АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИДЕНТИФИКАТОР ОБЪЕКТОВ Российский патент 2014 года по МПК G06K7/10 

Область техники, к которой относится изобретение.

Заявляемое изобретение относится к средствам, предназначенным для автоматической оптической идентификации объектов, и предназначено для обеспечения контроля над несанкционированным вмешательством и состоянием разнообразных устройств идентификации вмешательства (УИВ), считывания буквенно-цифровой информации.

Использование оптических устройств индикации вмешательства (пломб, печатей, знаков подлинности) стало возможным благодаря появлению приборов автоматического контроля (идентификаторов) над состоянием таких устройств.

Принцип действия идентификаторов такого типа основан на регистрации оптического образа участка поверхности идентифицируемого объекта. Уникальность оптического образа участка поверхности определяется либо самим материалом, фактура которого, как правило, имеет неоднородный характер и создает уникальный неповторимый рисунок в области регистрации, либо принудительной невоспроизводимой информацией какого-либо из элементов, предпочтительно обладающего светоотражающими свойствами.

В общем случае, считывание оптического образа осуществляют в либо в проходящем, либо в отраженном оптическом излучении.

Уровень техники.

В описании изобретения «Оптическая пломба и способ контроля ее целостности» (патент РФ №2124234, заявка №96107581/09 от 18.04.96 г., МПК G09F 03/03) состояние оптической пломбы контролируют в оптическом излучении, проходящем от источника света через пломбу на автоматическое устройство распознавания образов.

В изобретении «Способ идентификации объекта и устройство для реализации способа» (патент РФ №2117989, заявка №96123140/09 от 05.12.96 г., МПК G06K 9/58) для идентификации объекта в отраженном свете используют устройство, содержащее оптический тракт, образованный выполненным в корпусе входным окном, снабженным средствами пространственной фиксации корпуса относительно контролируемого участка поверхности, и размещенными последовательно и симметрично его оси собирающей линзой, расположенными в фокальной плоскости линзы источником света и светонепрозрачным экраном, за экраном в плоскости проецирования оптического изображения участка поверхности идентифицируемого объекта и симметрично относительно оси оптического тракта установлен фотодетектор, соединенный с электронным блоком обработки, запоминания и сравнения электрических сигналов с выходов фотодетектора.

Недостатком известных устройств является возможное снижение качества получаемого изображения - оптического образа участка поверхности идентифицируемого объекта - из-за возникновения световых пятен (бликов) вследствие зеркального отражения лучей света.

Известно оптическое устройство для автоматической идентификации объектов (патент РФ №2246761, заявка №2000111879/28 от 12.05.2000 г., МПК G06K 9/58). Устройство содержит размещенные последовательно вдоль и симметрично его оси собирающую линзу, источник света, светонепрозрачный экран, диафрагму с отверстием, установленную с возможностью вращения, и фотодетектор. Имеются также средства пространственной фиксации входного окна относительно элемента идентификации и электрический блок обработки, запоминания и сравнения выходных электрических сигналов фотодетектора. Источник света размещен в фокальной плоскости линзы, а светонепрозрачный экран - непосредственно за ним. Фотодетектор выполнен одноэлементным с развернутой чувствительной областью, захватывающей все оптическое излучение, передаваемое через отверстие диафрагмы в любом ее положении.

Недостатком известного устройства, как и устройств, рассмотренных выше, является вероятность снижения качества изображения из-за возникновения световых пятен (бликов) вследствие зеркального отражения лучей света.

В качестве прототипа заявляемого изобретения выбрана полезная модель под названием «Автоматический идентификатор объектов» (патент РФ №29167, заявка №2002127660/20 от 21.10.2002 г., МПК G06K 9/58).

Автоматический индикатор содержит оптический тракт, образованный выполненным в корпусе выходным окном, собирающей линзой, диафрагмой с отверстием и источником освещения, а также фотодетектор и электрический блок обработки, запоминания и сравнения выходных сигналов фотодетектора. Идентификатор снабжен комплектом съемных насадок, устанавливаемых снаружи на корпус идентификатора в области выходного окна, в каждом из которых элементы жесткого позиционирования относительно контролируемого участка поверхности контролируемого объекта обладают собственной конфигурацией в зависимости от формы и размеров контролируемого участка, а источник освещения в оптическом тракте состоит из нескольких светоизлучающих элементов, работающих на частотах оптического диапазона. В идентификаторе имеется блок управления, обеспечивающий в заданном режиме подключение одного или нескольких светоизлучающих элементов в зависимости от материала поверхности контролируемого участка и/или алгоритма считывания оптического образа.

