DE102010021380A1 - Identification of objects - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der sicheren Identifizierung und Authentifizierung von Gegenständen anhand von charakteristischen Merkmalen der Oberfläche des Gegenstands. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals zu einem Gegenstand.The invention relates to the technical field of secure identification and authentication of objects on the basis of characteristic features of the surface of the object. The present invention relates to a method for generating an identification feature for an object.
Description
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der sicheren Identifizierung und Authentifizierung von Gegenständen anhand von charakteristischen Merkmalen der Oberfläche des Gegenstands. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals zu einem Gegenstand.The invention relates to the technical field of secure identification and authentication of objects based on characteristic features of the surface of the object. The subject of the present invention is a method for producing an identification feature for an article.
Es ist bekannt, dass man Gegenstände anhand der einzigartigen intrinsischen Struktur ihrer Oberfläche identifizieren und authentifizieren kann.It is well known that one can identify and authenticate objects based on the unique intrinsic structure of their surface.
B.C. d'Agraives et al. offenbaren ein Verfahren zur Identifizierung eines Gegenstands anhand seiner Oberflächenstruktur (
In der Offenlegung
Die Offenlegung
Die Offenlegung
In
In
Üblicherweise wird das Abtastsignal jedoch nicht direkt als Funktion des Ortes erfasst. Vielmehr wird separat zum Abtastsignal als Funktion der Zeit (Messfrequenz) ein zusätzliches Signal ermittelt, dass die Zeit (Messfrequenz) mit dem Ort verknüpft. Dies geschieht üblicherweise mittels so genannter mechanischer, optischer oder magnetischer Kodierer.Usually, however, the scanning signal is not detected directly as a function of the location. Rather, an additional signal is determined separately from the sampling signal as a function of time (measurement frequency), which links the time (measurement frequency) to the location. This is usually done by means of so-called mechanical, optical or magnetic encoder.
Mittels eines solchen Kodierers erfolgt die Umwandlung des Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort-Signal.By means of such a coder, the conversion of the intensity-time signal into an intensity-location signal takes place.
Im Fall der
Das Intensität-Ort-Signal kann schließlich (ggf. nach weiteren Umwandlungen, Filterungen und/oder Datenreduktionen) als charakteristischer Fingerabdruck der Oberfläche für eine spätere Identifizierung und/oder Authentifizierung herangezogen werden kann.Finally, the intensity-location signal (possibly after further conversions, filtering and / or data reductions) can be used as a characteristic fingerprint of the surface for later identification and / or authentication.
Die in
Es wäre wünschenswert, eine Umwandlung eines Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort-Signal vornehmen zu können, ohne dass hierfür zusätzliche Markierungen und/oder optische Komponenten erforderlich sind, die einzig und allein der Umwandlung dienen.It would be desirable to be able to convert an intensity-time signal into an intensity-location signal without the need for additional markers and / or optical components that serve solely for conversion.
Ausgehend vom bekannten Stand der Technik stellt sich demnach die technische Aufgabe, ein Verfahren zur optischen Abtastung und Aufnahme eines optischen Abtastsignals bereitzustellen, das ohne magnetische, mechanische oder herkömmliche, mittels Markierungen arbeitende optische Kodierer auskommt.Starting from the known prior art, therefore, the technical task of providing a method for optical scanning and recording an optical scanning signal, which manages without magnetic, mechanical or conventional, operating by means of markers optical encoder.
Überraschend wurde gefunden, dass die intrinsischen Strukturen vieler Oberflächen nicht nur ein charakteristisches Signal zur Identifizierung und Authentifizierung ergeben sondern selbst auch zur Umwandlung eines Intensität-Zeit-Signals in ein Intensität-Ort-Signal fungieren können.Surprisingly, it has been found that the intrinsic structures of many surfaces not only give a characteristic signal for identification and authentication but can themselves act to convert an intensity-time signal into an intensity-site signal.
Überraschend wurde gefunden, dass bei der optischen Abtastung der Oberfläche einer Vielzahl von unterschiedlichen Gegenständen charakteristische, wiederkehrende Strukturen in den Abtastsignalen vorhanden sind, die eine Umwandlung des zeitabhängigen Abtastsignals in ein zeitunabhängiges Signal ohne zusätzlichen Kodierer erlauben.Surprisingly, it has been found that in the optical scanning of the surface of a multiplicity of different objects, characteristic, recurring structures are present in the scanning signals, which permit a conversion of the time-dependent scanning signal into a time-independent signal without additional coder.
Offenbar weisen die Oberflächen vieler Gegenstände neben der bereits aus dem Stand der Technik bekannten einzigartigen Feinstruktur, die charakteristische Streustrahlung erzeugt, eine weitere, längerwellige, charakteristische Struktur auf, die im Folgenden auch als Welligkeit bezeichnet wird. Wird ein elektromagnetischer Strahl mit konstanter Geschwindigkeit über eine Oberfläche geführt und die Oberfläche dabei mit konstanter Messfrequenz abgetastet, führt diese Welligkeit zu einer entsprechenden Modulation des Abtastsignals. Diese Modulation erlaubt eine Verknüpfung zwischen der Messfrequenz und dem während der Abtastung zurückgelegten Weg.Apparently, the surfaces of many objects, in addition to the already known from the prior art unique fine structure that generates characteristic scattered radiation, a further, longer-wave, characteristic structure, which is also referred to below as waviness. If an electromagnetic beam is passed over a surface at a constant speed and the surface is scanned at a constant measuring frequency, this waviness leads to a corresponding modulation of the scanning signal. This modulation allows a link between the measurement frequency and the path traveled during the scan.
Damit ist es nicht erforderlich, Markierungen oder separate Kodierer zu verwenden, um eine Transformation eines zeitabhängigen Abtastsignals in einen zeitunabhängigen Fingerabdruck vorzunehmen.Thus, it is not necessary to use markers or separate encoders to transform a time-dependent sample signal into a time-independent fingerprint.
Das zeitabhängige Abtastsignal trägt bereits alle Informationen zur Umwandlung mit sich. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals eines Gegenstands, mindestens umfassend die folgenden Schritte:
- (a) Richten eines elektromagnetischen Strahls auf eine Oberfläche des Gegenstands,
- (b) Relatives Bewegen des elektromagnetischen Strahls und des Gegenstands zueinander, so dass der elektromagnetische Strahl einen Weg auf der Oberfläche zurücklegt,
- (c) Aufnehmen eines Teils der während der relativen Bewegung von der Oberfläche des Gegenstands reflektierten Strahlung als Funktion der Zeit unter Erhalt mindestens eines Abtastsignals,
- (d) Extrahieren einer zeitabhängigen Welligkeitsfunktion aus einem Abtastsignal,
- (e) Transformieren eines Abtastsignals in ein zeitunabhängiges Signal unter Verwendung der Welligkeitsfunktion,
- (f) Ermitteln eines Identifizierungsmerkmals aus dem zeitunabhängigen Signal,
- (g) optional Verknüpfen des Identifizierungsmerkmals mit dem Gegenstand.
- (a) directing an electromagnetic beam to a surface of the object,
- (b) moving the electromagnetic beam and the object relative to each other such that the electromagnetic beam travels a path on the surface,
- (c) picking up a portion of the radiation reflected from the surface of the article during relative movement as a function of time to obtain at least one scanning signal;
- (d) extracting a time dependent ripple function from a sample signal,
- (e) transforming a sample signal into a time independent signal using the ripple function,
- (f) determining an identifier from the time-independent signal,
- (g) optionally associating the identifier with the item.
Unter einem Gegenstand wird jeder feste Körper verstanden. Die Oberfläche des Körpers trennt diesen vom umgebenden Medium (meistens Luft).An object is understood to mean any solid body. The surface of the body separates it from the surrounding medium (mostly air).
