Патент на изобретение №2183033

(54) УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ, ОТНОСЯЩИЕСЯ К МАГНИТНЫМ ЯРЛЫКАМ ИЛИ МАРКЕРАМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к магнитным ярлыкам или маркерам, системам для запоминания данных в таких ярлыках и последующего информационного опроса и к способам использования таких ярлыков и систем. Его использование обеспечивает технический результат в виде расширения арсенала средств. Магнитный маркер или ярлык содержит первый магнитный материал, характеризующийся высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и нелинейной характеристикой намагниченности В-Н, при этом первый слой магнитного материала покрывается вторым слоем магнитного материала, который выполнен с возможностью нахождения в состоянии постоянной намагниченности и имеющего неоднородную картину силовых линий магнитного поля. Технический результат достигается благодаря тому, что второй слой магнитного материала содержит множество дискретных намагниченных секций материала подмагничивания, при этом каждая из дискретных секций показывает различную комбинацию уровня подмагничивания и направления, в результате чего во время опроса посредством переменного магнитного поля с постоянной частотой, уровень подмагничивания каждой из указанных дискретных секций может быть преодолен в разное время цикла опроса. 4 с. и 30 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к магнитным ярлыкам или маркерам, к системам для запоминания данных в таких ярлыках и последующего дистанционного опроса данных и к способам, в которых используются такие ярлыки и системы.

Такие ярлыки и системы находят применение в разнообразных областях. К ним относятся инвентаризация, прикрепление этикеток, автоматизированные системы продажи, контроль выполняемой работы, создание охранных ярлыков и контроль доступа, защита от подделки и подтверждение подлинности объектов.

Предшествующий уровень техники
В настоящее время имеется ряд систем, в которых используются пассивные ярлыки с данными. Большая часть широко используемых систем основана на оптически считываемых, отпечатанных изображениях из линий, широко известных в качестве штриховых кодов. Элемент ярлыка в таких системах является очень дешевым, поскольку для его создания обычно требуются только краска и бумага. Считывающие устройства также являются относительно дешевыми, и в них обычно используются сканируемые лазерные лучи. Для многих основных случаев применения единственный действительный недостаток штриховых кодов заключается в необходимости иметь линию визирования между считывающим устройством и ярлыком.

Для тех же случаев применения, когда иметь линию визирования невозможно, разработаны системы без использования прохождения оптического сигнала. В наиболее распространенных системах магнитная индукция используется для связи между ярлыком и электронными узлами передатчика устройства для опроса. Эти системы обычно работают с использованием переменных магнитных полей в диапазоне частот 50 кГц до 1 МГц и, как правило, содержат интегральные электронные схемы (“кристаллы”) для осуществления функций приема и передачи, а также для хранения данных и управления. Чтобы исключить гальванический элемент, энергию для питания интегральной схемы получают выпрямлением сигнала опроса, принятого антенной катушкой. Для увеличения передаваемой энергии и обеспечения избирательности по отношению к нежелательным сигналам и к помехе катушка обычно имеет резонанс, создаваемый с помощью конденсатора, на частоте, совпадающей с несущей частотой сигнала опроса. Типичным изделием этого вида является система ТИРИС, производимая фирмой Тексас Инструменте Лтд.

В других системах с ярлыками, содержащими многобитовую информацию, используются обычные высокочастотные радиотехнические средства или средства, основанные на поверхностных акустических волнах или на эффекте магнитострикции.

Изобретение
Настоящее изобретение относится к новому типу системы с пассивным ярлыком, в котором использовано небольшое количество материала с очень высокой магнитной проницаемостью, и с переменным магнитным полем для опроса. Поскольку магнитный материал может быть в виде тонкой фольги, проволоки или пленки, его можно соединить непосредственно с бумагой или пластиком с целью образования независимых ярлыков.

Более конкретно, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предусматривается магнитный маркер или ярлык, который содержит (а) первый магнитный материал, характеризующийся высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и нелинейной характеристикой намагниченности В-Н, и (b) второй магнитный материал, который обладает способностью находиться в состоянии постоянной намагниченности, отличающийся тем, что указанный второй магнитный материал намагничен с образованием неоднородной картины силовых линий поля.

Пригодные для изготовления нового ярлыка способы хорошо известны в отрасли по производству обычных ярлыков и, в частности, в отрасли по производству однобитовых ярлыков, предназначенных для обеспечения сохранности товаров в торговле. Альтернативно, магнитные элементы можно вводить непосредственно в товары, подлежащие этикетированию, во время их изготовления. В таком ярлыке картина силовых линий поля во втором магнитном материале может изменяться по амплитуде и/или по направлению, и/или по полярности. Второй магнитный материал с достижением преимущества образован из дискретных намагниченных секций магнитного намагничивающего материала (материала подмагничивания), например в виде пластиковой подложки, покрытой ферромагнитным слоем или пленкой, к примеру из феррита. Требуемую картину силовых линий магнитного поля можно записать на полоску или ленту из магнитного намагничивающего материала (материала подмагничивания). Поэтому в качестве материала подмагничивания можно использовать ленты для аудио- и видеозаписи.

