印刷网点点阵编码赋码与在线检测方法

朱立红，李雪枚，顾泽苍，赵严，陈锡蓉，刘晓，步荣霞，许文才，罗世勇

（1.中国防伪行业协会，北京 100028；2.北京印刷学院，北京 102600；3.天津市阿波罗信息技术有限公司，天津 300010；4.凌云光技术集团有限责任公司，北京 100094）

印刷网点点阵编码赋码与在线检测方法

朱立红1，李雪枚2，顾泽苍3，赵严4，陈锡蓉1，刘晓2，步荣霞2，许文才2，罗世勇2

（1.中国防伪行业协会，北京 100028；2.北京印刷学院，北京 102600；3.天津市阿波罗信息技术有限公司，天津 300010；4.凌云光技术集团有限责任公司，北京 100094）

印刷网点点阵编码是一种新型物联网标识。其根据印刷网点的位置、方向、形状、分布通过相位调制算法进行编码和解码，将编码信息隐藏在印刷图文中，具有隐形、信息储存量大、防复制、低成本、高容错，智能手机识读、信息安全的特点。低成本、大批量正确在包装印刷品上赋码是其工业化应用的前提。本文介绍了印刷网点点阵编码超高速大印量在线赋码凹版印刷系统、超高速平张纸离线可变信息喷码系统以及保证正确赋码的高速高精度在线检测系统。

印刷网点点阵编码；物联网标识；在线赋码；在线检测

1 引言

物联网技术在商品可追溯方面应用规模发展迅猛，物联网的入口标识技术是物联网发展的核心技术之一。印刷网点点阵编码是一种新型物联网入口标识[1]，具有几何学或物理学分布的光学可读性图形编码。可在二维印刷基材的图像中，埋入大量信息的技术。以网点在空间分布来记录多比特信息。在印刷图像上只占有2.8%的印刷面积，而把97%以上的空间给印刷图像，所以能和图像融合，不影响商品包装的美观。和目前工业应用的二维码（后称QR码）相比[2]，印刷网点点阵编码技术特点[3]：(1)解决了显性的QR码占用包装图案空间，影响包装美观的问题；印刷网点点阵编码无需要占用特定空间，可保持商品包装的美观性。(2)解决了QR码能随意被生成，不能作为商品ID的问题；印刷网点点阵编码符合国际EPC标准，可作为世界所有商品的唯一身份。(3)解决了QR码隐藏病毒，危害信息等安全问题。印刷网点点阵编码可抗病毒感染，信息加密与信息隐藏相融合。(4)印刷网点点阵编码技术已经拥有国家标准，其是在《网屏编码防伪技术条件》（GB/T 29260-2012）基础上通过更深入的研究提出的具有更强防伪功能的新型编码，其基础标准由国家标准化委员会于2012年12月31日批准发布[4]。低成本正确赋码是其工业化应用的前提，本文介绍了印刷赋码和在线检测赋码系统。

2 印刷网点点阵编码赋码系统

根据现用主流凹版印刷机特点以及被包装商品的特点，提出两种凹版码解决方案。

2.1 超高速大印量在线赋码可变信息凹版印刷系统

在不损坏现有印刷机功能的前提下，设计研制了在凹版印刷机上加装高速喷码系统和在线检测系统，解决了喷墨油墨固化速度远低于印刷速度的难题，形成超高速大面积在线赋码可变信息凹版印刷系统。

系统具有四大特点：(1)具有超高速的赋码可变信息批处理能力，可实现超过300m/min的无间隔的可变信息喷码。在现有主流凹版印刷机上进行改造，赋码速度(即印刷速度)可达到300m/min，印刷基材幅宽800-1300mm，在进行可变信息凹版印刷的同时，进行赋码正确性的在线检测，保持了现有印刷机的精度，具有印刷效率高，导入成本低的特点。(2)排版数据、喷码、UV固化以及在线检测联动自律分散控制，操作简单方便。喷头、UV固化装置以及在线检测装置的位置联动并可自动定位。凹版印刷机体积大、可利用空间小,无法人为地调整喷头、UV-LED固化装置和在线检测装置的位置。本系统通过拼版软件所给出的喷头和标识的位置关系，全自动地进行位置调整，操作方便。(3)导入特殊的高精度代码喷印位置自动跟踪EPC技术，获得高精度的代码位置定位。系统可以适应不同幅宽的印刷基材，EPC传感器可以自动的调整位置，控制精度高，便于现场操作。(4)适用于大批量喷码，喷头可自动维护，可解决传统喷码机需要每小时压墨的问题，可做到无间断地连续可变信息赋码。系统充分考虑了在超高速的印刷基材传送过程中印刷基材由于张力的变化所产生的非线性抖动、传送系统的非线性运动、以及在印刷基材悬空状态下保证赋码的质量等因素。增加张力控制装置解决了印刷基材在超高速的传送中的非线性机械运动造成的代码喷印不良的问题。(5)在现有凹版印刷机上，可以选择性附加Corona装置适用于PE、PVC、OPS和OPP等印刷基材。

超高速大面积在线赋码可变信息凹版印刷系统主要技术指标。见表1.

