Laser maskowy – zabezpieczenie tablic rejestracyjnych

Laser maskowy – zabezpieczenie tablic rejestracyjnych

Polskie przedsiębiorstwo UTAL sp. z o.o., będące światowym liderem w produkcji tablic rejestracyjnych oraz maszyn i urządzeń do ich wytwarzania, opracowało wysokowydajną technologię zabezpieczania tablic rejestracyjnych przed nieautoryzowaną produkcją, znakami widocznymi pod określonymi kątami obserwacji, wykonanymi za pomocą lasera wyposażonego w synchronicznie zmienną (obrotową) maskę transmisyjną.

Laser maskowy
Prototyp urządzenia laserowego do znakowania za pomocą rotujących masek transmisyjnych

Istota zabezpieczenia polega na wykorzystaniu faktu, że przednia strona tablicy rejestracyjnej wykonana jest z folii odblaskowej posiadającej w swojej strukturze cienką warstwę aluminium, pełniącego funkcję powierzchni refleksyjnej oraz umieszczoną ponad nią warstwą mikrokulek szklanych, zatopionych w żywicy. Wskazane kulki stanowią element optyczny, zapewniając współbieżność promieni świetlnych padających i odbitych. Kontrolowane modyfikowanie warstwy aluminium, przy wykorzystaniu podczerwonego światła lasera, powoduje powstawanie znaków wodnych na powierzchni refleksyjnej, bez naruszenia pośrednich powłok. Widoczność znaku wodnego zależy wprost od kąta padania wiązki laserowej na powierzchnię folii odblaskowej. Obraz tworzony jest 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 możliwe jest tworzenie znaków wodnych o zmiennej treści, w dziedzinie dostępnych na masce obrotowej wzorów.

Tor optyczny wiązki laserowej transmisyjnej maski rotującej

Źródłem błysków światła laserowego jest oscylator, zasilany ksenonową lampą błyskową. Sterowanie emisją wiązki laserowej realizowane jest za pomocą elektrooptycznej komórki opartej na efekcie Pockelsa[1]
oraz polaryzatora. Zastosowana komórka oparta jest o anizotropowe kryształy z naniesionymi dwiema elektrodami. Współczynnik załamania światła zmienia się w funkcji natężenia pola elektrycznego.
W ten sposób koherentna wiązka światła wypuszczana jest z układu rezonansowego, tworząc impuls znakujący. Na jeden impuls lampy błyskowej przypada jeden impuls przełączający. Komórka Pockelsa zawiera kryształ DKDP (KD*P)[2] umieszczony w zamkniętej komorze z powłoką przeciwodblaskową a okna ustawione są równolegle do ścian kryształu. Polaryzator składa się z płytki, zamontowanej pod kątem Brewstera[3] 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 dopasowywać położenie folii pod maską, w momencie generacji błysku znakującego. Aby uzyskać zamierzony efekt, zastosowana została kaskada osi wirtualnych, dynamicznie do siebie zsynchronizowanych, dopiero w najniższej warstwie kaskady dołączone są fizyczne osie napędowe realizujące poszczególne ruchy. W warstwie nadrzędnej pracuje oś, która wykorzystując technologię wirtualnych Cam Switch’y wystawia sygnały inicjujące błyski laserowe. Prędkość liniowa wirtualnej osi wyliczona jest na podstawie oczekiwanej ilości znaków na pojedynczej tablicy oraz fizycznej długości tablicy. Parametry dobierane są tak, że impulsy wyzwalane są dokładnie z częstotliwością 20Hz.

Laser maskowy

Następnie w zależności od oczekiwanego trybu pracy, folia porusza się z prędkością synchroniczną do osi wirtualnej aby uzyskać znaki 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. Dodatkowo, w obu przypadkach może dochodzić zmienny element graficzny. W takim przypadku, rotująca oś napędzająca zespół masek dodatkowo synchronizowana jest z poruszającą się folią oraz osią sprzężoną z laserem w taki sposób, aby w momencie wystąpienia kolejnego błysku lasera odpowiedni wzór znajdował się w obszarze wiązki znakującej lasera.

Prędkości osi napędowych odwijaka oraz nawijaka folii dodatkowo korygowane z użyciem tzw. przekładni elektronicznej, aby w oparciu o sygnał 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 widoczny przez obserwatora pod określonym kątem obserwacji. Stanowi to skuteczny element zabezpieczający tablice rejestracyjne przed fałszowaniem.

Zastosowane rozwiązania technologiczne oraz konstrukcyjne pozwalają na wysokowydajne znakowanie folii odblaskowej przy prędkościach przesuwu folii do 3m/s w przypadku znaków w stałym interwale, bez pozycjonowania do tablicy rejestracyjnej lub do ok. 2m/s w przypadku znaków pozycjonowanych. Różnica w prędkości granicznej wynika bezpośrednio z potrzeby zachowania rezerwy prędkości potrzebnej w procesie nadganiania osi napędowych względem siebie.

Niezaprzeczalnie wyjątkową cechą zrealizowanej koncepcji jest zachowanie wydajności znakowania bez względu na stopień skomplikowania motywu graficznego, co jest kluczowym problemem w metodach znakowania w oparciu o laser piszący (z głowicami odchylającymi wiązkę). Uzyskanie dużej gęstości znaków również daje bardzo dobre efekty, gdyż  uzyskiwane prędkości, mimo, że nieco niższe, daleko wyprzedzają alternatywne metody znakowania laserowego.

***

[1] Efekt Pockelsa – zjawisko polegające na zmianie współczynnika załamania światła, proporcjonalnie do przyłożonego pola elektrycznego.

[2] Kryształ KD*P – komórka elektrooptyczna zabudowana na bazie fosforanu dideuterium potasu. DKDP / KD * P (KD2PO4) należą do najczęściej używanych komercyjnych materiałów NLO. Przy dobrej transmisji UV, wysokim progu uszkodzenia i wysokiej dwójłomności materiały te są zwykle używane do podwojenia, potrojenia i poczwórnego działania lasera Nd: YAG.

[3] Kąt Brewstera – kąt padania promienia na powierzchnię dielektryka, przy którym promień odbity jest całkowicie spolaryzowany liniowo.

Dodaj komentarz

%d bloggers like this: