WO2010049153A1 - Verfahren und vorrichtung zur identifizierung von gegenständen - Google Patents
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- WO2010049153A1 WO2010049153A1 PCT/EP2009/007748 EP2009007748W WO2010049153A1 WO 2010049153 A1 WO2010049153 A1 WO 2010049153A1 EP 2009007748 W EP2009007748 W EP 2009007748W WO 2010049153 A1 WO2010049153 A1 WO 2010049153A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/3404—Sorting according to other particular properties according to properties of containers or receptacles, e.g. rigidity, leaks, fill-level
- B07C5/3408—Sorting according to other particular properties according to properties of containers or receptacles, e.g. rigidity, leaks, fill-level for bottles, jars or other glassware
Definitions
- the invention relates to a method and a device for identifying objects, in particular of machines, consumables and parts thereof, according to which a surface of the object in question is scanned entirely or at least in the region of a partial surface and from this at least one result is derived.
- Identification methods of the design described above are known from practice and are otherwise described in DE 102 02 517 A1.
- This is a machine for testing the wall of a bottle, which has a surface decoration of lines.
- a two-dimensional camera is realized, which represents an image as a pixel field.
- the invention is based on the technical problem of further developing such a method for identifying objects so that the complexity of the plant and process is reduced.
- a generic method for the identification of objects in the invention is characterized in that at least a partial surface of the natural Surface is converted into characteristic digital values, which are summarized into at least one key.
- the surface of the object to be examined which has been manipulated in any manner, is not scanned, but the object as such is scanned with its natural surface, that is to say from the actual production process, whereby this surface can be both processed and unprocessed.
- the surface is not equipped with, for example, decoration or other inhomogeneities or processed in a special way for the preparation of the intended scanning, but is scanned as it appears after the production process of the object in question.
- an application of paint may be present.
- the surface for their identification does not undergo additional artificial processing preparatory to scanning, but is examined and scanned as it appears after the article has been manufactured.
- This natural surface may thus be, for example, the surface of a casting, a machined surface, a painted or chromed surface, or even a blasted surface. This natural surface is now converted into one or more characteristic digital values.
- this is to be understood as meaning that properties of the natural surface are scanned and determined in order to derive thereon measured values which in turn correspond to digital values characteristic of the surface. These one or more digital values are then combined to form a key which is unique to the relevant surface of the object and, as it were, constitutes a "fingerprint" of the surface and thus uniquely characterizes the object as such.
- the properties of the surface of the object to be examined which are scanned in this way may be, for example, its microstructure, its roughness or roughness parameters, the color or color composition, the reflection behavior, the transparency of the article, its strength, etc.
- electrical properties can also be evaluated, such as the ohmic or capacitive resistance of the surface or at least one partial surface.
- the determination of chemical properties of the surface and its characterization by this is conceivable.
- the adsorption capacity or else the oxidation behavior can be evaluated and experienced for the individualizing identification in the sense of the key.
- the invention is always based on the basic principle and the recognition that the surfaces of basically identical objects can be clearly distinguished from one another with sufficiently precise consideration. This is partly true for the macroscopic area, but especially for considerations and investigations in the microscopic area. It follows that ultimately there are no two objects that have an identical surface under the conditions described above. Consequently, the surface or at least a partial surface of the surface of the object in question can be used for its unambiguous identification by means of the key derived from the one or more characteristic digital values.
- the key summarizes the one or more digital values that correspond to readings of the selected surface or sub-surface, considering one (or more) previously selected surface property (s). If, for example, the roughness of the surface of the object to be examined is selected as a characteristic, this means that, in the example, the roughness distribution of the object to be examined is examined and evaluated on a previously selected and delimited partial surface. This roughness distribution is now converted into a key.
- the key represents an image of the selected and examined partial surface or of the entire surface of the article in such a way that in the example case the frequency of the individual roughness values is reproduced at the corresponding location.
- a subarea that corresponds to a unique key For example, in the roughness measurement, partial areas of approximately 1 cm 2 or more have proven to be favorable.
- the derived key is now identified as a reference key and stored for example in an external database. As a result, the examined subject undergoes a clear identification.
- the relevant key can also be attached to the identified object.
- the invention recommends mapping the reference key into a label, a marker, etc., which is attached to the article. For example, if the item being examined is a consumable item, the reference key can be deposited directly in an already applied label or the most commonly applied barcode.
- the object as such may undergo identification as well as an associated closure. That is, the relationship of object and closure or packaging and closure can be with the help of the associated key for one hand Determine the object or its packaging and on the other hand its closure and deposit in the one or more keys. In most cases, one will work in such a case with a key for the consumer goods concerned, which on the one hand includes the key for the closure and on the other hand, the key for the rest of the object or the container.
- closure and container are connected to an inseparable unit with each other and can be immediately determined whether, for example, the closure has been replaced or not.
- This measure also helps to be able to prove the originality of the examined item or consumable.
- the manufacturer of the consumer goods or generally of the object to be examined is always able to prove with the help of either on the object and / or additionally stored reference key as a quasi original document the unique origin of the object. It is understood that the key or reference key can be flanked with additional data, such as the date of manufacture, the date of the test, the batch number, etc.
- the key and the derived reference key provide comprehensive information about the thus identified product in terms of its individual (surface) properties, possibly its date of manufacture, the place of manufacture, the manufacturer, possibly the materials used etc.
- the key or reference key can be ascertained or verified or falsified by re-analyzing the container or the bottle or, in general, the object to be examined.
