Vorrichtungen, Verfahren und Prozess zur stochastischen Markierung und Rückverfolgung von Druckprodukten
Die Erfindung betrifft die stochastische Markierung von Druckprodukten in einem Verfahren zur Feststellung der Authentizität, bei dem charakteristischen Merkmalen des Druckes bzw. des Drucksubstrates innerhalb eines gedruckten Codes er- fasst werden.
Der Wunsch nach einer individuellen Identifizierung von Druckprodukten hat zwei Gründe: Die eindeutige Erkennung von Fälschungen, aber auch die Möglichkeit zur Verfolgung jedes einzelnen Drucks bzw. Drucknutzens entlang der Herstellungskette von der Verpackungsherstellung bis zum Endverbraucher. Eindeutige Identifizierungen spielen aber auch eine große Rolle bei Zahlungsvorgängen, Coupons. Ein weiteres Thema, das eine eindeutige Identifizierung eines Druckproduktes notwendig macht, ist die Forderung der Nachverfolgbarkeit eines Produktes von der Herstellung über die Logistik und die Distribution. Solche Dokumentationen werden für immer mehr Produkte vorgeschrieben.
Eine weltweit bekanntes Verfahren zur Kennzeichnung von Produkten sind Barcodes, die auf Verpackungen massenhaft aufgedruckt werden. Solche Barcodes sind aber in der Regel statisch, d.h. sie kennzeichnen nicht das einzelne Produkt, sondern nur eine Produktgruppe.
Individuelle Kennzeichnungen, wie variable Barcodes oder alphanumerische Ziffernfolgen können auf Druckprodukte mit einem mechanischen Nummerierwerk oder einem Tintenstrahldrucker eingedruckt werden. Dabei können die eingesetzten Druckfarben oder Tinten für das menschliche Auge sichtbar oder unsichtbar sein. Der Nachteil dieser Verfahren ist die hohen Investitions- und Betriebskosten einer solchen Einrichtung und den geringen Grad des Fälschungsschutzes. Auch wenn der Codeumfang des individuellen aufgedruckten Codes geheim gehalten
wird, kann zum Beispiel durch Sammeln von gebrauchten Druckprodukten diese auf einfacher Weise nachgestellt werden
Ein Lösung zur individuellen Kennzeichnung sind RFID (radio-frequency- identification) -tags, die zum Beispiel als Label auf das Druckprodukt aufgeklebt werden. Diese können auf dem Chip eine eindeutige Identifizierungsnummer tragen, die eine Identifizierung erlaubt. Diese RFID-tags sind allerdings sehr teuer (zwischen 0,20-0,50 Eurocent) und stehen damit in keinem Verhältnis zu dem Herstellungspreis eines Druckproduktes, z.B. einer Verpackung. RFID-Lösungen machen daher zu jetzigen Stand der Technik nur dann Sinn, wenn zusätzliche Vorteile in Logistik und Distribution erzielt werden können.
Eine weitere Lösung ist der gesamte Druck oder Eindruck von variablen Daten mit digitalen Druckmethoden, die es erlauben jedem Druckprodukt eine individuelle Charakteristik zu geben, ob dies nun zum Beispiel ein variabler Code oder in einem Druckbild versteckte Informationen sind. Der digitale Druck von Druckprodukten ist nach dem heutigen Stand der Technik für Massendrucksachen, wie Verpackungen, nicht wettbewerbsfähig. Der nachträgliche Eindruck von variablen Daten in Massendrucksachen erfordert zusätzliche Arbeitsschritte und verursacht eben- falls hohe Kosten. Dieser nachträgliche Eindruck von digitalen Daten in mit statischen Verfahren hergestellte Druckprodukte wird in der Praxis nur angewandt, wo Zusatznutzen, z.B. durch das Eindrucken einer Versandadresse, erzielt werden können oder der Druck durch Fälschungen sehr hoch ist.
Eine solche Anwendung einer digital aufgedruckten Nummer zum Zwecke des
Fälschungsschutzes wird unter anderem in der EP 1 420 381 A1 offenbart. Auf die Verpackung wird eine fortlaufende Nummer aufgedruckt und gleichzeitig ein anderes kennzeichnendes Merkmal der Verpackung erfasst, z.B. eine Klebekante. Beide Merkmale werden in einer Datenbankanwendung kombiniert und erlauben spä- ter eine eindeutige Zuordnung der Verpackung, indem die Nummer und das kennzeichnende Merkmal mit dem Datensatz abgeglichen werden.
