4/2013TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu

36

SYSTEM TESTOWANIA ODPORNOŚCI NA SKRĘCANIE DOKUMENTÓW ZABEZPIECZONYCH ELEKTRONICZNIE

Stanisław KOZIOŁ, Andrzej ZBROWSKI

S t r e s z c z e n i eSystemsłużydosprawdzeniaszkodliwegowpływuwielokrotnegoprzestrzennegoskręcaniadokumentuzwbudowanymza-bezpieczeniemwpostaciukładuRFIDlubinnymzabezpieczeniemelektronicznymnajegowłaściwościfizyczneifunkcjonalne.ZajegopomocąrealizowanesąmetodytestowezalecaneprzezMiędzynarodowąOrganizacjęLotnictwaCywilnego(ICAO)inormęPN-ISO/IEC10373-1dotyczącąkartidentyfikacyjnych.Badaniepowodujeprzyspieszonezużyciewielowarstwowegodokumentugłówniewobszarze,wktórymznajdujesięantenaukładuRFIDijejpołączenia.Dowykonaniatestuwykorzystywanyjestprzyrządkalibracyjnydomierzeniakątaskręceniadokumentupoddziałaniemobcią-żeniaskrętnegorównego0,3Nmoraztesterdorealizacjizadanejliczbycykliskręcania.Badanydokumentjestumieszczanywszczękachwykonującychnaprzemienneruchyskrętneokąciedochodzącymdo±20º.Przyrządkalibrującyposiadaukładyobciążania ipomiarukątaskręcenia,a testerumożliwiającyrównoczesnebadaniesześciupróbekregulacjękątaskręcenia iprogramatorliczbycykli.Wceluumożliwieniabadaniadokumentóworóżnychwymiarachzewnętrznychurządzeniaposiadająmożliwość regulacji rozstawuszczękorazelementypozwalającenasymetrycznemocowaniewnichdokumentówo różnejwielkości.Plan testuprzewidujewykonanie500cykliobustronnegoskręcaniasymulującychobciążeniawystępującepodczasużytko-wania,anastępniekontrolępoprawnościdziałaniazabezpieczeniaelektronicznegoorazinnychcechużytkowychbadanegodokumentu.Metodatestowaniaodpornościnawielokrotneprzestrzenneskręcaniemożebyćstosowanarównieżdobadaniainnychwyrobówpoddawanychwtrakcieużytkowaniapodobnymobciążeniom,np.różnegorodzajupołączeńklejonych,wyro-bówwielowarstwowych,laminatówczypowłokochronnych.

S ł o w a k l u c z o w eRFID,trwałośćdokumentów,skręcanieprzestrzenne,testtrwałościowy,kartyidentyfikacyjne

Wprowadzenie

Systemy zabezpieczeń z zastosowaniem identyfika-torówelektronicznychsącorazszerzejwykorzystywane w ochronie obiektowej, ochronie danych, bezpieczeń-stwiepublicznym,jakiwkomercyjnychdziedzinachgo-spodarki związanych z przepływem towarów, ochronąmarki i autentyczności produktu czy też ochronąwize-runkuproducenta.

SzczególnymobszaremzastosowańsystemówRFIDjestautoryzacjadokumentówpodróżyiinnychdokumen-tówosobistychemitowanychobecniewpostacikartiden-tyfikacyjnych[1–3].

Naproducentówpaszportówzwbudowanymzabez-pieczeniemRFID [4] iwszelkiego rodzaju kart identyfi-kacyjnychorganizacjekrajowe,międzynarodoweiunijnenakładająobowiązekzapewnieniaodpowiedniej trwało-ściemitowanychdokumentów[5–8].

Testowanie odporności dokumentów na skręcanie

Przestrzenne skręcanie badanego dokumentu służydosymulowaniaobciążeń,jakiemogąwystąpićpodczasużytkowanianaskutekwadliwegoprzechowywania,no-szeniawkieszeniubrania,torebce,niestarannegoprze-glądaniaitp.

Rys.1.Schemattestunaprzemiennegoskręcaniapaszportu[5]:a)–geometriaukładutestowego,b)–sposóbzamocowaniakrawę-dzidokumentuwszczęce,c)–przebiegwczasienaprzemiennegoruchuskręcającego

Fig.1.Diagramofalternatepassporttwisting[5]:a)–geometryofthetestingsystem,b)–documentplacementinthejaw,c)–courseof alternate twisting motion in time

TiAM_4_2013.indd 36 2013-11-18 09:16:07

TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu4/2013

37

Badanydokumentjestumieszczanywdwóchwychyl-nychszczękach(rys.1).Szczękiwykonująnaprzemien-ny ruch obrotowy o kąt odpowiadający odkształceniudokumentupoddanegodziałaniumomentuskręcającego ookreślonejwartości(max30º).Czaswykonaniajedne-gocykluobciążeniowegowynosi2s,aliczbacyklimożebyćdowolnieprogramowanazapomocąlicznika.

