Изготовление печатных плат для сканеров удостоверений личности для мультиспектральных считывателей документов, удостоверяющих личность.

Плата сканера удостоверений личности находится на стыке обработки изображений, управляемого освещения и интерфейсов для ввода идентификационных данных. В отличие от обычного офисного сканера, считыватель документов, удостоверяющих личность, может нуждаться в синхронизированном захвате белого, инфракрасного и ультрафиолетового излучения, высококачественной CMOS-матрице, передаче данных по USB или сети, а также в дополнительных модулях RFID, контактных смарт-карт или магнитных полос. Эти функции делают оптическую синхронизацию, целостность питания, заземление и механическую регистрацию критически важными для производства.

Компания Highleap Electronics производит разработанные заказчиком материнские платы для сканеров идентификационных карт, платы камер/подсветки и соответствующие печатные платы. Практическая цель производства состоит в том, чтобы воспроизвести выпущенный OEM-производителем оптико-электрический стек с контролируемым выбором поставщиков, сборкой, проверкой качества, программированием и функциональным тестированием, а не в том, чтобы утверждать, что тестирование на уровне платы само по себе подтверждает подлинность документа, удостоверяющего личность.

Начните с архитектуры захвата документов идентификационных данных, а не с типовой блок-схемы сканера.

Плата сканера идентификационных карт может относиться к нескольким различным продуктам: компактному настольному считывателю ID-1, двустороннему сканеру для транспортировки карт, встроенному киосковому считывателю или более широкой рабочей станции для аутентификации документов. Поэтому первое инженерное решение заключается не в выборе микроконтроллера, а в определении того, какие именно данные должно собирать готовое устройство и какая обработка остается на уровне хоста.

Современный настольный считыватель идентификационных карт может сочетать в себе 5-мегапиксельный CMOS-сенсор, белую/ИК/УФ-подсветку, область захвата размером примерно с карту 87 × 57 мм и опционально считывание RFID, контактных смарт-карт и магнитных полос. Это полезная проверка реальности: печатная плата ближе к синхронизированной платформе интерфейса обработки изображений и ввода учетных данных, чем к простой USB-веб-камере.

Подберите параметры оптического и светового освещения с учетом функций безопасности, которые необходимо отобразить.

В документах, удостоверяющих личность, предусмотрены элементы, которые по-разному реагируют на видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое освещение. Для печатной платы это создает одновременно проблему синхронизации, проблему управления током и проблему контроля загрязнения. Каналы светодиодов должны стабилизироваться до начала экспозиции; усиление/экспозиция камеры должны соответствовать заданной длине волны; а утечка света не должна затухать в соседних модах.

• Белое освещение: Поддерживает захват обычных RGB-изображений и визуальные данные качества распознавания текста (OCR).
• Инфракрасная подсветка: может выявлять или скрывать чернила и защитные узоры, которые ведут себя иначе, чем видимый свет.
• Ультрафиолетовое облучение: Воздействует на элементы флуоресцентных материалов документа и, следовательно, требует контролируемого размещения светодиодов, экранирования и времени экспозиции.
• Коаксиальное или антибликовое освещение: При использовании этого метода предъявляются более жесткие механические требования к взаимосвязи между печатной платой, оптическим окном и осью камеры.
• Конструкция драйвера светодиода: Необходимо обеспечить передачу помех от направляющих датчиков, поддерживая при этом короткие, повторяющиеся световые импульсы.

Почему сканер может пройти проверку USB, но при этом не пройти проверку качества изображения?

Поскольку целостность связи ничего не говорит о равномерности освещения, шуме камеры, бликах, оптическом загрязнении или повторяемости экспозиции. Эти переменные создаются всей оптико-механической системой, поэтому производственное тестирование должно включать в себя реальную съемку изображения, а не только перечисление характеристик камеры.

Предотвратите загрязнение изображения из-за проблем с питанием, тактированием и высокоскоростным USB-портом CMOS-сенсора.

Траектория движения камеры необычайно чувствительна к шуму на уровне печатной платы. Высокоскоростной USB, преобразователи постоянного тока, активность передачи RFID и переключение светодиодов могут влиять на питание датчика или опорную землю. Разводка, которая выглядит приемлемой при просмотре только в цифровом виде, может создавать помехи с фиксированным шаблоном, полосы или нестабильность кадров.