Unter einem Identifizierungsmerkmal wird eine für den Gegenstand charakteristische Information verstanden, die für eine Identifizierung und/oder Authentifizierung des Gegenstands verwendet werden kann. Das Identifizierungsmerkmal ist quasi ein Fingerabdruck des Gegenstands. Im vorliegenden Fall ist das Identifizierungsmerkmal eine Information, die mittels optischer Methoden aus der charakteristischen Oberflächenstruktur des Gegenstands abgeleitet wird. Das Identifizierungsmerkmal ist vorzugsweise speicherbar und maschinell verarbeitbar. Unter speicherbar wird verstanden, dass das Identifizierungsmerkmal zu einem späteren Zeitpunkt zum Beispiel für Vergleichszwecke wieder aufgegriffen werden kann. Unter maschineller Verarbeitung wird verstanden, dass das Identifizierungsmerkmal maschinell gelesen und mit einer Maschine verschiedenen Rechen- und/oder Speicheroperationen unterzogen werden kann.By an identification feature is meant a characteristic of the object information that can be used for identification and / or authentication of the subject. The identifier is virtually a fingerprint of the item. In the present case, the identifying feature is information derived by optical methods from the characteristic surface structure of the article. The identification feature is preferably storable and machinable. By storable is meant that the identifier can be taken up again at a later date, for example for comparison purposes. By machine processing is meant that the identifier can be machine read and subjected to various computational and / or memory operations with a machine.
Unter Identifizierung wird ein Vorgang verstanden, der zum eindeutigen Erkennen eines Gegenstandes dient.Identification is understood to mean a process that serves to uniquely recognize an object.
Unter Authentifizierung wird der Vorgang der Überprüfung (Verifikation) einer behaupteten Identität verstanden. Die Authentifizierung von Gegenständen ist die Feststellung, dass diese authentisch sind – es sich also um unveränderte, nicht kopierte und/oder nicht gefälschte Originale handelt.Authentication is the process of verifying (verifying) an alleged identity. The authentication of objects is the statement that they are authentic - it is therefore unchanged, not copied and / or not fake originals.
In den Schritten (a) bis (c) erfolgt eine Abtastung eines Oberflächenbereichs des Gegenstands, für den ein Identifizierungsmerkmal erzeugt werden soll.In steps (a) to (c), a scan is made of a surface area of the object for which an identification feature is to be generated.
Die Abtastung eines Oberflächenbereichs erfolgt optisch, das heißt unter Verwendung mindestens einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und mindestens eines Detektors für elektromagnetische Strahlung (auch als Fotodetektor bezeichnet). Die Strahlung kann kohärent oder nicht-kohärent sein. Die Strahlung ist vorzugsweise nicht-kohärent, wenn störende Interferenzerscheinungen wie beispielsweise Speckle-Muster vermieden werden sollen.The scanning of a surface area is carried out optically, that is using at least one source of electromagnetic radiation and at least one detector for electromagnetic radiation (also referred to as a photodetector). The radiation may be coherent or non-coherent. The radiation is preferably non-coherent if disturbing interference phenomena such as speckle patterns are to be avoided.
Vorzugsweise wird elektromagnetische Strahlung aus dem Bereich des sichtbaren Lichts oder aus dem Infrarotbereich (380 nm bis 2,5 μm) verwendet.Preferably, electromagnetic radiation from the range of visible light or from the infrared range (380 nm to 2.5 μm) is used.
Die elektromagnetische Strahlung kann poly- oder monochromatisch sein; bevorzugt ist sie monochromatisch.The electromagnetic radiation may be poly- or monochromatic; preferably it is monochromatic.
Mittels eines elektromagnetischen Strahls wird ein Oberflächenbereich eines Gegenstands abgetastet. Ein Teil der von der Oberfläche reflektierten Strahlung wird mit Hilfe mindestens eines Fotodetektors erfasst. Die erfassten Signale enthalten Informationen zur Oberflächenstruktur des Gegenstands. Die Oberflächenstruktur eines Gegenstands ist einzigartig und kann zur Identifizierung und/oder Authentifizierung des Gegenstands verwendet werden.By means of an electromagnetic beam, a surface area of an object is scanned. Part of the radiation reflected by the surface is detected by means of at least one photodetector. The detected signals contain information about the surface structure of the object. The surface structure of an article is unique and can be used to identify and / or authenticate the article.
Unter Oberflächenstruktur wird die dreidimensionale Struktur der Oberfläche eines Gegenstands verstanden (Topographie). Die Begriffe Oberflächenstruktur und Topographie werden hier synonym verwendet. Für den Zweck der Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals ist die Aufnahme einer dreidimensionalen Topografie nicht notwendig (siehe unten), stattdessen ist beispielsweise die Aufnahme eines Oberflächenprofils ausreichend. Ein Oberflächenprofil ist das Profil, das sich durch den (gedachten) Schnitt einer Oberfläche eines Gegenstands mit einer vorgegebenen Ebene ergibt (siehe z. B.
Zur optischen Abtastung kann das bekannte Verfahren der dynamischen Laserfokussierung verwendet werden (siehe beispielsweise Wochenblatt für Papierfabrikation,
Die hohe Genauigkeit, mit der mittels dynamischer Laserfokussierung die Topographie der Oberfläche erfasst werden kann, ist zum Zweck der Erstellung eines Fingerabdrucks jedoch nicht erforderlich. Überraschend wurde gefunden, dass auf die anfällige mechanische Nachjustierung der Linse verzichtet werden kann.However, the high accuracy with which the topography of the surface can be detected by means of dynamic laser focusing is not necessary for the purpose of producing a fingerprint. Surprisingly, it has been found that the prone mechanical readjustment of the lens can be dispensed with.
Bevorzugt erfolgt die Abtastung ohne mechanische Nachjustierung der Linse. In
Von der Strahlenquelle kann ein Abtaststrahl
An Stelle der Vielzahl an einzelnen Detektoren ist es auch denkbar, einen entsprechend großen Detektor (CCD-, CMOS-Kamera) einzusetzen.Instead of the large number of individual detectors, it is also conceivable to use a correspondingly large detector (CCD, CMOS camera).
Die Bestrahlung (Abtastung) der Oberfläche kann in einem beliebigen Winkel von nahezu 0° (sofern noch Reflexion auftritt) bis 90° bezogen auf die mittlere Oberflächenebene erfolgen. Die Detektion der reflektierten Strahlung kann ebenso in einem beliebigen Winkel von nahezu 0° bis 90° bezogen auf die mittlere Oberflächenebene erfolgen. Je nach Oberflächenbeschaffenheit kann es sinnvoll sein, direkt reflektierte Strahlung (spekulare Reflexion) oder gestreute Strahlung (diffuse Streuung) zu detektieren. Dies kann durch einfache Routineexperimente ermittelt werden. Maßgebend sind u. a. das erzielte Signal-Rausch-Verhältnis, die Reproduzierbarkeit und die erforderliche Positioniergenauigkeit.The irradiation (scanning) of the surface can take place at an arbitrary angle of almost 0 ° (if reflection still occurs) up to 90 ° relative to the mean surface level. The detection of the reflected radiation can also be carried out at an arbitrary angle of almost 0 ° to 90 ° relative to the mean surface level. Depending on the surface condition, it may be useful to detect directly reflected radiation (specular reflection) or scattered radiation (diffuse scattering). This can be determined by simple routine experiments. Decisive are u. a. the achieved signal-to-noise ratio, the reproducibility and the required positioning accuracy.
