KR20110028283A - 전자 코드를 식별하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

전자 코드를 식별하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR20110028283A
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헤이키 세파
한누 시포라
안씨 라우티아이넨
파누 헬리스토
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팔티언 테크닐리넨 투트키무스케스쿠스
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Abstract

본 개시내용은 전자 코드를 판독하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 상기 방법에 따르면, 전극들(4, 5)의 도움으로, 교류 전기 신호가 측정되고 있는 상기 코드(11)에 제공되고, 그리고 상기 전극들(4, 5)을 통해 흐르는 전류, 또는 전압이 측정된다. 본 발명에 따르면, 상기 전류 또는 이에 상응하는 상기 전압의 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)이 규정되고, 상기 전극들(4, 5)은 실질적으로 무손실 표면 상에 있고, 상기 전류의 실질적인 변화들은 상기 전류 또는 전압의 상기 허수 성분(9)에서만 발생하도록 각도 보정(correction)이 상기 전류 또는 전압의 상기 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)에 대해 이루어진다.

Description

전자 코드를 식별하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR IDENTIFYING AN ELECTRONIC CODE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따라 전자 코드를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 방법을 적용하도록 의도된 장치에 관한 것이다.
종래 기술에 따르면, 광학적으로 판독가능한 바코드들 및 원격 판독가능한 RFID 식별자들 양자 모두가 화물 운송에서 이용된다.
바코드들은 표준화된 기술의 장점을 가지지만, 이러한 기술은 가시적인 표시 및 적어도 가시 거리에서 발생하는 판독 기술을 필요로 하고, 이는 적용의 용도를 제한한다. 가시적인 표시는 이러한 기술이 오용되기 쉽도록 한다.
RFID 기술은, 원격 판독가능성 및 제품에 코드를 전적으로 숨길 수 있는 가능성(이는 코드들의 위조를 방지하는데 이용될 수 있음)을 포함하여, 상기 바코드 기술에 비해 많은 장점들을 가진다. 그러나, 이러한 기술에 이용되는 식별자들은 바코드 기술보다 명백히 비용이 많이 든다.
US 특허 5,818,019는 해결책을 개시하고, 그곳에서 판독 장치는 화폐 가치가 할당된 검증 저항 표시들을 정전용량방식으로(capacitively) 측정하는데 이용된다. 기계는 짧은 거리에서 접촉하지 않고 측정이 일어나도록 한다. 측정에서, 각 저항의 저항 값이 특정 미리규정된 제한들 내에 있도록, 몇몇(예를 들어, 8개의 아이템들) 저항들의 10의 지수들(orders of magnitude)이 동시 측정에 의해 결정된다. 따라서 문제는 복권 티켓의 전기적 정확성을 추정하기 위해 '디지털 기술'을 사용하는 것의 하나이다. 모든 저항들이 미리규정된 제한들 내에 있는 경우 티켓은 수용되는 반면, 단 하나의 편차(deviation)도 거절을 유발할 것이다.
본 발명은 상기 기술의 상태의 결함들을 제거하고 이러한 목적으로 전자 코드를 판독하기 위한 방법 및 장치의 전적으로 새로운 유형을 생성하도록 의도된다.
본 발명은 몇몇 도전성 라인들로부터 코드를 형성하는 것에 기초하고, 이로부터 실수 및 허수부가 전극들의 도움으로 전자적으로 결정되며, 상기 전극들은 실질적으로 무손실 표면 상에 있고, 전류의 실질적인 변화들이 전류의 허수부에서만 발생하도록 전류의 실수 및 허수부들에 대해 각도 보정이 이루어진다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라, 실수부가 주로 손실들을 측정하도록, 측정된 실수 및 허수부들은 각도 보정에 의해 보정된다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 방법은 청구항 1의 특징부에서 진술되는 것에 의해 특성이 기술된다.
본 발명에 따른 장치로서는 청구항 12의 특징부에서 진술되는 것에 의해 특성이 기술된다.
본 발명의 도움으로 상당한 장점들이 획득된다.
본 발명은 그것의 비가시성(invisibility)에 기인하여, 바코드에 대하여 명확한 장점을 제공한다. 비가시적인 코드는 특히 쉽고 비용-효율적으로 위조 상품들을 확인하는데 이용될 수 있다.
실질적으로, 본 발명의 응용들은 RFID 기술 및 바코드 기술의 그것들과 유사하다. 본 발명에 따른 코드는 가시적이거나 불-투명 보호 박막(membrane) 아래에 숨겨질 수 있다. 본 발명에 따른 코드는 예를 들어, 액세스-제어 응용들, 제품-데이터 코딩, 인증, 제품 출처의 검증에 이용될 수 있다.
