БЛОК ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ КАРТЫ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ И/ИЛИ ЭЛЕКТРОННОЙ ПЕРСОНАЛИЗАЦИИ
UNIT FOR MOVING AND POSITIONING THE CARD FOR LASER AND/OR ELECTRONIC PERSONALIZATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к средствам, используемым для перемещения и позиционирования карт при выполнении операций по электронной и графической персонализации, например, ID-документов с электронным носителем, например, пластиковых карт формата ID1, включая кодирование контактных и бесконтактных чипов, а также нанесение на обе стороны карты высококачественных изображений, например, с помощью лазерной гравировки с разрешением до 2000 dpi. Изобретение может быть использовано в устройствах для персонализации информации на обеих сторонах пластиковой карты с использованием лазерной технологии (т.е. лазерных персонализаторов), в том числе для печати удостоверений личности, водительских удостоверений, кредитных карт, идентификационных карт, подарочных карт, карт лояльности и т.п.
Уровень техники
Из уровня техники известны различные конструкции лазерных персонализаторов, используемые для нанесения информации на пластиковые карты, включающие несколько блоков, реализующих определённые функции в заданной технологической последовательности. Лазерный персонализатор, как правило, сочетает в себе электронную, механическую и лазерную технологии, и содержит оптический блок, входной блок с бункером для подачи карт, блок перемещения и позиционирования карт для персонализации (электронного кодирования и нанесения графической информации), выходной блок с бункером для выдачи карт, блок управления. Блок перемещения и позиционирования карты может иметь различное конструктивное исполнение, при этом важным является обеспечение точности позиционирования и надежности фиксации карты в процессе выполнения лазерной персонализации для получения высококачественных графических изображений, например, формирования полутоновой чёрно-белой фотографии, нанесения текстовой информации и подписи владельца карты, нанесения рельефных символов, линейных и двумерных штрих-кодов, и т.д. Актуальным является использование в конструкции блока перемещения и позиционирования карты модуля сброса карты, совмещенной с модулем перемещения карты, оптимизирующим маршрут транспортировки бракованной карты, что является существенным при больших объемах выпуска карт во избежание изнашивания механизмов перемещения карт, а также во избежание застревания карты во время движения.
Из уровня техники известны устройства (например, WO 2007/122443 A1, 01.11.2007), позволяющие наносить графическую информацию на обе стороны карты одновременно без использования механизма переворота карты, для чего лазерный пучок разделяется посредством светоделителя на два оптических пути, обеспечивая фокусировку разделенных пучков на соответствующих сторонах карты (один из пучков направлен к верхней стороне карты, в то время как другой направлен к ее нижней стороне). Устройство позволяет ускорить процесс печати информации за один проход карты. Однако очевидно, что средства транспортировки карты в устройстве должны быть такими, чтобы оставалось достаточно свободного пространства для выполнения персонализации сразу на двух сторонах карты, что, в свою очередь, увеличивает габариты устройства в целом и делает его достаточно сложным в исполнении.
Данная техническая проблема решается изготовлением модели устройства с двусторонней лазерной персонализацией с фиксированным положением оптического блока с одной из сторон карты и использованием в блоке перемещения и позиционирования модуля поворота (переворота или переориентации) карты. При этом требования, связанные с обеспечением точности позиционирования карты в модуле поворота карты являются крайне актуальными.
Известно устройство (US 10049320 B2, 14.08.2018) персонализации пластиковых карт с использованием печати, лазерной маркировки и других техник, в котором для обеспечения двусторонней персонализации карты после завершения обработки одной стороны карты использован механизм транспортировки с последующим переворачиванием карты для обработки второй стороны. Однако при больших объемах выпуска карт, целесообразно уменьшить путь прохождения карты во избежание изнашивания механизмов перемещения и подачи карт, а также во избежание возможных повреждений карты во время движения (царапание, застревание и т.п.).
Известен модуль транспортировки карты, выполненный в составе лазерного персонализатора LCP9660 производства компании Matica (WO2018061042). В данном устройстве использован модуль, содержащий механизм транспортировки и механизм поворота картына 180°, в котором карта в поле лазерной обработки фиксируется с использованием механизма протяжки на основе фрикционных прижимных роликов. Модуль транспортировки карты содержит корпус, состоящий из двух вертикально ориентированных стенок, соединенных между собой штангами, с возможностью перемещения между стенками и штангами карты; шаговый двигатель, закрепленный на стенке корпуса с ее внешней стороны; две пары роликов, закрепленные в корпусе со стороны его входа и выхода по направлению перемещения карты, при этом ролики в каждой паре расположены один над другим с зазором для перемещения карты при вращении роликов, где один из роликов каждой пары соединен с шаговым двигателем; оптопары, предназначенные для индикации положения карты.
Недостатком данного модуля транспортировки карты является использование роликов, размещенных по всей ширине карты и занимающих значительную площадь поверхности карты, что уменьшает площадь карты, доступной для лазерной обработки, а также отсутствие механизма точной фокусировки карты в поле обработки, что может привести к ошибкам нанесения информации (расхождение информации, гравируемой лазером, и полиграфических запечатанных полей; превышение, как правило, на 0,15-0,25 мм определенного уровня несовпадения информации считается браком). Кроме этого, использование роликового механизма подачи для позиционирования карты под персонализацию создает избыточное усилие, что может приводить к смещению, перекосу или деформации карты, и, следовательно, к снижению точности нанесения информации.  Кроме того, используемый фрикционный механизм протяжки карт не исключает ошибки проскальзывания карт при позиционировании в поле гравировки, что также приводит к ошибкам нанесения информации в требуемых областях на карте. Проскальзывания карт могут участиться при длительной эксплуатации персонализатора, поскольку фрикционные ролики подвергаются износу, увеличивая количество бракованных карт. Кроме того, в данном модуле функция сброса бракованной карты может быть реализована с помощью механизма поворота корпуса, например, при наклонном положении платформы, перемещением соответствующих роликов, что увеличивает площадь, занимаемую данным модулем, необходимую для установки емкости для сброса карт. Кроме того, известное устройство является сложным, содержащим большое количество кинематических элементов.
Из уровня техники известно устройство транспортировки и ориентации карты в принтере (US10384883) с функцией переворачивания карты на 180° после завершения печати на одной основной поверхности карты, для выполнения печати на второй ее стороне. При этом для выполнения печати на второй стороне после переворачивания карты на 180° ее необходимо вывести из рабочей области устройства, затем заново ввести для выполнения гравировки уже на противоположной стороне карты. В одном блоке совмещены механизм поворота карты и ее транспортировки. Механизм транспортировки карты контактирует с боковой (торцевой) поверхностью карты, не контактируя с ее основной поверхностью, на которую наносится информация для персонализации. Устройство содержит поворотную платформу, имеющую верхнюю поверхность для размещения пластиковой карты, по меньшей мере, одно приводимое в действие устройство транспортировки карты, установленное на поворотной платформе и вращающееся вместе с ней. Устройство для транспортировки карты содержит шаговый электродвигатель, соединенный с закрепленными на поворотной платформе исполнительными роликовыми механизмами, размещенными с противоположных сторон платформы, которые выполнены с возможностью зацепления с торцом пластиковой карты без механического зацепления с основной поверхностью пластиковой карты. Исполнительный роликовый механизм содержит приводной ролик, промежуточные ролики и ремень, через который обеспечивается зацепление с торцом карты, перемещаемый ведущим и промежуточным роликами. При этом шаговый электродвигатель с элементами для перемещения исполнительных механизмов размещен с одной из сторон поворотной платформы. Помимо поворота карты на 180°, устройство ориентации карты может перемещать карту под любым углом относительно направления перемещения карты через принтер. Сброс карты в данном устройстве может осуществляться при наклонном положении платформы перемещением соответствующих роликов.
Однако процесс нанесения лазерной гравировки с двух сторон пластиковой карты включает несколько этапов, на первом из которых при рабочем положении поворотной платформы  осуществляется нанесение информации с одной стороны карты, после чего производится поворот карты на 180° с помощью механизма переворота, далее с помощью механизма транспортировки карта перемещается за пределы области гравировки, затем механизм поворота вращением на 180° перемещает платформу в рабочее положение с последующим возвратом карты в данный механизм для проведения лазерной гравировки на ее второй стороне. Данный многоэтапный процесс перемещения карты для двусторонней маркировки увеличивает время, затрачиваемое на лазерную персонализацию карты. Кроме того, механизм транспортировки карты не обеспечивает ее фиксированное положение по высоте, которое необходимо в процессе лазерной гравировки, требующей высокоточного выдерживания расстояния от карты до оптической системы гравирующего лазера. Кроме того, расположение роликов механизма перемещения карты со стороны ее торцевых поверхностей, сжимающих карту, может приводить к отклонению от ее свободного размещения на поверхности платформы, что в свою очередь, может приводить к снижению точности лазерной гравировки. Кроме того, известное устройство не позволяет проводить сквозную лазерную гравировку, является сложным, содержащим большое количество кинематических элементов. Кроме того, в данном устройстве транспортировки карты отсутствует механизм сброса карты как таковой. Данная функция в данном устройстве может быть реализована с помощью механизма поворота, например, при наклонном положении платформы перемещением соответствующих роликов.