- Such a procedure is of particular importance not only in the case of, for example, consumer goods or, in general, consumer goods and their identification as well as for the proof of originality. But hereby also machines and their parts (spare parts, wear parts etc.) can be checked for originality and origin. Depending on whether the scanning of the surface with the test code derived from it leads to a correspondence with the reference key or not, a clear statement can be made as to whether, for example, the replacement part or wearing part is an original part of the manufacturer or a replica.
- the procedure will be such that the degree of correspondence between the test key and the reference key must exceed a predetermined value.
- a predetermined value for example, surface changes caused by use, soiling etc. can be taken into account. That is, as soon as the match between the check key and the reference key is more than 80% or 90%, for example, this will be interpreted and used as proof of originality. That is, there is no 100% agreement between the reference key and the check key required, but only a predetermined value of the match must be exceeded in order to derive a relatively high probability of the match between the items to be compared or keys ,
- Hamming distance the number of bits in which the two keys to be compared may (still) differ.
- the correspondence of the character strings stored in the keys is checked.
- the Key compared bit by bit The number of digits that differ is counted and evaluated as a Hamming distance.
- Scanning unit designed as a tactile device and works, for example, as a stylus device.
- Such a stylus device regularly has a stylus tip of, for example, a diamond, which is moved at a constant speed over the surface of the object to be detected.
- An individual measuring profile or roughness profile of the scanned surface can now be derived from the vertical positional shift of the probe tip that inevitably results from surface roughness.
- the movements of the stylus tip are detected, for example, via an inductive displacement measuring system.
- the scanning of the surface can be done without contact, which is usually carried out with the aid of an optical measuring unit for non-contact measurement of shape and / or shape deviations.
- the invention generally applies the so-called konuskopische holography, which is based on the interference of two coherent light waves.
- a light spot is generated with the aid of a laser beam on the object to be examined, the light is diffused back in all directions.
- a part of the light reflected back from this point of light is detected by an objective unit, superimposed with the emitted light and evaluated with respect to its interference.
- the measuring process is based on the reconstruction of the distance of the light spot from the resulting angle information.
- the scanner unit is associated with a comparator which compares the reference key of the already scanned item with a check key derived from the item currently being examined. Depending on whether the comparator, taking account of permitted deviations or the Hamming distance already mentioned, determines a correspondence between the reference key and the test key or not, the originality of the object being examined can or may not be deduced.
- a method and an apparatus are provided, by means of which the examined objects undergo a one-to-one identification. For this purpose, at least a partial area of the respective surface of the object is scanned and from this characteristic digital values are derived which obtain a summary of at least one key.
- the invention works with the respective natural surface of the article, so are expressly no surface markings, etc. required.
- the key determined, for example, in the manufacture of the object is used as a reference key in a database and / or directly on the
- FIG. 1 shows a device for identifying objects 1.
- the objects to be identified 1 are, in the example and not restrictive, bottles 1.
- the device has a scanning unit 2, 3, 4, 5, which is shown in detail in FIG is.
- an identification device 6 for deriving at least one result from the measurements for scanning the surface of the article or the bottle 1 is also realized.
- a comparator 7, which is integrated in the embodiment in the identification device 6 and forms a structural unit 6, 7 together with the identification device 6.
- the working method is as follows. With the help of the scanning unit 2, 3, 4, 5 of the object to be identified or the bottle 1 is scanned in the example on its surface. In principle, the entire surface of the article can be scanned. In the example, however, only a partial surface 8 of the article or the bottle 1 is examined. In this case, the partial surface 8 is dimensioned so large that this results in a clear identification of the article or the bottle 1. In the example case, the partial surface 8 may be about 1 cm 2 in size.
- characteristic digital values indicated in FIG. 1 are derived.
- the digital values are combined into one key.
- the scanning unit 2, 3, 4, 5 as shown in FIG. 2 is composed of a laser or a laser diode 2 or a comparable coherent light source and a beam splitting optics or a beam splitter 3, an interference device 4 and finally a sensor 5.
- the light emanating from the laser or the laser diode 2 is thrown onto the object to be examined or the bottle 1 and diffused at its surface due to local surface roughness diffusely in virtually all directions.
- the beam splitter 3 and the interference device 4 the light emitted from the laser diode 2 and the reflected light are superimposed and generate an interference pattern on the sensor 5.
- Information about the angle of the light beam reflected from the surface of the bottle 1 can be derived from the interference pattern.
- the angle of the reflected light is a measure of the surface roughness R, as shown schematically in FIG. 3 for individual points x on the face 8.
- the surface of the examined article or the bottle 1 with respect to their roughness or surface roughness R depending on the respective location x are recorded.
- the respective roughness R of the natural surface of the bottle 1 is examined and recorded. This is done in the present case by means of a konuskopischen holography device as a scanning unit 2, 3, 4, 5. Further details on the konuskopischen holography are exemplified in the article by K. Buse et al. "3D Imaging: Wave Front Sensing Utilizing a Birefringent Crystal", Physical Review Letters, The American Physical Society, Vol. 85, 16/2000, pp. 3385-3387, to which reference is expressly made.
- the roughness R of the partial surface 8 of the bottle 1 can be determined as a function of the respective spatial position x, as shown in FIG. This can in principle also be touching, that is, with the help of a tactile scanning unit 2, 3, 4, 5 are performed, but this is not shown. Either way, the roughness values are converted into digital values with the aid of the identification device 6, which are characteristic of the partial surface 8 or the surface of the bottle 1 as a whole. This is indicated by FIG. 1.