Eine bekannte Anwendung zum Schutz statischer Druckdaten ist die Veränderung von Druckinhalten, indem zum Beispiel Linien durch so genannten Nanotext ersetzt werden, oder Rasterpunkte durch Symbole ersetzt werden. Eine solche Methode zur Modifikation von Druckbildern durch die Kombination einer zweiten In- ■ formation ist unter anderem in der EP 1 345 193 A2. Weitere Verfahren, die unter dem Begriff digitales Wasserzeichen bekannt geworden sind, wurde unter anderem in der US 2004/0039914 A1 , in der US 2004/0101159 A1 und der US 7,003,132 B2 bekannt geworden. Digitale Wasserzeichen können zwar die Authentizität eines Produktes belegen, erlauben aber keine individuelle Erkennung eines einzelnen Produktes.
In der US 6,808,118 B2 ist eine Codierung des Drucks durch eine gezielte Variation der Farbe der einzelnen Druckpunkte / Pixel bekannt geworden.
Für den Massendruck sind ebenfalls verschiedene Verfahren bekannt geworden, die mit einfachen drucktechnischen Methoden die Überprüfung der Authentizität erlauben. So beschreibt die WO 2006/087351 A2 ein Verfahren, bei dem ein unsichtbares oder nur leicht sichtbares Muster über ein Druckbild gelegt wird, wobei die Rasterpunkte moduliert sind, indem die Menge der aufgetragen Substanz vari- iert wird.
Bekannt sind auch Verfahren zum Fälschungsschutz, die individualisierte Hologramme oder andere dem Druck später hinzugefügten Sicherheitsmerkmale aufweisen. Diese Kennzeichnungen sind aber sehr kostspielig und verteuern somit das Druckprodukt erheblich.
Allen bisher aufgeführten Sicherheitsmerkmalen ist gemein, dass sie spezielle Druckverfahren, die Hinzufügung von Sicherheitselementen oder eine spezielle Manipulation von Vorstufendaten benötigen. Dies bedeutet immer einen zusätzli- chen Kostenaufwand und kann in der Regel nicht von einer Standarddruckerei durchgeführt werden. So wird die Manipulation von Vorstufendaten in der Regel von speziellen Firmen oder unter Zuhilfenahme spezieller Software ausgeführt.
Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist, dass oftmals spezielle Auswerteeinrichtungen benötigt werden, die nicht immer und überall zur Feststellung der Authentizität zur Verfügung stehen. Ein Hologramm mit integrierten Sicherheitsmerkmalen benötigt zum Beispiel bei Einsatz eines nur unter UV-Licht erkennbaren Sicherheitsmerkmals eine ebensolche Lampe. Ist diese zum Beispiel im Rahmen einer Zollkontrolle nicht verfügbar, kann auch eine Überprüfung nicht erfolgen. Ein weiterer Nachteil all dieser Verfahren ist, dass sie individuell für jedes Produkt in der Regel unterschiedlich sind und der Prüfer wissen muss, welches Merkmal bei wel- ehern Produkt zu prüfen ist. Bei der Vielzahl von bekannten Fälschungsschutzverfahren ist dies eine Anforderung, die dem Wunsch nach schneller und durchgehender Verifikation entgegensteht.
Es sind Verfahren bekannt, die bestimmte Merkmale eines Druckproduktes durch ein Bilderfassungsgerät erfassen und diese Merkmale codiert oder uncodiert in einer Datenbank hinterlegen. Diese können dann durch einen Scanner, wie er in den meisten Büros vorhanden ist, erfasst und mit dem in der Datenbank abgelegten Datensatz abgeglichen werden. Die DE 101 62 537 A1 beschreibt ein solches Verfahren, wobei nachteilig ist, dass spezifische Partikel in einem Druckverfahren aufgetragen oder dem Papier beigemischt werden. Dies erfordert wieder spezielle Verfahren oder Materialien und ist daher nicht universell einsetzbar. Auch hier muss das Merkmal dem Prüfer und das dazu gehörige Auswerteverfahren bekannt sein.
In der DE 10345 669 A1 ist ein Verfahren offenbart, das die Authentizität anhand von charakteristischen Merkmalen des Druckes bzw. des Drucksubstrates innerhalb eines gedruckten Codes erfasst wird. Ausgenutzt wird, dass jeder reale Datenträger zufällige Strukturen im unterschiedlichen Maße aufweist. Gründe hierfür sind die Inhomogenitäten des Drucksubstrates, zum Beispiel die stochastische Verteilung der Papierfasern eines Papiers, oder Inhomogenitäten, die Eigenschaften des Druckprozesses sind. Höchstmögliche Sicherheit bietet die Kombination der Merkmale von Bedruckstoff und der Wechselwirkung Bedruckstoff / Druck.