Наиболее близким к заявляемому блоку является устройство для перемещения и позиционирования карты при ее персонализации, включающее модуль переворота карты, содержащий держатель карты (WO2019171104), с помощью которого осуществляется нанесение графической информации на обеих сторонах пластиковой карты с использованием лазерной технологии, при этом модуль переворота карты размещен за пределами рабочей области лазерной гравировки. Держатель карты состоит из двух вертикальных пластин, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга, при этом пластины снабжены пазами для перемещения по ним пластиковой карты в горизонтальной плоскости. Для перемещения карты между двумя вертикальными пластинами сконструированы четыре пары роликов, закрепленные с внутренней стороны пластин - по две пары роликов на каждой из пластин, где один из роликов в каждой паре расположен над пазом, второй – под пазом, с возможностью удержания края карты и ее перемещения между пластинами. Приводом с электродвигателем соединены нижние ролики. Точное и фиксированное положение карты контролируется оптическим датчиком. Требуемое положение карты для гравировки обеспечивается указанными четырьмя парами роликов, которые надежно удерживают карту до завершения гравировки.
Однако для данной конструкции также характерны недостатки, связанные с многоэтапностью процесса гравировки с двух ее сторон, которые присутствуют в устройстве, описанном в US10384883, при этом модуль поворота карты на 180° не соединен с держателем карты и расположен за пределами области гравировки.
Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам, раскрытым при описании уровня техники, включая повышение точности двусторонней лазерной персонализации карты и, как следствие - повышение процента выхода карт с высококачественной маркировкой, при уменьшении времени, затрачиваемого на персонализацию карты и обеспечении доступности максимально возможной площади поверхности карты для нанесения информации.
Раскрытие сущности изобретения
Техническим результатом является разработка блока перемещения и позиционирования карты при лазерной и/или электронной персонализации, содержащего модуль поворота карты лазерного персонализатора, реализующий переворот карты на 180° и/или поворот карты на заданный угол в рабочей области оптического блока лазерного персонализатора с обеспечением высокой точности позиционирования карты при осуществлении персонализации при уменьшении времени, затрачиваемого на персонализацию карты и обеспечении доступности максимально возможной площади поверхности карты для нанесения информации.
Точность позиционирования карты в лазерном персонализаторе обеспечивается конструкцией блока перемещения и позиционирования карты, содержащего модуль поворота карты лазерного персонализатора с толкателем, имеющим в своем составе толкающий шток, который, при получении соответствующего сигнала, перемещает карту, например, в модуль поворота карты для ее гравировки, а также выталкивает карту из данного модуля после гравировки в модуль, следующий за модулем поворота. Блок перемещения и позиционирования карты является простым в изготовлении, компактным, перемещает карту в заданный модуль с контролем точности ее позиционирования. Толкатель карты устанавливают рядом с модулем поворота, в который требуется дослать карту до упора с высокой точностью, либо продвинуть карту в разрыве между двумя роликовыми (или какими-либо другими) механизмами перемещения карты.
Дополнительным преимуществом заявляемого устройства является возможность его реализации с модулем перемещения карты, выполненным с функцией сброса карты непосредственно в модуле перемещения. Данная функция может быть использована, например, при получении сигнала о корректно или некорректно выполненной электронной и/или лазерной персонализации, с последующим перемещением карты в зону для сброса карты, расположенную в пределах корпуса данного модуля. Выполнение модуля перемещения карты, выполненного с функцией сброса карты, в совокупности с модулем поворота и толкателем, позволяет уменьшить габаритные размеры блока перемещения и позиционирования карты и, как следствие, уменьшить габариты и вес персонализатора в целом.
Технический результат достигается выполнением блока перемещения и позиционирования карты при лазерной и/или электронной персонализации, включающего модуль поворота карты, содержащий держатель карты, выполненный в виде корпуса, имеющего две соединенные между собой вертикально ориентированные стенки, расположенные с возможностью перемещения между ними карты; шаговый двигатель – с редуктором или без него, расположенный с внешней стороны корпуса; оптопары, размещенные с возможностью определения положения карты в пространстве при ее перемещении; при этом держатель карты снабжен направляющими для перемещения карты и соединен с шаговым двигателем через поворотную ось (втулку);
Отличительными признаками заявляемого блока являются:
- выполнение модуля поворота карты с возможностью переворота карты на 180° (например, для двусторонней персонализации карты) и/или поворота карты на заданный угол в рабочей области,
- наличие, по меньшей мере, одного толкателя карты, включающего шаговый двигатель, содержащий вертикально ориентированную ось; горизонтально ориентированный кронштейн, одним концом связанный с вертикально ориентированной осью шагового двигателя, на другом конце кронштейна закреплен вертикально ориентированный толкающий шток, выполненный с возможностью взаимодействия с торцом карты, в т.ч. для ее перемещения в модуле поворота,
- выполнение корпуса модуля поворота карты с упором для карты при ее перемещении по направляющим для позиционирования в рабочем положении для выполнения персонализации.
Модуль поворота выполнен с возможностью поворота карты относительно ее центральной поперечной оси (расположенной перпендикулярно направлению перемещения карты через модуль поворота), что обеспечивает точное положение карты в рабочей области после ее переворота на 180 град, которое она занимала до переворота, для персонализации второй стороны карты.
Модуль поворота блока перемещения и позиционирования карты может иметь различные варианты реализации, быть выполнен с одним или двумя толкателями, размещенными с противоположных сторон модуля по ходу перемещения карты и т.д. Представленные далее варианты реализации отдельных конструктивных элементов модуля поворота не ограничивают настоящее изобретение.
В частности, направляющие модуля поворота карты могут быть образованы протяженным выступом, сформированным с внутренней стороны каждой стенки корпуса, выполняющим функцию опорной площадки для края карты, и, по меньшей мере, парой роликов, прикрепленных к каждой стенке с обеспечением контакта с краем карты. Направляющие ролики могут быть выполнены подпружиненными. Протяженный выступ с внутренней стороны каждой стенки может быть реализован при выполнении стенки корпуса со ступенчатым профилем поперечного сечения, при этом ступень стенки выполняет функцию опорной площадки для карты. Предпочтительно выполнение выступа опорной площадки шириной не более 0,7 мм. Максимальная ширина выступа опорной площадки определяется необходимостью доступа к определенной поверхности карты для нанесения информации.
Модуль поворота для повышения точности позиционирования карты в процессе лазерной персонализации может быть снабжен узлом фиксации корпуса в рабочем положении, закрепленным с внешней стороны корпуса. В одном из вариантов осуществления модуля поворота узел фиксации корпуса включает магниты, которые могут быть закреплены на кронштейне шагового двигателя, и флажок, закрепленный на стенке корпуса с возможностью размещения в зазоре оптопары. В другом варианте выполнения модуля поворота магниты могут быть закреплены на передней опоре (или стойке) корпуса, которая расположена напротив стенки корпуса, с которой соединен шаговый двигатель.
Корпус снабжен передней опорой, содержащей стойку, выполненную с возможностью закрепления на ней с помощью втулки и подшипника передней стенки корпуса, расположенной напротив стенки, с которой соединен шаговый двигатель, при этом стойка выполнена с отверстием для втулки, а ось подшипника совпадает с осью шагового двигателя. Оптопары в модуле поворота могут быть размещены на кронштейне шагового двигателя или на передней опоре (или стойке) корпуса.
Модуль поворота может содержать датчик рабочего положения карты для лазерной персонализации, например, инфракрасный, выполненный с возможностью индикации положения карты при достижении карты упора. Датчик может быть закреплен на отдельном кронштейне, расположенном под упором для карты.
Для электронной персонализации модуль поворота может содержать RFID устройство, выносная антенна которого установлена внутри корпуса над или под областью для размещения карты. Кроме того, модуль может содержать абсолютный энкодер (датчик углового положения карты), установленный, например, на поворотной оси (втулке).
Толкатель в модуле поворота карты также может иметь различные варианты реализации. Представленные далее конструктивные решения отдельных элементов толкателя не ограничивают настоящее изобретение.