Weiterhin wurde überraschend gefunden, dass zur Ermittlung eines charakteristischen Fingerabdrucks nicht die vollständige Oberflächenstruktur bei der Abtastung erfasst werden muss. Die Oberflächenbeschaffenheit von vielen Gegenständen ist so reich an charakteristischen Merkmalen, dass zu einer Identifizierung und/oder Authentifizierung ein Bruchteil davon ausreicht. Das bedeutet, dass in der Anordnung in
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Abtastung entlang einer einzigen vorzugsweise geraden Linie vorgenommen. Dies bedeutet, dass der Abtaststrahl einmal in einer Richtung (entlang einer einzigen Linie) über die Oberfläche eines Gegenstands geführt wird, um ein Abtastsignal aufzunehmen. Die Abtastung entlang einer einzigen Linie kann wesentlich schneller erfolgen als eine Abtastung entlang mehrerer, beispielsweise parallel zueinander angeordneter Linien.In a preferred embodiment, the scan is taken along a single, preferably straight line. This means that the scanning beam is guided once in one direction (along a single line) over the surface of an object to pick up a scanning signal. Scanning along a single line can be much faster than scanning along multiple lines, for example, parallel to each other.
Die Bewegungsrichtung der Abtastung sollte so gewählt werden, dass sie nicht senkrecht zur Welligkeit der Oberfläche verläuft, da ansonsten keine Korrelation zwischen Ort und Zeit der Abtastung vorgenommen werden kann. Die Richtung der Welligkeit kann empirisch ermittelt werden.The direction of movement of the scan should be chosen so that it is not perpendicular to the waviness of the surface, since otherwise no correlation between the location and time of the scan can be made. The direction of the ripple can be determined empirically.
Mit abnehmender Größe des Abtastbereichs wird es zunehmend schwieriger, bei einer späteren Abtastung zum Zweck der Identifizierung und/oder Authentifizierung den entsprechenden Bereich wiederzufinden, der bei der ersten Abtastung erfasst worden ist. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass zur Abtastung ein linienförmiges Strahlprofil verwendet wird. Überraschend wurde nämlich gefunden, dass sich auch dann ein Abtastsignal und ein charakteristischer Fingerabdruck zum Zweck der Identifizierung und/oder Authentifizierung eines Gegenstands ermitteln lässt, wenn das Strahlprofil quer zur Bewegungsrichtung aufgeweitet ist. Dies ist schematisch in
Durch die Aufweitung des Strahlprofils in die Richtung quer zur Bewegungsrichtung wird das Problem der Positionierung gelöst. Anstelle einer dünnen Linie (mit einer Breite, die der Ausdehnung des punktförmigen Strahlprofils entspricht) wird ein breiter Bereich (mit einer Breite, die der längeren Ausdehnung des linienförmigen Strahlprofils entspricht) abgetastet. Dieser breite Bereich kann bei einer späteren Abtastung entsprechend einfacher wiedergefunden werden.By widening the beam profile in the direction transverse to the direction of movement, the problem of positioning is solved. Instead of a thin line (having a width corresponding to the extension of the dot-shaped beam profile), a wide area (having a width corresponding to the longer extension of the line-shaped beam profile) is scanned. This wide range can be found correspondingly easier in a later scan.
Die Abtastung mit einem linienförmigen Strahlprofil gemäß
Ein linienförmiges Strahlprofil wird hier wie folgt definiert: Üblicherweise ist die Intensität im Querschnittszentrum der Strahlung am höchsten und nimmt nach außen hin ab. Die Intensität kann in allen Richtungen gleichmäßig abnehmen – in diesem Fall liegt ein rundes Querschnittsprofil vor. In allen anderen Fällen gibt es mindestens eine Richtung, in der der Intensitätsgradient am größten ist und mindestens eine Richtung, in der der Intensitätsgradient am kleinsten ist. Im Folgenden wird unter der Strahlbreite derjenige Abstand vom Zentrum des Querschnittsprofils in Richtung des kleinsten Intensitätsgradienten verstanden, bei dem die Intensität auf die Hälfte seines Wertes im Zentrum gesunken ist. Weiterhin wird unter der Strahldicke derjenige Abstand vom Zentrum des Querschnittsprofils in Richtung des höchsten Intensitätsgradienten verstanden, bei dem die Intensität auf die Hälfte seines Wertes im Zentrum gesunken ist. Unter einem linienförmigen Strahlprofil wird ein Strahlprofil bezeichnet, bei dem die Strahlbreite um einen Faktor von mehr als 10 größer ist als die Strahldicke. Bevorzugt ist die Strahlbreite um einen Faktor von mehr als 50 größer als die Strahldicke, besonders bevorzugt um einen Faktor von mehr als 80.A linear beam profile is defined here as follows: Usually, the intensity in the cross-sectional center of the radiation is highest and decreases toward the outside. The intensity can decrease evenly in all directions - in this case there is a round cross-sectional profile. In all other cases there is at least one direction in which the intensity gradient is greatest and at least one direction in which the intensity gradient is smallest. In the following, the beam width is understood to mean the distance from the center of the cross-sectional profile in the direction of the smallest intensity gradient, at which the intensity has dropped to half of its value in the center. Furthermore, the beam thickness is understood to be the distance from the center of the cross-sectional profile in the direction of the highest intensity gradient, at which the intensity has dropped to half of its value in the center. A linear beam profile refers to a beam profile in which the beam width is greater than the beam thickness by a factor of more than 10. Preferably, the beam width is greater than the beam thickness by a factor of more than 50, more preferably by a factor of more than 80.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Strahldicke im Bereich der mittleren Rillenbreite eines Profilelements der vorliegenden Oberfläche (zur Definition der mittleren Rillenbreite siehe
Für die Abtastung der meisten Gegenstände, wie beispielsweise Gegenstände aus Papier, liegt die Strahldicke üblicherweise im Bereich von 20 μm bis 100 μm.For the scanning of most objects, such as articles of paper, the beam thickness is usually in the range of 20 microns to 100 microns.
Um Verdrehungstoleranzen des Abtaststrahls auszugleichen, liegt die Strahldicke bevorzugt im Bereich von 30 μm bis 80 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 40 μm bis 70 μm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 50 μm bis 60 μm.To compensate for torsion tolerances of the scanning beam, the jet thickness is preferably in the range of 30 microns to 80 microns, more preferably in the range of 40 microns to 70 microns, most preferably in the range of 50 microns to 60 microns.
Die Strahlbreite liegt bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 5 mm. Wie oben erläutert gilt es bei der Strahlbreite, einen Kompromiss zwischen Signal-Rausch-Verhältnis und Positioniergenauigkeit zu finden. The beam width is preferably in the range of 2 mm to 6 mm, particularly preferably in the range of 3 mm to 5 mm. As explained above, the beam width is to find a compromise between signal-to-noise ratio and positioning accuracy.
Dem Fachmann der Optik ist bekannt, wie ein entsprechendes Strahlprofil beispielsweise mittels optischer Elemente erzeugt werden kann. Optische Elemente dienen der Strahlformung und Fokussierung. Als optische Elemente werden insbesondere Linsen, Blenden, diffraktive optische Elemente und dergleichen bezeichnet.It is known to the person skilled in the art how a corresponding beam profile can be generated for example by means of optical elements. Optical elements are used for beam shaping and focusing. In particular, lenses, diaphragms, diffractive optical elements and the like are referred to as optical elements.
