DE102017101360A1

DE102017101360A1 - Duale maschinenlesbare codes mit reaktiven eigenschaften

Info

Publication number: DE102017101360A1
Application number: DE102017101360.1A
Authority: DE
Inventors: David Snelling
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2017-10-05
Also published as: GB2548896B; GB2548896A

Abstract

Ein Verfahren zum Angeben eines Zustands des Umgebungseinflusses auf einen Gegenstands durch Verwenden einer aktiven Substanz (wie beispielsweise einer Tinte), welche mit einem Umgebungseinfluss ihre Erscheinung verändert. Duale Codes, wie beispielsweise QR-Codes, werden hergestellt, um den Zustand „vorher” bzw. „nachher” zu repräsentieren. Fehlerkorrektur- und/oder Positionsinformationen, welche in den Codes eingesetzt werden, werden durch Verändern jedes Codes auf der Grundlage selektiv unterlaufen, ob es vorgesehen ist, den Zustand des Gegenstands vor oder nach Aktivierung der aktiven Substanz als ein Ergebnis eines Umgebungseinflusses zu repräsentieren. Vor einem Umgebungseinfluss kann der unterlaufene Code (qr_ad) nicht gelesen werden, während der andere Code (qr_ue) korrekt gelesen wird. Als ein Ergebnis einer Umgebungseinwirkung, wie beispielsweise Wärme oder Licht, verursachen die chemischen (und deshalb farblichen) Veränderungen in der Tinte, welche verwendet wird, um die Codes zu drucken, die entgegengesetzte Wirkung derartig, dass der zuvor unlesbare Code nun gelesen werden kann (qr_ae) und der andere Code (qr_ud) nun unlesbar ist. Auf diese Weise produziert Scannen der Codes vor und nach dem Umgebungseinfluss zwei verschiedene Nachrichten. Deshalb unterläuft der Herstellungsprozess die Fehlerkorrektur bei zwei distinkten Codes, um zu ermöglichen, dass nur ein Typ der aktiven Substanz verwendet werden kann, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie ein Code unter Verwendung mehrerer aktiver Substanzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Angeben eines Zustands des Umgebungseinflusses auf ein Ding (wie beispielsweise einen Gegenstand) durch Verwendung maschinenlesbarer Codes (z. B. QR-Codes) unter Verwendung einer „aktiven” Substanz, welche unter Umgebungseinfluss ihre Erscheinung verändert.
Hintergrund der Erfindung
Viele Arten maschinenlesbarer Codes sind bekannt, welche eindimensionale (1-D-)Codes, welche Strichcodes verschiedener Arten umfassen, und zweidimensionale (2-D-)Codes umfassen, wie beispielsweise QR-Codes, Data Matrix und PDF 417.
1 illustriert diese Codearten, wobei 1(a) einen Strichcode vom UPC-A-Typ, 1(b) einen QR-Code, 1(c) einen Data-Matrix-Code und 1(d) einen PDF-417-Code zeigt. Der Name des Codetyps gibt im Allgemeinen eine technische Norm an, auf welcher die Codes basieren und gemäß welcher die Codes hergestellt werden. Die technische Norm kann Regeln über die Proportionen und die Konfiguration des Codes und über die Fehlerkorrekturtechniken aufstellen, wenn diese verwendet werden. 1-D-Codes setzen im Allgemeinen nur eine einfache Prüfsumme ein, jedoch sind im Prinzip komplexere Fehlerkorrekturtechniken verfügbar, insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise ausschließlich, im Fall von 2-D-Codes, wie nachfolgend erklärt.
In jedem Fall umfassen typische Verwendungen derartiger Codes Produktkennzeichnungen, Nachverfolgen von Verpackungen, Bereitstellung von Produkt- oder Dienstunterstützung, Dokumentenverwaltung, Eintrittskartenausgabe, Werbung und Couponausgabe.
2-D-Codes werden zunehmend populär, da sie viel mehr Daten als ein Strichcode speichern können. Während ein Strichcode gewöhnlich nur eine alphanumerische Zeichenfolge speichern kann, wie beispielsweise eine Produktanzahl, können 2-D-Codes verwendet werden, um eine große Spanne von Daten zu speichern, welche alphanumerische Zeichenfolgen, japanische oder chinesische Schriftzeichen, Steuerungscodes und Internet-Adressen umfassen.
In letzter Zeit sind QR-Codes insbesondere als ein Verfahren zur Steigerung der Verbraucherinteraktion mit Produkten populär geworden. Mit der Verfügbarkeit von Scanner-Apps auf Smartphones können Kunden einen QR-Code auf einem Produkt lesen und erhalten einige nützliche Informationen, wie beispielsweise eine Kontaktadresse oder Telefonnummer. Die Technik der „Hardlinks” ist besonders populär geworden, wobei der QR-Code verwendet wird, um eine Internet-Adresse zu speichern, welcher, wenn er durch eine Scanner-App eines Smartphones decodiert wird, die entsprechende Internet-Seite automatisch auf dem Bildschirm des Smartphones anzeigt. Wie Durchschnittsfachleute verstehen, kann eine Internet-Adresse als Teil eines QR-Codes in der Form von Text gemäß der Norm RFC 3986 gespeichert werden.
Ein Gegenstand, an welchem ein maschinenlesbarer Code auf irgendeine Weise befestigt ist (beispielsweise durch Drucken auf den Gegenstand selbst, durch Drucken auf ein Etikett, welches an dem Gegenstand befestigt ist, oder durch Drucken auf dessen Verpackung), kann als mit diesem maschinenlesbaren Code „gekennzeichnet” bezeichnet werden. Da eine Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich QR-Codes später beschrieben wird, wird nun etwas Hintergrund über diesen Codetyp gegeben.
Im Gegensatz zu Strichcodes, welche in einer Dimension durch einen schmalen Lichtstrahl gescannt werden, wird ein QR-Code zunächst durch einen zweidimensionalen digitalen Bildsensor aufgenommen (wie beispielsweise durch einen Kamerachip eines Smartphones) und dann durch einen Prozessor digital analysiert (gescannt, decodiert), welcher ein geeignetes Programm ausführt (wie beispielsweise eine Smartphone-App). Eine derartige Anordnung wird nachfolgend auch dann als ein „Scanner” bezeichnet, obwohl das Scannen in einer Software geschieht.
2 zeigt die Hauptteile eines QR-Codes 10. 2 zeigt den QR-Code 10 als einen schwarzen und weißen Code, und die Begriffe „schwarz” und „weiß” werden hiernach zweckmäßigerweise verwendet, um zwei Zustände zu bezeichnen, welche von einem Scanner unterschieden werden können. Es versteht sich jedoch, dass es nicht immer nötig ist, dass QR-Codes schwarz und weiß sind. Zum Zweck des Scannens ist es im Allgemeinen ausreichend, wenn helle und dunkle Strukturen vorhanden sind, welche unter bestimmten Umständen farbig sein können.
Wie ersichtlich ist, weist der QR-Code 10 insgesamt eine Form eines Quadrats auf und ist aus kleineren quadratischen Strukturen verschiedener Arten aufgebaut. Kennzeichnungsstrukturen 12 in der Form konzentrischer quadratischer Strukturen sind in drei der vier Ecken des QR-Codes 10 angeordnet, wie in 2 gezeigt. Der Prozessor lokalisiert diese Kennzeichnungsstrukturen und verwendet Ausrichtungsstrukturen 14 (kleinere Quadrate in 2), um die Größe und die Orientierung des QR-Codes zu bestimmen. Auf diese Weise kann der QR-Code in jeder Richtung und bei hoher Geschwindigkeit gelesen werden.