- the identification device 6 connected to the sensor 5 of the scanning unit 2, 3, 4, 5 derives a result from the digital values obtained in this way, which is combined into a key.
- the roughness profile of the partial surface 8 of the bottle 1 corresponds to a digital key 9, 10, as shown in FIG. 1, for example, having a size of 256 bits or more.
- This key 9, 10 represents the so-called reference key 9 of the examined article or the bottle 1 in the example case.
- the reference key 9 indicated in FIG. 1 can be stored in a database (not shown).
- the bottle 1 may be equipped with a correspondingly designed label which contains the reference key 9, for example in the form of a barcode.
- the bottle 1 is scanned with respect to its partial surface 8.
- this must be the same subarea 8, as it was previously used for the determination of the reference key 9. That is, for the object to be examined or the bottle 1 in the example case, it is clear which part surface 8 is used for the determination of the key and how large their extent. In other words, the position and extent of the surface 8 must be prescribed.
- the reference key 9 may be flanked by the date of its detection, the date of manufacture of the bottle 1 in the example case, the place of manufacture, its batch number, etc. That is, the reference key 9 includes in the example case not only information about the roughness R within the sub-area 8, but also provides information about the location and extent of the sub-area 8 and the aforementioned data such as year of manufacture, place, etc.
- the partial surface 8 of a bottle 1 to be examined 1 can be scanned with the aid of the scanning unit 2, 3, 4, 5, as was already the case in the determination of the reference key 9.
- This procedure results in a test key 10, which is likewise indicated in FIG. 1.
- the reference key 9 and the check key 10 are now examined in the comparator 7 to see whether there is a match.
- the degree of correspondence between the reference key 9 and the test key 10 is determined taking into account a predetermined value, in the example case with additional consideration of the so-called Hamming distance 11. This is to be understood as the number of bits, which may differ in the example case, as indicated in FIG. 1.
- the two keys on the one hand the check key 10 and on the other hand the reference key 9 are evaluated as coincident.
- the bottle 1 is recognized as an original bottle and performs the originality test to a positive result.
- the reference key 9 is stored in a label 12 on the bottle 1.
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
Abstract
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen (1), insbesondere von Maschinen, Verbrauchsgütern, z. B. Flaschen (1), sowie Teilen hiervon. Dabei wird eine Oberfläche des betreffenden Gegenstandes (1) ganz oder zumindest im Bereich einer Teilfläche (8) abgetastet und wird hieraus wenigstens ein Ergebnis abgeleitet. Erfindungsgemäß wird die natürliche Oberfläche des betreffenden Gegenstandes (1) in charakteristische Digitalwerte umgesetzt, wobei die vorerwähnten Digitalwerte zu wenigstens einem Schlüssel (9, 10) zusammengefasst werden.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen, insbesondere von Maschinen, Verbrauchsgütern sowie Teilen hiervon, wonach eine Oberfläche des betreffenden Gegenstandes ganz oder zumindest im Bereich einer Teilfläche abgetastet und hieraus wenigstens ein Ergebnis abgeleitet wird.
Identifizierungsverfahren der eingangs beschriebenen Gestaltung sind aus der Praxis bekannt und werden im Übrigen in der DE 102 02 517 A1 beschrieben. Hier geht es um eine Maschine zum Prüfen der Wand einer Flasche, die eine aus Linien bestehende Oberflächenverzierung aufweist. Dazu ist eine zweidimensionale Kamera realisiert, die ein Bild als ein Pixelfeld darstellt. Darüber hinaus findet sich eine Einrichtung zum Scannen der Pixel und zum Bestimmen eines Bereiches von ausgebildeten Pixeln, in dem sich ein Pixel- Schwellenwert befindet. Aus den Bildverhältnissen wird beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes ein Flaschenzurückweisungssignal abgeleitet. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass eine Flasche zurückgewiesen wird, wenn tatsächliche Defekte vorhanden sind.
Hierbei mag es sich um Blasen, Blasenschleier oder auch um im Glas vorhandene Steinchen handeln. Dabei erfordert die bekannte Vorgehensweise jedoch das Vorhandensein einer zwei- oder dreidimensionalen Verzierung auf der Oberfläche, die extra aufgebracht werden muss. Das ist aufwendig und unter Umständen mit zusätzlichen Fehlern behaftet. Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren zur Identifizierung von Gegenständen so weiter zu entwickeln, dass der anlagen- und verfahrenstechnische Aufwand auf ein Minimum reduziert ist.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Identifizierung von Gegenständen im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilfläche der natürlichen
Oberfläche in charakteristische Digitalwerte umgesetzt wird, welche zu wenigstens einem Schlüssel zusammengefasst werden.
Erfindungsgemäß wird also nicht die auf irgendeine Art und Weise manipulierte Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes abgetastet, sondern der Gegenstand als solcher mit seiner natürlichen, das heißt aus dem eigentlichen Herstellungsvorgang stammenden Oberfläche, wobei diese Oberfläche sowohl bearbeitet, als auch unbearbeitet sein kann.