В частности, горизонтально ориентированный кронштейн толкателя карты предпочтительно выполнен из двух подвижно соединенных частей, первая часть которого закреплена на вертикально ориентированной оси шагового двигателя, вторая часть выполнена подпружиненной, на конце которой закреплена вертикально ориентированная контактная ось (толкающий шток), выполненная с возможностью взаимодействия с торцом карты. В толкателе карты выполнение второй, подпружиненной, части горизонтально ориентированного кронштейна может быть реализовано посредством соединения частей кронштейна с помощью пластинчатой пружины, закрепленной, например, со стороны боковой поверхности кронштейна. При фиксированном положении первой части кронштейна, которая соединена с вертикально ориентированной осью шагового двигателя, вторая часть, на конце которой закреплена контактная ось, выполнена с возможностью перемещения на угол до 15° град. относительно первой части кронштейна.
Толкатель карты предпочтительно снабжен двумя оптопарами и флажком, закрепленным на оси шагового двигателя с возможностью размещения в зазоре оптопар для индикации двух крайних положений толкающего штока – его рабочего и нерабочего положений, где в рабочем положении контактная ось расположена в области перемещения карты, в нерабочем положении - за ее пределами. Оптопары могут быть закреплены на отдельных кронштейнах. Флажок может быть размещен на отдельном горизонтально ориентированном кронштейне.
Шаговый двигатель может быть размещен на опоре посредством держателя, выполненного в виде горизонтально ориентированной пластины.
Блок перемещения и позиционирования карты также может быть дополнительно укомплектован модулем перемещения, который в свою очередь может иметь различные варианты реализации. Представленные далее конструктивные решения отдельных элементов модуля перемещения не ограничивают настоящее изобретение.
В одном из вариантов осуществления изобретения модуль перемещения включает корпус, содержащий две соединенные между собой вертикально ориентированные стенки, расположенные с возможностью перемещения между ними карты; шаговый двигатель, расположенный с внешней стороны корпуса; две пары роликов, закрепленные в корпусе со стороны его входа и выхода по направлению перемещения карты, где ролики в каждой паре расположены один над другим с возможностью перемещения карты при вращении роликов, при этом, по меньшей мере, один из роликов соединен с шаговым двигателем; оптопары, размещенные с возможностью определения положения карты в пространстве при ее перемещении.
Модуль перемещения может быть выполнен с узлом сброса карты, включающим:
- подпружиненную пластину-отсекатель, размещенную между стенками и парами роликов на своей оси с возможностью поворота вокруг нее,
- ограничитель поворота пластины-отсекателя, выполненный в одном из вариантов осуществления в виде упорной штанги, расположенной на уровне верхних роликов,
- зону для сброса карты, расположенную в нижней части корпуса между его стенками, в которой может быть установлен лоток для карт (готовых или бракованных),
при этом подпружиненная пластина-отсекатель выполнена с возможностью перемещения карты в направлении к выходу при получении сигнала о корректной выполненной электронной и/или лазерной персонализации, и перемещения карты в зону для сброса карты в случае получения сигнала о некорректной персонализации, при этом ролики, расположенные со стороны выхода из блока, выполнены с возможностью перемещения карты в обратном направлении до упора в пластину-отсекатель.
Ограничитель поворота пластины-отсекателя может быть выполнен в виде упорной штанги, расположенной в верхней части корпуса на уровне верхних роликов. Подпружиненная пластина-отсекатель в исходном крайне верхнем положении прижата к упорной штанге, при этом пружина пластины-отсекателя выполнена с усилием, достаточным для поворота пластины-отсекателя при контакте с картой для ее перемещения между пластиной-отсекателем и упорной штангой в направлении к выходу.
Оптопара модуля перемещения для определения положения карты в пространстве при ее перемещении может быть размещена на кронштейне с внешней стороны стенки корпуса.
Для определения наличия карты в модуле перемещения оптопара снабжена диском, расположенным с внешней стороны стенки корпуса и соединенным с осью пластины-отсекателя, при этом диск снабжен флажком или прорезью с возможностью размещения в зазоре оптопары при крайне верхнем положении пластины-отсекателя, и за пределами данного зазора при отклонении пластины от крайне верхнего положения под действием карты.
В одном из вариантов осуществления модуля перемещения верхние ролики в паре в отсутствии карты могут быть расположены без зазора относительно нижних роликов, при этом один из роликов в паре выполнен подпружиненным, а стенки корпуса снабжены вертикально ориентированными пазами или прорезями для перемещения в них оси подпружиненного ролика.
В другом варианте реализации модуля перемещения ролики в каждой паре могут быть расположены с зазором для перемещения между ними карты. Ролики каждой пары, как правило, соединены с шаговым двигателем гибким ременным приводом или приводом с шестеренчатой передачей. Стенки корпуса соединены между собой штангами для придания жесткости всей конструкции модуля перемещения.
Конструктивно модуль поворота как правило располагают непосредственно под головкой оптической системы лазерной персонализации, тем самым, обеспечивая прицельную маркировку на соответствующих сторонах карты. Благодаря реализованной конструкции модуля поворота карты, включающего держатель карты, механизмов перемещения и поворота карты, выполняется лазерная персонализация с двух сторон карты в два шага в едином технологическом процессе, что, в свою очередь, дает существенное преимущество в скорости персонализации карт перед аналогичными устройствами с двусторонней маркировкой. Кроме того, конструктивные элементы - механические, электромеханические или оптоэлектронные, направленные на точное позиционирование карты в рабочем положении в процессе ее маркировки, дополнительно обеспечивают высокоточное нанесение защитной информации, микро-текста, скрытого в дизайне карты, который может быть виден при увеличении, и других визуальных элементов, повышающих безопасность карты от подделок. Точность позиционирования обеспечивается по высоте карты, необходимой при лазерной гравировке с обеспечением заданного расстояния от карты до оптической системы гравирующего лазера, по углу поворота карты, по линейным координатам – в продольном положении карты вдоль направления ее перемещения.
Кроме того, отсутствие в модуле поворота механизма транспортировки карты как такового (данный механизм размещен за пределами модуля поворота), позволяет увеличить доступную площадь полезной поверхности карты для маркировки. Недоступная область карты для персонализации, расположенная по краям карты, за счет использования в модуле поворота направляющих элементов - выступов и роликов, является минимальной – составляет, например, для одной стороны карты формата ID1 - 5,2% от всей площади поверхности карты, для оборотной стороны карты - 0,5 %. Площадь поверхности карты, которая не доступна для маркировки, может составлять до 257 кв. мм. Кроме того, дополнительным преимуществом заявляемого устройства является возможность его использования для сквозной лазерной гравировки.
Реализация блока перемещения и позиционирования карты с толкателем карты, содержащим горизонтально ориентированный кронштейн, состоящий из 2 частей (при том, что вторая часть подпружинена относительно первой), обеспечивает абсолютно точную установку карты в заданный модуль, например, в модуль поворота, до касания картой специального упора в модуле поворота, что дает возможность производить гравировку карты в строго определенном месте, обеспечивая тем самым высокое качество воспроизведения наносимой информации. Дополнительное использование двух оптопар, определяющих крайние положения горизонтально ориентированного кронштейна, обозначает рабочую зону кронштейна, что исключает возможность подачи карты в зону действия толкателя, если толкающий шток все еще находится в рабочей зоне и устройство не готово к работе с картой.
Реализация блока перемещения и позиционирования карты с модулем перемещения карты, выполненным с пластиной-отсекателем, обеспечивает функцию сброса карт, при этом пластина-отсекатель одновременно является датчиком наличия карты, без использования поворотного механизма.
Данное устройство легко масштабируется под любой формат пластиковых карт, характеризуется простотой изготовления, использования и обслуживания, а также надежностью при эксплуатации за счет использования минимально возможного количества кинематических элементов, что, в свою очередь, снижает производственные расходы, затраты на обучение персонала и обслуживание устройства.
Краткое описание чертежей и иных графических материалов
Сущность предлагаемых технических решений поясняется чертежами.
На фиг. 1 - 7 проиллюстрирована возможность выполнения блока перемещения и позиционирования карты в различных вариантах – с одним и двумя толкателями, с модулем перемещения и без него, а именно: на фиг.1 представлен вариант реализации блока перемещения и позиционирования карты, включающий модуль поворота карты лазерного персонализатора, один толкатель и модуль перемещения карты, общий вид; на фиг.2 - 4 представлен вариант реализации блока перемещения и позиционирования карты, включающий модуль поворота карты лазерного персонализатора с двумя толкателями и модуль перемещения карты, два общих аксонометрических вида – вид спереди и сзади, и вид сверху, соответственно; на фиг. 5, 6 представлен вариант реализации блока перемещения и позиционирования карты, включающий модуль поворота карты лазерного персонализатора с двумя толкателями (без модуля перемещения карты), два общих аксонометрических вида – вид спереди и сзади, соответственно; на фиг. 7 представлен сборочный чертеж варианта блока перемещения и позиционирования карты с модулем поворота и двумя толкателями.
