专利名称：使用标签剂材料进行物品验证的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及验证技术，更具体地说，涉及一种使用标签剂材料进行物品验证 的装置及方法。
背景技术：
现已提出有关技术以打击和减少防伪和平行进口商品。这些技术包含一种或多种 保护特点，其可通过用户肉眼或特殊工具识别。根据不同的安全级别，可将这些测量方法进 行如下分类级别1的测量，其特点在于产品的终端用户通过肉眼就可明显地识别。相关技 术例如全息图和光学变色油墨(OVI)形成的标记均属于这一类。对于全息图，用户可寻找 特殊设计的全息图案。对于0VI，当从不同的角度观察时，标记图案显示不同的色彩。级别 2的测量，其特点涉及隐蔽或半隐蔽，这种测量需要一种简单及容易获得的检测设备，例如 纸币中的UV(紫外)AR(红外)(上转换)墨水。在该例子中，用户仅需要UV灯或红外激 光笔进行认证。当合适带宽的光照射到υν/IR墨水上时，UV/IR墨水将放射可见光，其通过 肉眼即可容易地观察到。级别3的测量，其特点仅由产品的品牌制造商熟悉，并可通过专用 工具进行验证，这种工具在市场上是不能购买到的。发明内容本实用新型申请涉及一种用于验证物品的物品验证系统，其包括标签剂材料， 其施用于物品上；数据库，用于存储与标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身份相 关的数据；及验证读取器，其包括激励源，用于放射激励所述标签剂材料的光；放射检测 设备，用于检测所述经激励的标签剂材料的放射光；处理单元，用于分析所述经检测的放 射光，将所述经检测的放射光的物理特性包括轮廓图等与所述数据库中存储的数据进行比 较，以验证所述物品的身份；其中，所述标签剂材料包括荧光材料；所述标签剂材料通过与 所述物品的原材料相混合、通过与所述物品的一部分相集成或通过粘性材料附着于所述物 品，从而施用于所述物品。所述验证读取器进一步包括与所述处理单元连接的输出设备，其用于将验证结果 输出给用户。所述标签剂材料在所述物品上形成图案，所述图案的不同部分具有不同的成分的 所述标签剂材料。所述验证读取器进一步包括多个光发送光纤，用于将所述激励源的放射光发送 到所述标签剂材料；聚光光纤，用于将聚集所述经激励的标签剂材料放射的光，并将聚集放 射的光发送到放射检测设备。所述放射检测设备包括RGB传感器，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的 RGB成分和总强度输出给所述处理单元。所述放射检测设备包括分光计，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的整个 放射光谱的光强度输出给所述处理单元。[0009]根据本实用新型的另一个方面，提供一种用于验证物品的方法，其包括以下步骤 将标签剂材料施用于所述物品；通过激励源的放射光激励所述标签剂材料；检测所述经激 励的标签剂材料的放射光；及分析所述经检测的放射光，将所述经检测的放射光的物理特 性包括轮廓图等与所述数据库中存储的数据进行比较，以验证所述物品的身份；所述数据 库中存储的数据与所述标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身份相关；其中，所述 将标签剂材料施用于所述物品的步骤包括将所述标签剂材料与所述物品的原材料相混 合、与所述物品的一部分相集成或通过粘性材料附着于所述物品。根据本实用新型的再一方面，提供一种验证物品的装置，将标签剂材料施用于所 述物品，所述装置包括数据库，用于存储与标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身 份相关的数据；激励源，用于放射激励所述标签剂材料的光；放射检测设备，用于检测所述 经激励的标签剂材料的放射光；多个光发送光纤，用于将所述激励源的放射光发送到所述 标签剂材料；聚光光纤，用于将聚集所述经激励的标签剂材料放射的光，并将聚集放射的光 发送到放射检测设备；处理单元，用于分析所述经检测的放射光，将所述经检测的放射光的 物理特性包括轮廓图等与所述数据库中存储的数据进行比较，以验证所述物品的身份；与 所述处理单元连接的输出设备，其用于将验证结果输出给用户；其中，所述光发送光纤和聚 光光纤捆绑在一起以形成一探针。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是依据本实用新型一实施例的运用标签剂材料于一物品上的三种方法的示 意图；图2是由不同标签剂材料或由不同浓度的相同标签剂材料制成的标签剂图案的 不同部分的示意图；图3是依据本实用新型一实施例的物品验证系统的原理框图；图4是图3所示的物品验证系统中光纤耦合光源的原理框图；图5是图3所示的物品验证系统中具有经标准化且可检测划分为RGB的区域的输 出信号的放射检测设备的RGB传感器；图6是依据本实用新型另一实施例的物品验证系统的验证读取器探针的示意图；图7是依据本实用新型一实施例的典型的验证工作流程图；图8是用于图6所示的物品验证系统中的分光计输出的示意图；图9是依据本实用新型再一实施例的单峰放射示意图(左边)及其数字化直方图 (右边)的示意图。