Недостатком этого идентификатора, как и устройств, рассмотренных выше, является вероятность снижения качества получаемого оптического образа из-за возникновения световых пятен (бликов) вследствие зеркального отражения лучей света. Это обусловлено тем, что появление или отсутствие световых пятен (бликов) на изображении контролируемой поверхности зависит от точности установки диафрагмы в фокальной плоскости собирающей линзы, от того, насколько удачным был выбран размер отверстия диафрагмы. В конечном счете, этим определяется обеспечение защиты от прохождения зеркально отраженного света, формирующего световые пятна (блики).

Кроме того, диафрагма существенно снижает уровень регистрируемого сигнала и обуславливает необходимость увеличения мощности зондирующего излучения и повышенный расход электрической энергии.

Задачей заявляемого изобретения является создание идентификатора, обеспечивающего при его использовании получение качественного изображения контролируемого участка и экономию электрической энергии.

Технический результат, благодаря которому решается поставленная задача, заключается в обеспечении освещения контролируемого участка под косым углом падения лучей света, при котором происходит только наиболее информативное диффузное отражение, получение качественного изображения оптического образа.

Раскрытие изобретения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в автоматическом идентификаторе объектов, содержащем корпус с выполненным в нем выходным окном, размещенные в корпусе фотодетектор, электрический блок обработки, запоминания и сравнения выходных сигналов фотодетектора, оптический тракт, образованный выходным окном, собирающей линзой и источником освещения из нескольких светоизлучающих элементов, работающих на частотах оптического диапазона, блок управления режимами подключения светоизлучающих элементов в зависимости от материала поверхности контролируемого участка и/или алгоритма считывания оптического образа, согласно изобретению светоизлучающие элементы установлены по периметру внутренней поверхности корпуса в непосредственной близости от дна корпуса, в котором выполнено выходное окно, и размещены таким образом, чтобы продольная ось симметрии светового потока, создаваемого каждым элементом, проходила по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии оптического тракта.

Светоизлучающие элементы могут быть размещены на разных уровнях относительно выходного окна друг над другом, что позволяет обеспечить освещение без световых пятен (бликов) идентифицируемой поверхности под разными углами и учесть геометрические размеры особенностей контролируемого объекта, например, наличие защитных стекол и покрытий.

Над светоизлучающими элементами на внутренней поверхности корпуса может быть установлен кольцеобразный экран, который в некоторых случаях необходим для предотвращения попадания зеркально отраженного света на фотодетектор.

Наличие признаков «светоизлучающие элементы установлены по периметру внутренней поверхности корпуса в непосредственной близости от дна корпуса, в котором выполнено выходное окно, и размещены таким образом, чтобы продольная ось симметрии светового потока, создаваемого каждым элементом, проходила по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии оптического тракта», отличающих заявляемое изобретение от прототипа, позволяет считать, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения. Это позволяет сделать вывод о его соответствии условию «изобретательский уровень».

Осуществление изобретения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображен автоматический идентификатор в разрезе.

Идентификатор содержит корпус 1 с выходным окном 2, выполненным в дне 3 корпуса 1 и являющимся составной частью оптического тракта. Оптический тракт включает также расположенную на одной оси (оси оптического тракта) с выходным окном 2 собирающую линзу 4 и источник освещения, состоящий из нескольких светоизлучающих элементов 5 - светодиодов, установленных по периметру внутренней поверхности 6 корпуса 1 в непосредственной близости от дна 3 корпуса 1 и размещенных таким образом, чтобы продольная ось симметрии А светового потока (она же ось симметрии излучающей части элемента 5), создаваемого каждым элементом 5, проходила по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии В оптического тракта.

Кроме того, устройство содержит фотодетектор 7 (например, фотодиодная матрица CMOS или ПЗС-матрица) и электрический блок 8 обработки, запоминания и сравнения выходных сигналов, а также блок 9 управления режимами подключения светоизлучающих элементов 5 в зависимости от материала поверхности контролируемого участка 10 идентифицируемого объекта 11 и/или алгоритма считывания оптического образа.

Для единообразной установки идентификатора на контролируемом участке 10 идентифицируемого объекта 11 на внешнем торце 12 корпуса 1 закреплены позиционирующие элементы 13 в виде штифтов, а в контролируемом объекте 11 выполнены отверстия 14, размеры и расположение которых соответствуют размерам и расположению элементов 13.

Над светоизлучающими элементами 5 установлен кольцеобразный экран 15 из светонепрозрачного материала.

