CN111310881A - 一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统，所述防伪信息码包括压电部分和摩擦部分，压电部分是通过不同压电材料的长度和宽度实现编码，不同压电材料的长度和宽度产生不同脉宽和幅值的电信号输出，通过分析电信号进行解码，电学检测的方式使得材料不再受限于黑白交替的图形；并且压电材料只要受到压力就能产生电学信号，因此我们选用不透明的材料将压电部分进行封装，这样编码信息就被隐藏起来。摩擦部分是通过摩擦起电原理和静电感应采集机械能驱动预设编码信息的显示单元工作来实现自供能的编码。最后将上述两种编码通过算法结合得到最终的防伪码，结合的算法是加、减、乘、除、与、或、拼接等单一算法或两种以上组合算法。

Description

一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统

技术领域

本发明涉及防伪码技术领域，具体涉及一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统。

背景技术

生活中常见的防伪码包括条形码、二维码和荧光码等，条形码和二维码是通过不同长度和宽度的深色块与空白的不同反射率并按照一定的编码规则形成一个图形标识符。荧光码是将数字信息隐藏在荧光材料中，通常情况下不能获取防伪信息，只有在荧光也就是紫外线光条件下才变得可视。

上述的防伪码可以携带很多信息，比如生产地点、生产日期、邮件起止点、商品信息和图书分类等等。因此，它具有广泛的应用场景，特别是在安全信息、产品识别方面。近年来，在物流行业也应用广泛，通过二维码和条形码进行编码实现物流检测可以节省很多人力资源。

目前的条形码、二维码都是基于光学的检测原理，因此这需要使得信息码具有明显的颜色区别，也就使得这些条形码、二维码极易被仿制，甚至只需要拍张照片就可以轻松仿制出相应的条形码或二维码。这个缺点限制了条形码和二维码在产品防伪和安全信息领域的应用。荧光码的安全系数相比条形码二维码相对高一点，但也容易被仿制，只需要多加一个紫外光照，因此在防伪和安全信息领域的应用也有限。

为了实现安全级别更高的防伪码，一些研究人员致力于此。申请号为CN201910926951.4的中国发明专利公开了一种随机图像与编码组合的防伪标签及防伪方法。申请号为CN200910132151.1的中国发明专利公开了一种微光学透镜光栅防伪标志。上述两种公开的技术都是基于光学检测方式的条形码，虽然一定程度上提高了防伪性，但是本质上还是易于通过光学手段获取并且容易仿制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统，解决现有基于光学检测原理的防伪码的防伪性能差、容易仿制的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于双码组合的防伪信息码，包括基底，所述基底的一侧依次设置有压电下电极、压电层、压电上电极和封装，另一侧依次设置有摩擦电极、摩擦层和显示单元；

所述压电下电极、压电层、压电上电极和封装构成压电部分，所述压电层包括N个长度或宽度不一致的压电单元，所述压电单元采用压电材料制成，N为大于等于1的正整数，所述压电部分通过不同长度或宽度的压电单元进行编码；

所述摩擦电极、摩擦层和显示单元构成摩擦部分，所述摩擦层包括N个摩擦单元，N为大于等于1的正整数，所述显示单元内存储有预编码；

所述防伪信息码由压电部分的编码信息和摩擦部分的编码信息通过合成算法合成。

目前的条形码和二维码都是基于光学的检测方式，即这些码需要做成易于区别的黑白交替的图形，这就导致条形码易于仿制。而条形码和二维码是防伪的重要途径，因此，提高条形码或二维码的防伪性是很有意义的研究内容。

本发明所述压电部分基于压电效应：压电部分是通过不同的长度和宽度的压电单元在受到挤压时产生不同脉宽和幅值的电信号输出实现编码，因此是基于电学的检测原理，电学检测的方式使得材料不再受限于黑白交替的图形；并且压电材料只要受到压力就能产生电学信号，因此我们选用了封装将压电部分进行封装，有利于保护和隐藏压电部分。

压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，具有这种特性的电介质称为压电材料。也就是当压电材料受到外力时，外接电路会产生电信号输出。压电材料输出电信号的幅值和受到压力的面积是成正相关的，且输出电信号的脉宽与受到压力的变化时间是成正相关的。

