WO2010003585A1 - Verpackungsfolie für produktauthentifizierung, authentifizierungsverfahren und -system - Google Patents

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WO2010003585A1 PCT/EP2009/004771 EP2009004771W WO2010003585A1 WO 2010003585 A1 WO2010003585 A1 WO 2010003585A1 EP 2009004771 W EP2009004771 W EP 2009004771W WO 2010003585 A1 WO2010003585 A1 WO 2010003585A1
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WO
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packaging film
pigment particles
digital image
product
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PCT/EP2009/004771
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Christian Kohlert
Bernd Schmidt
Walter Egenolf
Tamara Zistjakova
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Klöckner Pentaplast GmbH & Co. KG
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Definitions

  • the present invention relates to a product authentication packaging film and to an authentication method and system used in conjunction with the packaging film.
  • US 4,218,674 discloses a system and method for checking the authenticity of a document by comparing document-generated binary output signals with previously stored binary signals.
  • the document contains a safety mark in the form of randomly distributed fibers of a magnetic or magnetizable material.
  • the security tag To read the security tag, the document is scanned along a predetermined track with a detector that registers magnetic fields and outputs an electrical pulse as it traverses the magnetic or magnetized fibers.
  • DE 103 04 805 A1 describes a method for the production of security features, in which a random pattern present on or applied to an object to be marked is used. To do this, the random pattern is read into a computer with a reader and a fingerprint is extracted containing individual features of the pattern. Optionally we apply an identification number on the object. The extracted fingerprint is stored in a machine memory. To identify the marked objects, the random pattern is read in by the object, the fingerprint is extracted and compared with the fingerprint stored in the data memory.
  • DE 60 2004 007 850 T2 discloses a method, a computer program and an electronic device for determining the authenticity of an object, wherein the object has a three-dimensional pattern of randomly distributed particles.
  • the method works with a first and second code.
  • the second code is determined by two-dimensional data acquisition on the pattern of randomly distributed particles.
  • the object is illuminated with white scattered light and detected by the object reflected and transmitted light.
  • the object comprising a pattern of randomly distributed particles is preferably a label.
  • the safety mark is an inherent part of the product which occurs accidentally during manufacture or is produced by specific measures. Due to the material composition, surface structure and shape of the product, the nature and quality of the marking are strictly limited. As product-inherent characteristics are u.a. optically detectable, formed from scratches or fibers random surface pattern or well-defined isotope additions in polymeric materials known. Product-inherent safety markings have a narrow range of use and are unsuitable for food, medicines, cosmetics and clothing textiles.
  • the safety mark is designed as a label and affixed to the product. Labels have the disadvantage of having a limited area and facilitating the location and identification of the security tag. By means of modern, commercially available instruments of metrology and analytics, the physical-chemical nature and the operating principle of the safety mark can usually be determined quickly. If the nature and the principle of operation is known, replication may at best be counteracted by copy protection. In the prior art two methods for the formation of a copy protection are described, the two methods are also combined. On the one hand becomes an "invisible" and on the other a non-reproducible or only proposed under disproportionate effort reproducible safety mark.
  • a safety indicator should not be reproducible if possible.
  • the term "reproducible” should not be understood in the sense of an exact physical reproduction but in relation to the metrological detection of certain patterns present in the safety mark.
  • known safety signs mostly spatial - usually two-dimensional patterns such as e.g. Smart codes used, which are detected by means of optical or magnetic detectors.
  • three-dimensional patterns are mainly holograms to call.
  • Less common safety markers include chemical markers such as e.g. Isotopes which are detected by means of spectrometric measuring methods.
  • the pattern To reproduce a security tag, the pattern must first be identified.
  • the identification of a pattern can be complicated in several ways, i.a. by using a pattern that is invisible to the human eye.
  • hidden (so-called covered) patterns are proposed in the prior art.
  • most of the known invisible patterns can be identified with little effort with currently available measurement methods.
  • the metrological detection of security characteristics is usually carried out at two or more locations and / or times, e.g. at the producer of a product, if necessary in a freight warehouse or during transport, and at a dealer or distributor.
  • a product is first equipped with a safety indicator in an identification step.
  • the security code or the pattern contained therein is generally not a priori known, but is detected by measurement and recorded the measurement signal in encrypted or unencrypted form as identity code.
  • a security code located on a product is detected metrologically in a manner similar to the identification step, and the measurement signal is compared in encrypted or unencrypted form with existing identity codes.
  • the product provided with a safety mark is positioned under a detector or passed past a detector.
  • the latter is the case, for example, with laser scanners, magnetic read heads or cameras with line sensors, as are common in industrial image processing.
  • the positioning or movement of the product relative to the detector is done manually or by means of a mechanical device such as a conveyor belt.
  • a mechanical device such as a conveyor belt.
  • the metrological detection takes place without contact, wherein the working distance between the product and a detector must not fall below a minimum distance of a few cm up to a few meters. If the working distance is to be more than a few cm, preferably optical, in particular imaging, methods are used for the metrological detection.
  • the metrological recording of safety characteristics must be different z.T. meet conflicting requirements; which includes:
  • sensitivity primarily means high lateral resolution and contrast, ie the optical measuring system used must have an optimized modulation transfer function. Immunity to metrological deviations, so that the false-positive error rate, ie the number of falsely recognized as reproduction original safety characteristics is low. A frequent metrological deviations in the optical detection is incorrect positioning of the safety mark relative to the detector, vibration or different lighting conditions. - low cost for acquisition and operation of the measuring system, high speed and high throughput. Automation.
  • the term coding includes all known electronic and mathematical methods that are used in metrological recording, conversion, encryption, storage and reproduction of security identifiers. These methods may be implemented in the form of electronic hardware or software.
  • the volume of data used in coding is essentially determined by the information content of the safety mark in conjunction with the resolution of the metrological detection. In the optical detection of two-dimensional patterns, the data volume is limited upwards by the product of the number of metrologically resolved pixels (resolution pixels) and the number of color or contrast levels per resolution pixel. Detail structures of the security tag that are smaller than the resolution pixel can not be detected and therefore can not be encoded.
  • ⁇ z Ax 2 Z h
  • ⁇ z the depth of field
  • ⁇ the wavelength of the light used for imaging
  • ⁇ x the lateral object-side resolution.
  • the depth of field ⁇ z indicates the depth range in which two lines or points which lie next to one another on the safety mark at a distance ⁇ x in the Image plane still be represented as separate objects.
  • a structure detail of 40 ⁇ m is still sharply imaged, it must not be more than 3.2 mm from the focal plane of the camera lens. Accordingly, the optical detection of safety markings with a resolution of ⁇ 40 ⁇ m requires a precise positioning of the safety mark relative to the detector with a tolerance of ⁇ 3.2 mm. A small lateral offset or a small angular difference of the security mark in the optical detection in the identification step relative to the marking step would cause a false positive error detection.
  • the present invention has the object to overcome the above-mentioned disadvantages of the known safety markings and to provide a safety mark, which is suitable for commercial applications, which can be detected with moderate metrological effort and at the same time offers a high copy protection.
  • This object is achieved by a packaging film according to claim 1 and an authentication method according to claim 12 and an authentication system according to claim 17, which are used in conjunction with the packaging film.
  • the packaging film according to the invention comprises pigment particles, wherein the average number of pigment particles per cm 2 of the packaging film is in the range from 1 to 100 and the pigment particles are present in the surface of the packaging film in a random distribution.