Selbst eine fotografisch beliebig genaue Reproduktion, die auch den Einfluss der genannten Zufallsprozesse umfasst, kann damit als Fälschung identifiziert werden.
Dieser Prozess hat den großen Vorteil, dass keine speziellen und teueren Merk- male genutzt werden, sondern nur die stochastischen Schwankungen des Druckprozesses, der Wechselwirkungen zwischen Druckprozess und Bedruckstoff ausgewertet werden. Dies hat den Vorteil, dass die variablen Kosten des Fälschungsschutzes äußerst gering sind, es fallen nur die Kosten der Datenerfassung, Datenverarbeitung und Datenspeicherung an, die im Vergleich zu speziellen, für den Fälschungsschutz erzeugten Sicherheitsmerkmalen, äußerst gering sind. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass dieses Merkmal fälschungssicher ist und daher universell eingesetzt werden kann. Eine Prüfbehörde muss nur ein Datenerfassungsgerät haben, das den Prüfcode erfasst und mit einem auf einer Datenbank hinterlegten Code abgleicht.
In DE 10 2005 013 962 wird ein Verfahren zur einfachen preiswerten Herstellung fälschungsgeschützter Papierdokumente mit Inhaltsschutz und Kopieerkennung beschrieben. Die Kopieerkennung wird dabei mit Hilfe eines speziellen, numme- rierten Dokumentenpapiers erzielt,!, dessen lokal zufälliger Strukturkomponente zu- vor automatisch erfasst und unter der Nummer auf einer Datenbank abgelegt wird. Der Anwender speichert dann die digitalisierten Daten des Dokuments zusammen mit den Daten der zufälligen Strukturkomponente verschlüsselt auf dem Dokument in Form eines Rasterdruckdatenspeichers.
In WO 2006/013037A1 wird ein Rasterdruckdatenspeicher beschrieben, der sich besonders gut für die Umsetzung der zuvor beschriebenen Verfahren eignet. In DE 199 26 194 und DE 19926 197 werden Verfahren zur Dekodierung von derartigen Rasterdruckdatenspeichern beschrieben. Dabei werden erstmals Wege aufgezeigt, wie bekannte Drucksymbole zur Entzerrung von Übertragungskanälen verwendet werden und wie geometrische Verzeichnungen durch Modellierung aufgelöst werden.
Die in DE 103 45 669 A1 , DE 10 2005 013 962, WO 2006/013037A1 beschriebenen und verwendeten Verfahren zeigen zwar prinzipielle Wege zur individuelle Kennzeichnung, aber es gibt hinsichtlich einer Massenproduktion zur Integration in Maschinen und Herstellprozesse keinerlei Hinweise. Dies betrifft
- die Erfassung und Berechnung der stochastischen Kennwerte mit hoher Geschwindigkeit im Herstellprozess bis zu einer Prozessgeschwindigkeit von mehreren Meter / Sekunde
- die Berechnung und Abspeicherung der Kennwerte im Millisekundenbereich - die Überwachung der Qualität der individuellen Kennzeichnung
- die Größe der benötigten Datenspeicher bzw. Datenbanken
- die Veränderung des Druckfarbenfilms durch Trocknungsprozesse und
- die Berücksichtigung von verschiedenen bekannten Veredelungsverfahren in Druckprozessen
Aufgabe der Erfindung ist es aufgrund der ungelösten Probleme, ein Verfahren zur stochastischen Markierung von Druckprodukten und zur Feststellung deren Authentizität, bei dem charakteristischen Merkmalen des Druckes bzw. des Drucksubstrates innerhalb eines gedruckten Codes erfasst werden, weiter zu entwickeln und an die Erfordernisse im Prozessablauf der Druckindustrie anzupassen und zudem später eine Rückverfolgung eines jeden einzelnen Drucks zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterentwicklungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung beruht darauf, dass an einer Stelle des Fertigungsprozesses einer Verpackung mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung stochastische Kennwerte des Druckprozesses und / oder der Papierstruktur aufgenommen werden, diese dann in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt analysiert und codiert werden und als Code, verschlüsselt und unverschlüsselt in einer Datenbank und / oder auf einem aufgedruckten Datenspeicher abgelegt werden. Des Weiteren beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung von Druckprodukten.