전자적으로 판독가능한 RFID 태그들과 관련하여, 코드는 인쇄 기술을 이용하여 제조될 수 있기 때문에 본 발명으로서는 상당한 비용상 장점을 제공한다.
표시의 전기적 특성들의 최적화에 기인하여, 측정 전자장치들은 보다 값싼 컴포넌트들로부터 제조될 수 있다.
다음으로, 본 발명은 실시예들의 도움으로 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 고찰된다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 측정 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 하나의 측정 물체를 도시한다.
도 3a는 전극들 사이에 판독될 어떠한 코드도 없을 때, 본 발명에 따른 측정 장치의 전극들 사이에서의 등가 회로를 도시한다.
도 3b는 전극들 사이에 판독될 코드가 있을 때, 본 발명에 따른 측정 장치의 전극들 사이에서의 등가 회로를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 측정 장치의 관점으로부터, 코드 저항이 증가함에 따라 판독될 표시의 실수 성분 및 허수 성분의 동작을 그래프로 도시한다.
도 5는 제 1 측정 결과들의 각도 보정 이후 본 발명에 따른 측정 장치를 그래프로 도시하고, 여기서 실수 성분이 하부의 곡선이고 허수 성분이 상부의 곡선이다.
도 6은 각도 보정 이후 어드미턴스의 실수 성분을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 측정 장치에 의해 판독되는 불량한-품질 코드의 측정 결과들을 도시한다.
도 8은 허수 및 실수 성분으로 분할된, 본 발명에 따른 측정 장치에 의해 판독되는 코드의 측정 결과들을 도시한다.
도 1은 측정 장치(1)를 도시하고, 여기서 오실레이터(2)에 의해 공급되는 2개의 라이브 전극들(4)이 전류를 활성화하고, 이러한 전류는 측정되고 있는 표면 및 가능한 경우 그 안의 도전성 구조를 통해 흐른다. 본 도면에 따른 배열에서, 중간 전극(5)이 신호를 측정하기 위해 이용된다. 와이어링 및 증폭기(6)의 커패시턴스(CMOS 또는 JFET)는 일반적으로 매우 커서, 판독 전극(5)의 임피던스는 용량성 단락 회로를 나타낸다. 이렇지 않은 경우, 전류 피드백이 증폭기(6)로 배열될 수 있고, 이것은 증폭기의 입력을 극도로 낮은-임피던스로 만든다. 신호는 위상-감응 검출(7)을 이용함으로써 검출되고, 이것은 물체(object)와 동-위상(in phase)으로 연결된 교류 전기로 신호를 믹싱 다운(mix down)하는 것에 기초하고 신호는 90도를 통해 위상-변위된다. 측정이 디퍼렌셜(differential)이 아닌 경우, 도체들 사이의 용량성 연결은 브릿지를 밸런싱하기 위해 역-위상(counter-phase) 신호로 취소된다. 도면의 배열에 따른 회로는 표면의 어드미턴스의 허수 성분(9) 및 실수 성분(8)을 측정한다.
도 2는 도전성(불-투명) 코드들(11)이 베이스(10) 위에 형성되는 상황을 도시한다. 베이스(10)는 종이, 판자, 플라스틱, 또는 어떤 다른 유사한, 전형적으로 비-도전성 표면일 수 있다. 도면에서, 코드(11)의 폭이 일정하나 코드들 간의 거리가 변조(modulate)되도록 코딩이 이루어졌다. 따라서 코드에는 도전성 구조들(11) 사이에 짧은 갭들(12) 및 긴 갭들(13)이 있다. 어떤 상황들에서는, 코드(11) 위에 플라스틱 박막이 있고, 이것은 물체에 대한 용량성 연결을 감소시킨다.
도 2에 따른 코드가 도 1에 따른 배열을 이용하여 스캔되는 경우, 어드미턴스는 원칙적으로 두 개의 값들 사이에서 변화할 것이다. 도 3a의 전기 회로는, 측정되는 물체가 순전히 종이인 상황을 도시하고, 도 3b에는 이에 대응하여 베이스(10) 위에 전기적으로 도전성 층이 있는 상황을 도시한다. 필드가 분할되어 있으므로, 정확한 모델은 우리가 몇몇 커패시터들 및 저항을 이용하여 상황을 도시하도록 요구한다. 스캐닝이 발생하는 표면 상에 몇몇 도전성 구조들이 있는 경우, 우리는 어드미턴스 변조를 생성한다. 이러한 경우, 단일 주파수로 측정할 때, 임피던스 측정은 물체의 어드미턴스의 허수 및 실수 성분을 생성한다. 측정의 관점에서 중요한 문제는, 코드가 실수 및 허수 성분 양자 모두를 변경하는 상황과 비교되는, 어드미턴스의 허수 및 실수 성분들의 변동(fluctuation)이다. 본 발명의 중요 아이디어는 측정을 수행하는 방법이고, 따라서 우리는 측정의 신호-대-잡음 비를 최대화할 수 있을 것이다.
