Введение к работе
Работа выполнена в НИИ Гознака
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор, действительный член Российской Метрологической Академии, заслуженный метролог РФ Копок А. Ф.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Василенко Георгин Иванович доктор технических наук, профессор Шершнев Евгений Сергеевич
Ведущая организация - Научно-технический центр "Атлас"
Защита состоится "
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ оптико-фнзических измерений.
Автореферат разослан 'f3 (JJOtfiTfi 1998 г.
Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.
Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.и, с.н.с.
С. В. Тихомиров
Актуальность работы
Деловая бумага (ДБ) является одним из краеугольных камней финансовой системы любой цивилизованной страпы. Поэтому забота о повышении качества деловых бумаг п их защищенности от подделок - важнейшая задача компетентных государственных органов.
Качество деловой бумаги (денежного знака, акции и любой другой ценной бумага) как готового продукта в значительной степени зависит от кондиционности исходного полуфабриката - документной бумага, а также уровня технологического процесса нанесения па нее изображений и графической информации, что, в свою очередь, определяется не только использованием наиболее совершенного оборудования, но и применением наиболее современных и качественных красок и иных необходимых материалов (лаков, клеев, компаундов и пр.).
Зашита деловой бумага от подделок достигается разными способами, однако наиболее распространенными в настоящее время являются введение в нее водяных знаков, пластиковых и металлизированных лент и полос с наносимыми на них кодирующими элементами, мелких частиц металлов я диэлектриков, а также нанесение на поверхность алфавитно-цифровой и знаковой информации красителями, обладающими отличительными оптическими и магнитными свойствами.
При решении задач повышения качества и защищенности деловых бумаг следует иметь в виду, что они являются продуктом, как правило, массового производства, нуждающимся в современных методах и средствах контроля на разных стадиях технологических процессов. Наиболее актуальными представляются задачи измерения параметров и контроля качества в оперативном режиме ДБ и лавсановой ленты бесконтактными методами и средствами, среди которых самыми предпочтительными следует признать оптические, поскольку они обладают предельным быстродействием и широкими возможностями модуляции амплитудных, спектральных, пространственных и временных параметров излучения.
Отсюда становится очевидной актуальность" решения нескольких первоочередных задач измерения ряда важных параметров, влияющих на качество ДБ, причем измерительная аппаратура должна обеспечивать возможность определения с гарантированной точностью этих параметров с целью автоматизированного контроля конечного продукта в реальном масштабе времени в ходе технологического процесса.
Состояние проблемы
Предварительный сравнительный анализ положения дел в этой области как в России, так и за рубежом, показал, что все развитые страны уделяют серьезное внимание вопросам повышения качества и степени защищенности деловых бумаг, в том числе и кредитных карт. Целый ряд ведущих заграничных фирм уже в течение двух последних десятилетии патентуют все новые способы и средства защиты от подделок деловых бумаг (раздел 1 диссертации).
Однако следует признать, что качество российских документных и деловых бумаг далеко от совершенства, не говоря о низком уровне их защищенности. Качество иностранных деловых бумаг в целом выше отечественного, но, несмотря на наличие на зарубежных банкнотах, например, нескольких охранных элементов, появление на международном рынке фальшивых дензнаков становится в последнее время не исключением, а, скорее, правилом.
Поэтому целенаправленная деятельность п части улучшения качества и повышения защищенности от подделок деловых бумаг разного назначения остается по-прежнему актуальной как за рубежом, так и, в особенности, в пашен стране.
Применительно к ДБ можно констатировать наличие общепризнанных и стандартизованных параметров и методик контроля их соответствия предъявляемым требованиям, сравнительный анализ которых содержится в разделе 1. Однако до сего времени не был исследован и нормирован такой важнейший параметр ДБ, как плоскостная деформация (в частности, банкнотной бумага) при металлографской печати. Этот параметр характеризует износостойкость деловой бумаги и сохраняемость нанесенной на нее графической и прочей информации. Для изучения характера деформации необходимо разработать методику ее моделирования и измерения с требуемой точностью, а также создать соответствующую метрологически аттестованную аппаратуру, позволяющую не только проводить исследования образцов различной бумаги в лабораторных условиях, но и сертифицировать ее по этому параметру перед запуском в полиграфическое производство.
Наиболее надежным средством защиты ДБ и, в частности, банкнотов в мировой практике признана пластиковая (чаще всего лавсановая) лента или полоса, заделываемая тем или иным способом в охраняемый обт>ект. В разделе 1 приведены результаты аналитического обзора зарубежных патентов, описывающих различные способы, средства и технологические приемы защиты ДБ. Однако в доступной автору научно-технической и патентной литературе не удалось найти сведений о методах и аппаратуре контроля лавсановой ленты (пленки) в оперативном режиме как па завершающей, так и на промежуточных стадиях технологического процесса, включая проверку равномерности распределения ее оптической плотности перед запуском в производство по нанесению различных слоев. Представляет также несомненный интерес разработка новых, более надежных способов нанесения на ленту графической информации, обеспечиваїощігх гарантию наибольшей скрытности последней.