Anders ausgedrückt, ist die Oberfläche im Rahmen der Erfindung nicht mit beispielsweise Verzierungen oder anderen Inhomogenitäten ausgerüstet oder in besonderer Art und Weise zur Vorbereitung der vorgesehenen Abtastung bearbeitet, sondern wird so abgetastet, wie sie sich nach dem Herstellungsvorgang des betreffenden Gegenstandes als solchen darstellt. Dabei kann selbstverständlich auch ein Farbauftrag vorhanden sein. Entscheidend ist, dass die Oberfläche für ihre Identifizierung keine zusätzliche, die Abtastung vorbereitende künstliche Bearbeitung erfährt, sondern so untersucht und abgetastet wird, wie sie sich nach der Herstellung des Gegenstandes darstellt. Bei dieser natürlichen Oberfläche kann es sich somit beispielsweise um die Oberfläche eines Gussteils, eine mechanisch bearbeitete Oberfläche, eine lackierte oder verchromte Oberfläche, oder aber auch um eine gestrahlte Oberfläche handeln. Diese natürliche Oberfläche wird nun in ein oder mehrere charakteristische Digitalwerte umgesetzt.
Hierunter ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass Eigenschaften der natürlichen Oberfläche abgetastet und bestimmt werden, um hieraus Messwerte abzuleiten, die ihrerseits zu für die Oberfläche charakteristischen Digitalwerten korrespondieren. Diese ein oder mehreren Digitalwerte werden dann zu einem Schlüssel zusammengefasst, welcher für die betreffende Oberfläche des Gegenstandes eindeutig ist und gleichsam einen "Fingerabdruck" der Oberfläche darstellt und folglich den Gegenstand als solchen eindeutig charakterisiert.
Bei den auf diese Weise abgetasteten Eigenschaften der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes kann es sich beispielsweise um dessen Gefügestruktur, seine Rauhigkeit oder Rauhigkeitsparameter, die Farbe oder Farbzusammensetzung, das Reflexionsverhalten, die Transparenz des Gegenstandes, seine Festigkeit usw. handeln. Grundsätzlich lassen sich neben diesen beschriebenen optischen und mechanischen Eigenschaften auch elektrische Eigenschaften auswerten, wie der ohmsche oder auch kapazitive Widerstand der Oberfläche oder zumindest einer Teilfläche. Auch die Ermittlung chemischer Eigenschaften der Oberfläche und ihre Charakterisierung hierdurch ist denkbar. So kann beispielsweise das Adsorptionsvermögen oder auch das Oxidationsverhalten ausgewertet werden und für die individualisierende Kennzeichnung im Sinne des Schlüssels eine Nutzung erfahren.
Immer geht die Erfindung von dem Grundprinzip und der Erkenntnis aus, dass sich die Oberflächen prinzipiell gleicher Gegenstände bei hinreichend genauer Betrachtung eindeutig voneinander unterscheiden lassen. Das gilt zum Teil schon für den makroskopischen Bereich, erst recht aber für Betrachtungen und Untersuchungen im mikroskopischen Bereich. Hieraus folgt, dass es letztendlich keine zwei Gegenstände gibt, die unter den zuvor beschriebenen Voraussetzungen eine identische Oberfläche aufweisen. Folgerichtig kann die Oberfläche oder doch zumindest eine Teilfläche der Oberfläche des betreffenden Gegenstandes zu dessen eindeutiger Identifizierung mit Hilfe des aus dem oder den charakteristischen Digitalwerten abgeleiteten Schlüssels herangezogen werden.
Das heißt, der Schlüssel fasst den einen oder die mehreren Digitalwerte zusammen, welche unter Berücksichtigung einer (oder mehrerer) zuvor ausgewählten(r) Oberflächeneigenschaft(en) zu Messwerten der ausgesuchten Oberfläche oder der Teilfläche korrespondieren. Wenn beispielsweise die Rauhigkeit der Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes als Charakteristikum ausgewählt wird, so bedeutet dies, dass im Beispielfall die Rauhigkeitsverteilung des zu untersuchenden Gegenstandes auf einer zuvor ausgewählten und abgegrenzten Teilfläche untersucht und ausgewertet wird. Diese Rauhigkeitsverteilung wird nun in einen Schlüssel umgesetzt. Das heißt,
der Schlüssel stellt ein Abbild der ausgewählten und untersuchten Teilfläche oder der gesamten Oberfläche des Gegenstandes dergestalt dar, dass im Beispielfall die Häufigkeit der einzelnen Rauhigkeitswerte am zugehörigen Ort abgebildet wird. In diesem Zusammenhang wird man meistens mit einer Teilfläche arbeiten, die zu einem eindeutigen Schlüssel korrespondiert. So haben sich bei der Rauhigkeitsmessung Teilflächen von ca. 1 cm2 oder mehr als günstig erwiesen. Der hieraus abgeleitete Schlüssel wird nun als Referenzschlüssel identifiziert und beispielsweise in einer externen Datenbank abgespeichert. Hierdurch erfährt der untersuchte Gegenstand eine eindeutige Identifizierung.
Alternativ oder zusätzlich kann der betreffende Schlüssel auch auf dem identifizierten Gegenstand angebracht werden. An dieser Stelle empfiehlt die Erfindung, den Referenzschlüssel in einem Etikett, einer Markierung etc. abzubilden, welche(s) auf dem Gegenstand angebracht wird. Für den Fall, dass es sich bei dem untersuchten Gegenstand beispielsweise um ein Verbrauchsgut handelt, lässt sich der Referenzschlüssel unmittelbar in einem ohnehin aufgebrachten Etikett oder dem meistens angebrachten Barcode hinterlegen.