具体实施方式
如下参考本实用新型申请所公开的使用标签剂材料进行物品验证的装置及方法 的一优选实施例的具体细节，并对其相应的示例进行了详细描述。如下具体细节的详细描 述是针对本实用新型申请所公开的使用标签剂材料进行物品验证的装置及方法的示范性 实施例，但是为了清楚起见，并未对理解该装置及方法不是特别重要的且对本领域的技术 人员来说是显而易见的特点进行了描述。[0022]本实用新型的使用标签剂材料进行物品验证的装置及方法是通过几个具体实施 例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本 实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做 各种修改，而不脱离本实用新型的范围。根据本实用新型的一优选实施例，该物品验证系统可包括以下几个方面标签剂 材料的发展过程、将标签剂材料用于物品的方法、存储标签剂材料放射特性的数据库、包含 激励源和放射检测器的验证读取器及中央处理单元，例如MCU (微控制单元)，其包含在验 证读取器中以运行验证算法。如下将对该实施例的以上方面进行描述。I.标签剂材料用于本实施例的标签剂材料包含至少一荧光材料，当其暴露于一特定范围的激励 电磁波时，例如X射线、UV(紫外)光、可见光或IR(红外)光，该荧光材料具有一定的放射 光谱。该放射可以是如下其中之一或全部UV、可见或顶光谱范围。该荧光材料可以是自 然界中的有机或无机材料，并可以是固态粉末或液态形式。每种荧光材料具有其自身特定 的激励及放射光谱。该标签剂材料也可以是由不同的荧光材料以不同的比例混合而成，这 些荧光材料具有不同的激励及放射特性。该混合物的成分具有相同或不同的激励波段。在本实用新型申请中，放射峰并不是关注的唯一特点。整个光谱轮廓图也是很重 要的。甚至对于单峰放射，相邻波长的放射强度也需要测量和考虑。另外，对于一些荧光材 料，放射的动态特性，例如放射响应时间和衰减时间也可用作重要的验证标准。如下将对 放射轮廓图的分析进行更详细的描述。II.将标签剂材料用于物品的方法图1示出将标签剂材料用于一物品上的三种方法。如图1所示，该标签剂材料可 与该物品的原材料相混成(图1的A部分)或该物品的一些组成部件相集成(图1的B部 分)。通过该方法，完成该物品的制造过程后，标签剂材料将成为该物品的一组成部分。例 如，如果标签剂材料为粉末，其可与许多塑料或玻璃产品中的塑料母粉、纸浆或粘合剂相混 合。事实上，对于合适载体，该粉末状的标签剂材料几乎可添加到所有的材料，例如玻璃、金 属、塑料、陶瓷、纸、衣物、皮革等等。如图1的C部分所示，通过可良好地粘附于物品的墨水、涂料、环氧树脂或清漆或 者物品的包装材料，标签剂材料也可用于物品的表面。该标签剂材料也可在表面涂覆或修 整的过程中使用。进一步地，该标签剂材料也可添加到印刷标签或标牌，然后再附着于物品 上。当使用该可视标签剂材料于物品上时，其可以是具有特定的几何形状的饰片或具 有一定的设计图案，例如一维(I-D)或二维O-D)条形码，或商标或图形。其也可覆盖于可 视的I-D或2-D条形码上，或公司名称或商标上。如图2所示，不同的标签剂材料可用于标 签剂图案的不同部分，或可选择地将不同浓度的相同的标签剂材料用于不同的部分。以上 技术的组合可使得验证图案具有唯一性。III.验证读取器验证读取器位于物品验证系统中以获取标签剂图案的信息，并基于获取的信息， 执行分析和验证物品。该验证读取器可包括激励源、放射检测设备及分析�？椋缤�3所 示，该分析�？榭砂ù淼ピ�(MCU，微控制单元)、数据库和1/0(输入/输出)设备。[0033]1.激励源激励源的选择取决于所使用的标签剂材料或标签剂混合物的类型。一般地，标签 剂材料是而或顶光激励。别的波长范围的光也可用于激励该标签剂材料或混合物，例如 X射线。用于激励源的光源可以是LED(发光二极管)、激光二极管、氙灯或别的类型的光 (电磁波)放射设备。在验证读取器中，可具有多个相同类型的激励源(以提高激励功率)或不同类型 的激励源(以适用于标签剂混合物的不同成分)。