CC BY
9
Bodryshev Valerij Vasilevich, candidate of technical sciences, docent, sop-lom@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Abashev Viktor Mihajlovich, doctor of technical sciences, professor, vm.abashev@gmail.com, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Korzhov Nikolay Petrovich, candidate of technical sciences, docent, nikol-petr.knp@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University),
Tarasenko Olga Sergeevna, assistant, os-tarasenko@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Aviation Institute (National Research University)
УДК 65.011.56
СОЧЕТАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ И ОБЩЕЙ ТЕРМООБРАБОТКИ ШТРИХОВОГО КОДА, НАНЕСЕННОГО НА ПОЛИМЕРНУЮ УПАКОВКУ, КАК МЕТОД ЗАЩИТЫ ПРОДУКЦИИ ОТ ФАЛЬСИФИКАЦИИ
Ю.С. Андреев, Е.А. Пухова, М.В. Ткачева
Исследованы условия осуществления предложенного способа защиты продукции от фальсификации, основанного на нанесенииштрихового кода на полимерную термоусадочную упаковкупродукции, иреализуемого с применением сочетаниялокаль-ной и общей термообработки штрихового кода.
Ключевые слова: защита продукции,штриховой код, термоусадочный полимерный материал, термообработка материала, зона локальной термообработки.
В современном мире системы автоматической идентификации с применением кодированных меток все глубже внедряются в производство и повседневную жизнь общества. Использование таких систем позволяет автоматизировать процесс учета при производстве, транспортировке и реализации продукции. Наиболее распространенной является технология штрихового кодирования. Это обусловлено рядом её преимуществ по сравнению с другими системами автоматической идентифика-ции:штриховые коды могут быть воспроизведены любым полиграфическим методом на достаточно широком спектре материалов, наличие кода и его качество может быть определено при визуальном осмотре, коды надежно считываются и декодируютсякак специализированными устройствами, так и смартфонами с общедоступными приложениями. Информация,
467
содержащаяся в штриховом коде, может не только идентифицировать продукцию, но и свидетельствовать о ее подлинности. Однако при попытке фальсификации продукции и, соответственно, копировании штриховых кодов отмеченныепреимущества устойчивости воспроизведения штрихового кода становятся недостатками. В связи с этим возникает необходимость защиты штрихового кода и содержащейся в нем информации. С целью защиты штриховых кодов от копирования предлагалось множество вариантов решений. Можно выделить основные направления разрабо-ток:создание «невидимых» штриховых кодов за счет использования специальных чернил [1, 2];скрытого введения меток в каналы цветного изображения на стадии допечатной подготовки продукции [3] с возможностью использовать дополнительные модификации изображения метки с целью повышения степени защиты [4], введение в изображения штриховых кодов дополнительных защитных элементов, препятствующих их копированию [5], использование материалов с особыми механическими и оптическими свойствами, например, градиентных и интервальных термопленок [6, 7] или жесткоэластичных полипропиленов [8, 9] для создания информационно-защитных этикеток и упаковки. Данные методы имеют много возможных областей применения. Однако необходимость создания новых методов защиты продукции от фальсификации по-прежнему актуальна.
Использование материалов с контролируемыми параметрами является достаточно перспективным направлением для решения поставленных задач, так как качество штрихового кода и, соответственно, считываемость и правильная декодируемость кода определяется совокупностьюсвойств наносимого печатного изображения, свойств запечатываемого материала и условий последующей обработки оттисков [10]. Исходя из этого, можно предположить, что существует определенная комбинация этих параметров, которая позволит управлять результатом считывания и декодирования меток и, как следствие, позволитреализовать оптимальный способ защиты информации, находящейся в метках, а, следовательно, и продукции от фальсификации. Таким образом, привычную идентификационную метку можно использовать как защитную. Это возможно добиться путем сочетания формирования латентности изображения кодированной метки для считывающих устройств после нанесения ее на запечатываемый материал и локальной термообработки в зоне заданной величины и восстановления считываемости кода после процесса общей термообработки оттиска.
Для решения поставленной задачи необходимо выявить размер минимальной и максимальной зоны локальной термообработки материала с нанесенным изображением кодированной метки, при котором после усадки метка теряет считываемость.
Для эксперимента был выбран одномерный штриховой код символики EAN-13 с коэффициентом масштабирования, равным 1,0. Данная символика штриховых кодов повсеместно распространена и достаточно
устойчива для воспроизведения полиграфическими системами даже проблемным для суперузких штрихов способом глубокой печати [11]. В качестве запечатываемого материала с контролируемыми параметрами рассматривались термоусадочные полимерные пленки с коэффициентом усадки 40%, используемые для производства упаковки.