Auf diese Weise kann unzweifelhaft festgestellt werden, ob das Etikett und folglich auch die Verpackung des Gegenstandes zu dem Gegenstand originär gehört. Das heißt, es lassen sich die Originalität der Verpackung inklusive dessen Inhalt eindeutig und fälschungssicher nachweisen, und zwar ohne dass auf eine zusätzliche externe Datenbank zurückgegriffen werden muss. Das ist insbesondere bei sensitiven, beispielsweise verderblichen oder auch anderen hochwertigen Produkten von besonderer Bedeutung, die vor Fälschungen geschützt werden müssen (beispielsweise Arzneimittel, Lebensmittel oder auch Flüssigkeiten zum Betrieb von Maschinen etc.).
Darüber hinaus kann auf diese Weise der Gegenstand als solcher eine Identifizierung ebenso wie ein zugehöriger Verschluss erfahren. Das heißt, die Zusammengehörigkeit von Gegenstand und Verschluss bzw. Verpackung und Verschluss lässt sich mit Hilfe der zugehörigen Schlüssel für einerseits den
Gegenstand bzw. dessen Verpackung und andererseits seinen Verschluss feststellen und in dem einen oder den mehreren Schlüsseln hinterlegen. Meistens wird man in einem solchen Fall mit einem Schlüssel für das betreffende Verbrauchsgut arbeiten, welcher einerseits den Schlüssel für den Verschluss und andererseits den Schlüssel für den übrigen Gegenstand bzw. den Behälter umfasst. Dadurch sind Verschluss und Behälter zu einer untrennbaren Einheit miteinander verbunden und kann unmittelbar festgestellt werden, ob beispielsweise der Verschluss ausgetauscht worden ist oder nicht.
Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Originalität des untersuchten Gegenstandes bzw. Verbrauchsgutes nachweisen zu können. In jedem Fall ist beispielsweise der Hersteller des Verbrauchsgutes bzw. allgemein des zu untersuchenden Gegenstandes immer in der Lage, mit Hilfe des entweder auf dem Gegenstand und/oder zusätzlich abgespeicherten Referenzschlüssels als gleichsam Originalitätsbeleg die eindeutige Herkunft des Gegenstandes zu belegen. Dabei versteht es sich, dass der Schlüssel bzw. Referenzschlüssel mit zusätzlichen Daten flankiert werden kann, wie beispielsweise dem Herstellungsdatum, dem Datum der Prüfung, der Chargennummer etc..
Das heißt, der Schlüssel und der hieraus abgeleitete Referenzschlüssel geben umfassend Auskunft über das solchermaßen identifizierte Produkt hinsichtlich dessen individueller (Oberflächen-)Eigenschaften, unter Umständen seines Herstellungsdatums, des Herstellungsortes, des Herstellers, gegebenenfalls der verwendeten Materialien etc.. Mit Hilfe dieses Originalitätsbeleges kann zu einem späteren Zeitpunkt der Schlüssel respektive Referenzschlüssel durch erneute Analyse des Behälters oder der Flasche bzw. allgemein des zu untersuchenden Gegenstandes ermittelt respektive verifiziert oder falsifiziert werden.
Denn ein Vergleich des neu ermittelten Schlüssels bzw. des sogenannten Prüfschlüssels mit dem in der Datenbank und/oder auf dem Gegenstand hinterlegten Referenzschlüssel führt auf ein Ergebnis entweder dergestalt, dass beide Schlüssel übereinstimmen oder eben nicht. Auf diese Weise kann der Gegenstand als Original verifiziert werden, indem die Datenbank mit dem dort
hinterlegten Referenzschlüssel eine Abfrage erfährt oder das auf dem Gegenstand befindliche Etikett oder eine Markierung mit dem darin abgelegten Referenzschlüssel ausgelesen und mit dem Prüfschlüssel verglichen wird.
Eine solche Vorgehensweise ist nicht nur bei beispielsweise Verbrauchsgegenständen oder allgemein bei Verbrauchsgütern und deren Identifizierung sowie für den Originalitätsnachweis von besonderer Bedeutung. Sondern hiermit lassen sich auch Maschinen sowie deren Teile (Ersatzteile, Verschleißteile etc.) auf Originalität und Herkunft überprüfen. Je nachdem, ob die Abtastung der Oberfläche mit dem daraus abgeleiteten Prüfschlüssel zu einer Übereinstimmung mit dem Referenzschlüssel führt oder nicht, kann eine eindeutige Aussage getroffen werden, ob es sich beispielsweise bei dem Ersatzteil oder Verschleißteil um ein Originalteil des Herstellers oder einen Nachbau handelt.
Dabei wird man im Allgemeinen so vorgehen, dass der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Prüfschlüssel und dem Referenzschlüssel einen vorgegebenen Wert überschreiten muss. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise durch Gebrauch verursachte Oberflächenveränderungen, Verschmutzungen etc. berücksichtigen. Das heißt, sobald die Übereinstimmung zwischen Prüfschlüssel und Referenzschlüssel beispielsweise mehr als 80 % oder 90 % beträgt, wird man dies als Originalitätsnachweis interpretieren und nutzen können. Das heißt, es ist keine 100 %ige Übereinstimmung zwischen dem Referenzschlüssel und dem Prüfschlüssel erforderlich, sondern muss lediglich ein zuvor festgelegter Wert der Übereinstimmung überschritten werden, um daraus eine relativ große Wahrscheinlichkeit für die Übereinstimmung zwischen den zu vergleichenden Gegenständen bzw. Schlüsseln herleiten zu können.