물체의 전기 저항의 잡음이 상당하지 않다고 우리가 가정한다면, 전자장치의 관점에서 실수 또는 허수 성분의 전류를 최대화하려는 시도가 이루어진다. 이것은 물체에 대한 용량성 연결을 최대화함으로써, 넓은 전극들 및 넓은 코드를 제조함으로써 그리고 측정 전극들로부터 코드의 거리를 최소화함으로써 성취된다. 그러나 높은 주파수들에서 물체의 잡음은 때때로 신호-대-잡음 비를 결정하고, 전자장치의 모든 잡음에서 그런 것은 아니다. 잡음은 때때로 판독기의 틸팅(tilting) 및 '헌팅(hunting)' 및 종이(물체)의 거칠기로부터 발생한다. 대부분의 베이스들이 도전성이 아니기 때문에, 문제들은 단지 어드미턴스의 허수 성분에서 원칙적으로 잡음을 발생시킨다. 표면은 어느 정도까지 손실들을 가지지만, 실수 성분의 잡음은 항상 허수 성분의 잡음보다 작게 남아 있는다. 잡음은 또한 코드 위에서 발생할 수 있다. 코드가 고도로 도전성이지만 잉크가 특히 종이의 거칠기 때문에 '흠 있는 채로(splotchy)' 남아 있는 경우, 문제는 코드 위에서 허수 성분 및 실수 성분 양자 모두가 잡음이 있을 것이라는 점일 것이다. 전류가 양호한 도전성 브릿지들을 통해서만 입력 전극으로부터 측정 전극으로 흐르기 때문에 실수 성분은 또한 매우 작은 채로 남아 있을 수 있다.
무엇보다도 먼저 문제를 다소 수학적으로 검토해본다. 물체에 대한 단순한 등가 회로를 가정하는 경우, 커패시터 및 저항의 직렬 연결은 판독 헤드가 코드 위에 있는 상황에서의 임피던스를 나타낸다. 코드의 외부에서, 물체는 거의 전적으로 무손실이고, 따라서 그것은 단지 커패시터에 의해 표현(depict)될 수 있다. 전자장치들에 의해 수신되는 전류는 다음의 식에 의해 획득될 수 있다.
Figure pct00001
우선, 가능한 가장 높은 주파수를 이용함으로써 그리고 가능한 가까운 곳으로부터 도전성 코드를 측정하려고 시도함으로써 ― 큰 커패시턴스를 생성함으로써 ― 전류는 최대화될 수 있음이 주목될 것이다.
도 4는 저항이 증가할 때 측정된 어드미턴스의 실수 성분 및 허수 성분의 동작을, 곡선(40)의 도움으로, 그래프로 도시한다. 도면은 표준화된 표면이고, 여기서 측정 거리는 일정하므로 커패시턴스는 일정한 크기를 가진다. 부가적으로 코드 없는 어드미턴스를 도시하는 타원(43)이 도면에 도시된다. 점(44)에서 r=1일 때 실수 성분의 변조가 최대임이 주목될 것이고, 여기서 측정된 어드미턴스의 허수 성분 및 실수 성분이 동일한 크기를 갖고, 이 경우 측정된 임피던스의 실수 성분 및 허수 성분 또한 자연적으로 동일한 크기를 갖는다. 양호한-품질 도전성 표면이 측정되는, 가정된 상황(검은 타원(42)) 또한 도면에 도시된다. 원(41)은 '홀리(holely)' 코드가 측정되는 상황을 도시하고, 이 경우 실수 성분 및 허수 성분 양자 모두의 변화들이 매우 크다. 절연 베이스 물질을 이용할 때, 실수 성분 및 그것의 변동들의 값은 작으므로, r=1 이고 따라서 어드미턴스의 실수 성분의 신호-대-잡음 비를 최대화하도록, 잉크의 전도율 및 거리를 선택하는 것이 최선이다. 저항이 무한히 증가할 때, 곡선은 타원(43)으로 접근한다.
