專利名稱：根據(jù)對(duì)象的表面特性標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是一種用于根據(jù)對(duì)象的表面特性標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法。本發(fā)明的主題還是一種用于掃描表面的傳感器。
背景技術(shù)：
在許多技術(shù)產(chǎn)品和方法中，例如在模具制造中和在技術(shù)滑動(dòng)面或視面的情況下， 物件的表面特性起到重要的作用。在紙的情況下，表面結(jié)構(gòu)例如在可印刷性方面是重要的質(zhì)量特征。與此相應(yīng)地，存在大量用于確定表面結(jié)構(gòu)以及用于確定表面特性的表示特性的特征數(shù)的測(cè)量方法。結(jié)果為表面地形的測(cè)量方法也被稱為直接方法。間接方法提供例如粗糙度的表示特性的特征數(shù)，而不測(cè)量表面本身的實(shí)際外形。間接方法的例子是根據(jù)Belck (別克)的用于通過(guò)測(cè)量孔口(Blende)與樣本表面之間的氣流來(lái)確定紙或紙板樣本的粗糙度的方法。在直接方法中，可以區(qū)分觸覺(jué)和光學(xué)方法。利用觸覺(jué)方法可以利用機(jī)械感測(cè)設(shè)備(Taster)逐點(diǎn)掃描表面。以電子或光電子方式來(lái)測(cè)量感測(cè)設(shè)備偏轉(zhuǎn)。該結(jié)果是在觸及路徑(Tastweg)上記下的高度信號(hào)、即所謂的表面輪廓。通過(guò)掃描互相挨緊的表面輪廓，獲得地形的平面掃描。以不接觸的方式工作的類似方法是掃描電子顯微術(shù) (Rasterelektronenmikroskopie)或原子力顯微術(shù)(Rasterkraftmikroskopie)(在所謂的非接觸模式下)。用于確定地形的光學(xué)方法的例子是動(dòng)態(tài)激光聚焦(例如參見(jiàn)Wochenblatt fur Papierfabrikation, ISSN0043-7131，年集 117.，1989 年 4 月，第 7 號(hào)；第 271 至 274 頁(yè))。 在動(dòng)態(tài)激光聚焦中，借助于透鏡將激光聚焦到表面上。該透鏡可以借助于伺服電動(dòng)機(jī)與表面垂直地(在ζ方向上)被移動(dòng)。傳感器確定透鏡在聚焦位置中的相應(yīng)ζ位置，并且因此在樣本(Probe)通過(guò)xy工作臺(tái)在透鏡下水平地被移動(dòng)期間提供地形信息。此外，也可以例如利用聲學(xué)或彩色近場(chǎng)傳感器、利用渦流傳感器或相位白光干涉儀來(lái)獲得表面的地形信息。從所確定的地形中又可以確定特征數(shù)、例如平均粗糙值Ιζ或粗糙深度民(參見(jiàn)DIN EN ISO 4觀7:1998)。所述的特征量對(duì)單個(gè)測(cè)量段來(lái)定義，并且通常稱為多個(gè)單個(gè)測(cè)量段的平均值。針對(duì)粗糙度特征量存在5種單個(gè)測(cè)量段標(biāo)準(zhǔn)(DIN EN ISO 4288:1998).因此常見(jiàn)的是，將利用直接方法所記錄的關(guān)于表面地形的數(shù)據(jù)集濃縮為幾個(gè)特征數(shù)。將數(shù)據(jù)集濃縮為幾個(gè)特征數(shù)允許對(duì)物件進(jìn)行分類。但是通過(guò)將數(shù)據(jù)集濃縮為幾個(gè)特征數(shù)，各個(gè)物件的個(gè)性丟失，因?yàn)閺奶卣鲾?shù)中僅能推斷出材料類別，而不能推斷出各個(gè)物件。但是例如在產(chǎn)品跟蹤的情況下以及在產(chǎn)品偽造方面，物件的檢測(cè)和重新識(shí)別起到重要作用。在該方面，根據(jù)例如條形碼對(duì)物件的自動(dòng)化識(shí)別一般是公知的。條形碼(條碼)被施加到商品和/或包裝上并且允許以機(jī)器方式標(biāo)識(shí)商品以用于例如確定價(jià)格。但是條形碼不提供偽造保護(hù)，因?yàn)樗鰲l形碼可以容易地復(fù)制并轉(zhuǎn)用于其他物件上。如今，證件、鈔票、產(chǎn)品等等配備有元件用于防偽，這些元件僅能利用特種知識(shí)和/ 或高技術(shù)耗費(fèi)來(lái)仿制。這樣的元件在此被稱為安全元件。物件的真實(shí)性可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)安全元件的存在來(lái)檢查。光學(xué)安全元件、例如水印、特種油墨、扭紋圖案、微字體以及全息圖在世界范圍被設(shè)立。下列書籍給出關(guān)于尤其是、但不僅僅適用于文檔保護(hù)的光學(xué)安全元件的概括=Rudolf L. van Renesse, Optical Document Security, Third Edition, Artech House Boston/ London,2005 (S. 63-259))。但是目前在商業(yè)上可得到的安全元件的大部分不允許個(gè)性化，也就是說(shuō)，許多物件承載相同的安全元件。承載相同安全元件的物件不能根據(jù)安全文件加以區(qū)分。但是所期望的常常是，能夠從大量可比物件中明確地和可靠地標(biāo)識(shí)單個(gè)物件。在 PCT/EP/2009/002809中描述的安全元件使得能夠個(gè)性化各個(gè)物件，并且因此能夠可靠和明確地標(biāo)識(shí)。但是有利的是，即使在沒(méi)有如安全元件的輔助裝置的情況下也能夠?qū)ξ锛M(jìn)行標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，還公知有用于標(biāo)識(shí)和鑒權(quán)(Authentifizierung)的方法，其中除了物件本身所提供的特征之外不使用其他特征。在W02005/088533(A1)中例如描述了能夠用來(lái)借助于相干輻射標(biāo)識(shí)和鑒權(quán)對(duì)象的方法。在該方法中，相干輻射被聚焦到對(duì)象的表面上并且掃描該表面。借助于光電探測(cè)器來(lái)探測(cè)由該表面反射的輻射。所檢測(cè)的反射的輻射是表示特性的反射圖案，該反射圖案對(duì)于大量不同的材料而言是獨(dú)特的，并且只能非常困難地被仿制，因?yàn)槠淇赡茏匪莸街圃旌? 或處理對(duì)象時(shí)的隨機(jī)性。對(duì)各個(gè)對(duì)象的表示特性的反射圖案被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便在以后的時(shí)刻能夠標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)每個(gè)對(duì)象。為此，重新測(cè)量對(duì)象并且將表示特性的反射圖案與所存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)相比較。在W02005/088553 (Al)中詳述了，所檢測(cè)的反射圖案是斑點(diǎn)圖案和散射輻射的混合。在W02005/088553 (Al)中所述的方法的缺點(diǎn)在于，必須使用相干輻射。技術(shù)人員公知的是，相干輻射的源明顯比非相干輻射源更昂貴。另外在W02005/088533 (Al)中所述的方法限于不被照射損壞并且也再次反射入射輻射的足夠部分的對(duì)象。光敏對(duì)象或者對(duì)電磁輻射具有高吸收能力的對(duì)象不能被檢測(cè)和以后被明確地識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
