ITVE20120046A1

ITVE20120046A1 - APPARATUS FOR DETECTION OF THE MORPHOLOGICAL CHARACTERISTICS OF A KEY.

Info

Publication number: ITVE20120046A1
Application number: IT000046A
Authority: IT
Inventors: Renato Andreola; Luca Bolognese; Michele Donadini
Original assignee: Silca Spa
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-06-25

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

"Apparecchio per il rilevamento delle caratteristiche morfologiche di una chiave" "Apparatus for detecting the morphological characteristics of a key"

La presente invenzione concerne un apparecchio per il rilevamento delle caratteristiche morfologiche di una chiave, particolarmente per il rilevamento della cifratura di chiavi punzonate o laser. The present invention relates to an apparatus for detecting the morphological characteristics of a key, particularly for detecting the bitting of dimple or laser keys.

Allo stato attuale sono note macchine per la duplicazione di chiavi punzonate e di chiavi laser, a traccia interna o esterna. At present, machines are known for duplicating dimple keys and laser keys, with internal or external marks.

Sono in particolare note macchine duplicatrici meccaniche, le quali utilizzano un tastatore per leggere le caratteristiche della chiave, sia in termini di profondità che di posizione, ed una fresa solidale al tastatore in modo da praticare analoghe caratteristiche su una chiave grezza da cifrare. Macchine di questa tipologia, tuttavia, non consentono di acquisire i dati di cifratura della chiave, ma semplicemente consentono di copiarli su un’altra chiave grezza; inoltre, queste macchine richiedono una serie di accorgimenti tecnici, quali l'identificazione del tastatore o della fresa più adatti, ed in sostanza un elevato livello di esperienza deN’utilizzatore. In particular, mechanical key cutting machines are known which use a feeler to read the characteristics of the key, both in terms of depth and position, and a cutter integral with the feeler so as to practice similar characteristics on a blank key to be coded. Machines of this type, however, do not allow you to acquire the key encryption data, but simply allow you to copy them to another raw key; moreover, these machines require a series of technical measures, such as the identification of the most suitable probe or cutter, and essentially a high level of user experience.

Sono anche note macchine duplicatrici elettroniche di chiavi punzonate e di chiavi laser a traccia interna od esterna. Esse prevedono la lettura delle caratteristiche delle chiavi in corrispondenza di punti ben precisi, definiti sulla base di dati contenuti in un database, di cui la macchina duplicatrice è dotata. Lo stesso database fornisce poi i dati per ricavare negli stessi punti di una chiave grezza caratteristiche identiche a quelle lette in precedenza nella chiave originale. Electronic key cutting machines for dimple keys and internal or external laser keys are also known. They provide for the reading of the characteristics of the keys in correspondence with precise points, defined on the basis of data contained in a database, with which the key cutting machine is equipped. The same database then provides the data to obtain in the same points of a raw key characteristics identical to those previously read in the original key.

E’ evidente che in questo caso vengono eliminati tutti gli inconvenienti che le note macchine duplicatrici meccaniche presentano, ma ciò richiede che la macchina duplicatrice elettronica sia provvista di un database contenente informazioni su tutte le tipologie di chiavi da duplicare e ciò può essere motivo di una notevole complessità organizzativa. It is evident that in this case all the drawbacks that the known mechanical key cutting machines have are eliminated, but this requires that the electronic key cutting machine be equipped with a database containing information on all the types of keys to be duplicated and this may be the reason for a considerable organizational complexity.

E’ anche nota la tecnica denominata SFF (Shape From Focus), così denominata in quanto utilizzata per riconoscere la forma tridimensionale di un certo oggetto attraverso l’elaborazione di una serie di immagini dello stesso ottenute tramite un obiettivo che lo riprende focalizzando a differenti distanze note caratteristiche superficiali, in particolare dovute alla sua rugosità o ad altre imperfezioni superficiali. The technique called SFF (Shape From Focus) is also known, so called because it is used to recognize the three-dimensional shape of a certain object through the processing of a series of images of the same obtained through a lens that captures it by focusing at different distances. known surface characteristics, in particular due to its roughness or other surface imperfections.