상기 방법은 실질적으로 물체의 어드미턴스의 실수 성분 및 허수 성분을 서로 분리하는 것에 기초한다. 높은 주파수들에서, 그리고 특히 구형파를 이용할 때, 이른바 각 오차(angle error)에 대해 어떠한 정확한 정보도 없다. 높은 고조파들을 포함하는 구형파와 함께, 실수 성분 및 허수 성분의 전체 개념은 다소 그릇된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 중요한 사실은 다음의 각도-보정 식들이 측정된 실수 성분 및 허수 성분으로 지향된다는 점이다.
Figure pct00002
아래-첨자 u는 각도-보정된 어드미턴스에 관한 것이다. 각도 보정은 α에 의해 표시된다. 상기 방법의 기본 아이디어는 어떠한 코드도 없는 점에서 종이(플라스틱)의 표면 위에서 측정 장치가 스캔될 때 실수 성분의 변화가 최소화되도록 각도 보정이 선택된다는 점이다. 종이 표면 상에 고의로 자국(impression)들을 생성함으로써, 또는 종이 표면으로부터 거리가 변화하도록 측정 포인트(펜)를 흔들거림(swing)으로써 교정(calibration)이 개선될 수 있다. 실시예에서 이용되는 표면 상에서 교정을 수행하는 것이 바람직하다. 또 다른 대안은 어떠한 코드도 없는 영역에서 코드를 스캔할 때 각도에 대해 교정을 수행하는 것이다. 이러한 무코드, 무손실 표면이 측정 포인트에 의해 스캔될 때, 원칙적으로 단지 무손실 측정 성분만 변화한다. 이것은 어드미턴스의 실수 성분에 있어서의 변화가 최소화되도록 각도가 발견될 수 있음을 의미한다. 종이 상에 포인트의 배치가 각도의 실수 성분에 영향을 주지 않도록 각도가 선택되는 경우, 실수 성분의 잡음 또한 최소화된다. 실질적으로, 판독 주파수가 변화되지 않는 경우 각도의 교정은 단 한번 수행되어야 한다. 각각의 측정 포인트에 대해 별개의 독립적인 교정이 수행되어야 하는지 여부는 전자장치들의 제조에 있어서의 변경들에 의존한다.
따라서 각도 보정의 의도는 종이 특성들 및 포인트 위치의 변화들에 기인하는 변경들을 측정 신호로부터 제거하고 그것을 코드의 특성들에만 의존하도록 만드는 것이다. 백그라운드 잡음이 제거된다.
각도 보정에서, 좌표들 세트의 회전 각도는 물체 내의 무손실 유전체 물질의 변화들이 각도-보정된 Re 신호에서 나타나지 않도록 선택된다.
이러한 목적은 단지 무손실 유전율의 변화를 측정 포인트에 대해서 생성함으로써, 예를 들어 종이 상으로 포인트를 하강 시킴(lower)으로써 성취된다. 이후에, 각도-보정된 신호들 Re 및 Im이 검토된다. 조정에 의해 유발된 변화가 단지 Im 신호에만 나타나거나 Re 신호의 최소값에 도달할 때까지 각도 알파가 조정된다. 보정 이후, Re 신호가 측정되고, 여기서 변화는 코드에서만 나타날 것이다.
도 5는 50 MHz에서 동작하는 어드미턴스 포인트가 얇은 플라스틱을 통해 코드를 스캔하는 테스트를 도시한다. 명확히 허수 성분(50)이 실수 성분(51)보다 강하지만, 허수 성분(50)의 잡음은 매우 큼이 주목될 것이다. 이것은 종이의 거칠기에 의해 유발된다. 코드의 스캔 이전에, 실수 성분(51)이 측정되고 허수 성분(50)이 약 28 도의 각도 보정만큼 보정된다. 각도 보정이 없다면, 양자의 성분들은 커패시턴스 변조에 의해 주로 결정될 것이다.
도 6은 어드미턴스의 실수 성분(60) 만을 도시한다. 문제가 되는 경우에서 코드의 전도율이 최적화되지 않지만, 실수 성분의 신호-대-잡음 비는 매우 크다. 실제로, 이러한 측정에서 종이 위의 잡음은 이용된 디지털화(digitization)에 의해 결정된다. 트리거링 레벨을 실수 성분의 영점에 가깝게 설정할 수 있다는 사실에 의해 작은 양의 잡음이 발생되므로, 양호하지 않은 코드라도 판독될 수 있다.
도 7은 코드가 매우 가까운 곳으로부터 판독되지만 종이의 거칠기에 기인하여 코드가 '흠이 있게(splotchy)' 된, 특별한 경우를 도시한다. 이 특별한 경우에서 실수 성분(71) 대 허수 성분(70)의 비율이 최적이지 않기 때문에, 실수 성분(71)은 허수 성분(70)보다 상당히 작은 채로 남아 있는다. 한편 코드가 '흠이 있게' 되었기 때문에, 양자 모두는 코드 위에서 잡음이 있다. 이러한 상황에서, 측정에 허수 성분도 포함시키는 것이 최선이다. 이러한 상황이 도 4에 도시되고, 여기서 양자의 잡음들은 코드 위에서 크다고 가정된다.