因此，從所述的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)所提出的任務(wù)是，提供一種能夠用來(lái)標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)大量不同對(duì)象的方法。所尋求的方法應(yīng)該使得能夠區(qū)分同類對(duì)象。在此，所尋求的方法應(yīng)該在沒(méi)有昂貴的用來(lái)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)同類對(duì)象進(jìn)行個(gè)性化的輔助裝置、例如個(gè)性化的全息圖等的情況下也可行。所尋求的方法應(yīng)是成本低的，可直觀地和簡(jiǎn)單地實(shí)施，可靈活使用和可擴(kuò)展的，并且提供可再現(xiàn)和可轉(zhuǎn)用的結(jié)果，以及是適宜批量的。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，可以根據(jù)對(duì)象的表面特性來(lái)標(biāo)識(shí)和鑒權(quán)對(duì)象。在此，對(duì)象的表面具有表示相應(yīng)對(duì)象的特性的單獨(dú)的特征。這些特征允許區(qū)分同類的對(duì)象。將同類的對(duì)象理解成如下對(duì)象所述對(duì)象看上去是同樣的，但是不是相同的，例如一疊紙的各頁(yè)或者批量制造中的各個(gè)部件。在此，單獨(dú)的表面特性令人意想不到地不限于對(duì)象或材料的類型，而是原則上適用于所有對(duì)象。因此，甚至在磨光的鏡(其中談及無(wú)重要的表面結(jié)構(gòu)的光滑表面)的情況下， 也令人意想不到地可以在原子范圍中認(rèn)出單獨(dú)的表面特性。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，許多對(duì)象的表面特性如此穩(wěn)健，使得所述表面特性即使在較長(zhǎng)時(shí)間以后仍然盡最大可能地不變，由此所述表面特性可以被考慮用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)相應(yīng)對(duì)象。由于表面特性可以由大量不同測(cè)量方法來(lái)確定，因此可以可靠地標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)不同類型的對(duì)象。如果對(duì)象應(yīng)該是對(duì)光敏的，則表面特性的確定可以利用觸覺(jué)方法來(lái)進(jìn)行。如果對(duì)象是壓力敏感的，則表面特性的確定可以以不接觸的方式、例如借助于光學(xué)方法來(lái)進(jìn)行。將對(duì)象理解為每種固體。該物體的表面將所述物體與周圍的介質(zhì)(大多為空氣)分
1 O將表面特性理解為對(duì)象的表面的三維結(jié)構(gòu)(地形)。概念“表面特性”和“地形 (Topographie)”在此同義地使用。表面輪廓是通過(guò)對(duì)象的表面與預(yù)先給定的平面(設(shè)想地) 相交得到的輪廓(例如參見(jiàn)DIN EN ISO 4287:1998，圖2)。地形和表面輪廓統(tǒng)稱表面結(jié)構(gòu)。將標(biāo)識(shí)理解成用于明確地識(shí)別對(duì)象的過(guò)程。將鑒權(quán)理解成檢查(驗(yàn)證)所聲明的身份的過(guò)程。對(duì)象的鑒權(quán)是確定所述對(duì)象是可信的——即是未經(jīng)改變的、非復(fù)制的和/或非偽造的原件。用于生成對(duì)象的簽名的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的第一主題是一種用于生成對(duì)象的簽名的方法。根據(jù)本發(fā)明的用于生成對(duì)象的簽名的方法至少包括下列步驟
Al 掃描對(duì)象的表面的第一區(qū)域，并且接收掃描信號(hào)，該掃描信號(hào)表示該第一區(qū)域內(nèi)的表面結(jié)構(gòu)的至少一部分，
A2 從在步驟Al中確定的掃描信號(hào)中產(chǎn)生簽名， A3 將該簽名與該對(duì)象相關(guān)聯(lián)，
A4 將該簽名以該簽名可用于以后的比較目的的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。該簽名是關(guān)于對(duì)象的可存儲(chǔ)信息。所述簽名包含關(guān)于對(duì)象的表示特性的特征的信息。在此，表示特性的特征由相應(yīng)對(duì)象的獨(dú)特的表面特性中得出。根據(jù)步驟1對(duì)對(duì)象表面的第一區(qū)域的掃描可以利用可用來(lái)確定對(duì)象的表面結(jié)構(gòu)的任意方法(例如利用觸覺(jué)或光學(xué)方法)來(lái)執(zhí)行。在此，在市場(chǎng)上已經(jīng)存在可以使用的商業(yè)的設(shè)備。優(yōu)選地使用以不接觸的方式檢測(cè)表面結(jié)構(gòu)的方法。特別優(yōu)選地使用光學(xué)方法。掃描的結(jié)果是表示第一區(qū)域內(nèi)的表面結(jié)構(gòu)的掃描信號(hào)。該掃描可以沿著線進(jìn)行。在這種情況下，可以從掃描信號(hào)中導(dǎo)出表面輪廓。同樣可設(shè)想的是，掃描曲折地或者沿著多個(gè)優(yōu)選彼此平行的線進(jìn)行。平行的線優(yōu)選是如此相互挨緊的，使得從掃描信號(hào)中可以導(dǎo)出表面地形。這在下面出版物的圖2、3和5中予以示例性地示出:ffochenblatt fur Papierfabrikation (ISSN0043 — 7131，年集 117.，1989 年 4 月，第7號(hào)；第271至274頁(yè))。由沿著唯一的線掃描所得到的每個(gè)單獨(dú)的表面輪廓本身都是獨(dú)特的。但是所觀測(cè)到的表面輪廓具有相似性。因此，能夠識(shí)別從一個(gè)表面輪廓到相鄰表面輪廓的連續(xù)過(guò)渡。進(jìn)行掃描所沿的各個(gè)線因此應(yīng)該彼此靠近得使得能夠識(shí)別這樣的連
6續(xù)過(guò)渡。因此可能的是，在相鄰的表面輪廓之間內(nèi)插區(qū)域并且由此從各個(gè)所掃描的線區(qū)域中近似出整個(gè)地形。在掃描時(shí)接收的掃描信號(hào)依賴于所使用的測(cè)量方法。這將根據(jù)兩個(gè)例子來(lái)闡述。I.可能的是，通過(guò)用機(jī)械感測(cè)設(shè)備逐點(diǎn)掃描表面來(lái)確定表面結(jié)構(gòu)。可設(shè)想的是，該感測(cè)設(shè)備向表面移動(dòng)，直到該感測(cè)設(shè)備接觸該表面。在感測(cè)設(shè)備接觸表面的點(diǎn)，出現(xiàn)阻力。 必須使用提高的力，以便將感測(cè)設(shè)備在以前選取的方向上繼續(xù)移動(dòng)(表面給感測(cè)設(shè)備造成障礙)。直到出現(xiàn)阻力為止的該路徑長(zhǎng)度被注冊(cè)，并且感測(cè)設(shè)備被移動(dòng)回其初始位置。在下一步驟，將感測(cè)設(shè)備或該對(duì)象向側(cè)面移動(dòng)一段(ein Stuck)(垂直于感測(cè)設(shè)備向?qū)ο笠苿?dòng)的方向)，并且重新將感測(cè)設(shè)備向表面移動(dòng)。通過(guò)這種方式，逐點(diǎn)地確定到分別出現(xiàn)阻力為止的路徑長(zhǎng)度。在這種情況下，掃描信號(hào)包括根據(jù)地點(diǎn)的路徑長(zhǎng)度的值。由此可以以簡(jiǎn)單方式導(dǎo)出表面結(jié)構(gòu)(表面輪廓或地形)。II.可能的是，借助于聚焦的激光束來(lái)掃描表面。該激光束借助于透鏡被聚焦到表面上。該透鏡可以借助于伺服電動(dòng)機(jī)與該表面垂直地(在ζ方向上)移動(dòng)。傳感器確定透鏡在聚焦位置中的相應(yīng)ζ位置，并且因此在樣本通過(guò)xy工作臺(tái)在透鏡下移動(dòng)期間提供地形信息。該傳感器通常被時(shí)鐘控制(getaktet)，也就是說(shuō)，其以恒定頻率接收測(cè)量信號(hào)。在這種情況下，掃描信號(hào)包括根據(jù)時(shí)間(測(cè)量頻率)的透鏡的ζ位置。如果xy工作臺(tái)進(jìn)行具有恒定速度的相同的移動(dòng)，則該Xy工作臺(tái)在接收兩個(gè)測(cè)量值之間的時(shí)間中總是經(jīng)過(guò)相同的路徑。 因此在時(shí)間與地點(diǎn)之間存在已知的相關(guān)性，使得在此也可以以簡(jiǎn)單方式從掃描信號(hào)中確定表面的地形。如果測(cè)量信號(hào)的接收以時(shí)鐘脈沖方式以始終不變的頻率進(jìn)行并且進(jìn)行掃描裝置與對(duì)象之間的不相同的移動(dòng)，則也可以使用可以用來(lái)將時(shí)間信息變換成地點(diǎn)信息的機(jī)械編碼器(Encoder)。這樣的編碼器尤其是在光學(xué)測(cè)量方法中是充分公知的。在 W02005/088533(A1)中所述的方法也使用用于將時(shí)間信息與地點(diǎn)信息相關(guān)的編碼器(參見(jiàn)該文獻(xiàn))。在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟A2中，從掃描信號(hào)中制定簽名。