  • the average number of pigment particles per cm 2 is 1 to 10, preferably 1 to 5, and especially 1 to 2.
  • the pigment particles have a mean equivalent diameter in the range of 100 to 50,000 nm, wherein the term "equivalent diameter" is the diameter of a spherical particle of equal volume V (ie, the equivalent diameter is 2 x (0.75 x V / ⁇ ) 1/3 ).
  • the pigment particles are white or transparent in the spectral range of visible light from 380 to 750 nm.
  • the pigment particles luminesce when they are irradiated with UV or infrared light, ie in the wavelength range from 100 to 380 nm or from 750 to 2000 nm.
  • UV or infrared light ie in the wavelength range from 100 to 380 nm or from 750 to 2000 nm.
  • Particularly suitable are pigment particles which are excitable by irradiation with UV light to fluorescence in the visible wavelength range.
  • the pigment particles contain one or more substances, such as yttria or polymeric pigments.
  • the color of the luminescent light emitted by the excited pigment particles can be varied by means of appropriate substance mixtures.
  • the pigment particles emit visible light when irradiated in the infrared wavelength range, in particular with infrared laser light.
  • Such pigment particles contain phosphors for converting infrared radiation into visible light (so-called infrared-to-visible upconversion phosphors, abbreviated IUP).
  • IUP infrared-to-visible upconversion phosphors
  • An example of an IUP is Er 3+ -activated yttrium fluoride of the general formula Yi -x Er x F 3 , wherein x is in the range of 0.05 to 0.3.
  • the packaging film according to the invention comprises one or more layers of polymers and is produced by means of known production techniques such as (co-) extrusion, calendering and mono- or biaxial stretching.
  • the pigment particles are incorporated into the polymeric raw materials such as resins, thermoplastics and the like.
  • the pigment particles are dusted on a film layer or applied in a suspension and then covered with a further film layer and / or fixed by calendering.
  • the packaging film according to the invention is preferably deep-drawable.
  • the packaging film is designed as a shrinkable film.
  • the total thickness of the packaging film according to the invention is 5 to 4000 .mu.m, preferably 40 to 500 .mu.m, and particularly preferably 60 to 200 .mu.m.
  • the packaging film can have any color; preferably it is white or transparent.
  • the inventive method comprises a labeling and a recognition step, wherein
  • a first digital image is recorded by means of an imaging device
  • the first digital image is evaluated with a computer program, wherein the relative position coordinates and optionally the color values of N1 in the first
  • Particle surface contained pigment particles are determined; - N pigment particles are randomly selected from the pigment particles contained in the first partial area, N being less than or equal to N1;
  • a second digital image is recorded by means of an imaging device
  • the second digital image is evaluated with the computer program, wherein the relative position coordinates and optionally the color values of N2 pigment particles contained in the second partial area are determined;
  • N2! / (N2-N)! N! From the N2 in the second part surface contained pigment particles N2! / (N2-N)! N! Combinations of N mutually different pigment particles formed and from the N relative position coordinates and optionally the color values of each of these N2! / (N2-N)! N! Combinations according to the encryption algorithm derived a check code and compared with recorded identity codes for conformity.
  • N2! / (N2-N)! N the quotient of the faculty of N2 divided by the product of the faculties of (N2-N) and N, commonly called “N2 over N” in combinatorics.
  • the identity code comprises angle values of one or more polygons with m vertices, where m is a natural number with 3 ⁇ m ⁇ N and the coordinates of the polygon corners correspond to the relative position coordinates of m pigment particles.
  • a label is applied to the packaging film in the labeling step.
  • the identity code is printed on the packaging film, on the label and / or in a database and is available for later comparison, ie for authentication.
  • the authentication system comprises, in addition to the packaging film according to claims 1 to 11, a first and second imaging device and a first and second computer or a server with a program for processing digital images.
  • the authentication system comprises a database, wherein the first and second computers or the server are connected to the database.
  • the authentication system also includes a label.
  • the packaging film according to the invention is used for wrapping products or for producing shaped articles such as containers, bottles, cups, dishes and the like. These shaped articles are produced from the packaging film by means of known methods, such as deep-drawing.
  • the packaging film is molded immediately after extrusion, e.g. by means of bubble extrusion.
  • thermoformable and often shrinkable embodiment of the packaging film according to the invention is preferably used.
  • Suitable for this purpose are mono-or biaxially stretched, shrinkable embodiments of the packaging film according to the invention, in particular those which are provided with a sealable layer and formed from polymeric materials.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first section of a packaging film according to the invention with pigment particles
  • Fig. 1 b shows a second section of the packaging film with three randomly selected
  • FIG. 2a shows an authentication system with two imaging devices and one
  • Fig. 1a shows schematically a section of a packaging film 1, the
  • Partial surface 5 of the packaging film 1 by means of an imaging device taken a digital image and evaluated with a computer program.
  • a further digital image is taken of a second partial surface 6, which comprises the first partial surface 5, and with the
  • Fig. 1 a the faces 5 and 6 are highlighted with crossed or with simple line hatching.
  • the surfaces 5 and 6 contain N1 or N2 pigment particles. Because the second partial surface 6 comprises the first partial surface 5, the N 1 pigment particles contained in the first partial surface 5 form a subset of the N 2 pigment particles contained in the second partial surface 6, where N 1 ⁇ N 2. in the
  • Embodiment of the method according to the invention is printed on the label 3 or on the packaging film 1 an identity code, which in the identification step means
  • Imaging device and computer program is recorded and evaluated.
  • Identcode is machine readable and includes various forms of presentation such as e.g. alphanumeric characters, smart code, matrix or barcode.
  • Fig. 1b shows schematically an enlarged detail of Fig. 1a, wherein the reference numerals 1 to 6 have the same meaning.
  • a triangle formed from three pigment particles (101, 102, 103) is shown.
  • three pigment particles (101, 102, 103) are selected from the N1 pigment particles contained in the partial surface 5 by the computer program used for the evaluation of the digital images by means of a random-based algorithm.
  • the relative position coordinates of the three selected pigment particles (101, 102, 103), in particular the values of three angles ( ⁇ , ⁇ , v) of the triangle formed by the pigment particles (101, 102, 103) are used for the identity code.
  • FIG. 2 shows schematically an exemplary embodiment of an authentication system 100 according to the invention with packaging film 1, a first and second imaging device (10, 20) and a first and second computer (14, 24).
  • the first imaging device 10 and the first computer 14 are used in the labeling step, i. usually immediately after a product has been packed with the packaging film 1.
  • a digital image of a first partial surface 5 of the packaging film 1 is received by a first part of the packaged product by means of the imaging device 10.
  • the partial surface 5 corresponds to the image field of the imaging device 10.
  • the partial surface 5 is optionally selected so that an optionally used in the context of labeling label 3 is partially or completely contained in the partial surface 5.
  • the imaging device 10 is connected to the computer 14.
  • the digital image of the partial surface 5 and the pigment particles contained therein is transferred to the computer 14 and evaluated there by means of a computer program comprising an image processing module and an encryption module. An encrypted identity code is then output by the computer program.
  • the identity code preferably contains information about the relative geometric arrangement of the pigment particles relative to one another, for example the angles of all triangles formed by three pigment particles each.
  • the identity code is stored in a database 30 connected to the first computer 14 and / or transmitted or printed on the packaging film 1 or the label 3, preferably as an alphanumeric character string or in the form of a smart code.