Картину силовых линий магнитного поля можно изменять по ширине указанной полоски или ленты, а также по ее длине.

Предпочтительно первый магнитный материал имеет внешнюю относительную магнитную проницаемость более 10³ и коэрцитивную силу не более 10 А/м. В одном варианте осуществления первый магнитный материал выполнен в виде удлиненной полоски или проволоки, а в другом варианте он выполнен в виде тонкой пленки. Полоска, образованная из первого магнитного материала, предпочтительно имеет размеры в пределах: ширину от 0,1 до 10 мм, или, что более предпочтительно, от 0,5 до 5 мм и толщину от 5 до 500 мкм или, что более предпочтительно, от 10 до 100 мкм. Тонкопленочный, первый, магнитный материал с достижением преимущества образован из одного или нескольких лоскутов, при этом каждый имеет площадь в пределах от 1 до 500 мм² или, предпочтительно, от 10 до 100 мм². Каждый из таких лоскутов имеет толщину в пределах от 0,1 до 10 мкм.

Если необходимо, указанные первый и второй магнитные слои могут быть снабжены подложкой, выполненной из бумаги или из пластиков. Однако такая основа может и не требоваться. Ярлык, как правило, выполнен с возможностью прикрепления к изделию, чтобы служить для изделия знаком идентификации. Он может использоваться, например, как предотвращающий кражу или предотвращающий подделку ярлык. Альтернативно его можно использовать как знак подтверждения подлинности. В этом смысле его можно использовать, например, для подтверждения факта попадания изделия на положенное место во время сортировки или распределения.

В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предусматривается система хранения и поиска данных, которая содержит множество магнитных маркеров или ярлыков по пункту 1 и систему обнаружения, включающую (i) первое средство для создания переменного магнитного поля, (ii) второе средство для обнаружения гармоник, образованных путем взаимодействия между первым магнитным материалом ярлыка и переменным магнитным полем, создаваемым указанным первым средством при его использовании, и (iii) третье средство для установления корреляции обнаружения гармоник указанным вторым средством с переменным магнитным полем, создаваемым указанным первым средством.

В такой системе хранения и поиска данных третье средство предпочтительно имеет структуру, обеспечивающую возможность определения амплитуды и фазы гармоник, образованных путем взаимодействия первого магнитного материала ярлыка и переменного магнитного поля, при этом гармоники, представляющие интерес, выбраны из гармоник в ряде от второй до сотой. Третье средство может иметь структуру, обеспечивающую определение характеристик гармоник, образованных маркером, и сравнение обнаруженных характеристик с информацией в банке данных, при этом эта информация служит для установления корреляции обнаруженных характеристик с известными характеристиками, относящимися к отдельным объектам в перечне.

В одном варианте осуществления третье средство имеет структуру, обеспечивающую определение числа гармонических выносов, обнаруживаемых в течение периода создаваемого переменного магнитного поля. Альтернативно третье средство может иметь структуру, обеспечивающую определение момента времени или моментов времени в пределах каждого периода переменного магнитного поля, в которые гармонические выбросы обнаруживаются.

В предпочтительных вариантах осуществления система обнаружения имеет структуру, обеспечивающую определение характеристик гармонических выбросов, создаваемых ярлыком или маркером, и сравнение обнаруженных характеристик с информацией в банке данных, при этом эта информация служит для установления корреляции обнаруженных характеристик с известными характеристиками, относящимися к отдельным объектам в перечне. Характеристики, выбранные для анализа, могут включать форму огибающей указанных гармонических выбросов.

Средство для создания переменного магнитного поля с достижением преимущества имеет такую структуру, что при использовании оно создает первое, высокочастотное переменное магнитное, поле и второе, низкочастотное переменное магнитное, поле. Например, первое, высокочастотное переменное магнитное, поле может иметь частоту в диапазоне от 250 Гц до 20 кГц, а с достижением преимущества в диапазоне от 3 до 10 кГц и низкочастотное переменное магнитное поле может иметь частоту в диапазоне от 1 до 250 Гц, а с достижением преимущества – в диапазоне от 5 до 50 Гц.

Предпочтительные в настоящее время системы опроса выполнены с возможностью создания высокочастотного переменного магнитного поля в диапазоне от 1 до 10 кГц, к примеру от 4 до 8 кГц, и низкочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 8 до 50 Гц, к примеру от 10 до 20 Гц.

Система обычно работает при наличии высокочастотного переменного магнитного поля в диапазоне 1-10 кГц совместно с низкочастотным полем, обычно в диапазоне 1-100 Гц.

Альтернативно можно использовать одно переменное поле. Такое поле может иметь частоту в диапазоне от 50 Гц до 20 кГц. Однако при такой конфигурации требуется более сложная обработка данных, которая будет описана ниже.

В вариантах осуществления изобретения предусмотрена система с многобитовыми ярлыками, в которой использован опрос с помощью низкочастотной магнитной индукции и исключена необходимость в сложных дорогостоящих ярлыках.