Questa tecnica tuttavia non è mai stata utilizzata per rilevare le caratteristiche morfologiche di una chiave, essenzialmente per la difficoltà di applicazione in questo particolare settore tecnico, date le specifiche problematiche da risolvere. Più dettagliatamente, la natura stessa della chiave, la sua forma, le inevitabili riflessioni sulla sua superficie affacciata all’obiettivo, la necessità di un appoggio su una superficie piana e la frequente presenza di cifrature su superfici parallele all’asse ottico dell’obiettivo, costituiscono specifiche esigenze che non troverebbero una soluzione nell’applicazione della tradizionale tecnica SFF. However, this technique has never been used to detect the morphological characteristics of a key, essentially due to the difficulty of application in this particular technical sector, given the specific problems to be solved. More in detail, the very nature of the key, its shape, the inevitable reflections on its surface facing the lens, the need for a support on a flat surface and the frequent presence of bits on surfaces parallel to the optical axis of the lens, constitute specific needs that would not find a solution in the application of the traditional SFF technique.

Scopo dell'invenzione è di realizzare un apparecchio in grado di applicare la tecnica SFF per rilevare le caratteristiche morfologiche di una chiave di qualsiasi tipologia al fine di comandare poi una macchina duplicatrice. The object of the invention is to provide an apparatus capable of applying the SFF technique to detect the morphological characteristics of a key of any type in order to then control a key cutting machine.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un apparecchio che consenta di identificare e rilevare le caratteristiche morfologiche della chiave, in particolare la sua cifratura, in modo rapido e preciso. Another purpose of the invention is to create a device that allows you to identify and detect the morphological characteristics of the key, in particular its encryption, quickly and accurately.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un apparecchio che sia automatico, facile da utilizzare e di costo contenuto. Another purpose of the invention is to make a device that is automatic, easy to use and of low cost.

Questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l'invenzione, con un apparecchio per il rilevamento delle caratteristiche morfologiche di una chiave secondo la rivendicazione 1 . These objects and others that will emerge from the following description are achieved, according to the invention, with an apparatus for detecting the morphological characteristics of a key according to claim 1.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una sua preferita forma di pratica realizzazione riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui: The present invention is further clarified hereinafter in a preferred embodiment thereof reported for purely illustrative and non-limiting purposes with reference to the attached drawings, in which:

la figura 1 mostra in vista prospettica l’apparecchio secondo l’invenzione, la figura 2 lo mostra in vista frontale, Figure 1 shows the apparatus according to the invention in perspective view, Figure 2 shows it in front view,

la figura 3 lo mostra in vista laterale, Figure 3 shows it in side view,

la figura 4 lo mostra in pianta, figure 4 shows it in plan,

la figura 5 lo mostra secondo la sezione verticale V-V di fig.3, figure 5 shows it according to the vertical section V-V of fig. 3,

la figura 6 lo mostra secondo la sezione verticale VI-VI di fig.2, figure 6 shows it according to the vertical section VI-VI of fig. 2,

la figura 7 lo mostra secondo la sezione orizzontale VII-VII di fig.6. figure 7 shows it according to the horizontal section VII-VII of fig.6.

Come si vede dalle figure, l’apparecchio secondo l’invenzione comprende una struttura di supporto 2 costituita da un basamento 4 sul quale si appoggia un involucro scatolare 6 dotato internamente di una cavità 8 che alloggia una sorgente luminosa di controluce 10 (backlight). As can be seen from the figures, the device according to the invention comprises a support structure 2 consisting of a base 4 on which rests a box-like casing 6 internally equipped with a cavity 8 which houses a backlight light source 10 (backlight).