Идентификатор работает следующим образом.

Идентификатор устанавливают на контролируемом участке 10 объекта 11 всегда в одном и том же положении, задаваемом позиционирующими элементами 13 и отверстиями 14. Переключателем (на чертеже не показан) устанавливают режим работы идентификатора, заключающийся в выборе светоизлучающих элементов 5 и/или последовательности их включения, которая задается блоком управления 9.

Лучи света из центральной части каждого светоизлучающего элемента 5 проходят примерно параллельно продольной оси симметрии А его светового потока по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии В оптического тракта и не попадают на контролируемый участок 10 объекта 11. Лучи света из нижней периферийной части каждого светоизлучающего элемента 5 под косым углом попадают через выходное окно 2 на контролируемый участок 10 объекта 11 вблизи светоизлучающего элемента 5. Такое освещение (сбоку) поверхности контролируемого объекта 11 позволяет получать более отчетливое, чем при освещении по нормали, представление об особенностях поверхности контролируемого участка, дает наиболее информативный в виде диффузного отражения оптический образ шероховатостей поверхности. На изображении отсутствуют световые пятна (блики), т.к. зеркальное отражение, даже если оно появляется, происходит в сторону от оптического тракта.

Попадание излучения от верхних частей светоизлучающих элементов 5 и зеркально отраженного светового излучения на линзу 4 предотвращает экран 15.

Контроль осуществляют в следующем порядке.

Перед сдачей контролируемого объекта 11 на хранение, перед погрузкой для транспортировки и т.п. на него с использованием позиционирующих элементов 13 и отверстий 14 устанавливают идентификатор, включают, как это изложено выше, светоизлучающие элементы 5. Диффузионное отражение от контролируемого участка 10 объекта 11 в виде излучения поступает через оптический тракт (выходное окно 2 - собирающая линза 4) на фотодетектор 7 и в виде электрического сигнала в блок 8. В блоке 8 сигнал в соответствии с разработанным алгоритмом контроля преобразуется в вид (эталонный оптический образ), удобный для хранения и последующего сравнения с информацией, получаемой при контроле объекта 11.

Контрольные проверки осуществляют в том же порядке, что и при создании эталона, но с получением дополнительной информации - о результате сравнения эталона и текущего оптического образа контролируемого участка 10 объекта 11.

Промышленная применимость.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

-заявляемое устройство предназначено для идентификации объектов;

-для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение относится к средствам для автоматической идентификации объектов. Техническим результатом является повышение качества изображения контролируемого участка и экономия электрической энергии. Автоматический идентификатор объектов содержит корпус с выполненным в нем выходным окном. В корпусе размещены фотодетектор, электрический блок обработки, запоминания и сравнения выходных сигналов фотодетектора, оптический тракт, образованный выходным окном, собирающей линзой и источником освещения из нескольких светоизлучающих элементов, работающих на частотах оптического диапазона. Идентификатор содержит также блок управления режимами подключения светоизлучающих элементов в зависимости от материала поверхности контролируемого участка и/или алгоритма считывания оптического образа. Светоизлучающие элементы установлены по периметру внутренней поверхности корпуса в непосредственной близости от дна корпуса, в котором выполнено выходное окно, и размещены таким образом, чтобы продольная ось симметрии светового потока, создаваемого каждым элементом, проходила по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии оптического тракта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоматический идентификатор объектов, содержащий корпус с выполненным в нем выходным окном, размещенные в корпусе фотодетектор, электрический блок обработки, запоминания и сравнения выходных сигналов фотодетектора, оптический тракт, образованный выходным окном, собирающей линзой и источником освещения из нескольких светоизлучающих элементов, работающих на частотах оптического диапазона, блок управления режимами подключения светоизлучающих элементов в зависимости от материала поверхности контролируемого участка и/или алгоритма считывания оптического образа, отличающийся тем, что светоизлучающие элементы установлены по периметру внутренней поверхности корпуса в непосредственной близости от дна корпуса, в котором выполнено выходное окно, и размещены таким образом, чтобы продольная ось симметрии светового потока, создаваемого каждым элементом, проходила по нормали или близкому к ней направлению по отношению к оси симметрии оптического тракта.

2. Автоматический идентификатор объектов по п.1, отличающийся тем, что светоизлучающие элементы размещены на разных уровнях относительно выходного окна друг над другом.

3. Автоматический идентификатор объектов по п.1, отличающийся тем, что над светоизлучающими элементами на внутренней поверхности корпуса установлен кольцеобразный экран из светонепрозрачного материала.