Ярлык содержит элемент из магнитного сплава с высокой магнитной проницаемостью и с небольшой коэрцитивной силой в сочетании с элементом из ферромагнетика со средней коэрцитивной силой, способным находиться в состоянии постоянной намагниченности. Как пояснялось выше, первый магнитный элемент, или элемент с высокой магнитной проницаемостью, имеет внешнюю относительную магнитную проницаемость более 10³ или, что предпочтительно, по меньшей мере 10⁴ и коэрцитивную силу менее 10 А/м. Для таких элементов необходим, как правило, материал с высокой внешней магнитной проницаемостью и с небольшой коэрцитивной силой в виде, например, длинной тонкой полоски или тонкой пленки, в котором исключены основные эффекты саморазмагничивания. Полосковые материалы можно легко получить на коммерческой основе от таких поставщиков, как Вакуумсшмельтце (Германия), Эллайд Сигнал Корп. (США) и Унитика (Япония). В настоящее время тонкопленочный материал производится в большом объеме фирмой Ай Эс Ти (Бельгия) с целью использования в ярлыках для обеспечения сохранности в торговле.

Второй магнитный материал, который выполняет функции магнитного намагничивающего материала, имеет предпочтительно среднюю коэрцитивную силу, а его вид является менее критичным; им может быть, например, сталь, никель, феррит и т. д. Материал на основе феррита, который обычно используют при изготовлении магнитных лент для аудио- и видеозаписи, особенно удобен для применения вместе с тонкопленочным материалом, имеющим высокую магнитную проницаемость, поскольку его можно нанести непосредственно на обратную сторону слоя пластика, несущего пленку. При этом обеспечиваются простота и низкая стоимость изготовления.

Описываемый ярлык во многом аналогичен по структуре и материалам некоторым видам этикеток, используемых для обеспечения сохранности в торговле и поставляемых такими компаниями, как Сенсэматик (США), Кноджо (США), ЗМ (США) и Эсселте Мето (Германия). В этикетках таких типов слой со средней коэрцитивной силой намагничен, а при продаже продукта этикетку делают неактивной либо путем намагничивания ее до насыщения, либо путем магнитного разъединения этикетки на короткие секции с низкой магнитной проницаемостью.

В настоящем изобретении второй магнитный материал или намагничивающий элемент намагничен с образованием картины силовых линий поля, которая изменяется в пространстве по амплитуде и/или по знаку, и/или по направлению. Это можно сделать путем использования дискретных намагниченных секций из намагничивающего слоистого материала или путем записи намагничивающей картины на непрерывный слой, используя, например, магнитную головку записи. Ярлык опрашивают предпочтительно посредством низкочастотного переменного магнитного поля при одновременном присутствии высокочастотного переменного магнитного поля небольшой амплитуды. Низкочастотное поле имеет достаточную амплитуду для того, чтобы преодолеть локальное намагничивание, созданное намагниченным слоем ярлыка. Очевидно, если уровни намагниченности различаются в разных областях, то при сканировании низкочастотного поля намагничивание будет преодолеваться в различные моменты (времени).

Высокочастотное поле опроса имеет амплитуду, которая обычно в 3 раза меньше, чем амплитуда низкочастотного поля. Когда локальная намагниченность преодолевается посредством низкочастотного поля, то вследствие нелинейности характеристики намагничивания В-Н материала с высокой магнитной проницаемостью образуются высокочастотные гармоники. Их можно легко обнаружить с помощью соответствующим образом настроенного приемника. Путем записи картины гармонических выбросов в течение периода низкой частоты можно определить специфическую картину намагничивания ярлыка.

Уже существуют системы обеспечения сохранности в торговле, в которых использованы схемы опроса, соответствующие описанным кодированным ярлыкам. Например, фирма Эсселте Мето продает изделия, в которых используются низкочастотное сканирование с частотой 16 Гц, высокочастотный опрос с частотой 6,25 кГц и обнаружение второй гармоники. В других изделиях используются высокие частоты 5 и 7,5 кГц при частоте сканирования 16 Гц и обнаружение интермодуляционной составляющей на частоте 12,5 кГц. В обоих случаях кодированные ярлыки этого изобретения могут быть обнаружены, и для этого требуется только изменить программное обеспечение с целью декодирования массива данных ярлыка.

Если уровни намагниченности, используемые в ярлыке, представлены как +1,0 и -1, то сигнальные выбросы могут возникать в трех моментах времени на протяжении периода низкой частоты. В принципе, это позволяет получить по меньшей мере 3 уникальных “признака” ярлыка (3 выброса за период, 2 выброса за период и 1 выброс за период). Если использовать время возникновения выброса, то можно распознавать дополнительные коды. Однако время выброса зависит от амплитуды низкочастотного поля опроса и, следовательно, зависит от ориентации ярлыка. По этой причине временную информацию более трудно использовать с достижением достаточной надежности. При большем числе уровней намагниченности можно получить намного больше кодов (т.е. магнитных признаков), а предельное их количество зависит от требуемых размеров ярлыка и разрешения системы обнаружения. Как уже упоминалось, необходимо также принимать во внимание эффект ориентации, поскольку, когда ярлык поворачивается в поле опроса, анизотропия свойств ярлыка означает, что эффективная амплитуда поля, зависящего от ярлыка, будет изменяться, и положения сигнальных выбросов будут изменяться.