根據(jù)本發(fā)明，該簽名被用于在以后的時(shí)刻標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)該對(duì)象。因此，必須首先給在以后的時(shí)刻應(yīng)被標(biāo)識(shí)和/ 或鑒權(quán)的每個(gè)對(duì)象制定簽名。首次確定對(duì)象的簽名的該過(guò)程在此亦稱首次檢測(cè)或注冊(cè)。如果存在對(duì)象的簽名，則該簽名可以被存儲(chǔ)。在重新檢測(cè)該對(duì)象、即重新確定其簽名的以后時(shí)刻，可以將所存儲(chǔ)的簽名用作參考用于比較目的。因此，簽名是可存儲(chǔ)和機(jī)器可處理的信息，所述信息可以從掃描信號(hào)中獲得并且用于標(biāo)識(shí)和或鑒權(quán)的目的。將可存儲(chǔ)理解為，簽名可以在以后的時(shí)刻例如出于比較目的被重新訪問(wèn)。將機(jī)器處理理解為，簽名可以機(jī)器讀取并且利用機(jī)器而經(jīng)歷不同的計(jì)算和/或存儲(chǔ)操作。該簽名包含關(guān)于明確地表征對(duì)象的特征的信息。該簽名可以是掃描信號(hào)本身。簽名也可以是已經(jīng)從掃描信號(hào)中導(dǎo)出的表面地形、即根據(jù)相應(yīng)表面地點(diǎn)的表面區(qū)域的高度信息的匯集。同樣可以設(shè)想，簽名是根據(jù)來(lái)自DIN EN ISO 4287:1998的定義的表面輪廓。通常，通過(guò)各種數(shù)學(xué)方法、比如濾波和/或背景扣除而從掃描信號(hào)中生成簽名。通過(guò)這些數(shù)學(xué)方法，盡最大可能地消除了由單個(gè)測(cè)量導(dǎo)致的隨機(jī)或系統(tǒng)波動(dòng)。在紙類物件的情況下，例如可能出現(xiàn)表面輪廓中的由于物件的使用形成的波紋。該波紋可以在標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)是干擾性的，由于所述波紋僅僅在時(shí)間的進(jìn)程中產(chǎn)生，并且因此未包含在最初的簽名中。這樣的波紋可以通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波器從掃描信號(hào)中被計(jì)算出(消除)(例如參見(jiàn)DIN EN ISO 4287:1998)。同樣可以設(shè)想，使掃描信號(hào)或經(jīng)濾波的掃描信號(hào)經(jīng)歷數(shù)學(xué)變換，以便產(chǎn)生與該掃描信號(hào)或經(jīng)濾波的掃描信號(hào)本身相比更好地適于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)目的的數(shù)據(jù)組。作為這樣的變換的例子列舉傅里葉變換，其生成對(duì)掃描信號(hào)的地點(diǎn)無(wú)關(guān)的表示。此外可以設(shè)想，從掃描信號(hào)中提取出表示特性的圖案并且將該所提取出的數(shù)據(jù)用作簽名(數(shù)據(jù)簡(jiǎn)縮)。在根據(jù)本發(fā)明的用于生成簽名的方法的步驟A3中，將簽名與對(duì)象相關(guān)聯(lián)。該關(guān)聯(lián)可以以物理或虛擬方式進(jìn)行。在物理關(guān)聯(lián)的情況下，簽名例如可以以光學(xué)代碼(例如條碼、 矩陣碼、OCR文本等等)的形式印刷到對(duì)象上或者被刻到對(duì)象中。同樣可以設(shè)想，將對(duì)象與以存儲(chǔ)的方式包含簽名的標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)。也可以設(shè)想將上面存儲(chǔ)有簽名的電子數(shù)據(jù)載體、比如RFID芯片安裝到對(duì)象處。在虛擬關(guān)聯(lián)的情況下，例如將數(shù)據(jù)庫(kù)中的被分配給相應(yīng)對(duì)象的明確編號(hào)(ID編號(hào)、批號(hào)等等)與簽名相關(guān)聯(lián)。簽名例如可以將該編號(hào)包含在所謂的頭部(文件開(kāi)頭處的元數(shù)據(jù))中。該關(guān)聯(lián)所負(fù)責(zé)的是，在簽名與對(duì)象之間存在清楚和明確的分配。根據(jù)簽名，可以明確地推斷出所屬的對(duì)象。在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟A4中，以簽名可用于以后的比較目的的形式存儲(chǔ)簽名。該存儲(chǔ)例如可以在電子存儲(chǔ)介質(zhì)(半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)、光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如壓縮盤)、 磁存儲(chǔ)介質(zhì)(例如硬盤)或者用于存儲(chǔ)信息的其他介質(zhì)上進(jìn)行。還可以設(shè)想將簽名作為光學(xué)代碼(例如條碼、矩陣碼)儲(chǔ)存在紙或?qū)ο蟊旧砩匣蛘咦鳛槿D儲(chǔ)存。在簽名首次產(chǎn)生和存儲(chǔ)以后，相應(yīng)對(duì)象被注冊(cè)，并且可以在以后的時(shí)刻根據(jù)其簽名被標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)。所存儲(chǔ)的簽名在此亦稱參考簽名。用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的第二主題是一種用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法，至少包括下列步驟 Bl 掃描對(duì)象的表面的第二區(qū)域并且接收掃描信號(hào)，該掃描信號(hào)表示該第二區(qū)域內(nèi)的表面結(jié)構(gòu)的至少一部分，
B2 從在步驟Bl中確定的掃描信號(hào)中產(chǎn)生簽名，
B3 將在步驟B2中所確定的簽名與至少一個(gè)參考簽名相比較，
B4:根據(jù)步驟B3中的比較的結(jié)果產(chǎn)生關(guān)于該對(duì)象的身份和/或確實(shí)性的消息。根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法在時(shí)間上處于根據(jù)本發(fā)明的用于生成簽名的方法之后。 在步驟Al和A2時(shí)所分別描述的對(duì)步驟Bl和B2適用，也就是說(shuō)，這些步驟盡最大可能地以相同的方式進(jìn)行。但是在步驟Al中，提到了表面的第一區(qū)域，而在步驟Bl中，提到了表面的第二區(qū)域。為了完全能夠以后標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)，在標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)所掃描的區(qū)域(第二區(qū)域)必須至少部分地與在首次檢測(cè)時(shí)已經(jīng)被掃描的區(qū)域(第一區(qū)域)重疊。重疊越大，則能
8夠標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的可靠性就越高。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一區(qū)域(來(lái)自步驟Al)和第二區(qū)域 (來(lái)自步驟Bi)是相同的或者至少盡可能地相同。將“盡可能地相同”理解為，在以后掃描表面時(shí)試圖掃描也在首次檢測(cè)時(shí)已經(jīng)被掃描的相同區(qū)域。因此，在理想情況下，第一和第二區(qū)域是相同的——但是在實(shí)際中，可能難以在以后的檢測(cè)時(shí)準(zhǔn)確地重新找到或準(zhǔn)確地“命中” 首次檢測(cè)的區(qū)域。這是定位精度的問(wèn)題如何精確地實(shí)現(xiàn)將對(duì)象相對(duì)于用于掃描對(duì)象表面的設(shè)備進(jìn)行定位，使得該表面的所定義的區(qū)域可以被掃描？
避免對(duì)定位精度的要求的一種可能性在于，盡可能大地選擇區(qū)域用于掃描。如果定位
的絕對(duì)精度例如在一個(gè)方向上為± Imm并且該區(qū)域在該方向上具有Imm的伸展，則能夠進(jìn)