不同类型的光发射源可设置为同时或顺 次照射物品。依据该实施例，典型的验证读取器通常包括至少一个UV或顶光源。除了激励源本身外，在验证读取器中还有光传送光学器件，例如聚焦透镜、滤色 镜、反射镜及用于发送优化光或光子的滤光片。如图4所示，对于光纤光学光发送系统，需 要使用聚焦透镜将光耦合到具有有限接收角度的较小的光纤核上。所使用的该聚焦透镜必 须对于特定的光源波段具有良好的传输性能。2.放射检测设备在该实施例中的标签剂放射通常为可见光到顶光谱范围，同时该光放射也可能 是别的波长范围。在该实施例中，放射检测设备包括RGB传感器，其可用于获得该标签剂放 射的RGB成分或放射的最终色彩。因为不同的标签剂材料具有不同的放射光谱或色彩，它 们的RGB输出也不同，其可用作低成本应用的良好的识别器。图5是示出物品验证系统中具有经标准化且可检测划分为RGB的区域的输出信号 的放射检测设备的RGB传感器。该RGB传感器通常具有4个输出信道，其分别对应于R、G 和B成分及总光强度W。因此，该RGB信道可提供标签剂放射的颜色，及该总光强度信道标 示出该标签剂的浓度。其输出格式可以是电压、电流或脉冲频率。在本实用新型申请的另一实施例中，分光计可用于放射检测设备中以提供更高级 的安全性。其可避免同色异谱现象，该现象是具有相同颜色不同放射光谱的标签剂材料之 间产生的混乱。该标签剂放射在较宽的波长范围内具有输出光强度，并且其分辨率从几纳 米到小于1纳米。通过使用分光计，可获得完全的放射光谱轮廓图。分光计的选择(可应用 的波长范围、灵敏度和分辨率)取决于所使用的标签剂材料和验证所需的目标放射波长。对于放射检测设备，相关的光学部件可包括聚光透镜、滤色镜、反光镜及光纤。在 该实施例中，用于将激励源产生的光发送到标签剂材料的多光发送光纤和用于聚集经激励 的标签剂材料产生的光并将其发送到放射检测设备的聚光光纤可以捆绑在一起以形成一 探针。该读取器头部结构可帮助降低读取器头部的大小并提供反射/放射聚光的有效方 法。为了提高信噪比，并由此测量较弱的信号，该光纤探针具有几个特殊的结构特点。第 一、激励光发送光纤可由石英材料制成，其具有较大的电磁辐射传输范围，涉及紫外到红外 光谱。第二、该聚光光纤可由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料制成，其可允许可见光通过， 但可较好地吸收紫外和红外光。对于反射探针的材料组合其可将经激励的可见放射有效地 从激励源的光中分离，而无需使用分离带通过滤器。第三、在该实施例中的多光发送光纤的 设置是不同于传统的反射探针中的设置。在传统的反射探针中，光发送光纤是排列成圆圈 且中间部分留空。在该实施例中，如图6所示，多光纤是与探针中央的聚光光纤和聚光光纤 周围的发送光光纤捆绑在一起以避免中央空洞。如图6所示的设置可有效地增加激励光的 聚集效果。[0042]3.分析�？椋菘夂虸/O设备分析�？榫哂辛礁龇矫娣治鲇布头治鋈砑�。该分析硬件包括MCU及用于存储 和运行分析算法的相关电路。该放射检测设备用于将放射光谱信息发送到MCU，其可以是 RGB成分或完全的光谱数据。在获得放射数据后，MCU开始执行诊断分析。其从数据库中读 取现有的标签剂数据，并与放射检测设备发送的放射数据相比较。该比较结果将发送到输 出设备以呈现给用户。在该实施例中物品验证系统中，分析硬件和输出设备可以是台式计算机或笔记本 电脑。在单机移动应用中(出勤使用类型)，该分析硬件可以是MCU部件及相关的电路，而 输出设备可以是小型LCD(液晶显示)面板。数据库可以内置于系统中或通过有线或无线 方式与该系统连接，例如英特网或内联网。MCU控制验证处理流程。如图7所示，在实施例中的典型的验证处理过程包括1)将验证读取器或探针尖指向待验证物品的特定部分；2)按压扫描按钮以触发激励光源放射，对于多激励光源，可以编程设计为司时或 顺次放射；3)通过聚光光学器件收集标签剂放射的光，并发送到分光计或RGB传感器；4)光谱或RGB数据发送到MCU进行分析；5)分析处理需要连接到数据库进行物品验证；6)验证结果将发送到输出设备；同时该结果也将存储在验证读取器或数据库中 作进一步分析。可以理解的，该系统可包括一个或多个输入设备以便用户可输入指令从而直接或 间接地参与验证处理。IV.验证方法表示标签剂放射的数据格式取决于所使用的放射检测设备。在该实施例中，使用 的是RGB传感器，其4个输出分别对应于红色、绿色、蓝色和总强度。如图5所示，而R、G和 B成分的相对强度可进行归一化处理以提供r、g和b的比例值。对于特定的标签剂放射颜 色，其r、g和b的值可作为该标签剂的签名。