In corrispondenza della parte frontale dell’involucro 6, e cioè della parte rivolta verso l’operatore, è previsto un cassetto estraibile 12 per l’inserimento della chiave di cui si vuole rilevare la forma ed in particolare la cifratura. Più in dettaglio il cassetto estraibile 12 comprende un vano 14 delimitato lateralmente da due pareti laterali e dotato inferiormente di un piano di appoggio trasparente 16, che quando il cassetto 12 è inserito entro l’involucro 6, si trova sempre al di sopra della sorgente luminosa di controluce 10. Il frontalino 15 del cassetto estraibile 12 presenta una mascherina orizzontale 17 nel quale sono definite più fessure orizzontali 18 affiancate tra loro; in figura 2 sono tre ma, a seconda delle applicazioni, potrebbero essere anche di più o di meno. At the front of the casing 6, ie the part facing the operator, there is a removable drawer 12 for the insertion of the key whose shape and in particular the encryption is to be detected. More in detail, the extractable drawer 12 comprises a compartment 14 laterally delimited by two side walls and equipped at the bottom with a transparent support surface 16, which when the drawer 12 is inserted into the casing 6, is always above the light source. of backlight 10. The front panel 15 of the extractable drawer 12 has a horizontal template 17 in which several horizontal slits 18 are defined side by side; in figure 2 there are three but, depending on the applications, they could be even more or less.

È previsto inoltre un meccanismo di tipo noto per la movimentazione orizzontale della mascherina 17 in modo che la fessura 18 più adatta per il particolare tipo di chiave da rilevare sia posizionata sempre al centro del frontalino 15. Al cassetto 12 è inoltre associato un meccanismo a ghigliottina 20 comandato da una leva 22, la cui attivazione consente dapprima di aprire il passaggio definito dalla fessura 18 per l'inserimento della chiave e successivamente, a seguito del rilascio della leva stessa, il ritorno elastico del meccanismo 20 nella posizione idonea al bloccaggio della chiave nella posizione corretta. A known type of mechanism is also provided for the horizontal movement of the template 17 so that the slot 18 most suitable for the particular type of key to be detected is always positioned in the center of the front panel 15. A guillotine mechanism is also associated with the drawer 12. 20 controlled by a lever 22, whose activation allows first to open the passage defined by the slot 18 for the insertion of the key and subsequently, following the release of the lever itself, the elastic return of the mechanism 20 in the position suitable for locking the key in the correct position.

L’involucro scatolare 6 è coperto superiormente da una calotta semisferica 24 interessata in corrispondenza della sommità da un’apertura circolare, entro la quale è inserita a scorrimento una struttura tubolare 26, chiusa all’estremità opposta da una coperchio di forma conica. Questa struttura tubolare 26 alloggia al suo interno un obiettivo 28 provvisto di una lente telecentrica ed avente profondità di campo non superiore a 1 mm, preferibilmente compresa tra 0,4 mm e 0,6 mm. The box-like envelope 6 is covered at the top by a hemispherical cap 24 affected at the top by a circular opening, within which a tubular structure 26 is slidably inserted, closed at the opposite end by a conical-shaped lid. This tubular structure 26 houses inside it an objective 28 provided with a telecentric lens and having a depth of field not greater than 1 mm, preferably between 0.4 mm and 0.6 mm.

Una sorgente luminosa anulare 30, quale ad esempio una corona di led, è associata al perimetro inferiore della calotta 24, la quale inoltre ha la superficie interna opportunamente trattata per diffondere la luce. Preferibilmente, tale superficie interna è dipinta uniformemente con vernice chiara o presenta un rivestimento a pallini od a quadretti alternanti zone chiare e scure. An annular light source 30, such as for example a ring of LEDs, is associated with the lower perimeter of the cap 24, which also has the internal surface suitably treated to diffuse the light. Preferably, this internal surface is uniformly painted with light paint or has a pellet or checkered coating alternating between light and dark areas.