Dowykonania testu potrzebny jest przyrząd kalibra-cyjnydomierzeniakątaskręceniadokumentupoddzia-łaniemodpowiedniegoobciążeniaskrętnegooraztesterdorealizacjizadanejliczbycykliskręcania.

Testowanie odporności dokumentu na skręcanie po-lega na poddaniu go określonej liczbie cykli skręcania,a następnie na sprawdzeniu właściwości użytkowych, w szczególności poprawności działania zabezpieczają-cegoukładuRFIDitrwałościzapisanychwnimdanych.

Przyrząd kalibracyjny

Przyrządkalibracyjnysłużydowyznaczeniakątaskrę-ceniadokumentupodwpływemokreślonegoobciążeniaskręcającego,wprzypadkubadaniaksiążeczekpaszpor-towychzgodniezzaleceniamiICAOrównego0,3Nm.

Przyrządprzedstawiononarys.2wpostaciwydrukumodeluprzestrzennego.Ruchomaszczęka1 o poziomej osi obrotu jest połączona z krążkiem2, na którym jestnawiniętecięgnozzawieszonymobciążnikiem8 o okre-ślonejmasie.Szczękamamożliwośćregulacjirozstawupowierzchni roboczych, co pozwala na umieszczanie w niej dokumentów o różnej grubości z wymaganymluzem, jak na rys. 1b. Jest zaopatrzonawogranicznikipołączone śrubowym mechanizmem rzymskim, któreutrzymują badaną próbkę w położeniu symetrycznymwzględemjejosiobrotu.Siłaciężkościdziałającanaob-ciążnikpowodujeobracaniesięszczękiiprzykładaniedozamocowanego w niej dokumentu momentu skręcają-cego.Wartośćmomentumożebyćregulowanapoprzezzmianęobciążnika.Wywołanyobciążeniemkąt skręce-niaodczytujesięnapodziałcenaniesionejnakrążku.

Szczękastała5oregulowanympołożeniuusytuowananaprzeciwkoszczękiruchomejoanalogicznejkonstruk-cji pozwala na unieruchomienie przeciwległej krawędzipróbki. Odległość między szczękami jest regulowana w celu dostosowania do długości badanego obiektu (rys.1a).

Wtabeli1zamieszczonoprzykładowewynikipomia-rówkątaskręceniaróżnychdokumentówikartidentyfika-cyjnych stosowanych w praktyce.

Rys.2.Modelprzyrządukalibracyjnegodobadaniasztywnościskrętnejdokumentów:1–szczękaruchoma,2–krążekzpo-działkąkątową,3–pokrętłoregulacjiformatubadanegodoku-mentu, 4 –wskaźnik do odczytu kąta skręcenia, 5 – szczękastała,6–pokrętłoblokadyregulacjirozstawuszczęki,7–pokrę-tłoregulacjiformatupróbki,8–obciążnik,9–korpusurządzeniaFig. 2.Model of a calibrating instrument for document torsionstiffnesstesting:1–moveablejaw,2–discwithananglepitch,3–documentsizeadjustmentknob,4– twistangle indicator,5–permanentjaw,6–jawspanblockadeknob,7–samplesizeadjustmentknob,8–weight,9–body

Urządzenie testujące odporność na odkształcenia skrętne

Urządzenie służy do równoczesnego badania sze-ściu dokumentów polegającego na wykonaniu założo-nej liczby dwustronnych odkształceń skrętnych. Próbkisąumieszczane luźnowdwóchobrotowychszczękachzgodnie ze schematem rys. 1 a i b. Szczęki wykonująnaprzemiennyruchobrotowyokąt+Ri–Rodpowiada-jącyodkształceniuwyznaczonemuzapomocąprzyrządukalibracyjnego.Czaswykonaniajednegocykluobciąże-niowegowynosi 2 s, a liczba cyklimoże być dowolnieprogramowana.

Wukładziekinematycznymurządzaniazastosowanomechanizmymimośrodoweisuwakowe(rys.3).

