CN111065512B - 用具有可见性低的代码的压花图案来压花包装材料的工具和方法以及读取代码的方法 - Google Patents

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Abstract

一种压花工具，该压花工具用于将组合压花图案压花到包装材料中，组合压花图案包括装饰压花结构和至少一个压花码，压花工具包括用于彼此协作的公压花装置和母压花装置，公压花装置和母压花装置的压花结构被形成为将在压花间隙中的包装材料中产生组合压花图案，公压花装置和母压花装置的压花结构包括第一压花结构，所述第一压花结构旨在形成至少一个压花码，所述第一压花结构是具有多面体形状的反向一致的公压花结构和母压花结构，并且装饰压花结构和由压花结构产生的至少一个压花码被布置为使得与装饰压花结构相比，至少一个压花码具有降低的可见性。

Description

用具有可见性低的代码的压花图案来压花包装材料的工具和 方法以及读取代码的方法
技术领域
本发明涉及用于包装材料(例如，包装箔和纸)的压花工具的领域、以及通过压花到包装材料中来应用代码和用于读取这种代码的方法和装置的领域。
背景技术
本发明涉及用于对应用到包装箔上的识别标记进行认证的方法和装置、用于进行该方法的压花装置以及根据该方法生产的包装箔，其中，识别标记可以是条形码或矩阵码的形式，该识别标记具有降低的人眼可见性。
存在用于对种类最多的商品及其包装上的多个识别标记进行认证的大量方法。本发明涉及一种用于对布置在包装中的商品进行认证的方法，这些商品诸如例如食品、电子设备，并且特别是诸如香烟或雪茄的吸烟者产品。在同一申请人的EP 1867470B1(同此以引证的方式将该参考文献全文并入)中，公开了一种方法和装置，该方法和装置用于对压花到包装箔上的识别标记进行认证，其中，一方面，除了压花识别标记之外，还对这种箔，特别是烟草业中使用的这种所谓的内衬，进行磨褪处理，并且将识别标记的阵列在线压花为图案，并用适合这一点的设备读取且借助于图像处理方法与模板进行比较。
由此定义的方法成功用于认证包装箔，这些包装箔通常具有30μm至 70μm的厚度，并且用作例如所谓的内衬，即，用作围住许多香烟的包装箔，并且这些被围住的香烟布置在由硬纸板制成的烟包中。在该方法中，将识别标记(通常是点状的元件)根据特定的模板转移到压花辊上，并且借助于同一模板解码以其压花的箔。在此使用光学读取方法和合适的编码算法。
在引言中提到的EP 1867470B1的第一次应用与本申请之间的时期中，一方面关于识别标记(即，编码)的布置且另一方面关于包装材料，都已经进行或分别规定了重要的改变。关于用于对象认证的识别标记，在近期，已经创建简单的一维形式的条形码(如在超市中的食品的情况下)以及由此产生的所谓的QR码(即，“快速响应”码)，这些代码尤其还可以通过智能手机来读取和评价。在下文，术语“条形码”用于所有类型的这种代码，例如，用于简单的条形码、QR码以及矩阵码或另外的类似代码。
例如，可以用一种使用这种代码的应用方法从互联网下载所谓的QR 码生成器，参见图4。这种条形码越来越多，特别是所谓的QR码和数据矩阵码，尤其是用于广告和信息。迄今为止已知的条形码作为黑白图像呈现和打印。
词语QR意指在通过条形码读取器或智能手机或其他移动电话或另外通过网络摄像头扫描代码内容之后，可以非常快速地解码代码内容。可以为智能手机下载适当的应用程序，以便对代码进行解码。由于该代码是二维的，因此这种QR码可以存储非常大量数据，因此可以实现各种功能，诸如现场广告、观看视频电影、发送SMS或付款。该代码于1999年由一家日本公司公布并服从ISO标准18004。
用于吸烟者产品(诸如香烟和雪茄)的包装材料也发生了连续变化。已经有一段时间，用于烟草或食品业的包装箔用压花辊装置进行压花，这在吸烟者产品的情况下涉及上述内衬，这些内衬也可以充当用于巧克力、黄油或类似食品或电子部件的包装材料。在压花辊技术的发展或相应地压花辊的生产的同时，包装材料也发生变化，其中，最初完全是金属的铝箔被纸箔代替，出于环境考虑，纸箔的表面涂布有越来越薄的金属层且最后在上面溅射出非常薄的金属层。在更近的时期以及将来，内衬的金属化将变得更少或者这些将完全消失。
另外，近来，正在努力大大减少甚至完全消除吸烟者产品的广告，使得使内衬压花有作为广告有效的设计将不再可以达到迄今为止的程度。因此，越来越多地寻求在不使用明显的压花、金边或诸如此类的装饰的情况下产生新的装饰效果的方法。
还正在寻求用于产品识别的新方法，到目前为止，产品识别主要以在世界范围内维持的品牌名称来确保。另外，今天，例如通过箔的特殊表面结构或特殊雕刻产生的所谓的触觉效果开始被使用。
当前，在大多数情况下，香烟被内衬围住并布置在折叠盒中。在大多数情况下，通过覆盖例如聚丙烯膜的塑料膜来帮助保持湿润和免受外部影响。内衬独自不能保证期望的功能，例如，一方面是保持吸烟者产品湿润并免受外部气味影响，另一方面是用于香烟的机械保护的特定刚性，并且折叠盒独自也不能这样做。当前，合适的折叠盒纸板箱满足这些要求。这种合适的折叠盒纸板箱在这里下面被称为“坯件”。
因此，在本申请中，还特别参考了这种坯件，这种坯件通常可以具有大约100-400g/m2的重量和例如大约300μm的厚度。在此，这些坯件通常是白色的，或者例如着灰色，并且它们可以是朴素的、涂漆的、打印和/或层压有铝或塑料箔。如果考虑单个覆盖物，则绝对有必要在压花和随后的折叠期间不损坏该覆盖物，因为否则将不再能保证免受异味功能和除湿。
明确指出的是，下面描述的根据本发明的坯件的压花仅表示示例，并且本发明还适用于其他包装箔，诸如内衬，这些包装箔也可以充当用于食品工业的箔，其重量范围为15-400g/m2，厚度为15至400μm，可以由镀金属纸、铝纸、打印纸，纸或铝制成，并且本发明还适用于其他混合箔和分层箔以及金属或塑料涂布的箔。
尤其在烟草产品领域，做出巨大的努力来伪造这些产品，尤其是为了绕过高额的关税和税收。这意味着，不仅当然遭受这一点的烟草业本身，而且海关当局和税务机关也关注确定到达市场上的烟包是否为真品。
原则上，使用上述二维条形码可以满足大多数要求，但是，如上面已经进一步提到的，迄今为止只有为了应用这种代码而存在的打印方法。然而，包装箔(特别是用于覆盖香烟的坯件或内衬)在香烟包装厂中的在线打印在若干方面不能进行或只能非常困难地进行，以便将这些代码以所需的速度以所需的质量旋转应用于在线生产中。
从上面进一步说明的现有技术出发，本发明的目的是指示方法和装置，该方法和装置用于向包装材料(例如但不限于包装箔)中压花代码并压花图案，这些代码能够编码识别信息，在包装箔上应用的识别信息通过具有降低的人眼可见性的这种代码来进行认证，其中，一方面，要压花的包装箔可以是重量为15-400g/m2的箔，尤其还是重量为100-400g/m2的所谓的坯件，目标是使得压花的代码难以被人类读者或人眼检测和读取。而且，根据本发明的一个方面，提出了用于从包装材料读取这种压花码的方法和装置。根据本发明的另一个方面，这种代码的压花以及装饰压花通过使用具有部分多面体结构的压花齿来进行，这些压花齿具有用于压花装置的公压花侧和母压花侧的反向一致结构。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种压花工具，该压花工具用于将组合压花图案压花到包装材料中。组合压花图案包括装饰压花结构和至少一个压花码。而且，优选地，压花工具包括用于彼此协作的公压花装置和母压花装置，公压花装置和母压花装置的压花结构被形成为压花间隙中的包装材料中产生所述组合压花图案。