Die kleinsten Quadrate 18 werden „Zellen” genannt und enthalten den Informationsinhalt des QR-Codes (in einer gefalteten Weise, wie nachfolgend erklärt). Zeitstrukturen 16 sind gepunktete Linien, welche die Kennzeichnungsstrukturen 12 verbinden und dem Scanner helfen, die Position jeder Zelle zu detektieren. Spezifische Strukturen (nicht gezeigt) geben den Typ der Daten, welche codiert sind (wie beispielsweise alphanumerisch), die Stufe der angewendeten Fehlerkorrektur (siehe nachfolgend) und die verwendete Maskenstruktur (siehe nachfolgend) an. Schließlich stellt ein Freiraum 20 um den QR-Code 10 herum einen Rand bereit, um eine Verwechselung mit anderen gedruckten Symbolen oder Bildern zu vermeiden, welche in der Nähe sein können, beispielsweise als Teil der Produktverpackung, auf welche der QR-Code 10 angeordnet ist.
Die Zellen 18 sind entweder hell oder dunkel, wobei sie Bits der binären Werte „0” bzw. „1” bezeichnen und einen Datenbereich oder Datenteil des QR-Code bilden. Die Zellen repräsentieren jedoch nicht unmittelbar nützliche Daten. Stattdessen sind sie unter Verwendung eines Fehlerkorrekturalgorithmus unter Verwendung einer Reed-Solomon-Codierung codiert, welche ermöglicht, dass der QR-Code 10 auch dann gelesen werden kann, wenn er teilweise verschmutzt oder beschädigt ist, wie in 3 illustriert. Verschiedene Stufen einer Fehlerkorrekturfähigkeit sind in Abhängigkeit von dem Verwendungsfall verfügbar (wie beispielsweise einer schmutzigen Fabrik, wo eine höhere Fehlerkorrekturstufe geeignet wäre).
Wenn es beispielsweise einhundert Codeworte des QR-Codes gibt, welche codiert werden sollen, von welchen fünfzig korrigiert werden müssen, sind einhundert Codeworte eines Reed-Solomon-Codes erforderlich, weil ein Reed-Solomon Code die zweifache Menge der Codeworte erfordert, welche korrigiert werden sollen. In diesem Fall gibt es insgesamt zweihundert Codeworte, von welchen fünfzig korrigiert werden können, was eine Fehlerkorrekturrate von 25% ergibt. Der QR-Code 10 gibt die Fehlerkorrekturstufe bei der Verwendung unter Verwendung einer speziellen Struktur an (nicht in 2 gezeigt), welche neben einer der Kennzeichnungsstrukturen 12 angeordnet ist.
Bei größeren QR-Codes ist die Nachricht auf mehrere Reed-Solomon-Codeblöcke heruntergebrochen. Die Blockgröße wird so ausgewählt, dass höchstens fünfzehn Fehler in jedem Block korrigiert werden können; dies begrenzt die Komplexität des Decodieralgorithmus. Die Codeblöcke werden dann zusammen verschachtelt, wobei es weniger wahrscheinlich wird, dass eine lokalisierte Beschädigung eines QR-Codes die Kapazität eines einzelnen Blocks übersteigt.
Eine weitere Komplexitätsstufe wird durch Maskieren bereitgestellt. Maskieren invertiert bestimmte Zellen in dem Datenteil (wobei weiß nach schwarz und schwarz nach weiß verändert wird) während die anderen Zellen unverändert bleiben. Die Wirkung ist, Strukturen in dem Datenbereich aufzubrechen, welche einen Scanner verwirren könnten, wie beispielsweise große leere Bereiche oder irreführende Merkmale, welche den Kennzeichnungsstrukturen 12 ähnlich sehen. Die Maskenstrukturen sind auf einem Gitter definiert, welches so oft wie nötig wiederholt wird, um die Zellen 18 in dem Datenteil des QR-Codes 10 abzudecken. Zellen, welche den dunklen Bereichen der Maske entsprechen, werden invertiert. Verschiedene Maskenstrukturen sind verfügbar: der Codierer wählt die aus, welche am besten funktioniert (unerwünschte Merkmale in dem Endergebnis minimiert), und die ausgewählte Maske wird durch eine andere spezielle Struktur (auch nicht in 2 gezeigt) neben der für die Fehlerkorrekturstufe angegeben.
4 zeigt ein Beispiel, bei welchem eine Maskenstruktur, welche aus diagonalen Linien schwarzer Zellen besteht, angewendet wurde. Diese Struktur muss von dem Symbol, wie gescannt, subtrahiert werden, um den nicht maskierten Code wiederherzustellen, was unter Verwendung einer Exklusiv-ODER-Operation ausgeführt wird. Dann kann eine Fehlerkorrekturverarbeitung angewendet werden, um die ursprünglichen Daten wiederherzustellen.
So genannte „aktive” Tinten, welche ihre Eigenschaften unter einer Art eines Umgebungseinflusses verändern, sind bekannt, und diese können auf einem Gegenstand angewendet werden, um eine visuelle Angabe bereitzustellen, dass der Gegenstand durch eine Umgebungseinwirkung beeinträchtigt wurde. Beispielsweise kann dieses Prinzip verwendet werden, um einem Verbraucher anzugeben, ob ein Lebensmittelartikel noch frisch oder sicher zu essen ist oder ob es umgekehrt unsicher ist, beispielsweise aufgrund einer längeren Einwirkung von Raumtemperatur.
Als ein Beispiel ist die thermochrome Tinte TI 21000, erhältlich von LCR Hallcrest Inc., eine wasserbasierte thermochrome Flexo-Tinte, welche zum Drucken auf Papier oder Pappe geeignet ist. Die Tinte ist bei 3°C unterhalb einer Aktivierungstemperatur vollständig gefärbt und oberhalb der Aktivierungstemperatur farblos. Verschiedene Aktivierungstemperaturen sind verfügbar, welche 15, 31 und 47°C umfassen.
Bis jetzt wurde jedoch nicht vorgeschlagen, derartige aktive Tinten auf maschinenlesbare Codes anzuwenden. Dies zu tun würde Informationen über den Umgebungseinfluss des daran befestigten Gegenstands ermöglichen, welche durch ein Scannen bestimmt werden müssen, und danach weiter, beispielsweise über das Internet, verbreitet werden sollen. Dieses Konzept weist das Potenzial auf, das Internet der Dinge (Internet of Things, loT) breiter auf Alltagsobjekte auszudehnen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Angeben einer Veränderung des Zustands eines Gegenstands aufgrund eines Umgebungseinflusses durch Verwenden eines Paares maschinenlesbarer Codes bereitgestellt, wobei das Verfahren Ausbilden eines ersten und eines zweiten Codes zur Verwendung auf dem Gegenstand umfasst, wobei das Ausbilden selektiv eine aktive Substanz einsetzt, welche ihre Erscheinung unter dem Umgebungseinfluss derartig verändert, dass sich für jeden Code unabhängig verändert, ob der erste und der zweite Code maschinenlesbar ist.
Die maschinenlesbaren Codes sind auf irgendeine Weise dem Ding zugehörig, dessen Zustand des Umgebungseinflusses angegeben werden soll. Wo beispielsweise das Ding ein Gegenstand ist, können sie auf den Gegenstand selbst, auf einem Etikett, welches an dem Gegenstand befestigt ist, oder auf einer Verpackung des Gegenstands aufgedruckt sein.
Vorzugsweise sind die Codes so angeordnet, dass
der erste Code vor dem Umgebungseinfluss lesbar ist, aber nach dem Umgebungseinfluss unlesbar ist; und
der zweite Code vor dem Umgebungseinfluss nicht lesbar ist, aber nach dem Umgebungseinfluss lesbar ist.
Bei einer Ausführungsform umfasst die aktive Substanz eine aktive Tinte, und das Ausbilden wird durch Drucken durchgeführt. In diesem Fall umfasst das Drucken vorzugsweise zuerst Drucken der Codes mit einer nicht aktiven Tinte gefolgt von einem zweiten Drucken mit der aktiven Tinte, um ausgewählte Teile des Codes zu überdrucken.
Bei einem wie oben stehend definierten Verfahren kann jeder Code einen Datenteil und einen Nichtdatenteil umfassen. Das Ausbilden durch die aktive Substanz geschieht dann in ausgewählten Abschnitten jedes Codes, um mindestens entweder den Datenteil oder den Nichtdatenteil zu modifizieren.