Eine Möglichkeit, diese Übereinstimmung festzulegen, besteht darin, die sogenannte Hamming-Distanz anzugeben, also die Zahl der Bits, in denen sich die zwei zu vergleichenden Schlüssel (noch) unterscheiden dürfen. Allgemein wird die Übereinstimmung der in den Schlüsseln (Prüfschlüssel und Referenzschlüssel) hinterlegten Zeichenketten geprüft. Dabei werden die
Schlüssel Bit für Bit verglichen. Die Anzahl der Stellen, die differieren wird gezählt und als Hamming-Distanz ausgewertet.
Die Bestimmung der Oberfläche und das Ableiten eines Ergebnisses aus der betreffenden Abtastung können auf ganz unterschiedliche Art und Weise erfolgen. So ist es sowohl möglich, die Oberfläche durch Berührung, also taktil, als auch berührungslos abzutasten. Selbstverständlich können diese
Maßnahmen bei Bedarf auch kombiniert werden. In erstgenanntem Fall ist die
Abtasteinheit als taktile Einrichtung ausgelegt und arbeitet beispielsweise als Tastschnittgerät.
Ein solches Tastschnittgerät verfügt regelmäßig über eine Tastspitze aus beispielsweise einem Diamant, welcher mit konstanter Geschwindigkeit über die zu erfassende Oberfläche des Gegenstandes verfahren wird. Aus der infolge Oberflächenrauhigkeiten zwangsläufig sich ergebenden vertikalen Lageverschiebung der Tastspitze kann nun ein individuelles Messprofil respektive Rauhigkeitsprofil der abgetasteten Oberfläche abgeleitet werden. Dazu werden die Bewegungen der Tastspitze beispielsweise über ein induktives Wegmesssystem erfasst.
Darüber hinaus kann die Abtastung der Oberfläche berührungslos erfolgen, was meistens mit Hilfe einer optischen Messeinheit zur berührungslosen Messung von Form- und/oder Gestaltabweichungen durchgeführt wird. Dabei wendet die Erfindung in der Regel die sogenannte konuskopische Holografie an, welche auf der Interferenz zweier kohärenter Lichtwellen basiert. Dabei wird mit Hilfe eines Laserstrahls auf dem zu untersuchenden Gegenstand ein Lichtpunkt erzeugt, dessen Licht diffus in alle Richtungen zurückgestrahlt wird. Ein Teil des von diesem Lichtpunkt zurückgestrahlten Lichtes wird von einer Objektiveinheit erfasst, mit dem ausgesandten Licht überlagert und hinsichtlich seiner Interferenz ausgewertet. Dabei beruht der Messprozess auf der Rekonstruktion des Abstandes des Lichtpunktes aus den sich dadurch ergebenden Winkelinformationen.
In jedem Fall ist der Abtasteinheit ein Vergleicher zugeordnet, welcher den Referenzschlüssel des bereits abgetasteten Gegenstandes mit einem Prüfschlüssel vergleicht, der aus dem aktuell untersuchten Gegenstand abgeleitet wird. Je nachdem, ob der Vergleicher unter Berücksichtigung zugelassener Abweichungen bzw. der bereits angesprochenen Hamming- Distanz eine Übereinstimmung zwischen dem Referenzschlüssel und dem Prüfschlüssel feststellt oder nicht, kann nun auf die Originalität des untersuchten Gegenstandes oder nicht rückgeschlossen werden.
Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mit deren Hilfe die untersuchten Gegenstände eine eineindeutige Identifizierung erfahren. Dazu wird zumindest eine Teilfläche der jeweiligen Oberfläche des Gegenstandes abgetastet und hieraus werden charakteristische Digitalwerte abgeleitet, die eine Zusammenfassung zu wenigstens einem Schlüssel erfahren. In diesem Zusammenhang arbeitet die Erfindung mit der jeweils natürlichen Oberfläche des Gegenstandes, sind also ausdrücklich keine Oberflächenmarkierungen etc. erforderlich.
Der beispielsweise bei der Herstellung des Gegenstandes ermittelte Schlüssel wird als Referenzschlüssel in einer Datenbank und/oder direkt auf dem
Gegenstand hinterlegt. Dadurch kann die Originalität des Gegenstandes zu jeder Zeit nachgewiesen werden und lassen sich etwaige Manipulationen an dem Gegenstand unschwer feststellen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch,
Fig. 2 die Abtasteinheit im Detail und
Fig. 3 eine Vorgehensweise zur Ermittlung des Schlüssels.
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen 1 dargestellt. Bei den zu identifizierenden Gegenständen 1 handelt es sich im Beispielfall und nicht einschränkend um Flaschen 1. Zur Identifizierung des Gegenstandes bzw. der Flasche 1 verfügt die Vorrichtung über eine Abtasteinheit 2, 3, 4, 5, welche im Detail in der Fig. 2 dargestellt ist. Neben dieser Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 ist noch eine Identifizierungseinrichtung 6 zur Ableitung wenigstens eines Ergebnisses aus den Messungen zur Abtastung der Oberfläche des Gegenstandes bzw. der Flasche 1 realisiert. Ferner ein Vergleicher 7, welcher im Ausführungsbeispiel in die Identifizierungseinrichtung 6 integriert ist bzw. eine Baueinheit 6, 7 zusammen mit der Identifizierungseinrichtung 6 bildet.