Sia la sorgente luminosa anulare 30 sia la sorgente luminosa di controluce 10 emettono raggi luminosi aventi una lunghezza d’onda precisa e ben identificata. Così facendo, l’obiettivo 28 focalizza le immagini di oggetti che emettono luce solamente a quella determinata lunghezza d’onda e ciò consente di semplificare la sua realizzazione. Both the annular light source 30 and the backlight light source 10 emit light rays having a precise and well identified wavelength. By doing so, the lens 28 focuses the images of objects that emit light only at that specific wavelength and this allows to simplify its realization.

Dalla parte posteriore del basamento 4 si diparte una parete verticale 32 al quale sono associati mezzi 34 per il supporto e la movimentazione verticale della struttura tubolare 26. A vertical wall 32 departs from the rear part of the base 4 to which means 34 are associated for supporting and vertical movement of the tubular structure 26.

Vantaggiosamente, all’interno della calotta 24, addossato ad una parete laterale del vano di inserimento della chiave, è posizionato un prisma 38 che consente all’obiettivo 28 di rilevare anche l’immagine della costola della chiave. Advantageously, inside the cap 24, leaning against a side wall of the key insertion compartment, a prism 38 is positioned which allows the lens 28 to also detect the image of the key rib.

Preferibilmente, di fronte all’obiettivo 28 è applicato uno schermo traslucido semiriflettente 40 che consente di aumentare l’illuminazione della chiave in quanto riflette sulla stessa chiave i raggi luminosi emessi dalla sorgente luminosa di controluce 10. Ciò risulta particolarmente vantaggioso in quanto permette di rilevare anche le piccole rientranze che sono inevitabilmente presenti sulla facce delle chiave e sono dovute a sue irregolarità superficiali. Preferably, a semi-reflective translucent screen 40 is applied in front of the objective 28 which allows to increase the illumination of the key since it reflects on the same key the light rays emitted by the backlight light source 10. This is particularly advantageous as it allows to detect also the small indentations that are inevitably present on the faces of the keys and are due to its surface irregularities.

II funzionamento dell’apparecchio secondo l'invenzione risulta chiaramente dalla descrizione dello stesso e comprende una fase di posizionamento della chiave, una fase di acquisizione delle immagini della chiave ed una fase di elaborazione delle immagini acquisite mediante la tecnica SFF. The operation of the device according to the invention is clear from the description of the same and includes a key positioning phase, a key image acquisition phase and a processing phase of the images acquired using the SFF technique.

Più in dettaglio, la fase di posizionamento della chiave comprende i seguenti passaggi: More specifically, the key positioning phase includes the following steps:

- si estrae il cassetto 12 dall’involucro scatolare 6 e si trasla orizzontalmente la mascherina 17 lungo il frontalino 15, in modo che la fessura 18, adatta per il tipo di chiave di cui si vuole rilevare la cifratura, si trovi al centro del frontalino 15 stesso. - the drawer 12 is extracted from the box-like casing 6 and the template 17 is moved horizontally along the front panel 15, so that the slot 18, suitable for the type of key whose bitting is to be detected, is in the center of the front panel 15 itself.

- si agisce sulla leva 22 in modo da attivare il meccanismo a ghigliottina 20, che apre il passaggio definito dalla fessura 18; dopo aver inserito la chiave all’interno di detto passaggio, si rilascia la leva 22 in modo che il meccanismo a ghigliottina 20 scenda e blocchi la chiave in corrispondenza dell’attaccatura del gambo della chiave alla testa della stessa; fatto ciò, si spinge il cassetto 12 all’interno dell’involucro 6 fino a fine corsa. - the lever 22 is operated so as to activate the guillotine mechanism 20, which opens the passage defined by the slot 18; after inserting the key inside said passage, the lever 22 is released so that the guillotine mechanism 20 descends and blocks the key at the attachment of the key shank to the head of the same; once this is done, the drawer 12 is pushed inside the casing 6 until it stops.