이러한 측정들에서 코드의 전도율이 너무 컸고, 이 때문에 허수 성분으로부터 획득된 신호가 우세했음에 주목해야 한다.
도 8로서는 점선이 허수 성분을 도시하고 완전한 실선이 측정된 임피던스의 실수 성분을 도시하는 전형적인 측정 상황을 표현한다. 도면으로부터 볼 수 있는 것처럼, 실수 성분의 신호-대-잡음 비는 명확하게 허수 성분의 신호-대-잡음 성분보다 양호하다.
상기 방법의 하나의 중심적인 아이디어는 측정 헤드의 역할을 하는 펜을, 그것이 실수 성분와 허수 성분을 서로 구별하도록, 교정하는 것이다. 이것은 펜이 무손실 유전체 표면 상에 배치될 때 실수 성분의 어떠한 변화들도 생성하지 않도록 보정 각도를 조정함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 방법은 유전체 표면을 스크래치하고 표면 위에서 스캔할 때 변동(fluctuation)들이 실수 성분에서 발생하지 않도록 보장하는 것이다. 실제의 측정 상황에서, 실수 성분은 종이 표면 상에서 리셋되고 트리거링 레벨이 미리 설정되거나, 알고리즘이 신호 강도에 기초하여 적합한 트리거링 레벨을 찾는다. 실수 성분의 잡음이 작기 때문에 트리거링 레벨은 0에 매우 가깝게 설정될 수 있다. 코드의 전도율이 그릇된 치수를 갖거나(dimensioned) 코드가 '흠이 있는' 상황에서만, 실수 성분의 변조 대신에 벡터의 종방향(longitudinal) 변조를 이용할 가치가 있다. 원칙적으로, 일반적으로 취급될 때 코드는, 신호-대-잡음 비가 최적화되도록 실수 성분 및 허수 성분의 길이들을 서로에 대해 적합한 비율로 가중(weight)시킴으로써 검출될 수 있다.
원칙적으로, 어드미턴스의 실수 성분 및 허수 성분으로부터 올바른 전도율을 측정할 수 있다. 필드가 분할되어 있으므로 도시(depiction)는 수학적으로 매우 어렵다. 도시는 펜의 평균 거리, 전극들의 폭과 비교되는 코드의 폭 등에 의존한다. 그러나 특정 응용을 위해 펜을 교정하는 경우, 우리는 실험적으로(또는 수치적으로 FEM 계산을 이용하여) 코드의 위 또는 외부에서의 변수 r의 변화가 거리의 작은 변화들과 독립되도록 다음의 표현을 찾을 수 있다.
Figure pct00003
이것은 단지 양자의 항들이 거리에 비례하므로 양자의 변수들을 이용함으로써 거리의 변화들을 제거할 수 있다는 사실에 기인한다. 문제되는 방법이 코드의 절대 저항을 측정하지 않지만 대신에 코드 및 종이의 저항률들의 차이에 비례함에 주목해야 한다. 이러한 전도율의 보다 정확한 측정은 센서 정보를 측정하고 있는 경우에 중요하다. 그러나 측정 라인들에 부가하여 전도율이 알려진 코드에 기준 라인들을 배치하는 경우 또는 그것의 값이 코드 정보와 관련하여 주어진 경우, 우리는 센서 정보의 측정을 실수 성분의 측정으로 복귀시킬 수 있다. 이러한 경우, 우리는 어드미턴스 Y의 실수 성분 및 허수 성분으로부터 다음의 식으로부터 센서의 저항률의 저항 값 r을 계산할 수 있다.
Figure pct00004
상기 식에서, 아래-첨자 ref는 기준 코드의 측정을 지칭하고 아래-첨자 a는 센서의 측정을 지칭한다. 물론, 상기 식은 기준(reference)이 센서와 유사한 기하구조를 가지는 경우에만 신뢰할 만하게 이용될 수 있다. 실수 성분 또는 허수 성분이 어드미턴스에서 압도적으로 우세한 경우, 상기 식은 물론 단순화된다. 한편, 때때로 허수 성분이 기준 및 센서 양자 모두의 위에서 거의 동일하게 될 수 있고, 이러한 이유로 센서의 대략적 전도율은 때때로 단순한 수학에 의해 획득된다. 식 4에서 어드미턴스 Y는 각도-보정된 어드미턴스를 나타냄에 주목해야 한다.
