DE102013102366A1

DE102013102366A1 - Vorrichtungen zur Herstellung und zum Auslesen eines Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz

Info

Publication number: DE102013102366A1
Application number: DE201310102366
Authority: DE
Inventors: Nils Biermann; Hilmar Rauhe
Original assignee: INFORMIUM AG
Current assignee: INFORMIUM AG
Priority date: 2013-03-10
Filing date: 2013-03-10
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung und zum Auslesen eines Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung und eine weitere zum Auslesen eines Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz.
Aus dem Stand der Technik sind maschinenlesbare Identifikationsmerkmale wie Barcodes, Matrixcodes und Quick-Response Codes bekannt. Diese werden üblicherweise dazu genutzt, um Gegenstände zu kennzeichnen und mit Lesegeräten wieder identifizieren zu können. Diesen Identifikationsmerkmalen ist gemeinsam, dass sie – auf z. T. triviale Weise – kopiert werden können: Entweder werden sie direkt mit einem Kopiergerät reproduziert oder mit einem dafür vorgesehenen Lesegerät dekodiert und einem Drucker beliebig oft reproduziert. Damit können die genannten Identifikationsmerkmale nicht zu einer zweifelsfreien Identifikation des gekennzeichneten Gegenstandes verwendet werden.
In der DE-B-10345669 wird beschrieben, ein maschinenlesbares Merkmal mit einer zufälligen Anordnung von Papierfasern zu einem Sicherheitsmerkmal zu kombinieren. Hierbei wird das Zufallsmerkmal jedoch durch das jeweilige Trägermaterial gebildet. Damit ist es vom jeweiligen Trägermaterial abhängig und nicht material-unabhängig einsetzbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein maschinenlesbares Identifikationsmerkmal zur Verfügung zu stellen, das nicht kopiert werden kann und das die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Identifikationsmerkmals mit integriertem physikalischem Kopierschutz – nachfolgend auch als „Crypto-ID“ bezeichnet – sowie eines Lesegerätes, das diese „Crypto-ID“ lesen kann.
Eine erfindungsgemäße Crypto-ID ist wie folgt erhältlich:
Ein maschinenlesbares Identifikationsmerkmal (z.B. Barcode, Matrixcode, QR-Code) wird mit einem physikalischen Zufallsmerkmal kombiniert. Bei dem physikalischen Zufallsmerkmal handelt es sich um ein Merkmal, das in der Literatur u.a. als „Zufallsstruktur“ („random structure“), „Unikat“, „physikalische Signatur“ oder „physical imperfection“ bezeichnet wird und z.B. in der Anmeldung WO002004070667A2 beschrieben ist.
Während das Identifikationsmerkmal der Identifikation des gekennzeichneten Gegenstandes dient, bevorzugt der individuellen Identifikation (sogenannte Serialisierung), dient das Zufallsmerkmal als Kopierschutz, da es nicht reproduziert werden kann.
Identifikationsmerkmal und Zufallsmerkmal werden wie im Folgenden beschrieben konstruiert, um daraus ein einheitliches, materialunabhängiges Merkmal zu erhalten, das auch mit nur einem Sensor gelesen werden kann.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Herstellung eines Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

