DE69631504T2

DE69631504T2 - Verfahren zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses von Abtastern von fluoreszierenden Strichcoden und Markierungen

Info

Publication number: DE69631504T2
Application number: DE69631504T
Authority: DE
Inventors: William Weston Berson
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: DE69631504D1; EP0770969A2; EP0770969A3; CA2188487A1; CA2188487C; US5861618A; EP0770969B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Erfassung von Information, die auf Dokumenten gedruckt ist, und ist zum Erfassen von Barcodes und anderen Freimachungsvermerken anwendbar, die auf Dokumenten mit fluoreszierenden Druckfarben gedruckt sind.
Barcodes wurden in einer breiten Vielfalt von Anwendungen als eine Informationsquelle verwendet. Typischerweise werden Barcodes in einem Kassenterminal bei der Verkaufsbeförderung für eine Preis- und Inventarsteuerung verwendet. Barcodes werden auch beim Steuern von Personalzugangssystemen, Postsystemen und bei Herstellung für Einarbeitungsprozess- und Inventarsteuersysteme etc. verwendet. Die Barcodes selbst stellen alphanumerische Zeichen durch eine Serie von benachbarten Streifen verschiedener Breiten dar, d. h. den universellen Produktcode.
Ein Barcode ist eine Menge von binären Zahlen. Er besteht aus schwarzen Querstreifen und weißen Räumen. Ein breiter schwarzer Querstreifen oder Raum kennzeichnet eine Eins und ein dünner schwarzer Querstreifen oder Raum kennzeichnet eine Null. Die binären Zahlen stehen für Dezimalzahlen oder Buchstaben. Es gibt mehrere verschiedene Arten von Barcodes. In jedem wird eine Zahl, ein Buchstabe oder ein anderes Zeichen durch eine gewisse Zahl von Querstreifen und Räumen gebildet.
Barcodelesesysteme oder Scanner wurden entwickelt, Barcodes zu lesen. Der Barcode kann gelesen werden, indem ein Lichtstrahl über den Barcode umgesetzt wird und ein Abschnitt des Lichts, das den Barcode beleuchtet, durch einen Scanner reflektiert und gesammelt wird. Die Intensität des reflektierten Lichts ist der Reflexion des Bereichs proportional, der durch den Lichtstrahl beleuchtet wird. Somit lesen die Scanner den Unterschied zwischen hellen und dunklen Querstreifen durch Erfassen der Abwesenheit von reflektiertem Licht. Dieses Licht wird in ein elektrisches Stromsignal konvertiert und das Signal wird dann dekodiert.
Barcodes wurden an vielen unterschiedlichen Typen von Dokumenten angebracht, sodass sie durch eine Maschine gelesen werden können, wobei dadurch Arbeitskosten verringert werden.
Dokumente, die Barcodes und/oder Freimachungsvermerke inkludieren, wurden durch Regierungsbehörden, Finanzeinrichtungen, Maklerfirmen etc. ausgegeben, die den Inhaber von derartigen Dokumenten autorisieren, autorisierte Aufgaben durchzuführen oder dem Inhaber eines derartigen Dokuments Rechte verleihen. Beispiele von derartigen Dokumenten sind Führerscheine, Eintrittszugangskennzeichen, Identifikationskarten etc.
Barcodes und Freimachungsvermerke wurden auf Dokumenten mit transparenten oder unsichtbaren Druckfarben gedruckt, um zusätzliche Information auf den Dokumenten zu platzieren und/oder um es schwieriger zu machen, das Dokument zu fälschen. Es können ein Barcode einer unteren Schicht und/oder ein Freimachungsvermerk einer unteren Schicht auf einem Dokument mit einer fluoreszierenden Druckfarbe oder einer konventionellen Druckfarbe gedruckt werden, und es können ein Barcode einer oberen Schicht und/oder ein Freimachungsvermerk einer oberen Schicht oben auf dem Barcode der unteren Schicht und/oder Freimachungsvermerk der unteren Schicht mit einer unsichtbaren fluoreszierenden Druckfarbe oder einer konventionellen Druckfarbe gedruckt werden. Der Barcode der unteren Schicht und/oder Freimachungsvermerk werden während einer Zeitperiode gelesen und der Barcode und/oder Freimachungsvermerk der oberen Schicht werden während einer anderen Zeitperiode gelesen.