Tabela1.Wynikipomiarówsztywnościskrętnejdokumentów(podanouzyskanewartościmaksymalne)Table1.Resultsofdocumenttorsionstiffnesstests(maximumvalues)

Lp. Badany dokument Obciążenie[mNm]

Skręcenie[º]

1 kartaidentyfikacyjnamagnetyczna(formatID-1) 210 21,5

2 biletkomunikacjipublicznejzukłademRFID(formatID-1) 60 42

3 kartabankomatowazestykowymukłademscalonym(formatID-1) 210 21,5

4 kartaidentyfikacyjnazukłademRFID(formatID-1) 210 18,5

5 książeczkapaszportowa(formatID-3) 210 17

TiAM_4_2013.indd 37 2013-11-18 09:16:07

4/2013TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu

38

Rys.3.SchematkinematycznyukładunapędowegoFig.3.Kinematicdiagramofthedrive

Urządzenieskładasięznastępującychzasadniczychzespołówkonstrukcyjnych: – układnapędowyzsilnikiemasynchronicznymiprze-

kładniąślimakowązwyjściemwpostacidwóchmi-mośrodówo regulowanych promieniach oraz prze-niesieniemnapędunaszczękiruchomezapomocąkorbowodówłożyskowanychtocznie,

– korpus urządzenia z dwoma rzędami wahliwychszczękruchomych;szczęki tworząsześćpar,a ichrozstawikątwychyleniasąregulowanemechanicz-nie,

– mechaniczneelementy regulacyjnedozmianykątawychyleniairozstawuszczękorazszczelinyszczęki,

– elektronicznyukładsterowaniapozwalającynapro-gramowanie liczby cykli odkształcenia i pozycjono-wanienapęduwcharakterystycznychpołożeniach.

Na rys. 4pokazanomodel najważniejszego zespołufunkcjonalnegourządzeniaodpowiedzialnegozaregula-cjęformatuiwywoływanieodkształceńskrętnychpróbek.

Rys.4.Modelgłównegomechanizmutesteradoprzestrzennegoskręcaniadokumentów:1–ramastałazeszczękami,2–ramaruchomazeszczękami,3–śrubyramyruchomej,4–synchro-nicznaprzekładniapasowa,5–szczęka,6–wskaźnikwymiaruformatu,7–listwynapędoweszczęk,8–korytkonaprzewodyelektryczne,9–motoreduktorFig.4.Modelofthemainmechanismofthetesterforsphericaldocument twisting:1–permanent framewith jaws,2–move-ableframewithjaws,3–moveableframescrews,4–synchro-nousbeltdrive,5–jaw,6–sizeindicator,7–gripdrives,8–trayforelectricwires,9–gearmotor

Zastosowane w nim rozwiązania konstrukcyjne po-zwalająnadostosowanieukładuwykonawczegodo te-stowaniadokumentóworóżnychwymiarach:

– regulacja wzajemnej odległości przeciwległychszczęk–zmianadługościdłuższegobokudokumen-tuwzakresieod40do186mm,

– ustawieniedokumentuwszczęcetak,byśrodekkrót-szegobokuodługościod40do125mmpokrywałsięześrodkiemszczękipodczascałegobadania,

– regulacjaszerokościrowkawszczęceodpowiedniodo grubości badanego dokumentu i wymaganegoluzuwzakresiedo8mm.

Nafotografii(rys.5)pokazanotesterprzygotowanydorealizacjibadania.

Rys.5.Testerdobadaniaodpornościdokumentównanaprze-mienneskręcanie:1–modułsterowania,2–modułszczęksta-łych,3–modułszczękprzesuwnych,4–modułnapędugłów-negoFig.5.Tester for testingdocumentendurancetospherical twi-sting:1–controlmodule,2–permanentjawsmodule,3–mo-veablejawsmodule,4–maindrivemodule

Badania dokumentów z zastosowaniem systemu

Najważniejszym zastosowaniem opisanego systemujestbadanieprzydatnościdokumentówiidentyfikatorówzawierających zabezpieczenia elektroniczne w postaciukładów RFID do długotrwałego stałego użytkowania(rys.6).

Rys.6.TestowaniepartiipaszportówFig.6.Testofseriesofpassports

TiAM_4_2013.indd 38 2013-11-18 09:16:08

TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu4/2013

39

W ramach badań weryfikacyjnych systemu przepro-wadzono próbne testy różnych dokumentów emitowa-nychobecnieprzez instytucjepaństwowe,banki i firmykomunikacyjnewEuropie.Przykładowewynikipomiaruichsztywności skrętnej zamieszczonow tabeli 1, nato-miast wyniki testów skręcania przestrzennego w przy-padku wszystkich wymienionych dokumentów okazałysiępozytywne.

Testowaniu poddano również próbne dokumentyw formacie ID-1 wytwarzane metodą sklejania z kilkuwarstwpapieru,foliiipapierusyntetycznego,któreuległyrozwarstwieniupodczastestunaskręcanie.Świadczytoozbytmałejwytrzymałościpołączeniaklejonegospajają-cegodwiewarstwymateriału.