In einem Druckprozess werden verschiedene Teilbilder aus verschiedenen Druckfarben zu einem Gesamtbild zusammengefügt. Im Sinne der Erfindung wird in einem dieser Druckwerke ein statischer Datencode oder eine statische Kennzeich- nung mitgedruckt, die zusätzlich an bestimmten Stellen hinsichtlich bestimmter Strukturkomponenten ausgewertet wird. Strukturkomponenten können die zufällige Papierstruktur oder Substratstruktur, die zufällige Wechselwirkung zwischen Druck und Substratstruktur oder zufällige Störungen im Druckbild sein. Im Sinne der Erfindung können auch beliebige Kombinationen der vorab angeführten Merkmale für die Auswertung gewählt werden. Die Grundidee, die auch schon für einzelne Segmente, wie zum Beispiel für den Bereich des Zeugnisschutzes umgesetzt wurde, beruht darauf, dass jedes Druckbild, zum Beispiel durch minimale Prozessstörungen, Farbannahmestörungen auf dem Trägermaterial, und auch das Substrat selber eine individuelle und schwer reproduzierbare Struktur aufweist. Ziel ist es diese individuelle Druck- und Substratstruktur als ein individuelles Kennzeichen für die Originalität eines jedes Produktes zu benutzen.
Kennzeichnend für das Verfahren nach Anspruch 1 sind die Schritte: a) Druck eines Codes mit redundanter Information mit hoher Ortsauflösung, b) optoelektronische Erfassung des Druckbildes mit einer Zeilen- oder Flächenkamera oder mit einem Laserscanner c) Decodierung der gedruckten Codes d) Charakterisierung jedes einzelnen Druckbildes und/oder des Druckprozesses aufgrund der Decodierung
Der Druck eines Codes (a) mit redundanter Information mit hoher Ortsauflösung erfolgt zum Beispiel in Form eines 2D-Matrixcodes (vorzugsweise als PDF-417- oder Datamatrix-Code), eines Rasterdruckdatenspeichers (wie in WO 2006/013037 beschrieben) oder durch eine beliebige andere redundante Symbol- folge, die auch aus Buchstaben eines definierten Fonts (Mikroschrift) bestehen kann. Wichtig dabei ist nur, dass die verwendete Ortsauflösung vorteilhaft an die Grenzen des verwendeten Druckprozesses bzw. der Druckformherstellung in der
Druckvorstufe geht (z.B. 2400 dpi (dots per inch) bei Offsetdruck bei einer Druckformbelichtung mit 2540 dpi, oder 1200 dpi bei gutem Laserdruck). Der Druck des Codes mit hoher Ortsauflösung bedeutet nicht zwingend, dass auch die Lesegeräte eine hohe Ortsauflösung benötigen. So kann es durchaus möglich sein, dass ein Code mit 2400 dpi gedruckt wird aber mit 300 dpi auslesbar ist. Z.B. kann eine Zelle des Datamatrix-Codes aus vielen Pixeln aufgebaut sein und jede Zelle hat dadurch eine hohe Randschärfe. In jeder Zelle können dann einige Pixel weggelassen oder auch am Rand hinzugefügt werden, ohne dass der Code nicht mehr gelesen werden könnte. Das Weglassen und Hinzufügen der Pixel kann dabei in bekannterweise nach dem eingangs beschrieben Stand der Technik erfolgen, um ein gezieltes Verlaufen der Druckfarbe hervorzurufen.
Die Redundanz wird derart hinzugefügt, dass eine Fehlerkorrektur möglich ist (engl. FEC, forward error correction). Hierzu kann auf eine Vielzahl bekannter Ver- fahren der Kommunikationstechnik zurückgegriffen werden (wie zum Beispiel, in S. Haykin: Communication Systems, John Wiley&Sons New York 1994, J.G. Pro- akis: Digital Communications, McGraw-Hill, New York 1995 offenbart.)