本发明所述摩擦部分基于摩擦电效应和静电感应：摩擦部分是通过摩擦起电原理和静电感应采集能量驱动预存编码信息的显示单元工作来实现自供能的编码。通过摩擦电效应和静电感应采集机械能转化为电能驱动预设编码的显示单元工作；显示单元的预设编码通过静态显示屏引脚特定连接或连接一个预存信息的寄存器到动态显示屏来实现。

最后将上述两种编码通过算法结合得到最终的防伪码，这种双码组合的防伪码的安全性极高，仿冒者难于获取其编码信息。

综上，本发明的两种编码分别为基于压电效应的电学信号编码和基于摩擦电效应、静电感应的自供能编码，将两种编码通过算法结合得到最终的防伪码，本发明所提出的防伪码避免了现有基于光学检测原理的防伪码的防伪性能差、容易仿制的问题。

进一步地，封装采用不透明材料制成。

压电材料只要受到压力就能产生电学信号，因此我们选用了不透明的材料将压电部分进行封装，这样编码信息就被隐藏了起来，所述的封装不影响力的传递。

进一步地，合成算法至少包括加、减、乘、除、与、或、拼接中的一种算法。

进一步地，压电材料为聚偏氟乙烯、压电单晶体、压电陶瓷或钛酸钡。

进一步地，预编码通过以下方式实现：

静态驱动屏：引脚固定连接实现；

动态扫描驱动屏：连接到预存信息的寄存器实现。

进一步地，摩擦电极为梳齿状电极或叉指状电极或二者的结合；

当摩擦电极为梳齿状电极时，由N个单电极顺序相连成梳齿状；当摩擦电极为叉指状电极时，包含N个单电极，奇数单电极分别相连，偶数单电极分别相连，构成叉指电极，N为大于等于1的正整数。

进一步地，摩擦单元的材料包括：

绝缘材料；

导电金属：金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬的单质或者两中以上的合金；

导电氧化物：氧化铟锡或四氧化三铁。

进一步地，摩擦电极的材料为导电材料。

一种包括基于双码组合的防伪信息码的防伪系统，所述防伪系统还包括检测终端，所述检测终端包括：

支撑框架、滚轴和信息接收电极，所述滚轴和信息接收电极安装在支撑框架上，所述信息接收电极与滚轴不接触，所述滚轴为压电部分的施力单元。

本发明将施力单元设计为固定的滚轴，而防伪信息码压电部分的压电单元设计成不同长度或宽度，当防伪信息码从滚轴中间滑过时，就会受到挤压力并产生具有不同幅值和脉宽的电信号。这些电信号的幅值和脉宽与压电单元的长度和宽度成正相关，将电信号进行归一化就得到压电单元的编码信息。

进一步地，滚轴设置有2个，2个滚轴之间的间隙为防伪信息码厚度的90-100％。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明的两种编码分别基于压电效应以及摩擦电效应和静电感应的复合效应，避免了现有基于光学检测原理的防伪码的防伪性能差、容易仿制的问题，通过将两种编码通过算法结合得到最终的防伪码，这种双码组合的防伪码的安全性极高，仿冒者难于获取其编码信息，实现了安全性的提升。

2、由于压电信号只要有力的输入就会有压电输出，本发明采用不透明的材料对压电部分进行封装以实现编码信息的隐藏，所述的封装不影响力的传递。

3、本发明将施力单元设计为固定的滚轴，而防伪信息码压电部分的压电单元设计成不同长度或宽度，当防伪信息码从滚轴中间滑过时，就会受到挤压力并产生具有不同幅值和脉宽的电信号。这些电信号的幅值和脉宽与压电单元的长度和宽度成正相关，将电信号进行归一化就得到压电单元的编码信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是防伪信息码的压电部分视图；

