанесения по п.18, отличающаяся тем, что диаметр световозвращающих шариков больше половины диаметра перфорированных отверстий в пленке.

20. Способ изготовления символьной метки прямого нанесения, включающий иглоударную маркировку поверхности объекта с последующим локальным заполнением углублений информационных элементов краской, отличающийся тем, что предварительно на поверхность приклеивается пленка с записанной оптической информацией, а заполнение углублений на поверхности производится одновременно с заполнением отверстий, пробитых при иглоударной маркировке в пленке.

21. Способ изготовления символьной метки прямого нанесения по п.20, отличающийся тем, что для одновременного заполнения углублений и отверстий в пленке с записанной оптической информацией предварительно перед иглоударной маркировкой на поверхность пленки с записанной оптической информацией накладывается или наклеивается временная пленка-шаблон, которая пробивается одновременно с пленкой с записанной оптической информацией, с последующим заполнением углублений на поверхности и пробитых отверстий краской и далее удалением временной пленки-шаблона.

22. Способ изготовления символьной метки прямого нанесения по п.21, отличающийся тем, что перед нанесением краски пробитые во временной пленке-шаблоне отверстия избирательно закрываются одной вспомогательной пленкой, затем производится селективное заполнение одной краской открытых углублений и отверстий, после чего они закрываются другой вспомогательной пленкой, удаляется первая вспомогательная пленка и производится селективное локальное заполнение вскрытых углублений и отверстий другой краской.

23. Способ изготовления символьной метки прямого нанесения по п.21, отличающийся тем, что заполнение углублений и отверстий в пленке производится путем их попеременного избирательного закрытия и вскрытия шаблонами и вспомогательными пленками, при этом заполнения производятся по меньшей мере двумя красками.

24. Способ изготовления символьной метки прямого нанесения по п.21, отличающийся тем, что перед наклеиванием пленки-шаблона на поверхность пленки с записанной оптической информацией наносится покрытие, ослабляющее адгезию этих пленок к друг другу.