Die optoelektronische Erfassung des Druckbildes erfolgt in der Druckmaschine bzw. dem Drucker oder einer Weiterverarbeitungs- oder Abpackmaschine mit Zeilen- oder Flächenkamera oder Laserscanner. Bei der Anwendung eines Laserscanners wird dabei vorzugsweise zur Erhöhung der Tiefenschärfe eine telezentri- sche Abbildung eingesetzt. Bei Verwendung eines Laserscanners kann der Lichtfleck als signalangepasstes Filter optimiert ausgelegt werden (optisches Matched Filter, MF). Der Lichtfleck ist dann entsprechend dem Drucksymbol ausgedehnt, z.B. durch Beugungselemente im Strahlengang. Falls der Rasterdruckdatenspeicher aus ovalen Rasterpunkten aufgebaut ist, codiert das flachliegende Oval z.B. eine Logisch EINS und das stehende Oval eine Logisch NULL (siehe Fig. 1). Der Laserstrahl wird in zwei orthogonale Polarisationsebenen zerlegt, die jeweils ent- sprechend der logischen EINS und NULL durch Beugung geformt werden. Mit dem zusammengesetzten Kreuz aus Ovalen wird der Rasterdruckdatenspeicher gescannt. Im Detektor werden die Polarisationsrichtungen getrennt aufgenommen
und die Signale werden subtrahiert und auf größer kleiner Null ausgewertet. Die Laserscanner fungiert dann bereits als Matched-Filter-Detektor. In nahe liegender Weise wird der Fachmann das Konzept auf komplizierter geformte Symbole ausweiten, z.B. durch digital berechnete Beugungsgitter (Computerhologramme). Der Laserscanner mit MF reduziert die Datenrate vom Pixeltakt auf den Symboltakt. In praktischen Anwendungen bestehen Symbole aus typischerweise 7x7 Pixel was eine maximale Datenreduktion um den Faktor 49 bedeutet. Gerade in Druckmaschinen mit hoher Geschwindigkeit ist Reduktion der Datenrate äußerst wichtig.
Nach der Decodierung des aufgedruckten Codes ist aufgrund der Fehlerkorrektur bekannt, welche Information und damit auch welche Symbolfolge gedruckt wurde. Aufgrund der bekannten Symbolfolge kann die durch den Druckprozesses verursachte Soll-Ist-Abweichung bestimmt werden. Dabei werden der systematische Anteil und der zufällige Anteil unterschieden, wie in DE 10345 669 und DE199 26 194 beschrieben. Der systematische Anteil beschreibt dabei die Qualität des
Druckprozesses und der zufällige Anteil die Individualität jedes einzelnen Drucks. Aus dem zufälligen Anteil lässt sich sehr einfach ein sehr hochwertiges digitales Zufallssignal generieren, z.B. durch Binarisierung mit dem Schwellwert Null. Zu jedem gedruckten Symbol gehört damit ein Zufallswert. Das so erzeugte Zufalls- Signal wird künftig als kanonische (oder natürliche) stochastische Codierung (KSM) bezeichnet.
Das oben beschriebene kanonische Zufallssignal wird durch das individuelle Verfließen Druckfarbe aufgrund der Papierstruktur oder aufgrund des individuellen Auftrags der Druckfarbe verursacht, hat kleine Amplituden und ist aufgrund seiner natürlichen Entstehung mit dem gleichen Druckprozess nicht fälschbar. Würde man den gedruckten Code an manchen Stellen (Symbolen) bewusst zerstören, so treten hohe Werte im Zufallssignal auf. Diese leicht erkennbaren hohen Werte dürfen nicht für eine Kopieerkennung verwendet werden, da Sie von einer Kopie glei- chermaßen wie vom Original erzeugt werden.
Die bewusste zufällige Störung oder sogar Zerstörung von Teilen des gedruckten Codes hat einen unerwarteten, aber sehr nützlichen Nebeneffekt: Sie ermöglicht eine nichtkanonische stochastische Codierung (nKSM) für jeden Druck. Diese Markierung kann verwendet werden, um jeden Druck später einfach und schnell wiederzufinden. Werden z.B. Prozessparameter in einer Offset-Druckmaschine kurzseitig nicht eingehalten, so entsteht ein großer Schaden da gute und schlechte Drucke später nicht mehr einfach sortiert werden können. Bei einer stochasti- schen Markierung wird mit den Drucken eine Datei mit den Daten der stochasti- schen Codierung geliefert, in der eingetragen ist, ob ein Druck schlecht ist. Die schlechten Drucke können dann in späteren Stufen der Verarbeitungskette aussortiert werden. Weiterhin kann die nKSM an beliebigen Stellen der Prozesskette zum Zwecke der Rückverfolgung ergänzt werden. So könnte auch der Endkunde auf dem Code unterschreiben und die Daten per Mobiltelefon übersenden, so dass das Produkt dann immer als dessen Eigentum gekennzeichnet ist.
KSM und nKSM können aufgrund der Amplitudenstatistik des zugrundeliegenden . Signals unterschieden und getrennt werden. Das (nachträgliche) Aufbringen einer nKSM zerstört also die Kopieerkennung nicht. Aufgrund der Fehlerkorrektur (FEC) wird auch der gedruckte Datenspeicher nicht zerstört. Die nKSM ermöglicht aber eine schnelle Suche der zugeordneten KSM bei Anwendungen zur Kopierkennung mit einer externen Datenbank. Dies ist beispielsweise erforderlich, falls fälschungsgeschützte Verpackungen ohne zusätzliche maschinelle Individualkenn- zeichnung hergestellt werden.