图2是防伪信息码的摩擦部分视图；

图3是防伪信息码的分解视图；。

图4是检测终端视图；

图5是一种“2019”的压电编码输出电信号图；

图6是防伪信息码摩擦部分的电学输出性能图；

图7是摩擦部分驱动预设“1234”编码的显示单元工作示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-基底，2-压电下电极，3-压电单元，4-压电上电极，5-封装，6-摩擦电极，7-摩擦单元，8-显示单元，9-支撑框架，10-滚轴，11-信息接收电极，12-导线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图4所示，本发明一种基于双码组合的防伪信息码及防伪系统，所述防伪信息码包括基底1，所述基底1的一侧依次设置有压电下电极2、压电层、压电上电极4和封装5，另一侧依次设置有摩擦电极6、摩擦层和显示单元8，由于压电下电极2贴在基底1上，为了检测电信号，压电下电极2需要比压电层和压电上电极4更长或者通过引线引到基底1的另一侧，在本实施例中是将压电下电极2通过PCB走线引到基底1的另一侧图中没有体现走线，并且压电层对应的所有压电下电极电学连通。本实施例中，所述摩擦电极6通过导线12连接成叉指状电极；

所述压电下电极2、压电层、压电上电极4和封装5构成压电部分，所述压电层包括N个长度或宽度不一致的压电单元3，所述压电单元3采用压电材料制成，所述压电材料为聚偏氟乙烯、压电单晶体、压电陶瓷或钛酸钡，N为大于等于1的正整数，所述压电部分通过不同长度或宽度的压电单元3进行编码，所述压电下电极2和压电上电极4均有N个单电极构成，所述封装5采用不透明材料制成；

所述摩擦电极6、摩擦层和显示单元8构成摩擦部分，所述摩擦层包括N个摩擦单元7，N为大于等于1的正整数，所述显示单元8内存储有预编码，所述预编码通过以下方式实现：静态驱动屏：引脚固定连接实现；动态扫描驱动屏：连接到预存信息的寄存器实现；

所述防伪信息码由压电部分的编码信息和摩擦部分的编码信息通过合成算法合成；所述合成算法至少包括加、减、乘、除、与、或、拼接中的一种算法。

本实施例中，为方便安置导线，基底1为PCB板，面积为86mm×54mm，厚度为1mm，四角倒角为3mm，整体尺寸与银行卡尺寸相近；本实施例中，压电部分采用基于压电材料长度的信息进行编码，压电单元3为聚偏氟乙烯，长度包含25mm和15mm两种，宽度均为2.5mm，厚度均为0.2mm，压电材料之间的间隙为2.9mm，压电单元3的数量N为16，长度25mm代表“1”，长度15mm代表“0”，16个压电单元按照“0010000000011001”排列，即“2019”。封装5为黑色不透明的聚氯乙烯；摩擦单元7为聚四氟乙烯，摩擦单元7的数量N为31，长度为25mm，宽度为2.5mm，厚度0.05mm，间隙为0.2mm；压电下电极2、压电上电极4、摩擦电极6和导线12为铜，厚度0.1mm；显示单元8为4位静态驱动显示屏，尺寸为25mm×13mm×2mm。

实施例2：

一种防伪系统，包括实施例1所述基于双码组合的防伪信息码和检测终端，所述检测终端包括：

支撑框架9、滚轴10和信息接收电极11，所述滚轴10和信息接收电极11安装在支撑框架9上，所述信息接收电极11与滚轴10不接触，所述滚轴10为压电部分的施力单元；所述滚轴10设置有2个，2个滚轴10之间的间隙为防伪信息码厚度的90-100％。

本实施例中，支撑框架9为聚碳酸酯；滚轴10表面材料为聚氯乙烯，滚轴之间的间隙为1.5mm；信息接收电极11为铜。

压电部分的可行性验证：

对实施例1所制备的防伪信息码压电部分的电学输出进行测试，以验证本专利所提出的防伪信息码压电部分的可行性；将制备的防伪信息码从检测终端中滑过，通过检测终端中的信息接收电极11与防伪信息码的压电下电极2和压电上电极4分别接触将电信号导出，用示波器探头接到信息接收电极11两端直接读取电信号，通过电信号的波形分析来分析编码信息。

其原理是利用压电材料输出电信号的幅值和受到压力的面积是成正相关的。如实施例1中所述，我们将编码信息设计为宽度相同，长度包含两种，长的电信号幅值更大代表“1”，短的电信号幅值更小代表“0”，所有压电单元按照“0010000000011001”排列，即十进制的“2019”。如图5的输出波形所示，电信号按照长短依次代表信息“0010000000011001”，即十进制的“2019”，与防伪信息码包含的信息吻合。因此，本发明提出的防伪信息码的压电编码部分是可行的。