На фиг. 8 – 11 представлен один из возможных вариантов реализации модуля поворота, а именно: на фиг. 8 представлен общий аксонометрический вид модуля поворота карты; на фиг. 9 – 11 представлен модуль поворота карты, вид на модуль справа – со стороны, противоположной шаговому двигателю; вид спереди – по ходу перемещения карты; разрез А-А модуля поворота фиг.9, соответственно.
На фиг. 12 – 21 представлен один из возможных вариантов реализации толкателя, а именно: на фиг. 12 – 14 представлен общий вид толкателя: с крышкой, без крышки, и без крышки и флажка, соответственно; на фиг.15 – представлен сборочный чертеж толкателя карты; на фиг.16 и 17 – первая и вторая части кронштейна толкателя карты, соответственно; на фиг. 18 – 21 проиллюстрирована работа толкателя карты при перемещении карты до упора модуля поворота, с последующим перемещением карты за пределы рабочей зоны модуля поворота.
На фиг. 22 – 29 представлен один из возможных вариантов реализации модуля перемещения карты с функцией сброса карты, а именно: на фиг. 22 представлен общий аксонометрический вид модуля перемещения карты с функцией сброса карты в лоток, на фиг.23 - разрез модуля в продольной вертикальной плоскости, проходящей через центральную часть корпуса (по линии А-А фиг.22); на фиг. 24 – вид сверху на модуль; на фиг. 25 – разрез модуля в поперечной вертикальной плоскости, по линии Б-Б фиг.22, на фиг. 26, 28 – виды сбоку, на фиг.27 – вид спереди, на фиг. 29 - разрез модуля в продольной горизонтальной плоскости, по линии В-В фиг.22.
На фиг. 30 - 32 представлен другой вариант реализации модуля перемещения карты с функцией сброса карты, два общих аксонометрических вида и сборочных чертеж, соответственно.
На фиг. 33 представлена схема установки – лазерного персонализатора с заявляемым модулем.
На фиг. 34 – 37 продемонстрирован алгоритм перемещения карты в блоке перемещения и позиционирования карты, содержащем модуль поворота с двумя толкателями карты, модуль перемещения.
Позициями на чертежах обозначены:
- составные части блока перемещения и позиционирования карты, где 1 - модуль поворота карты, 2 – толкатель карты, 3 - модуль перемещения карты;
- составные части модуля поворота, где 4 - шаговый двигатель, 5 – кронштейн для двигателей, 6 - ось подвески корпуса 7 модуля поворота, которая в одном из вариантов осуществления модуля поворота может совпадать с осью шагового двигателя  (см. фиг.7), 7 – корпус, 8 – стенки корпуса, 9 – штанги, соединяющие стенки корпуса, 10 – выступ – опорная площадка для карты, 11 -  ролики, 12 – упор для карты, 13 – оптопары, 14 - инфракрасный датчик, 15 -  магниты, 16 -  флажок, 17 – выносная антенна, 18 – RFID устройство (модуль), 19 - энкодер (датчик углового положения карты), 20 - стойка передней опоры корпуса 7, 21 - втулка передней опоры корпуса 7, 22 - подшипник передней опоры корпуса 7, 23 - крышка передней опоры корпуса 7;
- составные части толкателя, где 24 - шаговый двигатель, 25 – держатель, 26 – опора, 27 - вертикально ориентированная ось шагового двигателя, 28 - горизонтально ориентированный кронштейн, 29 - флажок, 30 - контактная ось (толкающий шток), 31 - оптопары, 32 – кронштейн для крепления оптопар, 33 – первая часть горизонтально ориентированного кронштейна 6, 34 – вторая часть горизонтально ориентированного кронштейна 6, 35 - пластинчатая пружина, соединяющая первую и вторую части горизонтально ориентированного кронштейна 6, 36 – защитная пластина или крышка, 37 – пластиковая карта;
- составные части модуля перемещения, где 38 – корпус модуля перемещения, 39 – стенки корпуса, 40 – штанги, соединяющие стенки корпуса, 41 – шаговый двигатель, 42 – входная пара роликов, 43 – выходная пара роликов, 44 – подпружиненная пластина-отсекатель, 45 – ограничитель поворота пластины-отсекателя в виде упорной штанги, 46 – лоток для сброса карт, 47 – оптопара, 48 – кронштейн для оптопары, 49 – диск с флажком или прорезью для размещения в зазоре оптопары, 50 – ось подпружиненной пластины-отсекателя, 51 – пружина пластины-отсекателя, 52 – прижимная пружина верхних роликов, 53 - прижимная пружина нижних роликов, 54 – пазы или прорези для перемещения в них осей подпружиненных роликов, 55 – оптопары крайних положений карты в устройстве, 56 – ось шагового двигателя, 57 - ведущий шкив, 58 - зубчатый ремень, 59 - зубчатый шкив для нижних роликов, 60 – зубчатый шкив для верхних роликов, 61 - натяжной ролик, 62 – пазы корпуса для шагового двигателя, 63 – выходное окно для готовых карт, 64 - оптический блок лазерного персонализатора, 65 - блок перемещения и позиционирования карты лазерного персонализатора, 66 - блок управления лазерного персонализатора, 67 - оптический тракт, 68 - защищенный кабель, 69 - интерфейсный кабель USB.
Осуществление изобретения
Далее представлено подробное описание заявляемого технического решения, которое не ограничивает его сущность. Специалисту понятно, что изобретение имеет широкую область применения, а именно в системах выдачи персонализированных платежных карт (кредитных и дебетовых карт), проездных карт, идентификационных удостоверений, карт контроля доступа, карт GSM (сим карт) для медицинский центров, предприятий общепита, индустрии отдыха, торговых сетей, телекоммуникационной отрасли и т.д., и описание его осуществления в составе лазерного персонализатора носит исключительно пояснительный характер, демонстрирующий возможность достижения заявленного технического результата. Заявляемое устройство может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, может изменяться конструктивный состав блока перемещения и позиционирования карты, в частности, он может быть выполнен с блоком перемещения или без него, а модуль поворота может быть снабжен одним или двумя толкателями карты. В модуле поворота и модуле перемещения могут изменяться габариты корпуса для персонализации карт разных форматов или для одновременной персонализации нескольких карт, в модуле поворота могут изменяться механизмы управления положением устройства (в области воздействия лазерного излучения) для выполнения персонализации под произвольным углом и формирования специальных защитных элементов, устройство может комплектоваться видеокамерой для контроля правильности выполнения персонализации, устройство может быть оснащено устройством (модулем) электронной персонализации (RFID модулем) для ускорения процесса выпуска карт (электронная и графическая персонализация в одной области) и т.д. В конструкции толкателя может изменяться угловой рабочий ход горизонтально ориентированного кронштейна, длина горизонтально ориентированного кронштейна, расстояние при перемещении карты толкающим штоком за счет изменения углового рабочего хода и (или) длины горизонтально ориентированного кронштейна, тип привода (шаговый двигатель, двигатель постоянного тока), усилие прижима карты к упору модуля поворота за счет изменения жесткости пластинчатой пружины. Шаговый двигатель может быть выполнен с редуктором или без него, при этом редуктор может быть выполнен с заданным передаточным отношением.
Как правило, конструкция лазерного персонализатора включает оптический блок, блок перемещения и позиционирования карты, блок управления. Оптический блок включает лазерный источник с большим диапазоном изменения параметров излучения, систему сканирования и фокусировки, которые обеспечивают высокое разрешение растровых изображений, позволяют получать большое количество оттенков серого и высокий контраст для нанесения фотографических изображений. Блок управления содержит компьютер, электронные устройства управления и управляющее программное обеспечение. Блок перемещения и позиционирования карты может быть использован совместно с другими блоками в составе лазерного персонализатора, осуществляющего процесс нанесения информации на обе стороны карты (фиг. 1 – 7, 33).