Eines der Probleme, das im Stand der Technik angetroffen wird, ist, dass der Hintergrunddruck das Signal-Rausch-Verhältnis der Erfassung des unsichtbaren Drucks des Barcodes und/oder Freimachungsvermerks der oberen Schicht beeinflusst. Der Grund für das Obige ist, dass die Detektoren, die verwendet werden, um das emittierte Signal von der unsichtbaren Druckfarbe des Barcodes der oberen Schicht und/oder oberen Freimachungsvermerks zu erfassen, flüchtige Reflexionen der beleuchteten Lichtquelle erfassen. Somit haben die Detektoren Schwierigkeiten zu bestimmen, welches Licht von dem unsichtbaren Barcode der oberen Schicht und/oder unsichtbaren Freimachungsvermerk der oberen Schicht emittiert wurde und welches Licht von dem sichtbaren Barcode der unteren Schicht und/oder sichtbaren Freimachungsvermerk der unteren Schicht zu dem Detektor zurück reflektiert wurde.
Ein anderes Problem, das im Stand der Technik angetroffen wird, ist, dass Papier ebenso wie konventionelle farbige Druckfarben häufig fluoreszierende Aufheller enthalten, die, wenn durch eine Erregungsquelle zum Zweck des Lesens des bedruckten Materials beleuchtet, fluoreszieren und das Signal von dem Signal der unsichtbaren Druckfarbe verdecken. Somit ist es schwierig, den unsichtbaren Barcode der oberen Schicht und/oder unsichtbaren Freimachungsvermerk der oberen Schicht und den sichtbaren Barcode der unteren Schicht und/oder sichtbaren Freimachungsvermerk der unteren Schicht zu lesen, da das Signal, das von der unsichtbaren Druckfarbe der oberen Schicht kommt, mit dem Hintergrundfluoreszenzsignal gemischt wird.
US-A-5,418,855 beschreibt ein System, in dem sekundäres fluoreszierendes Licht durch Verwenden eines synchronen Detektors erfasst wird, enthält aber keine Andeutung der Verwendung von sowohl fluoreszierenden als auch phosphoreszierenden Druckfarben und Erfassung der Ausgaben in unterschiedlichen Zeitintervallen.
US-A-4,791,310 beschreibt ein System, in dem mehrere fluoreszierende Farben angeregt werden und die emittierte fluoreszierende Strahlung für jede spezielle Farbe erfasst wird. Jede Farbe erreicht eine andere maximale Intensität und klingt bei einer anderen Rate ab. Es gibt keine Andeutung einer Erfassung einer Reaktion, die durch sowohl die fluoreszierende als auch phosphoreszierende Druckfarbe gebildet wird, in einem ersten Zeitintervall und einer Reaktion nur von der phosphoreszierenden Druckfarbe in einem zweiten Zeitintervall.
JP-A-56 127277 spricht das Problem der Sicherstellung einer automatischen Unterscheidung für sowohl fluoreszierende als auch phosphoreszierende Farbmaterialmuster an.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen zum Erfassen eines Codes und/oder Freimachungsvermerks in der Form einer Druckfarbenabbildung inkludierend einen Gegenstand, der durch eine fluoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, einen Gegenstand, der durch eine phosphoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, und einen Gegenstand, der durch eine normale Druckfarbe erzeugt wird, angebracht an oder gedruckt auf einem Objekt, um einen Beobachter mit Information zu versorgen und dem menschlichen Auge als eine einzelne Abbildung zu erscheinen, wobei das Verfahren die Schritte inkludiert: a) Zuführen von Licht zu der Abbildung, die durch die fluoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, und Zuführen von Licht zu der Abbildung, die durch die phosphoreszierende Druckfarbe erzeugt wird; b) Entfernen des Lichtes, das in Schritt a) zuge führt wird; c) Synchronisieren des Entfernens des Lichtes mit der Erfassung des Lichtes, das von der Druckfarbenabbildung emittiert oder ausgestrahlt wird; und d) Erfassen von jedem der Signale, die durch die Druckfarbenabbildung emittiert oder ausgestrahlt werden, während erster und zweiter Zeitintervalle, wobei das erste Zeitintervall ausgewählt wird, um Licht zu erfassen, das von sowohl der fluoreszierenden Druckfarbe als auch der phosphoreszierenden Druckfarbe emittiert wird, und wobei das zweite Zeitintervall ausgewählt wird, um Licht zu erfassen, das nur durch die phosphoreszierende Druckfarbe emittiert wird.