Wichtige erfindungsgemäße Komponenten für Maschinen zur Massendruckproduktion sind dabei:
a) eine Bildaufnahmeoptik mit hoher Tiefenschärfe, Zeilen-, Flächenkamera oder Laserscanner zur Datenerfassung b) eine Recheneinheit zur Berechnung der KSM und/ oder nKSM, wobei die
Recheneinheit ein Bestandteil einer intelligenten Kamera oder in einem externen Modul integriert sein kann,
c) Anzeigevorrichtung die zur Qualitätsüberwachung der KSM (Anzeige welche Erkennsicherheit erreicht wird), die als selbständige Anzeigevorrichtung betrieben wird oder ein Bestandteil eines Druckmaschinenleitstands ist, wobei in der Anzeigevorrichtung oder in einer separaten Rechnereinheit zum Beispiel die Kreuzkorrelation der KSM unterschiedlicher Gebiete eines
Drucks oder unterschiedlicher Drucke berechnet und mit bekannten Methoden der Statistik abgeschätzt wird, mit welcher Wahrscheinlichkeit zwei KSM nicht unterscheidbar sind.
Daher ist in jeder Maschine, die mit dem Verfahren arbeitet, eine Anzeigevorrichtung vorgesehen, die Informationen darüber ausgibt, wie gut sich die stochasti- sche Codierung der einzelnen Druckbogen unterscheidet. Wenn nämlich die Druckqualität zu gut wird, wird die Unterscheidbarkeit der Drucke voneinander schlechter. Mit statistischen Methoden kann man aber Werte für Falsch-Akzeptanzraten (FAR) und für Falsch-Rückweisraten (FRR) recht gut vorhersagen.
Für die Handhabung ist also eine Anzeige wesentlich, die Informationen aus der Codeauswertung dahingehend ausgibt, ob der Prozess im akzeptablen Bereich läuft und die gewünschte FAR und FRR erreicht.
Die geschilderte Vorgehensweise stellt sicher, dass in der Produktion bei einer vorgegebenen Stückzahl ein Fälschungsschutz mit der gewünschten Sicherheitsstufe produziert wird. Sollten zwei Drucke eine nicht oder unzureichend unterscheidbare KSM besitzen kann dieser Druck auf Grund der nKSM detektiert bzw. in einer anderer Art markiert werden, so dass sie in der Druckmaschine oder in einem nachfolgenden Druckprozess aussortiert werden können.
Erfasst werden können die Strukturdaten mittels eines Bildaufnahmegeräts, zum Beispiel einer Flächen- oder Zeilenkamera in einer Rollen- oder Bogendruckma- schine. Bei einem Druck zu mehreren Nutzen werden dabei mehrere Kameras über die Druckmaschinenbreite nutzenbezogen montiert bzw. an entsprechende Aufnahmepositionen verschoben. Die Aufnahme des gedruckten Codes erfolgt
dabei über ein Triggersignal, das die Aufnahmeposition anzeigt. Das Triggersignal kann aus einem Drehwinkelgeber gewonnen werden, der mit der Druckmaschine verbunden ist oder von einem separaten Geber, der zum Beispiel eine Kante oder einen anderen Marker im Druckbild erkennt und dann die Aufnahme auslöst. Die Aufnahme kann auch mit einer einzelnen oder mehreren Zeilen- und Flächenkameras erfolgen, indem der gesamte Bogen erfasst und die relevanten Bereiche später anhand der Lagekoordinaten des Codes der Auswertung und Codierung zugeführt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei der Rollen- oder Bogendruckmaschinen um Offsetdruckmaschinen, die mindestens ein Farbwerk, einen Formzylinder, einen Übertragszylinder aufweisen.
Die Erfassung der Daten in der Druckmaschine hat den Vorteil, dass diese am An- fang der Wertschöpfungskette der Druckproduktion steht. Werden die Daten im Druck erfasst, codiert und an den Markenartikler weitergegeben, würde auch ein Nachdruck mit den identischen Druckplatten als Fälschung bzw. nicht autorisiertes Druckprodukt identifiziert werden können.