Это более всего относится к кодирующим схемам, в которых наличие или отсутствие отдельных независимых признаков соответствует информационным битам. Однако это не является существенным. Большое разнообразие сигналов со сложной произвольной формой можно создать путем придания соответствующей конфигурации картине силовых линий поля, записываемой на ярлык. Эти формы являются хорошо воспроизводимыми при изготовлении и могут легко распознаваться с помощью согласованного с картиной программного обеспечения в приемнике сигналов. Такой тип кодирования увеличивает количество кодов, которые могут быть созданы при малом числе уровней намагничивания, и является особенно пригодным для тех применений, где необходимы хорошо распознаваемые коды, например при защите от подделки.

Размеры ярлыка зависят от чувствительности системы обнаружения и, что более существенно, от наименьшей длины полоски или площади тонкопленочного материала, при которой может достоверно обеспечиваться высокая магнитная проницаемость (с обеспечением возможности размагничивания). Для самого узкого, самого тонкого полоскового материала, который легко получить в настоящее время (шириной приблизительно 1 мм и толщиной приблизительно 20 мкм), длина составляет около 20 мм. Такой ярлык, как описанный выше, обеспечивающий получение трех уникальных однозначных картин, должен, следовательно, иметь длину около 60 мм. Тонкопленочный материал с активным слоем толщиной около 1 мкм может легко сохранять высокую магнитную проницаемость в лоскутах с размерами приблизительно 5 мм х 5 мм, и при таком использовании этого материала трехкодовый образец ярлыка можно выполнить с размерами 15 мм х 15 мм.

Подробное описание
Для лучшего понимания изобретения и чтобы показать, как его можно осуществить, теперь будут сделаны ссылки, только для примера, на сопровождающие чертежи, на которых:
фигура 1a – схематический вид магнитного ярлыка в соответствии с первым вариантом осуществления этого изобретения;
фигура 1b – схематический вид магнитного ярлыка в соответствии со вторым вариантом осуществления этого изобретения;
фигура 2 схематично иллюстрирует использование двух битов информации в магнитном ярлыке согласно изобретению;
фигуры 3 и 4 иллюстрируют один режим обнаружения присутствия магнитного ярлыка в соответствии с изобретением и считывания данных с него;
фигура 5 схематично иллюстрирует магнитный отклик пяти простых ярлыков в соответствии с этим изобретением, каждый их которых имеет три зоны или области намагничивания;
фигура 6 схематично иллюстрирует магнитный отклик еще одиннадцати простых ярлыков в соответствии с этим изобретением, каждый из которых имеет две зоны или области намагничивания, при этом ярлыки содержат картину силовых линий магнитного поля с двумя возможными уровнями намагниченности;
фигура 7 схематично иллюстрирует первую систему опроса или считывания ярлыка, предназначенную для использования совместно с ярлыками этого изобретения; и
фигура 8 схематично иллюстрирует вторую систему опроса или считывания ярлыка, пригодную для использования совместно с ярлыками этого изобретения.

Теперь обратимся к чертежам, где на фигуре 1а показан ярлык одного вида в соответствии с этим изобретением. Ярлык содержит первый магнитный материал 1 в виде удлиненной полоски из материала, характеризующегося высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и нелинейной характеристикой намагничивания В-Н. Подходящие для этой цели материалы включают аморфные магнитные сплавы, такие, какие можно получить от фирмы Вакуумсшмельтце под наименованием 6025 или 6066. Однако магнитный материал не обязательно должен быть аморфным, нужный выбор можно без труда сделать из пермаллоевых материалов. Из-за присущих ему магнитных свойств этот материал можно назвать магнитомягкой полоской.

Магнитная полоска 1 прикреплена, например посредством контактного клея (непоказанного), ко второму магнитному материалу 2 в виде тонкой прямоугольной пластинки из материала, который способен находиться в состоянии постоянной намагниченности, при этом материал имеет, предпочтительно, большую остаточную магнитную индукцию и среднюю коэрцитивную силу. Для упрощения чертежа два магнитных материала 1 и 2 изображены слегка разнесенными.

Для изготовления пластинки 2 можно использовать разнообразные материалы; их примеры включают фольгу, образованную из стали, никеля или из сплавов на основе никеля, и ленты, содержащие подложку, которая имеет магнитный слой или пленку, к примеру из феррита. Такие ленты выпускаются промышленностью для целей аудио- или видеозаписи. В этом варианте осуществления использована лента из наполненного ферритом полимера. Лента толщиной приблизительно 10 мкм и с коэрцитивной силой 23873 А/м была получена от фирмы Курз Фойлс Лтд (Великобритания) как компонент B920224D (который обычно используют в карточках, к примеру в кредитных карточках, свайп-карточках и в аналогичных им, где материал образует магнитную полоску).