行定位的精度是不夠的；所存在的風(fēng)險(xiǎn)是，第一區(qū)域和第二區(qū)域根本不一致。但是如果該區(qū)域在所述方向上的伸展為10mm，則非?？赡芙o出足夠精確的定位；第一區(qū)域和第二區(qū)域在所述方向上彼此相差最大10%。但是區(qū)域的擴(kuò)大通常還與用于掃描的提高的時(shí)間耗費(fèi)以及與用于掃描信號(hào)和簽名的更大的數(shù)據(jù)量相聯(lián)系，使得該區(qū)域不能任意大地被選擇。避免對(duì)定位精度的要求的另一可能性在于，使用所謂的位置指示器 (Positionsgeber)0將位置指示器理解為最終表征表面的區(qū)域的裝置。將最終表征表面區(qū)域理解為，對(duì)象的表面的區(qū)域如此被突出并且相對(duì)于其他表面區(qū)域如此被劃界為使得該表面區(qū)域可以明確地同所有其他表面區(qū)域相區(qū)分，并且不存在不清楚是否屬于所表征的表面區(qū)域的表面區(qū)域。位置指示器例如可以是具有凹陷的與對(duì)象相連接的標(biāo)記。在凹陷內(nèi)存在應(yīng)當(dāng)掃描的區(qū)域。如果該區(qū)域被光學(xué)掃描，則位置指示器的圍繞凹陷布置的表面優(yōu)選地被構(gòu)造為使得所述表面在用電磁輻射照射時(shí)顯示出與對(duì)象的所表征的表面區(qū)域不同的行為。 如果該對(duì)象例如是具有高散射能力的紙類物件，則位置指示器的表面例如被構(gòu)造為鏡反射的。在觸覺(jué)掃描對(duì)象的表面區(qū)域時(shí)，作為位置指示器的具有凹陷的標(biāo)記所具有的優(yōu)點(diǎn)是，圓形圍繞對(duì)象的表面區(qū)域存在邊緣，所述邊緣在觸覺(jué)掃描時(shí)提供所定義的和可良好識(shí)別的掃描信號(hào)，該掃描信號(hào)顯示對(duì)象的表面區(qū)域在何處開(kāi)始和其在何處結(jié)束。因此，位置指示器有助于在每個(gè)以后掃描時(shí)“重新找到”在首次檢測(cè)時(shí)已經(jīng)掃描的區(qū)域以用于識(shí)別和/或鑒權(quán)。已經(jīng)指出，可能有利的是，盡可能小地構(gòu)造區(qū)域用于掃描。該區(qū)域越小，掃描可以越快速地進(jìn)行，作為掃描信號(hào)或簽名出現(xiàn)的數(shù)據(jù)量越小，并且用于將當(dāng)前簽名與一個(gè)或多個(gè)參考簽名相比較的計(jì)算時(shí)間越少。因此如果僅必須沿著唯一的線來(lái)掃描對(duì)象的表面，以便生成簽名，則具有優(yōu)點(diǎn)。但是也已經(jīng)闡述了，區(qū)域的縮小隨著對(duì)定位精度的要求提高而出現(xiàn)。如果簽名是表面輪廓，即表面沿著該表面上的唯一的線的高度信息，則可能難以在以后的檢測(cè)時(shí)重新找到該一條線。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，在縮小用于掃描的區(qū)域時(shí)對(duì)定位精度的增加的要求的這一問(wèn)題可以通過(guò)如下方式來(lái)解決第二區(qū)域小于第一區(qū)域，并且第二區(qū)域處于第一區(qū)域之內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)的方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，第二區(qū)域小于第一區(qū)域并且處于該第一區(qū)域之內(nèi)。為了滿足步驟Bl中的足夠的定位精度，必須關(guān)于掃描裝置對(duì)對(duì)象進(jìn)行定位，使得掃描區(qū)域(第二區(qū)域)處于所定義的較大區(qū)域(第一區(qū)域)之內(nèi)。對(duì)定位精度的要求相應(yīng)地
9隨著第一區(qū)域的大小增加以及第二區(qū)域的大小降低而降低。隨著第二區(qū)域的大小降低，可用于比較的數(shù)據(jù)量自然也降低。一般而言成立的是，描述相應(yīng)對(duì)象的身份的數(shù)據(jù)量越大，可以以越高的可靠性做出關(guān)于對(duì)象的身份和/或確實(shí)性的陳述。在此，因此必須在簡(jiǎn)化的定位與標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)的可靠性之間做出合理的權(quán)衡。由掃描第一較大區(qū)域獲得并且被存儲(chǔ)為參考簽名的簽名相應(yīng)地大于在以后為了標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)目的進(jìn)行掃描時(shí)在掃描第二較小區(qū)域時(shí)所產(chǎn)生的每個(gè)簽名。在根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)的方法的步驟B3中，與此相應(yīng)地檢查在參考簽名內(nèi)是否存在當(dāng)前簽名。具體而言這可能看起來(lái)如此使得在首次檢測(cè)時(shí)沿著大量彼此挨緊的線掃描表面的第一區(qū)域，并且因此確定該第一區(qū)域的地形并且存儲(chǔ)為參考簽名。于是在標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)， 在以后的時(shí)刻例如僅僅記錄沿著位于第一區(qū)域內(nèi)的唯一的線的高度輪廓(表面輪廓)。在步驟B3中檢查第一區(qū)域的表面地形是否在任何位置處具有相應(yīng)的表面輪廓。在此，不需要在標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)掃描所沿的線也恰好是在確定地形時(shí)在首次檢測(cè)的范圍內(nèi)考慮用于掃描的線之一。如上面已經(jīng)確定的那樣，各條線在確定地形時(shí)優(yōu)選地彼此挨緊，使得在這些線之間可以識(shí)別連續(xù)的過(guò)渡。因此，單個(gè)線處于大量線的區(qū)域之內(nèi)就足夠了。出于相應(yīng)原因，也不需要該單個(gè)線準(zhǔn)確地與所述大量線平行。通過(guò)形成地形的各個(gè)表面輪廓的連續(xù)過(guò)渡，可以用已知的機(jī)械方法近似整個(gè)地形并且因此計(jì)算地形內(nèi)的每個(gè)任意表面輪廓。根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法的該優(yōu)選實(shí)施方式，其中第二區(qū)域小于第一區(qū)域，可以有利地用在以下地方即存在用于首次檢測(cè)的足夠時(shí)間、而用于標(biāo)識(shí)和 /或鑒權(quán)的時(shí)間與之相比是有限的。以藝術(shù)品或珠寶為例。這些藝術(shù)品或珠寶常常以手工制造制成。該手工制造與機(jī)器制造方法相比需要更多時(shí)間。因此，不重要的是，為了制定參考簽名運(yùn)行相應(yīng)的時(shí)間耗費(fèi)，其方式是，掃描大的(第一)區(qū)域。以后的標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)例如用于根據(jù)較小區(qū)域例行檢查可以更快地進(jìn)行。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，第一和第二區(qū)域也可以被構(gòu)造為使得第二區(qū)域大于第一區(qū)域，并且完全包括該第一區(qū)域。因此，根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法的另一優(yōu)選實(shí)施方式的特征在于，第二區(qū)域大于第一區(qū)域并且完全包括該第一區(qū)域。因此在首次檢測(cè)時(shí)，生成由相對(duì)小的掃描區(qū)域得出的參考簽名。在以后為了標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)的目的而生成簽名時(shí)，掃描相應(yīng)較大的區(qū)域，生成簽名并且在步驟B3中檢驗(yàn)參考簽名以何種程度存在于當(dāng)前簽名中。通過(guò)該優(yōu)選實(shí)施方式在定位精度和減小的數(shù)據(jù)量方面得出與在第二區(qū)域處于第一區(qū)域之內(nèi)(參見(jiàn)上面)的情況下相同的優(yōu)點(diǎn)。這樣的實(shí)施方式在首次檢測(cè)與以后的標(biāo)識(shí)和 /或鑒權(quán)相比是時(shí)間臨界的時(shí)是有利的。例如在機(jī)器制造時(shí)情況可能如此，其中所制造的對(duì)象以大數(shù)目出現(xiàn)，并且以大的速度在傳送帶上被傳輸。