Bei einer Abtastung werden die Abtastvorrichtung und der Gegenstand, dessen Oberfläche abgetastet werden soll, vorzugsweise in konstantem Abstand relativ zueinander bewegt. Bei der Verwendung eines linienförmigen Strahlprofils zur Abtastung eines Oberflächenbereichs liegt die Strahlbreite quer zur Bewegungsrichtung. Der Winkel zwischen Bewegungsrichtung und Richtung der Strahlbreite beträgt vorzugsweise zwischen 10° und 90°, besonders bevorzugt zwischen 45° und 90°, ganz besonders bevorzugt zwischen 70° und 90°.In a scan, the scanning device and the object whose surface is to be scanned are preferably moved at a constant distance relative to each other. When using a linear beam profile for scanning a surface area, the beam width is transverse to the direction of movement. The angle between the direction of movement and the direction of the beam width is preferably between 10 ° and 90 °, more preferably between 45 ° and 90 °, most preferably between 70 ° and 90 °.
Es ist sowohl eine Bewegung der Abtastvorrichtung gegenüber dem Gegenstand als auch eine Bewegung des Gegenstands gegenüber der Abtastvorrichtung denkbar.It is conceivable both a movement of the scanning device relative to the object and a movement of the object relative to the scanning device.
Die Bewegung kann kontinuierlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit, beschleunigend oder abbremsend, oder diskontinuierlich, d. h. z. B. schrittweise erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Bewegung mit gleichbleibender Geschwindigkeit.The movement may be continuous at a constant rate, accelerating or decelerating, or discontinuous; d. H. z. B. gradually. Preferably, the movement is carried out at a constant speed.
Die auf mindestens einen Detektor auftreffende Strahlungsintensität wird als Funktion der Zeit erfasst. Üblicherweise werden mit einer konstanten Messfrequenz Messsignale erfasst und fortgeschrieben.The radiation intensity incident on at least one detector is detected as a function of time. Usually, measuring signals are recorded and updated at a constant measuring frequency.
Wie bereits beschrieben ist es möglich, mittels einer entsprechenden Anzahl an Detektoren mehrere Abtastsignale parallel zu erfassen. Es ist auch denkbar, eine Oberfläche mit mehreren Strahlen gleichzeitig abzutasten.As already described, it is possible to detect several scanning signals in parallel by means of a corresponding number of detectors. It is also conceivable to scan a surface with several beams at the same time.
Bei der Verwendung mehrerer Detektoren zur parallelen Aufnahme mehrerer Abtastsignale kann es sinnvoll sein, direkt reflektierte Strahlung und gestreute Strahlung nebeneinander zu erfassen. Eigene Experimente haben gezeigt, dass die Strukturen in einem Abtastsignal, die zur Ermittlung einer Welligkeitsfunktion und die Strukturen, die zur Erzeugung eines charakteristischen Fingerabdrucks verwendet werden, in unterschiedlichen Reflexionswinkelbereichen deutlicher in Erscheinung treten (siehe unten).When using multiple detectors for parallel recording of multiple scanning signals, it may be useful to detect directly reflected radiation and scattered radiation side by side. Our own experiments have shown that the structures in a scanning signal used to detect a ripple function and the structures used to produce a characteristic fingerprint appear more clearly in different reflection angle ranges (see below).
Dementsprechend kann es sich bei in den Schritten (d) und (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens genannten Abtastsignalen um ein und dasselbe Abtastsignal handeln; es ist aber auch denkbar, dass es sich bei den in den Schritten (d) und (e) genannten Abtastsignale um verschiedene Abtastsignale handelt.Accordingly, the scanning signals mentioned in steps (d) and (e) of the method according to the invention can be one and the same scanning signal; However, it is also conceivable that the scanning signals mentioned in steps (d) and (e) are different scanning signals.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt (c) mittels eines Detektors ein Abtastsignal erzeugt. Aus diesem Abtastsignal wird in Schritt (d) eine Welligkeitsfunktion extrahiert. Dann wird die Welligkeitsfunktion in Schritt (e) verwendet, um aus demselben Abtastsignal ein zeitunabhängiges Signal zu generieren.In a preferred embodiment, a scanning signal is generated in step (c) by means of a detector. From this sampling signal, a ripple function is extracted in step (d). Then, the ripple function in step (e) is used to generate a time independent signal from the same sample signal.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt (c) zwei Abtastsignale mit Hilfe von zwei verschiedenen Detektoren erfasst. Aus einem der Abtastsignale wird eine Welligkeitsfunktion ermittelt, die dann auf das andere Abtastsignal angewendet wird, um ein zeitunabhängiges Signal zu generieren. Vorzugsweise handelt es sich bei den verschiedenen Abtastsignalen um Signale aus unterschiedlich reflektierter Strahlung, d. h. in einem Fall aus direkt reflektierter Strahlung und in dem anderen Fall aus diffus gestreuter Strahlung. Die direkt reflektierte Strahlung eignet sich insbesondere zur Erzeugung einer Welligkeitsfunktion, während sich die diffus gestreute Strahlung insbesondere zur Erzeugung eines Identifizierungsmerkmals eignet.In another preferred embodiment, in step (c) two scanning signals are detected by means of two different detectors. From one of the sample signals a ripple function is determined, which is then applied to the other sample signal to generate a time independent signal. Preferably, the different scanning signals are signals from differently reflected radiation, i. H. in one case of directly reflected radiation and in the other case of diffused radiation. The directly reflected radiation is particularly suitable for generating a ripple function, while the diffusely scattered radiation is particularly suitable for generating an identification feature.
In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt wie bereits angesprochen eine Filterung eines zeitabhängigen Abtastsignals zur Ermittlung einer zeitabhängigen Welligkeitsfunktion. Wie oben bereits beschrieben, weisen eine Vielzahl von Gegenständen in den Oberflächenprofilen neben den bekannten Feinstrukturen, die zur Identifizierung und/oder Authentifizierung verwendet werden können, charakteristische, längerwellige Strukturen auf. Diese können zur Korrelation zwischen Zeit und Ort der Abtastung herangezogen werden.In step (d) of the method according to the invention, as already mentioned, a filtering of a time-dependent scanning signal for determining a time-dependent ripple function takes place. As described above, a plurality of objects in the surface profiles in addition to the known fine structures that can be used for identification and / or authentication, characteristic, longer-wave structures. These can be used to correlate between time and place of the scan.
Im Maschinenbau wird die Oberflächenstruktur eines Werkstücks als Gestaltabweichung von der idealen geometrischen Oberfläche, die in der Konstruktion festgelegt wird, behandelt. Nach
So wird eine Gestaltabweichung 1. Ordnung als Formabweichung bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden Durchbiegung und Führungsfehler in den Werkzeugmaschinen angegeben. Eine Gestaltabweichung 2. Ordnung wird als Welligkeit bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden Schwingungen während der Fertigung angegeben. Eine Gestaltabweichung 3., 4. und 5. Ordnung wird als Rauheit bezeichnet und als mögliche Entstehungsursachen werden die Werkzeug-Schneidenform, der Vorschub, Spanbildung, Kristallisationsvorgänge, chemische Einwirkungen und Korrosion angegeben.Thus, a shape deviation 1st order is referred to as a shape deviation and as possible causes of causes deflection and guide errors are specified in the machine tools. A shape deviation of 2nd order is called Ripple referred and as possible causes of origin vibrations are specified during manufacture. A 3rd, 4th and 5th order shape deviation is referred to as roughness, and possible sources of origin are tool edge shape, feed, chip formation, crystallization processes, chemical effects and corrosion.