Когда ярлык готов к использованию, пластинка 2 содержит данные в виде картины силовых линий магнитного поля, которая может быть относительно простой или относительно сложной. Для упрощения примера и помощи при объяснении принципа работы изобретения на чертежах показаны только простые картины силовых линий магнитного поля. Однако должно быть понятно, что на пластинку 2 можно наложить сложные картины силовых линий магнитного поля путем, например, записи с использованием магнитной записывающей головки или набора таких головок. Посредством такого простого средства сложные картины силовых линий магнитного поля можно образовать и сохранить на ярлыке. С помощью соответствующих протоколов эту картину силовых линий магнитного поля используют для представления данных, в частности (но не исключительно) данных, которые служат для идентификации изделия, к которому ярлык прикреплен.

При использовании пластинка 2 оказывает воздействие на магнитные свойства магнитомягкого материала 1 и поэтому удобно называть материал со средней коэрцитивной силой намагничивающим материалом, а пластинку 2 намагничивающим элементом.

На фигуре 1b показан ярлык альтернативного вида, в котором первый (мягкий) магнитный материал имеет форму тонкой пленки 3 из магнитного материала того типа, который производится фирмой Ай Эс Ти (Бельгия) для использования в этикетках для защиты товара. Она прикрепляется, например, посредством контактного клея (непоказанного) к намагничивающему элементу 2′. Для упрощения чертежа два магнитных материала изображены слегка разнесенными. Пластинка 2′ изготовлена из того же самого материала, что и пластинка 2 на фиг.1а, но в этом случае она выполнена в виде квадрата с размерами 5 мм х 5 мм.

Фигурой 2 поясняется способ, с помощью которого данные запоминаются в ярлыке согласно этому изобретению. Намагничивающий элемент 2 намагничен в первой области А и не намагничен во второй области В. Направление намагниченности в области А указано полюсами N-S.

На фигурах 3 и 4 показан принятый режим опроса ярлыка, такого, какой представлен на фигуре 1. На фиг.3 показан график зависимости приложенного магнитного поля Н от времени, при этом приложенное поле содержит две составляющих, первая из которых представляет собой высокочастотное поле с малой амплитудой (не показанное отдельно, но явно выделяющееся из формы поля Н), а вторая представляет собой низкочастотное поле с большой амплитудой и отображена на фигуре 3 сигналом L треугольной формы. Поле этого типа является удобным, поскольку оно позволяет использовать в системе обнаружения относительно простые способы; альтернативный подход можно применить точно таким же образом на переменном поле с относительно большой амплитудой и с более усложненной структурой обнаружения, в которой используются по сути известные способы обработки данных и распознавания образов.

Когда ярлык этого изобретения, например такой, какой показан на фиг.1а, расположен в зоне опроса, к которой приложено переменное поле Н из фиг.3, магнитомягкая полоска 1 взаимодействует с приложенным полем и формирует обнаруживаемый отклик, который является признаком магнитного знака всего ярлыка. Свойства таких материалов в магнитных полях по сути хорошо известны. Магнитомягкий материал формирует магнитный отклик, в котором присутствуют гармоники сигнала приложенного поля, при этом детальный магнитный знак отклика представляет собой магнитный признак ярлыка. При предельно простых ярлыках, к примеру таких, как показанный на фиг.2 (который представляет собой двубитовый ярлык, поскольку имеет две различающиеся по магнитным свойствам области А и В), соответствующий обнаружитель (примеры которых будут даны ниже) будет создавать выходной сигнал с формой, показанной на фиг. 4. Из соображений простоты масштаб временной оси на фигурах 3 и 4 не является одним и тем же. Форма отклика показана как график зависимости обнаруженного сигнала S от времени. Пунктирная линия Т, связывающая фигуры 3 и 4, показывает на фиг. 3 мгновенное значение поля, при котором сигнал S на фиг. 4 пересекает временную ось, т.е. мгновенное значение интенсивности выходного сигнала равно нулю в момент, когда мгновенное значение приложенного поля равно нулю.

Фигуры 3 и 4 помогают понять режим работы ярлыка. Когда мгновенное значение напряженности поля равно нулю, часть полоски 1 из магнитомягкого материала над областью В намагничивающего элемента 2 реагирует так же, как в условиях свободного пространства, поскольку область В не является намагниченной, и поэтому она не создаст гармонического выброса, показанного на фиг. 4 синусоидой в правой части графика S. Другая часть полоски 1, т.е. находящаяся над областью А намагничивающего элемента 2, образует аналогичный отклик, но в другое время, а именно во временном интервале, в котором приложенное поле Н уравновешивает поле, наложенное на полоску 1 областью А. В результате этого область А элемента 2 вызывает появление сигнала, показанного в виде синусоиды в левой части сигнала S на фиг.4 и в этом случае находящегося перед сигналом от части В.

На фигуре 5 показан ярлык с тремя зонами А, В и С и представлены обнаруженные сигналы S”₁-S”₅ для различных магнитных конфигураций этих трех зон. Графики зависимостей обнаруженных сигналов S”, представленные на фиг.5, аналогичны приведенным на фиг.4.