Zum besseren Verstehen der Erfindung und um zu zeigen, wie die selbige zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun auf dem Weg eines Beispiels Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen:
1 ein Blockdiagramm der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ist;
2 eine Zeichnung von Informationsmaterial ist, das mit einer normalen farbigen Druckfarbe, d. h. schwarzer Druckfarbe, einer fluoreszierenden Druckfarbe und einer phosphoreszierenden Druckfarbe bedruckt ist;
3 eine Grafik der Amplitude der sichtbaren und unsichtbaren Druckfarben im Vergleich zu Zeitdetektor 15 und Lichtquelle 13 ist, die ein- und ausgeschaltet werden; und
4 ein Zeiteinstellungsdiagramm der Zeit ist, in der Detektor 15 ein- und ausgeschaltet wird und die erfassten Signale erfasst werden.
Das Folgende beschreibt einen Barcode- und/oder Freimachungsvermerk-Scanner-Detektor, der in der Lage ist zu bestimmen, welches Licht von dem unsichtbaren Barcode der oberen Schicht und/oder unsichtbaren Freimachungsvermerk der oberen Schicht emittiert wurde und welches Licht von dem sichtbaren Barcode der unteren Schicht und/oder sichtbaren Freimachungsvermerk der unteren Schicht zurück zu dem Detektor reflektiert wurde. Der Detektor und die Quelle werden derart ausgewählt, dass der Scanner-Detektor gegenüber den Spektra der Erregungsquelle "blind" ist. Anstatt zwischen der Erregervorrichtung und dem Emitter in der Spektraldomäne zu unterscheiden, unterscheidet diese Erfindung zwischen der Erregervorrichtung und dem Emitter in der Zeitdomäne. Die Latenz und Persistenz der phosphoreszierenden Pigmente der unsichtbaren Druckfarbe werden verwendet, sodass das erfasste Signal nur das Signal ist, das durch die unsichtbare Druckfarbe der oberen Schicht emittiert wird, nachdem die Lichtquelle abgeschaltet ist. Beleuchtung und Erfassung sind synchronisiert, um die Wirkungen von Reflexion auf Null zu reduzieren, sodass der Detektor nicht gewählt werden muss, gegenüber der Erregervorrichtung blind zu sein. Das Vorangehende ist insbesondere für LED und Laserbeleuchtung geeignet, wo die Lichtquelle leicht und augenblicklich abgetastet werden kann.
Diese Technik macht es auch schwieriger, Informationsmaterial zu fälschen, das ein Teil von oder angebracht an oder gedruckt auf einem Objekt ist. Das Vorangehende kann begleitet werden durch: Drucken von alphanumerischem Material auf einem Objekt mit einer normalen farbigen Druckfarbe; Drucken eines ersten Abschnitts eines Symbols und/oder Codes auf einem Objekt mit einer fluoreszierenden Druckfarbe; Drucken eines zweiten Abschnitts eines Symbols und/oder Codes auf einem Objekt mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe; und Lesen der Abschnitte des Objekts, die mit unterschiedlichen Druckfarben bedruckt wurden. Der Grund, warum das Obige zutrifft, ist, dass das Informationsmaterial schwieriger zu fälschen ist. Das menschliche Auge ist nicht in der Lage, zwischen Informa tionsmaterial, das mit einer fluoreszierenden Druckfarbe bedruckt ist, und Informationsmaterial, das mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe bedruckt ist, zu unterscheiden.