Die Zuordnung der in einem gemessenen Oberflächenprofil vorhandenen Gestaltabweichungen zu den genannten Ordnungen erfolgt in der Praxis durch Anwendung eines oder mehrerer Profilfilter. Diesem Vorgehen liegt die Modellvorstellung zugrunde, dass ein Oberflächenprofil aus der Überlagerung von Sinuswellen unterschiedlicher Amplitude, Wellenlänge und Phase beschrieben werden kann. Dementsprechend werden den unterschiedlichen Gestaltabweichungen nach
Der vorliegenden Erfindung liegt die Entdeckung zugrunde, dass es bei einer Vielzahl unterschiedlicher Gegenstände Wellenlängenbänder im Oberflächenprofil gibt, die charakteristische, wiederkehrende Struktur aufweisen, die zur Transformation eines zeitabhängigen in ein ortsabhängiges Signal verwendet werden können. Daneben gibt es Wellenlängenbänder im Oberflächenprofil, die eine charakteristische Struktur aufweisen, die als Fingerabdruck eines Gegenstands verwendet werden kann.The present invention is based on the discovery that in a multiplicity of different objects there are wavelength bands in the surface profile which have characteristic, recurring structure which can be used to transform a time-dependent into a location-dependent signal. Besides, there are wavelength bands in the surface profile that have a characteristic structure that can be used as a fingerprint of an object.
Die zur Transformation geeigneten Strukturen liegen in einem längerwelligen Bereich als die zur Identifizierung nutzbaren Strukturen. Die zur Transformation geeigneten Strukturen werden hier als Welligkeitsfunktion bezeichnet, da sie oftmals im Sinne der
Die Begriffe Welligkeit und Welligkeitsfunktion im Sinne der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die Begrifflichkeiten der
Schritt (d) dient der Extraktion der Welligkeitsfunktion aus dem Abtastsignal. Eine Möglichkeit der Extraktion stellt die in den Normen
Ein Profilfilter trennt das Profil in langwellige und kurzwellige Komponenten. Der in
- – λs-Profilfilter: definiert den Übergang von der Rauheit zu den Anteilen mit noch kürzeren Wellenlängen, die auf der Oberfläche vorhanden sind
- – λc-Profilfilter: definiert den Übergang von der Rauheit zur Welligkeit
- – λf-Profilfilter: definiert den Übergang von der Welligkeit zu den Anteilen mit noch längeren Wellenlängen, die auf der Oberfläche vorhanden sind.
- Λs profile filter: defines the transition from roughness to proportions with even shorter wavelengths present on the surface
- - λc profile filter: defines the transition from roughness to waviness
- Λf profile filter: defines the transition from ripple to portions with even longer wavelengths present on the surface.
Das Welligkeitsprofil ist das Profil, das durch das nacheinander Anwenden der λf- und λc-Profilfilter auf das Primärprofil entsteht (siehe
Bei einer Vielzahl von untersuchten Gegenständen wurde gefunden, dass es Strukturen in einem kurzwelligen Band gibt, die zur Erzeugung eines charakteristischen Fingerabdrucks dienen können. Bei vielen Gegenständen würden diese Strukturen im Sinn der
Weiterhin gibt es Strukturen, die in einem längerwelligen Band liegen und die zur Korrelation von Ort und Zeit der Abtastung verwendet werden können. Bei vielen Gegenständen würden diese Strukturen im Sinn der
Dementsprechend kann die Welligkeitsfunktion bei einer Vielzahl von Gegenständen aus dem zeitabhängigen Abtastsignal durch Anwendung zweier Profilfilter (λf- und λc-Profilfilter) extrahiert werden.Accordingly, the ripple function in a plurality of objects can be extracted from the time-varying sample signal by using two profile filters (λf and λc profile filters).
Es lässt sich im Einzelfall aus den vorliegenden Daten durch Anwenden verschiedener Filter mit unterschiedlichen Übertragungscharakteristiken und/oder unterschiedlichen Wellenlängen empirisch ermitteln, welche Filter angewendet werden müssen, um bei der Abtastung mit einer gleichförmigen, nicht-beschleunigten Bewegung und mit einer konstanten Abtastrate charakteristische „Welligkeitsstrukturen” und „Fingerabdruckstrukturen” zu gewinnen. Ebenso lässt sich empirisch ermitteln, in welchem Reflexionswinkelbereich die „Fingerabdruckstrukturen” und in welchem Reflexionswinkelbereich die „Welligkeitsstrukturen” deutlicher hervortreten. Aus diesen Untersuchungen ergibt sich dann, welche reflektierte Strahlung (direkt reflektierte und/oder diffus gestreute Strahlung) und wie viele Detektoren zur Aufnahme der reflektierten Strahlung erforderlich sind.It can be determined in each case from the present data by applying various filters with different transmission characteristics and / or different wavelengths empirically which filters must be applied to the "waviness structures" characteristic in the sampling with a uniform, non-accelerated motion and at a constant sampling rate "And" fingerprint structures "to win. Likewise, it can be empirically determined in which reflection angle range the "fingerprint structures" and in which reflection angle range the "waviness structures" emerge more clearly. From these investigations results then, which reflected Radiation (directly reflected and / or diffusely scattered radiation) and how many detectors are required to receive the reflected radiation.
In Schritt (e) wird die Welligkeitsfunktion verwendet, um ein zeitabhängige Abtastsignal in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen.In step (e), the ripple function is used to convert a time-dependent sample signal to a time-independent signal.
Dieser Schritt soll ein einem Beispiel näher erläutert werden; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass es weitere Möglichkeiten gibt, ein zeitabhängige Abtastsignal mittels der Welligkeitsfunktion in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen.This step will be explained in more detail by way of example; It should be noted, however, that there are further possibilities to convert a time-dependent sampling signal by means of the ripple function into a time-independent signal.
Es sei angenommen, dass auf der Oberfläche eine periodische Welligkeit vorliegt. Bei einer Abtastung mit einer gleichförmigen, nicht-beschleunigten Bewegung und mit einer konstanten Abtastrate entstehen entsprechende periodische Strukturen im zeitabhängigen Abtastsignal. Wird dieselbe Oberfläche mit einer konstanten Abtastrate aber mit einer beschleunigten Bewegung abgetastet, so resultiert im zeitabhängigen Abtastsignal eine Struktur, deren Wellenlänge mit der Geschwindigkeit der Bewegung abnimmt. Um den Effekt der beschleunigten Bewegung aus dem zeaabhängigen Signal zu eliminieren, müsste das Abtastsignal entlang der Zeitachse in den Abschnitten der beschleunigten Bewegung in einer entsprechenden Weise gestreckt werden, um wieder eine periodische Struktur zu erlangen.It is assumed that there is a periodic ripple on the surface. In a sample with a uniform, non-accelerated motion and at a constant sampling rate, corresponding periodic structures are formed in the time-dependent sampling signal. If the same surface is scanned at a constant scanning rate but with an accelerated motion, the time-dependent scanning signal results in a structure whose wavelength decreases with the speed of the movement. To eliminate the effect of accelerated motion from the zea-dependent signal, the scan signal would have to be stretched along the time axis in the accelerated motion portions in a corresponding manner to regain a periodic structure.
Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, das zeitabhängige Abtastsignal in ein zeitunabhängigen Signal zu überführen, darin, die ermittelte Welligkeitsfunktion abschnittsweise entlang der Zeitachse so zu strecken und/oder zu stauchen, dass jeweils zwei benachbarte Extrema (Maxima oder Minima) einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Es resultiert eine korrigierte, periodische Welligkeitsfunktion.Accordingly, one possibility for converting the time-dependent scanning signal into a time-independent signal is to stretch and / or compress the determined ripple function in sections along the time axis such that two adjacent extrema (maxima or minima) are at a constant distance from each other. The result is a corrected, periodic ripple function.