2.2 印版直接赋码，用于商品包装防窜货、销售抽奖、消费互动和商品信息溯源

一般凹印机为6色、8色和10色印刷机，利用其中一个色组的印版，直接将印刷网点点阵编码制版在凹印辊上，实现印刷网点点阵编码凹印在线赋码，直接隐形于图文中。

通过图中可以看出，印刷网点点阵编码可以是不变的，也可以是变化的编码。变化的编码可以用于防窜货，销售抽奖、消费互动和商品信息溯源。

2.3 超高速平张纸离线可变信息赋码系统(单张、胶印)

1)利用电荷藕合器件(Charge Coupled Device，CCD)光学传感器实现光轴自动高精度位置控制，解决了高速平张纸传送中喷码位置难控制的难题。

2)送纸装置

采用平张纸落地分段式送料方式，用平张纸推车直接将纸张推入送料装置中。

3)适用的基材

普通纸、卡纸和激光全息转移纸等多种纸质基材。4)超高速可变信息批处理系统

采用特殊的可变信息批处理技术，可实现超过每小时25000张以上的代码零间距超高速赋码。

5)卓越的连续喷码效果

充分考虑连续喷墨的技术要求，采用特殊的技术措施和喷头自动维护装置，保证超高速连续喷码效果。

3 印刷网点点阵编码在线检测系统

图1是印刷网点点阵编码在线检测系统示意图。由高速照相机，检测器主机，屏幕显示，照明电源，红外线照明，定位传感器，速度传感器组成。要求照相机的分解能力要大于1800dpi×1800dpi，以符合检测的分解能力要大于3倍的检测精度。图2是印刷网点点阵编码在线检测界面。

表1 超高速大印量在线赋码可变信息喷码系统

表2 超高速平张纸离线可变信息喷码系统技术指标

图1 印刷网点点阵隐形编码在线检测系统组成图

图2 印刷网点点阵编码在线检测界面

表3 高速高精度在线检测系统技术指标

经过研究和在线检测对比试验，研制了高速高精度在线检测系统。系统组成：超高精度线扫描照相机4个，特种镜头4个，照相机电缆8套，照相机电源4套，特种照明装置4套，显示终端1套，控制中心1套。

在线检测速度可达到300m/min，完全满足国内凹版印刷和喷墨印刷赋码的速度要求。

根据印刷具体的编码个数，可集成多个图像传感器，图像传感器的分辨能力到达1800dpi×1800dpi，提高在线检测的精度和准确率。

具有网络通信功能，可以与因特网实现检测数据传输，在线统计、显示。

技术指标见表3。

4 结论

印刷网点点阵编码与现有广泛应用的二维码相比，具有储存信息容量大、隐形、防复制、更强的容错能力、低成本、智能手机识读、信息更安全以及新颖的特点，是一种高性价比的物联网安全入口标识。文中介绍的超高速大印量在线赋码可变信息凹版印刷系统、超高速平张纸离线可变信息喷码系统保证了印刷网点点阵编码的低成本工业化赋码，高速高精度在线检测系统保证了编码的可靠性，为该新型物联网标识的工业化应用奠定了基础。

[1] 朱立红，顾泽苍，许文才，陈锡荣，郭南云，王慧霞，罗世永. 一种新型物联网入口标识－印刷网点点阵编码[J]. 中国包装工业，2015(9): 84-85.

[2] 快速响应矩阵码[S]. GB/T 18284-2000.

[3] 顾泽苍. 商品防伪与追溯的物联网入口核心技术－网屏编码[J]. 中国防伪报道，2014，10:56-58.

[4] 网屏编码防伪技术条件[S]. GB/T 29260-2012.

Encoding and Inline Detection Methods of Printing Screen Dots Array Code

ZHU Li-hong, LI Xue-mei, GU Ze-cang, ZHAO Yan, CHEN Xi-rong, LIU Xiao, BU Rong-xia, XU Wen-cai, LUO Shi-yong

Printing screen dots array code is a novel identification code of Internet of Things(IoT). Its encoding and decoding are based on phase modulation algorithm of the location, orientation, shape and distribution of printing screen dots. Encoding information is hidden in printed images and text. it is characteristic of invisible, large amount of information storage, anti-copy, low cost, high tolerance, smart phone literacy, information security. It is the prerequisite for industrial application that correct encoding on the packages by a low cost, high volume method. In this papar, encoding systems of printing screen dots array code with super high speed and hige volume, are presented. They include a gravure printing inline encoding system and a variable information offine inkjet encoding system. Together, a high speed and high precision inline detection system, which will ensure correct encoding, is introduced.

printing screen dots array code; identifcation code of Internet of Things(IoT); encoding system; inline detection system

TS803.8

A

1400 (2017) 05-0051-05

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.05.006

质检公益性行业科研专项项目：基于印刷网点点阵的物联网标识在线赋码与识别技术研发(201410039)；国家重大科学仪器设备开发专项：微米级高速视觉质量检测仪开发和应用(2013YQ140517)；北京市教育委员会科技重点项目(KZ201610015015)

朱立红（1974—），女，中国防伪行业协会工程师，主要研究防伪技术方向。