  • Authentication or identification of the packaged product by means of the second imaging device 20 and the second computer 24 takes place in a manner analogous to the identification at the testing station.
  • a digital image is recorded by a second partial surface 6, which comprises the first partial surface 5, and the pigment particles contained therein, and a test code is determined by the computer program, the test code being determined according to the same algorithm as in the identification step.
  • the check code thus obtained is compared with identity codes stored in the database 30. If the verification code matches an identity code, the product is considered authentic.
  • the test code determined by evaluating the digital image is compared with an identification code printed on the packaging film 1 or the label 3 in the marking step.
  • the database 30 is not required.
  • the computer program is equipped with a module for character or pattern recognition.
  • the computer program for the evaluation of the digital images instead of on the computers (14, 24) on a server, not shown in Fig. 2 executed, wherein the computer (14, 24) via data lines or via the Internet with connected to the server and transmit the digital images of the faces 5 and 6 to the server.
  • the imaging device (10, 20) comprises a camera (11, 21) with a camera lens and a CCD or CMOS sensor.
  • the CCD or CMOS sensor is a line or area sensor.
  • the imaging device (10, 20) is operated in scanner mode, wherein advantageously a CCD or CMOS line sensor is used. If it is necessary to achieve the highest possible resolution and contrast, the line sensor is operated according to the TDI principle (Time-Delay and Integration). Corresponding TDI sensors are commercially available.
  • the imaging device (10, 20) comprises a lighting unit (12, 22), the UV light with wavelengths of the range 100 nm to ⁇ 380 nm or IR light with wavelengths greater than 750 nm 2000 nm radiates.
  • a lighting unit (12, 22) serves for luminescence excitation of the pigment particles 2 distributed in the packaging film 1.
  • luminescence excitation here and below comprises the emission of fluorescence or phosphorescence light excited by irradiation with light.
  • the pigment particles 2 contain a substance which has one or more luminescent absorption lines at least in one of the UV or infrared wavelength ranges specified above.
  • IUP infrared upconversion phosphors
  • the color of the light emitted by the pigment particles can also be used to determine an identification and verification code.
  • the imaging device (10, 20) with a color sensor preferably a CCD or CMOS sensor with integrated color filter array, such as a Bayer matrix filter with three bandpass filters in the areas of red, green and blue (RGB) used.
  • a color sensor with a Bayer matrix filter one digital color pixel comprises four cells of the CCD or CMOS area sensor arranged in a 2x2 matrix, one green color filter in front of two of the four cells and one red and one blue in front of the two remaining cells Filter is arranged.
  • Such color sensors are used millions of times in ordinary digital cameras.
  • a high-resolution 3-chip sensor in which the image by means of a prism on three, each with a red, green and blue filter equipped sensors is used.
  • the determined color value is then recorded in encrypted form in the identification and verification code.
  • an imaging device (10, 20) suitable for this purpose is used, i. a UV or infrared camera.
  • the present invention also makes it possible to include the decay time of the luminescent light as a parameter in the safety mark.
  • the lighting unit (12, 22) is switchable or designed for pulse operation and the imaging device (10, 20) equipped with an electronic control for the output of trigger pulses and for time measurement.

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Abstract

Eine Verpackungsfolie, die in geringer Flächendichte zufällig verteilte Pigmentpartikel enthält, wird zur Authentifizierung von Produkten eingesetzt. Mittels einer Abbildungsvorrichtung wird von einem verpackten Produkt ein erstes Digitalbild aufgenommen. Aus dem Digitalbild werden mittels eines Computerprogramms die Lagekoordinaten und optional die Farbwerte der in der Verpackungsfolie enthaltenen Pigmentpartikel ermittelt und aus den Koordinaten- bzw. Farbwerten ein Identcode berechnet und in einer Datenbank gespeichert. Um das Produkt zu einem späteren Zeitpunkt zu authentifizieren, wird ein zweites Digitalbild aufgenommen, ein Prüfcode ermittelt und mit aufgezeichneten Identcodes verglichen.

Description

Verpackungsfolie für Produktauthentifizierung, Authentifizierungsverfahren und -system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verpackungsfolie für Produktauthentifizierung sowie ein Authentifizierungsverfahren und -system, welche in Verbindung mit der Verpackungsfolie eingesetzt werden.
Verfahren zur Authentifizierung von Objekten, wie z.B. Dokumenten oder Geldscheinen sind im Stand der Technik bekannt.
US 4,218,674 offenbart ein System und eine Methode zur Prüfung der Authentizität eines Dokuments, wobei anhand des Dokuments generierte, binäre Ausgangssignale mit zuvor abgespeicherten binären Signalen verglichen werden. Das Dokument enthält ein Sicherheitskennzeichen in Form von zufällig verteilten Fasern aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material. Zum Auslesen des Sicherheitskennzeichens wird das Dokument entlang einer vorbestimmten Spur abgetastet mit einem Detektor, der magnetische Felder registriert und bei Überquerung der magnetischen oder magnetisierten Fasern einen elektrischen Puls ausgibt.
DE 103 04 805 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitskennzeichen, bei dem ein auf einem zu kennzeichnenden Objekt vorhandenes oder darauf aufgebrachtes Zufallsmuster genutzt wird. Hierzu wird das Zufallsmuster mit einem Lesegerät in einen Computer eingelesen und ein Fingerabdruck extrahiert, der individuelle Merkmale des Musters beinhaltet. Optional wir auf dem Objekt eine Identifikationsnummer aufgebracht. Der extrahierte Fingerabdruck wird in einem maschinellen Datenspeicher abgelegt. Zur Identifikation der gekennzeichneten Objekte wird das Zufallsmuster vom Objekt eingelesen, der Fingerabdruck extrahiert und mit dem im Datenspeicher abgelegten Fingerabdruck verglichen.
DE 60 2004 007 850 T2 offenbart ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine elektronische Vorrichtung zur Bestimmung der Echtheit eines Objekts, wobei das Objekt ein dreidimensionales Muster von zufällig verteilten Partikeln aufweist. Das Verfahren arbeitet mit einem ersten und zweiten Code. Der zweite Code wird durch zweidimensionale Datenerfassung an dem Muster zufällig verteilter Partikel ermittelt. Hierzu wird das Objekt mit weißem Streulicht beleuchtet und das vom Objekt reflektierte und transmittierte Licht detektiert. Bei dem Objekt, das ein Muster zufällig verteilter Partikel umfasst, handelt es sich vorzugsweise um ein Etikett.
Die im Stand der Technik bekannten Sicherheitskennzeichen können zwei Gruppen zugeordnet werden:
(a) Das Sicherheitskennzeichen ist ein inhärenter Bestandteil des Produkts, der während der Herstellung zufällig entsteht oder durch gezielte Maßnahmen erzeugt wird. Hierbei sind aufgrund der stofflichen Zusammensetzung, Oberflächenstruktur und Form des Produkts der Art und Beschaffenheit der Kennzeichnung enge Grenzen gesetzt. Als produkt-inhärente Kennzeichen sind u.a. optisch detektierbare, aus Kratzern oder Fasern gebildete zufällige Oberflächenmuster oder genau definierte Isotopenbeimengungen in polymeren Werkstoffen bekannt. Produkt-inhärente Sicherheitskennzeichen haben einen eng beschränkten Einsatzbereich und sind für Lebensmittel, Medikamente, Kosmetika und Bekleidungstextilien ungeeignet.