Als eine Möglichkeit wird die aktive Substanz in dem Datenteil jedes Codes ausgebildet, eine Fehlerkorrektur-Codierung, welche auf den Datenteil angewendet wird, zu verstümmeln oder zu reparieren. Ersatzweise oder zusätzlich ist die aktive Substanz in dem Nichtdatenteil ausgebildet, um Positionsinformationen in dem Nichtdatenteil zu verstümmeln oder zu reparieren.
Vorzugsweise weist auch Ausbilden (z. B. Drucken) der aktiven Substanz keine Wirkung auf den ersten Code vor dem Umgebungseinfluss und Verstümmeln des ersten Codes nach dem Umgebungseinfluss (aufgrund der resultierenden Veränderung der aktiven Substanz) auf, während die gleiche aktive Substanz keine Wirkung auf den zweiten Code vor dem Umgebungseinfluss aufweist und den zweiten Code nach dem Umgebungseinfluss verstümmelt.
Der Umgebungseinfluss kann ein Einfluss mindestens einer der folgenden sein:
hohe Temperatur
niedrige Temperatur
sichtbares Licht
UV-Licht
Wasser oder Feuchtigkeit
Gas oder flüchtige Chemikalie
Toxin
Bakterien
Virus
das Ablaufen einer Zeitspanne.
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die maschinenlesbaren Codes durch optisches Scannen gelesen. Folglich kann bei einem wie oben stehend definierten Verfahren die aktive Substanz eine der folgenden sein:
eine Substanz, welche unter dem Umgebungseinfluss dunkelt; und
eine Substanz, welche unter dem Umgebungseinfluss aufhellt.
Die aktive Substanz ist mindestens eine der folgenden:
eine Tinte (welche irgendeine Art eines Farbstoffs, Pigments, Farbe usw. umfasst, welche gedruckt werden kann);
eine Faser oder ein Faden, welche zu Stoff gewebt, gestrickt, gestickt oder dergleichen werden können; und
ein Material, wie beispielsweise ein umgebungsaktiver Kunststoff, welcher zum Anwenden auf eine Oberfläche durch Einlegen, Formen oder dergleichen geeignet ist.
Die oben stehend genannte aktive Substanz kann Folgendes aufweisen:
eine aktive Tinte;
eine Faser;
ein eingelegtes Material.
In jedem Fall wird die aktive Substanz so ausgebildet, um zusammen mit einer grundlegenden nicht aktiven Substanz maschinenlesbare Codes zu konstruieren. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind beide Substanzen Tinten, wobei die aktive Tinte über der grundlegenden Tinte gedruckt wird, aber im Allgemeinen muss keine eine Tinte sein, und die aktive Substanz muss nicht notwendigerweise über der grundlegenden Substanz ausgebildet werden. Die nicht aktive Substanz kann ein von der aktiven Substanz verschiedener Substanztyp sein. Folglich kann beispielsweise eine aktive Tinte über einer grundlegenden Substanz in der Form eines eingelegten Kunststoffmaterials sein.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt QR-Codes auf der Grundlage der wohlbekannten QR-Norm derartig ein, dass jeder maschinenlesbare Code einen QR-Code umfasst.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Gegenstand bereitgestellt, auf welchen der erste und der zweite Code angewendet wurden, welche gemäß einem beliebigen wie oben stehend definierten Verfahren hergestellt wurden, wobei die Codes einen Zustand des Umgebungseinflusses auf den Gegenstand angeben.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Gegenstand bereitgestellt, auf welchen ein erster und ein zweiter maschinenlesbarer Code angewendet wird, welche durch selektives Anwenden einer aktiven Substanz ausgebildet werden, welche ihre Erscheinung unter Umgebungseinfluss derartig verändert, dass sich für jeden Code unabhängig verändert, ob der erste und der zweite Code maschinenlesbar ist.
Bei dem oben stehend genannten Gegenstand ist der erste Code vorzugsweise vor dem Umgebungseinfluss lesbar aber nach dem Umgebungseinfluss unlesbar und ist der zweite Code vor dem Umgebungseinfluss nicht lesbar aber nach dem Umgebungseinfluss lesbar.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden bestimmte Schritte des oben stehend genannten Verfahrens mit der Hilfe eines geeignet programmierten Prozessors durchgeführt. Folglich wird gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung Computerprogrammcode zur Verwendung bei einer Herstellung des ersten und des zweiten maschinenlesbaren Codes bereitgestellt, welche unter Verwendung einer aktiven Substanz ausgebildet werden, wobei der Code, wenn er durch einen Computer ausgeführt wird, folgende Operationen durchführt:

(i) auf der Grundlage einer erwünschten Nachricht für jeden des ersten und des zweiten Codes, Herstellen einer freigegebenen und nicht aktivierten (qr_ue) und einer freigegebenen und aktivierten (qr_ae) Version der Codes;
(ii) Verwenden von Duplikaten der bei (i) hergestellten Versionen, Erzeugen gesperrter Versionen von jedem Codes (qr_ud, qr_ad), bei welchen ausgewählte Abschnitte in ihrer visuellen Erscheinung umgekehrt sind: und
(iii) Erzeugen von Schablonen (qr_um, qr_am), welche die in (ii) ausgewählten Abschnitte umfassen, welche unter Verwendung der aktiven Substanz ausgebildet werden.

Der oben stehend genannte Computerprogrammcode kann auf einer Datenspeichervorrichtung gespeichert werden.
Wie bereits erwähnt, verwendet eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aktive Tinte als die aktive Substanz. Folglich wird bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Paar Codes, gedruckt mit normaler Tinte – das heißt nicht aktiver Tinte, welche sich unter Umgebungseinfluss nicht wahrnehmbar verändert – und mit aktiver Tinte, gedruckt, um eine potenzielle Veränderung des Zustands eines Gegenstands, zu welchem die Codes dazugehören, auf der Grundlage von chemischen Veränderungen in der aktiven Tinte zu repräsentieren, welche für den selektiven Teil des Druckens verwendet wird. Jeder Code enthält eine erwünschte Nachricht, wie beispielsweise „kühl gehalten” oder „nicht kühl gehalten”, „nicht belichtet” oder „belichtet”, „nicht sterilisiert” und „sterilisiert” und so weiter.
Das vorgeschlagene Verfahren unterläuft die Fehlerkorrektur bei zwei distinkten Kennzeichnungen einzigartig, um zu ermöglichen, dass nur ein Tintentyp verwendet werden muss, um die gleiche Wirkung zu erzielen, wie eine Kennzeichnung unter Verwendung mehrerer Tinten. Die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur, welche herkömmlicherweise angewendet wird, wird durch Verändern jeder Kennzeichnung auf der Grundlage unterlaufen, ob es vorgesehen ist, den Zustand der aktiven Tinte vor oder nach einer Aktivierung als Ergebnis der Umgebungsbedingungen zu repräsentieren. Die Hauptwirkung ist, dass anfänglich (vor dem Umgebungseinfluss) der unterlaufene Code einer Kennzeichnung nicht gelesen werden kann, während der andere korrekt gelesen wird. Die Wirkung wird als Ergebnis der chemischen (und deshalb farblichen) Veränderungen in der aktiven Tinte umgekehrt, welche aus dem Umgebungseinfluss resultieren. Auf diese Weise können verschiedene Nachrichten, welche zu dem Zustand des Gegenstands passen, durch Scannen der Kennzeichnungen vor und nach dem Umgebungseinfluss befördert werden.
Durch Verwenden der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Drucken dieser aktiven Kennzeichnungen deutlich zu vereinfachen und die Kosten zu reduzieren. Weil nur eine aktive Tinte verwendet werden muss, wird die Chemie deutlich vereinfacht. Der Grund dafür ist wie folgt: Verwenden von zwei aktiven Tinten macht das Recodieren der Kennzeichnungen einfach, da Null- und Eins-Bits beide verändert werden können, wenn zwei Tinten verwendet werden. Jedoch ist ein Entwerfen von sowohl „unsichtbaren” als auch „verschwindenden” Tinten, welche sich unter genau den gleichen Umgebungsbedingungen verändern, sowohl schwierig als auch teuer.