a) ein maschinenlesbares Identifikationsmerkmal erzeugt, vorzugsweise in Form eines Matrixcodes oder QR-Codes,
b) das Identifikationsmerkmal auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufdruckt, bevorzugt im Tintenstrahldruck, Digitaldruck oder Thermodruck, besonders bevorzugt im Tintenstrahldruck,
c) ein physikalisches Zufallsmerkmal erzeugt, indem sie eine aushärtbare Flüssigkeit, die bevorzugt transparent ist und die Partikel eingemischt enthält, die in der Lage sind, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, zu emittieren oder zu reflektieren, entweder gemeinsam mit dem Identifikationsmerkmal oder separat, aber in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Identifikationsmerkmal auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufbringt, wobei sich die Partikel während des Aufbringens zufällig verteilen und durch Aushärten in ihrer jeweils zufälligen Position fixiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in Schritt c) Partikel eingesetzt, deren Fähigkeit, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, zu emittieren oder zu reflektieren abhängig ist von der Wellenlänge oder dem Winkel einer elektromagnetischen Strahlungsquelle.
Erfindungsgemäß bevorzugte Partikel sind beispielsweise fluoreszierende Pigmente, Metallglanzpigmente, Interferenzpigmente oder Teilchen mit strukturierten Oberflächen (z.B. diffraktiven Strukturen).
Diese Partikel, die einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellen, haben eine Größe, die in einem bestimmten Verhältnis zur Größe der Dots/Module steht, aus denen das Identifikationsmerkmal gebildet wird.
Das Verhältnis der Größe der Dots/Module zu der Größe der Partikel liegt vorzugsweise zwischen 1000:1 und 1:1, bevorzugt zwischen 100:1 und 1:1.
Die aushärtbare Flüssigkeit, in die die Partikel eingemischt werden, ist vorzugsweise ein Beschichtungsmittel, Druckfarbe, Tinte oder Klebstoff.
Sie wird insbesondere mit einem geeigneten Gerät, das über eine Düse oder einen Kontaktkopf verfügt, mit dem die Flüssigkeit auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufgebracht werden kann (z.B. mit einem Drucker, einem Dispenser) auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufgebracht.
Die erfindungsgemäßen Partikel können erfindungsgemäß in der Druckfarbe, mit der das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal aufgedruckt wird, enthalten sein, mittels einer zweiten Druckfarbe oder einer Beschichtung in unmittelbare Nähe des maschinenlesbaren Identifikationsmerkmals positioniert werden, so dass sie mit einem einzigen Sensor gemeinsam gelesen werden können, oder mittels einer zweiten Druckfarbe über das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal gedruckt oder auf ein Trägermaterial gedruckt werden, mit dem das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal überlagert wird (z.B. transparente Folie).
Um Identifikationsmerkmal und Zufallsmerkmal zu integrieren, wird jeweils eine der folgenden Methoden angewandt:
Methode 1 (Integration über Druckfarbe):
In die Druckfarbe, mit der das Identifikationsmerkmal gedruckt wird, werden die oben beschriebenen Partikel – in einer dem Fachmann bekannten Weise – integriert. Die Partikel verteilen sich beim Verdrucken in der Druckfarbe zufällig und werden durch das Aushärten der Druckfarbe in ihrer zufälligen Position fixiert und bilden dadurch ein Zufallsmuster. Druckt man mit dieser Druckfarbe maschinenlesbare Identifikationsmerkmale (Matrixcodes, Quick-Response Codes), so befinden sich in dessen Dots (Modulen) zufällige Muster der oben genannten Partikel.
Methode 2 (Integration über räumliche Anordnung):
Identifikationsmerkmal und Zufallsmerkmal werden mit unterschiedlichen Systemen aufgebracht, die Aufbringung erfolgt dabei auf dem zu kennzeichnenden Gegenstand in unmittelbare räumliche Nähe zueinander, bevorzugt nicht weiter voneinander entfernt als der Durchmesser des Identifikationsmerkmals beträgt. Z.B. können beide Merkmale unmittelbar nebeneinander aufgebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, beide in – oder über – eineinander aufzubringen. Z.B. kann entweder das Identifikations- oder das Zufallsmerkmal auf eine transparente Folie gedruckt sein, die dem jeweils anderen Merkmal überlagert ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Auslesen und Auswerten eines erfindungsgemäßen Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

a) das erfindungsgemäß erhältliche kopiergeschützte Identifikationsmerkmal nach dem Verdrucken mit einem Sensor, bevorzugt einer Digitalkamera, besonders bevorzugt mit einem Digitalmikroskop aufnimmt,
b) die vom Sensor erhaltenen Rohdaten (Bilddaten) sodann mit einem angeschlossenen Computer in einen eindeutigen Code weiterverarbeitet und in einer Datenbank speichert.