Первая диаграмма S”₁ отображает режим контроля, в котором все три зоны А – С являются ненамагниченными. В этом случае вышележащая магнитомягкая полоска 1 не подвергается намагничиванию от воздействия элемента 2 и, по существу, ведет себя так, как если бы она была независимой от пластинки 2, а сигнал S”₁ охватывает относительно большую площадь. На диаграмме S”₂ две трети намагничивающего элемента (т. е. зоны А и В) имеют нулевую намагниченность, что приводит к возникновению синусоидального отклика SS_а+b, охватывающего две трети площади сигнала S”₁. Зона С намагниченности обуславливает синусоидальную составляющую SS_c, которая охватывает одну треть площади сигнала S”₁. Сигнальная диаграмма S”₃ является зеркальным отражением диаграммы S”₂, и это обусловлено тем фактом, что полярность зоны С на диаграмме S”₃ является противоположной.

Аналогичные рассмотрения приводят к получению структур обнаруженных сигналов в виде диаграмм S”₄ и S”₅, при этом следует отметить, что эти две диаграммы, представляющие состояния намагниченности +1/0/-1 и -1/0/+1 соответственно, являются избыточными.

На фигуре 6 показаны отклики, полученные для случая точно таких же двух областей, А и В, в намагничивающем элементе 2, но с двумя уровнями намагниченности, т. е. всего с пятью состояниями намагниченности (+2….0….-2). Отображения результирующих сигналов можно понять по аналогии с описанием фигур 3, 4 и 5, сделанным выше.

В рассмотренных выше примерах намагниченность в пределах любой заданной зоны принималась однородной, и, следовательно, полученные картины обнаруженных сигналов были геометрически простыми в виде гармонических волн, которые охватывали площади, пропорциональные (в первом приближении) длине материала полоски 1, создающей отклик, или, соответственно, площадям зон, к примеру А, В, С на пластинке 2, которые оказывают воздействие на этой длине магнитомягкого материала. Однако не обязательно использовать такую простую картину силовых линий магнитного поля, напротив, во многих случаях выгодно иметь картину силовых линий магнитного поля, которая различается в ортогональных направлениях на концах пластинки 2, посредством чего образуется основа магнитного признака для ярлыка. При использовании ярлыков с более сложными картинами силовых линий магнитного поля следует применять усложненные системы обнаружения, однако в них можно использовать известные способы обработки данных и распознавания образов с целью идентификации признака, получаемого, когда любой конкретный ярлык опрашивается посредством соответствующего магнитного поля.

Теперь обратимся к фигуре 7, на которой показана система обнаружения предпочтительного в настоящее время вида. Она содержит два источника 71 и 72 переменного тока, работающих на частотах f₁ и nf₂ соответственно и объединенных с помощью суммирующего усилителя 74, при этом частота сигнала источника 72 тока предварительно делится на n делителем 73 частоты. Выходной сигнал суммирующего усилителя 74 усиливается усилителем 75 и пропускается через фильтр 76 нижних частот с частотой среза f₂ к передающей катушке 77. Гармонические отклики на сигнал опроса любых ярлыков или маркеров этого изобретения, находящихся в зоне опроса, принимаются приемной катушкой 77′, которая может быть такой же, как передающая катушка 77. С помощью полосового фильтра 78 удаляются любые принятые сигналы, которые не соответствуют предварительно выбранному диапазону частот, к примеру nf₂mf₁, и после этого оставшийся сигнал пропускается через малошумящий усилитель 79 к фазовому детектору 80, с помощью которого устанавливается связь фазы сигнала с фазой выходного сигнала источника 72 тока. Затем сигнал пропускается через фильтр 81 нижних частот с частотой среза mf₁ к аналого-цифровому преобразователю 83, а с него к цифровому процессору 84 сигналов, с помощью которого производится анализ сигнала на гармонические отклики в боковых полосах частот mf₁, обусловленные присутствием ярлыка в зоне опроса. Эта информация получается в виде сигнала во временной области с особой формой, который повторяется с низкой частотой f₁. Результирующие выходные данные снимаются с выхода 85. Процессор 84 содержит по сути известные схемы распознавания образов, при этом, если форма сигнала во временной области соответствует в пределах допустимых пределов форме, которая известна как “магнитный признак” предопределенного ярлыка, то в таком случае критерий соответствия считается соблюденным, и, используя банк данных или справочные таблицы, можно идентифицировать изделие, к которому прикреплен ярлык.