(b) Das Sicherheitskennzeichen ist als Etikett ausgestaltet und wird auf dem Produkt angebracht. Etiketten haben den Nachteil, dass sie eine beschränkte Fläche aufweisen und die Lokalisierung und Identifizierung des Sicherheitskennzeichens erleichtern. Mittels moderner, kommerziell verfügbarer Instrumente der Messtechnik und Analytik kann die physikalisch-chemische Beschaffenheit und das Funktionsprinzip des Sicherheitskennzeichens in der Regel schnell ermittelt werden. Ist die Beschaffenheit und das Funktionsprinzip bekannt, steht einer Nachbildung allenfalls ein Kopierschutz entgegen. Im Stand der Technik werden zwei Methoden für die Ausbildung eines Kopierschutzes beschrieben, wobei die beiden Methoden auch kombiniert werden. Zum Einen wird ein "unsichtbares" und zum Anderen ein nicht-reproduzierbares bzw. nur unter unverhältnismäßig großem Aufwand reproduzierbares Sicherheitskennzeichen vorgeschlagen.
Hinsichtlich des Kopierschutzes von Sicherheitskennzeichen spielen folgende Aspekte eine wichtige Rolle:
i) Reproduzierbarkeit
Ein Sicherheitskennzeichen sollte möglichst nicht reproduzierbar sein. Hierbei ist der
Begriff "reproduzierbar" nicht im Sinne einer exakten physischen Nachbildung zu verstehen sondern in Bezug auf die messtechnische Erfassung bestimmter in dem Sicherheitskennzeichen vorhandener Muster. In bekannten Sicherheitskennzeichen werden zumeist räumliche - in der Regel zweidimensionale Muster wie z.B. Smartcodes verwendet, die mittels optischer oder magnetischer Detektoren erfasst werden. Als Beispiel für dreidimensionale Muster sind vor allem Hologramme zu nennen. Weniger gebräuchliche Sicherheitskennzeichen beinhalten chemische Marker wie z.B. Isotope, die mittels spektrometrischer Messmethoden detektiert werden.
Um ein Sicherheitskennzeichen zu reproduzieren, muss das Muster zunächst identifiziert werden. Die Identifikation eines Musters kann auf verschiedene Weise erschwert werden, u.a. indem ein Muster verwendet wird, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. So werden im Stand der Technik verborgene (sogenannte covert) Muster vorgeschlagen. Die meisten der bekannten unsichtbaren Muster sind jedoch mit heute verfügbaren Messmethoden mit geringem Aufwand zu identifizieren.
Nach Identifikation gilt es, das Muster derart nachzustellen bzw. zu reproduzieren, dass die Reproduktion bei der messtechnischen Erfassung vom Original nicht unterscheidbar ist. Prinzipiell kann jedes identifizierte Muster reproduziert werden, wobei jedoch dem hierfür erforderlichen Aufwand entscheidende Bedeutung zukommt. Übersteigt der Aufwand der Reproduktion den hieraus resultierenden wirtschaftlichen Vorteil, so ist die Reproduktion nicht lohnend und unterbleibt. Der Aufwand der Reproduktion steht in enger Beziehung zu der messtechnischen Erfassung des Musters. Je einfacher die messtechnische Erfassung gestaltet ist, desto weniger Aufwand erfordert im Allgemeinen die Reproduktion.
Im Weiteren ist der Informationsgehalt von Sicherheitskennzeichen wichtig. Der Begriff Informationsgehalt ist hierbei als Synonym für die Anzahl von Strukturdetails, wie etwa
Punkte oder Linien zu verstehen. Je höher der Informationsgehalt, desto mehr Aufwand erfordert die Nachbildung. Der Informationsgehalt ist nach oben begrenzt durch das
Flächenverhältnis des Sicherheitskennzeichens zu der Größe der Detailstrukturen. Je größer die Fläche des Sicherheitskennzeichens und je kleiner die Detailstrukturen sind, desto größer ist der maximal mögliche Informationsgehalt.
ii) Messtechnische Erfassung
Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen erfolgt in der Regel an zwei oder mehreren Orten und/oder Zeitpunkten, z.B. bei dem Erzeuger eines Produktes, ggf. in einem Frachtlager oder während des Transportes und bei einem Händler bzw. im Vertrieb. Hierbei wird ein Produkt zunächst in einem Kennzeichnungsschritt mit einem Sicherheitskennzeichen ausgestattet. Das Sicherheitskennzeichen bzw. das darin enthaltene Muster ist in der Regel nicht a-priori bekannt, sondern wird messtechnisch erfasst und das Messsignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form als Identcode aufgezeichnet. In einem späteren Identifikationsschritt wird ein auf einem Produkt befindliches Sicherheitskennzeichen in ähnlicher Weise wie im Kennzeichnungsschritt messtechnisch erfasst und das Messsignal in verschlüsselter oder unverschlüsselter Form mit vorhandenen Identcodes verglichen.
Bei der messtechnischen Erfassung wird das mit einem Sicherheitskennzeichen versehene Produkt unter einem Detektor positioniert oder an einem Detektor vorbeigeführt. Letzteres ist z.B. der Fall bei Laserscannern, magnetischen Leseköpfen oder Kameras mit Zeilensensor, wie sie in der industriellen Bildverarbeitung gebräuchlich sind. Die Positionierung bzw. die Bewegung des Produkts relativ zum Detektor erfolgt manuell oder mittels einer mechanischen Vorrichtung wie z.B. eines Förderbandes. Hierbei sind aufgrund produktionstechnischer oder logistischer Gegebenheiten bestimmte Vorgaben einzuhalten. Häufig ist es erforderlich oder erwünscht, dass die messtechnische Erfassung berührungslos erfolgt, wobei der Arbeitsabstand zwischen dem Produkt und einem Detektor einen Mindestabstand von einigen cm bis zu wenigen Metern nicht unterschreiten darf. Wenn der Arbeitsabstand mehr als einige cm betragen soll, werden für die messtechnische Erfassung bevorzugt optische, insbesondere bildgebende Verfahren eingesetzt. Hierbei sind wichtige Messparameter, wie Auflösung, Bildfeld und Arbeitsabstand nicht beliebig einstellbar, sondern beeinflussen sich gemäß den Gesetzen der Optik gegenseitig. Zusätzlich, wenn auch in geringerem Umfang, ist die Wahl der Messparameter durch das verwendete Kameraobjektiv eingeschränkt. Mit den für den industriellen Bedarf konzipierten Kameraobjektiven können, im Gegensatz zu Hochleistungsobjektiven für astronomische oder satellitentechnische Anwendungen, die Möglichkeiten der optischen Messtechnik nicht voll ausgeschöpft werden.
