張開生　侯新剛

(1.西京學(xué)院控制工程學(xué)院,陜西西安,710123；2.陜西科技大學(xué)電信學(xué)院,陜西西安,710021)

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纖維成紙過程中數(shù)字化加密方法探討

張開生1,2侯新剛1

(1.西京學(xué)院控制工程學(xué)院,陜西西安,710123；2.陜西科技大學(xué)電信學(xué)院,陜西西安,710021)

在纖維成紙過程中,通過在網(wǎng)部上方控制旋轉(zhuǎn)氣流通斷的方法可使紙漿纖維的排列呈現(xiàn)規(guī)律性交織,進(jìn)而在紙張內(nèi)部形成纖維規(guī)律性交織的圖形,以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化加密。在加密過程中,可將存儲的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化點(diǎn)陣編碼,形成可鑲嵌于紙張纖維中的點(diǎn)陣圖形。該方法容易變換圖案,加密效果獨(dú)特。

纖維成紙；數(shù)字化加密；數(shù)字化點(diǎn)陣編碼

為了辨別紙張的真假、偽劣等問題,人們發(fā)明了各種防偽紙。目前,防偽紙的生產(chǎn)方法主要有2種:一是對紙張本身進(jìn)行防偽處理;二是通過印刷的方式將防偽信息或圖標(biāo)等顯示在紙張表面[1]。

通常,產(chǎn)品的價值與用途決定是否采用防偽技術(shù)及防偽的程度。如果對防偽的要求較高,一般采用多種防偽技術(shù),以使仿造者望而生畏。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,印刷、激光全息圖標(biāo)防偽在商品防偽方面的應(yīng)用趨于減少,尤其在包裝方面防偽的應(yīng)用日趨下降,究其原因,印刷和油墨技術(shù)的發(fā)展已使采用此方式進(jìn)行防偽越來越容易被不法分子仿冒利用[2-3]。

近年來,票據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展日新月異,然而在票據(jù)業(yè)務(wù)迅速發(fā)展的同時,一些不法分子卻通過復(fù)制、變造票據(jù)等手法制造偽票據(jù),這不僅給國家造成了重大經(jīng)濟(jì)損失,而且,還影響了金融秩序的安全穩(wěn)定。在偽造的票據(jù)中,普通票據(jù)成為了主要的偽造對象：因?yàn)榇祟惼睋?jù)防偽數(shù)碼僅僅印刷在紙張表面,很容易被偽造,所以,此類數(shù)碼防偽標(biāo)簽已不能適應(yīng)當(dāng)前票據(jù)的管理識別要求。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,探索一種內(nèi)嵌式的紙張加密方法迫在眉睫,進(jìn)而提出了在纖維成紙過程中基于旋轉(zhuǎn)氣流形成點(diǎn)陣圖案的數(shù)字化加密方法。該方法擬在造紙過程中對紙張內(nèi)部進(jìn)行加密,加密信息鑲嵌于紙張纖維中,以提高仿造的難度[4-5]。

1　纖維加密總體方案設(shè)計(jì)

為了在紙張內(nèi)部嵌入數(shù)字化加密圖案,設(shè)計(jì)了一

種在纖維成紙過程中基于旋轉(zhuǎn)氣流形成點(diǎn)陣圖案的數(shù)字化加密方法,即在紙漿流動過程中,在網(wǎng)部上方利用點(diǎn)陣編碼控制器控制點(diǎn)陣氣流管的氣流,以便在流動的紙漿中形成交織點(diǎn)陣,從而在紙張內(nèi)部形成規(guī)律性交織的纖維圖形。點(diǎn)陣編碼控制器設(shè)置于造紙?jiān)O(shè)備網(wǎng)部上方,包括輸入模塊、轉(zhuǎn)換模塊、存儲模塊、處理模塊；輸入模塊與轉(zhuǎn)換模塊連接,用于輸入點(diǎn)陣圖形；轉(zhuǎn)換模塊與存儲模塊連接,將輸入的點(diǎn)陣圖形轉(zhuǎn)換成行列點(diǎn)陣數(shù)據(jù)(如16×16的點(diǎn)陣數(shù)據(jù))；處理模塊與存儲模塊連接,可依據(jù)輸入模塊轉(zhuǎn)換的圖案數(shù)據(jù),控制點(diǎn)陣控制器上相應(yīng)點(diǎn)陣氣流的通斷,從而在紙張內(nèi)部形成規(guī)律性交織的纖維圖形[6]。