В одном из вариантов осуществления изобретения блок перемещения и позиционирования карты включает модуль поворота 1, снабженный, по меньшей мере, одним толкателем 2 (фиг.1). Модуль поворота 1 обеспечивает позиционирование карты 37 в поле оптической системы в двух положениях для нанесения изображений с двух сторон, и/или поворот на заданный угол, например, для нанесения специальной защитной маркировки, при этом модуль поворота в одном из вариантов реализации может быть снабжен устройством для электронной персонализации карты. В расширенном варианте комплектации блок перемещения и позиционирования карты может дополнительно содержать, по меньшей мере, один модуль перемещения 3, который может быть расположен с одной из сторон от модуля поворота по ходу перемещения карты. Модуль перемещения в одном из вариантов реализации может быть выполнен с функцией сброса карты, может являться входным модулем и содержать устройство электронной персонализации (бесконтактное устройство чтения-записи (считыватель)), или выходным модулем, выполненным с лотками (или бункерами) для пластиковых карт. Таким образом, блок перемещения и позиционирования карты может дополнительно содержать различные устройства в зависимости от решаемых задач.
В блоке перемещения и позиционирования карты реализована возможность поворота карты в той же области оптической системы, где происходит лазерная персонализация, что позволяет производить лазерную персонализацию с обеих сторон карты, при этом перемещение карты для ее позиционирования в модуле поворота, и последующее ее перемещение из модуля поворота, например, в выходной модуль может быть реализовано одним механизмом перемещения - толкателем. Для фиксации (позиционирования) карты под заданным углом механизм перемещения карты в модуле поворота может быть оснащен встроенным энкодером (датчиком угла поворота). Технологический процесс «взятия» карты, например, из бункера входного блока и перемещения под электронную персонализацию может происходить одновременно с перемещением уже закодированной карты под лазерную персонализацию.
Далее представлено более детальное описание каждого модуля, входящего в блок перемещения и позиционирования карты.
Согласно изобретению, модуль поворота карты
(фиг. 8 – 11) лазерного персонализатора включает корпус 7, конфигурация которого позволяет размещать и фиксировать в нем пластиковую карту 37 в рабочем положении для персонализации. Для реализации данной функции корпус 7 содержит две вертикально ориентированные стенки 8, расположенные параллельно и соединенные между собой, например, с помощью двух штанг 9 для обеспечения жесткости конструкции корпуса. Соединение стенок корпуса может быть реализовано любым другим способом, при этом средства соединения стенок корпуса, например, штанги, должны быть закреплены в стенках корпуса за пределами рабочей области размещения карты для ее персонализации, например, одна выше, вторая ниже уровня размещения карты в корпусе. Корпус снабжен приводным механизмом, обеспечивающим переворот размещенной в нем карты на 180 градусов для обеспечения двусторонней персонализации. В качестве приводного механизма может быть использован электрический шаговый двигатель 4, размещенный на кронштейне (или опоре) 5 с внешней стороны корпуса. Шаговый двигатель 4 с помощью ременной передачи передает вращение на горизонтально ориентированную ось 6, которая жестко соединена с одной из стенок корпуса предпочтительно в его центральной части. Крепление оси 6 к корпусу 7 должно быть выполнено с учетом обеспечения точности совпадения первой плоскости гравировки с одной стороны карты со второй плоскостью гравировки с противоположной стороны карты. Несовпадение данных плоскостей может приводить к необходимости смещения или корректировки фокуса лазерной системы для обеспечения точности наносимой информации. При включении электродвигателя перемещением элементов трансмиссии осуществляется поворот корпуса вокруг оси втулки.
Для перемещения и позиционирования карты в модуле поворота его корпус снабжен направляющими, которые в одном из возможных вариантов реализации образованы протяженным пазом или выступом 10, сформированным с внутренней стороны каждой стенки 8 корпуса, выполняющим функцию опорной площадки для карты, и, по меньшей мере, парой роликов 11, прикрепленных к каждой стенке с зазором относительно выступа 10 с обеспечением контакта рабочих (прижимных) поверхностей роликов 11 с краем карты. Направляющие с роликами определяют положение карты и задают направление ее перемещения. Вместо роликов могут быть использованы круглые выступы, например, в виде шайб (не вращающиеся), или выступы любой другой формы, определяющие положение карты и исключающие заклинивание в них карты в процессе ее перемещения по направляющим. В одном из вариантов осуществления изобретения протяженный выступ реализован выполнением стенки корпуса со ступенчатым профилем в поперечном сечении, при этом ступень выполняет функцию опорной площадки для карты. При этом предпочтительным является выполнение выступа шириной порядка 0,7 мм, обеспечивающей точность позиционирования карты без риска ее смещения и соскальзывания с учетом допустимых погрешностей оборудования, используемого для изготовления корпуса 7. Ролики 11 сконфигурированы с возможностью сцепления с боковой поверхностью карты, т.е в предпочтительном варианте выполнения модуля поворота зазор между роликом и выступом должен соответствовать толщине карты, при этом данные ролики предпочтительно выполнены подпружиненными, удерживают карту в процессе ее переворота и последующей персонализации. При изготовлении корпуса 7 используют ролики с шириной контактной поверхности не менее 0,7 мм, предпочтительно 1,0 мм. Таким образом, выполнение корпуса с выступом и роликами обеспечивает точное позиционирование карты при ее гравировке, как по линейным, так и по угловым координатам.
В корпусе 7 модуля поворота закреплен упор 12 для карты при ее перемещении по направляющим для точного позиционирования в рабочем положении для персонализации. Назначение упора – остановить карту в строго заданном месте в модуле поворота при ее перемещении по направляющим. Главная особенность упора – простота исполнения. Упор представляет собой планку, выполненную из того же материала, что и корпус 7, прикрепленную к торцу одной из стенок корпуса. Длина планки предпочтительно составляет не менее 1/3 расстояния между стенками, например, для корпуса под формат карты D1 длина планки может составлять 15-25 мм, высота планки – 5-10 мм, ширина - 5-10 мм. Выполнение и крепление к стенке корпуса планки реализовано с обеспечением надежности, исключающей ее смещение при фиксации карты в модуле поворота. Планка может быть выполнена с пазом под ребро карты для ее точной фиксации в заданном положении в модуле поворота.
Модуль поворота содержит оптопары 13, которые размещены на кронштейне 5 шагового двигателя 4 с противоположных сторон от шагового двигателя с возможностью определения положения карты в пространстве при ее повороте.
Модуль поворота содержит оптический, например, инфракрасный, датчик 14, фиксирующий положение карты при достижении упора 12, размещенный на отдельном кронштейне, например, под упором для карты.
Модуль поворота содержит узел фиксации корпуса 7 в рабочем положении, закрепленный с внешней стороны корпуса. Узел фиксации включает магниты 15, закрепленные на кронштейне 5 шагового двигателя 4 с противоположной от шагового двигателя 4 стороны вблизи размещения оптопар 13, и флажок 16, закрепленный на стенке 8 корпуса 7 с возможностью размещения в зазоре оптопары 13. Магниты 15 при контакте с флажком  обеспечивают точную фиксацию положения корпуса 7, в котором в свою очередь располагается карта в рабочей области модуля поворота, за счет чего достигается высокая точность позиционирования карты в горизонтальной плоскости вне зависимости от точности работы привода модуля поворота.
Конфигурация модуля поворота позволяет установить средство электронной персонализации (RFID устройство) 18 с выносной антенной 17). При этом предпочтительным вариантом является установка антенны с внутренней стороны стенки корпуса, над или под направляющими для карты. Благодаря такому решению, электронная и графическая персонализация могут производиться в одной области (параллельный процесс), при этом конструктивно антенна не будет закрывать область сканирования карты лазерным пучком и мешать процессу графической персонализации. В качестве RFID устройства могут быть использованы ACM1218U-C7, ACM1252U-Y3; ACM1252U-Z2; ACM1252U-Z6 и др.
При установке на поворотной оси (втулке) 6 абсолютного энкодера 19 (датчика абсолютного углового положения) возможен поворот корпуса модуля поворота 7 на произвольный угол с высокой точностью установки углового положения. Такое решение дает возможность формирования специальных защитных элементов на бланке карты, а также возможность установки бланка карты в поле зрения камеры для ее визуального контроля в процессе нанесения графической персонализации. Также при угловом положении модуля поворота, появляется возможность сброса бланка карты вниз, в лоток для сброса готовой или бракованной карты. В качестве абсолютного энкодера 19 могут быть использованы следующие устройства: СКБ ИС (ЛИР-ДА119А.01, ЛИР-ДА219А.01, ЛИР-ДА120А.01), OMRON (E6B2-C, E6C2-C, E6H-C) и Posital Fraba (OCD-S401G-0012-S060-5RW, OCD-CAA1B-1413-S06V-5AW, OCD-DPC1B-0013-B060-HCC).
