детектор и способ обнаружения

Формула изобретения

1. Обнаруживающее устройство для определения присутствия, отсутствия или характеристики защитной краски на образце, содержащее источник излучения для облучения образца возбуждающим излучением, детектор для обнаружения излучения, испускаемого из образца, и обрабатывающее средство, выполненное с возможностью при его использовании определения присутствия, отсутствия или характеристики краски на образце в соответствии с анализом обнаруженного излучения, испускаемого из образца,

при этом обрабатывающее средство выполнено с возможностью измерения излучения, испускаемого из образца, в той же части спектра, в какой находится частота возбуждения, после возбуждения этого образца, причем обнаруживающее устройство выполнено с возможностью корректировки интенсивности возбуждающего излучения в зависимости от уровня обнаруженного излучения, испускаемого из образца.

2. Обнаруживающее устройство по п.1, в котором обрабатывающее средство выполнено с возможностью измерения излучения, испускаемого из образца, по существу, на такой же частоте, как частота возбуждения.

3. Обнаруживающее устройство по п.1 или 2, в котором обрабатывающее средство выполнено с возможностью измерения характеристики затухания упомянутого излучения.

4. Обнаруживающее устройство по п.1, в котором возбуждающее излучение находится в инфракрасной части спектра.

5. Способ определения присутствия, отсутствия или характеристики защитной краски на образце, заключающийся в том, что облучают образец возбуждающим излучением, обнаруживают излучение, испускаемое из образца, и обрабатывают электронный сигнал, получаемый из обнаруженного излучения,

при этом этап обработки включает в себя измерение излучения, испускаемого из образца, в той же части спектра, в какой находится частота возбуждения, после возбуждения этого образца, причем интенсивность возбуждающего излучения корректируют в зависимости от уровня обнаруженного излучения, испускаемого из образца.

6. Способ по п.5, в котором этап обработки включает в себя измерение излучения, испускаемого из образца, по существу, на такой же частоте, как частота возбуждающего излучения.

7. Способ по любому из пп.5 или 6, в котором этап обработки включает в себя измерение характеристики затухания упомянутого излучения.

8. Способ по п.5, в котором возбуждающее излучение находится в инфракрасной части спектра.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к детектору и способу обнаружения присутствия/отсутствия и/или характера защитной метки на изделии.

В области защиты товаров или документов известно размещение машинно-считываемой метки на изделии или его упаковке, причем эта метка может быть считана детектором для идентификации изделия и/или подтверждения подлинности или иного удостоверения изделия. Такая метка в типичном случае может быть напечатана на изделии и может быть невидимой для невооруженного глаза.

Например, существуют, в частности, усовершенствованные составные краски, которые надежно испускают излучение с некоторыми характеристиками, когда подвергаются воздействию излучения в некотором диапазоне частот. Такие составные краски, которые из-за их природы трудно изготовить фальсификаторам, включают в себя краски, известные под названием «краски-маркеры».

Когда ее подвергают воздействию надлежащего излучения, маркировка краской-маркером ведет себя как некоторая сигнатура или характеристика, присущая этой краске. Например, когда образец краски облучают излучением на частоте «возбуждения», этот образец краски будет испускать излучение на частоте испускания и будет продолжать делать так после прекращения воздействия возбуждающего излучения. По окончании возбуждения, испущенное излучение затухает известным, воспроизводимым образом, который является особым для каждого конкретного маркера.

Один пример вещества-маркера, используемого в таких составных красках, представляет собой вещество-основу решетчатой структуры, которое включает в себя одну или более примесей редкоземельных металлов. Изменяя уровень примеси или положение молекул примеси в пределах решетки, можно получить семейство веществ-маркеров, которые демонстрируют разные, но предсказуемые и воспроизводимые характеристики испускания, когда подвергаются воздействию источника излучения.

Как правило, детектор используют для выдачи возбуждающего излучения с последующим обнаружением испускаемого излучения для определения присутствия/отсутствия, а в некоторых случаях - сигнатуры или характеристики, краски на изделии или его упаковке.

Следовательно, детектор должен включать в себя реализованный в некоторой форме источник излучения, частота которого должна быть точно известной и надежно воспроизводимой, и обнаруживающий механизм, способный обнаруживать присутствие испускаемого излучения подходящей частоты.