Nachteilig ist an der Messung in der Druckmaschine, dass die Wechselwirkung zwischen Druckfarbe und Bedruckstoff vielfach noch nicht abgeschlossen sein kann. Daher ist es empfehlenswert vor der Aufnahme des oder der Codes die Druckfarbe mit einer Trocknungseinrichtung zu trocknen oder zu härten. Im Falle eines Druckproduktes ist es zusätzlich empfehlenswert das Druckprodukt durch einen Lack zu schützen, da spätere mechanische Belastungen, zum Beispiel einer Faltschachtel beim Abfüllprozess, den Code unlesbar machen kann. Durch eine hohe Redundanz der Daten ist das Verfahren auch gegen grobe Beschädigungen gefeit, ein gänzlicher Datenverlust durch Beschädigungen ist aber nicht ganz aus- zuschließen. Daher ist es in diesem Falle sinnvoll das Druckprodukt durch einen Schutzlack zu versiegeln.
Besonders geeignet für dieses Verfahren sind Druckfarben und Lacke, die strahlenhärtend unter Einwirkung von UV-Strahlung oder Elektronenstrahlen trocknen, da sich diese in der Oberflächentopographie nach der Härtung nicht mehr ändern, während wegschlagend oder oxidativ trocknende Druckfarben durch den Weg- schlagvorgang und die oxidative Trocknung noch einigen Strukturveränderungen unterliegen. Weiterhin eignet sich dieses Verfahren besonders auch für den Heat- set-Druck, bei dem leichtflüchtige öle nach dem Druck mittels eines Trockners ausgetrieben werden. Nach dem Heatset-Trockner erfolgt ähnlich wie im UV- Druck keine wesentliche Veränderung der Strukturen mehr. Bei einer ausschließli- chen Erfassung der Papierstruktur in den Zwischenräumen des gedruckten Codes ist die Erfassung unabhängig von der Strukturbeschaffenheit des gedruckten Codes und daher für alle Druckfarbensysteme geeignet. Der Code dient dabei nur als Orientierungsmaßstab für die Messung, damit die Messorte schnell und reproduzierbar wieder findbar sind.
In einer Bogendruckmaschine können die Messung bzw. die Messungen im Bo- genabgang eines beliebigen Druck- oder Lackwerkes oder im Bereich des Auslegers geschehen. Bei einer Rollendruckmaschine erfolgt die Messung bzw. Messungen an einer beliebigen Stelle auf der Bedruckstoffbahn, bevorzugt nach der Trocknung und gegebenenfalls Wiederbefeuchtung der Bahn in einer Heatset- Rollendruckmaschine.
Im Faltschachteldruck werden im Druck mehrere Nutzen auf dem Druckbogen neben- und hintereinander gedruckt. Die Nutzen müssen aus dem Druckbogen ver- einzelt und gerillt werden, damit später eine einzelne Faltschachtel geformt werden kann. Die Vereinzelung erfolgt in der Regel durch Hubstanzen oder Stanzen, die mit rotierenden Werkzeugzylindern arbeiten. Alternativ zur Messung in der Druckmaschine könnte die Messung auch in einer Stanzmaschine erfolgen. Der Vorteil läge unter anderem darin, dass der Trocknungsvorgang der Druckfarbe schon weiter fortgeschritten wäre und somit keine Veränderung der Strukturen eines Druckes zu erwarten ist.
Der erfindungsgemäß bevorzugte Messort, sofern die Messung während des Herstellungsprozesses einer Faltschachtel erfolgen soll, ist die Messung in einer Faltschachtelklebemaschine, da hier eine einzelne Faltschachtel vorliegt. Makulaturen, die im Druck oder während des Stanzvorgangs entstanden sind, sind schon ausgesondert und bei Fehlern durch die Messung oder den Klebevorgang können die fehlerhaften Nutzen aus der Klebemaschine ausgeschleust werden. Der große Vorteil dieses Messortes liegt darin, dass die Nutzen einzeln dem Messsystem zugeführt werden, so dass in der Regel ein Messsystem ausreichend ist alle Faltschachteln zu erfassen, während bei einer Messung auf einem Bogen mit mehre- ren Nutzen in der Regel auch mehrere Messsysteme erforderlich sind.
Die Messung kann auch während des Abfüllvorgangs der Verpackung erfolgen. Messungen wären möglich während des Aufrichtevorgangs der Verpackung oder während des Abfüllvorgangs in einer Abpackstrasse. Dieser Messort hat den Vor- teil, dass die Daten komplett in einer Hand bleiben und nicht von der Druckerei an den Markenartikler übergeben werden müssen. Nachteilig ist jedoch, dass der I- dentifizierungsprozess relativ spät innerhalb der Prozesskette erfolgt. Ein weiterer Vorteil dieses Messortes entsteht dadurch, dass der Abpackprozess oftmals langsamer abläuft als zum Beispiel der Faltschachtelklebeprozess und daher der Auf- wand für die Datenerfassung in der Regel niedriger ist. Es könnten deshalb zum Beispiel kostengünstigere Kameras eingesetzt werden.