Die Weiterverarbeitung der Rohdaten (Bilddaten) geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß das Identifikationsmerkmal dekodiert wird (z.B. Datamatrix gemäß ISO/IEC 16022:2000) und das Zufallsmerkmal mit einer physikalischen Einwegfunktion („Physical one-way function“ siehe Ravikanth 2001, 2002 bzw. „physically unclonable function") in einen eindeutigen Code transformiert wird.
Um die erfindungsgemäß erhältliche „Crypto-ID“ als integriertes Merkmal auch mit nur einem Sensor zu lesen, werden Bildausschnitt, Vergrößerung und Auflösung des Sensors so gewählt, dass das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal vollständig von der Aufnahme erfasst wird und gleichzeitig die einzelnen Mikropartikel erkennbar sind.
Geeignet als Sensoren sind beispielsweise Industriekameras mit C-Mount Objektiven und einem Abbildungsverhältnis zwischen –10:1 und –0,5:1 oder Objektiven zwischen 0,01 und 100-facher Vergrößerung, bevorzugt zwischen 0,1 und 10-facher Vergrößerung. Geeignet als mobile Sensoren (Handheld) sind Digitalkameras, Photohandys oder Smartphones, bevorzugt mit Vorsatzoptiken, z.B. Vorsatzlinsen wie sie z.B. für das iPhone angeboten werden, besonders bevorzugt mit zusätzlicher Illumination, wie sie ebenfalls auf dem Markt z.B. für das iPhone angeboten werden..
Für die nachträgliche, eindeutige Identifikation eines solcherart gekennzeichneten Gegenstandes wird das beschriebene Merkmal mit einem Sensor, vorzugsweise mit einem mobilen Sensor, wie oben beschrieben aufgenommen und in der Datenbank nach Übereinstimmungen gesucht. Wird das Identifikationsmerkmal darin gefunden und stimmt das Zufallsmuster hinreichend genau mit dem gespeicherten Zufallsmuster überein, so wird damit die Identität des gekennzeichneten Gegenstandes verifiziert und es können die in der Datenbank über den Gegenstand gespeicherten Informationen abgerufen werden.
Beispiele:
1) Kennzeichnung von Verpackungen mit DoD-Drucker:
Es wird eine Tinte für Drop-on-demand (DoD) Drucker hergestellt, die aus einer DoD-geeigneten Tinte besteht, in die zwischen 0,001% und 1% Interferenz-Pigment eingemischt werden. Eine geeignete Zubereitung ist z.B. transparenten Tinte mit UV-Tracer (z.B. TKD UV-010, REA), in die 0,01 Gewichts-% einer 1:1 Mischung aus Iriodin 211 und 231 (Merck) Pigment eingemischt werden. Mit dieser Tinte werden sodann Verpackungen bedruckt, in dem individuelle Datamatrix-Codes auf diese aufgedruckt werden. Damit erhält jede Verpackung einen individuellen Datamatrix-Code, der überdies ein spezifisches Zufallsmuster aus Iriodin Teilchen enthält. Das solcherart auf jeder einzelnen Verpackung erhaltene Sicherheitsmerkmal wird sodann mit einem Sensor, vorzugsweise mit einem mobilen Sensor, wie oben beschrieben in eine Datenbank eingelesen. Die solcherart eingelesenen Verpackungen können nachträglich jederzeit wieder mit einem Sensor wie oben beschrieben überprüft werden.
