Henkilökorttiskannerin piirilevyjen valmistus monispektrisille henkilöllisyystodistuslukijoille

Henkilökorttiskannerin piirilevy sijaitsee kuvantamisen, ohjatun valaistuksen ja tunnistetietojen rajapintojen risteyksessä. Toisin kuin tavallinen toimistoskanneri, henkilöllisyystodistuslukija saattaa tarvita synkronoidun valkoisen, infrapuna- ja ultraviolettisäteilyn skannauksen, korkean resoluution CMOS-kuvantamisen, USB- tai verkkoyhteyden sekä valinnaiset RFID-, kontaktikortti- tai magneettijuovamoduulit. Nämä toiminnot tekevät optisesta ajoituksesta, virransyötön eheydestä, maadoituksesta ja mekaanisesta rekisteröinnistä tuotannollisesti kriittisen tärkeitä.

Highleap Electronics valmistaa asiakaskohtaisesti suunnittelemiaan henkilökorttiskannerien emolevyjä, kamera-/valaistuslevyjä ja niihin liittyviä piirilevykokoonpanoja. Käytännön valmistuksen tavoitteena on kopioida alkuperäislaitevalmistajan julkaisema optis-sähköinen pino kontrolloidulla hankinnalla, kokoonpanolla, tarkastuksella, ohjelmoinnilla ja toiminnallisilla testeillä – ei väitteellä, että pelkkä piirilevytason testi todentaa henkilöllisyystodistuksen.

Aloita henkilöllisyystodistusten tallennusarkkitehtuurilla, älä yleisellä skannerin lohkokaaviolla

Henkilökorttiskannerin piirilevy voi kuulua useisiin eri tuotteisiin: kompaktiin ID-1-pöytälukijaan, kaksipuoliseen korttiskanneriin, sulautettuun kioskilukijaan tai laajempaan asiakirjojen todennustyöasemaan. Ensimmäinen suunnittelupäätös ei siis ole mikrokontrollerivalinta; se päättää tarkalleen, mitä todisteita valmiin yksikön on tallennettava ja mitä prosessointia jää isäntäkoneeseen.

Nykyinen pöytätietokoneen henkilökortinlukija voi yhdistää 5 megapikselin CMOS-kennon, valkoisen/IR/UV-valaistuksen, suunnilleen kortin kokoisen 87 × 57 mm:n lukualueen ja valinnaisen RFID-, kontaktikortin ja magneettijuovan lukumahdollisuuden. Tämä on hyödyllinen todellisuustarkistus: piirilevy on lähempänä synkronoitua kuvantamis- ja tunnistetietojen käyttöliittymäalustaa kuin yksinkertaista USB-verkkokameraa.

Rakenna optinen ja valaistuksen ajoitus paljastettavien turvaominaisuuksien ympärille

Henkilöllisyystodistukset on suunniteltu ominaisuuksilla, jotka reagoivat eri tavoin näkyvän valon, infrapunavalon ja ultraviolettivalon vaikutuksesta. Piirilevylle tämä aiheuttaa samanaikaisesti ajoitusongelman, virransäätelyongelman ja kontaminaationhallintaongelman. LED-kanavien on asetuttava ennen valotusta; kameran vahvistuksen/valotuksen on vastattava tarkoitettua aallonpituutta; ja valaistusvuoto ei saa pestä pois viereisiä mooditiloja.

• Valkoinen valaistus: tukee normaalia RGB-kuvankaappausta ja OCR-laatuista visuaalista dataa.
• Infrapunavalaistus: voi paljastaa tai peittää musteita ja turvakuvioita, jotka käyttäytyvät eri tavalla kuin näkyvä valo.
• UV-valaistus: virittää fluoresoivia asiakirjan ominaisuuksia ja vaatii siksi kontrolloitua LED-sijoittelua, suojausta ja valotusajoitusta.
• Koaksiaalinen tai häikäisyä estävä valaistus: jos sitä käytetään, se asettaa tiukemmat mekaaniset vaatimukset piirilevyn, optisen ikkunan ja kameran akselin väliselle suhteelle.
• LED-ajurin suunnittelu: tulisi pitää kytkentämelun poissa anturikiskoista ja tukea samalla lyhyitä, toistuvia valopulsseja.

Miksi skanneri voi läpäistä USB-testin, mutta silti epäonnistua kuvanlaadun validoinnissa?

Koska tiedonsiirron eheys ei kerro mitään valaistuksen tasaisuudesta, kameran kohinasta, heijastuksista, optisesta kontaminaatiosta tai valotuksen toistettavuudesta. Nämä muuttujat syntyvät koko optis-mekaanisesta pinosta, joten tuotantotestin on sisällettävä todellinen kuvanotto pelkän kameralaitteen luetteloinnin sijaan.