Заявляемое устройство практически не содержит компонентов, которые могут препятствовать полному обзору поверхности карты, на которую наносится информация. Протяженный выступ с внутренней стороны стенок корпуса в поперечном сечении имеет размеры 0,7 - 1,5 мм для обеспечения надежного перемещения карты и ее позиционирования в процессе нанесения на ее поверхность только графической, или графической и электронной информации. Протяженный выступ, который выполняет функцию направляющей, и ролики, размещенные с внутренней стороны стенок, занимают минимальную площадь поверхности карты. Таким образом, лазерная персонализация может быть выполнена практически на всей поверхности карты, пока карта удерживается в модуле поворота.
Корпус модуля поворота может приводиться в действие одним электродвигателем, в то время как ролики могут приводиться в действие вторым электродвигателем.
Модуль поворота карты может быть выполнен в соответствии с фиг.7, где в качестве приводного механизма использован электрический шаговый двигатель со встроенным редуктором 4, размещенный на кронштейне (или опоре) 5 с внешней стороны корпуса. Шаговый двигатель со встроенным редуктором 4 содержит ось 6, которая жестко соединена с одной из стенок корпуса предпочтительно в его центральной части. При включении шагового двигателя со встроенным редуктором 4 осуществляется поворот корпуса вокруг оси 6. Корпус модуля поворота может быть закреплен на подшипниковой опоре, размещенной с противоположной от шагового двигателя 4 стороны корпуса. Подшипниковая опора корпуса состоит из стойки 20, втулки 21, подшипника 22 и крышки 23. Оптопары 13 модуля поворота размещены на стойке передней опоры корпуса 20 с возможностью определения положения карты в пространстве при ее повороте. Узел фиксации корпуса 7 в рабочем положении также закреплен с внешней стороны стойки 20 передней опоры корпуса, при этом магниты 15 узла фиксации закреплены на передней стенке 8 корпуса 7, вблизи размещения оптопар 13. Флажок 16 закреплен на стенке 8 корпуса 7 с возможностью размещения в зазоре оптопары 13. Антенна 17 средства электронной персонализации (RFID устройства) встроена в корпус 7, плата RFID устройства 18 размещена с внешней стороны корпуса. Абсолютный энкодер (датчик абсолютного углового положения) установлен на подшипниковой опоре, размещенной на стойке 20 передней опоры для обеспечения поворота корпуса модуля поворота 7 на заданный угол с высокой точностью.
Согласно изобретению, толкатель карты
(фиг.12 – 21) 1 устройства для лазерной и/или электронной персонализации включает шаговый двигатель 24 со встроенным редуктором, закрепленный в держателе 25, который, в свою очередь, размещен на опоре 26. Крепление шагового двигателя может быть реализовано и любым другим способом, при этом существенным является расположение шагового двигателя с обеспечением вертикально ориентированного положения его оси 27, на которой закреплен горизонтально ориентированный кронштейн 28 с флажком 29. Шаговый двигатель перемещает кронштейн 28 как по, так и против часовой стрелки, обеспечивая угловое перемещение контактной оси (толкающего штока) 30.
Кронштейн 28 соединен с вертикально ориентированной контактной осью (толкающим штоком) 30, выполненной с возможностью взаимодействия с торцом карты. При этом горизонтально ориентированный кронштейн 28 состоит из двух подвижно соединенных частей – 33 и 34, первая из которых 33 закреплена на оси 27 шагового двигателя, а вторая часть 34, на конце которой закреплена контактная ось 30, выполнена подпружиненной посредством соединения частей кронштейна с помощью плоской (пластинчатой) пружины 35. Один из возможных вариантов реализации кронштейна 28 показан на фиг. 16, 17. Соединение частей кронштейна пружиной 35 позволяет абсолютно точно установить карту в модуль поворота (до касания картой специального упора модуля поворота), что дает возможность производить гравировку карты в строго определенном месте. При фиксированном положении первой части 33 кронштейна 30, вторая часть 34, на конце которой закреплена контактная ось (толкающий шток), выполнена с возможностью перемещения на угол до 15° град.
0
Толкатель содержит оптопары 31 для определения положения контактной оси 30 в пространстве, при этом взаимное расположение оптопар 31 и флажка 29 обеспечивает индикацию двух крайних положений - рабочего и нерабочего - контактной оси (толкающего штока) 30 при перемещении кронштейна 28. Флажок 29 в одном из вариантов осуществления изобретения представляет собой плоскую деталь, выполненную, например, в виде диска, с отверстием для оси 27 шагового двигателя 24, и вырезанным сегментом, например, под углом 90. Флажок закреплен на оси 27 шагового двигателя 24 с возможностью размещения в зазоре оптопар 31. В рабочем положении контактная ось 30 расположена в области перемещения карты (взаимодействует с торцом карты), в нерабочем положении - за пределами области перемещения карты.
Заявляемый толкатель может быть установлен на любом участке лазерного персонализатора, где требуется переместить карту до упора с высокой точностью, либо продвинуть карту в разрыве 2 роликовых (или каких-либо других) механизмов перемещения карты. При этом стенки модуля, соседнего с модулем поворота со стороны размещения толкателя, выполнены с выемками для свободного перемещения контактной оси толкателя для взаимодействия с торцом карты для ее перемещения в модуль поворота или из упомянутого модуля.
В одном из вариантов реализации изобретения модуль поворота выполнен с двумя толкателями карты (фиг.2 - 7, 34 - 37). В данном варианте модуль включает два шаговых двигателя 24 со встроенными редукторами, закрепленные в держателе 25, который, в свою очередь, размещен на кронштейне 5.
модуль перемещения
Согласно изобретению  карты (см. фиг. 22-32) включает корпус 38, конфигурация которого позволяет перемещать в нем пластиковую карту и размещать в его нижней части лоток 46 для сброса карт. Корпус 38 содержит две вертикально ориентированные стенки 39, расположенные параллельно и соединенные между собой, например, с помощью двух штанг 40 для обеспечения жесткости конструкции корпуса. Соединение стенок 39 корпуса 38 может быть реализовано любым другим способом, при этом средства соединения стенок корпуса, например, штанги 40, должны быть закреплены в стенках корпуса за пределами рабочей области перемещения карты, например, в нижней части корпуса (ниже уровня перемещения карты в корпусе) и за пределами зоны (или лотка) для сброса карт.
Корпус снабжен приводным механизмом, обеспечивающим транспортировку карты. В качестве приводного механизма использован электрический шаговый двигатель 41, который размещен с внешней стороны корпуса, может быть закреплен на стенке 39 с ее внешней стороны или может быть размещен на отдельном кронштейне (или опоре).
Модуль перемещения карты содержит, по меньшей мере, две пары роликов, закрепленные в корпусе со стороны его входа и выхода – входную пару роликов 42 и выходную пару роликов 43. Расстояние между входными и выходными парами роликов выполнено меньше длины перемещаемой через модуль карты.
Каждая пара роликов содержит верхний и нижний ролики. Нижние ролики установлены на осях и втулках в отверстиях стенок корпуса и связаны с шаговым двигателем 41 зубчато-ременной передачей. Верхние ролики установлены на осях, которые, в свою очередь, размещены в вертикальных пазах 54 стенок корпуса 39.
Верхние ролики могут быть выполнены из графитизированного капролона, что обеспечивает их вращение на осях с минимальным трением, нижние ролики выполнены резино-металлическими, жестко закреплены на своих осях с помощью стопорных винтов.
Ролики в паре могут быть расположены с зазором для перемещения между ними карты, или без зазора, при этом нижние ролики каждой пары соединены с шаговым двигателем с помощью зубчато-ременной передачи. При выполнении верхнего и нижнего ролика с их расположением в отсутствии карты без зазора, один из роликов в паре выполнен прижимным. В одном из вариантов реализации изобретения прижимными в каждой паре выполнены верхние ролики. Прижим верхних роликов к нижним обеспечивается с помощью пружин 52 или 53 в виде отрезков пружинной проволоки, закрепленных с внешней стороны стенки корпуса - по одной пружине с каждой стороны. Пружинная проволока своей средней частью жестко закреплена на стенке корпуса, при этом ее свободные концы осуществляют прижим верхних роликов к нижним. При этом стенки 39 корпуса 38 выполнены с пазами 54 для размещения в них осей прижимных роликов с возможностью их вертикального перемещения, что позволяет работать с картами, различающимися по толщине. При таком выполнении роликов зазор между ними образуется при прохождении карты и равен толщине карты.
Кроме того, выполнение в выходной паре роликов верхнего (или нижнего) ролика прижимным (или подпружиненным) препятствует деформации карты при ее перемещении под пластину-отсекатель в случае получения сигнала о некорректной персонализации. При упоре одного конца карты в пластину-отсекатель противоположный ее конец еще расположен между роликами выходной пары, при этом усилием карты верхний ролик пары 43 поднимается вверх по соответствующим пазам стенок корпуса, которые выполняют функцию направляющих, что дает возможность карте переместиться в лоток для сброса карты без избыточной деформации.