Die messtechnische Erfassung von Sicherheitskennzeichen muss verschiedenen z.T. gegenläufigen Anforderungen genügen; hierzu zählen:
hohe Sensitivität, so dass geringfügige Abweichungen eines kopierten Sicherheitskennzeichens vom Original erkannt werden. Im Fall der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern bedeutet Sensitivität vor allem hohe laterale Auflösung und Kontrast, d.h. das verwendete optische Messsystem muss eine optimierte Modulationsübertragungsfunktion aufweisen. Immunität gegenüber messtechnischen Abweichungen, damit die falsch- positive Fehlerrate, d.h. die Zahl von fälschlich als Reproduktion erkannten originären Sicherheitskennzeichen gering ist. Eine häufige messtechnische Abweichungen bei der optischen Erfassung ist Fehlpositionierung des Sicherheitskennzeichens relativ zum Detektor, Vibrationen oder unterschiedliche Beleuchtungsverhältnisse. - geringe Kosten für Anschaffung und Betrieb des Messsystems, hohe Geschwindigkeit bzw. hoher Durchsatz. Automatisierung.
iii) Kodierung
Vorliegend sind unter dem Begriff Kodierung alle bekannten elektronischen und mathematischen Verfahren subsummiert, die bei der messtechnischen Erfassung, Umwandlung, Verschlüsselung, Speicherung und Wiedergabe von Sicherheitskennzeichen eingesetzt werden. Diese Verfahren können in Form von elektronischer Hard- oder Software implementiert sein. Das bei der Kodierung eingesetzte Datenvolumen wird im wesentlichen durch den Informationsgehalt des Sicherheits- kennzeichens in Verbindung mit dem Auflösungsvermögen der messtechnischen Erfassung bestimmt. Bei der optischen Erfassung von zweidimensionalen Mustern ist das Datenvolumen nach oben begrenzt durch das Produkt aus der Anzahl der messtechnisch aufgelösten Bildelemente (Auflösungspixel) und der Anzahl der Farboder Kontraststufen je Auflösungspixel. Detailstrukturen des Sicherheitskennzeichens, die kleiner sind als das Auflösungspixel können nicht detektiert und somit nicht kodiert werden.
Ein zentrales Problem der optischen Erfassung von zweidimensionalen Sicherheitskennzeichen wird im Folgenden kurz erläutert. Für das Verhältnis von lateraler Auflösung und Schärfentiefe eines Kameraobjektivs gilt in guter Näherung die Beziehung:
Δz = Ax2 Z h wobei Δz die Schärfentiefe, λ die Wellenlänge des für die Abbildung verwendeten Lichtes und Δx die laterale objektseitige Auflösung bezeichnen. Die Mitte des sichtbaren Lichtspektrums liegt bei etwa 500 nm. Wird dieser Wert in die obige Gleichung eingesetzt, d.h. λ = 500 nm, so ergibt sich folgendes:
Figure imgf000007_0001
Die Schärfentiefe Δz gibt den Tiefenbereich an, in dem zwei Linien oder Punkte, die auf dem Sicherheitskennzeichen in einem Abstand Δx nebeneinander liegen, in der Bildebene noch als getrennte Objekte abgebildet werden. Damit ein Strukturdetail der Größe 40 μm noch scharf abgebildet wird, darf dieses um nicht mehr als 3,2 mm von der Fokusebene des Kameraobjektivs beabstandet sein. Dementsprechend erfordert die optische Erfassung von Sicherheitskennzeichen mit einer Auflösung von ≤ 40 μm eine präzise Positionierung des Sicherheitskennzeichens relativ zum Detektor mit einer Toleranz von < 3,2 mm. Ein geringer lateraler Versatz oder eine geringe Winkeldifferenz des Sicherheitskennzeichens bei der optischen Erfassung im Identifikationsschritt relativ zum Kennzeichnungsschritt würde eine falsch-positive Fehlererkennung bewirken. Um dieses Problem bei der hochauflösenden optischen Erfassung zu vermeiden, ist es erforderlich neben einem geeigneten Kameraobjektiv mechanische Positioniersysteme hoher Präzision einzusetzen. Sofern dies mit logistischen Gegebenheiten vereinbar ist, verbietet sich der Einsatz von präzisen mechanischen Positionier- oder Transportsystemen häufig aus Kostengründen.
Außerdem ist zu bedenken, dass Strukturdetails mit einer Größe um 40 μm mit den heute verfügbaren technischen Möglichkeiten einfach zu reproduzieren sind. So haben marktübliche Laser- oder Tintenstrahldrucker für den privaten Anwender bereits Auflösungen von 600 bis 2400 dpi (42 bis 11 μm). Solche Drucker sind damit geeignet, zweidimensionale Sicherheitskennzeichen mit Strukturdetails im Bereich von 10 bis 40 μm zu reproduzieren.
Aus den voranstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass für zahlreiche kommerzielle Anwendungen Sicherheitskennzeichen mit sehr feinen Strukturdetails von < 40 μm ungeeignet sind.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die oben genannten Nachteile der bekannten Sicherheitskennzeichen zu überwinden und ein Sicherheitskennzeichen bereit zu stellen, das sich für kommerzielle Anwendungen eignet, das mit moderatem messtechnischem Aufwand erfassbar ist und zugleich einen hohen Kopierschutz bietet. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackungsfolie gemäss Anspruch 1 sowie ein Authentifizierungsverfahren nach Anspruch 12 und ein Authentifizierungssystem gemäss Anspruch 17, welche in Verbindung mit der Verpackungsfolie eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie umfasst Pigmentpartikel, wobei die mittlere Anzahl der Pigmentpartikel pro cm2 der Verpackungsfolie im Bereich von 1 bis 100 liegt und die Pigmentpartikel in der Fläche der Verpackungsfolie in einer Zufallsverteilung vorliegen. Vorzugsweise beträgt die mittlere Anzahl der Pigmentpartikel pro cm2 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, und insbesondere 1 bis 2. Die Pigmentpartikel weisen einen mittleren äquivalenten Durchmesser im Bereich von 100 bis 50000 nm auf, wobei der Begriff "äquivalenter Durchmesser" den Durchmesser eines kugelförmigen Partikels gleichen Volumens V bezeichnet (d.h. der äquivalente Durchmesser entspricht 2 x (0,75 x V / ττ)1/3 ). Vorzugsweise sind die Pigmentpartikel weiß oder im Spektralbereich des sichtbaren Lichts von 380 bis 750 nm transparent. In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie lumineszieren die Pigmentpartikel, wenn sie mit UV- oder Infrarot-Licht bestrahlt werden, d.h. im Wellenlängenbereich von 100 bis 380 nm oder von 750 bis 2000 nm. Hier und im Folgenden sind sowohl Phosphoreszenz wie auch Fluoreszenz unter dem Begriff Lumineszenz subsummiert. Besonders geeignet sind Pigmentpartikel, die durch Bestrahlung mit UV-Licht zu Fluoreszenz im sichtbaren Wellenlängenbereich anregbar sind.
Die Pigmentpartikel enthalten einen oder mehrere Stoffe, wie z.B. Yttriumoxid oder polymere Pigmente. Durch entsprechende Stoffmischungen kann die Farbe des von den angeregten Pigmentpartikeln abgestrahlten Lumineszenzlichtes variiert werden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung emittieren die Pigmentpartikel bei Bestrahlung im infraroten Wellenlängenbereich, insbesondere mit Infrarot-Laserlicht, sichtbares Licht. Derartige Pigmentpartikel enthalten Phosphore zum Umwandeln von Infrarotstrahlung in sichtbares Licht (sogenannte infrared-to-visible upconversion phosphors, abgekürzt IUP). Ein Beispiel für einen IUP ist Er3+-aktiviertes Yttriumfluorid der allgemeinen Formel Yi-xErxF3 , worin x im Bereich von 0,05 bis 0,3 liegt. Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie umfasst eine oder mehrere Lagen aus Polymeren und wird mittels bekannter Produktionstechniken wie (Ko-)Extrusion, Kalandrieren und mono- oder biaxialer Streckung hergestellt. Während der Folienherstellung werden die Pigmentpartikel den polymeren Rohmaterialien, wie Harzen, Thermoplasten und dergleichen beigemengt. Alternativ hierzu werden die Pigmentpartikel auf eine Folienlage aufgestäubt oder in einer Suspension aufgetragen und hieran anschließend mit einer weiteren Folienlage abgedeckt und/oder durch Kalandrieren fixiert.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Verpackungsfolie tiefziehfähig. In einer weiteren, für die Einhüllung von Produkten vorteilhaften Ausführungsform ist die Verpackungsfolie als schrumpffähige Folie ausgestaltet.