Для выявления влияния структуры кода на выполнение поставленных условий были созданы штриховые коды, которые содержали в структуре преимущественно узкие (1 - 2 модуля), средние (2 - 3 модуля) и широкие (3 - 4 модуля) штрихи. Размер минимальной зоны локальной усадки был выбран кратным количеству модулей, кодирующих один знак кода -7, 14, 21, что соответствует размерам 2,3, 4,6, 7,0 мм. Для полноты оценки были рассмотрены 5 вариантов расположения зоны локальной усадки, выбранных произвольно.
Фрагмент тест-объекта с различной структурой штрихового кода и размером зоны локальной усадки, равным 2,3, 4,6, 7,0 мм
Для проверки результатов считывания использовалось следующее оборудование:
- светодиодный сканер для считывания одномерных кодов 7еЬех3110;
-цифровой сканер 1П;егшес8020Т.
Результаты считывания приведены в табл. 1 и представлены в виде дроби, показывающей соотношение количества положительных считываний к общему количеству считываний штрихового кода.
Результаты, приведенные в табл. 1, показывают, что структура метки не влияет на выполнение поставленной задачи: после проведения процесса локальной термообработки штриховой код не считывается. Также, исходя из полученных результатов, можно предположить, что минимальный размер зоны локальной усадки пленки с нанесенным изображением штрихового кода в конкретных условиях эксперимента равен 2,3 мм. Но наличие положительных результатов считывания одним из сканеров требует уточнения результатов. Для этого были подготовлены и протестиро-
469
4225163612228
4956456686731
4956458688771
ваны кодированные метки той же символики с зоной локальной усадки, равной 1,8, 2,3, 2,8 мм. Положение зоны усадки смещалось вдоль метки 8 раз, сдвигравномерный. Структура кода во внимание не принималась. Результаты приведены в табл. 2.
Таблица 1
Результаты считывания штриховых кодов с различной структурой и размером минимальной зонылокальной усадки, равным 2,3, 4,6, 7,0 мм
Структура кода Узкие штрихи Средние штрихи Широкие штрихи
Размер зоны усадки, мм 2,3 4,6 7,0 2,3 4,6 7,0 2,3 4,6 7,0
7еЬех 3110 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5
!П;егшес8020Т 1/5 0/5 0/5 0/5 0/5 0/5 1/5 0/5 0/5
Таблица 2
Результаты считывания штриховых кодов с различным размером минимальной зоны локальной усадки
Размер зоны усадки, мм 1,8 2,3 2,8
7еЬех 3110 2/8 0/8 0/8
Шегшес8а20Т 4/8 0/8 0/8
По полученным результатам можно сделать окончательный вывод о минимальном размере зоны локальной усадки термоусадочной пленки при наносимом на нее штриховом коде, которыйсоответствуетноминальным размерам согласно ГОСТ 15420-2010: для того, чтобы штриховой код утратил считываемость, необходимо, чтобы зона его локальной усадки при коэффициенте усадки 40%, была равна или превышала 2,3 мм [12].
Для выявления максимального размера зоны локальной усадки был смоделирован процесслокальной термоусадки штрихового кода с размером зоны, равным 15,7, 20,0, 25,0, 27,0, 28,0, 29,1, 30,0, 31,4 мм.Размер 31,4 ммсоответствуетразмеру штрихового кода по ширине.Оценка проводилась для трех вариантах расположения зоны усадки, выбранных произвольно, и для произвольно выбранных штриховых кодов. Результаты приведены в табл. 3.
Таблица 3
Результаты считывания штриховых кодов с различным размером максимальной зоны локальной усадки
Размер зоны усадки, мм 15,7 20,0 25,0 27,0 28,0 29,1 30,0 31,4
7еЬех 3110 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/1
Шегтес8а20Т 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/3 1/1
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что максимальный размер зоны локальной усадки термоусадочной пленки не должен превышать 29,1 мм для того, чтобы штриховой код не восстанавливал считываемость в процессе локального теплового воздействия. Данная величина соответствует разности размеров ширины всего кода и минимальной зоны, при которой нарушается его считываемость. Также по результатам эксперимента очевидно, что после термообработки всего кода он становится доступным для декодирования.
Определение размеров максимальной и минимальной зон локальной усадки термоусадочной пленки с нанесенным изображением штрихового кода проводилось также для кодов с коэффициентом масштабирования, равным 0,9 и 0,8. Поскольку влияние размеров зоны усадки предположительно зависит от размеров штрихового кода, то для данных кодов размеры минимальной зоны усадки были выбраны равными 1,5, 1,8, 2,0 мм. Положение зоны усадки изменялось 8 раз с равномерным сдвигом.Результаты выявления минимального размера зоны локальной усадки приведены в табл. 4.