In detailliertem Bezug nun auf die Zeichnungen und genauer auf 1 repräsentiert das Bezugszeichen 11 ein Substrat, an dem Informationsmaterial angebracht ist. Das Informationsmaterial wurde auf Substrat 11 mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe 12 gedruckt. Phosphoreszierende Druckfarben, die Europium-dotiertes 5%-iges YPV-Yttrium-Phosphovanadat Y(P,V)O₄ oder Europium-dotiertes 5%-iges Yttrium-Oxysulfid Y₂O₂S:Eu in Wasser enthalten, sind Beispiele von Druckfarbe 12. Druckfarbe 12 wird durch eine Lichtquelle 13 beleuchtet. Quelle 13 kann eine Lampe, eine lichtemittierende Diode, ein Laser oder eine Xenon-Blitzlampe etc. sein. Lichtquelle 13 ist mit Lichtquellen-Ansteuerelektronik 14 gekoppelt. Ansteuerelektronik 14 führt Erregungslichtquelle 13 Energie zu und Quelle 13, wenn aktiviert, veranlasst Druckfarbe 12 zu phosphoreszieren. Elektronik 14 kann die Treiberelektronik (driver) MC105X1130D, hergestellt durch Motorola, oder die Treiberelektronik CZEU101, hergestellt durch Solitron, sein. Detektor 15 erfasst das Licht, das durch Druckfarbe 12 emittiert wird. Detektor 15 kann eine geladene gekoppelte Vorrichtung, eine Fototransistoranordnung oder ein Fotovervielfacher etc. sein. Detektor 15 ist mit Erfasserelektronik 16 gekoppelt. Elektronik 16 führt Detektor 15 Energie und eine geeignete elektrische Spannung zu. Detektor 15 kann der TC211-Detektor sein, der durch Texas Instruments hergestellt wird, und Erfassungselektronik 16 kann CCD-Treiberelektronik Modell Nr. SN28846DW, hergestellt durch Texas Instruments, sein. Erfassungselektronik 16 ist mit Zeiteinstellungssteuerelektronik 18 und Signalprozessor 19 gekoppelt. Zeiteinstellungssteuerelektronik 18 synchronisiert Ansteuerelektronik 14 mit Erfassungselektronik 16, sodass Elektronik 16 Licht erfassen wird, das von Druckfarbe 12 emittiert wird, wenn Lichtquelle 13 abgeschaltet ist. Zeiteinstellungssteuerelektronik 18 kann der 80486-Mikroprozessor sein, der durch Intel hergestellt wird. Signalprozessor 19 ist mit Dekodierungsprozessor 20 gekoppelt. Signalprozessor 19 extrahiert das Signal, das durch Detektor 15 erfasst wird, und Dekodierungsprozessor 20 dekodiert das extrahierte Signal. Signalprozessor 19 kann der 80386 sein, der durch Intel hergestellt wird, und Dekodierungsprozessor 20 kann der Dekodierungsprozessor Modell Nr. HBCR2210 oder HBCR221 sein, der durch Hewlett Packard hergestellt wird.
2 ist eine Zeichnung von Informationsmaterial, das mit einer normalen farbigen Druckfarbe, einer fluoreszierenden Druckfarbe und einer phosphoreszierenden Druckfarbe gedruckt wird. Das Informationsmaterial kann in der Form eines Postfreimachungsvermerks 24 sein. Postfreimachungsvermerk 24 enthält einen Dollarbetrag 25, das Datum 26, zu dem der Postfreimachungsvermerk an einem Poststück angebracht wurde, den Ort 27, von wo das Poststücke versandt wurde, die Frankiermaschinenseriennummer 28 und einen Barcode 29. Abschnitte vom Freimachungsvermerk 24 sind mit einer farbigen Druckfarbe gedruckt. Andere Abschnitte vom Freimachungsvermerk 24 sind mit einer fluoreszierenden Druckfarbe gedruckt, und die verbleibenden Abschnitte vom Freimachungsvermerk 24 sind mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe gedruckt.
3 ist eine Grafik der Amplitude des Signals der sichtbaren Druckfarbe 21, des Signals der unsichtbaren fluoreszierenden Druckfarbe 22 und des Signals der unsichtbaren phosphoreszierenden Druckfarbe 23 im Vergleich zur Zeit, für die Detektor 15 und Lichtquelle 13 von 1 ein- und ausgeschaltet sind. Die Signale der unsichtbaren und sichtbaren Druckfarben können durch Detektor 15 erfasst werden, wenn sie eine Amplitude haben, die durch Detektor 15 erfasst werden kann, und die Signale der unsichtbaren und sichtbaren Druck farbe werden durch Detektor 15 nicht erfasst werden können, wenn sie eine Amplitude haben, die durch Detektor 15 nicht erfasst werden kann. Während des Zeitintervalls zwischen t_–1 und t_–2 wird in dem Detektor 15 (4) normalerweise eine Hintergrundprüfung durchgeführt. Lichtquelle 13 wird eingeschaltet und ihre maximale Amplitude im Zeitpunkt t₀ haben, und Lichtquelle 13 wird ausgeschaltet und Detektor 15 wird nach dem emittierten Signal im Zeitpunkt t₁ sehen. Detektor 15 wird im Zeitpunkt t₂ nicht nach dem emittierten Signal sehen. Somit werden während des Zeitintervalls zwischen t₁ und t₂ die Signale der unsichtbaren Druckfarbe 22 und 23 durch Detektor 15 erfasst werden können, und das Signal der sichtbaren Druckfarbe 21 wird nicht durch Detektor 15 erfasst werden können. Falls Detektor 15 während des Zeitintervalls zwischen t₃ und t₄ nach einem emittierten Signal schaut, wird Detektor 15 nur das Signal der phosphoreszierenden Druckfarbe 23 erfassen können.
