RU2421308C2

RU2421308C2 - Method of producing non-reproducible identification mark on electrically conducting parts by electric discharge

Info

Publication number: RU2421308C2
Application number: RU2007119972/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Шкилёв (RU); Владимир Дмитриевич Шкилёв
Original assignee: Владимир Дмитриевич Шкилёв
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2011-06-20
Also published as: RU2007119972A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates o identification of material resources and may be used for marking electrically conducting parts, e.g. rolled stock, machinery parts, etc. Proposed method comprise producing identification number, data grid and non-reproducible pattern on electrically conducting part by electric discharge and entering non-reproducible pattern into data base for mark identification. For this, electrode made from nano-composites of ultra-dispersed metal powders is used. Law of random numbers is used to select, at least, one spot from all electric-discharge spots. Its coordinates on data grid are entered into data base. Spectral characteristic of selected spot is determined, entered into data base and identification is performed. Identification is performed in two stage. Note here that fist stage comprises comparing non-reproducible patter on mark with that from data base. Second stage comprises comparing spectral characteristic of spot randomly selected on data grid with relevant spectral characteristic from data base.

EFFECT: electric discharge spots with non-reproducible spectrum patterns, higher accuracy of identification.

3 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области идентификации материальных ресурсов и может быть использовано для маркировки электропроводящих деталей, например продукции проката, деталей транспортных средств, продукции машиностроения, авиастроения, изделий оборонной отрасли и т.д.The invention relates to the field of identification of material resources and can be used for marking electrically conductive parts, for example, rolled products, vehicle parts, engineering products, aircraft manufacturing, defense products, etc.

Известен способ идентификации [1], основанный на присвоении материальному ресурсу идентификационного номера. Однако такой способ идентификации малонадежен из-за возможности подделки хотя бы одной цифры идентификационного номера.A known method of identification [1], based on the assignment of a material resource identification number. However, this identification method is unreliable due to the possibility of falsification of at least one digit of the identification number.

Известен электроразрядный способ изготовления невоспроизводимой идентификационной метки путем нанесения на нее идентификационного номера, информационной сетки и невоспроизводимой картинки путем осуществления разрядов между меткой и электродом и внесения невоспроизводимой картинки в базу данных [2]. В этом способе эффект невоспроизводимости усиливается за счет того, что предусмотрена замена электродов, например электрод из меди, меняется на электрод из алюминия или какого-нибудь сплава. Однако в любом случае каждое электроразрядное пятно соответствует материалу электрода, с которого оно переносится. И идентификация в этом случае осуществляется только по сличению невоспроизводимой картинки. Частая замена электродов (что само по себе повышает невоспроизводимость) снижает производительность изготовления меток.There is an electric-discharge method for manufacturing an irreproducible identification tag by applying an identification number, an information grid and an irreproducible picture to it by performing discharges between the tag and the electrode and entering the irreproducible picture into the database [2]. In this method, the effect of irreproducibility is enhanced by the fact that the replacement of electrodes, for example, an electrode made of copper, is changed to an electrode made of aluminum or some alloy. However, in any case, each electric discharge spot corresponds to the material of the electrode from which it is transferred. And identification in this case is carried out only by comparing the irreproducible picture. Frequent replacement of the electrodes (which in itself increases irreproducibility) reduces the performance of manufacturing labels.

В предлагаемом изобретении все осуществляется одним электродом, но при этом достигается эффект использования бесконечного количества электродов.In the present invention, everything is carried out by one electrode, but the effect of using an infinite number of electrodes is achieved.

Это достигается тем, что невоспроизводимую картинку создают путем разряда между меткой и составным электродом, выполненным из нанокомпозитов ультрадисперсных металлических порошков. При каждом электрическом разряде на информационную сетку с электрода переносится метка с непредсказуемыми свойствами. Каждый элемент (частица) ультрадисперсного порошка имеет свои особенности, а учитывая, что разряд из электрода выхватывает каждый раз десятки, а то и сотни, частичек ультрадисперсных порошков, то само отдельное пятно приобретает свои уникальные невоспроизводимые свойства, а следовательно, и невоспроизводимую спектральную характеристику.This is achieved by the fact that an irreproducible picture is created by a discharge between a tag and a composite electrode made of nanocomposites of ultrafine metal powders. At each electrical discharge, a label with unpredictable properties is transferred from the electrode to the information grid. Each element (particle) of an ultrafine powder has its own peculiarities, and taking into account that tens or even hundreds of particles of ultrafine powders are pulled out from the electrode each time, a single spot itself acquires its unique irreproducible properties and, therefore, irreproducible spectral characteristic.