在此有利的是，在最短時(shí)間內(nèi)掃描相應(yīng)對(duì)象的小區(qū)域(步驟Al)，以便首次檢測(cè)相應(yīng)對(duì)象并且生成相應(yīng)的參考簽名。在以后標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)時(shí)，對(duì)象也許以小數(shù)目出現(xiàn)并且存在更多時(shí)間來(lái)在步驟Bl中掃描較大的區(qū)域， 以便保證包括第一區(qū)域(來(lái)自步驟Al)。在根據(jù)本發(fā)明的用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法的步驟B3中，如上述那樣將當(dāng)前生成的簽名與一個(gè)或多個(gè)參考簽名相比較。在此，可以區(qū)分所謂的1 :1匹配(Abgleich)和所謂的1 :n匹配。在1 :1匹配的情況下，僅僅進(jìn)行兩個(gè)簽名的比較。例如在已經(jīng)存在關(guān)于對(duì)象的假定的身份的信息時(shí)情況如此，但是仍然應(yīng)當(dāng)檢查所述信息(鑒權(quán))。例如可以設(shè)想， 對(duì)象承載有指明對(duì)象身份的條碼。根據(jù)假定的身份，可以確定被分配給相應(yīng)對(duì)象的參考簽名。該參考簽名然后與當(dāng)前所生成的簽名相比較。如果身份是未知的并且應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)前生成的簽名來(lái)確定該身份，則將當(dāng)前生成的簽名與數(shù)目η個(gè)可考慮的參考簽名相比較(1 :η匹配)，以便找出與當(dāng)前生成的簽名一致的該參考簽名(標(biāo)識(shí))。比較本身可以利用技術(shù)人員充分公知的數(shù)學(xué)方法來(lái)進(jìn)行。例如可以使用模式匹配的公知方法，其中搜索數(shù)據(jù)組之間的相似性(例如參見(jiàn)Image Analysis and Processing: 8th International Conference, ICIAP ，95, San Remo, Italy, September 13-15， 1995. Proceedings (Lecture Notes in Computer Science) , W02005088533(Al), W02006016114(A1), C. Demant, B. Streicher-Abel, P. ffaszkewitz, Industrielle Bildverarbeitung, Springer-Verlag, 1998, S. 133 ff, J. Rosenbaum, Barcode, Verlag Technik Berlin, 2000, S. 84 ff, US7333641 B2, DE10260642 Al, DE10260638A1, EP1435586B1 )。也可以設(shè)想光學(xué)相關(guān)方法。然后在步驟B4中，比較的結(jié)果、例如所比較的簽名之間的一致程度以可視或可聽(tīng)消息形式被輸出給相應(yīng)設(shè)備的用戶(監(jiān)視器、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等等)。


在以一般形式介紹了根據(jù)本發(fā)明的方法以后，現(xiàn)在將進(jìn)一步闡述具體實(shí)施方式
， 但是本發(fā)明不限于此。其中
圖1 (a)、(b)示出了用于光學(xué)掃描表面的是意圖； 圖2示出了用于利用線形射束輪廓對(duì)表面光學(xué)掃描的示意圖； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于掃描表面的傳感器的示意圖； 圖如一如示出了表面的掃描信號(hào)。
具體實(shí)施例方式對(duì)表面區(qū)域的掃描優(yōu)選地以光學(xué)方式、即在使用電磁輻射的源和用于電子輻射的至少一個(gè)探測(cè)器(亦稱光電探測(cè)器)的情況下進(jìn)行。優(yōu)選地作為輻射源使用能夠以高強(qiáng)度生成電磁輻射的源。例如，激光輻射公知地具有高功率密度，并且可以良好地聚束，使得聚焦的激光束在焦點(diǎn)平面中的規(guī)?？梢员槐３譃橄鄳?yīng)地小。掃描射束在焦點(diǎn)平面中的規(guī)模越小，則能夠掃描表面所利用的精度越高。在根據(jù)步驟Al和Bl掃描時(shí)，掃描射束在焦點(diǎn)平面中的截面輪廓應(yīng)當(dāng)盡最大可能地相同，以便在以后根據(jù)步驟B3比較簽名時(shí)不存在由于掃描時(shí)不同的分辨率而引起的在簽名之間的太大的差異。將截面輪廓理解成輻射在焦點(diǎn)平面中的二維強(qiáng)度分布。圖1中示意性地示出了能夠如何借助于掃描射束來(lái)實(shí)施對(duì)表面區(qū)域的掃描。該圖示出了對(duì)象的表面1以及包括電磁輻射的源2以及大量用于電磁輻射的探測(cè)器5的裝置。出于更好的清楚性的原因，表面1與輻射源2和探測(cè)器5相比以強(qiáng)烈放大的方式示出。從輻射源可以向?qū)ο蟮谋砻?發(fā)送掃描射束3。該對(duì)象相對(duì)于由輻射源和探測(cè)器構(gòu)成的裝置移動(dòng)(由粗黑箭頭來(lái)標(biāo)出)。在此，掃描射束掠過(guò)(Uberstreifen)表面。掃描射束根據(jù)反射定律被該表面反射。根據(jù)表面的曲率，所反射的輻射4到達(dá)探測(cè)器之一中。通過(guò)這種方式，可以掃描表面并且接收掃描信號(hào)。從掃描信號(hào)中可以確定表面結(jié)構(gòu)。替代于大量單個(gè)探測(cè)器還可以設(shè)想使用相應(yīng)大的探測(cè)器(CCD、CMOS相機(jī))。與動(dòng)態(tài)激光聚焦(參見(jiàn)上面)不同，在此處所述的方法中不需要使用機(jī)械可調(diào)的透鏡。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，將掃描射束聚焦到表面上的點(diǎn)就足夠了。對(duì)象與由輻射源和探測(cè)器構(gòu)成的裝置之間的移動(dòng)于是以對(duì)象與裝置之間的恒定間隔來(lái)進(jìn)行。由于表面上的高度差異，不是掃描射束射到表面上的所有點(diǎn)都準(zhǔn)確地處于焦點(diǎn)平面中。盡管如此，令人意想不到地可以從掃描信號(hào)中導(dǎo)出地形。因此，優(yōu)選地使用具有大的焦深的輻射源。對(duì)表面的照射(掃描)可以以關(guān)于中間(mittlere)表面平面為幾乎0 (只要還出現(xiàn)反射)至90°的任意角度進(jìn)行。對(duì)所反射的輻射的探測(cè)同樣可以以關(guān)于中間表面平面為幾乎0 (只要還出現(xiàn)反射)至90°的任意角度進(jìn)行。使用根據(jù)圖1的設(shè)備所具有的優(yōu)點(diǎn)是，與用于動(dòng)態(tài)激光聚焦的公知設(shè)備不同，不需要機(jī)械可調(diào)的透鏡。與此相應(yīng)地，根據(jù)圖1的設(shè)備是復(fù)雜度更低并且由此是更成本低的并且不太易于出錯(cuò)。此外可以利用根據(jù)圖1的設(shè)備與用于動(dòng)態(tài)激光聚焦的設(shè)備相比顯著更快地進(jìn)行掃描，因?yàn)椴怀霈F(xiàn)用于以機(jī)械方式再調(diào)整的時(shí)間。此外令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，為了確定簽名不必在掃描時(shí)檢測(cè)完整的表面結(jié)構(gòu)。因此，許多對(duì)象的表面特性富含表示特性的特征，使得其小部分就足以進(jìn)行標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)。 這意味著，在圖1中的裝置中，替代于大量探測(cè)器，原則上唯一的一個(gè)就足夠了。該一個(gè)探測(cè)器于是不再檢測(cè)表面的每個(gè)曲率，而是僅僅檢測(cè)由表面在探測(cè)器方向上發(fā)送的信號(hào)。但是借助于探測(cè)器所檢測(cè)的掃描信號(hào)令人意想不到地足以生成簽名以用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)的目的。發(fā)送到表面的輻射優(yōu)選地為不相干的，以便排除干擾的干涉現(xiàn)象。落到粗糙表面上的相干輻射公知地生成斑點(diǎn)圖案。該斑點(diǎn)圖案尤其依賴于入射角以及輻射源與表面之間的間隔。