Шаговый двигатель 41 содержит горизонтально ориентированную ось 56, на которую надет зубчатый ведущий шкив 57. Зубчатый ремень 58 передает вращение от шагового двигателя к нижним роликам модуля через зубчатые шкивы 59. Для обеспечения требуемого угла охвата ремнем шкива 57 используется натяжной ролик 61. Натяжение ремня обеспечивается перемещением шагового двигателя вместе с ведущим шкивом 57 в пазах корпуса 54.
Шаговый двигатель обеспечивает вращение нижних ведущих роликов как по-, так и против часовой стрелки, обеспечивая возвратно-поступательное перемещение карты в корпусе, что позволяет перемещать карту как в направлении от входа к выходу модуля (слева направо), так и в обратном направлении.
Модуль перемещения содержит узел сброса карты, включающий подпружиненную пластину-отсекатель 44, размещенную между стенками и парами роликов на своей оси с возможностью поворота вокруг нее. Пластина-отсекатель 44 расположена в корпусе таким образом, что при получении сигнала о корректно выполненной электронной и/или лазерной персонализации, она свободно пропускает карту, не препятствуя ее перемещению в направлении к выходу. В случае получения сигнала о некорректной персонализации при перемещении роликов в обратном направлении и перемещении карты в направлении к входу, пластина-отсекатель выполняет функцию стопорной или упорной для карты пластины, одновременно направляющей карту в лоток для сброса карт 46. Ось 50 пластины-отсекателя 44 и упорная штанга 45 в корпусе должны быть смещены максимально влево (ближе к входу в корпус) для уменьшения деформации карты при сбросе ее в лоток для бракованных карт.
Ограничитель поворота пластины-отсекателя выполнен в виде упорной штанги 45, расположенной на уровне верхних роликов. Подпружиненная пластина-отсекатель 44 в исходном положении прижата к упорной штанге 45, при этом пружина 51 пластины-отсекателя одним концом закреплена на диске 49 оптопары 47, а другим – к кронштейну 48 оптопары 47. Таким образом, пружина 51 тянет диск против часовой стрелки. При перемещении карты через модуль входной конец карты проходит входную пару роликов 42, затем взаимодействует с пластиной-отсекателем 44, поворачивая ее свободный конец на соответствующий угол для обеспечения требуемого зазора для перемещения карты, и карта проходит во вторую пару роликов 43. После прохождения карты между пластиной-отсекателем и штангой 45, пластина-отсекатель 44 возвращается в исходное, крайне верхнее, положение пружиной 51.
Для определения наличия карты в модуле транспортировки карты, он содержит, по меньшей мере, одну оптопару для определения положения карты в пространстве при ее перемещении. В одном из вариантов осуществления изобретения оптопара размещена на кронштейне 48 с внешней стороны стенки корпуса и снабжена диском 49, закрепленным на оси 50 пластины-отсекателя 44 с внешней стороны стенки корпуса, при этом диск 49 снабжен флажком или прорезью с возможностью размещения в зазоре оптопары 47. Размещение флажка или прорези внутри оптопары 47 характеризует крайне верхнее положение пластины отсекателя, при котором пластина-отсекатель упирается в штангу 45. Выход флажка или прорези из зазора оптопары свидетельствует об отклонении пластины-отсекателя 44 от крайне верхнего положения под действием карты. Таким образом, при отклонении пластины-отсекателя от крайне верхнего положения прорезь или флажок выходит из оптопары, в блок управления лазерного персонализатора подается сигнал, что карточка прошла через модуль перемещения карты.
Модуль может быть оснащен дополнительными оптопарами, например, в зоне входа карты и в зоне выхода карты.
Заявляемый модуль может быть установлен на входе в персонализатор, например, сразу после приемного бункера, в который закладывают карты, подлежащие обработке в персонализаторе. В этом случае, сразу после гравировки и записи данных на карту, карта подается в обратном направлении от первоначального движения до пластины-отсекателя, после чего направляется пластиной в лоток выдачи готовой продукции/брака. Подразумевается, что лоток выдачи брака и готовой продукции совмещен, а разделение их будет осуществляться вручную оператором. Возможно расположение заявляемого модуля и на выходе из персонализатора, в этом случае модуль перемещения снабжен выходным окном 63 для готовых карт.
Далее представлено описание работы заявляемого устройства, интегрированного в состав лазерного персонализатора, схема которого представлена на фиг.33
В компьютер блока управления 66 загружают программное обеспечение под цели лазерной и электронной персонализации карты. Во входном модуле блока 65 располагают одну или несколько карт для персонализации. После установки карты с помощью программного обеспечения производится запуск процесса персонализации. Механизм перемещения входного модуля передвигает карту на электронную персонализацию под считыватель, подключенный через интерфейсный кабель USB к ПК блока управления, после чего считыватель производит бесконтактную электронную персонализацию карты. После электронной персонализации карта перемещается в модуль поворота карты 1, где производится лазерная персонализация одной стороны, при этом толкатель 2, установлен с возможностью взаимодействия его контактной оси с торцом карты 37 при ее перемещении из входного блока в модуль поворота 1 карты, и обеспечивающий перемещение карты в модуль поворота карты до упора 12. Затем модуль поворота переворачивает карту на другую сторону с последующей персонализацией второй стороны карты. После окончания лазерной персонализации карта перемещается в выходной модуль блока 65, откуда она может быть извлечена. При возникновении ошибок в процессе персонализации, карта автоматически сбрасывается в лоток для сброса карт, который может быть расположен в выходном или входном модуле.
На фиг.18 - 21 представлена схема перемещения карты 37 с помощью толкателя 2 (вариант реализации изобретения с одним толкателем). В частности, на фиг.18 показано исходное положение карты перед ее перемещением влево в модуль поворота до упора. Включают шаговый двигатель со встроенным редуктором, который производит разворот вала с кронштейном на определенный угол, где заданный угол определяется числом шагов шагового двигателя, умноженным на передаточное отношение редуктора. Данный параметр задается системой управления толкателем или лазерным персонализатором, содержащим данное устройство. На фиг.19 представлено промежуточное положение кронштейна, при котором толкающий шток при перемещении достигает торца карты. Далее наружная (вторая) часть 34 кронштейна 28 разворачивается относительно внутренней (первой) части кронштейна 33 на некоторый угол, например, не более 5°. При этом внешняя часть кронштейна поворачивается на своей оси, заставляя деформироваться пластинчатую пружину. Максимальный угол разворота внешней части кронштейна относительно внутренней может составлять до 15°. Усилием пластинчатой пружины 35 карта прижимается к упору модуля поворота (фиг.20). Толкатель возвращается в исходное положение (до срабатывания первой (правой на фигуре) оптопары) (фиг.18). Далее, происходит гравировка карты с одной стороны, переворот карты модулем поворота (после переворота карты на 180° упор модуля поворота больше не препятствует перемещению карты влево), и, гравировка карты с другой стороны. После гравировки карты с двух сторон толкатель выталкивает карту из модуля поворота. Разворот кронштейна толкателя производится до срабатывания второй оптопары (левой на фигуре) (фиг.21). Толкатель возвращается в исходное положение (до срабатывания первой оптопары) для работы со следующей картой.
На примере блока перемещения карты лазерного персонализатора наглядно продемонстрирован процесс движения карты и позиционирования карты в модуле поворота для ее лазерной персонализации. С помощью толкателя обеспечивается точное позиционирование карты в соответствующем модуле.
На фиг.34-37 представлена схема перемещения карты 37 с помощью толкателя 2 (вариант реализации изобретения с двумя толкателями). В частности, на фиг.34 показано положение карты 37 при ее перемещении влево из модуля перемещения 3 в модуль поворота 1. При этом горизонтально ориентированные кронштейны 28 с контактными осями 30 находятся в исходном положении, которое определяется флажками 29 и оптопарами 31. Далее поворотом кронштейна 28 правого толкателя карта перемещается в модуле поворота до упора 12. На фиг.35 проиллюстрировано данное рабочее положение пластиковой карты в модуле поворота для ее персонализации. Положению персонализации пластиковой карты 37 соответствует определенное положение флажка 29 относительно оптопары 31. Далее кронштейн 28 с контактной осью 30 правого толкателя возвращается в исходное положение (фиг.36), в данном положении производится персонализация пластиковой карты 37. При необходимости двусторонней гравировки, пластиковая карта 37 переворачивается модулем поворота карты 1 с последующим возвращением в исходное положение. После окончания персонализации пластиковая карта 37 поворотом кронштейна 28 с контактной осью 30 левого толкателя выдвигается из модуля поворота карты 1 и передается в модуль перемещения карты 3 (фиг.37). При достижении флажком 29 определенного положения относительно оптопары 31 поворот кронштейна 28 останавливается и он возвращается в исходное положение.
