印刷網點點陣編碼賦碼與在線檢測方法

朱立紅，李雪枚，顧澤蒼，趙嚴，陳錫蓉，劉曉，步榮霞，許文才，羅世勇

（1.中國防偽行業(yè)協會，北京 100028；2.北京印刷學院，北京 102600；3.天津市阿波羅信息技術有限公司，天津 300010；4.凌云光技術集團有限責任公司，北京 100094）

印刷網點點陣編碼賦碼與在線檢測方法

朱立紅1，李雪枚2，顧澤蒼3，趙嚴4，陳錫蓉1，劉曉2，步榮霞2，許文才2，羅世勇2

（1.中國防偽行業(yè)協會，北京 100028；2.北京印刷學院，北京 102600；3.天津市阿波羅信息技術有限公司，天津 300010；4.凌云光技術集團有限責任公司，北京 100094）

印刷網點點陣編碼是一種新型物聯網標識。其根據印刷網點的位置、方向、形狀、分布通過相位調制算法進行編碼和解碼，將編碼信息隱藏在印刷圖文中，具有隱形、信息儲存量大、防復制、低成本、高容錯，智能手機識讀、信息安全的特點。低成本、大批量正確在包裝印刷品上賦碼是其工業(yè)化應用的前提。本文介紹了印刷網點點陣編碼超高速大印量在線賦碼凹版印刷系統、超高速平張紙離線可變信息噴碼系統以及保證正確賦碼的高速高精度在線檢測系統。

印刷網點點陣編碼；物聯網標識；在線賦碼；在線檢測

1 引言

物聯網技術在商品可追溯方面應用規(guī)模發(fā)展迅猛，物聯網的入口標識技術是物聯網發(fā)展的核心技術之一。印刷網點點陣編碼是一種新型物聯網入口標識[1]，具有幾何學或物理學分布的光學可讀性圖形編碼。可在二維印刷基材的圖像中，埋入大量信息的技術。以網點在空間分布來記錄多比特信息。在印刷圖像上只占有2.8%的印刷面積，而把97%以上的空間給印刷圖像，所以能和圖像融合，不影響商品包裝的美觀。和目前工業(yè)應用的二維碼（后稱QR碼）相比[2]，印刷網點點陣編碼技術特點[3]：(1)解決了顯性的QR碼占用包裝圖案空間，影響包裝美觀的問題；印刷網點點陣編碼無需要占用特定空間，可保持商品包裝的美觀性。(2)解決了QR碼能隨意被生成，不能作為商品ID的問題；印刷網點點陣編碼符合國際EPC標準，可作為世界所有商品的唯一身份。(3)解決了QR碼隱藏病毒，危害信息等安全問題。印刷網點點陣編碼可抗病毒感染，信息加密與信息隱藏相融合。(4)印刷網點點陣編碼技術已經擁有國家標準，其是在《網屏編碼防偽技術條件》（GB/T 29260-2012）基礎上通過更深入的研究提出的具有更強防偽功能的新型編碼，其基礎標準由國家標準化委員會于2012年12月31日批準發(fā)布[4]。低成本正確賦碼是其工業(yè)化應用的前提，本文介紹了印刷賦碼和在線檢測賦碼系統。

2 印刷網點點陣編碼賦碼系統

根據現用主流凹版印刷機特點以及被包裝商品的特點，提出兩種凹版碼解決方案。

2.1 超高速大印量在線賦碼可變信息凹版印刷系統

在不損壞現有印刷機功能的前提下，設計研制了在凹版印刷機上加裝高速噴碼系統和在線檢測系統，解決了噴墨油墨固化速度遠低于印刷速度的難題，形成超高速大面積在線賦碼可變信息凹版印刷系統。

系統具有四大特點：(1)具有超高速的賦碼可變信息批處理能力，可實現超過300m/min的無間隔的可變信息噴碼。在現有主流凹版印刷機上進行改造，賦碼速度(即印刷速度)可達到300m/min，印刷基材幅寬800-1300mm，在進行可變信息凹版印刷的同時，進行賦碼正確性的在線檢測，保持了現有印刷機的精度，具有印刷效率高，導入成本低的特點。(2)排版數據、噴碼、UV固化以及在線檢測聯動自律分散控制，操作簡單方便。噴頭、UV固化裝置以及在線檢測裝置的位置聯動并可自動定位。凹版印刷機體積大、可利用空間小,無法人為地調整噴頭、UV-LED固化裝置和在線檢測裝置的位置。本系統通過拼版軟件所給出的噴頭和標識的位置關系，全自動地進行位置調整，操作方便。(3)導入特殊的高精度代碼噴印位置自動跟蹤EPC技術，獲得高精度的代碼位置定位。系統可以適應不同幅寬的印刷基材，EPC傳感器可以自動的調整位置，控制精度高，便于現場操作。(4)適用于大批量噴碼，噴頭可自動維護，可解決傳統噴碼機需要每小時壓墨的問題，可做到無間斷地連續(xù)可變信息賦碼。系統充分考慮了在超高速的印刷基材傳送過程中印刷基材由于張力的變化所產生的非線性抖動、傳送系統的非線性運動、以及在印刷基材懸空狀態(tài)下保證賦碼的質量等因素。增加張力控制裝置解決了印刷基材在超高速的傳送中的非線性機械運動造成的代碼噴印不良的問題。(5)在現有凹版印刷機上，可以選擇性附加Corona裝置適用于PE、PVC、OPS和OPP等印刷基材。

超高速大面積在線賦碼可變信息凹版印刷系統主要技術指標。見表1.