코드는 몇몇의 상이한 방법들로 만들어질 수 있다. 하나의 가능성은 바코드들에 이용되는 방법을 '복사(copy)'하는 것이다. 그러나 여기서 펜 또는 마우스를 이용한 스캔에서 발생하는 속도 변화들을 제거하기 위한 자연적인 방법을 허용하는 방법이 도입된다. 부가적으로, 기술된 방법은 트리거링 레벨이 종이의 임피던스에 가깝게 설정되어 '0 기준'으로서 코드를 사용하지 않는 것에 기초한다. 도 2의 코드에서, 정보는 라인들의 폭 변조에 저장되고 도전성 라인의 폭은 일정하다. 코드(비-도전성 물질)의 시간 동안 축적되는 샘플들의 수를 분할하고, 샘플들의 수에 가까운 도전성 코드들의 최대값인 수로, 또는 근처의 도전성 영역들로부터 축적된 샘플들의 수의 평균값으로 이를 나누는 경우, 우리는 표준화된 코드 정보를 획득할 것이고, 이는 인접한 라인들의 폭에 대한 서로로부터의 2개의 라인들의 거리를 나타낸다. 이러한 수는 속도와 독립적이다. 한편, 알려진 코드 및 고정된 트리거링 레벨을 이용하여, 긴 코드와 짧은 코드 간의 비율은 일정하고 이는 검출 또는 오류 있는 판독들을 허용한다. 이러한 유형의 코딩은 또한, 라인의 폭이 최소화되는 경우 판독되는 표면에 코드보다 더 순수한 종이가 있고 코드가 덜 가시적이 되도록 유지할 수 있다는 장점을 가진다. 긴 시간 기간에 걸쳐 양호한 물질을 이용하여 우리는 아마도 40-μm 너비의 라인을 성취할 수 있고, 이 경우 코드의 가시성은 더 감소될 것이다. 적합한 짧은 코드의 폭은 도전성 영역의 폭과 비슷한 크기를 갖고, 이에 대응하여 판독의 신호-대-잡음 비 및 선택된 오류-보정 알고리즘에 따라 넓은 갭이 1.5 내지 3 배 더 넓어질 수 있다. 계수가 단지 1.5인 경우, 우리는 이동 단위(unit of travel) 당 1/2.25 비트들의 정보 밀도를 획득한다. 예를 들어, 40-μm 라인은 1/90 비트/μm를 전도(conduct), 즉 96-비트 EPC 코드는 약 9-mm 길이의 코드를 요구할 것이다. 실질적으로, 펜-유사 포인트를 이용한 양호한 스캔 길이는 3cm 내지 5cm이므로, EPC 코드는 적어도 250μm의 코드 폭을 요구할 것이다. 훨씬 더 긴 거리들이 펜을 이용하여 스캔될 수 있고, 특히 마우스-형 인터페이스를 이용하는 경우 거리는 쉽게 5cm 내지 10cm일 수 있다. 이는 많은 수의 비트들도 전자적으로 코딩될 수 있음을 의미한다. 부가적으로, 2D 코드가 대응하는 방법으로부터 만들어진 경우, 정보의 양은 이것의 다수배일 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 코드의 판독은 따라서 다음과 같이 최적화될 수 있다. 일단 전극 구조, 코드로부터의 거리, 및 판독 주파수가 정해지면(settle), 커패시턴스의 리액턴스가 도전성 잉크의 저항과 동일한 10의 지수를 갖도록 잉크의 전도율이 최적화된다. 측정 전자장치들의 도움으로, 어드미턴스의 측정된 실수 성분 및 허수 성분은 실수 성분이 단지 손실들을 측정하도록 각도 보정에 의해 보정된다. 이것은, 비-도전성 유전체 표면에 가까이 포인트를 가져옴으로써, 쉽게 알 수 있다. 보정은 용량성 브릿지와 관련하여 또는 믹싱 이후에 유사할 수 있다. 보정은 또한 AD 보정 이후에 디지털로 이루어질 수 있다. 각도 보정 이후, 코드의 해석은 주로 실수 성분으로부터 이루어진다. 예를 들어, 잉크의 출처(origin)에 대한 검사에 기인하여 전도율에 대해 보다 양호한 정보를 필요로 하는 경우, 어드미턴스의 도움으로 우리는 임피던스의 실수 성분을 계산하고 이로부터 코드의 전도율을 결정할 수 있다.