Ранее рассмотренные способы страдают многими недостатками. Во-первых, поскольку наиболее часто используемые вещества-маркеры чаще испускают излучение со смещением частоты в видимой части спектра, уровни света окружающей среды могут затруднить измерение испускаемого излучения, как и окрашенные фоны или подложки. Кроме того, в результате процесса этого типа получается малая выходная мощность, т.е. испускаемое излучение является очень слабым.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, предложено обнаруживающее устройство для определения присутствия, отсутствия или характеристики защитной краски на образце, содержащее

источник излучения для облучения образца возбуждающим излучением,

детектор для обнаружения излучения, испускаемого из образца, и

обрабатывающее средство, выполненное с возможностью, при его использовании, определения присутствия, отсутствия или характеристики защитной краски на образце в соответствии с анализом обнаруженного излучения, испускаемого из образца,

при этом обрабатывающее средство выполнено с возможностью измерения излучения, испускаемого из образца, в той же части спектра, в какой находится частота возбуждения, после возбуждения этого образца.

Обрабатывающее средство предпочтительно выполнено с возможностью измерения излучения, испускаемого из образца, по существу, на такой же частоте, как частота возбуждения.

Обрабатывающее средство предпочтительно выполнено с возможностью измерения характеристики затухания упомянутого излучения.

Возбуждающее излучение может находиться в инфракрасной части спектра.

В изобретении также предложен способ определения присутствия, отсутствия или характеристики защитной краски на образце, заключающийся в том, что

облучают образец возбуждающим излучением,

обнаруживают излучение, испускаемое из образца, и

обрабатывают электронный сигнал, получаемый из обнаруженного излучения,

при этом этап обработки включает в себя измерение излучения, испускаемого из образца, в той же части спектра, в какой находится частота возбуждения, после возбуждения этого образца.

Этап обработки предпочтительно включает в себя измерение излучения, испускаемого из образца, по существу, на такой же частоте, как частота возбуждающего излучения.

Этап обработки предпочтительно включает в себя измерение характеристики затухания упомянутого излучения.

Возбуждающее излучение может находиться в инфракрасной части спектра.

Теперь, лишь в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, будет приведено описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, при этом

на фиг.1 показан график зависимости испускаемого излучения от времени после освещения различных образцов защитной краски;

на фиг.2 показан график, в котором нормированы измерения согласно графику, показанному на фиг.1;

на фиг.3 показана условная схема варианта осуществления обнаруживающего устройства в соответствии с изобретением;

на фиг.4 показана последовательность событий выборки.

Способ обнаружения, используемый в вариантах осуществления изобретения, основан на измерении времени затухания инфракрасного излучения, испускаемого из образца вещества-маркера после возбуждения этого образца. Время затухания зависит от конкретного используемого маркера, так что если характеристика или сигнатура затухания измеряется точно, то можно точно идентифицировать конкретный маркер.

Фиг.1 иллюстрирует типичные выходные сигналы от различных маркеров (А-С), которые возбуждались коротким импульсом инфракрасного света высокой интенсивности. Хотя форма каждого отклика затухания является фиксированной для конкретного типа маркера, измеряемые абсолютные значения изменяются в широком диапазоне в зависимости от плотности вещества, размера образца, вещества подложки, близости детектора и силы света.

Вместе с тем, если взять первый образец каждого маркера в качестве точки начала отсчета, а потом каждый из графиков нормализовать, чтобы получить одно и то же начальное значение, то получается результат, показанный на фиг.2.

Из фиг.2 очевидно, что образцы маркеров могут отличаться по измеряемым значениям интенсивности испускаемого излучения в момент t м, наступающий после момента t_R начала отсчета.

На фиг.3 условно показана конструкция обнаруживающего устройства, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения.

Устройство содержит электронный контроллер 10, пару светоизлучающих диодов 12 освещения, фотоприемник 14, первый усилитель 16, переключатель 18 на три направления для выборки, фильтрующие и запоминающие элементы 20(а-с), вторые усилители 22(а-с) и устройство 26 вывода и отображения.