2) Kennzeichnung von Verpackungen mit DoD und CIJ-Drucker:
Es wird eine Tinte für Drop-on-demand (DoD) Drucker hergestellt, die aus einer DoD-geeigneten Tinte besteht, in die Metallglanz- oder Interferenz-Pigmente eingemischt werden (z.B. wie bereits beschrieben). Im Falle pigmentierter Tinten liegt die Konzentration zweckmäßigerweise höher als im Fall einer transparenten Tinte. Mit dieser Tinte werden sodann Verpackungen in einem wahlfreien Druckbild bedruckt. Zusätzlich wird in unmittelbare räumliche Nähe dieses Druckbildes auf jede einzelne Verpackung mit einem Continuous-InkJet Drucker ein jeweils individueller Datamatrix-Code verdruckt. Das solcherart auf jeder einzelnen Verpackung erhaltene Sicherheitsmerkmal wird sodann mit einem Sensor, vorzugsweise mit einem mobilen Sensor, wie oben beschrieben in eine Datenbank eingelesen. Die solcherart eingelesenen
Verpackungen können nachträglich jederzeit wieder mit einem Sensor wie oben beschrieben überprüft werden.
3) Kennzeichnung von Verpackungen mit CIJ-Drucker:
Es wird eine Tinte für Continuous-Ink-Jet (CIJ) Drucker hergestellt, die aus einer CIJ-geeigneten Tinte besteht, in die zwischen 0,001 und 0,1 Gewichts-% Iriodin 111 (Merck) Pigment eingemischt werden. Mit dieser Tinte werden sodann Verpackungen bedruckt, in dem individuelle Datamatrix-Codes auf diese aufgedruckt werden. Damit erhält jede Verpackung einen individuellen Datamatrix-Code, der überdies ein spezifisches Zufallsmuster aus Iriodin 111 Teilchen enthält. Das solcherart auf jeder einzelnen Verpackung erhaltene Sicherheitsmerkmal wird sodann mit einem Sensor, vorzugsweise mit einem mobilen Sensor, wie oben beschrieben in eine Datenbank eingelesen. Die solcherart eingelesenen Verpackungen können nachträglich jederzeit wieder mit einem Sensor wie oben beschrieben überprüft werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Fälschungssicherung von Produkten.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
Verzeichnis der Abbildungen (Figuren) mit Bezugszeichen:
.: Identifikationsmerkmal mit integriertem Kopierschutz nach Methode 1 (Integration über Druckfarbe), siehe auch Beispiel 1 und Beispiel 3.