Podsumowanie

Rozwój zabezpieczeń różnego rodzaju dokumen-tów powszechnego użytku, w tym dokumentów podró-ży, doskonalenie ich konstrukcji i emisja wielomiliono-wych nakładów wymaga sprawdzania ich właściwościużytkowych na etapie opracowania nowych rozwiązań ikontrolibieżącejprodukcji.Opisanysystemtestowaniaodpornościnaskręcaniedokumentówzabezpieczonychelektroniczniejestprzykłademmetodykontroliodtwarza-jącej rzeczywiste warunki użytkowania i uznanej przezorganizacjeodpowiedzialnezaichjakość.Wprowadzone w urządzeniach tworzących system regulacje parame-trów przeprowadzanych testów pozwalają na wykorzy-stanieichdobadaniapróbekdokumentówlubichczęściskładowychróżnychtypów,formatów,sztywności ikon-strukcji. Metoda testowania odporności na wielokrotneprzestrzenneskręcaniemożebyćstosowanarównieżdobadaniainnychwyrobówpoddawanychwtrakcieużytko-waniapodobnymobciążeniom,np.różnegorodzajupołą-czeńklejonych,wyrobówwielowarstwowych,laminatów,powłokochronnychitp.

Praca naukowa wykonana w ramach realizacji Projektu Badawczego Rozwojowego nr OR00003909 pn. „System i pilotowa implementacja zabezpieczeń elektronicznych zawierających układy RFID”.

LITERATURA

1. Neuby B.L., Rudin E.:Radio Frequency Identifica-tion: A Panacea for Governments?PublicOrganiza-tionReview.Vol.: 8, Issue:4,December2008,pp.329–345.

2. WitschnigH.;Merlin, E.:About history, basics and applications of RFID technology. ElektrotechnikundInformationstechnik,Vol.:123,Issue:3,March2006,pp.61–71.

3. Doc 9303 Machine Readable Travel Documents. ICAOSixthEdition2006.

4. RFID Smart Labels – A ‘How to’ guide to manufactu-ring and performance for the label converter.TarsusE&LPublication,London2007.

5. Machine Readable Travel Documents.TechnicalRe-port:DurabilityofMachineReadablePassportsVer-sion3.2,ICAO2006.

6. PN-ISO/IEC 7810:1997/Ap1:2002 Karty identyfika-cyjne–Charakterystykifizyczne.

7. PN-ISO/IEC 10373-1:2008 Karty identyfikacyjne –Metodybadań.

8. ISO/IEC24789-1Cardservicelife–Part1:Applica-tionprofilesandrequirements,–Part2:Methodsofevaluation.

_______________________Drinż.StanisławKozioł–InstytutTechnologiiEksploata-cji-PIB,26-600Radom,ul.Pułaskiego6/10,e-mail:sta-nisław.koziol@itee.radom.pl.Dr inż.Andrzej Zbrowski – InstytutTechnologii Eksplo-atacji-PIB, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10, e-mail:andrzej.zbrowski@itee.radom.pl.

THE SYSTEM FOR TESTING THE ENDURANCE FOR TWISTING OF ELECTRONICALLY TAGGED DOCUMENTS

A b s t r a c tTheaimofthesystemistostudythenegativeimpactofrepeatedsphericaltwistingofanelectronicallytaggeddocumentontoitsphysicalandfunctionalproperties.ThesystemallowsfortheexecutionoftestsaccordingtothetestmethodsspecifiedbyICAOandthePN-ISO/IEC10373-1normconcerningIDcards.Thetestresultsinanincreasedwearofamultilayereddocu-ment,particularlyintheareawheretheRFIDchipislocated.Thetestisconductedwiththeuseofacalibratinginstrumentthatmeasuresthedocumenttwistangleattheloadof0.3Nm,andatesterfortheexecutionofagivennumberoftwistcycles.Thetesteddocumentisplacedinjawsthatperform±20ºalternatetorsionmovements.Thecalibratingdeviceisequippedwithaloadsystemandananglemeasurementsystem,whereasthetester–hasatwistangleadjustmentsystemandacyclenumberprogrammer.Thetesterenablesasimultaneoustestingofsixsamples.Thejawspanandtheelementenablingsymmetricdocumentplacementcanbeadjusted,whichallowstestsofdifferentlysizeddocumentstobeperformed.Thetestplanexpects500cyclesoftwo-sidedtwistingtobeperformedbeforetheefficiencyoftheRFIDinletisverified.Theaforementionedtestmethodcanalsobeusedintestsofotherproducts,whichcanbesubjecttotwo-sidedtwistingduringtheiroperation,i.e.:gluedjoints,multilayeredproducts,laminatesorprotectivecoatings.

K e y w o r d sRFID,documentdurability,sphericaltwisting,endurancetests,IDcards

TiAM_4_2013.indd 39 2013-11-18 09:16:08