Таблица 4
Результаты считыванияштриховых кодов с коэффициентом масштабирования 0,8 и 0,9 и размерами минимальной зон локальной усадки, равными 1,5,1,8, 2,0 мм
Размер зоны усадки, мм 1,5 1,8 2,0
Коэффициент масштабирования 0,8 0,9 0,8 0,9 0,8 0,9
7еЬех 3110 0/8 0/8 0/8 0/8 0/8 0/8
Шегтес8а20Т 2/8 2/8 0/8 2/8 0/8 0/8
Таким образом, существует зависимость между размером минимальной зоны локальной усадки и размером штрихового кода. Также следует отметить, что размер минимальной зоны локальной усадки для штрихового кода с коэффициентом масштабирования 0,8 равен 1,8 мм, а для ко-
да с коэффициентом масштабирования 0,9 - 2,0 мм. Это приблизительно соответствует 7% ширины штрихового кода, как и в случае со штриховым кодом, коэффициент масштабирования которого равен 1,0.
Для выявления максимально допустимого размера зоны локальной усадки был смоделирован процесс усадки для штрихового кода с коэффи-циентоммасштабирования 0,9 с зонами локальной усадки, равными 14,1,18,0, 22,5, 24,0, 25,0, 26,2, 27,0, 28,2 мм.Размер зоны 28,4 мм соответствует размеру штрихового кода по ширине. Для кода с коэффициентом масштабирования 0,8 - 12,5 мм, 16,0, 20,0, 21,5, 22,5, 23,2, 24,0, 25,0 мм. Размер зоны 25,0 ммсоответствует размеру штрихового кода по ширине. Оценивались 3 варианта произвольного расположения зоны усадки. Результаты приведены в табл. 5 и 6.
Таблица 5
Результаты считыванияштриховых кодов с коэффициентами масштабирования 0,9 и различными размерами максимальной зонылокальной усадки
Размер зоны усадки, мм 14,1 18,0 22,5 24,0 25,0 26,2 27,0 28,2
7еЬех 3110 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/1
Шегшес8а20Т 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/3 1/1
Таблица 6
Результаты считывания штриховых кодов с коэффициентами масштабирования 0,8 и различными размерами максимальной зоны локальной усадки
Размер зоны усадки, мм 12,5 16,0 20,0 21,5 22,5 23,2 24,0 25,0
7еЬех 3110 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/1
Шегшес8а20Т 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 0/3 1/3 1/1
Из приведенных в табл. 5 и 6 результатов видно, что для достижения поставленной цели размер максимальной зоны локальной усадки для штрихового кода с коэффициентоммасштабирования,равным 0,9, должен не превышать 26,2 мм, а для кода с коэффициентоммасштабирования 0,8 -23,2 мм. Данные значения соответствуют разности размеров ширины штрихового кода и минимальной зоны локальной усадки, соответствующего заданному коэффициенту масштабирования кода, и составляют около 93% от размера ширины кода.
Таким образом, поставленная задача защиты информации, находящейся в кодированной метке, может быть решена путем нанесения изображения метки без указания ее номера на запечатываемый полимерный термоусадочный материал с известным коэффициентом усадки, далее полученный оттиск возможно подвергнуть локальной усадке без необходимости осуществления приводки, т.е.обеспечения точного совпадения зоны усадки и положения штрихового кода. При этом направление термоусадки запечатываемого материала должно быть перпендикулярно направлению штрихов кода. Размер зоны локальной усадки должен находиться в интервале между минимальным и максимальным допустимым размером локальной усадки, соответствующим размеру штрихового кода. Это позволяет добиться латентности метки для считывающих декодирующих устройств. Затем оттиск с модифицированным штриховым кодом, предназначенным для защиты продукции от фальсификации, размещают на упаковке или этикетке защищаемого объекта, либо прикрепляют в виде ярлыка.
Проверка подлинности защищаемого объекта осуществляется путем общего теплового воздействия на оттиск с модифицированной меткой. После проведения процесса термоусадки оттиска штриховой код восстанавливает считываемость и становится доступным для аппаратного распознавания с применением обычных устройств считывания штриховых кодов. Декодированная информация может являться ключом для доступа к базе данных, в которой содержится информация от производителя о подлинности продукции.
Основным преимуществом предлагаемого метода защиты является возможность защиты продукции с использованием процесса изготовления модифицированных защитных меток, нанесенных на полимерную упаковку, при включении в технологический процесс операции предварительной локальной усадки, не требующей точного совмещения с изображением метки.
Размеры минимальной и максимальной зон локальной усадки могут быть также рассчитаны для термоусадочных материалов с другими коэффициентами усадки. Соблюдение строгого соотношения значений коэффициента усадки полимерного материала, размера штрихового кода и допустимого диапазона размеров локальной усадки при изготовлении модифицированного защитного штрихового кода значительно повышает степень защиты продукции. При использовании дополнительно сетевых технологий для получения доступа к информации от производителя создаются сложно преодолимые трудности при изготовлении контрафактных штриховых кодов.