В рабочую область модуля поворота 1 карта поступает по направляющим. Механизм перемещения входного модуля блока 65 проталкивает карту в направляющие модуля поворота – между выступом 10 и прижимными роликами 11. При перемещении карты она прижимается к опорным поверхностям направляющих подпружиненными роликами 11. В продольном направлении перемещение карты ограничивается упором 12. Дополнительная фиксация положения корпуса с картой осуществляется магнитными упорами 15 с контролем положения карты по оптопарам 13. После фиксации в данном положении осуществляется лазерная персонализация одной рабочей поверхности карты. Далее для осуществления лазерной персонализации на оборотной стороне карты с помощью механизма поворота производят переворот карты на 180° вращением корпуса 7 вокруг горизонтальной поперечной оси также с фиксацией положения корпуса магнитными упорами 15 и с контролем положения по оптопарам 13. Привод вращения - от шагового двигателя с ременным редуктором. После персонализации оборотной стороны карту перемещают на выход, где она подхватывается роликами выходного модуля.
В одном из вариантов управления модулем поворота возможно использование датчика углового положения (типа энкодер) по оси 6. Данное технологическое решение позволяет более точно управлять угловым положением модуля поворота за счет наличия обратной связи. Еще одним технологическим решением может выступать наличие RFID модуля с выносной антенной, встроенной в корпус 7 модуля поворота. Корпус, при этом, должен быть выполнен неметаллическим, предпочтительно из пластикового материала. Такое решение позволяет совместить процесс записи данных во встроенный чип карты с процессом нанесения графической информации на карту. В условия конвейерного выпуска карт это позволит существенно увеличить производительность системы персонализации карт в целом.
В процессе лазерной персонализации сфокусированный лазерный луч поступает на гальванометрические сканаторы (X) и (Y) соответственно, с взаимно ортогональными осями поворота, которые обеспечивают регулируемое отклонение лазерного луча в плоскости, параллельной плоскости карты, расположенной в модуле поворота, для сканирования поверхности карты лучом лазера. Сканаторы (X) и (Y) управляются регуляторами (X) и (Y) и подключены к контроллеру программно-ориентированного блока управления через защищенный кабель. Оси поворота зеркал сканаторов (X) и (Y) закреплены неподвижно, а диапазон углов поворота зеркал ограничен. Поворот каждого зеркала в заданных пределах определяет длину скана для производимой персонализации. Отклоняемый сканаторами (X) и (Y) лазерный луч поступает в фокусирующую систему системы лазерной персонализации, направляющую его на карту, расположенную в модуле поворота механизма перемещения для лазерной персонализации карты.
Взаимодействие между входным блоком, блоком перемещения и позиционирования карты, содержащим модуль поворота, и выходным блоком, осуществляется через контроллеры управления, которые в свою очередь подключены через интерфейсный кабель USB 24 к ПК программно-ориентированного блока управления.
Для создания качественных графических элементов на поверхности карты, обеспечивающих повышенную защиту документа от подделки в системе лазерной персонализации, может быть использован импульсный лазерный источник с высокой частотой повторения конфигурации МОРА (излучение лазера поступает в систему персонализации по волоконно-оптическому кабелю), что дает преимущество в выполнении персонализации на пластиковых бланках с возможностью сочетания растрового и векторного режимов. Частота следования импульсов может задаваться в широком диапазоне. В соответствии с этой частотой формируется импульсный сигнал, который является общим дискретным временем для лазера и сканирующей системы.  Каждый импульс оставляет на поверхности бланка темный след-пиксель. Количество таких следов на погонный дюйм есть разрешение изображения. Разрешение определяется сочетанием частоты следования импульсов и скорости сканирования. При высоком разрешении размеры пикселей малы, поэтому глаз видит не отдельные пиксели, и такое черно-белое изображение зрительно воспринимается также как исходное. При этом градации серого создаются изменением количества темных пикселей на единицу площади.
В лазерном персонализаторе лазерный импульс формирует на пластике темное пятно, а там, где импульс был пропущен, пластик остается белым. Этим управляет сигнал модуляции. В управляющей программе устройства для каждого отдельно наносимого изображения пользователем устанавливаются параметры лазерного излучения: частота, средняя мощность и длительность импульса. Исходя из этих параметров и содержимого изображения программа рассчитывает сигнал модуляции и траекторию сканирования. Полученные данные подаются на контроллер, который формирует синхронизированные сигнал модуляции импульсов и сигналы управления сканаторами. Сигналы управления подаются на регуляторы, формирующие управляющее воздействие для гальвомоторов. Синхронизация по сигналу с частотой следования импульсов позволяет получить высокую точность сканирования и повторяемость, что в сочетании с характеристиками оптической фокусирующей системы дает большие возможности по созданию фотографических изображений и защитных элементов, например, в виде дублирующего фото, и основанного на лазерной деметализации голографической плёнки, имплантированной в объём персонализируемого документа, микротекста (до 200 мкм) и т.д.
В соответствии с программой обработки исходное изображение, которое должно быть перенесено на карту, представлено в виде XML файла. Обработку карты проводят путем изменения цвета пластика под воздействием лазерного излучения. Градации цвета определяются режимами работы лазерного излучателя.
Простота управления волоконным лазером позволяет предварительно устанавливать оптимальный режим для персонализации, что обеспечивает дополнительный экономический эффект при высоком качестве маркировки.
После осуществления необходимых настроек, лазерный персонализатор может конвейерным методом осуществлять выпуск большого числа карт заданного формата. Для смены формата карт достаточно настроить устройство на разные шаблоны и выбрать соответствующий шаблон.
Таким образом, модуль поворота с толкателем и встроенным механизмом перемещения позволяет оптимизировать процесс движения и позиционирования карты под необходимые этапы персонализации в едином технологическом процессе, позволяет заносить электронную и графическую информацию на двух сторонах карты, чем увеличивает максимальный объем информации, содержащейся в одной карте, в результате значительно сокращается время, затрачиваемое на персонализацию одной карты, что является существенным преимуществом лазерных персонализаторов с использованием заявляемого модуля поворота при выполнении зданий по  гравировке  большого количества карт.
Пример реализации изобретения
Был изготовлен лазерный персонализатор, схема которого представлена на фиг.33, в составе которого был использован блок перемещения и позиционирования пластиковой карты формата ID1, который содержал модуль поворота карты с толкателем, выполненный согласно фиг.7. Следует отметить, что заявляемое изобретение может быть реализовано в оборудовании для обработки других типов пластиковых карт, которые могут иметь любой размер, подходящий для использования в оборудовании для персонализации.
В составе лазерного персонализатора в качестве оптического блока была использована система, состоящая из источника излучения - импульсного волоконного иттербиевого лазера с оптическим выходом на оптическом кабеле (ИРЭ Полюс YLPM-1-4x200-20-20), сканирующей системы – двух гальванометрических сканаторов с зеркалами и регуляторами (Cambridge technology 6SD11471) и фокусирующего F-Theta объектива (VONJAN f-173B-1064).
В модуле поворота был использован шаговый двигатель со встроенным редуктором 17HS4401, оптопары – Everlight ITR8102, абсолютный энкодер (датчик углового положения) - ЛИР-ДА119А.01, RFID устройство - ACR1281. Ширина выступа, сформированного с внутренней стороны каждой стенки, выполняющего функцию опорной площадки, составляла 1 мм, упор для карты был сформирован планкой, имеющей длину – 20 мм, высоту 7,8 мм, ширину 6,5 мм.
В конструкции толкателя использован шаговый двигатель со встроенным редуктором 42BY. Угол поворота кронштейна 6 составил 70°, что соответствует перемещению карты на 71 мм, из которых 32 мм соответствовало перемещению карты до упора модуля поворота для гравировки, и 39 мм – перемещению карты при ее удалении из модуля поворота после гравировки. Заявляемый толкатель карты помимо реализуемого функционала обеспечивал высокую точность позиционирования карты в модуле поворота.
В модуле перемещения карты, был использован шаговый двигатель FL42STH47-1684A, ремень зубчатый OMEGA 111-3M/6 OPTIBELT, муфта обгонная HF 0612 INA.
За счет использования заявленного модуля в составе лазерного персонализатора «Штрих 2012 АМ», обеспечивалась высокая точность позиционирования наносимых на карту изображений (с точностью до 0.1 мм), а также высокая скорость персонализации карт (120 карт в час при двусторонней персонализации).