Anschließend ist das zeitabhängige Abtastsignal in derselben Weise entlang der Zeitachse abschnittsweise zu strecken und/oder zu stauchen. Damit wird das zeitabhängige Signal auf die periodische Struktur der korrigierten Welligkeitsfunktion projiziert. Es resultiert ein zeitunabhängiges Abtastsignal. Dieses wird vorzugsweise noch normiert, indem z. B. dem Abstand zweier Extrema in der korrigierten Welligkeitsfunktion ein willkürlicher Wert von z. B. 100 zugeordnet und die abschnittsweise gestreckte und/oder gestauchte, ehemalige Zeitachse des Abtastsignals in Einheiten von 100*Anzahl der Perioden in der korrigierten Welligkeitsfunktion aufgeteilt wird.Subsequently, the time-dependent scanning signal is to be stretched and / or compressed in sections in the same way along the time axis. Thus, the time-dependent signal is projected onto the periodic structure of the corrected ripple function. The result is a time-independent scanning signal. This is preferably normalized by z. B. the distance between two extremes in the corrected ripple function an arbitrary value of z. B. 100 is assigned and the partially stretched and / or compressed, former time axis of the sampling signal in units of 100 * number of periods in the corrected ripple function is divided.
Wird ein Gegenstand zu einem späteren Zeitpunkt erneut abgetastet und aus dem zeitabhängigen Abtastsignal in analoger Weise wie oben beschrieben ein normiertes, zeitunabhängiges Abtastsignal generiert, so sind diese – abgesehen von Messfehlern und Positionierungenauigkeiten – weitgehend identisch und zwar auch dann, wenn die spätere Abtastung mit einer anderen Geschwindigkeit erfolgt als die frühere Abtastung.If an object is scanned again at a later time and a standardized, time-independent scanning signal is generated from the time-dependent scanning signal in an analogous manner as described above, these are largely identical except for measurement errors and positioning inaccuracies, even if the later scan is performed with a another speed is done than the earlier scan.
Aus dem vorzugsweise normierten, zeitunabhängigen Abtastsignal kann dann das Identifizierungsmerkmal generiert werden.The identification feature can then be generated from the preferably normalized, time-independent scanning signal.
Die beschriebene Vorgehensweise ist auch erfolgreich, wenn ein Gegenstand eine Welligkeit aufweist, die nicht streng periodisch ist. Dadurch, dass das zeitabhängige Abtastsignal bei jeder Abtastung in derselben Weise transformiert wird, resultiert stets ein weitestgehend identisches Signal, das für Vergleichszwecke verwendet werden kann.The described procedure is also successful when an article has a ripple that is not strictly periodic. The fact that the time-dependent scanning signal is transformed in the same way in each scan, always results in a largely identical signal that can be used for comparison purposes.
Wichtig ist, dass bei jeder Abtastung weitestgehend derselbe Bereich erfasst wird. In den Anmeldungen
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Markierung auf dem Gegenstand als Trigger für den Beginn der Abtastung verwendet. Dazu wird der Abtaststrahl über die Oberfläche des Gegenstands geführt und ein Teil der von der Oberfläche reflektierten Strahlung mit Hilfe eines Fotodetektors erfasst. Die Markierung auf der Oberfläche des Gegenstands bewirkt eine Änderung in dem mittels Fotodetektor aufgenommenen Signal. Diese Signaländerung setzt die Aufnahme des Abtastsignals in Gang, d. h. ab Auftreten der Signaländerung wird das zeitabhängige Abtastsignal aufgenommen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a marking on the object is used as trigger for the beginning of the scanning. For this purpose, the scanning beam is guided over the surface of the object and a part of the radiation reflected by the surface is detected by means of a photodetector. The mark on the surface of the object causes a change in the signal picked up by the photodetector. This signal change initiates the recording of the sampling signal, i. H. from the occurrence of the signal change, the time-dependent sampling signal is recorded.
Ebenso ist es denkbar, eine entsprechende Markierung auch für das Ende der Aufnahme des Abtastsignals zu verwenden, indem das Abtastsignal solange aufgezeichnet wird, bis eine charakteristische Signaländerung den Aufzeichnungsprozess stoppt.It is also conceivable to use a corresponding marking also for the end of the recording of the scanning signal by recording the scanning signal until a characteristic signal change stops the recording process.
Die Markierung kann beispielsweise eine scharfe Kontraständerung sein, die sich beispielsweise durch einen Übergang einer schwarzen Bedruckung hin zu einer weißen Bedruckung ergibt. Aufgrund der hohen Absorption der schwarzen Bedruckung ist die Intensität der am Fotodetektor ankommenden reflektierten Strahlung gering. Beim Übergang von der schwarzen Bedruckung zu einer weißen Bedruckung steigt die Intensität der reflektierten Strahlung sprunghaft an, was als Trigger zum Auslösen der Aufnahme des Abtastsignals verwendet werden kann.The marking may, for example, be a sharp change in contrast which results, for example, from a transition of a black print to a white print. Due to the high absorption of the black printing, the intensity of the reflected radiation arriving at the photodetector is low. In the transition from black printing to white printing, the intensity of the reflected radiation increases abruptly, which can be used as a trigger to trigger the recording of the scanning signal.
Vorzugsweise werden bereits auf dem Gegenstand vorhandene Markierungen verwendet. Es eignen sich hierzu beispielsweise optische Codes (Barcode, Matrixcode), Logos, Schriften aber auch Kanten. Preferably, markers already present on the article are used. For this purpose, for example, optical codes (barcode, matrix code), logos, fonts but also edges are suitable.
Wie oben bereits beschrieben, kann das vorzugsweise normierte, zeitunabhängige Abtastsignal direkt als Identifizierungsmerkmal verwendet werden. In diesem Fall wird das Identifizierungsmerkmal dem vorzugsweise normierten, zeitunabhängigen Abtastsignal in Schritt (f) gleichgesetzt.As already described above, the preferably standardized, time-independent scanning signal can be used directly as an identification feature. In this case, the identification feature is set equal to the preferably normalized time-independent sampling signal in step (f).
In der Regel wird das Identifizierungsmerkmal in Schritt (f) aus dem zeitunabhängigen Abtastsignal durch verschiedene mathematische Methoden wie Filterung und/oder Untergrundabzug erzeugt. Durch diese mathematischen Methoden werden zufällige oder systematische Schwankungen, die aus Einzelmessungen resultieren können, weitestgehend eliminiert. Es ist denkbar, die Welligkeitsfunktion in dem zeitunabhängigen Abtastsignal durch entsprechende Profilfilter zu entfernen, so dass weitestgehend nur die charakteristischen Strukturen zur Identifizierung zurückbleiben.As a rule, the identification feature in step (f) is generated from the time-independent sampling signal by various mathematical methods such as filtering and / or background subtraction. These mathematical methods eliminate as far as possible random or systematic fluctuations that can result from individual measurements. It is conceivable to remove the ripple function in the time-independent sampling signal by means of corresponding profile filters so that as far as possible only the characteristic structures for identification remain.
In Schritt (g) des erfindungsgemäßen kann das Identifizierungsmerkmal mit dem Gegenstand verknüpft werden. Eine solche Verknüpfung wird in der Regel bei der erstmaligen Abtastung eines Gegenstands vorgenommen. Die erstmalige Abtastung zur Erzeugung eines ersten Identifizierungsmerkmals wird hier auch als Registrierung bezeichnet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahren wird ein charakteristischer Fingerabdruck erzeugt, der in Form von vorzugsweise speicherbaren und maschinell verarbeitbaren Daten als eindeutige Kennung für den Gegenstand verwendet werden kann.In step (g) of the invention, the identification feature can be linked to the article. Such a link is typically made on the first scan of an item. The first scan to generate a first identifier is also referred to herein as registration. By means of the method according to the invention, a characteristic fingerprint is generated, which can be used in the form of preferably storable and machine processable data as a unique identifier for the object.