当考虑总光强度时，可引入另一保护层。其作为附加的验证标准是与标签剂的浓 度相关。对于一特定的产品，可简单地加倍标签剂浓度以作区别。也可通过快速响应RGB传感器可实施另一保护层。可记录标签剂放射的响应时间 (增加时间和/或衰减时间)，并可将其设置为另一验证标准。在该实施例中，对于特定的 标签剂，数据库记录格式可以是标签剂名称_rgb值、强度、衰减时间-产品信息。在该实施例中使用分光计，该分光计具有波长色散元素，其可检测完全放射光谱。 如图8所示，分光计的数据输出可以是相对于波长的相对强度形式。在该实施例中，记录放 射峰，其可逐渐地成为标签剂的指纹。在放射轮廓图的分析中，具有三种安全级别。第一、 仅检测放射强度峰处的波长(如下简称“峰波长”)。第二、检测峰波长及峰波长处的放射 强度的相对幅度。第三、检测峰波长、峰波长处的相对强度幅度及所有波长处的放射强度幅 度。对于每一种具有多个唯一的峰波长的多种标签剂，第一级可足够地唯一地验证标签 剂。对于具有多个共同的峰波长且仅在峰波长处具有不同的放射强度幅度的多个标签剂， 需要第二级的分析。在该实施例中，可引入特定对的峰波长比例和别的逻辑约束。这些逻辑约束可包括放射强度幅度水平、其比值、其依据幅度的排序等等。对于仅具有一个或两个 峰波长且具有特定的放射轮廓图的标签剂，优选第三级的分析。如图9所示，可对整个放射光谱的放射强度进行数字化处理为连续段，以形成直 方图，记录和分析每个直方的幅度。例如，在可视波长范围内，每个直方的宽度是25nm或 50nm。为了验证特定的轮廓图，每个直方图的幅度应处于特定的上下限之间。许多UV荧光 混合物仅放射一个或两个峰，但每种具有不同的放射轮廓图。由于获得完全的放射光谱，其 位于可见范围，也可计算放射颜色。这也作为验证特点。另外，可将分光计的积分时间设置 为与放射强度成比例。这将给验证算法提供一个或多个维度。因此，对于该实施例中的特 定标签剂数据库记录格式可以是标签剂名称-激励源-相对波长范围-峰波长，峰强度幅 度-放射颜色-延迟时间-逻辑约束-产品信息。值得注意的，在每个定义的波长范围内， 具有一个或多个峰。进一步地，可对多个波长范围进行分析。在该实施例中，当分析整个放射轮廓图后，对于特定的标签剂，数据库记录格式可 以是标签剂名称-激励源-波长范围-波长步进大小-直方幅度-放射颜色-衰减时间-产 品信息。如果有多于一个的激励源，可扩展上述的数据库格式。本实用新型是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不 脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对 特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此， 本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的 全部实施方式。
权利要求1.一种用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，包括 标签剂材料，其施用于物品上；数据库，用于存储与标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身份相关的数据；及 验证读取器，其包括激励源，用于放射激励所述标签剂材料的光； 放射检测设备，用于检测所述经激励的标签剂材料的放射光； 处理单元，用于分析所述经检测的放射光，将所述经检测的放射光的物理特性与所述 数据库中存储的数据进行比较，以验证所述物品的身份；其中，所述标签剂材料包括荧光材料；所述标签剂材料通过与所述物品的原材料相混 合、通过与所述物品的一部分相集成或通过粘性材料附着于所述物品，从而施用于所述物 品。
2.根据权利要求1所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述验证读取 器进一步包括与所述处理单元连接的输出设备，其用于将验证结果输出给用户。
3.根据权利要求1所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述标签剂材 料在所述物品上形成图案，所述图案的不同部分具有不同的成分的所述标签剂材料。
4.根据权利要求1所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述验证读取 器进一步包括多个光发送光纤，用于将所述激励源的放射光发送到所述标签剂材料； 聚光光纤，用于聚集所述经激励的标签剂材料放射的光，并将聚集放射的光发送到放 射检测设备。