Merkmale der Ausführungsformen umfassen die folgenden:

– Ein System mit mehreren Kennzeichnungen, welche sich auf der Grundlage der gleichen Art chemischer Veränderung und Farbveränderung unabhängig verändern.
– Die Veränderung in jeder Kennzeichnung gibt eine frei und sperrt die andere (im Gegensatz zu anderen Veränderungen)
– Die Verwendung dieses Verfahrens bei einer Art eines visuell dargestellten fehlerkorrigierten Codes.
– Anwendung auf einen großen Bereich aktiver Substanzen, welche nicht auf Tinten beschränkt sind.
– Anwendung auf andere Dinge als Gegenstände, welche herkömmlicherweise QR-Codes tragen, einschließlich Lebewesen.
– Detektion eines großen Bereichs der Arten des Umgebungseinflusses, nicht nur Wärme, Licht usw. umfassend, sondern auch spezifische Toxine, Bakterien oder Viren.
– Verwenden mehr als einer Farbe oder anderer Farben als schwarz und weiß.
– Die Möglichkeit, den QR-Code an seiner grundlegenden Schablone (z. B. an Kennzeichnungsstrukturen) statt an dem Datenteil zu beschädigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nur beispielhaft wird auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen, wobei:
1(a) bis (d) einige bekannte Typen maschinenlesbarer Codes illustrieren;
2 einige wichtige Elemente eines QR-Codes zeigt;
3 einen verschmutzten oder beschädigten QR-Code zeigt;
4 das Prinzip des Maskierens zeigt, wie es auf QR-Codes angewendet wird;
5 das Prinzip der Erfindung zeigt, welches auf duale QR-Codes angewendet wird; und
6 ein Ablaufdiagramm von Schritten ist, welche bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine „aktive Tinte” (d. h. eine Tinte, welche auf einen interessierenden Umgebungseinfluss reagiert) als ein Beispiel einer aktiven Substanz beschrieben.
Im Kontext des Internet der Dinge, ermöglichen Entwicklungen bei aktiven Tinten, dass maschinenlesbare Codes, wie beispielsweise QR-Codes, als Sensoren wirken, welche am äußersten Rand des Netzwerks arbeiten. Diese chemisch aktiven Tinten verändern sich auf der Grundlage von Veränderungen in der Umgebung. Durch Entwerfen von Codes, welche als Ergebnis ihren Zustand verändern können, kann ein sehr einfacher (preiswerter) Sensortyp erzeugt werden. Der Zustand des Sensors kann dann durch herkömmliche persönliche Vorrichtungen „schwarmgelesen” werden, statt sich auf teure Vorrichtungen zu verlassen, wie beispielsweise RFID-Lesegeräte. Den Grenzen des Internets der Dinge sehr preiswerte Sensoren bereitzustellen welche durch allgegenwärtige Vorrichtungen gelesen werden können, erschließt eine Fülle neuer Möglichkeiten.

Ein denkbarer Ansatz wäre es, einfach zwei Versionen des Codes zu haben, einen für den nicht aktivierten Zustand und einen für den aktivierten Zustand, und diese unter Verwendung von drei verschiedenen Tinten zu drucken: eine, welche sich nicht verändert, eine, welche von schwarz nach weiß wechselt, und eine, welche sich von weiß nach schwarz verändert. Dieser Ansatz mit drei Tinten würde jedoch die Entwicklung von zwei verschiedenen chemischen Prozessen erfordern, welche sich auf verschiedenen Wegen unter genau den gleichen Zielumgebungsbedingungen verändern. Dies wäre eine signifikante Herausforderung in Anbetracht, dass es eine Anzahl verschiedener Umgebungsbedingungen gibt, welche betrachtet werden können, von welchen jede eine signifikante Entwicklung für einen jeweiligen Entwurf der Farbveränderungen von zwei Tinten erfordert. Hier ist eine teilweise Liste der betrachteten Tintentypen.

Aktive Tinte	Umgebungseinwirkung
Thermochrom reversibel	Temperatur
Thermochrom irreversibel	Temperatur
Photochrom reversibel	sichtbares Licht
Photochrom irreversibel	sichtbares Licht
Reversible UV-Fluoreszenz	UV-Licht
Irreversible Phosphoreszenz	sichtbares/UV-Licht
Hydrochrom reversibel	Wasser/Feuchtigkeit
Hydrochrom irreversibel	Wasser/Feuchtigkeit
Berührungssensitiv	Temperatur und Feuchtigkeit
Irreversible Sterilisation	Temperatur (mindestens 100°C)
Sauerstoff, irreversibel	Luft oder Sauerstoff
CO2, irreversibel	Luft oder CO2
Flüchtige Chemikalien, irreversibel	flüchtige Chemikalien
Zeit-Temperatur irreversibel	Zeit und Temperatur
Radiosensitiv	Strahlung
Toxinsensitiv	Toxine
Bakteriell sensitiv	Bakterien
Virussensitiv	Viren
Zeitablauf, irreversibel	Zeit

Es muss angemerkt werden, dass Zeit ein Spezialfall ist. Die anderen Typen einer Umgebungseinwirkung beziehen den Ablauf einer kürzeren oder längeren Zeitspanne zusammen mit einer betrachteten Umgebungseinwirkung ein. Im letzten Fall ist ein Zeitablauf allein ausreichend.
Folglich wäre es wünschenswert, die gleiche Wirkung mit nur einer aktiven Tinte zu erzielen (d. h. unter Verwendung einer Kombination aus einer aktiven Tinte mit einer grundlegenden nicht aktiven Tinte, welche unter dem interessierenden Umgebungseinfluss im Wesentlichen stabil ist).
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche dieses Ziel erfüllt, wird nun unter Bezugnahme auf QR-Codes beispielhaft beschrieben.
Duale Codes (hier auch Kennzeichnungen genannt) werden hergestellt, um eine potenzielle Veränderung auf der Grundlage chemischer Veränderungen in der Tinte zu repräsentieren, welche zum Drucken der Codes verwendet wird. Die Erfindung unterläuft die Reed-Solomon-Fehlerkorrektur, welche bei QR-Codes eingesetzt wird, durch Verändern jedes Codes auf der Grundlage, ob es vorgesehen ist, die chemische Tinte vor oder nach einer Aktivierung als Ergebnis der Umgebungsbedingungen zu repräsentieren. Die Hauptwirkung ist, dass die unterlaufene Nachricht eines Codes nicht gelesen werden kann, während die andere korrekt gelesen wird. Die Wirkung ist zwischen den beiden Codes als ein Ergebnis der chemischen (und deshalb farblichen) Veränderungen in der Tinte entgegengesetzt, welche zum Drucken der Codes verwendet wird.
Vor einem Beschreiben der Ausführungsform, kann es hilfreich sein, einige Begriffe wie folgt zu definieren.
Kennzeichnung (oder Code)
Ein Bereich auf einem Gegenstand, auf einem Etikett auf dem Gegenstand oder auf seiner Verpackung, welcher mit mindestens einer Tinte bedruckt ist (siehe nachfolgend), um einen maschinenlesbaren Code visuell zu repräsentieren. Nicht alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfordern eine Verwendung von Kennzeichnungen, aber der Begriff wird nachfolgend zweckmäßigerweise verwendet.
Aktive Tinte
Tinten, welche beim Drucken von Codes verwendet werden und welche auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen reagieren (Farbe verändern), z. B. Wärme, Luftfeuchtigkeit, Licht, gefährliche Chemikalien usw. Im Übrigen wird der Begriff „Tinte” zweckmäßigerweise verwendet und umfasst alle Arten von Farbstoffen, Beschichtungen oder Pigmenten, welche gedruckt werden können. Verschiedene Tinten können in Abhängigkeit von dem Typ und/oder dem Grad des Umgebungseinflusses verwendet werden, welcher detektiert werden soll. Wie bereits erwähnt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung aktiver Tinten begrenzt: andere Typen aktiver Substanzen sind möglich.