另外，优选地，公压花装置和母压花装置的压花结构包括第一压花结构，所述第一压花结构旨在形成至少一个压花码，所述第一压花结构是具有多面体形状的反向一致的公压花结构和母压花结构，并且压花间隙具有大致恒定的宽度，大致恒定的宽度对应于压花之前的包装材料的厚度加上厚度余裕，该厚度余裕考虑了包装材料的表面结构、包装材料的内部结构化以及压花结构的加工公差中的至少一个。
此外，优选地，装饰压花结构和由压花结构产生的至少一个压花码被布置为使得与装饰压花结构相比，至少一个压花码具有降低的可检测性和可见性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，该方法用于通过压花装置将组合压花图案压花到包装材料中。组合压花图案包括装饰压花结构和至少一个压花码。而且，优选地，压花装置包括用于彼此协作的公压花装置和母压花装置，公压花装置和母压花装置被构造为在压花间隙中的包装材料中产生所述组合压花图案。另外，优选地，公压花装置和母压花装置的压花结构包括第一压花结构，所述第一压花结构旨在形成至少一个压花码，所述第一压花结构是具有多面体形状的反向一致的公压花结构和母压花结构，并且压花间隙具有大致恒定的宽度，该大致恒定的宽度对应于压花之前的包装材料的厚度加上厚度余裕，该厚度余裕考虑了包装材料的表面结构、包装材料的内部结构化以及压花结构的加工公差中的至少一个。
而且，方法优选地包括以下步骤：用包括装饰压花结构和至少一个压花码的组合压花图案压花包装材料，该组合压花图案被布置为使得与装饰压花结构相比，至少一个压花码具有降低的可检测性和可见性。
根据本发明的又一个方面，提供了一种用于读取被压花在包装箔中的压花码的方法，该压花码表示代码信息。优选地，方法包括以下步骤：通过第一光源照射压花码的区域，第一光源具有被布置为在包装箔上产生第一阴影图案的第一照射方向，以及从第一阴影图案捕捉第一图像；通过第二光源照射压花码的区域，第二光源具有与第一照射方向不同的第二照射方向，该第二照射方向被布置为在包装箔上产生第二阴影图案，以及从第二阴影图案捕捉第二图像；基于第一图像和第二图像计算压花码的表示；以及从压花码的表示读取代码信息。
本发明的上述和其他目的、特征和优点以及实现它们的方式将变得更加明显，并且本发明本身将从参照附图进行的以下描述的研究来更佳地理解，这些附图示出了本发明的一些优选实施方式。
附图说明
下面借助示例实施方式的附图进一步详细地说明本发明。
图1示出了压花装置1，该压花装置具有根据背景技术的用于对识别标记进行磨褪处理和压花的辊结构；
图2概括性地示出了根据背景技术的识别标记的可能结构；
图3示出了图2的结构的大幅放大的剪贴画；
图4示出了来自互联网的QR码形式的条形码；
图5示出了根据本发明的一个方面的公母压花辊结构；
图6示出了一组具有公辊和母辊的压花辊M5、P5，在其表面上布置了大幅放大的充当识别标记的条形码；
图7示出了用根据图6的一组压花辊压花的坯件12V的表面；
图8示出了图7的坯件12V的剖视图；
图9示出了图7的坯件12V的后侧；
图10示出了设置有徽标的用于包装香烟的内衬13A；
图11示出了用于沿水平方向包装香烟的另外内衬13B，该内衬同样设置有徽标；
图12示出了具有三个压花辊P6、M6A、M6B的压花装置；
图13示意性地示出了使用压花模P10、M10进行雕刻而不使用辊的压花装置；
图14A至图14C示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，该压花图案包括代码图案和装饰压花图案；
图15A至图15C示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，该压花图案包括代码图案和装饰压花图案，其中，使用两个不同的代码图案；
图16A至图16C示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，该压花图案包括代码图案和装饰压花图案，其中，使用两个不同的代码图案，并且其中，一个代码图案布置在不同的第二代码图案内；
图17示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，其中，使用棋盘方格结构来表示1D条形码，该条形码通过改变压花的间距来将装饰方面和编码方面组合成一个图案；
图18示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，其中，在装饰压花图案中嵌入壁纸类型代码；
图19A和图19B示出了用于壁纸类型代码的代码元件，该代码元件可以被呈现为原型、反转代码、镜像代码以及反转镜像代码，以改变代码的视觉方面；
图20示出了在包装材料或箔中产生组合压花图案的示意图，其中，在装饰压花图案中压花了光衍射代码；
图21示出了组合压花图案，其中，在包装箔中压花了徽标，并且在徽标的谷区域中压花有衍射代码图案的阵列；
图22A至图22E示出了用于读取和解码具有低可见性的代码图案的方法步骤和装置；
图23A、图23B以及图23C示出了公母压花结构的剖面侧视图和顶视图，该公母压花结构在公突起1102与对应的母负突起1103之间具有大致恒定的间隙宽度；
图24A示出了使用多面体图案的压花结构的表面的顶视图，并且图 24B和图24C示出了立体图，这些立体图示出了该表面的细节；以及
图25示出了用于读取并解码代码图案的装置400的剖视图，该代码图案具有低可见性并由衍射图案制成。
此处，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图共同的相同元件。而且，表示出于例示目的而简化，并且可能未等比例描绘。
具体实施方式
用于烟草业或食品业的包装箔通过压花辊装置来压花已经有一段时间，其中，这可能涉及例如环绕在许多香烟周围的所谓内衬或用于巧克力、黄油或类似食品或电子部件的包装材料。在几乎所有情况下，这里的关注都是与厚度约为70μm的薄箔有关。
所谓的内衬首先由纯铝箔构成，诸如例如家用箔，并且这些箔由于被引导穿过两个辊之间而被压花，两个辊中的至少一个辊具有凸版，即所谓的徽标。直到大约1980年，这样的一对辊大部分由上面形成凸版的钢辊和由例如橡胶、纸或有机玻璃的弹性材料制成的对辊构成。通过将公辊的凸版印刻到对辊＝母辊中，产生镜像对称的印记。至少自1980年以来，具有小齿的压花辊已被包装箔的压花和磨褪处理所接受，优选以钉住/钉住星座 (pin-up/pin-up constellation)形式，请参见引言中提到的EP 1867470B1。
作用日益受限的涉及吸烟者产品的法律、以及一方面涉及诸如触觉、听觉或其他光学特征的另外特征和另一方面涉及更大种类的不同类型的包装材料(诸如铝箔、金属涂布纸、水松纸、混合箔、塑料箔、纸板或卡片纸)的努力，引起传统的钉住-钉住压花辊，其中，从动辊以及对辊都有大量的齿，即，仍然能够完全且成功地用于内衬的压花，但遭遇它们对上述目的的限制。
在引言中提到的EP 1867470B1中描述了这种压花装置的示例。图1 从其示出了压花装置1的简单形式，该压花装置具有两个压花辊2和3，压花辊具有钉住-钉住构造的齿4，其中，压花辊2由驱动器5驱动并且设置有徽标，例如，“L”，压花辊2、3形成夹紧或压花间隙6。此时，在辊上去除对应的齿，以形成徽标。在该专利文献中，另外描述了对辊也可以是平滑的，具有隆起，或者设置有纵向肋或环。箔被指示为借助压花间隙6来压花。