因此，斑點(diǎn)圖案通常僅能困難地再現(xiàn)。斑點(diǎn)圖案與可追溯到直接表面結(jié)構(gòu)的可再現(xiàn)掃描信號(hào)疊加，并且導(dǎo)致信噪比的減小。盡管激光射束具有高強(qiáng)度并且所述激光射束可以非常良好地聚束，但是所述激光射束是相干的，并且導(dǎo)致不期望的斑點(diǎn)圖案。因此，優(yōu)選地作為輻射源使用所謂的斑點(diǎn)減小的激光器或非相干輻射源、例如LED (LED =發(fā)光二極管)。用于在相干輻射情況下減小斑點(diǎn)現(xiàn)象的方法對(duì)技術(shù)人員是公知的(例如參見(jiàn)DE10200406M18B4)。特別優(yōu)選地使用所謂的大功率LED。還可以設(shè)想，使用LED陣列、即多個(gè)LED的裝置。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在步驟Al中和/或在步驟Bl中進(jìn)行僅僅沿著線的掃描。 特別優(yōu)選地，不僅在步驟Al中而且在步驟Bl中進(jìn)行僅僅沿著線的掃描。這意味著，在使用根據(jù)圖1的掃描射束的情況下，該掃描射束僅僅一次地在一方向上(沿著唯一的線)在對(duì)象的表面上被引導(dǎo)，以便接收掃描信號(hào)。沿著唯一的線的掃描可以比沿著多條、例如彼此平行布置的線的掃描顯著更快地進(jìn)行。如果在步驟Al中以及步驟Bl中進(jìn)行沿著唯一的線的掃描，則時(shí)間耗費(fèi)最小。但是如上面已經(jīng)闡述的那樣，隨著掃描區(qū)域的大小減小，在以后的掃描時(shí)越來(lái)越難以重新找到在首次掃描時(shí)所檢測(cè)的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用線形射束輪廓用于掃描來(lái)解決該問(wèn)題。也即令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，即使橫向于移動(dòng)方向使射束輪廓展寬，也可以確定掃描信號(hào)和簽名以用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的目的。這在圖2中予以示意性地示出。借助于電磁輻射的源2來(lái)照射對(duì)象的表面1的區(qū)域7。反射的輻射4的一部分借助于探測(cè)器被捕獲，以便接收掃描信號(hào)。該對(duì)象相對(duì)于由輻射源和探測(cè)器構(gòu)成的裝置移動(dòng)(由粗黑箭頭示出)。在表面平面中存在線形射束輪廓，其較長(zhǎng)的伸展橫向于移動(dòng)方向。通過(guò)在橫向于移動(dòng)方向的方向上展寬射束輪廓，解決了定位問(wèn)題。替代于細(xì)線(具有與點(diǎn)狀射束輪廓的伸展相對(duì)應(yīng)的寬度)，掃描寬的區(qū)域(具有與線形射束輪廓的較長(zhǎng)伸展相對(duì)應(yīng)的寬度)。在以后的掃描時(shí)可以相應(yīng)更簡(jiǎn)單地重新找到該寬的區(qū)域。利用根據(jù)圖2的線形射束輪廓的掃描在一定程度上對(duì)應(yīng)于對(duì)大量掃描信號(hào)的求平均，所述大量掃描信號(hào)由沿著大量彼此挨緊的并且平行的線利用點(diǎn)狀射束輪廓掃描而產(chǎn)生。令人意想不到的是，通過(guò)對(duì)寬的區(qū)域的該求平均還可以生成可用來(lái)標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的簽名。在此，線形射束輪廓如下來(lái)定義輻射的截面中心的強(qiáng)度通常為最高的，并且向外減小。該強(qiáng)度可能在所有方向上均勻地減小——在這種情況下，存在圓形截面輪廓。在所有其他情況下，存在強(qiáng)度梯度最大的至少一個(gè)方向以及強(qiáng)度梯度最小的至少一個(gè)方向。下面， 將射束寬度理解成在最小強(qiáng)度梯度的方向上距截面輪廓的中心的以下間隔，在該間隔處強(qiáng)度下降為中心處其值的一半。此外，將射束厚度理解成在最高強(qiáng)度梯度的方向上距截面輪廓的中心的以下間隔，在所述間隔處強(qiáng)度下降為中心處其值的一半。線形射束輪廓表示以下射束輪廓，其中射束寬度是射束厚度的10倍以上。射束寬度優(yōu)選地是射束厚度的50倍以上、特別優(yōu)選地是100倍以上并且完全特別優(yōu)選地是150倍以上。射束厚度優(yōu)選地處于當(dāng)前表面的平均溝紋寬度(mittlere Rillenbreite)的范圍內(nèi)(關(guān)于平均溝紋寬度的定義參見(jiàn)DIN EN ISO 4287:1998)0對(duì)于大量對(duì)象、尤其是由紙制成的對(duì)象而言，下面的射束厚度和寬度被證明是合適的
在2mm至7mm范圍中、優(yōu)選在3mm至6. 5mm范圍中、特別優(yōu)選在4mm至6mm范圍中以及完全特別優(yōu)選在4. 5mm至5. 5mm范圍中的射束寬度；
在5μπι至;35μπι范圍中、優(yōu)選在ΙΟμ 至30μπι范圍中、特別優(yōu)選在15 μ m至30 μ m 范圍中、完全特別優(yōu)選在20 μ m至27 μ m范圍中的射束厚度。對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)人員公知的是，能夠如何借助于光學(xué)元件生成相應(yīng)的射束輪廓。光學(xué)元件用于射束成形以及聚焦。尤其是透鏡、光闌、衍射光學(xué)元件等等稱為光學(xué)元件。隨著掃描射束在焦點(diǎn)處的截面輪廓的大小減小，信噪比增加，因?yàn)閺?qiáng)度被分布在較小的面積上。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著在焦點(diǎn)處截面輪廓的大小減小，變得越來(lái)越難以獲得可再現(xiàn)的信號(hào)。這似乎是由于，不再能夠相對(duì)于變小的截面輪廓足夠精確地對(duì)要鑒權(quán)的對(duì)象的表面進(jìn)行定位。似乎變得越來(lái)越難以在重新鑒權(quán)時(shí)足夠精確地命中該區(qū)域。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于射束厚度和射束寬度的上述范圍非常良好地適于一方面獲得對(duì)于可再現(xiàn)性而言足夠精確的定位以及另一方面獲得對(duì)于足夠精確的鑒權(quán)而言足夠的信噪比。在掃描時(shí)，掃描裝置和應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行掃描的對(duì)象以恒定的間隔相對(duì)于彼此移動(dòng)。在使用線形射束輪廓來(lái)掃描表面區(qū)域時(shí)，射束寬度橫向于移動(dòng)方向。移動(dòng)方向與射束寬度的方向之間的角度優(yōu)選為10 至90 之間、特別優(yōu)選為45 至90 之間、完全特別優(yōu)選為70 至90 之間?？梢栽O(shè)想掃描裝置相對(duì)于對(duì)象移動(dòng)以及對(duì)象相對(duì)于掃描裝置移動(dòng)。該移動(dòng)可以連續(xù)地以始終不變的速度、加速地或者減速地或者不連續(xù)地、即例如分步地進(jìn)行。該移動(dòng)優(yōu)選地以始終不變的速度進(jìn)行。在根據(jù)圖1或圖2使用掃描射束掃描表面時(shí)，根據(jù)時(shí)間檢測(cè)射到至少一個(gè)探測(cè)器上的輻射強(qiáng)度。通常以恒定的測(cè)量頻率來(lái)檢測(cè)和更新測(cè)量信號(hào)。如果表面與探測(cè)器之間的相對(duì)移動(dòng)以始終不變的速度進(jìn)行，則兩個(gè)相繼接收的測(cè)量信號(hào)之間的時(shí)間對(duì)應(yīng)于所定義和始終不變的路徑段。在這種情況下，可以容易地將根據(jù)時(shí)間檢測(cè)的測(cè)量信號(hào)變換成地點(diǎn)的函數(shù)。在出現(xiàn)速度波動(dòng)的情況下，優(yōu)選地使用對(duì)信號(hào)技術(shù)的技術(shù)人員公知的機(jī)械編碼器 (Encoder)。優(yōu)選地用線形射束輪廓掃描表面導(dǎo)致本發(fā)明的第三主題、即一種可有利地用于掃描的傳感器
用于掃描表面的傳感器
本發(fā)明的第三主題是一種用于掃描對(duì)象的表面的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的傳感器至少包括
一電磁輻射的源，其被布置為使得電磁輻射可以以關(guān)于對(duì)象的表面法線成角度α發(fā)送到對(duì)象上；