Nicht aktive(oder Basis-)Tinte
Tinten, welche unter Umgebungsbedingungen derartig stabil sind (soweit möglich), dass sie unter der Einwirkung von Wärme, Luftfeuchtigkeit, Licht, gefährlicher Chemikalien usw. nicht spürbar heller oder dunkler werden.
Unsichtbare Tinte
Eine Art einer aktiven Tinte, welche vor dem Umgebungseinfluss nicht leicht sichtbar ist (mit anderen Worten, welche nach einem Drucken für den Scanner anfänglich weiß aussieht), aber unter Umgebungseinwirkung dunkler wird oder ihre Farbe vertieft.
Verschwindende Tinte
Eine Art einer aktiven Tinte, welche vor dem Umgebungseinfluss dunkel wie gedruckt ist (mit anderen Worten, welche anfänglich schwarz aussieht), aber welche unter Umgebungseinwirkung heller wird oder sogar verschwindet, um einen transparenten/weißen Bereich auszubilden.
Aktive Kennzeichnung
Eine Kennzeichnung, welche mindestens teilweise unter Verwendung einer aktiven Tinte derartig gedruckt wird, dass sie auf ihre Umgebung durch Verändern ihrer visuellen Erscheinung und deshalb ihres lesbaren Inhalts reagiert.
Maschinenlesbarer Code
Ein Code, welcher im Prinzip durch eine Maschine lesbar ist (aber gewöhnlich nicht notwendigerweise ausschließlich optisch lesbar ist). „Im Prinzip” verweist auf die Tatsache, dass gemäß der vorliegenden Erfindung eine gegebene Kennzeichnung derartig modifiziert (verstümmelt) werden kann, dass sie entweder vor oder nach einem Umgebungseinfluss tatsächlich nicht lesbar ist.
Norm eines maschinenlesbaren Codes
Eine Spezifikation eines maschinenlesbaren Codes, wie beispielsweise QR (Quick Response), Data Matrix, PDF 417 usw.
QR-Code
Ein maschinenlesbarer Code, welcher gemäß der QR-Norm für digitales Codieren von Daten unter Verwendung gedruckter Medien hergestellt wurde und zum Scannen durch Vorrichtungen mit einer Kamera (z. B. Mobiltelefone) vorgesehen sind, wie in der Ausführungsform eingesetzt, welche nachfolgend beschrieben ist.
Datenteil
Ein Teil eines QR-Ccodes, welcher verwendbare Daten codiert.
Nichtdatenteil
Jeder Teil eines QR-Codes, welcher keine Daten codiert, sondern stattdessen zur Positionierung usw. verwendet wird.
Unbestimmt
„Unbestimmt” bedeutet, dass eine Anzahl Bits in den codierten Daten (dargestellt als schwarze oder weiße Quadrate in dem gedruckten QR-Code) verändert wurden, und/oder dass Positionsinformationen (wie beispielsweise Markierungsstrukturen bei QR) fehlen oder unbekannt sind.
Lesbar/Nicht lesbar
„Lesbar” bezeichnet eine Kennzeichnung, welche durch einen regulären Scanner (mit anderen Worte einen Scanner, welcher mit der verwendeten Norm des maschinenlesbaren Codes konform ist) gescannt und decodiert werden kann. Wie zuvor angemerkt, werden QR-Codes im Allgemeinen in ihrer Gesamtheit aufgenommen und durch Software gescannt und decodiert. Nicht lesbar bedeutet eine Kennzeichnung, welche unter Verwendung eines regulären Scanners nicht gescannt und decodiert werden kann, weil entweder der Datenteil oder der Nichtdatenteil beschädigt ist. Es sollte angemerkt werden, dass sowohl Scannen als auch Decodieren benötigt werden, um Daten aus einer Kennzeichnung wiederherzustellen. Wenn die Kennzeichnung nicht gescannt werden kann (z. B. weil der Scanner keine Positionsmarken finden kann, welche er benötigt), kann der Datenteil nicht gelesen werden; während sogar wenn die Kennzeichnung gescannt werden kann, wenn der Datenteil so verstümmelt ist, dass die Fehlerkorrektur-Codierung versagt, wird ein Decodieren nicht erfolgreich sein.
Freigegeben
„Freigegebene” Kennzeichnungen sind in ihrem normalen Zustand und können gelesen werden.
Gesperrt
Kennzeichnungen, welche unbekannte Fehlerkorrektur- und/oder Positionsinformationen aufweisen, werden als „gesperrt” bezeichnet.
Nicht aktiviert
Kennzeichnungen, welche bis jetzt nicht den Umgebungsbedingungen ausgesetzt wurden, welche eine Veränderung der Chemie der Tinte bewirken, werden als in einem „Nicht aktivierten” Zustand befindlich bezeichnet.
Aktiviert
Kennzeichnungen, welche den vorgesehenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt wurden, werden als in einem „Aktivierten” Zustand befindlich bezeichnet.
Unter Verwendung einiger der oben stehend beschriebenen Begriffe bezieht die vorliegende Erfindung die Herstellung von dualen Kennzeichnungen gemäß einer Norm für maschinenlesbare Codes ein, welche jedoch aktive Tinte umfassen, so dass eine Kennzeichnung wie gedruckt nicht lesbar ist (und nicht notwendigerweise konform zu der Norm ist). Eine Wirkung des Umgebungseinflusses (auch Umgebungseinwirkung genannt) beeinflusst die aktive Tinte, ihre Farbe zu verändern, so dass eine Kennzeichnung, welche anfänglich nicht lesbar war, lesbar wird und vice versa.
Die Verfahrensweise, welcher bei der Ausführungsform gefolgt werden soll, wird nun unter Bezugnahme auf 5 und 6 und an dem nachfolgenden Beispielcode beschrieben.
5 zeigt duale Kennzeichnungen vor einem Umgebungseinfluss (links) und nach einem Umgebungseinfluss (rechts). Die Strukturen in der Mitte repräsentieren die Quadrate (Zellen), welche unter Verwendung einer aktiven Tinte gedruckt werden müssen. Die mit „Wärme, Licht...” bezeichneten Pfeile repräsentieren eine Umgebungseinwirkung irgendeiner Art (von welchen Wärme und Licht nur Beispiele sind). 6 ist ein einfaches Ablaufdiagramm von Schritten, welche beim Produzieren der dualen Kennzeichnungen in 5 einbezogen sind, und weist die folgenden Schritte auf.
Schritt S100: Zuerst Herstellen freigegebener Versionen nicht aktivierter (qr_ue) und aktivierter (qr_ae) QR-Codes, in jedem Fall mit der gewünschten Nachricht. In dem nachfolgenden Code werden 'Un-activated' und 'Activated...' verwendet. Diese QR-Codes sollten auf die herkömmliche Weise gemäß der QR-Norm, einschließlich Fehlerkorrektur-Codierung und Maskieren, wie in der Einführung beschrieben, hergestellt werden.
Schritt S102: Unter Verwendung von Duplikaten der in S100 hergestellten QR-Codes, Erzeugen von jeweiligen gesperrten Versionen (qr_ud, qr_ad) unter Verwendung der Funktion 'disable'.
Die Funktion 'disable' verändert entweder bestimmte Module (oder Zellen) (schwarze oder weiße Quadrate, welche Bits in der Nachricht oder Fehlerkorrektur-Codierung repräsentieren) von schwarz nach weiß oder von weiß nach schwarz in Abhängigkeit von der 'turn0sto1s'-Marke (siehe den nachfolgenden Python-Code). Es ist sehr bevorzugt, dass diese Ändern-Bits gleichmäßig über die Nachricht und Fehlerkorrektur-Bits verteilt sind, um der Bildverarbeitungssoftware in den Scannern zu ermöglichen, den Code zu verarbeiten.