5.根据权利要求4所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述光发送光 纤和聚光光纤捆绑在一起以形成一探针。
6.根据权利要求5所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述聚光光纤 是由聚甲基丙烯酸甲酯制成，并设置在所述探针的中央，所述光发送光纤由石英制成，并设 置在所述聚光光纤的周围。
7.根据权利要求1所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述放射检测 设备包括RGB传感器，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的RGB成分和总强度输出 给所述处理单元。
8.根据权利要求1所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述放射检测 设备包括分光计，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的整个放射光谱的光强度输出 给所述处理单元。
9.根据权利要求7所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述处理单元 用于分析所述经激励的标签剂材料的放射光的所述RGB成分、所述总强度及光衰减时间。
10.根据权利要求8所述的用于验证物品的物品验证系统，其特征在于，所述处理单元 用于分析所述经激励的标签剂材料的放射光在强度峰处的波长、所述强度峰的幅度或所述 经激励的标签剂材料的整个放射光谱的强度值。
11.一种验证物品的装置，将标签剂材料施用于所述物品，其特征在于，所述装置包括数据库，用于存储与标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身份相关的数据；激励源，用于放射激励所述标签剂材料的光； 放射检测设备，用于检测所述经激励的标签剂材料的放射光； 多个光发送光纤，用于将所述激励源的放射光发送到所述标签剂材料； 聚光光纤，用于聚集所述经激励的标签剂材料放射的光，并将聚集放射的光发送到放 射检测设备；处理单元，用于分析所述经检测的放射光，将所述经检测的放射光的物理特性与所述 数据库中存储的数据进行比较，以验证所述物品的身份；与所述处理单元连接的输出设备，其用于将验证结果输出给用户；其中，所述光发送光 纤和聚光光纤捆绑在一起以形成一探针。
12.根据权利要求11所述验证物品的装置，其特征在于，所述聚光光纤是由聚甲基丙 烯酸甲酯制成，并设置在所述探针的中央，所述光发送光纤由石英制成，并设置在所述聚光 光纤的周围。
13.根据权利要求11所述验证物品的装置，其特征在于，所述放射检测设备包括RGB 传感器，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的RGB成分和总强度输出给所述处理单 元；所述处理单元用于分析所述经激励的标签剂材料的放射光的所述RGB成分、所述总强 度及光衰减时间。
14.根据权利要求11所述验证物品的装置，其特征在于，所述放射检测设备包括分光 计，用于将所述经激励的标签剂材料的放射光的整个放射光谱的光强度输出给所述处理单 元；所述处理单元用于分析所述经激励的标签剂材料的放射光在强度峰处的波长、所述强 度峰的幅度或所述经激励的标签剂材料的整个放射光谱的强度值。
专利摘要本实用新型涉及一种用于验证物品的物品验证系统，其包括标签剂材料，其施用于物品上；数据库，用于存储与标签剂材料的激励-放射特性和所述物品的身份相关的数据；及验证读取器，该验证读取器包括激励源，用于放射激励所述标签剂材料的光；放射检测设备，用于检测所述经激励的标签剂材料的放射光；处理单元，用于分析所述经检测的放射光，将所述经检测的放射光的物理特性与所述数据库中存储的数据进行比较，以验证所述物品的身份；其中，所述标签剂材料包括荧光材料；所述标签剂材料通过与所述物品的原材料相混合、通过与所述物品的一部分相集成或通过粘性材料附着于所述物品，从而施用于所述物品。
文档编号G01N23/223GK201837586SQ20092027379
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月27日 优先权日2008年12月13日
发明者邓树端 申请人:亚力高亚洲科技(香港)有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