A:: Matrixcode
B:: Modul (Dot) des Matrixcodes
C:: Teilchen, illuminiert aus Winkel 1
D:: Teilchen, illuminiert aus Winkel 2

: Identifikationsmerkmal mit integriertem Kopierschutz nach Methode 2 (Integration über räumliche Anordnung), siehe auch Beispiel 2.

A:: Matrixcode
B:: Zufallscode
C:: Teilchen, illuminiert aus Winkel 1
D:: Teilchen, illuminiert aus Winkel 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10345669 B [0003]
WO 002004070667 A2 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO/IEC 16022:2000 [0021]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines Identifikationsmerkmals mit integriertem Kopierschutz, dadurch gekennzeichnet, daß sie a) ein maschinenlesbares Identifikationsmerkmal erzeugt, vorzugsweise in Form eines Matrixcodes oder Quick-Response Codes, b) das Identifikationsmerkmal auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufdruckt, bevorzugt im Tintenstrahldruck, Digitaldruck oder Thermodruck, besonders bevorzugt im Tintenstrahldruck, c) ein physikalisches Zufallsmerkmal erzeugt, indem sie eine aushärtbare Flüssigkeit, die bevorzugt transparent ist und die Partikel eingemischt enthält, die in der Lage sind, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, zu emittieren oder zu reflektieren, entweder gemeinsam mit dem Identifikationsmerkmal oder separat, aber in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Identifikationsmerkmal auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufbringt, wobei sich die Partikel während des Aufbringens zufällig verteilen und durch Aushärten in ihrer jeweils zufälligen Position fixiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß c) in die aushärtbare Flüssigkeit eingemischten Partikel solche sind, deren Fähigkeit, elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, zu emittieren oder zu reflektieren abhängig ist von der Wellenlänge oder dem Winkel einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, insbesondere fluoreszierende Pigmente, Metallglanzpigmente, Interferenzpigmente oder Teilchen mit strukturierten Oberflächen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Dots oder Module, aus denen das Identifikationsmerkmal gebildet wird, in einem bestimmten Verhältnis zur Größe der Partikel steht, aus denen das Zufallsmerkmal gebildet wird, insbesondere im Verhältnis im Bereich von 1000:1 bis 1:1, bevorzugt im Bereich von 100:1 bis 1:1.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Flüssigkeit, in die die Partikel eingemischt werden, vorzugsweise ein Beschichtungsmittel, Druckfarbe, Tinte oder Klebstoff ist,
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Düse oder einen Kontaktkopf, mit dem die Flüssigkeit auf den zu kennzeichnenden Gegenstand aufgebracht werden kann, bevorzugt einen Drucker oder einen Dispenser.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß c) in die aushärtbare Flüssigkeit eingemischten Partikel a) in der Druckfarbe, mit der das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal aufgedruckt wird, enthalten sind, oder b) mittels einer zweiten Druckfarbe oder einer Beschichtung in unmittelbare Nähe des maschinenlesbaren Identifikationsmerkmals positioniert werden, so daß sie mit einem einzigen Sensor gemeinsam gelesen werden können, oder c) mittels einer zweiten Druckfarbe über das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal gedruckt oder auf ein Trägermaterial gedruckt werden, mit dem das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal überlagert wird, vorzugsweise eine transparente Folie.
Vorrichtung zum Auslesen und Auswerten eines Identifikationsmerkmals, vorzugsweise eines mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellten Identifikationsmerkmals dadurch gekennzeichnet, daß sie a) das kopiergeschützte Identifikationsmerkmal nach dem Verdrucken mit einem Sensor, bevorzugt einer Digitalkamera, besonders bevorzugt mit einem Digitalmikroskop aufnimmt, b) die vom Sensor erhaltenen Rohdaten sodann mit einem angeschlossenen Computer in einen eindeutigen Code weiterverarbeitet und in einer Datenbank speichert.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterverarbeitung der Rohdaten dadurch erfolgt, daß das Identifikationsmerkmal dekodiert wird und das Zufallsmerkmal mit einer physikalischen Einwegfunktion in einen eindeutigen Code transformiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man, um das mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellte Identifikationsmerkmal als integriertes Merkmal auch mit nur einem Sensor lesen zu können, Bildausschnitt, Vergrößerung und Auflösung des Sensors so wählt, daß das maschinenlesbare Identifikationsmerkmal vollständig von der Aufnahme erfasst wird und gleichzeitig die einzelnen Mikropartikel erkennbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die als Sensoren Industriekameras mit geeigneten Objektiven, insbesondere. C-Mount Objektiven und einem Abbildungsverhältnis zwischen –10:1 und –0,5:1 oder Objektiven zwischen 0,01 und 100-facher Vergrößerung, bevorzugt zwischen 0,1 und 10-facher Vergrößerung, oder als mobile Sensoren Digitalkameras, Photohandys oder Smartphones, bevorzugt mit Vorsatzoptik, besonders bevorzugt mit zusätzlicher Illumination, umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, die zur nachträglichen, eindeutigen Identifikation eines gemäß Anspruch 1c) gekennzeichneten Gegenstandes a) das nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erhältliche Identifikationsmerkmal mit einem Sensor, vorzugsweise mit einem mobilen Sensor, aufnimmt, b) in der Datenbank nach Übereinstimmungen sucht und wenn das Identifikationsmerkmal in der Datenbank gefunden wird und das Zufallsmuster hinreichend genau mit dem gespeicherten Zufallsmuster überein stimmt, dadurch die Identität des gekennzeichneten Gegenstandes verifiziert und den Abruf der in der Datenbank über den Gegenstand gespeicherten Informationen ermöglicht.