Die Arbeitsweise ist wie folgt. Mit Hilfe der Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 wird der zu identifizierende Gegenstand bzw. die Flasche 1 im Beispielfall an ihrer Oberfläche abgetastet. Grundsätzlich kann die gesamte Oberfläche des Gegenstandes eine Abtastung erfahren. Im Beispielfall wird jedoch nur eine Teilfläche 8 des Gegenstandes respektive der Flasche 1 untersucht. Dabei ist die Teilfläche 8 so groß bemessen, dass sich hieraus eine eindeutige Identifizierung des Gegenstandes bzw. der Flasche 1 ergibt. Im Beispielfall mag die Teilfläche 8 ca. 1 cm2 groß sein.
Aus dem Ergebnis der Abtastung der Oberfläche des Gegenstandes bzw. der Flasche 1 werden charakteristische und in der Fig. 1 angedeutete Digitalwerte abgeleitet. Die Digitalwerte werden zu einem Schlüssel zusammengefasst.
Im Detail setzt sich die Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 ausweislich der Fig. 2 aus einem Laser bzw. einer Laserdiode 2 oder einer vergleichbaren kohärenten Lichtquelle zusammen sowie einer Strahlteilungsoptik bzw. einem Strahlteiler 3, einer Interferenzeinrichtung 4 und schließlich einem Sensor 5. Das von dem Laser bzw. der Laserdiode 2 ausgehende Licht wird auf den zu untersuchenden Gegenstand respektive die Flasche 1 geworfen und an seiner Oberfläche aufgrund dortiger Oberflächenrauhigkeiten diffus in praktisch alle Richtungen zurückgestrahlt.
Mit Hilfe des Strahlteilers 3 und der Interferenzeinrichtung 4 werden das von der Laserdiode 2 ausgehende Licht und das reflektierte Licht überlagert und erzeugen auf dem Sensor 5 ein Interferenzmuster. Aus dem Interferenzmuster lassen sich Informationen über den Winkel des von der Oberfläche der Flasche 1 reflektierten Lichtstrahles ableiten. Der Winkel des reflektierten Lichtes ist ein Maß für die Oberflächenrauhigkeit R, wie sie schematisch in der Fig. 3 für einzelne Punkte x auf der Teilfläche 8 dargestellt ist.
Jedenfalls kann mit Hilfe dieses berührungslosen Abtastverfahrens die Oberfläche des untersuchten Gegenstandes respektive der Flasche 1 hinsichtlich ihrer Rauhigkeit bzw. Oberflächenrauhigkeit R in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort x aufgenommen werden. Dabei wird die jeweilige Rauhigkeit R der natürlichen Oberfläche der Flasche 1 untersucht und erfasst. Das geschieht vorliegend mit Hilfe einer konuskopischen Holografieeinrichtung als Abtasteinheit 2, 3, 4, 5. Weitere Einzelheiten zur konuskopischen Holografie werden beispielhaft in dem Artikel von K. Buse et al. "3D Imaging: Wave Front Sensing Utilizing a Birefringent Crystal", Physical Review Letters, The American Physical Society, Vol. 85, 16/2000, S. 3385-3387 erläutert, auf die ausdrücklich Bezug genommen sei.
Jedenfalls lässt sich mit Hilfe der Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 die Rauhigkeit R der Teilfläche 8 der Flasche 1 in Abhängigkeit von der jeweiligen Ortsposition x so ermitteln, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Das kann grundsätzlich auch berührend, das heißt, mit Hilfe einer taktil arbeitenden Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 durchgeführt werden, was jedoch nicht dargestellt ist. So oder so werden die Rauhigkeitswerte mit Hilfe der Identifizierungseinrichtung 6 in Digitalwerte umgesetzt, die für die Teilfläche 8 respektive die Oberfläche der Flasche 1 insgesamt charakteristisch sind. Das deutet die Fig. 1 an.
Darüber hinaus leitet die an den Sensor 5 der Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 angeschlossene Identifizierungseinrichtung 6 aus den solchermaßen gewonnenen Digitalwerten ein Ergebnis ab, welches zu einem Schlüssel zusammengefasst wird. Im einfachsten Fall korrespondiert also das Rauhigkeitsprofil der Teilfläche 8 der Flasche 1 zu einem digitalen Schlüssel 9,
10, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, der beispielsweise eine Größe von 256 Bit oder mehr besitzt. Dieser Schlüssel 9, 10 stellt den sogenannten Referenzschlüssel 9 des untersuchten Gegenstandes bzw. der Flasche 1 im Beispielfall dar. Der in der Fig. 1 angedeutete Referenzschlüssel 9 kann in einer nicht dargestellten Datenbank abgelegt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Referenzschlüssel 9 auf dem untersuchten Gegenstand respektive der Flasche 1 abzulegen. Hierzu mag die Flasche 1 mit einem entsprechend gestalteten Etikett ausgerüstet werden, welches den Referenzschlüssel 9 beinhaltet, beispielsweise in Gestalt eines Barcodes.