Schritt S104: Erzeugen von Schablonen (qr_um, qr_am), welche nur diejenigen Quadrate aufweisen, welche mit unsichtbarer Tinte gedruckt werden müssen (qr_um, qr_am). Diese Schablonen sind eine Art von Maske, welche auf die Codes qr_ue und qr_ad angewendet werden, wie durch die „+”-Zeichen in 5 angegeben. Sie werden hier als „Schablone” bezeichnet, um sie von den herkömmlichen Maskenstrukturen zu unterscheiden, auf welche bereits in der Einführung verwiesen wurde (und welche weiterhin gemäß der QR-Norm verwendet werden sollen).
Schritt S106: Drucken des nicht aktivierten, freigegebenen QR-Codes (qr_ue) zusammen mit dem aktivierten, gesperrten QR-Code (qr_ad) unter Verwendung einer „Basis-(nicht aktiven)Tinte. Die präzise Weise, in welcher dies ausgeführt wird, ist nicht wichtig; jedoch ist es zweckmäßig, die QR-Codes Seite-an-Seite (einschließlich einer über dem anderen) in dem gleichen Bereich des Gegenstands zu drucken, an welchem sie befestigt werden sollen. Auf diese Weise ist es für eine Kamera möglich, Bilder der beiden QR-Codes in einer Operation aufzunehmen.
Besonders für Gegenstände mit unebenen Oberflächen kann es bevorzugt sein, die QR-Codes auf einem selbstklebenden Etikett oder ähnlichem für eine spätere Anwendung auf den Gegenstand zu drucken.
Als ein weiterer Schritt kann es hierbei wünschenswert sein, die so gedruckte Basistinte mit einer Schutzschicht abzudecken, wie beispielsweise Lack oder klarer Folie; dies minimiert eine mögliche Wirkung des Umgebungseinflusses auf die Basistinte.
Schritt S108: Über gedruckte Teile der QR-Codes (Kennzeichnungen), welche in S106 erhalten wurden, Verwenden von unsichtbarer Tinte (welche erscheint, wenn sie durch die Umgebungsbedingungen aktiviert wird). Natürlich ist es hier wichtig, ein Einrichten zwischen dem früheren Drucken und dem Überdrucken zu gewährleisten, was ein weiterer Grund ist, auf einem Etikett statt unmittelbar auf dem Gegenstand zu drucken. Die aktive Tinte wird so ausgewählt, dass sie auf einen interessierenden Umgebungseinfluss reagiert, wie beispielsweise Wärme, Licht und so weiter, wie in der Einführung beschrieben. Unter Umständen müssen verschiedene Tinten in Abhängigkeit von dem Typ und/oder dem Grad des Umgebungseinflusses verwendet werden, welcher detektiert werden soll. Der Zweck des Überdruckens für eine Kennzeichnung ist es, durch die Addition der aktiven Tinte komplettiert (repariert) zu werden, während die andere durch die Addition der aktiven Tinte verstümmelt (beschädigt) wird.
Schritt S110: Scannen der Codes mit einem Scanner (z. B. Smartphone-Kamera plus QR-Scan-Software). Da beim Scannen vor einer Aktivierung durch die Umgebung der nicht aktivierte, freigegebene QR-Code qr_ue lesbar ist und der andere QR-Code qr_ad nicht, ist qr_ue der einzige gültige Code, welcher durch den Scanner entdeckt wird. Scanner sollten zu dem QR-Code (oder zu einer anderen Kennzeichnungsnorm) konform sein (d. h. ohne spezielle Erweiterungen).
Schritt S112: Aussetzen der Kennzeichnungen der Umgebung, wie durch die Pfeile in 5 angegeben. Dies kann so einfach sein wie Anordnen eines Produkts auf einem Regal, Aussetzen eines Gegenstands dem Sonnenlicht, Gestatten, dass Zeit vergeht und so weiter. Das Aussetzen kann absichtlich oder unabsichtlich sein; es wird jedoch erwartet, dass eine gegebene aktive Tinte nur auf bestimmte Typen und Grade der Umgebungseinwirkung reagiert. Mit Verändern der aktiven Tinte mit den Umgebungsbedingungen verändern sich die Schablonen-Bits von hell nach dunkel und der aktivierte, gesperrte Code qr_ad wird repariert.
Schritt S114: Wenn die Umgebungseinwirkung einmal ausreichend ist (beispielsweise nachdem die Kennzeichnungen Hitze von einer ausreichenden Temperatur ausgesetzt waren), wird der aktivierte, gesperrte Code qr_ad der aktivierte, freigegebene Code qr_ae, wie in 5 gezeigt, und kann nun gelesen werden. Dementsprechend wird der nicht aktivierte, freigegebene Code qr_ue durch das Auftreten zusätzlicher schwarzer Quadrate (1 Bits) in seinem Code beschädigt, um der nicht aktivierte, gesperrte Code qr_ud zu werden, welcher nicht länger gelesen werden kann.
Der Dateninhalt zwischen den beiden Codes unterscheidet sich. Beispielsweise enthält der aktivierte, freigegebene Code eine Nachricht (oder entsprechend einen Hardlink zu einer Nachricht) dergestalt, dass das Produkt neu, frisch, unbenutzt oder dergleichen ist. Der aktivierte, gesperrte Code umfasst eine Nachricht, dass der Gegenstand alt ist, abgestanden ist, in der Sonne gestanden hat oder dergleichen. Aus dem oben stehend Beschriebenen ist es offensichtlich, dass die Ausführungsform eine lesbare Kennzeichnung sowohl vor als auch nach dem Umgebungseinfluss bereitstellt. Auf diese Weise kann ein Benutzer durch Lesen der in jedem Fall bereitgestellten Nachricht positiv verifizieren, ob der Gegenstand, welcher an der Kennzeichnung befestigt ist, der interessierenden Umgebungseinwirkung ausgesetzt war oder nicht.
QR-Codes werden im Allgemeinen unter Verwendung einer Software-Anwendung erzeugt, welche auf einem PC oder einem Smartphone läuft, und ebenso werden, während die oben stehend beschriebene Verfahrensweise manuell durchgeführt werden kann, einige der in 6 gezeigten Schritte ebenso zweckmäßigerweise von einem Prozessor durchgeführt, welcher Computerprogrammcode ausführt.
Der nachfolgende beispielhaft reproduzierte Python-Code wurde verwendet, um die Bilder in 5 zu erzeugen. Die Bibliothek, welche für die grundlegende QR-Code-Erzeugung verwendet wurde, stammt aus einem Open-Source-Paket (Python QR). Die Funktion 'disable' ist für die vorliegende Erfindung von besonderer Relevanz. In dem nachfolgenden Code verweist der Begriff „Maske” auf die in 5 gezeigten Schablonen (qr_um, qr_am).
Um das oben stehend Beschriebene zusammenzufassen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Angeben eines Zustands eines Umgebungseinflusses auf einen Gegenstand durch Verwendung einer aktiven Substanz (z. B. „aktiven” Tinte) bereit, welche ihre Erscheinung mit einer Art eines Umgebungseinflusses verändert, welcher interessiert. Duale Codes, wie beispielsweise QR-Codes, werden hergestellt, um den Zustand „vorher” bzw. „nachher” zu repräsentieren. Fehlerkorrektur- und/oder Positionsinformationen, welche in den Codes eingesetzt werden, werden durch Verändern jedes Codes auf der Grundlage selektiv unterlaufen, ob es vorgesehen ist, den Zustand des Gegenstands vor oder nach Aktivierung der aktiven Substanz als ein Ergebnis des Umgebungseinflusses zu repräsentieren. Vor einem Umgebungseinfluss kann der unterlaufene Code eines Codes (qr_ad) nicht gelesen werden, während der andere Code (qr_ue) korrekt gelesen wird. Als ein Ergebnis einer Umgebungseinwirkung, wie beispielsweise Wärme oder Licht, verursachen die chemischen (und deshalb farblichen) Veränderungen in der aktiven Substanz, welche verwendet wird, um die Codes zu drucken, die entgegengesetzte Wirkung derartig, dass der zuvor unlesbare Code nun gelesen werden kann (qr_ae) und der andere Code (qr_ud) nun unlesbar ist. Auf diese Weise produziert Scannen der Codes vor und nach dem Umgebungseinfluss zwei verschiedene Nachrichten. Deshalb unterläuft der Herstellungsprozess die Fehlerkorrektur bei zwei distinkten Codes, um zu ermöglichen, dass nur ein Typ der aktiven Substanz verwendet werden kann, um die gleiche Wirkung zu erzielen wie ein Code unter Verwendung mehrerer aktiver Substanzen.