Кроме того, качество наносимого на ДБ изображения в значительной степени зависит от эффективности заполнения красками нарезаемых па поверхности полиграфской печатной формы букв, знаков, символов, цифр и др. элементов информации. Следовательно, необходимо располагать методами и средствами глубокой профнлометрии нарезаемых резцом или фрезой канавок, профиль которых, как правило, далек от идеального.
В соответствии с изложенным целями данной работы явились разработка ряда концептуальных подходов к повышению качества и защищенности от подделок деловых бумаг, а также создание методов и автоматизированных средств измерений и контроля плоскостной деформации деловых видов бумаги и информационно-технологических параметров лавсановой ленты.
Достижение поставленной цели потребовало решения ряда научно-технических задач, а именно:
разработки структурных и принципиальных схем установок для моделирования и двухкоординагных измерений плоскостных деформаций ДБ, возникающих в процессе нанесения на нее графической и алфавитно-знаковой информации;
создания аппаратуры и проведения ее калибровок;
разработки программного обеспечения созданной автоматизированной системы;
выполнения экспериментальных исследований, обработки и анализа
полученных результатов;
- разработки структурной и принципиальной схем установки измерений
параметров ленты, характеризующих ее качество на разных стадиях технологического
процесса нанесения информации;
создания аппаратуры и проведения ее калибровки;
разработки алгоритмов автоматизированных измерений, контроля, обработки и представления результатов, а также соответствующего программного обеспечения;
- выполнения экспериментальных исследований, обработки н анализа
полученных результатов;
- выработки обоснованных предложений по интенсификации исследований н
разработок усовершенствованных технологических процессов, а также комплексных
методов и систем экспрессного автоматического контроля ДБ, способствующих
повышению ее качества и проведению сертификации.
Научная новизна работы
I. Впервые разработаны:
І.Ряд концептуальных подходов к повышению качества и защищенности от подделок ДБ.
2.Методнка и установка моделирования динамической плоскостной деформации ДБ, базирующаяся на использовании лентопротяжного механизма со строго нормированным усилием сжатия бумажного образца.
З.Автоматизированная двухкоордииатная сканирующая измерительная установка для определения с заданной точностью плоскостной деформации сухой и увлажненной бумаги, служащей основой при изготовлении ДБ.
4.На основе теоретического рассмотрения методики расчета аппаратного контура оптической системы дифракционного качества разработаны структурные схемы установок для измерения дефектов:
металлизированной лавсановой ленты;
прозрачной лавсановой ленты с нанесенными на нес. текстом или графической информацией.
II. Разработаны, изготовлены и метрологически исследованы установки, упомянутые в пп.
2,3,4.
III. Проведены экспериментальные исследования параметров плоскостной деформации и
дефектов лавсановой металлизированной ленты с нанесенной па нее графической информацией.
IV. Впервые на основе аналитического обзора методов и средств прецизионного
формирования графической информации путем выборочной деметаллизацни аліоміїніїзированиоГі лавсановой ленты рекомендовано при выборе наиболее эффективного замкнутого технологического процесса использовать метод обратного маскирования.
V. Впервые исследованы возможности и пути построения автоматизированного
бесконтактного профилометра для контроля поверхностен полиграфских печатных форм. На основе выполненного в работе теоретическою исследования показано, что измерительная аппаратура должна базироваться на принципах модуляционной интерферометрии и оптической коррелометрни.
Практическая ценность и использование
-
Установки для моделирования и определения плоскостной деформации бумаги при изготовлении ДБ впервые позволяют сертифицировать ее по этому параметру, что непосредственно влияет на качество и долговечность дензнаков и др. видов деловых бумаг. Установки используются в НИИ Гознака при выполнении научных исследований и предназначены для последующего внедрения на бумажных фабриках страны.
-
Установка для измерения дефектов металлизированной лавсановой ленты позволяет производить автоматизированный выходной контроль качества металлизации при сматывании в бобины в реальном масштабе времени, а также ее входной контроль перед началом и в процессе разрезания на полосы. Установка используется в опытном производстве НИИ Гознака
-
Установка для измерения дефектов прозрачной лавсановой ленты с нанесенным на нее текстом позволяет производить автоматизированный контроль качества печати и обнаруживать в реальном масштабе времени па подготовленной к разрезанию полосе дефекты, делающие невозможным ее дальнейшее использование. Установка используется в опытном производстве НИИ Гознака.
-
При дальнейшей реализации автоматизированного бесконтактного профплометра он может быть использован для контроля поверхностен любых полиграфскнх форм, предназначенных в том числе для изготовления ДБ.
Апробация работы. Основные материалы, представленные в диссертации, были доложены, обсуждены и одобрены на:
14-ой Российской научно-технической конференции "Неразрушающин контроль и
диагностика", Москва, 23 - 26 июня 1996 г. Всероссийской научно-технической конференции с международным участием
'Качество, Сертафнкация-97", Красноярск, 20 - 21 октября 1997 г. 10-th Annual Symposium "Electronic Imaging: Science and Technology", San Yose, California, January 25 - 30,1998.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 6 тезисов докладов на отечественной и отечественной с международным участием научно-технических конференциях, а также на международном симпозиуме.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из изложенных на 243 страницах введения, четырех разделов и заключения, списка литературы из 41 наименования, 46 рисунков, 6 таблиц, четырех приложении на 44 листах.