Особенность предлагаемого способа проявляется только в выполнении электрода из нанокомпозитов ультрадисперсных порошков и открывающейся при этом принципиально нового уровня идентификации, заключающегося в непредсказуемости спектральных характеристик каждого электроразрядного пятна. Какой при этом может быть получен результат? При создании эффекта невоспроизводимости с помощью одного электрода, например, из меди на информационную сетку нужно нанести от 100 до 200 электроразрядных пятен. Ввиду непредсказуемости траектории разрядов повторить такую картинку невозможно. Снимать спектральную характеристику с пятен в этом случае нет нужды, поскольку все пятна выполнены из меди, спектральные характеристики совпадут. При использовании электрода, выполненного из нанокомпозитов ультрадисперсных металлических порошков, имеем совершенно другую картину. Рядом с идентификационным номером можно в принципе поставить одно электроразрядное пятно, и этого будет достаточно. Такое электроразрядное пятно обладает уникальными спектральными характеристиками, поскольку оно создается за счет переноса в каждом разряде 20-40 разных наночастиц, из которых выполняется высоковольтный электрод. Разгадать «тайну» изготовления такого пятна невозможно и повторить такое пятно с тем же набором спектральных характеристик даже теоретически проблематично. Предположим вариант. Представитель теневой структуры проник в национальный центр идентификации и выкрал электрод, выполненный из нанокомпозитов. Даст ли это какие-то возможности теневой структуре? Нет. Поскольку повторить каждое пятно невозможно, можно повторить идентификационный номер, но повторить рядом с ним электроразрядное пятно с невоспроизводимой спектральной характеристикой невозможно. Для облегчения поиска такого электроразрядного пятна лучше всего использовать информационную сетку с внесением в базу данных координат такого пятна. Для увеличения надежности можно использовать не одно, а два-три пятна. Таким образом, предлагаемый способ позволяет в сотни раз сократить число электроразрядных пятен на метке.The peculiarity of the proposed method is manifested only in the implementation of the electrode from nanocomposites of ultrafine powders and a fundamentally new level of identification that opens up, consisting in the unpredictability of the spectral characteristics of each electric discharge spot. What result can be obtained? When creating the effect of irreproducibility with a single electrode, for example, from copper, from 100 to 200 electric discharge spots should be applied to the information grid. Due to the unpredictability of the discharge trajectory, it is impossible to repeat such a picture. In this case there is no need to remove the spectral characteristic from spots, since all spots are made of copper, the spectral characteristics coincide. When using an electrode made of nanocomposites of ultrafine metal powders, we have a completely different picture. In principle, one electric discharge spot can be placed next to the identification number, and this will be enough. Such an electric discharge spot has unique spectral characteristics, since it is created by the transfer of 20–40 different nanoparticles in each discharge, from which a high-voltage electrode is made. It is impossible to solve the “secret” of manufacturing such a spot and it is even theoretically problematic to repeat such a spot with the same set of spectral characteristics. Suppose option. A representative of the shadow structure penetrated the national identification center and stole an electrode made of nanocomposites. Will this give some opportunities to the shadow structure? No. Since it is impossible to repeat each spot, the identification number can be repeated, but it is impossible to repeat an electric discharge spot with an irreproducible spectral characteristic next to it. To facilitate the search for such an electric discharge spot, it is best to use an information grid with entering the coordinates of such a spot in the database. To increase reliability, you can use not one, but two or three spots. Thus, the proposed method allows hundreds of times to reduce the number of electric discharge spots on the label.