В детекторе, соответствующем этому варианту осуществления, инфракрасное излучение возбуждается посредством повторяющегося освещения вещества в течение периода, длящегося микросекунды, через каждые несколько миллисекунд с помощью очень сильного источника инфракрасного света. Этот свет подается парой светоизлучающих диодов 12, длина волны излучения которых составляет 940 нм. Сразу же после выключения этого источника света, образец продолжает излучать инфракрасный свет в течение нескольких миллисекунд.

Излучение обнаруживается фотоприемником 14, который чувствителен только к инфракрасному свету в диапазоне волн от 800 до 1000 нм. Это способствует подавлению помех от источников видимого света.

Затем сигнал усиливается усилителем 16 и подается в аналоговый переключатель 18 на три направления для выборки, который обеспечивает выборку амплитуды сигнала через разные интервалы времени после события освещения.

Обращаясь к фиг.4, отмечаем, что последовательность событий является следующей.

1. t₀ - Включение СИДов освещения.

2. t₁ - Выключение СИДов освещения.

3. t₂ - Снятие показания путем замыкания первого из аналоговых переключателей 18. Это дает показание «НАЧАЛО ОТСЧЕТА», которое используется и в качестве первой точки измерения, и для регулирования амплитуды освещения (как описано ниже).

4. t₃ - Размыкание первого аналогового переключателя 18 и замыкание второго из аналоговых переключателей 18. Это дает показание «ВЫБОРКА», которое используется для определения скорости затухания.

5. t₄ - Размыкание второго аналогового переключателя 18.

6. t₅ - Замыкание третьего аналогового переключателя 18. Это дает показание «БАЗИСНАЯ ЛИНИЯ», которое указывает уровень освещения, обнаруживаемый сразу после того, как послесвечение вещества полностью затухло. Это используется для компенсации влияния источников фонового освещения, а также любых смещений по постоянному току, присутствующих в фотоприемнике 14.

7. t₆ - Размыкание третьего аналогового переключателя 18.

Значения времени, соответствующие моментам t₀-t₆, имеют порядок сотен микросекунд.

Значения показаний «НАЧАЛО ОТСЧЕТА», «ВЫБОРКА» и «БАЗИСНАЯ ЛИНИЯ» запоминаются фильтрующими и запоминающими элементами 20(а-с) между последовательными событиями выборок.

Результирующие показания в дальнейшем усиливаются усилителями 22(а-с) перед подачей на аналоговые входы контроллера 10, где они преобразуются в цифровые значения.

Для получения значения, связанного с характеристикой испускания вещества, определяют соотношение показаний для интервалов, следующих после моментов снятия показаний «НАЧАЛО ОТСЧЕТА» и «ВЫБОРКА». Это соотношение используют, чтобы идентифицировать отклик затухания для конкретного вещества, а значит, и самого вещества.

Амплитуда сигнала испускаемого излучения может изменяться в широком диапазоне, как правило, составляющем от более 10000 до 1. Это означает, что сигналы наибольших уровней могут перегружать электронные средства обнаружения, а слабейшие из сигналов могут оказаться скрытыми среди сигналов других источников света, таких, как флуоресцентные лампы и лампы накаливания.

Для согласования с этим широким динамическим диапазоном, устройство корректирует интенсивность излучения из источника инфракрасного света в зависимости от уровня принимаемого сигнала.

Поскольку инфракрасное содержимое окружающих источников света, таких как дневной свет или направленное освещение, будет вносить смещение в обнаруживаемые значения, третье измерение - «БАЗИСНАЯ ЛИНИЯ» - используется вместе с непоказанным следящим элементом для подвода тока к переднему концу схемы, а этот ток балансирует любой сигнал смещения и возвращает базисную линию графика затухания к известному постоянному значению.

Значение «БАЗИСНАЯ ЛИНИЯ» вычитается контроллером из других показаний перед вычислением соотношения характеристик затухания.

Поскольку детектор 14 подвергается воздействию сигналов инфракрасного излучения большой интенсивности в течение периода освещения, для фиксации уровня сигнала детектора в этом момент используется транзистор (не показан), так что перегрузка детектора и первого усилителя 16 снижается, а время восстановления схемы уменьшается.

Предлагаемое устройство предпочтительно питается от батарейки (не показана).