Im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung sind verschiedene Modifikationen möglich.
Oben stehend wurde Bezug genommen auf einen „Gegenstand”, an welchem die Codes auf irgendeine Weise befestigt werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf Gegenstände als solche beschränkt, sondern sie kann auch auf andere Dinge, einschließlich Lebewesen angewendet werden. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in der Form von (temporären) Tätowierungen angewendet werden, welche auf die Haut eines Menschen (wie beispielsweise eines Patienten in medizinischer Behandlung) oder an dem Fell oder der Haut eines Tieres aufgebracht werden.
Obwohl oben stehend Bezug genommen wird auf eine „Kennzeichnung”, ist die Kennzeichnung als solche nicht wesentlich. Die Codes können auf andere Weisen mit einem Ding assoziiert werden, dessen Umgebungseinfluss angegeben werden soll. Wo beispielsweise das interessierende Subjekt ein Kleidungsstück (oder ein Mensch, welcher die Kleidung trägt) ist, können die maschinenlesbaren Codes in den Stoff der Kleidung durch Weben oder Stricken mit speziellen reaktionsfähigen Fasern einbezogen sein. In diesem Fall wirken die Fasern als die aktive Substanz, auf welche oben stehend Bezug genommen wurde. Als ein anderes Beispiel können die Codes durch Formen oder Einlegen ausgebildet werden, was an der Oberfläche eines Gegenstands, beispielsweise unter Verwendung kleiner Stücke eines Kunststoffes, welcher auf den Umgebungseinfluss reagiert, angewendet wird.
Folglich ist Drucken für die Erfindung nicht wesentlich. In Fällen, bei welchen Tinte gedruckt wird, wie bei der beschriebenen Ausführungsform, muss der Begriff „Tinte” allgemein interpretiert werden. Beispielsweise weisen einige thermochrome Tinten Flüssigkristalle auf.
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der Art des Umgebungseinflusses nicht eingeschränkt. Zusätzlich zur Einwirkung von Umgebungsluft, Licht und Luftfeuchtigkeit usw. kann der Umgebungseinfluss beispielsweise Eintauchen in eine Flüssigkeit, Atmen auf die aktive Substanz oder Wischen mit einem Medium, welches die aktive Substanz aktivieren kann, umfassen. Folglich muss der Begriff „Umgebung” allgemein ausgelegt werden.
Die vorliegende Erfindung kann Anwendungen auf dem Gebiet der Gesundheitsfürsorge aufweisen. Ein spezifisches Beispiel ist eine Codekarte, welche mit mehreren Codepaaren bedruckt ist, welche jeweils das Vorhandensein eines spezifischen Toxins, spezifischer Bakterien, eines spezifischen Virus oder eines anderen spezifischen Pathogens identifizieren. Diese kann an einem Patienten befestigt werden oder einfach in einem Krankenhausraum oder dergleichen aufgehängt werden. Ein anderes Beispiel ist eine Tätowierung zum Aufkleben, welche eine aktive Substanz enthält, welche auf die Temperatur oder die Transpiration eines Patienten reagieren kann. Als eine verwandte Möglichkeit kann eine aktive Substanz, welche angewendet wird, um ein Codepaar im Fell eines Tieres (oder auf einem Halsband, Beinring oder dergleichen) auszubilden, verwendet werden, um eine Einwirkung eines spezifischen Pathogens anzugeben, welcher diese Tierspezies beeinträchtigt.
Bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform werden Schablonen auf die Zellen angewendet, welche den Dateninhalt des QR-Codes bereitstellen. Dies ist jedoch nicht wesentlich. Bei einer alternativen Ausführungsform, bei welcher ein maschinenlesbarer Code Nichtdatenteile (wie beispielsweise die Markierungsstrukturen in 2) umfasst, ist es möglich, das Prinzip der Erfindung auf diese Strukturen an Stelle des Datenteils des Codes (oder zusätzlich) anzuwenden. Auf diese Weise wird die Lesbarkeit des Codes selbst unterlaufen, statt nur der Fehlerkorrektur, welche auf den Datenteil angewendet wird. Die beiden Ausführungsformen können kombiniert werden.
Wie bereits erwähnt, sind die Begriffe „schwarz” und „weiß” in dieser Spezifikation Bezeichnungen für zwei unterscheidbare Zustände. In der Praxis können sie durch helle und dunkle Schattierungen von Grau oder einer Farbe oder sogar durch verschiedene Farben ersetzt werden, solange diese von einem Scanner unterschieden werden können.
Ferner sind die beiden Zustände reversibel: oben stehende Bezugnahmen auf „schwarz” bzw. „weiß” können umgekehrt werden, so dass die Schablonen-Bits sich von dunkel nach hell verändern statt umgekehrt. In diesem Fall ist die aktive Tinte eine „verschwindende” Tinte statt einer „unsichtbaren” Tinte.
Oben stehend wurde angenommen, dass eine „weiße” Zelle binär „0” repräsentiert und dass eine „schwarze” Zelle binär „1” repräsentiert; natürlich kann diese Konvention umgekehrt werden, wenn dies bevorzugt ist, solange die Markierungsstrukturen (12), Zeitstrukturen (16), Ausrichtungsstrukturen (14) und Freiräume (20) sowie die andere Größe, die Maskenangabe, Fehlerkorrekturbetriebsart und so weiter bleiben, wie durch die Spezifikation definiert.
Eine Kombination aus mehr als zwei Codes kann verwendet werden, wenn erwünscht ist, mehrere Nachrichten bereitzustellen. Dies kann Bereitstellen jeweiliger Codepaare umfassen, bei welchen verschiedene aktive Tinten verwendet werden, um mehr als eine mögliche Art des Umgebungseinflusses anzuzeigen. Beispielsweise kann es erwünscht sein, zusätzlich dazu, ob ein Gegenstand sterilisiert wurde oder nicht, anzuzeigen, ob der Gegenstand für eine vorgegebene Zeitspanne der Luft ausgesetzt war oder nicht, und dafür können verschiedene aktive Tinten erforderlich sein.
Der Gegenstand, an welchem die Codes befestigt sind, kann andere IoT-bezogene Fähigkeiten aufweisen, wie beispielsweise eine RFID-Kennzeichnung oder eine GPS-Vorrichtung, was die möglichen Verwendungen der Erfindung multipliziert.
Die QR-Codes, welche bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden, sind lediglich ein Beispiel. Die vorliegende Erfindung kann auf andere Formen von maschinenlesbaren Codes angewendet werden, mindestens auf 2-D-Codes und möglicherweise auch auf 1-D-Codes.
Tatsächlich kann die gleiche Strategie, selektives Freigeben und Sperren mehrerer Instanzen einer Fehlerkorrektur-codierten Nachricht, in jeder Situation angewendet werden, in welcher mehrere Nachrichten parallel gesendet werden können, wo Veränderungen auftreten können.
Obwohl ein Reed-Solomon-Code Teil der QR-Norm ist, ist er im Übrigen für die Erfindung nicht wesentlich. Ein Reed-Solomon-Code ist eine Teilmenge von BCH-Codes, und es gibt andere Codierungsarten, welche auf maschinenlesbare Codes angewendet werden können und mit welchen die vorliegende Erfindung deshalb angewendet werden kann.