本发明的一个方面是通过本身已知的、在压花辊上具有修改的单个齿、环或纵向肋的装置，或者通过在本身平滑的辊上布置合适的结构，来将特定布置的识别标记(例如，小的压花或凹陷压痕)产生到固体或片状材料中，该材料呈现点、标记等的阵列，该阵列可以在认证过程中认出并因此识别。为此，凭借根据非常特定的图案修改的、在本身平滑的辊上的独立修改的齿、环、纵向肋或合适的结构，产生例如棋盘状的图案或另一种可重复的图案，其中，在相对于法线引起磨褪处理的该点阵列中，可以选出一个或多个特定的几何区域，在该区域中，认证识别标记的阵列。
在图2中，用图解法绘制了如在磨褪处理时产生的箔上的网格，即，规则排列的压痕S，这些压痕由所述的用于磨褪处理的方法和装置引起。除此之外，还有识别标记M，它们是不同构造的压痕，通过印刻微结构来引起。图3示出了图2的剪贴画放大图。识别标记的图案根据模板转移到压花辊上。
在该方法的可能示例实施方式中，由照相机捕捉设置有识别标记的包装箔的表面，其中，术语“照相机”包括所有类型的照相机，包括例如CCD 照相机、CMOS照相机等。然而，方法还允许其他图像捕捉方法。为了在具有特定图案的模板(例如，棋盘状模板)与由照相机捕捉的图像之间进行比较，使用基于所谓的模板匹配的图像处理。
作为传输介质的箔可能具有与制造和使用有关的缺陷。然而，为了使得能够可靠地提取隐藏的识别标记，为这些识别标记设置冗余，即，进行适于传输通道的另外编码。然后，该冗余编码允许在读取过程中可靠地提取识别标记，这导致更高的认证可靠性。在此，借助于解码方法提取识别标记并将其与模板上的原始信息进行比较。
借助该方法建立的、模板的标记与压花的识别标记的标记之间的统计相关性被用作模板与压花图案之间的相似性的测度，因此形成了决定真实性的基础。在实践中，已经发现，通过经验地建立相对于噪声的最小处理信号水平，可以实现对于许多目的而言足够可靠的认证。
如引言所述，近期越来越多地使用用于识别和认证的条形码进行工作，其中，对于更复杂的文本和其他应用，尤其是开始考虑所谓的QR码和数据矩阵码，它们与用于超市等的简单1D条形码相比具有二维结构，因此具有非常大的信息保持容量。图4是QR码生成器的输出的示例，该生成器可以从互联网下载。由于其大容量，诸如QR码和在此标记为7QRC的矩阵码的条形码能够接收难以发现和解码的认证标记。这包括以下事实：为了难以发现，这种条形码必须尽可能小。
迄今为止，仅知道将这种代码以黑白方式打印到衬底上，并且由于这种打印方法不适用于高速运转的吸烟者产品的包装厂，因此本发明的一个方面是将这种条形码压花到可以是坯件的包装箔上。从这种代码的结构可以看出，这种代码不再可以被具有齿的压花辊压花，因为以尽可能精细的结构和范围为目标。
除了具有齿的压花辊以外，还已知根据公-母系统操作的辊。具有公结构的公辊和与其反向一致的母结构的母辊的已知辊系统实际上可以扩展装饰元件的范围，但由于成对制造和分类的成本非常密集且特别是生产耗时，因此到目前为止，它们很少用于烟草业的工业压花生产。
此外，只有在这种辊的生产中花费非常大的开支才能保证精细的压花。除此之外，还有以下事实：在这种情况下，通过使用公辊和反向一致的母辊，位于它们之间的箔在压花期间被挤压，使得在横向方向上产生张力，这些张力对于烟草产品纸是不可接受的。此外，出现孔形成的边界，这非常难以控制，并且对于高速在线过程而言，非常高的压力是必需的，其中，压花时间在毫秒范围内。最后，有一种趋势是使用厚达300μm和更厚的厚纸。
在同一申请人的专利申请PCT/EP2013/056144(由此以引证的方式将该参考文献全文并入)中，解决了指示用于制造一组压花辊的方法的一般问题，由此，可以在包装厂的在线操作中对于最多样类型的指示材料的最多样所述表面结构进行精细压花，提出了在公-母压花辊系统中，独立于先前产生的或物理上已经存在的公表面结构，产生母表面结构。在先前未公开的欧洲专利申请No.13181978.1中，扩展了上述方法，以便也能够以更大的精度压花最小的结构。
图5从上述申请示出了用图解说明原理，并且以简化的方式说明压花装置1的结构，该压花装置1具有作为协作辊对2的公辊P1和母辊M1，其中，公辊由驱动器5驱动。公辊P1具有彼此不同的两个隆起P1E1和 P1E2，并且母辊M1具有与公辊的隆起关联的凹陷M1R1和M1R2。两个辊经由精密齿轮8和9彼此连接。
因为母辊的结构独立于公辊的结构而产生，所以母凹陷与关联的公隆起不精确地反向一致。如进一步陈述的，偏差可以包括高度或深度尺寸以及角度。隆起P1E1和关联的凹陷M1R1为半球形，并且隆起P1E2和关联的凹陷M1R2被结构化。
图6示出了根据本发明的一个方面的压花装置10，该压花装置具有公辊P5和母辊M5。两个辊具有分别彼此关联的结构P5E5和M5R5，它们为条形码7BCP和7BCM的形式。各个结构元件由STP或相应地由STM 指定。再次，数据矩阵类型的条形码的表示被大幅放大。为了使得这种代码的查找变得困难，在该示例中，尺寸被减小到4×4mm。
图7示出了在折叠、分离和弯曲之前由坯件产生的用于包装香烟的包装箔12V，在该包装箔上设置代码7BCPMV，该代码由两个压花辊P5和 M5产生。在此，条形码也被大幅放大地例示。
图8在截面中示出了同一箔12V，其中，厚度约为300μm。在该图中，根据图12的前侧布置在左侧，而后侧相应地布置在右侧。箔12V的左侧示出了代码7BCPMV，右侧示出了代码7BCPMM。
图9在截面中示出了同一箔12V，在箔12V的一侧上示出了代码 7BCPMM。
图10示出了用于香烟包装厂中的内衬13A，其中，除了条形码7BCPM 和徽标之外，还由压花辊压花折线F。另外，从图10可以看出，包装箔13A 可以包含另外的徽标，徽标被理解为意指任何标记、图像、文本等，它们例如已经打印在内衬13A上或还根据所提到的先前未公开的欧洲专利申请No.13181978.1(在此以引证的方式将该参考文献全文并入)压花。在此，辊可以设置有根据图6的徽标。条形码可以仅包含有关认证的信息或徽标或这两者。
图11示出了用于另一个香烟包装厂的另外内衬13B，该内衬同样设置有徽标7BCPM和折线F。
在图12中，用图解例示了不仅具有两个压花辊的压花装置可以是有利的，而且对于一系列应用而言，便利地，具有一组具有三个压花辊8、9 的压花辊的压花装置也可以是有利的。在此，两个母辊9、M6A、M6B可以与一个公辊8、P6关联，或者两个公辊可以与一个母辊关联。理论上，也可设想使用具有三个以上压花辊的一组压花辊。
在图12中，为了清楚起见，以简化形式例示了结构，并且公辊P6具有彼此叠置的两个矩形P8E1和P8E2，并且母辊M6A和M6B具有关联的凹陷M6AR1和M6AR2、M6BR1和M6BR2，其中，凹陷M6AR1和M6AR2 的深度小于凹陷M6BR1和M6BR2。如图12指示，三个辊在三辊系统中一起工作，其中，隆起P6EI、P6EE2布置在公辊上，使得分别地，一对隆起与第一母辊上的关联凹陷一起工作，并且第二对隆起与第二母辊的关联凹陷一起工作，其中，凹陷M6AR1、M6AR2的深度小于凹陷M6BR1、 M6BR2。
还可以的是，分别地，双辊系统中的公部首先与一个母辊一起工作，然后在第二辊系统中与另一个母辊一起工作，其中，公辊P6首先与母辊 M6A一起工作，然后，同一公辊P6与另一个母辊M6B一起工作。这允许压花升高或较深的图形，而不会对箔施加过大的压力。在此，尤其可以防止箔在下部母部凹陷的部位处撕裂。还可以使用具有两个或更多个压花辊的串联布置的压花装置，以便实现更柔和的压花。