Другой особенностью можно признать то, что по закону случайных чисел из всех электроразрядных пятен выделяют как минимум одно пятно, вводят в базу данных его (их) координаты на информационной сетке, с этого выделенного пятна (пятен) снимают спектральную характеристику (характеристики) и вводят ее (их) в базу данных, а идентификацию осуществляют в два этапа.Another feature that can be recognized is that, according to the law of random numbers, at least one spot is allocated from all electric discharge spots, its (their) coordinates are entered into the database on the information grid, the spectral characteristic (characteristics) are taken from this selected spot (spots) and introduced (them) to the database, and identification is carried out in two stages.

Идентификацию на первом этапе осуществляют путем сличения невоспроизводимой картинки на метке с картинкой в базе данных, а второй этап экспертного уровня идентификации осуществляют путем сличения спектральной характеристики случайно выделенного на информационной сетке электроразрядного пятна с соответствующей спектральной характеристикой, хранящейся в базе данных.The identification at the first stage is carried out by comparing the irreproducible picture on the label with the picture in the database, and the second stage of the expert identification level is carried out by comparing the spectral characteristics of an electric discharge spot randomly allocated on the information grid with the corresponding spectral characteristic stored in the database.

Еще одной особенностью можно признать то, что невоспроизводимая картинка на идентификационной метке и спектральная характеристика от электроразрядных пятен хранятся в независимых базах данных. Последнее требование также повышает уровень идентификации, поскольку положительный или отрицательный ответ на процесс идентификации будут давать эксперты разных уровней, располагающие разной информацией.Another feature that can be recognized is that the irreproducible picture on the identification mark and the spectral characteristic of the electric discharge spots are stored in independent databases. The latter requirement also increases the level of identification, since experts of different levels with different information will give a positive or negative answer to the identification process.

На чертеже схематично изображено устройство, обеспечивающее идентификацию электропроводящих материальных ресурсов. Оно содержит электрод 1, выполненный из нанокомпозитов ультрадисперсных металлических порошков и подсоединенный к высоковольтному источнику 2. Сам электрод 1 снабжен вибратором 3. Электрод 1 установлен по отношению к материальному ресурсу с зазором 4. 5 - условно показан материальный ресурс с информационной координатной сеткой 6 и идентификационным номером 7.The drawing schematically shows a device that provides the identification of conductive material resources. It contains an electrode 1 made of nanocomposites of ultrafine metal powders and connected to a high-voltage source 2. The electrode 1 itself is equipped with a vibrator 3. The electrode 1 is installed in relation to the material resource with a gap of 4. 5 - conventionally shown material resource with information coordinate grid 6 and identification number 7.

Пример исполнения способа. Метка выполнялась из нержавеющей стали размером 10×60 мм. Перед нанесением невоспроизводимой картинки на метку гравировкой наносилась случайная последовательность из тринадцати цифр, после чего на фрезерном станке наносилась информационная сетка таким образом, чтобы в каждой ячейке оказалась одна из тринадцати цифр. После этого над меткой устанавливалась электроразрядная идентификационная установка ЭРИДА-1. В качестве электрода использовался стержень, спеченный из нанокомпозитов ультрадисперсных металлических порошков (точнее, из наночастиц из нанокомпозиций вольфрам-углерод (W-C) или карбида вольфрама) В смесь дополнительно добавляли нанокомпозиты и на другой основе. Перед прессованием электрода смеси тщательно перемешивались. Высоковольтный электрод устанавливался над меткой с зазором в 3-5 мм. Включали промышленный вибратор, установленный на электроде. Обмотка вибратора имела диэлектрическую развязку от высоковольтного электрода. Частота вибраций электрода - 60 Гц. Энергия разряда менялась от 0,5 до 5 Дж.An example of the method. The mark was made of stainless steel 10 × 60 mm in size. Before applying the irreproducible picture, a random sequence of thirteen digits was applied to the mark by engraving, after which an information grid was applied on the milling machine so that each cell contained one of thirteen digits. After that, an electric discharge identification installation ERIDA-1 was installed above the mark. A rod sintered from nanocomposites of ultrafine metal powders (more precisely, from nanoparticles from nanocomposites tungsten-carbon (W-C) or tungsten carbide) was used as an electrode. Nanocomposites were also added to the mixture on a different basis. Before pressing the electrode, the mixtures were thoroughly mixed. A high voltage electrode was mounted above the mark with a gap of 3-5 mm. Included industrial vibrator mounted on the electrode. The vibrator winding had a dielectric isolation from the high voltage electrode. The vibration frequency of the electrode is 60 Hz. The discharge energy varied from 0.5 to 5 J.