Die Verknüpfung in Schritt (g) kann physikalisch oder virtuell erfolgen. Bei einer physikalischen Verknüpfung kann das Identifizierungsmerkmal beispielsweise in Form eines optischen Codes (Barcode, Matrixcode, OCR-Text oder dergleichen) auf den Gegenstand aufgedruckt oder in den Gegenstand eingebracht werden. Ebenso ist es denkbar, den Gegenstand mit einem Aufkleber, der das Identifizierungsmerkmal gespeichert enthält zu verknüpfen. Auch die Anbringung eines elektronischen Datenträgers an den Gegenstand, wie beispielsweise eines RFID-Chips, auf dem das Identifizierungsmerkmal gespeichert ist, ist denkbar.The link in step (g) can be physical or virtual. In the case of a physical linkage, the identification feature can be printed on the article or introduced into the article, for example in the form of an optical code (barcode, matrix code, OCR text or the like). It is also conceivable to associate the article with a sticker which contains the identification feature stored. The attachment of an electronic data carrier to the object, such as an RFID chip on which the identification feature is stored, is conceivable.
Bei einer virtuellen Verknüpfung wird beispielsweise eine eindeutige Nummer, die dem jeweiligen Gegenstand zugeordnet ist (ID-Nummer, Chargen-Nummer oder dergleichen) in einer Datenbank mit dem Identifizierungsmerkmal verknüpft. Das Identifizierungsmerkmal kann beispielsweise diese Nummer in einem so genannten Header (Metadaten am Anfang einer Datei) enthalten. Die Verknüpfung sorgt dafür, dass eine klare und eindeutige Zuordnung zwischen Identifizierungsmerkmal und Gegenstand besteht. Anhand des Identifizierungsmerkmals lässt sich eindeutig auf den zugehörigen Gegenstand schließen.In the case of a virtual link, for example, a unique number assigned to the respective object (ID number, batch number or the like) is linked to the identification feature in a database. For example, the identifier may include this number in a header (metadata at the beginning of a file). The link ensures that there is a clear and unambiguous association between the identification feature and the object. The identification feature clearly indicates the associated item.
Zu einem späteren Zeitpunkt kann erneut ein Identifizierungsmerkmal von dem Gegenstand erzeugt werden. Dieses zweite Identifizierungsmerkmal kann zur Identifizierung und zur Authentifizierung des Gegenstands herangezogen werden. Details hierzu können den folgenden Anmeldungen entnommen werden:
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.The invention is explained in more detail below by means of examples, without, however, limiting them to them.
Es zeigen:Show it:
In
Die Figur zeigt die Oberfläche
Von der Strahlenquelle kann ein Abtaststrahl
Der Block
Die erste Durchführung
Eine zweite Durchführung
Die Beträge der Winkel γ und δ sind vorzugsweise gleich.The amounts of the angles γ and δ are preferably the same.
Die Beträge der Winkel γ und δ liegen im Bereich von 5° bis 90°, bevorzugt im Bereich 20° bis 80°, besonders bevorzugt im Bereich 30° bis 70°, ganz besonders bevorzugt im Bereich 40° bis 60°.The amounts of the angles γ and δ are in the range of 5 ° to 90 °, preferably in the range 20 ° to 80 °, more preferably in the range 30 ° to 70 °, most preferably in the range 40 ° to 60 °.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors sind ein oder zwei weitere Durchführungen
Im vorliegenden Beispiel ist der Sensor dazu geeignet, bei der optischen Abtastung einer Oberfläche sowohl direkt reflektierte als auch diffus gestreute Strahlung zu erfassen. Die direkt reflektierte Strahlung wird mit Hilfe eines Detektors in der Durchführung
Vorzugsweise liegen alle Durchführungen in einer Ebene, um eine kompakte Bauform des Sensors zu ermöglichen.Preferably, all bushings are in one plane to allow a compact design of the sensor.
Die Verwendung eines Blocks mit zwei bis vier Durchführungen zur Aufnahme einer Strahlenquelle und von einem oder von mehreren Fotodetektoren bietet den Vorteil, dass die optischen Komponenten einfach aber dennoch in einer definierten Weise zueinander angeordnet werden können. Bevorzugt befindet sich in der Durchführung für den Laser ein Anschlag. Gegen diesen Anschlag wird die Strahlenquelle in die Durchführung geschoben, so dass sie eine vorgegebene feste Position in Bezug zum Block und den Fotodetektoren einnimmt. Die weiteren Durchführungen zur Aufnahme von Fotodetektoren können ebenfalls mit einem Anschlag versehen werden.The use of a block with two to four feedthroughs for receiving a radiation source and one or more photodetectors offers the advantage that the optical components can be arranged in a simple manner, but nevertheless in a defined manner relative to one another. Preferably, a stop is located in the passage for the laser. Against this stop, the radiation source is pushed into the bushing, so that it assumes a predetermined fixed position with respect to the block and the photodetectors. The further feedthroughs for receiving photodetectors can also be provided with a stop.
Der Block kann in einfacher Weise z. B. mittels Spritzgussverfahren aus Kunststoff ein- oder zweistückig gefertigt werden.The block can be easily z. B. by injection molding of plastic one or two pieces are made.
Der Sensor kann über ein Gehäuse verfügen, in das der Block eingebracht ist. In das Gehäuse des Sensors werden vorzugsweise weitere Komponenten eingebracht, z. B. die Steuerungselektronik für die Strahlenquelle, Signalvorverarbeitungselektronik, komplette Auswerteelektronik und Ähnliches. Das Gehäuse dient bevorzugt auch der Verankerung eines Verbindungskabels, mit dem der erfindungsgemäße Sensor mit einer Steuereinheit und/oder eine Datenerfassungseinheit zur Steuerung des Sensors und/oder zum Erfassen und Weiterverarbeiten der charakteristischen Reflexionsmuster verbunden werden kann.The sensor may have a housing into which the block is inserted. In the housing of the sensor preferably further components are introduced, for. B. the control electronics for the radiation source, signal preprocessing electronics, complete evaluation and the like. The housing preferably also serves to anchor a connection cable with which the sensor according to the invention can be connected to a control unit and / or a data acquisition unit for controlling the sensor and / or for detecting and further processing the characteristic reflection patterns.
Der Sensor kann optional über ein Fenster verfügen, das vor, hinter oder in der Außenfläche angebracht ist und die optischen Komponenten vor Beschädigung und Verschmutzung schützt. Bevorzugt bildet das Fenster die Außenfläche des Sensors. Das Fenster ist zumindest für die Wellenlänge der verwendeten Strahlung zumindest teilweise transparent.Optionally, the sensor may have a window located in front of, behind or in the outer surface protecting the optical components from damage and contamination. Preferably, the window forms the outer surface of the sensor. The window is at least partially transparent at least for the wavelength of the radiation used.
Der Sensor in
Zur Abtastung der Oberfläche eines Gegenstandes wird der erfindungsgemäße Sensor entsprechend in einem Abstand über diesen Gegenstand geführt, so dass der Fokuspunkt und Schnittpunkt der Mittelachsen auf der Oberfläche des Gegenstandes liegt.For scanning the surface of an object, the sensor according to the invention is correspondingly guided at a distance above this object, so that the focal point and intersection of the central axes lie on the surface of the object.
Bei dem genanntem Abstandsbereich von 2 bis 10 mm ist die Positionierung der abzutastenden Oberfläche eines Gegenstands gegenüber der Strahlenquelle und den Fotodetektoren einfach und hinreichend genau möglich. Bei einem zunehmenden Abstand zwischen Sensor und Gegenstand muss der Winkel des Sensors gegenüber der Oberfläche des Gegenstandes zunehmend genau eingehalten werden, um einen vorgegebenen Bereich der Oberfläche erfassen zu können, so dass die Anforderungen an die Positionierung steigen. In the mentioned distance range of 2 to 10 mm, the positioning of the surface to be scanned of an object with respect to the radiation source and the photodetectors is simple and sufficiently accurate. As the distance between the sensor and the object increases, the angle of the sensor with respect to the surface of the object must be more and more accurately maintained in order to be able to detect a predetermined area of the surface so that the positioning requirements increase.