由此，例如，第二代码可以叠加在具有徽标的条形码上，该条形码可以被智能手机等读取并解码，该第二代码仅可以用适合于此的算法借助于编码代码来解码。从而，使得难以借助于智能手机进行读取，因此可以保证非常高的安全度。
明显的是，像素大小的尺寸的降低大大增加了可用于给定表面的数据量，但关于借助于诸如铣床的机械设备产生这种代码对压花辊设置了限制。可以压花并读取尺寸为8×8mm的QR式代码以及维数为4×4mm的数据矩阵状代码。关于进一步期望地减小这些尺寸并因此还减小其结构元件的尺寸，有必要将激光雕刻系统用于在压花辊上生产它们，如例如在名称为 EP 2513687A1中指示的。关于根据本发明的一个方面的方法，重要的是将要使用的条形码转移到压花辊上，使得可以正确地读取压花后的包装箔。
标准条形码读取器被设置为黑白代码，使得智能手机或网络摄像头等可以读取这些代码。在例如灰色或白色卡片纸的包装箔的情况下，压花结构特征的读取或相应地扫描实质上更困难，因为在这种情况下，表面状况或相应地凹陷或隆起对光的不同反射起了很大的作用。此外，纸纤维以及污染的类型和程度在反射行为中起作用。
用智能手机进行的测试表明，可以产生、压花、读入和解码尺寸为8×8 mm的QR式类型或尺寸为4×4mm的数据矩阵式类型的压花条形码。然而，在复杂代码、困难的反射条件以及更小尺寸的情况下，可能有必要基于白光干涉法或其他3D测量技术来使用扫描仪。如果条形码借助由透明塑料制成的覆盖箔读取，则情况尤其如此。
如上面进一步公开的，凭借使用激光雕刻系统，另外可以为结构元件的区域提供微结构，例如提供干涉网格，这些网格借助干涉在压花介质上产生色彩效果。借助这种激光雕刻系统，另外可以在结构元件上产生任何其他微结构或纳米结构或其他复杂结构，以便从而产生进一步编码的可能性。
图13示出了根据本发明的一个方面的示例性装置的另一示意图，该装置用于在包装材料或箔12中形成组合压花图案30，其中，包装材料12 被冲压来雕刻。压花装置20包括：可移动的压花模22，该压花模带有具有公压花结构16的公压花模具P10；静态反向压模24，该静态反向压模带有具有对应的母压花结构14的母压花模具M10；要被压花的包装材料12，例如，包装箔；以及材料12中的组合压花图案30，该压花图案已经由压花装置20形成。
为了本专利说明书的目的，表达“组合压花图案30”被定义为已经压花到包装材料12中的压花图案，该压花图案包括装饰压花图案(例如，装饰压花图案60)和一个或多个代码，这些代码已经采取材料12中的压花结构的形式，例如，代码图案50。优选地，组合压花图案30已经通过单个压花过程形成，其中，组合压花图案30通过压花装置10、20同时形成装饰元件和代码元件这两者来直接形成，并且优选地不通过两个不同的压花装置形成。如下面进一步说明的，一个或多个代码图案50可以相对于装饰压花图案60布置，使得当人检查压花后的包装材料12时，代码图案对于人眼不那么可见。而且，可以的是不同的代码图案50在表面区域中彼此重叠，或者装饰压花图案60被形成为形成在一个或多个代码图案50的表面区域内部，以降低代码图案50相对于装饰压花图案60的可检测性和可见性，以形成组合压花图案30。
在一个实施方式中，如图14A、图14B以及图14C所示，包装材料12 的组合压花图案30可以通过选择图案和装饰压花图案60来产生，该图案由为n×n尺寸的数据矩阵状代码形式的二维图案(作为代码图案50)组成，并且通过将一系列这种数据矩阵码布置成阵列以形成二维重复结构来组成。因此，组合压花图案30由两个代码图案50和装饰压花图案60构成，在所示的变体中，由相同的数据矩阵状代码的阵列和线构成，这些线与代码图案50周围的交替点布置成阵列，这些点形成装饰压花图案。在该变体中，用于代码图案50和装饰压花图案60的压花深度或高度相同，并且通过将代码图案50置于装饰压花图案60之间，代码图案50不可被人眼直接感知或检测，并且似乎只是装饰压花的一部分。
例如，图14A示出了由编码代码信息的十八(18)至十八(18)个正方形单元组成的示例性数据矩阵状代码。例如，在所示的变体中，代码信息表示网站“www.boegli.ch”的字母，并且该代码信息被编码到数据矩阵状代码中。接着，如图14 B所示，示出了压花结构，该压花结构可以是图 9所示的具有公辊5P和母辊5M的压花装置10的结构元件STM、STP的一部分，或者是图13的压花工具20的压花模具M10、B10的结构化，表示图14A的数据矩阵状代码，示例性单元间距为0.3mm。在所示的变体中，压花结构将圆锥形、球形或圆柱形的压花齿用于压花，压花齿由图14B 的数据矩阵状代码的点的圆形突起或销表示。如图14C所示，基于该数据矩阵状代码，可以制造用于压花装置10、20的对应压花结构，例如但不限于压花辊、压花模、压印模具、注塑模具。
压花装置10、20包括作为公和母压花结构的图案化表面，用于在包装材料12中产生组合压花图案30，该组合压花图案30具有数据矩阵状代码的阵列，数据矩阵状代码的单元的间距相同。这允许在包装材料12上产生具有美学或装饰压花感觉和外观的图案化或压花表面，并且同时使代码信息嵌入其中。另外，通过用压花将具有相同间距且彼此相邻布置的代码图案50和装饰压花图案60组合在一起，可以减小人类观看者检测和读取代码图案50的可能性。图14C示出了内部结构化有组合压花图案30的包装材料12的顶视图，在宽度方向或横向上布置三个代码。由于用多个数据矩阵状代码来重复代码信息，因此也使得代码信息在包装中变得冗余。在所示的变体中，在包装材料12上的两个相邻的数据矩阵状代码之间，可以沿着包装材料的横向和纵向都布置一行或几行交替的突起或销和坯件，作为分隔线或填充线，每个方向上的线彼此平行。这些线充当装饰压花图案60，并且不包括任何信息。在所示的变体中，装饰压花图案60由宽度仅为一个点的线制成，但是可以由使用若干点宽度的线制成。在图14C所示的示例中，组合图案30由具有正方形矩阵码的正方形元件的阵列制成。然而，不同的布置是可以的，例如矩形元件、三角形元件的阵列以及通过使用具有与正方形不同的形状的代码。
根据本发明的一个方面，凭借上述方法的特征，可以向包装材料12中提供压花图案30，其中，将代码图案50嵌入到装饰压花图案60中，使得整体压花看起来是装饰的，并且代码图案50不容易被人眼看见，并且仅最小程度地干扰了可以由压花包装材料12制成的压花产品的美学外观。这可以通过以下方式来实现：选择代码图案50与装饰压花图案60之间的特定布局，并且选择与压花图案60类似或相等的代码图案50的压花密度。压花密度是图案内的压花表面与非压花表面之比，例如，由压花销的数量相对于坯件销的数量表达。而且，压花代码(在所示的变体中为数据矩阵状代码)的间距与额外的装饰压花图案的间距相同，以提高代码图案50与装饰压花图案60之间的视觉外观的连续性。