Wenn nun die Originalität des Gegenstandes respektive der Flasche 1 im Beispielfall untersucht werden soll, wird die Flasche 1 hinsichtlich ihrer Teilfläche 8 abgetastet. Dabei muss es sich selbstverständlich um dieselbe Teilfläche 8 handeln, wie sie zuvor für die Ermittlung des Referenzschlüssels 9 herangezogen worden ist. Das heißt, für den zu untersuchenden Gegenstand bzw. die Flasche 1 im Beispielfall liegt fest, welche Teilfläche 8 für die Bestimmung des Schlüssels herangezogen wird und wie groß ihre Ausdehnung ist. Mit anderen Worten müssen Lage und Ausdehnung der Teilfläche 8 vorgeschrieben werden. Diese Daten lassen sich zusammen mit dem Referenzschlüssel 9 ablegen. Darüber hinaus mag der Referenzschlüssel 9 mit dem Datum seiner Erfassung, dem Herstellungsdatum der Flasche 1 im Beispielfall, dem Herstellungsort, ihrer Chargennummer etc. flankiert werden. Das heißt, der Referenzschlüssel 9 beinhaltet im Beispielfall nicht nur Angaben über die Rauhigkeit R innerhalb der Teilfläche 8, sondern gibt zusätzlich Auskunft über die Lage und Ausdehnung der Teilfläche 8 sowie die zuvor genannten Daten wie Herstellungsjahr, -ort, etc..
Wenn nun die Lage und Ausdehnung der Teilfläche 8 feststehen, so kann mit Hilfe der Abtasteinheit 2, 3, 4, 5 die Teilfläche 8 einer zu untersuchenden Flasche 1 genauso abgetastet werden, wie dies bei der Ermittlung des Referenzschlüssels 9 bereits der Fall war. Aus dieser Prozedur resultiert ein Prüfschlüssel 10, welcher ebenfalls in der Fig. 1 angedeutet ist. Der Referenzschlüssel 9 und der Prüfschlüssel 10 werden nun in dem Vergleicher 7 dahingehend untersucht, ob eine Übereinstimmung vorliegt.
Dazu wird der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Referenzschlüssel 9 und dem Prüfschlüssel 10 unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Wertes ermittelt, und zwar im Beispielfall unter zusätzlicher Berücksichtigung der sogenannten Hamming-Distanz 11. Hierunter ist die Anzahl der Bits zu verstehen, die im Beispielfall abweichen kann, wie dies in der Fig. 1 angedeutet ist.
Das heißt, unter Berücksichtigung der im Vergleicher 7 abgelegten und vorgegebenen Hamming-Distanz 11 werden die beiden Schlüssel, einerseits der Prüfschlüssel 10 und andererseits der Referenzschlüssel 9 als übereinstimmend bewertet. Als Folge hiervon wird die Flasche 1 als Originalflasche erkannt und führt die Originalitätsprüfung zu einem positiven Ergebnis. Man erkennt, dass der Referenzschlüssel 9 in einem Etikett 12 auf der Flasche 1 abgelegt ist.
Claims
1. Verfahren zur Identifizierung von Gegenständen (1), insbesondere von Maschinen, Verbrauchsgütern wie Flaschen (1) sowie Teilen hiervon, wonach eine Oberfläche des betreffenden Gegenstandes (1) ganz oder zumindest im Bereich einer Teilfläche (8) abgetastet und hieraus wenigstens ein Ergebnis abgeleitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die natürliche Oberfläche des betreffenden Gegenstandes in charakteristische Digitalwerte umgesetzt wird, welche zu wenigstens einem Schlüssel (9, 10) zusammengefasst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schlüssel (9, 10) in einer externen Datenbank als Referenzschlüssel (9) abgespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schüssel (9) auf dem identifizierten Gegenstand (1) als Referenzschlüssel (9) angebracht wird, beispielsweise als Etikett, Markierung etc..
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzschlüssel (9) mit einem aus der Identifizierung eines unbekannten Gegenstandes (1) abgeleiteten Prüfschlüssel (10) auf Übereinstimmung überprüft wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Prüfschlüssel (10) und dem Referenzschlüssel (9) einen vorgegebenen Wert überschreiten muss.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Gegenstandes (1) durch Berührung oder berührungslos abgetastet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Oberflächeneigenschaften deren Gefügestruktur, Rauhigkeit, Farbe, Reflexionsverhalten, Transparenz, Festigkeit, ohmscher oder kapazitiver Widerstand oder chemische Eigenschaften ausgewertet werden.
8. Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Abtasteinheit (2, 3, 4, 5) zur Abtastung einer Oberfläche des betreffenden Gegenstandes (1) ganz oder zumindest im Bereich einer Teilfläche (8), und mit einer Identifizierungseinrichtung (6) zur Ableitung wenigstens eines Ergebnisses hieraus, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Identifizierungseinrichtung (6) die natürliche Oberfläche des Gegenstandes (1) in charakteristische Digitalwerte umsetzt und zu wenigstens einem Schlüssel (9, 10) zusammenfasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (2, 3, 4, 5) als taktile Einrichtung arbeitet und beispielsweise als Tastschnittgerät ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (2, 3, 4, 5) berührungslos arbeitet und beispielsweise als optische Messeinheit zur berührungslosen Messung von Form- und/oder Gestaltabweichungen, z. B. konuskopische Holografieeinrichtung, ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleicher (7) realisiert ist, welcher einen Referenzschlüssel (9) eines bereits abgetasteten Gegenstandes (1) mit einem aus einem aktuell untersuchten Gegenstand (1) abgeleiteten Prüfschlüssel (10) vergleicht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher (7) die Übereinstimmung des Referenzschlüssels (9) mit dem Prüfschlüssel (10) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Toleranz beurteilt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Etikett (12) vorgesehen ist, welches den Referenzschlüssel (9) beinhaltet.
14. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 zur Identifizierung von Maschinen oder Teilen hiervon.
15. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13 zur Identifizierung von Verbrauchsgütern.
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