본 발명은 또한 다음처럼 기술될 수 있다. 측정되는 유전체 물질(종이, 판자, 플라스틱)의 유전율은 손실(lossy) 및 무손실 성분을 포함하여 복잡하다. 본 발명에 따른 판독기는 이러한 것들의 양자 모두를 측정한다. 무손실 성분은 분극(polarization)으로 형성된다. 손실 성분은 분극에 관한 손실들 또는 전도율 손실들로 형성된다. 순수한 종이의 유전율은 거의 전적으로 무손실이다.
어떠한 코드도 없는 곳에서 측정되는 물체의 표면 상에서 예를 들어 도 3a 및 도 3b의 전극들(5 및 4)에 의해 표현되는 판독기의 포인트를 이동시킬 때, 판독기의 포인트에 의해 측정되는 무손실 유전율에 비례하는 신호는 다음의 이유들 때문에 변화한다:
1. 종이의 섬유(fibrous) 성질에 기인하여 유전율은 상이한 점들에서 변화한다.
2. 종이에 의해 흡수된 습기는 상이한 장소들에서 상이한 방식들로 유전율을 변화시킨다.
3. 포인트가 틸트(tilt)될 때, 포인트로부터 종이까지의 연결이 변화하고 신호에 영향을 미친다.
손실 유전율에 비례하는 신호는 전혀 없다.
이러한 무손실 유전율에 비례하는 신호는 변조와 복조 사이의 위상 차에 기인하는 양자의 각도-보정 신호들(Re_orig 및 Im-orig)에서 나타난다. 보정 각도 알파를 변경함으로써, 이러한 위상 차는 변경될 수 있다(또한 좌표들의 회전이라 지칭). 각도를 변경함으로써, 새로운 신호들 Re 및 Im이 형성될 수 있다. 적합한 각도에 의해서, 무손실 유전율의 변화에 의해 유발된 신호는 단지 Im 성분에만 나타난다. 동시에 그것은 전적으로 Re 신호로부터 사라진다.
따라서 실질적으로, 이동에 의해 유발된 변화가 단지 허수 성분에서만 나타날 때까지, 또는 변화들이 실수 성분에 나타나는 경우 이들이 최소이고 아주 작을 때까지, 순수한 종이 상에 판독기를 이동시키고 각도 알파를 조정함으로써 각도 보정이 이루어진다. 따라서 이러한 경우, 실수 성분은 임피던스의 손실, 저항성 성분만을 측정한다.
따라서 코드에 단지 손실 유전율만 있으므로, 코드에서만 Re 신호가 변화한다.
상기 각도-보정 동작은 전형적으로 본질상 1회용(one-off)이고 단지 한번 수행되거나, 또는 비교적 빈번하지 않은 간격들로(한달에 한번 - 일년에 한번) 반복될 필요가 있다.
본 발명은 전압 또는 전류 입력을 이용하여 구현될 수 있고, 이러한 경우 전압 입력은 측정 전극들 사이의 전류를 측정하는데 이용될 수 있고 전류 입력은 측정 전극들 사이의 전압을 측정하는데 이용될 수 있다. 측정 변수들(전류 또는 전압)은 보다 일반적으로 측정 신호들로서 지칭될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 코드를 판독하기 위한 방법으로서,
    - 전극들(4, 5)의 도움으로, 교류 전기 신호가 측정되고 있는 상기 코드(11)에 제공되고, 그리고
    - 상기 전극들(4, 5)을 통해 흐르는 전류, 또는 상기 전극들 양단의 전압이 측정되고,
    - 상기 전류 또는 이에 상응하는 상기 전압의 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)이 규정되고, 그리고
    - 상기 전극들(4, 5)은 실질적으로 무손실 표면 상에 있고, 상기 전류 또는 전압의 실질적인 변화들은 상기 전류 또는 전압의 상기 허수 성분(9)에서만 발생하도록 각도 보정(correction)이 상기 전류 또는 이에 대응하는 상기 전압의 상기 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)에 대해 이루어지는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    측정 장치(1)에 의해 감지되는 커패시턴스의 리액턴스가 상기 측정 장치에 의해 감지되는 도전성 잉크의 저항과 동일한 10의 지수(order of magnitude)를 갖도록, 측정 장치(1)의 측정 주파수, 상기 코드(11)로부터 측정 헤드의 판독 거리, 및 상기 코드(11)의 저항률이 선택되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정은 접촉 거리로부터의 스캐닝 측정으로서 구현되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코드는 도전성 코드 라인들 사이의 비-도전성 영역들을 변화시킴으로써 형성되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수동 스캐닝에 있어서 상기 스캐닝 속도에 있어서의 변화가 고려되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)에 의해 수신된 전류는 식
    Figure pct00005

    에 의해 표현되고, R 및 C는 판독되는 표시(marking)의 임피던스의 저항성 및 용량성 부분을 나타내고, 가능한 정확히 조건 r=1이 충족되도록 측정 시스템의 판독 거리, 상기 코드의 전기적 특성들, 및 상기 측정 주파수가 선택되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치는, 펜이 무손실 유전체 표면 상에 배치될 때 상기 펜이 상기 실수 성분의 변화들을 생성하지 않도록, 보정 각도를 조정함으로써 교정(calibrate)되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유전체 표면을 스크래치하고, 상기 스크래치된 표면을 측정하며, 상기 스크래치된 표면 위에서 스캔할 때 측정 결과의 상기 실수 성분에서 변동(fluctuation)들이 발생하지 않도록 상기 측정 장치를 조정함으로써 상기 측정 장치가 교정되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 상황에서, 상기 측정 결과의 상기 실수 성분(8)은 코드가 없는(uncoded) 물질(8)의 표면 상에서 리셋되고 상기 측정을 시작하는 전자장치(1)의 트리거링 레벨은 상기 리셋된 실수 성분(8)에 기초하여 미리 설정되는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 상황에서, 알고리즘은 상기 신호의 강도에 기초하여 상기 측정을 시작하는 적합한 트리거링 레벨을 찾는,
    전자 코드를 판독하기 위한 방법.