在另一个实施方式中，如图15A、图15B以及图15C所示，组合压花图案30可以由几种不同的数据矩阵状代码制成，数据矩阵状代码作为与装饰压花图案60组合的代码图案50，在所示的示例中，组合压花图案30 包括两个不同的数据矩阵状代码50.1和50.2，它们在组合压花图案30中重复布置为阵列。装饰压花图案60.1和60.2布置在其间，以提供连续的图案化。图15A示出了编码两个不同代码信息的两个不同的数据矩阵状代码，左侧的数据矩阵状代码包括第一代码信息，为网站www.boegli.ch，并且该第一代码信息被编码为具有十八(18)至十八(18)个正方形单元或销的第一数据矩阵状代码，并且右侧的数据矩阵状代码包括第二代码信息，为文本IL2123E-D，并且第二代码信息被编码到具有十四(14)至十四(14) 个正方形单元或销的第二数据矩阵状代码。两个数据矩阵状代码的间距相同。接着，图15B示出了用于第一数据矩阵状代码50.1和第二数据矩阵状代码50.2的第一和第二压花结构，这些压花结构可以是压花装置10、20 的结构化的一部分，表示图15A的第一和第二数据矩阵状代码，该代码具有0.3mm的示例性单元间距。而且，用于左侧的代码50.1的第一压花结构使用圆形压花销或齿，例如但不限于圆锥形元件、圆柱形或球形的圆形元件，而用于代码50.2的第二压花结构使用正方形的压花销或齿，例如但不限于金字塔元件、菱形。两者在横向和纵向上都具有相同的间距。
接着，如图15C例示，形成用于压花装置10、20的压花结构，形成组合压花图案30的阵列的每个元件在内部布置有第一数据矩阵状代码 50.1或第二数据矩阵状代码50.2。在所示的变体中，第一和第二数据矩阵状代码50.1、50.2被布置为对于阵列的每个正方形元件沿着横向和纵向这两者交替，正方形元件的尺寸大于第一和第二2数据矩阵状代码，使得它们可以容纳矩阵码，这些代码具有十九(19)至十九(19)个单元，示例性单元间距为0.3mm。第一和第二数据矩阵状代码50.1、50.2均被布置为嵌合到阵列的正方形元件的每个左下角中。从而，正方形元件的剩余部分填充有对应的装饰压花图案60.1、60.2。在所示的变体中，如图15C所示，覆盖了未被相应的数据矩阵状代码50.1、50.2覆盖的元件的上侧和右侧的两个不同的L形区域60.1、60.2填充有装饰压花结构。
对于第一数据矩阵状代码，L形元件的宽度仅是一(1)个单元，对于第二2D矩阵码，宽度是五(5)个单元。在所示的变体中，销和空白彼此交替的棋盘状结构用于填充L形部分。其他类型的装饰压花结构可以用于装饰压花。而且，在所示的变体中，第一和第二代码50.1、50.2布置在形成组合压花图案的矩阵的每个正方形元件的角落中。但是还可以的是将第一和第二代码50.1、50.2布置在矩阵的每个正方形内的另一个位置处，而不是如图15C所示地位于左下角，使得装饰压花图案60.1、60.2可以具有围绕对应的第一和第二代码50.1、50.2的正方形形状。而且，另一方面，容纳更大的第一数据矩阵状代码50.1的正方形元件使用具有圆形形状的压花销，而使用更大的第二数据矩阵状代码50.2的正方形元件使用具有正方形形状的压花销，以改变组合压花图案30的整体外观。
接着，根据本发明的另一个方面，如图16A、图16B以及图16C所示，组合压花图案30可以由两个或更多个不同的数据矩阵状代码50.3、50.4制成，这些代码通过将不同的压花形状用于每个销或单元来压花。在压花方法和装置中，可以的是覆盖第一2D码的表面区域与覆盖第二2D码的表面区域重叠或完全整合到其中。例如，如图16A所示，第一2D矩阵码可以用代码50.3编码第一信息，并且对于压花，使用圆形销或齿，如图16A 右侧示意性所示。第一代码50.3由十八(18)至十八(18)个单元的矩阵组成。接着，如图16B所示，第二数据矩阵状代码可用于用代码50.4编码第二信息，其中，不同类型的代码被使用并具有与第一代码50.3不同的尺寸，例如，2D标签。该代码由三十八(38)至三十八(38)个单元的矩阵组成。对于该代码，使用正方形压花销或齿，如图16B右侧所示。第一代码50.3和第二代码50.4都将在横向和纵向上以相同的间距压花，但每个销与不同形状的齿一起压花，例如，圆形对正方形。
如图16C所示，组合压花图案30由正方形元件的阵列制成。在该阵列布置中，在包装材料12的横向和纵向上都布置用正方形销/齿压花的第一代码50.3，并且每19个销重复一次。放置在第一代码50.3的压花上方的第二代码50.4在横向和纵向上都是每38个销重复一次。对于每个压花单元，使用正方形填充的压花齿或销，而对于每个非压花单元或空白单元，示出空的正方形。凭借将相同的间距用于第一代码50.3和第二代码50.4这两者但使用不同样式的销或齿来压花代码的该压花方法和装置，可以将两个不同的代码彼此重叠。在第一代码50.3的压花单元位于与第二代码50.4 的压花单元相同的位置的情况下，这些单元可被压花为充满的正方形单元，如图16C中示例性所示。在仅存在第二代码的压花单元的情况下，该单元可以压花有空的正方形。而且，在仅存在第一代码的压花单元的情况下，该单元可以压花一整圈。
另外，如图16C所示，在第一代码50.3之间的规则间隔处(第一代码 50.3的表面区域小于第二代码50.4)，装饰压花图案60以具有交替的压花和空白销的单个单元宽线的形式存在。线布置成阵列，其中线在材料12的横向和纵向上都是每19个销重复。在变体中，还可以的是不存在另外的装饰压花图案60，并且组合图案30仅由代码50.3和50.4组成。
在变体中，基于上面关于图16A至图16C描述的原理，代替重叠不同压花码50.3和50.4的表面区域，可以使一个或多个压花码图案的表面区域与装饰压花图案60的压花表面区域重叠，例如，通过使用压花装置10、 20的不同形状的销或负/正突起(例如，圆形对矩形)或其他类型的不同几何形状的销来重叠。重叠可以完全地进行，例如使得压花码50.3、50.4的表面区域被完全布置并且位于装饰压花图案60的表面区域内，或者可以部分地进行，其中，压花码50.3、50.4的表面区域与装饰压花图案60的表面区域重叠。压花码50.3和50.4与装饰压花图案60的纵向和横向这两者的间距可以相同。这种布置允许对于人类观看者而言在材料12中的装饰压花图案60内或旁边基本上隐藏压花码50.3、50.4。
图17示出了另一个变体，其中，作为代码图案，使用1D条形码原理来嵌入代码信息。例如，如图17的左侧所示，示出了用于压花的1D条形码，它由实线和白线、非实线或空白线制成，这些线具有表示数字或其他类型信息的特定宽度。为了生成组合压花图案30的压花目的，实线关联到第一压花间距p1(在示例中被示出为0.305mm)，而空白线关联到第二压花间距p2(在示例中被示出为0.295mm)。间距p1与p2之间的差被选择为较小，例如优选地小于7.5％，更优选地小于5％，使得嵌入到材料12的组合压花图案30中的代码不能或仅是很难被人眼看到。图17的右侧示出了左侧所示的1D条形码的一部分的示例性表示，该1D条形码用于用公和母压花模具16、14或其他类型的压花装置形成压花图案30。例如，由图17的虚线区域所示的十二(12)个单元的宽度表示的空白线由具有0.295 mm的间距p2的压花销的十二(12)条线表示。与空白区域相邻的两个区域表示具有0.305mm的不同间距p1的实线。
根据本发明的另一个方面，包装材料112可以用压花装置10、20来压花，使得组合压花图案130通过将装饰压花图案160与作为代码图案的壁纸代码150组合来提供，如图18所示，壁纸代码150包括出于冗余目的重复的一系列代码。在所示的变体中，提供了包装材料的条112，其中示出的装饰压花图案160沿着包装材料112的纵向延伸串联布置。例如，装饰压花图案160可以是公司或品牌徽标或标志、产品徽标或标志或简单的装饰图案。沿着材料112的纵向延伸布置两个间隙161、162，除了表示壁纸代码150的线性布置的压花外，间隙内部没有压花。