Die Gesamtdicke der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie beträgt 5 bis 4000 μm, bevorzugt 40 bis 500 μm, und besonders bevorzugt 60 bis 200 μm.
Die Verpackungsfolie kann eine beliebige Farbe haben; vorzugsweise ist sie weiß oder transparent.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen Kennzeichnungs- und einen Erkennungsschritt, wobei
im Kennzeichnungsschritt:
- ein Produkt mit der erfindungsgemäßen, zufällig verteilte Pigmentpartikel enthaltenden Verpackungsfolie nach den Ansprüchen 1 bis 11 verpackt wird;
- von einem ersten Teil des verpackten Produkts, der eine erste Teilfläche der Verpackungsfolie umfasst, mittels einer Abbildungsvorrichtung ein erstes Digitalbild aufgezeichnet wird;
- das erste Digitalbild mit einem Computerprogramm ausgewertet wird, wobei die relativen Lagekoordinaten und optional die Farbwerte von N1 in der ersten
Teilfläche enthaltenen Pigmentpartikeln ermittelt werden; - aus den N1 in der ersten Teilfläche enthaltenen Pigmentpartikeln durch Zufallsprinzip N Pigmentpartikel ausgewählt werden, wobei N kleiner/gleich N1 ist;
- aus den relativen Lagekoordinaten und optional den Farbwerten der N ausgewählten Pigmentpartikel gemäß einem Verschlüsselungsalgorithmus ein Identcode abgeleitet und der Identcode aufgezeichnet wird; und
im Erkennungsschritt:
- von einem zweiten Teil des verpackten Produkts, der eine die erste Teilfläche enthaltende zweite Teilfläche der Verpackungsfolie umfasst, mittels einer Abbildungsvorrichtung ein zweites Digitalbild aufgezeichnet wird;
- das zweite Digitalbild mit dem Computerprogramm ausgewertet wird, wobei die relativen Lagekoordinaten und optional die Farbwerte von N2 in der zweiten Teilfläche enthaltenen Pigmentpartikeln ermittelt werden; und
- aus den N2 in der zweiten Teilfläche enthaltenen Pigmentpartikeln N2! / (N2-N)! N! Kombinationen aus N voneinander verschiedenen Pigmentpartikeln gebildet und aus den N relativen Lagekoordinaten und optional den Farbwerten jeder dieser N2! / (N2-N)! N! Kombinationen gemäß dem Verschlüsselungsalgorithmus ein Prüfcode abgeleitet und mit aufgezeichneten Identcodes auf Übereinstimmung verglichen wird.
Hier und im folgenden bezeichnet "N2! / (N2-N)! N!" den Quotient der Fakultät von N2 geteilt durch das Produkt der Fakultäten von (N2-N) und N, der in der Kombinatorik üblicherweise "N2 über N" genannt wird.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Identcode Winkelwerte eines oder mehrerer Polygone mit m Ecken, wobei m eine natürliche Zahl mit 3 < m < N ist und die Koordinaten der Polygonecken den relativen Lagekoordinaten von m Pigmentpartikeln entsprechen.
Vorteilhaft wird im Kennzeichnungsschritt ein Etikett auf der Verpackungsfolie aufgebracht. Im Kennzeichnungsschritt wird der Identcode auf die Verpackungsfolie, auf das Etikett und/oder in eine Datenbank gedruckt bzw. übertragen und steht für einen späteren Vergleich d.h. für die Authentifizierung zur Verfügung.
Das erfindungsgemäße Authentifizierungssystem umfasst neben der Verpackungsfolie gemäss den Ansprüchen 1 bis 11 eine erste und zweite Abbildungsvorrichtung und einen ersten und zweiten Computer oder einen Server mit einem Programm zur Verarbeitung von Digitalbildern. Vorzugsweise umfasst das Authentifizierungssystem eine Datenbank, wobei der erste und zweite Computer oder der Server mit der Datenbank verbunden sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Authentifizierungssystem zudem ein Etikett.
Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie wird zur Einhüllung von Produkten oder zur Herstellung von Formkörpern wie Behältern, Flaschen, Bechern, Schalen und dergleichen verwendet. Diese Formkörper werden aus der Verpackungsfolie mittels bekannter Verfahren, wie Tiefziehen hergestellt. Um aus der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie weitgehend geschlossene Behälter, wie etwa Flaschen zu erzeugen, wird die Verpackungsfolie unmittelbar nach der Extrusion geformt, z.B. mittels Blasextrusion.
Zur Einhüllung von Produkten, wie Lebensmitteln wird vorzugsweise eine tiefziehfähige und häufig auch schrumpffähige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie verwendet. Hierfür eignen sich aus polymeren Materialien gebildete, mono- oder biaxial gereckte, schrumpffähige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie, insbesondere solche, die mit einer siegelfähigen Schicht ausgestattet sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen schematisch: Fig. 1a einen ersten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verpackungsfolie mit Pigmentpartikeln; Fig. 1 b einen zweiten Ausschnitt der Verpackungsfolie mit drei zufällig ausgewählten
Pigmentpartikeln; und Fig. 2a ein Authentifizierungssystem, mit zwei Abbildungsvorrichtungen und einer
Datenbank.
Fig. 1a zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Verpackungsfolie 1 , die
Pigmentpartikel 2 enthält. In einem Kennzeichnungsschritt wird von einer ersten
Teilfläche 5 der Verpackungsfolie 1 mittels einer Abbildungsvorrichtung ein Digitalbild aufgenommen und mit einem Computerprogramm ausgewertet. In einem nachgeschalteten Identifikationsschritt wird von einer zweiten Teilfläche 6, welche die erste Teilfläche 5 umfasst, ein weiteres Digitalbild aufgenommen und mit dem
Computerprogramm ausgewertet. In Fig. 1 a sind die Teilflächen 5 und 6 mit gekreuzter bzw. mit einfacher Linienschraffur hervorgehoben. Die Teilflächen 5 und 6 enthalten N1 bzw. N2 Pigmentpartikel. Weil die zweite Teilfläche 6 die erste Teilfläche 5 umfasst, bilden die in der ersten Teilfläche 5 enthaltenen N 1 Pigmentpartikel eine Teilmenge der in der zweiten Teilfläche 6 enthaltenen N2 Pigmentpartikel, wobei N1 < N2 gilt. Im
Weiteren ist in Fig. 1a ein optionales, im Kennzeichnungsschritt auf die
Verpackungsfolie 1 aufgebrachtes Etikett 3 dargestellt. In einer vorteilhaften
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf das Etikett 3 oder auf die Verpackungsfolie 1 ein Identcode aufgedruckt, welcher im Identifikationsschritt mittels
Abbildungsvorrichtung und Computerprogramm erfasst und ausgewertet wird. Der
Identcode ist maschinenlesbar und umfasst verschiedene Darstellungsformen wie z.B. alphanumerische Zeichen, Smartcode, Matrix- oder Barcode.