2.2 印版直接賦碼，用于商品包裝防竄貨、銷售抽獎、消費互動和商品信息溯源

一般凹印機為6色、8色和10色印刷機，利用其中一個色組的印版，直接將印刷網點點陣編碼制版在凹印輥上，實現印刷網點點陣編碼凹印在線賦碼，直接隱形于圖文中。

通過圖中可以看出，印刷網點點陣編碼可以是不變的，也可以是變化的編碼。變化的編碼可以用于防竄貨，銷售抽獎、消費互動和商品信息溯源。

2.3 超高速平張紙離線可變信息賦碼系統(單張、膠印)

1)利用電荷藕合器件(Charge Coupled Device，CCD)光學傳感器實現光軸自動高精度位置控制，解決了高速平張紙傳送中噴碼位置難控制的難題。

2)送紙裝置

采用平張紙落地分段式送料方式，用平張紙推車直接將紙張推入送料裝置中。

3)適用的基材

普通紙、卡紙和激光全息轉移紙等多種紙質基材。4)超高速可變信息批處理系統

采用特殊的可變信息批處理技術，可實現超過每小時25000張以上的代碼零間距超高速賦碼。

5)卓越的連續(xù)噴碼效果

充分考慮連續(xù)噴墨的技術要求，采用特殊的技術措施和噴頭自動維護裝置，保證超高速連續(xù)噴碼效果。

3 印刷網點點陣編碼在線檢測系統

圖1是印刷網點點陣編碼在線檢測系統示意圖。由高速照相機，檢測器主機，屏幕顯示，照明電源，紅外線照明，定位傳感器，速度傳感器組成。要求照相機的分解能力要大于1800dpi×1800dpi，以符合檢測的分解能力要大于3倍的檢測精度。圖2是印刷網點點陣編碼在線檢測界面。

表1 超高速大印量在線賦碼可變信息噴碼系統

表2 超高速平張紙離線可變信息噴碼系統技術指標

圖1 印刷網點點陣隱形編碼在線檢測系統組成圖

圖2 印刷網點點陣編碼在線檢測界面

表3 高速高精度在線檢測系統技術指標

經過研究和在線檢測對比試驗，研制了高速高精度在線檢測系統。系統組成：超高精度線掃描照相機4個，特種鏡頭4個，照相機電纜8套，照相機電源4套，特種照明裝置4套，顯示終端1套，控制中心1套。

在線檢測速度可達到300m/min，完全滿足國內凹版印刷和噴墨印刷賦碼的速度要求。

根據印刷具體的編碼個數，可集成多個圖像傳感器，圖像傳感器的分辨能力到達1800dpi×1800dpi，提高在線檢測的精度和準確率。

具有網絡通信功能，可以與因特網實現檢測數據傳輸，在線統計、顯示。

技術指標見表3。

4 結論

印刷網點點陣編碼與現有廣泛應用的二維碼相比，具有儲存信息容量大、隱形、防復制、更強的容錯能力、低成本、智能手機識讀、信息更安全以及新穎的特點，是一種高性價比的物聯網安全入口標識。文中介紹的超高速大印量在線賦碼可變信息凹版印刷系統、超高速平張紙離線可變信息噴碼系統保證了印刷網點點陣編碼的低成本工業(yè)化賦碼，高速高精度在線檢測系統保證了編碼的可靠性，為該新型物聯網標識的工業(yè)化應用奠定了基礎。

[1] 朱立紅，顧澤蒼，許文才，陳錫榮，郭南云，王慧霞，羅世永. 一種新型物聯網入口標識－印刷網點點陣編碼[J]. 中國包裝工業(yè)，2015(9): 84-85.

[2] 快速響應矩陣碼[S]. GB/T 18284-2000.

[3] 顧澤蒼. 商品防偽與追溯的物聯網入口核心技術－網屏編碼[J]. 中國防偽報道，2014，10:56-58.

[4] 網屏編碼防偽技術條件[S]. GB/T 29260-2012.

Encoding and Inline Detection Methods of Printing Screen Dots Array Code

ZHU Li-hong, LI Xue-mei, GU Ze-cang, ZHAO Yan, CHEN Xi-rong, LIU Xiao, BU Rong-xia, XU Wen-cai, LUO Shi-yong

Printing screen dots array code is a novel identification code of Internet of Things(IoT). Its encoding and decoding are based on phase modulation algorithm of the location, orientation, shape and distribution of printing screen dots. Encoding information is hidden in printed images and text. it is characteristic of invisible, large amount of information storage, anti-copy, low cost, high tolerance, smart phone literacy, information security. It is the prerequisite for industrial application that correct encoding on the packages by a low cost, high volume method. In this papar, encoding systems of printing screen dots array code with super high speed and hige volume, are presented. They include a gravure printing inline encoding system and a variable information offine inkjet encoding system. Together, a high speed and high precision inline detection system, which will ensure correct encoding, is introduced.

printing screen dots array code; identifcation code of Internet of Things(IoT); encoding system; inline detection system

TS803.8

A

1400 (2017) 05-0051-05

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.05.006

質檢公益性行業(yè)科研專項項目：基于印刷網點點陣的物聯網標識在線賦碼與識別技術研發(fā)(201410039)；國家重大科學儀器設備開發(fā)專項：微米級高速視覺質量檢測儀開發(fā)和應用(2013YQ140517)；北京市教育委員會科技重點項目(KZ201610015015)

朱立紅（1974—），女，中國防偽行業(yè)協會工程師，主要研究防偽技術方向。