一至少一個(gè)用于接納所反射的輻射的光電探測(cè)器，其被布置為使得檢測(cè)由對(duì)象以關(guān)于對(duì)象的表面法線成角度β被反射的輻射。可以設(shè)想，角度α和β是一樣大的。同樣可以設(shè)想，角度α和β不同大。角度 α和β的數(shù)值優(yōu)選為相等的(_ = _)。角度α和β的數(shù)值處于5 至90 的范圍、優(yōu)選地20 至80 的范圍、特別優(yōu)選地30 至70 的范圍、完全特別優(yōu)選40 至60 的范圍。作為電磁輻射的源原則上可以在根據(jù)本發(fā)明的傳感器中使用發(fā)射由要掃描的對(duì)象的表面至少部分反射的輻射的用于電磁輻射的所有源。鑒于根據(jù)本發(fā)明的傳感器的緊湊和成本低的構(gòu)造形式，優(yōu)選LED或者(優(yōu)選斑點(diǎn)減小的)激光二極管。優(yōu)選使用發(fā)出單色或盡可能單色的對(duì)人類可見(jiàn)的輻射的輻射源；特別優(yōu)選地使用具有600nm至780nm之間的波長(zhǎng)的輻射源。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器中優(yōu)選使用1至6個(gè)光電探測(cè)器、特別優(yōu)選1至3個(gè)光電探測(cè)器。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器中，作為光電探測(cè)器原則上可以使用將電磁輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的所有電子器件。鑒于根據(jù)本發(fā)明的傳感器的緊湊和成本低的構(gòu)造形式，優(yōu)選光電二極管或光電晶體管。光電二極管是半導(dǎo)體二極管，其在pn結(jié)或ρ in結(jié)處通過(guò)內(nèi)部光電效應(yīng)將電磁輻射轉(zhuǎn)換成電流。光電晶體管是具有Pnp或npn層序列的雙極晶體管，其中基極一集電極耗盡層(Sperrschicht)的其pn結(jié)對(duì)于電磁輻射可通達(dá)的。該光電晶體管類似于具有所連接的放大器晶體管的光電二極管。根據(jù)本發(fā)明的傳感器具有生成線形射束輪廓的光學(xué)元件。根據(jù)本發(fā)明的傳感器的線形射束輪廓的特征在于，射束寬度是射束厚度的多倍。 射束寬度優(yōu)選地至少為射束厚度的50倍、特別優(yōu)選地所述射束寬度至少為100倍并且完全特性優(yōu)選至少為150倍。射束寬度處于2mm至7mm的范圍、優(yōu)選3mm至6. 5mm的范圍、特別優(yōu)選4mm至6mm 的范圍并且完全特別優(yōu)選4. 5mm至5. 5mm的范圍中。射束厚度處于5 μ m至35 μ mm的范圍、優(yōu)選10 μ m至30 μ m的范圍、特別優(yōu)選15 μ m 至30 μ m的范圍、完全特別優(yōu)選20 μ mm至27 μ m的范圍中。根據(jù)本發(fā)明的傳感器的特征在于，射束寬度橫向于根據(jù)本發(fā)明的用于掃描的傳感器在對(duì)象的表面上被弓丨導(dǎo)的方向。根據(jù)發(fā)明的傳感器可選地具有用于連接多個(gè)傳感器或者用于將傳感器與支撐裝置相連接的裝置。這些裝置允許以預(yù)先給定的方式將兩個(gè)或多個(gè)傳感器彼此連接。兩個(gè)或多個(gè)傳感器的連接以可逆的方式進(jìn)行，即所述連接是可解開(kāi)的。連接裝置也可以用于將根據(jù)本發(fā)明的傳感器安裝在支撐裝置上。圖3以側(cè)面的截面示例性地示出了無(wú)輻射源和光電探測(cè)器的根據(jù)本發(fā)明的傳感器的優(yōu)選實(shí)施方式。該傳感器包括塊10，該塊具有所表明的外表面15。該所表明的外表面一一在下面簡(jiǎn)稱外表面——在掃描時(shí)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)對(duì)象的表面。塊10用于接納根據(jù)本發(fā)明的傳感器的所有光學(xué)組件。該塊具有至少兩個(gè)穿通部 (Durchfuhrung) 11、12，所述穿通部彼此通向所表明的外表面的方向。第一穿通部11以關(guān)于外表面的法線16 (簡(jiǎn)稱外表面法線)成角度、走向，并且用于接納電磁輻射的源。第二穿通部12以關(guān)于外表面法線16成角度δ走向，并且用于接納光電探測(cè)器。角度Y和δ的數(shù)值優(yōu)選為相等的。角度Y和δ的數(shù)值處于5 至90 的范圍、優(yōu)選地20 至80 的范圍、特別優(yōu)選地30 至70 的范圍、完全特別優(yōu)選40 至60 的范圍。在根據(jù)本發(fā)明的傳感器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，存在一個(gè)或兩個(gè)另外的穿通部 13、14，所述穿通部用于接納一個(gè)或兩個(gè)另外的光電探測(cè)器。所述穿通部被布置為與第二穿通部12成角度ε工和/或ε 2。角度ε工和/或ε 2的大小為1 至20 、優(yōu)選5 至 15 ο所有穿通部?jī)?yōu)選地處于一個(gè)平面內(nèi)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的緊湊構(gòu)造形式。使用具有用于接納輻射源和一個(gè)或多個(gè)光電探測(cè)器的兩個(gè)至四個(gè)穿通部的塊所提供的優(yōu)點(diǎn)是，可以簡(jiǎn)單地但以所定義的方式彼此布置光學(xué)組件。在用于輻射源的穿通部中優(yōu)選地存在擋塊。傳感器的輻射源被推到穿通部中抵靠該擋塊，使得所述輻射源相對(duì)于塊和光電探測(cè)器占據(jù)預(yù)先給定的固定位置。如果輻射源已經(jīng)具有與該輻射源相連接的用于射束成形和聚焦的光學(xué)元件，這例如在如今商業(yè)上可得到的許多輻射源中是常見(jiàn)的，則通過(guò)固定輻射源，輻射源的焦點(diǎn)同時(shí)明確地確定。同樣可以給用于接納光電探測(cè)器的另外的穿通部配備擋塊，其中光電探測(cè)器的位置應(yīng)該與輻射源的位置相比不太精確。
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該塊可以以簡(jiǎn)單方式例如借助于壓鑄法由塑料以一件或者以兩件方式制成。借助于壓鑄法，部件可以以高精度以大件數(shù)并且以短時(shí)間來(lái)制造。這使得能夠成本低地批量制造足夠精密的部件。穿通部可以已經(jīng)設(shè)置在壓鑄模具中或者事后借助于例如鉆孔引入到塊中。塊的所有組成部分優(yōu)選地已經(jīng)在壓鑄法中在一個(gè)步驟中制成。同樣可以設(shè)想，例如從鋁或塑料來(lái)銑切塊并且例如借助于鉆孔來(lái)實(shí)現(xiàn)穿通部?？稍O(shè)想技術(shù)人員公知的其他用于制造具有所定義的穿通部的塊的方法。該傳感器可以具有外殼，在該外殼中引入塊。在傳感器的外殼中優(yōu)選地引入另外的組件、例如用于輻射源的控制電子系統(tǒng)、信號(hào)預(yù)處理電子系統(tǒng)、完整的分析電子系統(tǒng)等等。該外殼優(yōu)選地還用于錨定用于連接電纜，其中利用所述連接電纜，可以將根據(jù)本發(fā)明的傳感器與控制單元和/或用于控制傳感器和/或用于檢測(cè)和繼續(xù)處理表示特性的反射模式的數(shù)據(jù)檢測(cè)單元相連接。該傳感器可以可選地具有窗，該窗安裝在外表面之前、之后或之中并且保護(hù)光學(xué)組件免受損壞和污染。該窗優(yōu)選地形成傳感器的外表面。該窗至少對(duì)所使用的輻射源的波長(zhǎng)是至少部分透明的。此外圖3中的根據(jù)本發(fā)明的傳感器的特征在于，穿通部的中軸與位于塊之外的點(diǎn) 18相交。令人意想不到地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)有利的是，中軸的交點(diǎn)同時(shí)是輻射源的焦點(diǎn)并且與外表面相距2至IOmm的間隔。為了掃描對(duì)象的表面，將根據(jù)本發(fā)明的傳感器相應(yīng)地以一間隔在該對(duì)象上引導(dǎo)， 使得焦點(diǎn)和中軸的交點(diǎn)處于對(duì)象的表面上。在2至IOmm的所述間隔范圍的情況下，可以簡(jiǎn)單和足夠精確地相對(duì)于輻射源和光電探測(cè)器對(duì)對(duì)象的要掃描的表面進(jìn)行定位。