圖1為在網(wǎng)部上方放置有編碼控制器和隔網(wǎng)的造紙機(jī)工況圖。圖2為造紙機(jī)網(wǎng)部放大圖,在網(wǎng)部上覆蓋有一層隔網(wǎng),點(diǎn)陣編碼控制器放置在隔網(wǎng)上方,防止編碼控制器工作時由于氣流的作用使紙漿發(fā)生絮聚。

2　內(nèi)嵌圖案的嵌入方案

在纖維成紙過程中,采用微處理器控制氣流點(diǎn)陣編碼控制器來完成內(nèi)嵌圖案的植入。內(nèi)嵌圖案植入系統(tǒng)包括鍵盤輸入模塊、手寫輸入模塊、存儲模塊、液晶顯示模塊及氣流點(diǎn)陣編碼控制器模塊；鍵盤輸入模塊主要用于輸入系統(tǒng)參數(shù),觸摸輸入模塊用于輸入氣流點(diǎn)陣圖形,微處理器將輸入的氣流點(diǎn)陣圖形轉(zhuǎn)換成行列氣流點(diǎn)陣數(shù)據(jù)(如16×16的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)),微處理器與存儲模塊連接[7- 8],一方面可以保存相關(guān)數(shù)據(jù),另一方面可依據(jù)輸入模塊轉(zhuǎn)換的圖案數(shù)據(jù),控制氣流點(diǎn)陣編碼控制器上相應(yīng)的點(diǎn)陣氣流管中氣流的通斷。內(nèi)嵌圖案植入系統(tǒng)控制原理圖如圖3所示。

圖1　造紙機(jī)工況圖

圖2　造紙機(jī)網(wǎng)部放大圖

圖3　內(nèi)嵌圖案植入系統(tǒng)控制原理圖

2.1氣流點(diǎn)陣編碼控制器

一個氣流點(diǎn)陣編碼控制器的編碼區(qū)域?yàn)檎叫?如16×16點(diǎn)陣數(shù)據(jù)),多個氣流點(diǎn)陣編碼控制器等間隔地均勻分布成環(huán)形,在隔網(wǎng)上方的環(huán)形履帶外部等間隔地均勻分布,履帶運(yùn)動方向與網(wǎng)部紙漿運(yùn)動方向一致；依據(jù)輸入模塊轉(zhuǎn)換的圖案,氣流點(diǎn)陣編碼控制器控制氣流點(diǎn)陣控制器上相應(yīng)點(diǎn)陣氣流的通斷；紙漿流過氣流點(diǎn)陣編碼控制區(qū)域時,紙漿中的纖維受到氣流點(diǎn)陣的作用聚集在與氣流點(diǎn)陣編碼控制器相對應(yīng)的隔網(wǎng)下方,進(jìn)而能夠在紙張內(nèi)部形成規(guī)律性交織的纖維圖形。履帶連接履帶電機(jī),網(wǎng)部連接網(wǎng)部電機(jī),履帶電機(jī)與網(wǎng)部電機(jī)速度相同,以保證成形后的點(diǎn)陣編碼濕紙幅不會變形。網(wǎng)部編碼控制器放大圖如圖4所示。