在所示的变体中，装饰压花图案160中的两个间隙161、162可以小于3mm厚，并且间隙包括由三(3)至十(10)个单元组成的一系列相邻布置的代码，这些代码在图18的放大部分中示出并在图19A中单独示出，以形成壁纸代码。压花可以通过布置成具有正方形单元的矩阵的销或齿来进行。间距可以被选择为小于0.5mm，使得人眼几乎看不到代码，并且看起来更像是装饰条。而且，可以用不如装饰压花图案160的压花深的壁纸代码150压花材料112，以与装饰压花图案相比进一步减小代码的可见性和可检测性。壁纸代码150可以是一系列相同的代码，该系列代码可以通过呈现原始代码、镜像代码、反转代码以及反转镜像代码中的至少一个来更改，使得壁纸代码150的两个紧邻的代码外观不相同。
为了提供壁纸代码随机化的外观，可以沿着一条线但通过随机交替四个或更多个不同变体之间的呈现来连续布置图19A所示的一系列基本代码，这些变体包括基本代码的原始呈现、基本代码的反转呈现、基本代码的镜像表示以及基本代码的反转镜像版本，如图19B所示。
在图20中，示出了与图18所示类似的压花方案，但是代替将两个细的壁纸代码条150压花到包装材料112中，压花衍射图案151，衍射图案至少部分地由压花码(例如，壁纸代码本身)、一系列1D条形码、一系列 2D矩阵码组合。衍射图案151也被布置为具有可以重复自身的代码图案的两个细条，并且在图20的放大部分中示出。例如，为了形成衍射图案，可以将衍射间距用于不同类型的光，例如UV光、NIR光或可见光，并且可以在300nm至5μm的范围内选择，并且压花的深度可以选择为在100 nm至1μm的范围内。
图21示出了示例性压花材料或膜312，它已被装饰压花为示出作为装饰压花图案360的徽标(此处由词“徽标”象征)和为布置为重复布置的衍射图案形式的代码图案350。在这点上，以代码图案350表示的代码对于人眼将不可见，并且将简单地表现为徽标内的更精细的压花装饰结构，例如具有磨褪处理效果。
根据本发明的另一个方面，提供了用于通过使用多个侧面或倾斜照明源来读取压花码的方法和装置。参照图22A至图22E示出了用于读取压花码的该方法和装置，这些图示出了压花材料212的不同侧面剖视图和顶视图。在图22A中，示出了压花材料212(例如，用于烟草或食品的纸板包装)的侧面剖视图和顶视图，该压花材料内部压花有表示代码信息的压花结构230。压花结构230包括多个突起232。在所示的示例中，突起232沿着材料212的纵向或y方向布置和对齐，并且还沿着材料212的横向或x 方向布置和对齐，以布置为网格。
接着，将代码读取装置200放置在材料212的压花结构230上方。代码读取装置200被示出为具有读取和照明开口267，该开口包括多个(例如，在非限制性示例中为四(4)个)照明源262、264、266、268，照明源262被配置为沿y方向或沿着材料212的纵向提供光束L1，照明源264 被配置为沿负y方向提供光束L2，照明源266被配置为沿x方向或横向提供光束L3，并且照明源268被配置为沿负x方向或横向提供光束L4。可以是代码读取装置200的一部分的控制器可以用于用相应的照明源262、 264、266、268选择性地打开和关闭光束L1至L4。而且，提供了框架271、 273，它们允许代码读取装置200紧靠在压花材料212的顶部。
对于来自照明源262、264、266、268的每个照明光束L1至L4，将在材料212的上表面上产生阴影图案PT1、PT2、PT3以及PT4，因为突起 232将对于每个倾斜光束产生阴影。即使压花产生非常小的突起，也可以建立这些阴影图案PT1至PT4。而且，在光束L1至L4的传播光的方向上测量的单个阴影的长度还包括关于相应压花单元的高度的信息。阴影图案 PT1、PT2、PT3以及PT4可以被捕捉为图像，并且凭借图像处理算法，可以重构原始的压花码，并且例如可以通过代码读取装置的数据处理器或者通过连接到代码读取装置200的外部装置(例如，智能手机、平板电脑、便携式计算机、台式计算机)来读取和提取该代码的代码信息。
例如，基于投射的阴影图案PT1、PT2、PT3以及PT4的捕捉图像，对于每个阴影图案，可以顺序应用边缘提取算法，以提取压花结构在光束 L1、L2、L3以及L4的照明方向的相对端上的边缘。通过组合提取的边缘，可以为压花的每个结构局部计算出闭合轮廓。最后，在二进制编码的最简单情况下，可以通过简单地填充闭合轮廓并由此产生2D编码的黑白图像来形成提取的代码图案图像的估计表示。其后，凭借图案识别算法，可以分析压花码的黑白数据表示，以读取代码并提取代码信息。
还可以通过考虑不同高度的压花识别标记的可变阴影投射长度来实施多级编码方法。在这种情况下，所应用的编码必须满足边界条件，使得可变长度的阴影投射具有以下特性：可以使用投射的光照射的不同方向 (例如，通过使用简单的几何计算)来独立地确定压花识别标记的高度。代替黑白图像，可以产生表示压花特征的估计高度的多级灰度图像。其后，可以使用软解码算法来提取原始编码的信息。
而且，代码读取装置200包括透镜252(优选地为微距物镜)和图像传感器装置254，该图像传感器装置与透镜252一起覆盖包括压花结构230 的视场，使得可以查看结构230的所有突起232。在变体中，代码读取装置200本身不具有图像传感器装置254，并且可以被夹到智能手机或平板电脑的图像传感器部分上，并且可以经由智能手机或平板电脑(例如经由 USB端口)来连接并供电。在智能手机、平板电脑或其他类型的数据处理装置上运行的应用程序软件可用于控制代码读取装置200的照明以及由智能手机或平板电脑提供的图像传感器的图像捕捉。还可以在应用程序中实施图像和数据处理，以从阴影图案PT1、PT2、PT3以及PT4重构原始代码，并且可以提取代码信息。
图23A和图23B示出了根据本发明的另一个方面的公和母压花结构的剖面侧视图以及正负突起的顶视图，这些突起在公正突起1102与对应的母负突起1103之间具有大致恒定的间隙宽度，该结构用于将组合压花图案压花到包装材料12中。所示的突起可以是压花装置10、20的压花结构，例如，图6所示的压花辊P5、M5或如图13所示的压花模具P10、 M10。如图23A所示，提供了例如穿过第一辊1100和第二对辊1101的两个辊1100、1101的尖端处的剖视图，两个辊被定位为使得来自第一辊1100 的正突起1102被定位为在第二辊1101的负突起1103的前面压花，并且来自第一辊1100的负突起1103被定位为在第二辊1101的正突起1103的前面压花。在图23A的图示中，第一辊1100与第二辊1101之间的距离1104 填充有被压花的包装材料12、112、212、312，这暗示被压花的箔材料的有限厚度。正突起1102的特定表面是边长为X1的正方形，而负突起1103 的特定表面是边长为1104的正方形，如图23B所示，借此，遵守方程X1 ＜V1。故意使X1的值小于V1的值，以考虑包装材料12、112、212、312的特定厚度，并且实现来自第一辊1100的突起与来自第二辊1101的突起的无缝且无间隙接合。
图23A还借助于虚线1105示出了第一辊1100的表面的平均水平。从该虚线1105测量的正突起1102的高度与从该虚线1105测量的负突起1103 的深度相同。此处指示的高度和深度的和通常约为40μm，该值类似于待压花的包装材料12、112、212、312的未压缩厚度，该厚度对应于平均间隙宽度WA。将负突起1103的两个特定表面分开的距离由X2指示。