Al termine della fase di posizionamento, la chiave si trova bloccata in una posizione allineata con l’asse ottico dell’obiettivo 28 e l’acquisizione delle immagini della chiave può iniziare. In particolare, durante questa fase l’obiettivo 28 dapprima viene fatto scendere verso la chiave e poi viene fatto risalire passo a passo, formando su un sensore associato all’obiettivo 28 una pluralità di immagini della chiave stessa, che è illuminata dalla sorgente luminosa anulare 30 e dalla sorgente luminosa di controluce 10. At the end of the positioning phase, the key is locked in a position aligned with the optical axis of objective 28 and the acquisition of the key images can begin. In particular, during this phase the objective 28 is first made to go down towards the key and then it is made to go up step by step, forming on a sensor associated with the objective 28 a plurality of images of the key itself, which is illuminated by the annular light source. 30 and the backlight light source 10.

Durante la fase di elaborazione, che può iniziare durante la fase di acquisizione delle immagini o essere successiva a questa, i programmi implementati nell’elaboratore elettronico discriminano, tra le varie immagini catturate per ciascuna posizione in altezza dell’obiettivo, solo quelle che sono a fuoco. Questi programmi sono caricati in un elaboratore elettronico, non rappresentato, che è associato al sensore e che può essere alloggiato all’interno dell’apparecchio stesso, o può essere ad esso collegato, o vantaggiosamente, può essere lo stesso che comanda la macchina duplicatrice associata all’apparecchio secondo l’invenzione. L’elaboratore elettronico comprende inoltre un controllore che comanda gli attuatori dei mezzi 32 di movimentazione verticale della struttura tubolare 26 contenente l’obiettivo 28. During the processing phase, which can begin during the image acquisition phase or be subsequent to this, the programs implemented in the electronic processor discriminate, among the various images captured for each position in height of the lens, only those that are at fire. These programs are loaded into an electronic processor, not shown, which is associated with the sensor and which can be housed inside the device itself, or can be connected to it, or advantageously, can be the same that controls the associated duplicating machine. to the apparatus according to the invention. The electronic processor also includes a controller that controls the actuators of the means 32 for vertical movement of the tubular structure 26 containing the objective 28.

Successivamente, mediante le tradizionali tecniche del metodo SFF vengono identificate le caratteristiche della chiave da cifrare ed in particolare vengono rilevate la posizione e la profondità dei fori o dei solchi di cifratura, e sulla base di questi viene comandata una macchina duplicatrice elettronica alimentata con una chiave grezza dello stesso tipo di quella di cui sono state rilevate le caratteristiche morfologiche. Subsequently, by means of the traditional techniques of the SFF method, the characteristics of the key to be bitted are identified and in particular the position and depth of the bitting holes or grooves are detected, and on the basis of these an electronic key cutting machine is controlled. raw of the same type as that of which the morphological characteristics have been found.

Vantaggiosamente, la presenza della sorgente luminosa di controluce 10 consente di utilizzare l’apparecchio secondo l’invenzione per leggere anche chiavi tradizionali con cifratura laterale o chiavi a mappa; in questo caso, il funzionamento dell’apparecchio rimane sostanzialmente lo stesso descritto precedentemente. Advantageously, the presence of the backlight light source 10 allows the device according to the invention to be used to also read traditional keys with side bitting or bit keys; in this case, the operation of the device remains substantially the same as described above.