Weiterhin nimmt die Strahlungsintensität mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle ab, so dass bei einem zunehmenden Abstand zwischen Sensor und Gegenstand die entsprechend verringerte am Gegenstand ankommende Strahlungsintensität durch eine höhere Leistung der Strahlungsquelle kompensiert werden müsste.Furthermore, the radiation intensity decreases with increasing distance from the radiation source, so that with an increasing distance between sensor and object the correspondingly reduced radiation intensity arriving at the object would have to be compensated by a higher power of the radiation source.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Oberflächesurface
- 22
- Quelle für elektromagnetische StrahlungSource of electromagnetic radiation
- 33
- Abtaststrahlscanning beam
- 44
- reflektierter Strahlreflected beam
- 55
- Fotodetektorphotodetector
- 66
- linienförmiges Strahlprofillinear beam profile
- 77
- abgetasteter Bereichscanned area
- 1010
- Blockblock
- 1111
- erste Durchführung zur Aufnahme einer Strahlenquellefirst implementation for receiving a radiation source
- 1212
- zweite Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektorssecond passage for receiving a photodetector
- 1313
- weitere Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektorsfurther implementation for receiving a photodetector
- 1414
- weitere Durchführung zur Aufnahme eines Fotodetektorsfurther implementation for receiving a photodetector
- 1515
- Außenflächeouter surface
- 1616
- AußenflächennormaleOuter surface normal
- 1818
- Fokuspunktfocus point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- GB 2097979 A [0004] GB 2097979 A [0004]
- WO 2000/65541 A [0005] WO 2000/65541 A [0005]
- WO 2003/087991 A2 [0006] WO 2003/087991 A2 [0006]
- WO 05/088533 A1 [0007, 0008, 0011, 0011, 0013, 0013] WO 05/088533 A1 [0007, 0008, 0011, 0011, 0013, 0013]
- WO 09/097975 A1 [0081, 0091] WO 09/097975 A1 [0081, 0091]
- WO 09/097980 [0081] WO 09/097980 [0081]
- DE 10200923536 [0081] DE 10200923536 [0081]
- WO 09/097974 A1 [0091] WO 09/097974 A1 [0091]
- WO 09/097979 A1 [0091] WO 09/097979 A1 [0091]
- WO 09/097980 A1 [0091] WO 09/097980 A1 [0091]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Surface Topography, A remearkable method for the identification of seals or structures in general, 3RD Annual Symposium of ESARDA at Karlsruhe, 1981, Poster 8.13, Proceedings Seiten 403–409 [0003] Surface Topography, 3RD Annual Symposium of ESARDA at Karlsruhe, 1981, Poster 8.13, Proceedings, pages 403-409 [0003]
- DIN EN ISO 4287:1998, Bild 2 [0030] DIN EN ISO 4287: 1998, Figure 2 [0030]
- ISSN0043-7131, 117. Jahrgang, April 1989, Nr. 7; Seiten 271 bis 274 [0031] ISSN0043-7131, Volume 117, April 1989, No. 7; Pages 271 to 274 [0031]
- DIN EN ISO 4287:1998 [0045] DIN EN ISO 4287: 1998 [0045]
- DIN EN ISO 4760 [0060] DIN EN ISO 4760 [0060]
- DIN EN ISO 4287:1998 [0062] DIN EN ISO 4287: 1998 [0062]
- DIN EN ISO 4760 [0064] DIN EN ISO 4760 [0064]
- DIN EN ISO 4760 [0065] DIN EN ISO 4760 [0065]
- DIN EN ISO 4287:1998 [0066] DIN EN ISO 4287: 1998 [0066]
- DIN EN ISO 11562:1997 [0066] DIN EN ISO 11562: 1997 [0066]
- DIN EN ISO 11562:1997 [0067] DIN EN ISO 11562: 1997 [0067]
- ISO 3274 [0067] ISO 3274 [0067]
- DIN EN ISO 4287:1998 [0068] DIN EN ISO 4287: 1998 [0068]
- DIN EN ISO 4760 [0069] DIN EN ISO 4760 [0069]
- DIN EN ISO 4760 [0070] DIN EN ISO 4760 [0070]
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DE (1) | DE102010021380A1 (en) |
WO (1) | WO2011147760A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010062959A1 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-14 | Bayer Technology Services Gmbh | position sensing |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2097979A (en) | 1981-05-04 | 1982-11-10 | Euratom | Utilisation of surface textures as a random marking or unique identity |
WO2000065541A1 (en) | 1999-04-23 | 2000-11-02 | The Escher Group, Ltd. | Workpiece authentication based upon one or more workpiece images |
WO2003087991A2 (en) | 2002-04-09 | 2003-10-23 | The Escher Group, Ltd. | System and method for authentication of a workpiece using three dimensional shape recovery |
WO2005088533A1 (en) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Ingenia Technology Limited | Authenticity verification methods, products and apparatuses |
WO2009097979A2 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Security element |
WO2009097974A1 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Authentication of objects |
WO2009097975A1 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Method and device for identifying and authenticating objects |
WO2009097980A2 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Security element |
DE102009023536A1 (en) | 2009-05-30 | 2010-12-02 | Bayer Technology Services Gmbh | locator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0025096D0 (en) * | 2000-10-13 | 2000-11-29 | Bank Of England | Detection of printing and coating media |
JP2009521039A (en) * | 2005-12-23 | 2009-05-28 | インジェニア・ホールディングス・(ユー・ケイ)・リミテッド | Optical authentication |
DE102008051409A1 (en) * | 2008-10-11 | 2010-04-15 | Bayer Materialscience Ag | security element |
-
2010
- 2010-05-25 DE DE102010021380A patent/DE102010021380A1/en not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-05-23 EP EP11720545.0A patent/EP2577622A1/en not_active Withdrawn
- 2011-05-23 WO PCT/EP2011/058318 patent/WO2011147760A1/en active Application Filing
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2097979A (en) | 1981-05-04 | 1982-11-10 | Euratom | Utilisation of surface textures as a random marking or unique identity |
WO2000065541A1 (en) | 1999-04-23 | 2000-11-02 | The Escher Group, Ltd. | Workpiece authentication based upon one or more workpiece images |
WO2003087991A2 (en) | 2002-04-09 | 2003-10-23 | The Escher Group, Ltd. | System and method for authentication of a workpiece using three dimensional shape recovery |
WO2005088533A1 (en) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Ingenia Technology Limited | Authenticity verification methods, products and apparatuses |
WO2009097979A2 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Security element |
WO2009097974A1 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Authentication of objects |
WO2009097975A1 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Method and device for identifying and authenticating objects |
WO2009097980A2 (en) | 2008-02-05 | 2009-08-13 | Bayer Technology Services Gmbh | Security element |
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Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
DIN EN ISO 11562:1997 |
DIN EN ISO 4287:1998 |
DIN EN ISO 4287:1998, Bild 2 |
DIN EN ISO 4760 |
ISO 3274 |
ISSN0043-7131, 117. Jahrgang, April 1989, Nr. 7; Seiten 271 bis 274 |
Surface Topography, A remearkable method for the identification of seals or structures in general, 3RD Annual Symposium of ESARDA at Karlsruhe, 1981, Poster 8.13, Proceedings Seiten 403-409 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010062959A1 (en) | 2010-12-13 | 2012-06-14 | Bayer Technology Services Gmbh | position sensing |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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