Estä CMOS-kennon virta, kellotus ja nopea USB-liitäntä saastuttamasta kuvaa

Kamerareitti on epätavallisen herkkä piirilevyn tason kohinalle. Nopeat USB-liitännät, DC/DC-muuntimet, RFID-lähetystoiminta ja LED-kytkentä voivat kaikki kytkeytyä anturin syöttöön tai referenssimaahan. Digitaalisessa tarkastelussa hyväksyttävältä vaikuttava asettelu voi aiheuttaa kiinteäkuvioista kohinaa, juovitusta tai kuvan epävakautta.

Jos tuote saa virtansa USB:stä, virrankulutusbudjetista tulee myös isäntälaitteiden yhteensopivuusrajoite. Valkoiset/IR/UV-LEDit, kamera, prosessori ja valinnaiset tunnistetietoliitännät eivät saisi aiheuttaa käynnistys- tai tilanvaihtovirtatransienttia, joka nollaa USB-linkin.

Käsittele RFID:tä, kontaktikortteja ja magneettijuovaa erillisinä sähköisinä alueina

Valinnaiset tunnistetietoliitännät lisäävät kaupallista arvoa, mutta niitä ei tule käsitellä keskenään vaihdettavina lisäosina. 13.56 MHz:n ISO 14443 -kontaktiton lukija tarvitsee antennin virityksen ja radiotaajuusvirran säädön; ISO 7816 -kontaktiliitäntä tarvitsee kontaktien sekvensoinnin ja ESD-suojauksen; magneettijuovan lukija tarvitsee hiljaisen analogisen palautuksen liikkuvasta kortista.

• Jäädytä tehtaalla asennetut tunnistetietomoduulit ja kenttälisävarusteet ennen emolevyn reititystä.
• Pidä RFID-antenni ja metalli-/suojapino yhdenmukaisina EVT:n ja tuotannon välillä; mekaaniset muutokset voivat vääristää niiden viritystä.
• Määrittele älykorttipistorasian kuluminen, kontaktien tunnistus ja ESD-odotukset tuotteen testaussuunnitelmassa.
• Jos magneettinauhapää on erillään piirilevystä, kaapelien reititystä ja suojauksen päättämistä on valvottava, koska signaalin amplitudi voi olla pieni.
• Käytä kontrolloituja BOM/laiteohjelmisto-määrityksiä, jotta isäntäohjelmisto tietää tarkalleen, mitkä tunnistetietoliitännät ovat kussakin SKU:ssa.

Suunnittele mekaaniset viitepisteet, liittimet ja ikkunat osana piirilevyn julkaisua

ID-skanneri on opto-mekaaninen laite. Kameran keskipisteen, LED-levyjen, asiakirjalasin, korttiohjainten, peilien ja kaikkien kaksipuolisten siirtoreittien on oltava yhteisen datupisteen mukaisia. Piirilevypiirustuksen tulisi siksi sisältää muutakin kuin ääriviivat: liittimien kiinnityskohdat, anturin korkeus, linssin akseli, kiinnityspino ja optisen ikkunan suhde tarvitsevat kontrolloituja referenssejä.

• Käytä paikannusominaisuuksia, jotka toistuvat purkamisen jälkeen; älä luota pelkästään kotelon ruuvivälyksen määrään.
• Pidä korkeat liittimet ja suojakotelot kamerakentän ja optisen reitin ulkopuolella.
• Määritä optisten ikkunoiden ja kameramoduulien puhdistusrajoitukset juottamisen jälkeen.
• Määritä jaettujen kamera-/valaistuskorttien tapauksessa FPC:n taivutussäde ja asennusjärjestys ennen kotelon viimeistelyä.
• Jos lukija käyttää safiiria tai pinnoitettua lasia, suojaa pinta juoksuttimelta, liimalta ja käsittelyn aiheuttamilta kontaminaatioilta lukijassa.

Siirry EVT:stä tuotantoon kuvakalibroidun Golden Unitin avulla

Prototyypin onnistuminen ei yksinään riitä. Lukija voi käynnistyä, ottaa kuvan ja silti suorituskyky kentässä heiketä LED-tehon, kameramoduulierän, linssin tarkennuksen, lasin läpäisyn tai mekaanisen pinon muutosten vuoksi. NPI:n tulisi siksi jäädyttää kultainen optinen kokoonpano ja mitattavat hyväksymisrajat.

Highleap voi tukea asiakkaan suunnittelemia piirilevyjä piirilevykokoonpanolla , kontrolloidulla komponenttien hankinnalla , AOI/röntgentekniikalla, jos pakkausriski sitä vaatii, ja asiakkaan määrittelemillä toiminnallisilla kiinnikkeillä. Lopulliset henkilöllisyyden todennusalgoritmit ja asiakirjojen tietoturvapäätökset pysyvät valmiin järjestelmän vastuulla.

Tarkasta kokoonpanojen optinen puhtaus sekä juotosten laatu

AOI ja röntgen ovat välttämättömiä monille hienojakoisille kokoonpanoille, mutta ne eivät havaitse kaikkia kuvanlukijalle tärkeitä vikoja. Sormenjälki linssissä, lasin alla oleva kuitu, väärin asennettu valoputki tai siirtynyt kamerakiinnike voivat tuhota kenttäsuorituskyvyn, kun taas piirilevy on sähköisesti täydellinen.