II fatto di combinare insieme il metodo SFF e l’utilizzo di una sorgente luminosa di controluce 10 risulta particolarmente vantaggioso in quanto consente di correggere errori di rilevazione della cifratura dovuti all’effetto di parallasse, alla forma irregolare della chiave od all’errato posizionamento di questa sul piano trasparente 16 del cassetto 12. Più in dettaglio, grazie al fatto che il metodo SFF rileva la distanza di un punto deN’immagine rispetto ad un riferimento fisso, quale è il sensore, tale metodo consente di identificare 11 punto corretto tra i vari punti che giacciono lungo lo stesso raggio di osservazione inclinato. The fact of combining the SFF method and the use of a backlight light source 10 together is particularly advantageous since it allows to correct bitting detection errors due to the parallax effect, the irregular shape of the key or the incorrect positioning of the key. this on the transparent plane 16 of drawer 12. More in detail, thanks to the fact that the SFF method detects the distance of a point of the image with respect to a fixed reference, such as the sensor, this method allows to identify the correct point between various points that lie along the same inclined observation beam.

Da quanto detto risulta chiaramente che l’apparecchio secondo l'invenzione si presenta molto più vantaggioso rispetto a quelli tradizionali in quanto riesce a rilevare in modo automatico le caratteristiche di chiavi di qualunque tipo, senza la necessità di conoscere in partenza le zone della chiave da misurare e senza la necessità di scegliere gli strumenti più adatti o di impostare l’apparecchio stesso a seconda del tipo di chiave di cui devono essere rilevate le caratteristiche morfologiche ed in particolare la cifratura. Inoltre, tale apparecchio consente di memorizzare, almeno temporaneamente, le caratteristiche rilevate della chiave al fine di comandare in tempo reale, o in un momento successivo, una macchina duplicatrice. From what has been said it is clear that the apparatus according to the invention is much more advantageous than the traditional ones in that it is able to automatically detect the characteristics of keys of any type, without the need to know at the outset the areas of the key to be measure and without the need to choose the most suitable instruments or to set the device itself according to the type of key whose morphological characteristics and in particular the encryption must be detected. Furthermore, this apparatus allows to memorize, at least temporarily, the detected characteristics of the key in order to control in real time, or at a later time, a key cutting machine.

La presente invenzione è stata illustrata in una sua preferita forma di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire daN'ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale. The present invention has been illustrated in a preferred embodiment thereof, but it is understood that executive variations may be applied to them in practice, without however departing from the scope of protection of the present patent for industrial invention.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Device for detecting the morphological characteristics of a key, characterized by the fact that it includes: - a support surface (16) for the key, - a tubular structure (26) which houses inside it a telecentric lens (28) with a depth of field less than 1 mm and positioned perpendicular to said support surface (16), - means (34) for varying in a controlled way the distance between said objective (28) and said supporting surface (16); - a top cover (24) of said support surface (16), affected at its top by an opening, within which said tubular structure (26) is slidably inserted, - an annular LED light source (30) positioned inside said cover (24) and substantially coplanar with said support surface (16), - a sensor on which the lens forms images of the key and a software associated with said sensor to extract the morphological characteristics of the key from said images using the technique called "shape from focus".

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that said cover (24) is a hemispherical cap having an internal surface suitable for reflecting light and in that said annular light source (30) is associated with the lower edge of said cap.

3. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a template (17) provided with a plurality of slots (18) aligned with each other and intended to receive the key, and in that said template (17) is movable horizontally so that the axis that crosses each of said slots (18) can be substantially coplanar with the axis of the objective (28).

4. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that a guillotine mechanism (20) is provided, which can be activated by means of a lever (22), to lock the key within the passage defined by said slots (18).

5. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the supporting surface (16) is made of transparent material and that a light source (10) is provided below this to illuminate the key against the light.

6. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the internal surface of said cover (24) is treated with a uniformly distributed light paint or has light areas alternating with dark areas.

7. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that said annular light source (30) and said light source (10) to backlight the key emit monochromatic light at the same wavelength.

8. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that a prism (38) is positioned inside the cover (24), at one side of the support surface (16).

9. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that a translucent screen (40) is placed in front of the objective (28), at the end of the tubular structure (26) which is inserted into said cover (24). ).

10. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is integrated in an electronic duplicating machine.