Wie obenstehend angegeben, können mindestens manche Merkmale der Erfindung von einem Prozessor durchgeführt werden, welcher Computerprogrammcode ausführt. Wie hier beschrieben, kann ein Prozessor eine oder mehrere universelle Verarbeitungsvorrichtungen umfassen, wie beispielsweise einen Mikroprozessor, eine Zentraleinheit oder dergleichen. Der Prozessor kann einen Computer-Mikroprozessor mit komplexem Befehlssatz (CISC), einen Computer-Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC), einen Mikroprozessor mit sehr langen Befehlsworten (VLIW) oder einen Prozessor, welcher andere Befehlssätze implementiert, oder Prozessoren umfassen, welche eine Kombination von Befehlssätzen implementieren. Der Prozessor kann auch eine oder mehrere Spezialverarbeitungsvorrichtungen umfassen, wie beispielsweise einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), ein Feldprogrammierbares Gatter-Array (FPGA), einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen Netzwerkprozessor oder dergleichen. Bei einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Prozessor konfiguriert, Anweisungen zum Durchführen der hier diskutierten Operationen und Schritte auszuführen.
Der oben stehend genannte Computerprogrammcode kann auf einer Datenspeichervorrichtung gespeichert werden. Die Datenspeichervorrichtung kann ein computerlesbares Medium umfassen, wobei der Begriff ein einzelnes Medium oder mehrere Medien bezeichnen kann (z. B. eine zentrale oder eine verteilte Datenbank und/oder dazugehörende Cache-Speicher und Server), welche konfiguriert sind, computerausführbare Anweisungen zu befördern oder darauf gespeicherte Datenstrukturen aufweisen. Computerausführbare Anweisungen können beispielsweise Anweisungen und Daten umfassen, welche durch einen Universalcomputer, einen Spezialcomputer oder eine Spezialprozesseinheit (z. B. ein oder mehrere Prozessoren) zugänglich sind und bewirken, dass diese eine oder mehrere Funktionen oder Operationen durchführen. Folglich kann der Begriff „computerlesbares Speichermedium” auch jedes Medium umfassen, welches zum Speichern, Codieren oder Befördern eines Satzes von Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine in der Lage ist, und welche bewirken, dass die Maschine eines oder mehrere der Verfahren der vorliegenden Offenbarung durchführt. Der Begriff „computerlesbares Speichermedium” kann dementsprechend so verstanden werden, dass er mindestens Halbleiterspeicher, optische Medien und magnetische Medien umfasst. Beispielhaft und nicht beschränkend können derartige computerlesbare Medien nicht flüchtige computerlesbare Speichermedien umfassen, einschließlich Direktzugriffsspeicher (RAM), Nur-Lese-Speicher (ROM), elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen, Flash-Speichervorrichtungen (z. B. Halbleiterspeichervorrichtungen).
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Diese Erfindung vereinfacht das Ausbilden aktiver Codes, welche auf einen Umgebungseinfluss reagieren können, deutlich und reduziert seine Kosten. Durch Ermöglichen der Verwendung einer einzelnen aktiven Substanz wird die Chemie deutlich vereinfacht, wobei ermöglicht wird, dass aktive Codes breiter eingesetzt werden, und eine potenziell große Anzahl von Gegenständen zu dem Internet der Dinge hinzugefügt wird. Allgemeiner gesagt, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass ein Umgebungseinfluss für eine breite Vielfalt von Dingen, einschließlich Lebewesen, angegeben wird, wobei ermöglicht wird, dass ihr Zustand sowohl vor als auch nach dem Umgebungseinfluss durch eine Maschine gelesen wird.
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 Nicht-Patentliteratur

Norm RFC 3986 [0006]

Claims

Verfahren zum Angeben einer Veränderung des Zustands eines Gegenstands aufgrund eines Umgebungseinflusses durch Verwenden eines Paares maschinenlesbarer Codes, wobei das Verfahren Ausbilden eines ersten und eines zweiten Codes zur Verwendung auf dem Gegenstand umfasst, wobei das Ausbilden selektiv eine aktive Substanz einsetzt, welche ihre Erscheinung unter dem Umgebungseinfluss derartig verändert, dass sich für jeden Code unabhängig verändert, ob der erste und der zweite Code maschinenlesbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die erste Kennzeichnung vor dem Umgebungseinfluss lesbar ist, aber nach dem Umgebungseinfluss unlesbar ist; und die zweite Kennzeichnung vor dem Umgebungseinfluss nicht lesbar ist, aber nach dem Umgebungseinfluss lesbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die aktive Substanz eine aktive Tinte umfasst, und das Ausbilden durch Drucken durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Drucken vorzugsweise zuerst Drucken der Codes mit einer nicht aktiven Tinte gefolgt von einem zweiten Drucken mit der aktiven Tinte umfasst, um ausgewählte Teile des Codes zu überdrucken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Code einen Datenteil und einen Nichtdatenteil umfasst und Ausbilden durch die aktive Substanz in ausgewählten Abschnitten jedes Codes auftritt, um mindestens einen von dem Datenteil und dem Nichtdatenteil zu modifizieren.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die aktive Substanz in dem Datenteil jedes Codes ausgebildet wird, um eine Fehlerkorrektur-Codierung, welche auf den Datenteil angewendet wird, zu verstümmeln oder zu reparieren.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die aktive Substanz in dem Nichtdatenteil ausgebildet wird, um Positionsinformationen in dem Nichtdatenteil zu verstümmeln oder zu reparieren.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei Ausbilden der aktiven Substanz keine Wirkung auf den ersten Code vor dem Umgebungseinfluss aufweist und den ersten Code nach dem Umgebungseinfluss verstümmelt, während es keine Wirkung auf den zweiten Code vor dem Umgebungseinfluss aufweist und den zweiten Code nach dem Umgebungseinfluss repariert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umgebungseinfluss einen Einfluss von mindestens einem der folgenden umfasst: hohe Temperatur niedrige Temperatur sichtbares Licht UV-Licht Wasser oder Feuchtigkeit Gas oder flüchtige Chemikalie Toxin Bakterien Virus das Ablaufen einer Zeitspanne.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Substanz eine der folgenden ist: eine Substanz, welche unter dem Umgebungseinfluss dunkelt; und eine Substanz, welche unter dem Umgebungseinfluss aufhellt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Substanz mindestens eines des Folgenden umfasst: eine aktive Tinte; eine Faser; ein eingelegtes Material.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Code ein QR-Code ist.
Gegenstand, auf welchen der erste und der zweite Code angewendet wurden, welche nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurden, wobei die Codes einen Zustand des Umgebungseinflusses auf den Gegenstand angeben.
Gegenstand, auf welchen ein erster und ein zweiter maschinenlesbarer Code angewendet wird, welche durch selektives Anwenden einer aktiven Substanz ausgebildet werden, welche ihre Erscheinung unter Umgebungseinfluss derartig verändert, dass sich für jeden Code unabhängig verändert, ob der erste und der zweite Code maschinenlesbar sind.
Gegenstand nach Anspruch 14, wobei der erste Code vorzugsweise vor dem Umgebungseinfluss lesbar aber nach dem Umgebungseinfluss unlesbar ist und der zweite Code vor dem Umgebungseinfluss nicht lesbar aber nach dem Umgebungseinfluss lesbar ist.
Computerprogrammcode zur Verwendung bei einer Herstellung des ersten und des zweiten maschinenlesbaren Codes, welche unter Verwendung einer aktiven Substanz ausgebildet werden, wobei der Code, wenn er durch einen Computer ausgeführt wird, folgende Operationen durchführt: (i) auf der Grundlage einer erwünschten Nachricht für jeden des ersten und des zweiten Codes, Herstellen einer freigegebenen und nicht aktivierten (qr_ue) und einer freigegebenen und aktivierten (qr_ae) Version der Codes; (ii) Verwenden von Duplikaten der bei (i) hergestellten Versionen, Erzeugen gesperrter Versionen von jedem Codes (qr_ud, qr_ad), bei welchen ausgewählte Abschnitte in ihrer visuellen Erscheinung umgekehrt sind; und (iii) Erzeugen von Schablonen (qr_um, qr_am), welche die in (ii) ausgewählten Abschnitte umfassen, welche unter Verwendung der aktiven Substanz ausgebildet werden.