在傳感器與對(duì)象之間的間隔增加的情況下， 必須越來(lái)越精確地保持傳感器相對(duì)于對(duì)象表面的角度，以便能夠檢測(cè)表面的預(yù)先給定的區(qū)域，使得對(duì)定位的要求升高。此外，輻射強(qiáng)度隨著與輻射源的間隔增加而減小，使得在傳感器與對(duì)象之間的間隔增加的情況下必須通過(guò)輻射源的更高功率來(lái)補(bǔ)償?shù)竭_(dá)對(duì)象的相應(yīng)減小的輻射強(qiáng)度。 根據(jù)本發(fā)明的傳感器可以以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成本低地以批量制造的方式來(lái)制造，具有緊湊的構(gòu)造形式，可以直觀和簡(jiǎn)單地操縱，可靈活使用和可擴(kuò)展，并且提供可再現(xiàn)和可轉(zhuǎn)用的結(jié)果。圖4a、4b和如示出了由用線形射束輪廓掃描對(duì)象所得到的掃描信號(hào)。該掃描信號(hào)是分別利用根據(jù)圖3的傳感器接收的?？v坐標(biāo)分別示出了所使用的光電探測(cè)器的電壓信號(hào)I (以任意單位)，該電壓信號(hào)與入射輻射的強(qiáng)度成比例。在橫坐標(biāo)上繪制了在掃描時(shí)沿著唯一的線經(jīng)過(guò)的路徑X (以cm為單位)。在所有情況下，在第二穿通部(12)中使用單個(gè)光電探測(cè)器。所掃描的對(duì)象是由3M公司的特種紙7110 (3M 7110石印紙，白色)以及UPM Raflatac公司的層壓保護(hù)膜PET Overlam RP35組成的復(fù)合材料。作為輻射源使用斑點(diǎn)減小的激光二極管(Flexpoint 線模塊(Linienmodul) FP 一 HOM 一 SLD, Laser Components 股份有限公司)。射束輪廓是線形的，具有射束寬度5mm和射束厚度25 μ m。在圖如和4b的情況下掃描相同的區(qū)域。信號(hào)是非常相似的。在圖如的情況下， 掃描與在圖如和4b的情況下不同的區(qū)域。圖如的信號(hào)與圖如和4b的信號(hào)明確地不同的。圖如和4b的信號(hào)的比較產(chǎn)生0. 98的相關(guān)系數(shù)，而圖如和如的信號(hào)的比較產(chǎn)生0. 6
16的相關(guān)系數(shù)。掃描信號(hào)即使在較長(zhǎng)時(shí)間以后還可以非常良好地再現(xiàn)。圖如、仙和如中的掃描信號(hào)具有大量表示特性的特征，所述特征可以被用來(lái)生成簽名用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)的目的。因此可以區(qū)分不同的對(duì)象以及以后重新識(shí)別相同的對(duì)象。利用Blau Optoelektronik股份有限公司的大功率LED陣列(FP — 65/0. 5LF-LED，射束寬度10mm，射束厚度60 μ m)的類似試驗(yàn)產(chǎn)生相似的結(jié)果，其中信噪比較低。附圖標(biāo)記
1表面
2電磁輻射的源
3掃描射束
4所反射的射束
5光電探測(cè)器
6線形射束輪廓
7掃描的區(qū)域
10塊
11用于接納輻射源的第一穿通部
12用于接納光電探測(cè)器的第二穿通部
13用于接納光電探測(cè)器的另外的穿通部
14用于接納光電探測(cè)器的另外的穿通部
15外表面
16外表面法線
18 隹占
權(quán)利要求
1.一種用于生成對(duì)象的簽名的方法，至少包括下列步驟Al 掃描對(duì)象的表面的第一區(qū)域，并且接收掃描信號(hào)，該掃描信號(hào)表示該第一區(qū)域內(nèi)的表面結(jié)構(gòu)的至少一部分；A2 從在步驟Al中確定的掃描信號(hào)中產(chǎn)生簽名；A3 將簽名與對(duì)象相關(guān)聯(lián)；A4 將簽名以所述簽名可用于以后的比較目的的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。
2.一種用于標(biāo)識(shí)和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法，至少包括下列步驟Bl 掃描對(duì)象的表面的第二區(qū)域并且接收掃描信號(hào)，該掃描信號(hào)表示該第二區(qū)域內(nèi)的表面結(jié)構(gòu)的至少一部分；B2 從在步驟Bl中確定的掃描信號(hào)中產(chǎn)生簽名；B3 將在步驟B2中所確定的簽名與至少一個(gè)參考簽名相比較；B4 根據(jù)步驟B3中的比較的結(jié)果產(chǎn)生關(guān)于對(duì)象的身份和/或確實(shí)性的消息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二區(qū)域小于來(lái)自權(quán)利要求1的第一區(qū)域，并且處于該第一區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二區(qū)域大于來(lái)自權(quán)利要求1的第一區(qū)域，并且完全包括該第一區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二區(qū)域與來(lái)自權(quán)利要求1的第一區(qū)域相同或者至少盡可能地相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，掃描以光學(xué)方式利用非相干輻射進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，為了掃描，使對(duì)象和用于掃描對(duì)象的設(shè)備以恒定的間隔彼此移動(dòng)，并且該掃描沿著唯一的線進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，掃描利用線形射束輪廓進(jìn)行，該射束輪廓的較長(zhǎng)伸展橫向于移動(dòng)方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，線形射束輪廓的射束寬度是射束厚度的 50倍以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，線形射束輪廓的射束厚度處于當(dāng)前表面的平均溝紋寬度的范圍中。
11.一種用于掃描表面的傳感器，至少包括一塊，該塊具有外表面；第一穿通部，其以關(guān)于外表面的法線成角度Y通向外表面； 以及第二穿通部，其以關(guān)于外表面的法線成角度S通向外表面，其中角度Y和S的數(shù)值相等；一輻射源，其被布置在第一穿通部中并且能夠在外表面的方向上發(fā)送掃描射束；一光學(xué)元件，其用于形成線形射束輪廓；一光電探測(cè)器，其被布置在第二穿通部中并且對(duì)準(zhǔn)外表面的方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其特征在于，射束寬度處于3mm至6.5mm的范圍、 優(yōu)選4mm至6mm的范圍、特別優(yōu)選4. 5mm至5. 5mm的范圍，并且射束厚度處于10 μ m至30 μ m 的范圍、優(yōu)選15 μ m至30 μ m的范圍、特別優(yōu)選20 μ m至27 μ m的范圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12之一所述的傳感器，其特征在于，角度γ和δ的數(shù)值處于·5 至90 的范圍、優(yōu)選20 至80 的范圍、特別優(yōu)選30 至70 的范圍、完全特別優(yōu)選40 至60 的范圍。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的傳感器，其特征在于，此外包括兩個(gè)用于接納光電探測(cè)器的另外的穿通部，所述另外的穿通部被布置為與第二穿通部成角度、或ε2，其中角度ε 和ε2的大小為1 至20 、優(yōu)選5 至15 。
全文摘要
本發(fā)明的主題是一種用于根據(jù)對(duì)象的表面特性識(shí)別和/或鑒權(quán)對(duì)象的方法。另外，本發(fā)明的主題是一種用于掃描表面的傳感器。
文檔編號(hào)G07D7/12GK102460519SQ201080025714
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者巴克 A., 羅特 C., 格里克 M., 英霍伊澤 R., 霍夫 S., 比爾茨特恩 T., 斯佩特 W. 申請(qǐng)人:拜爾技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司