摩擦部分的可行性验证：

对实施例1所制备的防伪信息码摩擦部分的能量输出和自供能编码进行测试，以验证本专利所提出的防伪信息码摩擦部分的可行性，采用人体皮肤作为检验材料，人的皮肤是使用防伪信息码时最容易找到也是最方便用于测试的材料。我们将手指从摩擦部分一端滑到另一端，然后用示波器测得如图6所示的电信号输出。

其原理是：当手指与摩擦单元7接触时，由于摩擦起电效应皮肤和摩擦单元7(聚四氟乙烯)中会分别产生等量的异种电荷，当手指离开每个摩擦单元7时，由于静电感应会在相应的电极中感应出与摩擦单元7中等量且相反的电荷。当接负载接在叉指电极两端时，电流便会从奇数电极流向偶数电极，再从偶数电极流向以上奇数电极，这便形成了一个具有正负的周期电信号输出；依次从摩擦部分一端滑到另一端便会分别产生15个周期的电信号波形，如图6所示。

为了验证通过采集的能量驱动预编码显示单元的可行性，转化手指滑动的机械能为电能来驱动4位静态驱动显示屏，预编码的信息为“1234”，如图7所示，通过上述方法，成功驱动了一个4位的预编码的显示单元工作。因此，本发明提出的防伪信息码的摩擦部分是可行的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，包括基底(1)，所述基底(1)的一侧依次设置有压电下电极(2)、压电层、压电上电极(4)和封装(5)，另一侧依次设置有摩擦电极(6)、摩擦层和显示单元(8)；

所述压电下电极(2)、压电层、压电上电极(4)和封装(5)构成压电部分，所述压电层包括N个长度或宽度不一致的压电单元(3)，所述压电单元(3)采用压电材料制成，N为大于等于1的正整数，所述压电部分通过不同长度或宽度的压电单元(3)进行编码；

所述摩擦电极(6)、摩擦层和显示单元(8)构成摩擦部分，所述摩擦层包括N个摩擦单元(7)，N为大于等于1的正整数，所述显示单元(8)内存储有预编码；

所述防伪信息码由压电部分的编码信息和摩擦部分的编码信息通过合成算法合成。

2.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述封装(5)采用不透明材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述合成算法至少包括加、减、乘、除、与、或、拼接中的一种算法。

4.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述压电材料为聚偏氟乙烯、压电单晶体、压电陶瓷或钛酸钡。

5.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述预编码通过以下方式实现：

静态驱动屏：引脚固定连接实现；

动态扫描驱动屏：连接到预存信息的寄存器实现。

6.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述摩擦电极(6)为梳齿状电极或叉指状电极或二者的结合；

当摩擦电极(6)为梳齿状电极时，由N个单电极顺序相连成梳齿状；当摩擦电极(6)为叉指状电极时，包含N个单电极，奇数单电极分别相连，偶数单电极分别相连，构成叉指电极，N为大于等于1的正整数。

7.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述摩擦单元(7)的材料包括：

绝缘材料；

导电金属：金、银、铂、铝、镍、铜、钛、铬的单质或者两中以上的合金；

导电氧化物：氧化铟锡或四氧化三铁。

8.根据权利要求1所述的一种基于双码组合的防伪信息码，其特征在于，所述摩擦电极(6)的材料为导电材料。

9.一种包括权利要求1-8任一项所述基于双码组合的防伪信息码的防伪系统，其特征在于，所述防伪系统还包括检测终端，所述检测终端包括：

支撑框架(9)、滚轴(10)和信息接收电极(11)，所述滚轴(10)和信息接收电极(11)安装在支撑框架(9)上，所述信息接收电极(11)与滚轴(10)不接触，所述滚轴(10)为压电部分的施力单元。

10.根据权利要求9所示基于双码组合的防伪信息码的防伪系统，其特征在于，所述滚轴(10)设置有2个，2个滚轴(10)之间的间隙为防伪信息码厚度的90-100％。

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