图23B示出了第一辊1100的表面上的正负突起1102和1103的方格布局的顶视图。为了更佳地阅读附图，仅每个正突起1102和负突起1103 中的一个例示有它们相应的特定表面，即分别具有边值X1和V1的正方形表面。作为用图23A和图23B的压花结构进行的压花的结果，压花的包装材料12、112、212、312包括金字塔形结构，其顶部被截断。因此，在包含这种压花结构的包装材料12、112、212、312的表面上投射的光通常将反射比用完整的金字塔形结构压花的表面更小的光强度，这形成任何这种压花图案，例如，对人眼更不可见的组合压花图案30。
如示出了在压花或夹紧间隙处或两个辊1100、1101之间的最近位置处的剖视图的图23C所示，第一辊1100的突起1102.1、1103.1的上表面之间和第二辊1101的突起1102.2、1103.2的下表面之间的距离是可变的。在 Y方向上，在面向正突起1102的截断顶部X1的区域B、F处具有恒定的间隙宽度或夹紧间隙W1，而在突起1102、1103的倾斜侧壁D、H面向彼此的位置之间具有恒定的间隙宽度或夹紧间隙W2。这意味着在突起是平坦(即，平行于X方向或平行于辊的旋转轴线)的区域处，间隙宽度W1 是恒定的。间隙宽度W2比间隙宽度W1宽。另外，在突起的平坦部分与对应突起的倾斜部分之间的区域A、C、E、G中，沿着沿X方向的距离X4，间隙宽度从W1变到W2或从W2变到W1。夹紧间隙的平均厚度或宽度WG位于W1与W2之间，并且大致对应于未处理和未压花的包装材料312的厚度，该包装材料具有厚度WA，如图23C左侧示意性所示。在两条虚线之间指示平均宽度，两条虚线指示每个辊1100、1101的突起的平均高度。
另外，如图23C所示，垂直于侧壁测量的、正突起和对应负突起的侧壁之间的间隙宽度W3与间隙宽度W1大致相同。由于包装材料312将在穿过间隙时被压花，因此由压花材料看到的间隙宽度是大致恒定的距离，即，截断平面之间的W1和侧壁之间的W3，大致等于包装材料312的厚度WA。换言之，当包装材料312被压花时，包装材料312的中线或区域将遵循在图23C中示出为虚线的中线ML，并且从中线ML到正负突起 1102、1103的侧壁的距离将大致等于WA/2或W1/2或W2/2。
凭借压花装置上的正负突起1102、1103的这些结构布置，提供了大致恒定的压花间隙宽度或厚度W1、W3，并且还提供了第一辊的正突起1102 的横截面，该横截面与第二辊的对应负突起1103的横截面反向一致。这允许产生包装材料312的更不可见的压花，而且允许在压花时在材料312上建立更少的应变，以避免包装材料312上的应变。例如，更小的张力或张应力产生到烟草包装纸或环绕材料上，并且防止材料撕裂或刺穿。而且，恒定的压花间隙宽度或厚度W1、W3不仅考虑了包装材料312的厚度WA，而且考虑了另外的厚度值，该另外的厚度值考虑了包装材料312的表面粗糙度、包装材料312的内部结构化、压花过程中的环境条件，这些条件可能由于湿度和温度而导致包装材料的尺寸不同，并且如果在压花之前已经对包装材料312进行了上漆或以其他方式涂布，则恒定的压花间隙宽度或厚度W1还考虑了由印刷层或涂层提供的另外的厚度。另外，还可以考虑来自用于制造公压花结构和母压花结构的制造方法的加工公差。
图24A示出了顶视图，并且图24B和图24C示出了立体图，这些立体图示出了使用压花装置10、20的具有四个面(例如，P5、M5、P10、M10)的多面体图案的压花结构的表面的细节，其中，正负压花突起2102、 2103被布置为形成截断八面体的角。压花齿、销或结构由部分多面体结构制成，其中，一部分或部分多面体结构形成用于压花的突起、齿或销，并且该部分或部分多面体结构的反向一致元件形成对应的负突起或凹痕。图 23C的剖视图可以是沿着多面体图案的图24A的线CL1的剖视图。与用于正突起2102的为更小正方形形式的截断表面区域或平面相比，该压花结构对于负突起2103示出了为正方形形式的更大的截断表面区域或平面。通过还考虑即使在压花发生之前也存在的包装材料12的表面粗糙度和材料结构，在辊2100或压花模具与对应的压花辊或模具之间的压花间隙，被形成为遵守未压花包装材料12的整体厚度。而且，还可以的是压花间隙的宽度被设计并制造为考虑在压花过程12之前已经打印有墨层的包装材料 12的厚度，从而加厚了包装材料12的原始尺寸。
在变体中，为了使包装材料12压花有包括装饰压花图案60和代码图案50的组合压花图案30，可以使用不同类型的压花结构，如参照图24A 至图24C描述的压花结构，该压花结构使用与公/母压花结构的反向一致结构的自发偏差。例如，可以使用一组压花辊，该组压花辊包括彼此协作的公模辊5P和母模辊5M，公模辊的表面具有纹理元件，并且母模辊的表面具有纹理元件。而且，母模辊的纹理元件以及关联到母模辊的纹理元件的公模辊的纹理元件，包括预期的偏差，使得母模辊的纹理元件和公模辊的关联纹理元件不反向一致，预期偏差包括(i)多达20°的、母模辊的纹理元件的侧面与公模辊的纹理元件的关联侧面之间的角度偏差；和(ii)在轴向和径向上大于15μm的、母模辊的纹理元件与公模辊的关联纹理元件之间的线性偏差。而且，可以的是分配给母模辊的纹理元件的公模辊的纹理元件具有被构造成增大局部压力的小平面。另外，纹理元件可以具有被构造成在包装材料12中产生组合压花图案30的结构。这些压花结构和纹理元件在美国专利No.9636885中描述，同此以引证的方式将该专利全文并入。
在变体中，为了使包装材料12压花有包括装饰压花图案60和代码图案50的组合压花图案30，可以使用另一个类型的压花结构，如参照图24A 至图24C描述的压花结构，其中，在结构元件的侧面、底面以及顶面中的至少一个上设置光散射元件。这允许至少将组合压花图案30的代码图案 50压花为这种光散射元件，而装饰压花图案60可以被压花为结构元件。例如，在具有光散射元件的底面、顶面以及侧面中的至少一个上或者在其中间环境中设置包括母压花辊M5和公压花辊P5的协作辊对的对应结构元件的至少一个结构元件，结构元件的高度(H)可以在10μm至150μm 之间的范围内，并且脚宽至少为10μm，这形成了形成代码图案50的结构的一部分。而且，形成装饰压花图案60的结构的结构元件的深度或高度在 25μm至400μm之间的范围内。这些压花结构和纹理元件在国际专利公报 No.WO2017/108516中描述，同此以引证的方式将该专利全文并入。
图25示出了用于从组合压花图案430读取和解码衍代码图案450的装置400的剖视示意图，该组合压花图案包括产品420(例如但不限于烟草产品)的装饰压花图案460。读取装置400由外壳494制成，该外壳具有插入袋492，该插入袋用于容纳产品420的一部分，该部分配备有组合压花图案430，该组合压花图案具有衍射代码图案450和装饰压花图案460。插入袋492可以被设计为使得可以将产品420插入袋中，以适合袋492的直径，使得可以将至少一部分衍射代码图案450放置在光开口496的前面，该光开口布置在插入袋492的侧壁490中。而且，可以将产品420放置在袋492内部，直到产品420的端部紧靠袋492的底壁498。包括光学器件 474的、被具体实施为相干光源或部分相干光源478的照明装置(例如，激光二极管)被布置成在产品420的插入方向上发射相干光束L5，例如激光。该光束L5被布置在外壳494上的反射镜464重定向，使得光束穿过成像开口496，以照亮产品420的组合压花图案460。衍射代码图案450本身可以被制成壁纸代码，或者可以在产品420上的若干位置处制成，以具有可以被光束L5容易地照亮的冗余信息，例如使得衍射代码图案450的至少一个单独代码被光束L5照射。