Списоклитературы
1. Security printing of covert quick response codes using upconverting nanoparticle inks / J. M.Meruga, W. M.Cross, S. P.May, Q.Luu, G. A.Crawford, J. J. Kellar// Nanotechnology. 2012. Vol. 23 (39). PP 395201 - 395209.
473
2. Duong В., Liu H., Ma&Ming Su L. Covert thermal barcodes based on phase change nanoparticles // Scientific Reports.2014. Vol. 4.Article: 5170.
3. Способ контроля подлинности многоцветной печатной продукции: пат. 2544772 РФ. Опубл. 20.03.2015. Бюл. № 8.
4. Андреев Ю.С., Пухова Е.А., Ткачева М.В. Алгоритм введения скрытых аппаратно считываемых меток в цветное изображение // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2014. № 4. С. 3 - 8.
5. Способ изготовления штрих-кода: пат. 2408929 РФ.Опубл. 10.01.2008. Бюл. № 1.
6. Кондратов А.П. Новые интервальные полимерные пленки для печати защищенной от подделки этикетки и упаковки // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2011. № 2. С. 83 - 94.
7. Кондратов А.П. Градиентные и интервальные термоусаживаю-щиеся материалы для защиты полиграфической продукции от фальсификации // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела. 2010. № 4. С. 57 - 65.
8. Кондратов А.П, Дрыга М.А. Управление прозрачностью наномо-дифицированной полипропиленовой пленки при защитной маркировке деталей упаковки // Известия вузов. Проблемы полиграфии и издательского дела.2012. № 1. С. 01 - 25.
9. Этикетка для защиты упаковки товаров от подделки:пат. 146729 РФ. Опубл. 20.10.2014. Бюл. № 29.
10. Андреев Ю.С., Пухова Е.А., Ткачева М.В. Способ и программа модификации штрихового кода как способ защиты информации // Мобильные системы обработки медиаконтента. 2013. С. 52 - 60.
11. Пухова Е.А., Ткачева М.В. Верификация линейных штриховых кодов, полученных способом глубокой печати // Вестник МГУП. 2013. № 7. С. 124 - 129.
12. ГОСТ IS0/IEC15420-2010. Автоматическая идентификация. Кодирование штриховое. Спецификация символики штрихового кода EAN/UPS. М.: Стандартинформ, 2010. 44с.
Андреев Юрий Сергеевич, д-р техн. наук, профессор, andreev.yury.s@mail.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
Пухова Екатерина Александровна, канд. техн. наук, доцент, ea.puhova@mail.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
Ткачева Мария Викторовна, аспирантка, shtinmv@yandex.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
474
THE COMBINA TION OF LOCAL AND GENERAL HEA T TREA TMENT OF A BARCODE PRINTED ON PLASTIC PACKAGE, AS A METHOD OF PROTECTING PRODUCTS
AGAINST COUNTERFEITING
Y.S. Andreev, E.A. Pukhova, M.V. Tkacheva
The conditions for the implementation of the proposed method ofprotecting products against counterfeiting, based on bar-coding polymer heat shrinkable package, using combination of local and general heat treatment of a bar code have been researched.
Key words: product protection, bar code, heat shrinkable polymeric material, material heat treatment, localized heat treatment zone.
Andreev YurySergeevich, doctor of technical sciences, professor, an-dreev.yury.s@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Pukhova Ekaterina Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, ea.puhova@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Tkacheva Maria Viktorovna, postgraduate, shtinmv@yandex.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
УДК 621.922: 621.921.34
ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ НОРМАЛЬНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
МАСС ДОЗИРУЕМЫХ МИКРООБЪЁМОВ СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ РОТОРНЫМИ ПИТАТЕЛЯМИ
А.В.Евсеев, М.С.Парамонова
Проведён статистический анализ экспериментальных исследований процессов дозирования сыпучих материалов роторными дозаторами, которые используются в роторных смесительных установках, при детерминированном формировании однородности смесей, на примере минеральных солей. Основная цель эксперимента-подтверждение нормальности распределения масс получаемых микродоз компонентов, с целью оптимизации моделирования процессов смешения при использовании в смесительных системах дозаторов подобного типа.
Ключевые слова: смесь, смеситель, дозирование, эксперимент, статистические исследования.
Одна из целей проводимых экспериментов - определение закона распределения случайной величины - массы (объёма) микрообъёмов компонентов выдаваемых питателями. Это условие накладывает определённые ограничения при моделировании процесса детерминированного формирования однородности смеси [1 - 3]. Закон распределения должен был
475