На фигуре 8 показана альтернативная система опроса, в которой один источник переменного тока с частотой f₃ подключен к малошумящему усилителю 92, и его сигнал проходит через фильтр 93 нижних частот к передающей катушке 94. Гармонические отклики на сигнал опроса любых ярлыков или маркеров этого изобретения, находящихся в зоне опроса, принимаются приемной катушкой 94′, которая может быть такой же, как передающая катушка 94. С помощью широкополосного фильтра 95 из сигнала, поступающего с 94′, вырезаются ненужные частотные полосы, и выходной сигнал проходит к малошумящему усилителю 96 и после этого к многоканальному или гребенчатому фильтру 97 (nf₃-mf₃ ), который пропускает гармоники с номерами n-m, подлежащие анализу. Выходной сигнал фильтра 97 проходит к детектору 98, а с него к аналого-цифровому преобразователю 99. Выходной сигнал преобразователя 99 обрабатывается с целью получения выходного сигнала цифровым процессором 100, который работает аналогично процессору 84, описанному выше со ссылкой на фигуру 7.

Формула изобретения

1. Магнитный маркер или ярлык, который содержит первый магнитный материал, характеризующийся высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и нелинейной характеристикой намагниченности В-Н, и в котором первый слой магнитного материала покрывается вторым слоем магнитного материала, который выполнен с возможностью нахождения в состоянии постоянной намагниченности и имеет неоднородную картину силовых линий магнитного поля, отличающийся тем, что второй слой магнитного материала содержит множество дискретных намагниченных секций материала подмагничивания, при этом каждая из дискретных секций показывает различную комбинацию уровня подмагничивания и направления, в результате чего, во время опроса посредством переменного магнитного поля с постоянной частотой, уровень подмагничивания каждой из указанных дискретных секций может быть преодолен в разное время цикла опроса.

2. Магнитный маркер или ярлык по п. 1, отличающийся тем, что второй слой магнитного материала образован из дискретных намагниченных секций материала подмагничивания.

3. Магнитный маркер или ярлык по п. 1 или 2, отличающийся тем, что второй слой магнитного материала образован путем записи картины силовых линий магнитного поля на полоску или ленту из материала подмагничивания.

4. Магнитный маркер или ярлык по п. 3, отличающийся тем, что указанная картина силовых линий магнитного поля изменяется по ширине указанной полоски или ленты.

5. Магнитный маркер или ярлык по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что указанный первый магнитный материал имеет внешнюю относительную магнитную проницаемость более 10 и коэрцитивную силу менее 10 А/м.

6. Магнитный маркер или ярлык по п. 5, отличающийся тем, что первый слой магнитного материала выполнен в виде удлиненной полоски или проволоки.

7. Магнитный маркер или ярлык по п. 5, отличающийся тем, что первый слой магнитного материала выполнен в виде тонкой пленки.

8. Магнитный маркер или ярлык по п. 6, отличающийся тем, что указанная полоска имеет размеры в пределах: ширину от 0,1 до 10 мм и толщину от 5 до 500 мкм.

9. Магнитный маркер или ярлык по п. 8, отличающийся тем, что указанная полоска имеет размеры в пределах: ширину от 0,5 до 5 мм и толщину от 10 до 100 мкм.

10. Магнитный маркер или ярлык по п. 7, отличающийся тем, что указанный тонкопленочный материал образован из одного или нескольких лоскутов, при этом каждый имеет площадь в пределах от 1 до 500 мм².

11. Магнитный маркер или ярлык по п. 10, отличающийся тем, что указанный один или каждый из нескольких лоскутов имеет площадь в пределах от 10 до 100 мм².

12. Магнитный маркер или ярлык по любому из пп. 10-11, отличающийся тем, что указанный один или каждый из нескольких лоскутов имеет толщину в пределах от 0,1 до 10 мкм.

13. Магнитный маркер или ярлык по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что указанные первый и второй магнитные слои снабжены подложкой, выполненной из бумаги или из пластиков.

14. Магнитный маркер или ярлык по любому предшествующему пункту, отличающийся тем, что маркер выполнен с возможностью прикрепления к изделию и использования в качестве знака идентификации для изделия.

15. Магнитный маркер или ярлык по п. 14, отличающийся тем, что маркер или ярлык выполнен с возможностью применения в качестве предотвращающего кражу или предотвращающего подделку ярлыка.

16. Магнитный маркер или ярлык по п. 14, отличающийся тем, что маркер или ярлык выполнен с возможностью применения в качестве знака подтверждения подлинности.

17. Система хранения и поиска данных, которая содержит множество магнитных маркеров или ярлыков и систему обнаружения, включающую (i) первое средство для создания переменного магнитного поля, (ii) второе средство для обнаружения гармоник, образованных путем взаимодействия между первым магнитным материалом ярлыка и переменным магнитным полем, создаваемым указанным первым средством при его использовании, и (iii) третье средство для установления корреляции обнаружения гармоник указанным вторым средством с переменным магнитным полем, создаваемым указанным первым средством.

18. Система хранения и поиска данных по п. 17, отличающаяся тем, что указанное третье средство имеет структуру, выполненную с возможностью определения амплитуды и фазы гармоник, образованных путем взаимодействия первого магнитного материала ярлыка и переменного магнитного поля, при этом гармоники, представляющие интерес, выбраны из гармоник в ряде от второй до сотой.