Если устройство питается от USB, то энергетический бюджет также становится ограничением совместимости с хостом. Белые/ИК/УФ светодиоды, камера, процессор и дополнительные интерфейсы для ввода учетных данных не должны создавать переходные токи при запуске или изменении режима работы, которые приводят к сбросу USB-соединения.

Рассматривайте RFID, контактные смарт-карты и магнитные полосы как отдельные электрические домены.

Дополнительные интерфейсы для ввода идентификационных данных повышают коммерческую ценность, но их не следует рассматривать как взаимозаменяемые дополнения. Бесконтактному считывателю ISO 14443 с частотой 13.56 МГц требуется настройка антенны и управление радиочастотным током; контактному интерфейсу ISO 7816 необходима последовательность контактов и защита от электростатического разряда; считывателю магнитных полос требуется малошумное аналоговое восстановление после движения карты.

• Перед подключением материнской платы определите, какие модули учетных данных установлены на заводе, а какие являются дополнительными опциями.
• Необходимо обеспечить единообразие RFID-антенны и металлического/экранного блока между этапами экспериментальной проверки и серийного производства; механические изменения могут привести к её расстройке.
• В плане тестирования продукта определите требования к износу разъема для смарт-карт, обнаружению контактов и электростатическому разряду.
• Если головка магнитной полосы находится далеко от платы, необходимо контролировать прокладку кабелей и оконечную нагрузку экрана, поскольку амплитуда сигнала может быть небольшой.
• Используйте контролируемые сопоставления спецификации материалов и встроенного ПО, чтобы программное обеспечение хоста точно знало, какие интерфейсы учетных данных существуют в каждом артикуле.

Разработка механических базовых элементов, разъемов и окон в рамках выпуска печатной платы.

Сканер удостоверений личности — это оптомеханический прибор. Центр камеры, светодиодные платы, стекло для документов, направляющие для карт, зеркала и любой путь двусторонней передачи должны быть привязаны к общей базовой точке. Поэтому чертеж печатной платы должен содержать не только габаритные размеры: необходимо контролировать точки крепления разъемов, высоту датчика, ось объектива, расположение крепежных элементов и соотношение оптического окна.

• Используйте фиксаторы, которые сохраняют свою работоспособность после разборки корпуса; не полагайтесь только на зазор между винтами корпуса и крепежными отверстиями.
• Размещайте высокие разъемы и экранирующие корпуса вне поля зрения камеры и оптического тракта.
• Укажите ограничения по очистке оптических окон и модулей камер после пайки.
• Для плат с раздельными камерами/подсветкой определите радиус изгиба гибкой печатной платы и последовательность установки компонентов до окончательной сборки корпуса.
• Если в считывающем устройстве используется сапфировое или покрытое стекло, защитите поверхность от флюса, клея и загрязнений, возникающих при контакте с устройством.

Переходите от этапа EVT к этапу производства с помощью калиброванного по изображению эталонного устройства.

Успеха прототипа недостаточно. Считыватель может загрузиться, сделать снимок, но при этом его характеристики в полевых условиях могут меняться из-за изменений в светодиодной подсветке, конфигурации модуля камеры, фокусировке объектива, светопропускании стекла или механической структуре. Поэтому в процессе внедрения новых продуктов необходимо установить оптимальную оптическую конфигурацию и измеримые пределы допустимых отклонений.

Компания Highleap может оказывать поддержку в разработке плат заказчиком, включая сборку печатных плат , контролируемый поиск компонентов , AOI/рентгеновский контроль там, где это необходимо для снижения рисков, связанных с корпусом, и разработку функциональных приспособлений по заказу. Окончательные алгоритмы аутентификации и решения по обеспечению безопасности документов остаются ответственностью производителя готовой системы.

Проверьте узлы на оптическую чистоту, а также качество пайки.

AOI и рентгеновское излучение необходимы для многих сборок с малым шагом выводов, но они не обнаруживают всех неисправностей, имеющих значение для устройства считывания изображений. Отпечаток пальца на линзе, волокно под стеклом, неправильно установленный световод или смещенный кронштейн камеры могут ухудшить работу устройства в полевых условиях, даже если печатная плата электрически безупречна.