Fig. 1b zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1a, wobei die Bezugszeichen 1 bis 6 die gleiche Bedeutung haben. Zudem ist ein aus drei Pigmentpartikeln (101 , 102, 103) gebildetes Dreieck dargestellt. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden drei Pigmentpartikel (101 , 102, 103), von dem für die Auswertung der Digitalbilder verwendeten Computerprogramm mittels eines zufallsbasierten Algorithmus aus den N1 in der Teilfläche 5 enthaltenen Pigmentpartikeln ausgewählt. Die relativen Lagekoordinaten der drei ausgewählten Pigmentpartikel (101 , 102, 103), insbesondere die Werte von drei Winkeln (α, ß, v) des von den Pigmentpartikeln (101, 102, 103) gebildeten Dreiecks werden für den Identcode verwendet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Authentifizierungssystem 100 mit Verpackungsfolie 1, einer ersten und zweiten Abbildungsvorrichtung (10, 20) und einem ersten und zweiten Computer (14, 24).
Die erste Abbildungsvorrichtung 10 und der erste Computer 14 werden im Kenn- zeichnungsschritt eingesetzt, d.h. in der Regel unmittelbar nachdem ein Produkt mit der Verpackungsfolie 1 verpackt worden ist. Zwecks Kennzeichnung wird von einem ersten Teil des verpackten Produkts mittels der Abbildungsvorrichtung 10 ein Digitalbild einer ersten Teilfläche 5 der Verpackungsfolie 1 aufgenommen. Die Teilfläche 5 entspricht dabei dem Bildfeld der Abbildungsvorrichtung 10. Die Teilfläche 5 wird ggf. so gewählt, dass ein im Rahmen der Kennzeichnung optional verwendetes Etikett 3 teilweise oder vollständig in der Teilfläche 5 enthalten ist. Die Abbildungsvorrichtung 10 ist mit dem Computer 14 verbunden. Das mit der Abbildungsvorrichtung 10 aufgenommene Digitalbild der Teilfläche 5 und der darin enthaltenen Pigmentpartikel wird an den Computer 14 übertragen und dort mittels eines Computerprogramms, das ein Modul für Bildverarbeitung und ein Modul für Verschlüsselung aufweist, ausgewertet. Von dem Computerprogramm wird sodann ein verschlüsselter Identcode ausgegeben. Vorzugsweise umfasst der Identcode Information über die relative geometrische Anordnung der Pigmentpartikel zueinander, beispielsweise die Winkel aller von jeweils drei Pigmentpartikeln gebildeten Dreiecke. Der Identcode wird in einer mit dem ersten Computer 14 verbundenen Datenbank 30 abgespeichert und/oder auf die Verpackungsfolie 1 oder das Etikett 3 übertragen bzw. gedruckt, vorzugsweise als alphanumerische Zeichenkette oder in Form eines Smartcodes.
Anschließend wird das solchermaßen gekennzeichnete Produkt an einen Empfänger versandt oder in ein Zwischenlager überstellt. Diese Frachtbewegung bzw. der Frachtweg zwischen dem Kennzeichnungsschritt und einer hierauf folgenden Prüfstelle ist in Fig. 2 durch einen gestrichelten Pfeil 40 symbolisiert.
An der Prüfstelle erfolgt die Authentifizierung bzw. Identifikation des verpackten Produktes mittels der zweiten Abbildungsvorrichtung 20 und des zweiten Computers 24 in einer zur Kennzeichnung analogen Weise. Hierbei wird von einer zweiten Teilfläche 6, die die erste Teilfläche 5 umfasst, und der darin enthaltenen Pigmentpartikel ein Digitalbild aufgenommen und mittels des Computerprogramms ein Prüfcode ermittelt, wobei der Prüdeode nach dem gleichen Algorithmus wie im Kennzeichnungsschritt der Identcode bestimmt wird. Der auf diese Weise erhaltene Prüfcode wird mit in der Datenbank 30 abgespeicherten Identcodes verglichen. Stimmt der Prüfcode mit einem Identcode überein, so gilt das Produkt als authentisch. In einer alternativen Ausführungsform wird der durch Auswertung des Digitalbildes ermittelte Prüfcode mit einem im Kennzeichnungsschritt auf die Verpackungsfolie 1 oder das Etikett 3 aufgedruckten Identcode verglichen. Bei dieser alternativen Ausführungsform ist die Datenbank 30 nicht erforderlich. Zur Ermittlung des auf die Verpackungsfolie 1 oder das Etikett 3 aufgedruckten Identcodes ist das Computerprogramm mit einem Modul für Zeichen- oder Mustererkennung ausgestattet.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Computerprogramm für die Auswertung der Digitalbilder statt auf den Computern (14, 24) auf einem in Fig. 2 nicht dargestellten Server ausgeführt, wobei die Computer (14, 24) über Datenleitungen bzw. über das Internet mit dem Server verbunden sind und die Digitalbilder der Teilflächen 5 und 6 an den Server übermitteln.
Vorzugsweise umfasst die Abbildungsvorrichtung (10, 20) eine Kamera (11 , 21) mit einem Kameraobjektiv und einem CCD- oder CMOS-Sensor. Bei dem CCD- oder CMOS-Sensor handelt es sich um einen Zeilen- oder Flächensensor.
Wird ein mit der Verpackungsfolie 1 verpacktes Produkt während der Bildaufnahme bewegt, z.B. mittels eines Förderbandes, so wird die Abbildungsvorrichtung (10, 20) ggf. im Scanner-Modus betrieben, wobei vorteilhaft ein CCD- oder CMOS-Zeilensensor verwendet wird. Falls es erforderlich ist, möglichst hohe Auflösung und Kontrast zu erzielen, wird der Zeilensensor nach dem TDI-Prinzip (Time-Delay and Integration) betrieben. Entsprechende TDI-Sensoren sind kommerziell erhältlich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Authentifizierungssystems 100 umfasst die Abbildungsvorrichtung (10, 20) eine Beleuchtungseinheit (12, 22), die UV-Licht mit Wellenlängen des Bereiches 100 nm bis ≤ 380 nm oder IR-Licht mit Wellenlängen von größer 750 nm bis 2000 nm abstrahlt. Eine derartige Beleuchtungseinheit (12, 22) dient zur Lumineszenz-Anregung der in der Verpackungsfolie 1 verteilten Pigmentpartikel 2. Der Begriff Lumineszenz-Anregung umfasst hier und im Folgenden die durch Bestrahlung mit Licht angeregte Emission von Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzlicht. Die Pigmentpartikel 2 enthalten einen Stoff, der mindestens in einem der oben angegebenen UV- bzw. Infrarot-Wellenlängenbereiche eine oder mehrere lumineszente Absorptionslinien aufweist. Insbesondere geeignet sind Stoffe, die bei Anregung mit UV-Licht im sichtbaren Bereich (380 - 750 nm) fluoreszieren oder sogenannte IUP (infrared upconversion phosphors), wie Y1-xErxF3 (mit 0,05 <x < 0,3), die Infrarotstrahlung in sichtbares Licht umwandeln.