Das Druckbild des Codes wird an allen Messorten mit einer Aufnahmeoptik aufgenommen und auf einen Zeilen- oder Flächensensor projektiert und aufgenommen. Das aufgenommene Bild kann dann entweder in einer Datenbank als Bild abgespeichert oder direkt an eine softwaremäßig oder hardwaremäßig implementierte Berechnung der Druck- und / oder Papierdaten übergeben werden. Aus Gründen der Effizienz wird eine hardwaremäßige Implementierung der Erfassungs- und Berechnungsalgorithmen bevorzugt. Die Aufnahme selber erfolgt unter konstanten Beleuchtungsverhältnissen, oder bevorzugt unter Blitz- oder Stroboskoplicht.
Nach der Berechnung der Matrixdaten erfolgt ein Kryptographieschritt mit einem geheimen Schlüssel, der entweder beim Verpackungshersteller erfolgt (Alternative 1) oder beim Kunden (Alternative 2), der die 2D-Matrixdaten erhält oder selber er- fasst und mit dem geheimen Schlüssel verschlüsselt. Die verschlüsselten Daten werden auf eine Datenbank abgelegt, die bevorzugt über eine Internetverbindung zugänglich ist.
Der Endanwender (Kunde, Zoll, Polizei, Verkaufsstelle) scannt den Code mit einem Scanner, einer Webcam, einem Digitalfotoapparat oder einem Mobilfunkgerät mit Kamera ein, und schickt diese Daten an das Internetportal. In der Internetanwendung werden die 2D-Matrixdaten des aktuell erfassten Codes berechnet und zum Vergleich herangezogen. Unter Anwendung eines Public-Keys werden die Daten der Datenbank entschlüsselt und mit den erfassten Daten abgeglichen. Idealerweise steuert die Internetanwendung das Aufnahmegerät, so dass der An- wender keine weitere Information benötigt als den Hinweis, das Produkt mit dem Code vor oder auf das Aufnahmegerät zu legen. Dadurch ist ein einfaches und sicheres und universelles Fälschungsschutzverfahren gegeben, das mit einfachen Mitteln erfolgen kann. Zusätzlich Kosten für die Applikation von Sicherheitsmerkmalen fallen kaum an.
Eine Problematik kann durch die relativ große Datenmenge gegeben sein, die bei hohen Auflagen auf der Internetdatenbank liegen. Eine sequentielle Suche oder eine baumartige Suche in der Datenbank könnte bei geringen Datenmengen ausreichend schnell sein und benötigt daher keinen zusätzlichen ID-Code. Bei großen Mengen ist ein ID-Code, der eine variable Nummer, ein Barcode oder eine alphanumerische Zeichenfolge oder ein anderes individuelles Kennzeichen eines Druckproduktes sein, dass eine individuelle Erkennung eines Druckproduktes erlaubt, hilfreich, da mit der mit der I D-Kennzeichnung direkt auf den Datensatz zurückgegriffen werden kann, der zum Vergleich zu dem aktuell erfassten Datensatz herangezogen werden soll. Der Zugriff erfolgt damit extrem schnell.
Der ID-Code kann in der Druckmaschine, in der Stanzmaschine, in der Faltschachtelklebemaschine oder in der Abpackstrasse durch eine Lasermarkierungseinrichtung, eine oder mehre Tintenstrahldrucker oder durch eine Nummerie- rungseinrichtung aufgebracht werden. Alternativ kann das Druckprodukt auch in der Druckmaschine so individualisiert werden, indem ein oder mehrere Plattenzylinder systematisch um einen gewissen Betrag verfahren werden und somit jeder Druckbogen ein individuelles Merkmal trägt.
Das Druckprodukt, aus dem die Verpackung hergestellt wird, muss aber nicht zwangsläufig den ID-Code tragen. Der ID-Code kann sich auch auf dem verpackten Gut befinden, so dass nur in der Kombination aus ID-Code auf dem verpackten Gut und dem 2D-Matrixcode der Druck- und / oder Papierdaten ein Datensatz als richtig erkannt werden kann. Damit wäre die Problematik des Refills, d.h. des Auffüllens einer echten Verpackung mit einem gefälschten Gutes gelöst. Nur in der Kombination von verpackten Gut und Verpackung wird ein Produkt als echt verifiziert.
Natürlich kann das verpackte Gut auch einen Code tragen, der nach den Kriterien Druck- und Substratqualität ausgewertet wird. Ein solcher Code könnte zum Bei- spiel mit Ink-jet auf das Produkt aufgetragen werden.