• Используйте Автоматизированный оптический контроль для видимых SMT-соединений и светодиодов/разъемов, чувствительных к ориентации.
• Используйте Рентгеновское обследование для корпусов BGA/LGA, когда процессор или USB-мост используют скрытые соединения.
• Добавьте визуальные критерии для объектива камеры, оптического окна и светодиодных модулей, предназначенных для работы с определенной длиной волны.
• Регистрируйте партии модулей камер и RFID-модулей, когда отслеживаемость важна для последующей корреляции в полевых условиях.
• Обеспечьте защиту оптических узлов до этапа герметизации корпуса.

Функциональное тестирование должно воспроизводить реальную последовательность захвата учетных данных.

Надежная система FCT не ограничивается сообщением «камера обнаружена». Она должна выполнять короткую последовательность действий, напоминающую рабочий процесс клиента: пробуждение устройства, съемка в необходимых режимах освещения, проверка размера изображения и основных статистических данных, проверка каждого установленного считывателя учетных данных и подтверждение передачи данных через ожидаемый интерфейс хоста.

Замена компонентов управляющей камеры, светодиодов и оптики в качестве критически важных изменений для повышения производительности.

Электроника в системах обработки изображений чрезвычайно чувствительна к заменам, которые кажутся безобидными в электронных таблицах. Два модуля CMOS с одинаковым разрешением могут иметь различное время срабатывания скользящего затвора, спектральную характеристику, затенение линз и поведение при воздействии шума и мощности. Два УФ-светодиода с одинаковой номинальной длиной волны могут отличаться по распределению оптической мощности и углу обзора. Даже стекло документа или клей могут изменять пропускание УФ/ИК-излучения. Поэтому AVL требует иного подхода, чем обычная цифровая плата.

• Модуль камеры: Заблокируйте датчик, объектив, метод фокусировки и конфигурацию прошивки/EEPROM, если не планируется полная повторная квалификация изображения.
• Светодиоды подсветки: Управлять диапазоном длин волн, диапазоном оптической мощности и геометрией корпуса там, где от них зависит оптическая конструкция.
• Оптическое окно: Это позволяет контролировать толщину покрытия, светопропускание и механическую толщину, поскольку изменяет фокус и блики.
• RFID-антенна/модуль: Замена антенны или экранирующего блока рассматривается как событие, требующее повторной квалификации в области радиочастотного оборудования.
• USB-мост/регулятор: Проверьте уровень шума изображения при реальной съемке, если изменяется частота переключения или архитектура питания.

Здесь процесс закупки компонентов и контроль изменений в конструкции напрямую связаны с производительностью сканера. Поставщик не должен автоматически заменять недоступную камеру, светодиод или источник питания только потому, что их корпус и технические характеристики совпадают.

Используйте данные калибровки и идентификацию устройства в качестве контролируемых производственных активов.

Для некоторых считывателей идентификационных данных требуется калибровка для каждого устройства или партии, например, баланса освещения, уровня черного камеры, геометрической регистрации, настройки RFID или пороговых значений датчика. Эта информация должна обрабатываться как встроенное программное обеспечение: иметь версионный статус, быть отслеживаемой и восстанавливаемой. Если калибровка хранится в EEPROM или флэш-памяти, заводская тестовая станция должна убедиться, что значения относятся к одному и тому же серийному номеру и версии оборудования.

Производитель печатных плат может хранить и проверять заданные заказчиком калибровочные параметры, но OEM-производитель должен определить, какие значения представляют качество изображения, показатели подлинности или политику безопасности.

Данные запроса коммерческого предложения (RFQ) для производства печатных плат и сборок сканеров идентификационных карт.

Наиболее полезный пакет RFQ объясняет не только файлы Gerber, но и оптическую архитектуру и архитектуру идентификационных карт. Это позволяет DFM сосредоточиться на тех интерфейсах, которые действительно могут повлиять на производительность сканера.

Для ускорения процесса проверки производственных параметров необходимо включить в документацию выпущенные файлы Gerber/ODB++, спецификацию материалов (BOM), данные о центроидах, сборочные чертежи, оптические/механические справочные материалы, файлы программирования и предполагаемую последовательность FCT.