  11. 전자 코드를 판독하기 위한 장치로서,
    - 전극들(4, 5)의 도움으로, 교류 전기 신호를 측정되고 있는 상기 코드(11)에 제공하기 위한 수단, 및
    - 상기 전극들(4, 5)을 통해 흐르는 전류, 또는 상기 전극들 사이의 전압을 측정하기 위한 수단
    을 포함하고,
    - 상기 전류 또는 전압의 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)을 규정하기 위한 수단(2, 4, 5, 3, 6, 7), 및
    - 상기 전극들(4, 5)은 실질적으로 무손실 표면 상에 있고, 상기 전류 또는 전압의 실질적인 변화들이 상기 전류 또는 전압의 상기 허수 성분(9)에서만 발생하도록, 상기 전류 또는 전압의 상기 실수 성분(8) 및 허수 성분(9)에 대해 각도 보정을 수행하기 위한 수단
    을 더 포함하는, 전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    측정 장치(1)에 의해 감지되는 커패시턴스의 리액턴스가 상기 측정 장치(1)에 의해 감지되는 도전성 잉크의 저항과 동일한 10의 지수를 갖도록, 측정 장치(1)의 측정 주파수, 상기 코드(11)로부터 측정 헤드의 판독 거리, 및 상기 코드의 저항률을 선택하기 위한 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    스캐닝 측정으로서 접촉 거리로부터 상기 측정을 구현하기 위한 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 코드 라인들(11) 사이의 비-도전성 영역들을 규정함으로써 상기 코드를 판독하기 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수동 스캐닝에 있어서 스캐닝 속도에 있어서의 변화를 고려하기 위한 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치(1)에 의해 수신된 전류는 식
    Figure pct00006

    에 의해 표현되고, R 및 C는 판독되는 표시(marking)의 임피던스의 저항성 및 용량성 부분을 나타내고, 상기 장치는 가능한 정확히 조건 r=1이 충족되도록 측정 시스템의 판독 거리, 상기 코드의 전기적 특성들, 및 상기 측정 주파수를 선택하기 위한 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치는, 상기 측정 장치(1)의 판독 펜(4,5)이 무손실 유전체 표면 상에 배치될 때 상기 측정 장치(1)의 판독 펜(4,5)이 상기 실수 성분의 변화들을 생성하지 않도록, 보정 각도가 조정될 수 있는 교정 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  18. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유전체 표면을 스크래치하고, 상기 스크래치된 표면을 측정하며, 상기 스크래치된 표면 위에서 스캔할 때 측정 결과의 상기 실수 성분에서 변동들이 발생하지 않도록 상기 측정 장치를 조정함으로써 상기 측정 장치가 교정될 수 있는 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정 상황에서, 상기 측정 결과의 상기 실수 성분(8)은 코드-없는(code-free) 물질(8)의 표면 상에서 리셋될 수 있고 상기 측정을 시작하는 전자장치(1)의 트리거링 레벨은 상기 리셋된 실수 성분(8)에 기초하여 미리 설정될 수 있는 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 상황에서, 상기 신호의 강도에 기초하여, 상기 측정을 시작하기에 적합한 트리거링 레벨이 알고리즘의 도움으로 검출될 수 있는 수단을 포함하는,
    전자 코드를 판독하기 위한 장치.
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