2.2點(diǎn)陣氣流管

點(diǎn)陣氣流管由不銹鋼管點(diǎn)陣組成,每根鋼管內(nèi)壁纏繞細(xì)鋼管。細(xì)鋼管內(nèi)有氣流通過時,在其底部形成旋轉(zhuǎn)氣流,旋轉(zhuǎn)氣流作用于紙張纖維,形成點(diǎn)陣圖案。圖5為點(diǎn)陣氣流管示意圖。

2.3數(shù)字化加密方法示例

以編碼“西京學(xué)院”為例(見圖6)對本方法進(jìn)一步說明。

氣流點(diǎn)陣編碼控制器的工作過程：在輸入模塊上輸入“西京學(xué)院”,微處理器將漢字“西京學(xué)院”轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的點(diǎn)陣編碼存儲在存儲模塊中,并根據(jù)上述數(shù)據(jù)控制氣流點(diǎn)陣編碼控制器上相應(yīng)點(diǎn)陣氣流的通斷,從而在有氣流的地方,纖維呈現(xiàn)規(guī)律交織,而在無氣流的地方,纖維雜亂無章地排列。

微處理器工作過程：將“西京學(xué)院”轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的編碼,讀取每個編碼的二進(jìn)制位,判斷該字節(jié)是否為“1”,若為“1”,則對應(yīng)的氣流管氣流被打開；若不為“1”,處理模塊讀取位數(shù)加1,控制相鄰氣流管；微處理器讀完所有的字節(jié)后返回至第一個字節(jié)。

圖4　網(wǎng)部編碼控制器放大圖

圖5　點(diǎn)陣氣流管示意圖

圖6　數(shù)字化加密方法示例圖

紙漿流過點(diǎn)陣編碼控制區(qū)域時,紙漿中的纖維受到氣流點(diǎn)陣的作用聚集在與點(diǎn)陣編碼控制器相對應(yīng)的隔網(wǎng)下方,這樣便可在紙張內(nèi)部形成規(guī)律性交織的纖維圖形。

3　結(jié)束語

目前,一些防偽紙能夠有效抵制仿制品的滋生,但大部分防偽紙是通過后期的印刷實(shí)現(xiàn)防偽的目的,即防偽特征體現(xiàn)在紙張表面,因此,這類防偽紙很容易被仿冒。為了提高紙張功能信息數(shù)字化識別的可靠性與唯一性,需對紙張進(jìn)行功能數(shù)字信息化識別,進(jìn)而提出了纖維成紙過程中在網(wǎng)部上方控制旋轉(zhuǎn)氣流通斷的方法,以使紙漿纖維規(guī)律性交織,進(jìn)而在紙張內(nèi)部形成纖維規(guī)律交織的圖像,既實(shí)現(xiàn)了防偽的目的,又提高了偽造的難度,而且,這種數(shù)字化加密方法可以很容易地更換加密圖案,加密效果獨(dú)特。

[1]陶響娥. 淺談防偽措施[J]. 印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化, 2010(4)： 13.

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(責(zé)任編輯：關(guān)穎)

The Discussion on Digital Encryption Method for Papermaking

ZHANG Kai-sheng1,2,*HOU Xin-gang1

(1.SchoolofControlEngineering，XijingUniversity，Xi′an,ShaanxiProvince， 710123； 2.CollegeofElectricalandInformationEngineering，ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi′an，ShaanxiProvince， 710021)

(*E-mail： skdzks@sina.com)

During papermaking, digital encryption on the paper could be realized by controlling rotary air flow over the wire to regularize fiber arrangement and form interweaving patterns. The method was able to convert the stored information into digital dot-array code to form lattice patterns embedded in the fibers. Therefore, it was easy for this method to change interweaving patters and the encryption effect was unique.

papermaking； digital encryption； digital dot-array code

2015-10-21

國家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(201512715802)。

張開生,男,1963年生；博士,教授；主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制理論及控制工程、制漿造紙過程控制。

E-mail:skdzks@sina.com

TQ342.742；TS75

A

1000- 6842(2016)03- 0042- 03