在光开口496的侧壁处，两个或更多个光学传感器466以倾斜的角度布置，以面向组合压花图案460的位置，以捕捉由光束从组合压花图案430 的衍射代码图案450的衍射引起的衍射光DB5。光学传感器466和照明装置478可操作地连接至控制器装置454，该控制器装置可以打开和关闭照明，并且可以捕捉和处理来自光学传感器466的数据，使得可以读取和解码嵌入组合压花图案430的衍射图案450中的代码。例如，可以的是在将产品420插入到袋492中时，打开照明。这允许沿着产品420的圆柱表面认证组合压花图案430的衍射图案450。
在图25中，示出了产品420，其中，组合压花图案430被布置为环绕产品420，例如，圆柱形烟草产品。然而，以下内容也在该实施方式的范围内：产品420具有任何形状，例如平行六面体形状、正方形形状、棒状、圆形或其他类型的形状，并且组合压花图案430仅应用到产品包装或产品本身的一个侧面或若干侧面，而不会完全包围它。而且，虽然袋492被示出为具有U形横截面，但是袋492具有不同的形状和布置也在本发明的范围内。例如，还可以的是成像开口496布置在装置400的表面上，而不设置用于容纳产品420的特定袋492。
而且，读取装置460的控制器装置454可以例如经由电缆472和插头 476(例如但不限于通用串行总线(USB)插头)或无线地(例如但不限于经由蓝牙接口)操作地连接到计算机，例如，个人计算机、膝上型电脑、麦金塔(Macintosh)计算机等。从而，产品420可以用作读取装置或产品认证系统的外围设备。
虽然已经参考某些优选实施方式公开了本发明，但在不脱离本发明的领域和范围的情况下，可以对所述实施方式及其等同物进行大量修改、变更和改变。因此，预期的是本发明不限于所述的实施方式，而是根据所附权利要求的语言给出最广泛的合理解释。

Claims (18)

1.一种压花工具，该压花工具用于将组合压花图案压花到包装材料中，所述组合压花图案包括装饰压花图案和多个压花码，该压花工具包括：
用于彼此协作的具有压花结构的公压花装置和母压花装置，所述压花结构被构造为在压花间隙中的所述包装材料中产生所述组合压花图案，
其中，所述压花结构包括表示所述多个压花码的第一结构和表示装饰压花图案的第二结构，
其中，由所述压花结构产生的所述装饰压花图案和所述多个压花码被布置为使得所述多个压花码在表面区域与所述装饰压花图案重叠或散布有所述装饰压花图案，使得与所述装饰压花图案相比，所述多个压花码具有降低的可检测性和可见性，以及
其中，所述压花结构的第一结构布置成在包装材料中形成以矩阵状排布的所述多个压花码。
2.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述压花结构的所述第一结构和所述第二结构布置成使得所述装饰压花图案填充没有被所述包装材料的多个压花码中的一个占据的表面区域。
3.根据权利要求1所述的压花工具，其中，由所述装饰压花图案形成的装饰区域形成围绕所述矩阵状排布中的所述压花码的网格线。
4.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述多个压花码包括沿着包装材料的纵向延伸的单个码的重复，并且所述装饰压花图案沿着与重复的单个码的线相邻的包装材料的纵向延伸布置。
5.根据权利要求2所述的压花工具，其中，所述第一结构和所述第二结构被形成为使得所述装饰压花图案的压花突起和所述多个压花码的压花突起具有相同的间距。
6.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述多个压花码包括第一压花码和第二压花码，在包装材料上所述第一压花码占据第一表面区域并且所述第二压花码占据第二表面区域，并且其中，所述第一结构被形成为使得第一表面区域与第二表面区域彼此重叠。
7.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述多个压花码包括第一压花码和第二压花码，所述第一压花码和所述第二压花码表示的信息不同，其中，所述第一结构的形成所述第一压花码的压花突起的形状和所述第一结构的形成所述第二压花码的压花突起的形状不同。
8.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述多个压花码包括数据矩阵码和/或QR码中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的压花工具，其中，所述压花结构的突起具有截断的顶部。
10.一种用于通过压花装置将组合压花图案压花到包装材料中的方法，所述组合压花图案包括装饰压花图案和多个压花码，
其中，所述压花装置包括用于彼此协作的具有压花结构的公压花装置和母压花装置，所述公压花装置和所述母压花装置被构造为在压花间隙中的所述包装材料中产生所述组合压花图案，
其中，所述压花结构包括表示所述多个压花码的第一结构和表示装饰压花图案的第二结构，
所述方法包括以下步骤：
用包括所述装饰压花图案和所述多个压花码的所述组合压花图案压花所述包装材料，该组合压花图案被布置为使得所述多个压花码在表面区域与所述装饰压花图案重叠或散布有所述装饰压花图案，使得与所述装饰压花图案相比，所述多个压花码具有降低的可检测性和可见性，
其中，所述压花结构的第一结构布置成在包装材料中形成以矩阵状排布的所述多个压花码。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述压花步骤中，由所述装饰压花图案形成的装饰区域形成围绕所述矩阵状排布中的所述压花码的网格线。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述压花步骤中，所述多个压花码包括沿着包装材料的纵向延伸的单个码的重复，并且所述装饰压花图案沿着与重复的单个码的线相邻的包装材料的纵向延伸布置。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个压花码包括第一压花码和第二压花码，在包装材料上所述第一压花码占据第一表面区域并且所述第二压花码占据第二表面区域，并且其中，所述第一结构被形成为使得第一表面区域与第二表面区域彼此重叠。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述压花结构的所述第一结构和所述第二结构布置成使得所述装饰压花图案填充没有被所述包装材料的多个压花码中的一个占据的表面区域。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一结构和所述第二结构被形成为使得所述装饰压花图案的压花突起和所述多个压花码的压花突起具有相同的间距。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个压花码包括第一压花码和第二压花码，所述第一压花码和所述第二压花码表示的信息不同，其中，所述第一结构的形成所述第一压花码的压花突起的形状和所述第一结构的形成所述第二压花码的压花突起的形状不同。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多个压花码包括数据矩阵码和/或QR码中的至少一种。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述压花结构的突起具有截断的顶部。
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