Die obige Spezifikation beschreibt ein neues und verbessertes Verfahren zum Unterscheiden zwischen Signalen, die durch normale sichtbare Druckfarben, unsichtbare fluoreszierende Druckfarben und unsichtbare phosphoreszierende Druckfarben ausgestrahlt oder emittiert werden. Es wird erkannt, dass die obige Beschreibung einem Durchschnittsfachmann zusätzliche Wege aufzeigen kann, auf denen die Prinzipien dieser Erfindung verwendet werden können, ohne von dem Bereich der angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Erfassen eines Codes und/oder Freimachungsvermerkes in der Form einer Druckfarbenabbildung, inkludierend einen Gegenstand, der durch eine fluoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, einen Gegenstand, der durch eine phosphoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, und einen Gegenstand, der durch eine normale Druckfarbe erzeugt wird, befestigt mit oder gedruckt auf einem Objekt, um einen Beobachter mit Information zu versorgen und dem menschlichen Auge als eine einzelne Abbildung zu erscheinen, wobei das Verfahren die Schritte inkludiert: a) Zuführen von Licht zu der Abbildung, die durch die fluoreszierende Druckfarbe erzeugt wird, und Zuführen von Licht zu der Abbildung, die durch die phosphoreszierende Druckfarbe erzeugt wird; b) Entfernen des Lichtes, das in Schritt a) zugeführt wird; c) Synchronisieren des Entfernens des Lichtes mit der Erfassung des Lichtes, das von der Druckfarbenabbildung emittiert oder ausgestrahlt wird; und d) Erfassen von jedem der Signale, die durch die Druckfarbenabbildung emittiert oder ausgestrahlt werden, während erster und zweiter Zeitintervalle, wobei das erste Zeitintervall ausgewählt wird, um Licht zu erfassen, das von sowohl der fluoreszierenden Druckfarbe als auch der phosphoreszierenden Druckfarbe emittiert wird, und wobei das zweite Zeitintervall ausgewählt wird, um Licht zu erfassen, das nur durch die phosphoreszierende Druckfarbe emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt a) ferner inkludiert: Zuführen von Licht zu einer Abbildung, die durch eine normale Druckfarbe erzeugt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, ferner inkludierend den Schritt zum Dekodieren des emittierten und/oder ausgestrahlten Signals um zu bestimmen, welche Information durch die Druckfarbenabbildung zugeführt wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Druckfarben für das menschliche Auge unsichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner inkludierend die Schritte: Drucken eines Abschnitts des Codes und/oder Freimachungsvermerkes mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe; und Drucken eines Abschnitts des Codes und/oder Freimachungsvermerkes mit einer phosphoreszierenden Druckfarbe, normalen sichtbaren Druckfarbe, einer unsichtbaren fluoreszierenden Druckfarbe und einer unsichtbaren phosphoreszierenden Druckfarbe.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, ferner inkludierend den Schritt: Drucken eines Codes oberer Ebene über einem Code unterer Ebene.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, ferner inkludierend den Schritt zum Drucken eines Freimachungsvermerkes oberer Ebene über einem Freimachungsvermerk unterer Ebene.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, ferner inkludierend den Schritt: Drucken eines Codes oberer Ebene über einem Freimachungsvermerk unterer Ebene.
Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, ferner inkludierend den Schritt: Drucken eines Freimachungsvermerkes oberer Ebene über einem Code unterer Ebene.