Зная средний размер наночастиц и плотности композита (400-500 Нм), путем точного взвешивания и электрода и метки было определено, что при энергии разряда в 1 Дж общее число наночастиц в одном электроразрядном пятне оценивалось в 20-25. При увеличении энергии разряда до 5 Дж число наночастиц, из которых создается электроразрядное пятно, оценивалось в 40-50. Таким образом, доказывается спектральная неповторимость электроразрядного пятна.Knowing the average nanoparticle size and the density of the composite (400-500 Nm), it was determined by accurate weighing of both the electrode and the label that, at a discharge energy of 1 J, the total number of nanoparticles in one electric discharge spot was estimated to be 20-25. With an increase in the discharge energy to 5 J, the number of nanoparticles from which an electric-discharge spot is created was estimated at 40-50. Thus, the spectral uniqueness of the electric discharge spot is proved.

Ультрадисперсный порошок для высоковольтного электрода может быть изготовлен путем механического диспергирования расплавленных сплавов нанокомпозитов, путем реализации взрывных процессов, в частности электрического взрыва проводников с последующей конденсацией, путем испарения анода и катода в дуговом плазмотроне или любым другим опробированным способом, известным в порошковой металлургии. Сам высоковольтный электрод исполняется путем прессования с последующим отжигом.An ultrafine powder for a high-voltage electrode can be made by mechanically dispersing molten alloys of nanocomposites, by implementing explosive processes, in particular by electric explosion of conductors, followed by condensation, by evaporating the anode and cathode in an arc plasmatron, or by any other tested method known in powder metallurgy. The high-voltage electrode itself is made by pressing followed by annealing.

Размер ультрадисперсных частиц порошков варьируют от 10 до 2000 нанометров, что создает условия переноса из электрода на метку в одном разряде каждый раз нового сочетания ультрадисперсных порошков, что и приводит к невоспроизводимости спектральных характеристик.The size of the ultrafine particles of the powders varies from 10 to 2000 nanometers, which creates the conditions for transfer from the electrode to the label in one discharge each time a new combination of ultrafine powders, which leads to irreproducibility of spectral characteristics.

Источники информации:Information sources:

1. Правила дорожного движения. Введены в действие с 5 октября 1999 года с изменениями и дополнениями от 23 мая 2002 года. Приложение №6. Опознавательные знаки, с.96.1. Rules of the road. Entered into force on October 5, 1999 with amendments and additions of May 23, 2002. Appendix No. 6. Identification marks, p.96.

2. Положительное решение по заявке Республики Молдова «СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ» №20040049 с приоритетом от 2004.02.27.2. A positive decision on the application of the Republic of Moldova “METHOD FOR IDENTIFICATION OF MATERIAL RESOURCES” No. 20040049 with priority from 2004.02.27.

Claims

1. An electric-discharge method for manufacturing an irreproducible identification mark on an electrically conductive part, including applying an identification number, an information grid and an irreproducible picture to it by electric discharge, adding an irreproducible picture to the database for identifying the mark, characterized in that when applying an irreproducible picture - electric-discharge spots, an electrode is used made from nanocomposites of ultrafine metal powders, and according to the law of random numbers from all electric ktrorazryadnyh spots emit at least one spot administered in its database information on the coordinate grid, remove stains selected spectral characteristic, and is introduced into the database, and identification is performed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the identification is carried out in two stages, while the first stage compares the irreproducible image on the label with the image in the database, and the second stage compares the spectral characteristics of an electric discharge spot randomly allocated on the information grid with the corresponding spectral response stored in the database.

3. The method according to claim 1, characterized in that the irreproducible picture on the identification mark and the spectral characteristic of the electric discharge spots are stored in independent databases.