19. Система хранения и поиска данных по п. 17, отличающаяся тем, что указанное третье средство имеет структуру, выполненную с возможностью определения характеристик указанных гармоник, образуемых маркером, и сравнения обнаруженных характеристик с информацией в банке данных, при этом указанная информация служит для установления корреляции обнаруженных характеристик с известными характеристиками, относящимися к отдельным объектам в перечне.

20. Система хранения и поиска данных по любому из пп. 17-19, отличающаяся тем, что указанная структура первого средства выполнена с возможностью создания первого высокочастотного переменного магнитного поля и второго низкочастотного переменного магнитного поля.

21. Система по любому из пп. 17-20, отличающаяся тем, что указанная структура третьего средства выполнена с возможностью определения числа гармонических выбросов, обнаруживаемых указанным вторым средством в течение периода переменного поля, создаваемого указанным первым средством.

22. Система по любому из пп. 17-21, отличающаяся тем, что указанная структура третьего средства выполнена с возможностью определения момента времени или моментов времени в пределах каждого периода указанного переменного поля, в которые гармонические выбросы обнаруживаются указанным вторым средством.

23. Система по любому из пп. 17-22, отличающаяся тем, что указанная система обнаружения выполнена с возможностью определения характеристик гармонических выбросов, создаваемых маркером, и сравнения обнаруженных характеристик с информацией в банке данных, при этом указанная информация служит для установления корреляции обнаруженных характеристик с известными характеристиками, относящимися к отдельным объектам в перечне.

24. Система по п. 23, отличающаяся тем, что указанная система обнаружения выполнена с возможностью измерения формы огибающей указанных гармонических выбросов.

25. Система по любому из пп. 17-24, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 50 Гц до 20 кГц.

26. Система по п. 20, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания высокочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 250 Гц до 20 кГц.

27. Система по п. 26, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 3 до 10 кГц.

28. Система по п. 20 или 26, отличающаяся тем, что первое средство выполнено с возможностью создания низкочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 1 до 250 Гц.

29. Система по п. 28, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания низкочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 5 до 50 Гц.

30. Система по п. 29, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания высокочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 1 до 10 кГц и низкочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 8 до 50 Гц.

31. Система по п. 30, отличающаяся тем, что указанное первое средство выполнено с возможностью создания высокочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 4 до 8 кГц и низкочастотного переменного магнитного поля с частотой в диапазоне от 10 до 20 Гц.

32. Способ кодирования изделий, при котором осуществляют различения разных классов изделий и/или различения отдельных изделий внутри данного класса, осуществляют (I) приложение к указанным изделиям магнитного маркера или ярлыка, содержащего первый слой магнитного материала, характеризующегося высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивной силой и нелинейной характеристикой намагниченности В-Н, при этом первый слой магнитного материала покрывают вторым слоем магнитного материала, который находится в состоянии постоянной намагниченности, и создают заранее определенную неоднородную картину силовых линий постоянного магнитного поля в указанном втором слое магнитного материала путем намагничивания указанного второго слоя магнитного материала либо до, либо после того, как он приложен к изделию, при этом картина силовых линий магнитного поля содержит множество дискретных намагниченных секций материала подмагничивания и каждая из дискретных секций показывает различную комбинацию уровня подмагничивания и направления, в результате чего во время опроса посредством переменного магнитного поля с постоянной частотой уровень подмагничивания каждой из дискретных секций преодолевают в разное время цикла опроса и при этом вышеуказанную картину силовых линий магнитного поля выбирают так, чтобы при считывании различить вышеуказанное изделие или класс, к которому это изделие принадлежит.

33. Способ обнаружения присутствия изделия в пределах предварительно заданной зоны опроса, при котором осуществляют (А) прикрепление к изделию или включение в состав изделия до того, как изделие достигает указанной зоны опроса, магнитного маркера по п. 10, который несет уникальный магнитный код, обеспечивающий возможность различения изделия; (В) определяют магнитное взаимодействие между указанным магнитным маркером и приложенным магнитным полем, способным взаимодействовать с указанным магнитным маркером для образования обнаруживаемого отклика; (С) записывают каталог корреляции между указанным изделием, указанным магнитным маркером и его магнитным взаимодействием, определенным с помощью стадии (В); (D) подвергают объем, определенный указанной зоной опроса, по существу, тем же самым магнитным условиям, которые использовались на стадии (В), когда одно или несколько неизвестных изделий располагаются в пределах указанной зоны, и определяют результирующее магнитное взаимодействие; (Е) осуществляют сравнение обнаруженного взаимодействия с данными в указанном каталоге и (F) осуществляют образование отклика, указывающего род изделия, когда данные корреляции в указанном каталоге обеспечивают соответствие между магнитным взаимодействием, созданным на стадии (D), и взаимодействием на стадии (В).

34. Способ по п. 33, отличающийся тем, что приложенное магнитное поле имеет в своем составе (i) первое, переменное низкочастотное магнитное поле и (ii) второе, переменное высокочастотное магнитное поле.

Приоритет по пунктам:
17.07.1995 по пп. 1-15 и 17-34;
19.10.1995 по п. 16.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.02.2006

Извещение опубликовано: 20.12.2007 БИ: 35/2007