• Käyttää AOI:t näkyville SMT-liitoksille ja suuntaherkille LEDeille/liittimille.
• Käyttää Röntgentarkastus BGA/LGA-koteloissa, kun prosessorissa tai USB-sillassa käytetään piilotettuja liitoksia.
• Lisää visuaaliset kriteerit kameran linssille, optiselle ikkunalle ja aallonpituuskohtaisille LED-kokoonpanoille.
• Kirjaa kameramoduuli- ja RFID-moduuli-erät, kun jäljitettävyys on tärkeää myöhempää kenttäkorrelaatiota varten.
• Pidä optiset osakokoonpanot suojattuina kotelon sulkemisvaiheeseen asti.

Toiminnallisen testin tulisi toistaa todellinen tunnistetietojen kaappaussekvenssi

Vahva käyttöliittymätesti ei pysähdy ”kamera havaittu” -viestiin. Sen tulisi suorittaa lyhyt sekvenssi, joka muistuttaa asiakkaan työnkulkua: herättää laite, ottaa kuvia vaadituissa valaistustiloissa, tarkistaa kuvan koko ja perustilastot, käyttää kutakin asennettua tunnistetietojen lukijaa ja varmistaa tiedonsiirto odotetun isäntäliitännän kautta.

Ohjauskameran, LED-valojen ja optisten osaluetteloiden vaihdot suorituskyvyn kannalta kriittisinä muutoksina

Kuvantamiselektroniikka on epätavallisen herkkä korvauksille, jotka näyttävät taulukkolaskentaohjelmassa harmittomilta. Kahdella saman resoluution CMOS-moduulilla voi olla erilainen sulkimen pyörimisaika, spektraalinen vaste, linssin varjostus ja teho-kohinakäyttäytyminen. Kahdella saman nimellisen aallonpituuden omaavalla UV-LEDillä voi olla eroja optisen tehonjakauman ja katselukulman suhteen. Jopa asiakirjalasi tai liimapinta voi muuttaa UV/IR-läpäisyä. Siksi automaattinen valotuslevy tarvitsee erilaisen filosofian kuin tavallinen digitaalinen levy.

• Kameramoduuli: lukitse anturi, linssi, tarkennusmenetelmä ja laiteohjelmiston/EEPROM-kokoonpano, ellei kuvan täydellistä uudelleenkarsintaa ole suunniteltu.
• Valaistus-LEDit: hallita aallonpituusaluetta, optista tehoaluetta ja pakkausgeometriaa, jos optinen suunnittelu riippuu niistä.
• Optinen ikkuna: hallitsee pinnoitetta, läpäisykykyä ja mekaanista paksuutta, koska se muuttaa tarkennusta ja häikäisyä.
• RFID-antenni/moduuli: Käsittele antennin tai suojapinon vaihtoja RF-uudelleenkvalifiointitapahtumina.
• USB-silta/säädin: Tarkista kuvan kohina todellisessa kaappauksessa, jos kytkentätaajuus tai tehoarkkitehtuuri muuttuu.

Tässä kohtaa komponenttien hankinta ja teknisten muutosten hallinta liittyvät suoraan skannerin suorituskykyyn. Toimittajan ei pitäisi automaattisesti korvata toimimatonta kameraa, LEDiä tai virtalähdettä vain siksi, että kokoonpanon ja pääkomponenttien tekniset tiedot vastaavat toisiaan.

Käytä kalibrointitietoja ja laitetunnisteita valvottuina tuotantoresursseina

Jotkin ID-lukijat vaativat yksikkö- tai eräkohtaisen kalibroinnin valaistustasapainon, kameran mustan tason, geometrisen rekisteröinnin, RFID-virityksen tai anturikynnysten osalta. Näitä tietoja tulisi käsitellä kuten laiteohjelmistoa: versioituja, jäljitettäviä ja palautettavia. Jos kalibrointi on tallennettu EEPROM- tai flash-muistiin, tehtaan testausaseman on varmistettava, että arvot kuuluvat samaan sarjanumeroon ja laitteistoversioon.

Piirilevyvalmistaja voi tallentaa ja tarkistaa asiakkaan määrittämät kalibrointiresurssit, mutta laitevalmistajan on määriteltävä, mitkä arvot edustavat kuvanlaatua, aitoutta tai tietoturvakäytäntöä.

ID-korttiskannerin piirilevyjen ja piirilevyjen tuotannon RFQ-tiedot

Hyödyllisin RFQ-paketti selittää optisen ja tunnistetietoarkkitehtuurin, ei pelkästään Gerber-käyriä. Tämä antaa DFM:n keskittyä rajapintoihin, jotka voivat todella muuttaa skannerin suorituskykyä.

Nopeampaa valmistuksen tarkastelua varten sisällytä julkaistut Gerber/ODB++-tiedot, osaluettelo, painopistetiedot, kokoonpanopiirustukset, optiset/mekaaniset viitteet, ohjelmointitiedostot ja aiottu FCT-sekvenssi.