Neben den Lagekoordinaten der Pigmentpartikel kann auch die Farbe des von den Pigmentpartikeln abgestrahlten Lichtes für die Ermittlung eines Ident- und Prüfcodes genutzt werden. Hierzu wird die Abbildungsvorrichtung (10, 20) mit einem Farbsensor, bevorzugt einem CCD- oder CMOS-Sensor mit integriertem Farbfilter-Array, z.B. einem Bayer-Matrixfilter mit drei Bandpässen in den Bereichen Rot, Grün und Blau (RGB), verwendet. Bei einem Farbsensor mit Bayer-Matrixfilter umfasst ein digitales Farbpixel jeweils vier, in einer 2x2-Matrix angeordnete Zellen des CCD- oder CMOS- Flächensensors, wobei vor zwei der vier Zellen ein grüner Farbfilter und vor den beiden verbleibenden Zellen jeweils ein roter und ein blauer Filter angeordnet ist. Derartige Farbsensoren werden millionenfach in gewöhnlichen Digitalkameras eingesetzt. Alternativ hierzu kann auch ein hochauflösender 3-Chip-Sensor, bei dem das Bild mittels eines Prismas auf drei, jeweils mit einem Rot-, Grün- und Blau-Filter ausgestattete Sensoren aufgeteilt wird, benutzt werden.
Bei dieser Ausführungsform wird einem Pigmentpartikel ein Farbwert bzw. ein RGB-, HSV-Wert (= Hue, Saturation, Value) oder dergleichen zugeordnet. Der ermittelte Farbwert wird dann in verschlüsselter Form in den Ident- und Prüfcode aufgenommen. Im Fall, dass die Wellenlänge des von den Pigmentpartikeln abgestrahlten Lumineszenzlichtes im UV- oder Infrarot-Bereich liegt, wird eine hierfür geeignete Abbildungsvorrichtung (10, 20) verwendet, d.h. eine UV- oder Infrarotkamera.
Neben den Lagekoordinaten und der Farbe des von den Pigmentpartikeln emittierten Lumineszenzlichtes schafft die vorliegende Erfindung zudem die Möglichkeit, die Abklingzeit des Lumineszenzlichtes als Parameter in das Sicherheitskennzeichen einzubeziehen. Zu diesem Zweck ist die Beleuchtungseinheit (12, 22) schaltbar oder für Pulsbetrieb ausgelegt und die Abbildungsvorrichtung (10, 20) mit einer elektronischen Steuerung für die Ausgabe von Triggerpulsen und für Zeitmessung ausgerüstet.
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Claims

Patentansprüche:
1. Verpackungsfolie (1) für Produktauthentifizierung, umfassend Pigmentpartikel (2), wobei die mittlere Anzahl der Pigmentpartikel (2) pro cm2 der Verpackungsfolie (1) im Bereich von 1 bis 100 liegt; und die Pigmentpartikel (2) in der Fläche der Verpackungsfolie (1) in einer Zufallsverteilung vorliegen.
2. Verpackungsfolie (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mmiittttlleerree AAnnzzaahhll ddeerr PPiiggmmeennttppaarrttiikkeell ((22)) pprroo ccmm22 iimm Bereich von 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 5, und insbesondere im Bereich von 1 bis 2 liegt.
3. Verpackungsfolie (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere äquivalente Durchmesser der Pigmentpartikel (2) im Bereich von 100 bis 50000 nm liegt.
4. Verpackungsfolie (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpartikel (2) im Wellenlängenbereich von 380 bis 750 nm im wesentlichen transparent sind.
5. Verpackungsfolie (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Pigmentpartikel (2) weiß sind.
6. Verpackungsfolie (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpartikel (2) im Wellenlängenbereich von 100 bis kleiner 380 nm mindestens eine Lumineszenz aufweisen.
7. Verpackungsfolie (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpartikel (2) im Wellenlängenbereich von größer 750 bis 2000 nm mindestens eine Lumineszenz aufweisen.
8. Verpackungsfolie (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmentpartikel (2) Yttriumoxid enthalten.
9. Verpackungsfolie (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oder mehrere Lagen aus Polymeren umfasst.
10. Verpackungsfolie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie tiefziehfähig oder schrumpffähig und optional bedruckbar ist.
11. Verpackungsfolie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie thermoplastisch ist.
12. Verfahren zur Authentifizierung von Produkten, umfassend einen
Kennzeichnungs- und einen Erkennungsschritt, wobei im Kennzeichnungsschritt: ein Produkt mit einer zufällig verteilte Pigmentpartikel enthaltenden Verpackungsfolie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 11 verpackt wird; von einem ersten Teil des verpackten Produkts, der eine erste Teilfläche (5) der
Verpackungsfolie (1) umfasst, mittels einer Abbildungsvorrichtung ein erstes Digitalbild aufgezeichnet wird; das erste Digitalbild mit einem Computerprogramm ausgewertet wird, wobei die relativen Lagekoordinaten und optional die Farbwerte von N1 in der ersten Teilfläche (5) enthaltenen Pigmentpartikeln ermittelt werden; aus den N1 in der ersten Teilfläche (5) enthaltenen Pigmentpartikeln durch Zufallsprinzip N Pigmentpartikel ausgewählt werden, wobei N kleiner/gleich N1 ist; aus den relativen Lagekoordinaten und optional den Farbwerten der N ausgewählten
Pigmentpartikel gemäß einem Verschlüsselungsalgorithmus ein Identcode abgeleitet und der Identcode aufgezeichnet wird; und im Erkennungsschritt: von einem zweiten Teil des verpackten Produkts, der eine die erste Teilfläche (5) enthaltende zweite Teilfläche (6) der Verpackungsfolie (1) umfasst, mittels einer Abbildungsvorrichtung ein zweites Digitalbild aufgezeichnet wird; das zweite Digitalbild mit dem Computerprogramm ausgewertet wird, wobei die relativen Lagekoordinaten und optional die Farbwerte von N2 in der zweiten Teilfläche (6) enthaltenen Pigmentpartikeln ermittelt werden; und aus den N2 in der zweiten Teilfläche (6) enthaltenen Pigmentpartikeln N2! / (N2-N)! N! Kombinationen aus N voneinander verschiedenen Pigmentpartikeln gebildet und aus den N relativen Lagekoordinaten und optional den Farbwerten jeder dieser N2! / (N2-N)! N! Kombinationen gemäß dem Verschlüsselungsalgorithmus ein Prüfcode abgeleitet und mit aufgezeichneten Identcodes auf Übereinstimmung verglichen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Identcode Winkelwerte eines oder mehrerer Polygone mit m Ecken umfasst, wobei m eine natürliche Zahl mit 3 ≤ m ≤ N ist und die Koordinaten der Polygonecken den relativen Lagekoordinaten von m Pigmentpartikeln entsprechen.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Kennzeichnungsschritt auf der Verpackungsfolie (1) ein Etikett (3) aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Kennzeichnungsschritt der Identcode auf die Verpackungsfolie (1 ) oder das Etikett
(3) übertragen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Kennzeichnungsschritt der Identcode in einer Datenbank (30) abgespeichert wird.
17. Authentifizierungssystem (100), umfassend eine Verpackungsfolie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 11 , eine erste und zweite Abbildungsvorrichtung (10, 20) und einen ersten und zweiten Computer (14, 24) oder einen Server mit einem Programm zur Verarbeitung von Digitalbildern.
18. Authentifizierungssystem (100) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Datenbank (30) umfasst, wobei der erste und zweite Computer (14, 24) oder der Server mit der Datenbank (30) verbunden sind.
19. Authentifizierungssystem (100) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Etikett (3) umfasst.
20. Verwendung einer Verpackungsfolie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 11 zur Einhüllung von Produkten.
21. Verwendung einer Verpackungsfolie (1) nach den Ansprüchen 1 bis 11 zur Herstellung von Formkörpern.
* * * * *
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