Zabezpieczanie tablic rejestracyjnych z zastosowaniem lasera maskowego

Polskie przedsiębiorstwo UTAL sp. z o.o. – należące do światowych liderów w produkcji tablic rejestracyjnych oraz maszyn i urządzeń do ich wytwarzania – opracowało wysoko skuteczną technikę zabezpieczania tablic rejestracyjnych przed nieautoryzowaną produkcją. Podstawą tej metody są znaki widoczne pod określonymi kątami obserwacji, wykonane za pomocą lasera wyposażonego w synchronicznie zmienną (obrotową) maskę transmisyjną.

Istota zabezpieczenia polega na wykorzystaniu tego, że przednia strona tablicy rejestracyjnej jest pokryta folią odblaskową mającą w swojej strukturze cienką warstwę aluminium (pełniącego funkcję powierzchni refleksyjnej) z umieszczoną ponad nią warstwą mikrokulek szklanych zatopionych w żywicy. Kulki te stanowią element optyczny, zapewniając współbieżność promieni świetlnych padających i odbitych. Kontrolowane modyfikowanie warstwy aluminium, z użyciem podczerwonego światła lasera, pozwala na wykonanie znaków wodnych na powierzchni refleksyjnej, bez naruszania pośrednich powłok.

Widoczność znaku wodnego zależy wprost od kąta padania wiązki laserowej na powierzchnię folii odblaskowej. Obraz powstaje na zasadzie przesłania wiązki laserowej za pomocą maski wykonanej poprzez ablację warstwy złota naniesionego na płytce szklanej.

Firma UTAL opracowała technologię, a następnie skonstruowała znakowarkę laserową z układem synchronicznie zmiennych masek obrotowych. Dzięki temu można tworzyć znaki wodne o zmiennej treści spośród wzorów dostępnych na masce obrotowej.

Źródłem błysków światła laserowego jest oscylator zasilany ksenonową lampą błyskową. Sterowanie emisją wiązki laserowej odbywa się za pomocą elektrooptycznej komórki, opartej na efekcie Pockelsa, oraz polaryzatora. (Efekt Pockelsa to zjawisko polegające na zmianie współczynnika załamania światła proporcjonalnie do przyłożonego pola elektrycznego). Komórka wykorzystuje anizotropowe kryształy z naniesionymi dwiema elektrodami. Współczynnik załamania światła zmienia się w funkcji natężenia pola elektrycznego. W ten sposób koherentna wiązka światła jest wypuszczana z układu rezonansowego i tworzy impuls znakujący. Na jeden impuls lampy błyskowej przypada jeden impuls przełączający.

 

 Rys. 1. Prototyp urządzenia laserowego do znakowania za pomocą rotujących masek transmisyjnych

 

Komórka Pockelsa zawiera kryształ DKDP/KD*P umieszczony w zamkniętej komorze z powłoką przeciwodblaskową, a okna ustawione są równolegle do ścian kryształu. KD*P jest to komórka elektrooptyczna zabudowana na bazie fosforanu dideuterium potasu. DKDP/KD*P (KD2PO4) należą do najczęściej używanych komercyjnych materiałów NLO. Ze względu na dobrą transmisję UV, wysoki próg uszkodzenia i wysoką dwójłomność materiały te są zwykle używane do zwielokrotnienia – dwa, trzy lub cztery razy – działania lasera Nd:YAG.

Polaryzator składa się z płytki zamontowanej pod kątem Brewstera (czyli kątem padania promienia na powierzchnię dielektryka, przy którym promień odbity jest całkowicie spolaryzowany liniowo) i umieszczonej między komórką Pockelsa a laserem. Polaryzacja jest ustawiona poziomo.

Stała częstotliwość generacji impulsów znakujących wymusiła zaawansowane metody kształtowania profilu ruchu folii odblaskowej, aby każdorazowo dopasować położenie folii pod maską w momencie generacji błysku znakującego. W celu uzyskania zamierzonego efektu zastosowano kaskadę osi wirtualnych, dynamicznie ze sobą zsynchronizowanych; dopiero w najniższej warstwie kaskady dołączane są fizyczne osie napędowe realizujące poszczególne ruchy. W warstwie nadrzędnej pracuje oś, która z zastosowaniem technologii wirtualnych Cam Switchy wystawia sygnały inicjujące błyski laserowe. Prędkość liniowa wirtualnej osi jest wyliczana na podstawie oczekiwanej ilości znaków na pojedynczej tablicy oraz fizycznej długości tablicy. Parametry dobiera się tak, żeby impulsy były wyzwalane dokładnie z częstotliwością 20 Hz.

Następnie – w zależności od oczekiwanego trybu pracy – folia porusza się z prędkością synchroniczną do osi wirtualnej, co sprawia, że znaki pojawiają się w stałych odstępach, bez pozycjonowania względem elementów graficznych tablicy. Alternatywnie, w trybie pozycjonowania znaków laserowych na powierzchni tablicy wyliczane są wektory ruchu, aby w momencie wystąpienia błysku znakującego oczekiwany obszar tablicy znajdował się dokładnie w obszarze znaku na masce. W obu przypadkach może też dochodzić zmienny element graficzny. Wówczas rotująca oś napędzająca zespół masek jest synchronizowana z poruszającą się folią oraz osią sprzężoną z laserem w taki sposób, że w momencie wystąpienia kolejnego błysku lasera odpowiedni wzór znajduje się w obszarze wiązki znakującej lasera.

 

Rys. 2. Tor optyczny wiązki laserowej transmisyjnej maski rotującej

 

Prędkości osi napędowych odwijaka oraz nawijaka folii są dodatkowo korygowane z użyciem tzw. przekładni elektronicznej, aby na podstawie sygnału z rolki tensometrycznej uzyskać stały, właściwy naciąg folii, zadawany z pulpitu operatorskiego.

Odpowiednio zsynchronizowany impuls promieniowania laserowego po przejściu przez maskę transmisyjną tworzy na folii odblaskowej znak wodny. Jest on widoczny pod określonym kątem obserwacji. Stanowi to skuteczny element zabezpieczający tablice rejestracyjne przed fałszowaniem.

Zastosowane rozwiązania techniczne oraz konstrukcyjne pozwalają na wysoko wydajne znakowanie folii odblaskowej z prędkością przesuwu folii do 3 m/s w przypadku znaków w stałym interwale, bez pozycjonowania do tablicy rejestracyjnej, lub do około 2 m/s w przypadku znaków pozycjonowanych. Różnica w prędkości granicznej wynika z konieczności zachowania rezerwy prędkości potrzebnej w procesie nadganiania osi napędowych względem siebie.

Niezaprzeczalnie wyjątkową cechą opracowanej koncepcji jest zachowanie wydajności znakowania bez względu na stopień skomplikowania motywu graficznego, co jest poważnym problemem w metodach znakowania z użyciem lasera piszącego (z głowicami odchylającymi wiązkę). Uzyskanie dużej gęstości znaków również nie sprawia kłopotu, gdyż osiągane prędkości, mimo że nieco niższe, daleko wyprzedzają możliwości alternatywnych metod znakowania laserowego.